Разработка месторождений

/

/

1. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ОРГАНИЗАЦИИ ВЕДЕНИЯ ВЗРЫВНЫХ РАБОТ

1.1 Основные сведения

Главной особенностью выполнения взрывных работ является их повышенная опасность, связанная с применением чувствительных к внешним воздействиям взрывчатых веществ (ВВ) и особенно средств инициирования (СИ). Аварийные взрывы, связанные с неправильным обращением с взрывчатыми материалами (ВМ), как правило, приводят к тяжелым травмам и гибели людей.

Поэтому еще в конце XIX века в России были разработаны и опубликованы в Горном Журнале за 1870 г. первые «Временные правила об употреблении взрывчатых материалов при горных работах». В дальнейшем их стали называть «Едиными правилами безопасности при взрывных работах». Они регулярно корректируются и переиздаются Госгортехнадзором с учетом развития техники и технологии взрывных работ. Эти правила должны строго выполняться всеми министерствами и ведомствами, организациями и предприятиями, ведущими взрывные работы. В случае необходимости уточнения отдельных положений Единых правил до нового издания Госгортехнадзор издает журнальное постановление, которое является официальным документом, разрешающим указанное мероприятие по выполнению взрывных работ. Правила ведения взрывных работ сформулированы так, чтобы практически исключить возможность несчастного случая. В связи с этим к ведению взрывных работ допускаются только специально обученные рабочие, получившие «Единую книжку взрывника» или книжку мастера взрывника. Перед выполнением взрывных работ составляется проект или паспорт взрыва, в котором определяется опасная зона, и все люди, не связанные непосредственно с подготовкой и выполнением взрыва, из этой зоны удаляются перед началом подготовки взрыва. По прибытии взрывника на место взрыва перед началом работ по заряжанию подается известный всем работающим предупредительный сигнал, по которому случайно оставшиеся в опасной зоне люди должны немедленно покинуть ее, а находящиеся за ее пределами - не входить в нее. У границ опасной зоны выставляются посты охраны, предупредительные красные флажки и т.п. По окончании заряжания и забойки зарядов у места взрыва остаются только наиболее опытные взрывники, которые монтируют взрывную сеть и выполняют ее проверку. Взрывание выполняется, как правило, одним взрывником. Всю работу взрывников контролирует лицо технического надзора.

После взрыва и проветривания опасной зоны взрывники осматривают место разрушенной породы, приводят выработку в безопасное состояние (удаляют заколы, навесы и т.п.) и, убедившись в отсутствии отказавших зарядов, подают сигнал отбоя, по которому рабочие допускаются для работ, снимаются посты охраны и предупредительные знаки.

Несмотря на это, при взрывных работах иногда несчастные случаи происходят по следующим основным причинам: грубые нарушения «Единых правил безопасности при взрывных работах»; нарушение общих правил безопасности; использование недоброкачественных ВВ и СИ. Большинство несчастных случаев происходит по вине пострадавших вследствие грубых нарушений взрывниками «Единых правил безопасности при взрывных работах», недостаточного контроля лицами технического надзора действий взрывников. Следовательно, большинство несчастных случаев может быть предотвращено.

Для улучшения контроля за практическими действиями взрывников Междуведомственный Совет по взрывному делу при Госгортехнадзоре принял решение о том, чтобы непосредственные руководители взрывных работ на предприятиях имели «Единую книжку взрывника».

Изучением травматизма среди взрывников в зависимости от стажа их работы установлено, что наиболее часто (более 50%) несчастные случаи происходят с молодыми взрывниками со стажем работы до 1 года. Поэтому работа таких взрывников требует повышенного контроля со стороны ИТР.

Анализ травматизма на горных предприятиях показывает, что даже в наиболее опасных условиях угольных шахт несчастные случаи от взрывных работ составляют 2-3% общего числа несчастных случаев. На многих горных предприятиях черной и цветной металлургии несчастные случаи при взрывных работах не происходили в течение пяти лет и более.

При соблюдении взрывниками «Единых правил безопасности при взрывных работах» и при надлежащем контроле ИТР работы взрывников процент несчастных случаев может быть снижен, и взрывные работы могут быть отнесены к наиболее безопасным процессам технологии горного производства.

1.2 Требования к руководящему персоналу при взрывных работах и хранении взрывчатых веществ

На горных предприятиях и строительных, гидротехнических и других объектах ведение взрывных работ осуществляется хозяйственным или подрядным способом. При хозяйственном способе предприятие имеет свой участок, цех или отдел взрывных работ со штатом взрывников и инженерно-технических работников, свой расходный (иногда и базисный) склад ВМ и ведет взрывные работы своими силами. При подрядном способе взрывные работы на предприятии ведутся силами специализированной организации.

Руководство взрывными работами возлагается на руководителя предприятия, а при подрядном способе ведения взрывных работ на руководителя взрывных работ подрядной организации.

К руководству взрывными работами допускаются только лица, имеющие законченное горнотехническое образование или окончившие специальные учебные заведения или курсы, дающие право технического руководства горными и взрывными работами.

С 1983 года к руководству взрывными работами допускаются только ИТР, имеющие «Единую книжку взрывника». Если специалист не имеет ее, то он обязан изучить цикл дисциплин по специальной программе для ИТР и сдать квалификационный экзамен на получение «Единой книжки взрывника».

К производству взрывных работ допускаются лица, имеющие «Единую книжку взрывника» или мастера-взрывника, которые выдаются после сдачи экзаменов квалификационной комиссии по специальной программе для подготовки взрывников на право производства взрывных работ. К сдаче экзаменов допускаются лица не моложе 19 лет для открытых, и не моложе 20 лет для подземных горных работ, имеющие образование не ниже семи классов и стаж не менее одного года на открытых горных работах, на проходке выработок или в очистных забоях.

Лица, сдавшие экзамены квалификационной комиссии и получившие «Единую книжку взрывника», допускаются к самостоятельной работе только после стажировки в течение месяца под руководством опытного взрывника.

Инженерно-технические работники, имеющие право руководства взрывными работами, могут быть допущены к производству взрывных работ только после сдачи соответствующих экзаменов и получения «Единой книжки взрывника» и прохождения стажировки.

Ведение взрывных работ в шахтах, опасных по взрыву газа или пыли, разрешается лицам, имеющим квалификацию мастера-взрывника. Для работы в качестве мастера-взрывника допускаются лица не моложе 22 лет, имеющие образование не ниже семи классов, стаж подземных горных работ не менее двух лет. Они проходят обучение по специальной программе, согласованной с Госгортехнадзором, на базе горных техникумов или на курсах. После сдачи экзаменов квалификационной комиссии они получают «Единую книжку мастера-взрывника».

Горным техникам разрешается присваивать квалификацию мастера-взрывника без дополнительного обучения, в случае если они проработали не менее одного года на подземных горных работах и сдали квалификационный экзамен комиссии.

На предприятиях не реже одного раза в два года проводится повторная проверка знаний мастеров-взрывников и взрывников комиссиями под председательством представителя Госгортехнадзора.

При нарушении должностных инструкций, требований, правил безопасности при разработке месторождений и «Единых правил безопасности при взрывных работах» в зависимости от тяжести нарушения у взрывника (мастера-взрывника) могут отбираться соответственно талоны №1, 2, 3 «Единой книжки взрывника». В случае грубых нарушений «Единая книжка взрывника» может изыматься на срок от 3 до 6 месяцев или совсем отбираться. При изъятии талона №3 «Единой книжки взрывника» взрывник отстраняется от ведения взрывных работ, при временном изъятии «Единой книжки взрывника» он должен пройти проверку знаний в комиссии, созданной на предприятии. До проверки знаний взрывник также отстраняется от производства взрывных работ.

Лица, не сдавшие экзаменов, лишаются квалификации взрывника и могут быть повторно допущены к сдаче экзаменов в квалификационной комиссии не ранее чем через три месяца.

При переводе взрывников с одного вида взрывных работ на другой они должны пройти специальную переподготовку по новому виду работ и сдать дополнительные экзамены квалификационной комиссии, которая должна сделать соответствующую отметку о сданном экзамене в «Единой книжке взрывника».

Взрывники, имеющие перерыв в работе по своей квалификации свыше одного года, могут быть допущены к самостоятельному производству взрывных работ только после сдачи экзамена квалификационной комиссии и практической стажировки в течение 10 дней. Мастера-взрывники при переходе на шахты, опасные по взрыву газа или пыли, сдают дополнительные экзамены по специальной программе и проходят двухнедельную стажировку под руководством опытного взрывника.

Все лица, занятые на взрывных работах, должны быть под расписку проинструктированы руководителем взрывных работ о свойствах и особенностях применяемых ВМ и аппаратуры и мерах предосторожности при обращении с ними. Такой же инструктаж проводится при использовании на предприятии новых ВМ.

Все рабочие, привлекаемые к подготовке и проведению взрывных работ, должны быть ознакомлены под расписку с инструкцией по безопасным методам выполнения этих работ, которая выдается им на руки.

При ведении взрывных работ двумя и более взрывниками в пределах одной опасной зоны должен быть назначен старший взрывник (бригадир) со стажем работы взрывником не менее года. Назначение старшего взрывника оформляется записью в наряд-путевке. В тех случаях, когда взрыванием руководит лицо технического надзора, назначение старшего взрывника не обязательно.

Взрывникам, имеющим при себе ВМ, запрещается выполнять какие-либо работы, не связанные с проведением взрывов.

Заведующими складами ВМ разрешается назначать лиц, имеющих право руководства взрывными работами, и лиц, окончивших вузы или техникумы по технологии ВВ. Заведующими складами ВМ могут назначаться также лица, имеющие право производства взрывных работ, прошедшие дополнительную подготовку по специальной программе и имеющие соответствующее удостоверение. Обязанности заведующего складом ВМ может выполнять по совместительству инженерно-технический работник, имеющий право руководства взрывными работами. Взрывники, которые получают ВМ и ведут взрывные работы, не имеют права быть заведующими складами ВМ.

Руководители взрывных работ, взрывники, заведующие складами ВМ привлекаются к строгой административной или судебной ответственности (в том числе уголовной) в случае совершения ими грубых нарушений при выполнении взрывных работ и хранении ВМ, что привело: к травмированию или гибели людей; к хищению ВМ; к разрушению или повреждению окружающих зону взрыва сооружений или оборудования.

1.3 Получение разрешения на право производства взрывных работ, приобретения, хранения и перевозки взрывчатых материалов

Предприятия, которым необходимо вести взрывные работы, до их начала должны получить от Госгортехнадзора или горнотехнической инспекции министерства (ведомства) следующие документы.

1. Разрешение на право производства взрывных работ (выдается органами Госгортехнадзора).

2. Разрешение на право хранения ВМ (выдается органами МВД по заявлению руководителя предприятия и акту о наличии и приемке комиссией склада ВМ).

3. Разрешение на приобретение ВМ (выдается органами МВД по заявлению руководителя предприятия и по свидетельству на право приобретения, выданного органами Госгортехнадзора или инспекцией министерства, ведомства). В нем указаны количество и ассортимент расходуемых ВМ, способ доставки и хранения.

4. Разрешение на перевозку ВМ (выдается органами МВД на основании разрешений на право производства взрывных работ и свидетельства на право приобретения ВМ).

При получении разрешения на право производства взрывных работ вместе с заявлением руководителя организации в контролирующие организации Госгортехнадзора или горнотехнической инспекции министерства (ведомства) должны быть представлены следующие документы: копия диплома или удостоверение руководителя взрывных работ, дающее право руководить этими работами; выкопировка из плана местности с нанесением мест ведения взрывных работ и границ опасной зоны; проект производства взрыва, если работы ведутся в населенном пункте. На выкопировке должны быть показаны окружающие жилые и технические сооружения, железные и шоссейные дороги, линии электропередач, расположенных в пределах опасной зоны или на ее границах.

В заявлении указываются методы и сроки проведения взрывных работ, сведения о складе ВМ (тип, принадлежность), а также название и подчиненность предприятия, сведения о руководителе взрывных работ.

Для подземных работ указывается только опасность шахты по взрыву газа или пыли.

При временном отсутствии руководителя взрывных работ приказом по организации на эту должность назначается другое лицо, имеющее право руководства взрывными работами. При смене руководителя взрывных работ разрешение на право производства взрывных работ должно быть переоформлено на другое лицо.

1.4 Хранение взрывчатых материалов

При хранении и транспортировании ВМ из-за их повышенной опасности применяется комплекс мер предосторожности, которые должны предотвратить хищение, порчу и утерю ВМ, а также исключить случайные взрывы. Применяются также меры защиты сооружений и механизмов от случайных взрывов.

По степени опасности при хранении и перевозке ВМ делятся на пять групп:

І. ВВ с содержанием нитроэфиров более 15%, нефлегматизированный гексоген и тетрил.

ІІ. Аммиачная селитра, аммиачно-селитренные ВВ, тротил и его сплавы с другими нитросоединениями, нитроглицериновые ВВ с содержанием нитроэфиров до 15%, а также детонирующий шнур и флегматизированный гексоген.

Ш. Пороха дымные и бездымные.

IV. Детонаторы (капсюли-детонаторы и электродетонаторы), пиротехнические замедлители КЗДШ.

V. Перфораторные заряды и снаряды с установленными в них взрывателями.

ВМ различных групп должны храниться и транспортироваться отдельно. Огнепроводный шнур и средства его зажигания разрешается хранить и перевозить совместно с ВМ II, Ш и IV групп.

Совместная перевозка ВВ различных групп разрешается по специальному разрешению главного инженера предприятия или руководителя взрывных работ.

Складом ВМ называется одно или несколько хранилищ для ВВ и СИ с подсобными сооружениями. В зависимости от срока службы склады ВМ делятся на постоянные - со сроком службы более 3 лет, временные - со сроком службы до З лет и кратковременные - со сроком службы до 1 года.

Отдельные хранилища ВМ на территории склада располагаются так, чтобы аварийный взрыв в одном хранилище не вызывал взрыва в других. Безопасные расстояния от склада ВМ до других сооружений, расположенных поблизости, а также между отдельными хранилищами, рассчитываются по методике, изложенной в «Единых правилах безопасности при взрывных работах».

Склады ВМ по назначению делятся на базисные и расходные. От заводов-изготовителей ВМ поступают на базисные склады. Базисные склады снабжают взрывчатыми материалами расходные склады предприятий, как правило, в заводской упаковке; распаковывать их на базисных складах разрешается только для отбора проб с целью испытания ВМ.

При выполнении крупных массовых взрывов разрешается с базисного склада завозить ВМ непосредственно к месту работ, минуя расходный склад. В этом случае ВМ получает и сопровождает персонал расходного склада.

Для ведения взрывных работ взрывники получают ВМ с расходных складов.

По расположению относительно земной поверхности склады делятся на: поверхностные, полууглубленные, углубленные и подземные. У поверхностных складов основания хранилищ расположены на уровне поверхности земли; у полууглубленных - здания хранилищ углублены в землю не более чем до карниза здания, у углубленных - толща грунта над хранилищем составляет менее 15 м, у подземных - толща грунта над хранилищем превышает 15 м.

Предельная вместимость хранилищ базисного склада для различных групп ВМ составляет: І группа - 40 т; II группа - 240 т, Ш и IV группы - 120 т. Для огнепроводного шнура и средств его зажигания ограничений не существует.

Вместимость одного хранилища постоянного поверхностного расходного склада не должна превышать 60 т и общая вместимость 120 т ВВ, 250 тыс. шт. детонаторов и 100 тыс. м детонирующего шнура. Размещение ВМ разных групп в хранилищах производится в соответствии с требованиями «Единых правил безопасности при взрывных работах».

Поверхностный склад ВМ состоит из одного или нескольких хранилищ ВМ с подсобными сооружениями, расположенными на общей огражденной территории. Подземный склад ВМ состоит из камер или ячеек для хранения ВВ и СИ и вспомогательных камер для раздачи ВМ, хранения тары и подводящих к складу выработок.

Все склады ВМ должны круглосуточно охраняться военизированной или вооруженной вахтерской охраной.

Подземные склады ВМ могут охраняться раздатчиками ВМ, вооруженными холодным оружием при круглосуточной их работе.

На территории поверхностного склада располагаются следующие здания и сооружения: а) хранилища ВВ и СИ; здания и площадки для подготовки ВМ; в) караульные вышки; г) лаборатории и полигоны; д) помещения для противопожарных средств; е) водоемы.

Места хранения тары и караульные помещения должны быть за пределами ограды склада, караульное помещение - на расстоянии не менее 50 м от ограды склада, помещение хранения тары - на расстоянии не менее 25 м. Расстояние от ограды до ближайшей стены хранилища ВМ должно быть не менее 40 м. Высота ограды должна быть не менее 2 м.

При выборе местоположения площадки под склад должна учитываться безопасность близрасположенных сооружений по действию ударной воздушной волны.

Опасность нанесения повреждения зданиям и сооружениям при действии ударной волны оценивается различными степенями безопасности. При первой степени безопасности отсутствуют какие-либо повреждения, при второй степени - допускаются случайные повреждения застекления, при третьей - полное разрушение застекления, нарушение штукатурки, частичные повреждения рам и дверей. Четвертая степень безопасности характеризуется разрушением внутренних перегородок, рам, дверей, сооружений, пятая - разрушением малостойких каменных и деревянных зданий, шестая - проломом прочных кирпичных стен, полным разрушением жилых и промышленных сооружений.

При расчете безопасных расстояний от складов ВМ до населенных пунктов, авто- и железнодорожных магистралей, крупных водных путей, заводов, складов взрывчатых и огнеопасных материалов и сооружений государственного значения принимается третья степень безопасности.

Для отдельно стоящих зданий и сооружений второстепенного значения, автомобильных и железных дорог с небольшим движением, для особо прочных сооружений принимается четвертая степень безопасности.

Хранилища ВМ постоянных складов выполняются из несгораемых материалов. С разрешения органов пожарного надзора допускается устройство бревенчатых или каркасно-засыпных стен.

Для уменьшения расстояний между отдельными хранилищами возможно устройство защитных валов из пластичных или сыпучих грунтов: глины, суглинка, песка. Валы должны быть на 1,5 м выше карниза хранилища. Ширина валов поверху должна быть не менее 1 м. Ширина валов понизу определяется углом естественного откоса грунта, из которого насыпан вал. Основание вала должно отстоять от стен хранилища в пределах 1-3 м, со стороны тамбуров - до 4 м. Между подошвой вала и зданием хранилища должны быть сделаны водоотводные канавки с выводами их за пределы валов. В случае полного обвалования хранилища для выходов валы должны иметь разрыв, перед которым должен быть устроен защитный вал на расстоянии 1-3 м от основания главного вала. Положение защитного вала должно быть таким, чтобы прямая линия, проведенная в плане от ближайшего угла здания через ближайшую конечную точку гребня вала и продолженная дальше, пересекала гребень защитного вала.

Подземный склад ВМ состоит из выработок-хранилищ, подводящих выработок и вспомогательных камер. Предельная вместимость подземных расходных складов не должна превышать недельного запаса ВВ и двухнедельного запаса СИ. Вместимость каждой камеры не должна превышать 2 т ВВ. В каждой ячейке разрешается хранить не более 400 кг ВВ и 15 тыс. ЭД (детонаторов).

Анализ, сделанный МГИ, показывает, что вместимость хранилища подземных складов целесообразно увеличить в 2 раза (двухнедельный запас ВВ и месячный СИ). Современные ВМ допускают хранение их в условиях 100% влажности без изменения свойств в указанные интервалы времени. Увеличение вместимости складов позволит уменьшить вероятность хищения и утери ВМ при перевозках, а также снизит транспортные расходы.

Расположение подземных складов должно отвечать следующим требованиям:

а) расстояние от ближайшей точки склада до ствола шахты, околоствольных выработок, камер околоствольного двора, а также от вентиляционных дверей, разрушение которых может лишить притока свежего воздуха всю шахту или значительные участки ее, должно быть не менее 100 м для камерного склада и 60 м для ячейкового склада;

б) расстояние о ближайшей ячейки или камеры до выработок, служащих для постоянного прохода людей, должно быть соответственно не менее 20 и 25 м;

в) расстояние до поверхности при складах камерного типа должно быть не менее 30 м, при складах ячейкового типа - не менее 15 м;

г) выработки, в которых расположены камеры или ячейки для хранения ВМ, не должны находиться в непосредственном сообщении с главными выработками, а должны соединяться с ними не менее чем тремя подводящими прямолинейными или криволинейными выработками, образующими между собой прямые углы, или закрываться неразрушаемыми при аварийном взрыве в складе стальными дверями. Подводящие к складу выработки должны заканчиваться тупиками длиной не менее 2 м и площадью сечения не менее 4 м2,

д) каждый склад должен иметь два выхода;

е) камеры, ячейки и все выработки склада ВМ должны быть закреплены несгораемой крепью.

Исследования, выполненные в МГИ, показали, что расстояние от камер (ячеек) хранения ВМ до выработок шахты могут быть уменьшены в 2 раза с целью снижения расходов на строительство складов.

Стальные не разрушаемые при взрыве двери являются надежным средством локализации аварийного взрыва в складе ВМ, а потому следует отказаться от малоэффективной и неудобной в сооружении трехтупиковой схемы входов в склады.

Склад ВМ углубленного типа может устраиваться в массиве горы, холма или скалы и сообщаться с поверхностью штольнями. Устье штольни должно оборудоваться двойными дверями, открывающимися наружу. Наружная дверь должна быть деревянной сплошной, обитой кровельной сталью, а внутренняя - решетчатой. Если расстояние от входа в склад до ближайшей камеры хранения ВМ более 15 м, склад должен иметь два выхода.

1.5 Учет расходования взрывчатых материалов

На складах ведется постоянный строгий количественный учет ВМ по следующим установленным формам:

а) книга учета суточного прихода и расхода ВМ (ведется заведующим базисным и расходным складами);

б) книга учета выдачи и возврата ВМ (ведется заведующим расходного склада);

в) наряд-накладная служит для отпуска ВМ с одного склада на другой. Наряд-накладная выписывается бухгалтерией предприятия, в ведении которого находится склад, и которое отпускает ВМ. Вместе с наряд-накладной получатель предъявляет на складе также доверенность;

r) наряд-путевка служит для отпуска ВМ взрывникам на производство взрывных работ (выписывается производителем работ или мастером участка и является основанием для записи о выдаче ВМ на расходном складе).

Наряд-путевки, возвращенные в качестве отчета об израсходовании ВМ, должны храниться на складе в течение трех лет, после чего подлежат уничтожению по акту.

В книге учета выдачи и возврата ВМ ежесуточно подводится итог расхода ВМ, который переносится в книгу учета прихода и расхода ВМ. В этой же книге фиксируется поступление ВМ на основе данных наряд-накладных, и на основе суточного расхода и прихода ВМ показывается количество ВМ, хранящихся на складе.

Книги должны быть пронумерованы, прошнурованы и скреплены сургучной печатью органов Госгортехнадзора или горнотехнической инспекции ведомств. Во всех приходно-расходных документах не разрешается делать записи карандашом, не допускаются помарки и подчистки записей. Исправления допускаются проставлением новых цифр, сопровождаемым подписью лица, внесшего поправку. Выдачу ВМ со склада производят в строгом соответствии с предъявленными наряд-накладными или наряд-путевками. Перед выдачей детонаторов для выполнения работ последние должны быть пронумерованы. Нумерация должна выполняться по ведомственной инструкции, согласованной с Госгортехнадзором.

При нумерации на каждый детонатор наносится специальным составом условный шифр организации, ведущей взрывные работы, номер участка и номер взрывника. Номер взрывника ставится в его наряд-путевке после фамилии.

Проверка правильности учета, хранения и наличия ВМ на складах выполняется в конце каждого отчетного месяца производителем работ или лицом, специально назначенным руководителем предприятия и, периодически, представителем Госгортехнадзора. Результаты проверки фиксируются исполнителем в книге учета ВМ.

В случаях выявления недостачи или излишков ВМ необходимо немедленно сообщить об этом руководителю предприятия и органам МВД.

На складах ВМ должны находиться образцы заверенных руководителем предприятия подписей лиц, имеющих право подписывать наряд-накладные и наряд-путевки. Отпуск ВМ по указанным документам, подписанным другими лицами, запрещается.

Проход или проезд рабочих и других лиц на склад и обратно, вывоз или вынос ВМ осуществляются только по пропускам через служебное помещение, обеспечивающее пропускной режим. Документами на право вывоза или выноса ВМ со склада являются материальный пропуск и доверенность, когда ВМ отпускаются по наряду-накладной, и наряд-путевка, когда ВМ выдаются по ней взрывникам участка или цеха взрывных работ, в ведении которого находится склад.

1.6 Транспортирование ВМ на склады и к местам производства взрывных работ

ВМ на склады и к местам производства взрывных работ, как правило, перевозятся в заводской упаковке, в том числе в контейнерах или в сумках (кассетах) средствами автомобильного и железнодорожного, реже водного транспорта. При этом выгрузка поступивших с заводов-изготовителей или с баз снабжения ВВ и СИ, а также погрузка их в средства предприятия-потребителя выполняются в специально отведенных местах, как правило, на погрузочно-разгрузочных площадках в железнодорожных тупиках, на пристанях и т.п. Места выгрузки-погрузки ВМ оборудуются аналогично прирельсовым площадкам базисных складов ВМ и должны отвечать требованиям, установленным соответствующими Правилами перевозок, а также Едиными правилами безопасности при взрывных работах. Выгрузку, погрузку ВМ и их транспортирование следует осуществлять в порядке, установленном приказом по предприятию под наблюдением специально выделенных лиц, имеющих соответствующую сопроводительную документацию. Транспортные средства, а также дороги, по которым транспортируются ВМ, необходимо содержать в полной исправности согласно требованиям норм и правил. Упаковка ВМ должна обеспечивать безопасность перевозки и исключать их просыпание или загрязнение. При транспортировании ВМ должна обеспечиваться надлежащая охрана.

Большая часть ВМ на земной поверхности транспортируется автомобилями. Для их перевозки могут использоваться только допущенные Госавтоинспекцией для этих целей специализированные автотранспортные средства или приспособленные автомобили общего назначения.

За исключением передвижных зарядных мастерских, оснащенных оборудованием для заряжания и перевозки, совместное транспортирование ВМ с другими предметами и аппаратурой, как правило, не должно допускаться.

Каждый автомобиль, осуществляющий перевозку ВМ, должен быть обеспечен системой информации, оповещающей об опасности при его движении и определяющей мероприятия по ликвидации дорожно-транспортных происшествий.

Выбор маршрута транспортирования ВМ осуществляется по согласованию с Госавтоинспекцией, на территории обслуживания которой организуется перевозка ВМ (при выполнении экстренных аварийно-восстановительных работ на разведочных и эксплуатационных скважинах согласование не требуется). При этом необходимо руководствоваться следующим:

- маршрут по возможности не должен предусматривать проезд через населенные пункты и вблизи архитектурных памятников;

- перевозка ВМ внутри крупных населенных пунктов по возможности не должна осуществляться вблизи зрелищных, культурно-просветительных, учебных, дошкольных и лечебных учреждений;

- в маршруте необходимо указывать места попутных стоянок, заправок топливом, а также основные участки дорог.

К управлению транспортными средствами, на которых перевозятся ВМ, допускаются водители, имеющие стаж непрерывной работы в качестве водителя не менее трех лет, удостоверение на право управления транспортным средством соответствующей категории и прошедшие специальную подготовку или инструктаж по Правилам перевозки ВМ и медицинский контроль.

В случае, когда при междугородних перевозках водитель вынужден управлять автомобилем более 12 ч, в рейс направляются два водителя.

Перед выпуском в рейс автомобиля, предназначенного для перевозки ВМ, заведующий гаражом или лицо, его заменяющее, обязаны сделать в путевом листе запись: «автомобиль проверен, исправлен и пригоден для перевозки взрывчатых материалов».

При транспортировании ВМ загрузка специально оборудованного автомобиля допускается до полной грузоподъемности, за исключением случаев перевозки электродетонаторов (кроме высоковольтных), капсюлей-детонаторов и пиротехнических реле типа КЗДШ, нагрузка которых не должна превышать 2/3 автомобиля и двух рядов ящиков по высоте. Ящики должны укладываться плашмя, плотно друг к другу, но не выше уровня бортов и покрываться трудно воспламеняющейся, непромокаемой, хорошо натянутой тканью, перекрывающей борта кузова не менее чем на 200 мм.

Полная грузоподъемность специально оборудованного автомобиля определяется как разность между полной грузоподъемностью серийного автомобиля и массой дополнительного оборудования, устанавливаемого на автомобиле. В случае перевозки взрывчатых веществ в специализированных контейнерах последние могут выступать над уровнем бортов автомобиля.

Перевозка взрывчатых веществ со складов ВМ к местам работ может осуществляться в зарядных машинах, допущенных для этих целей Госгортехнадзором.

С разрешения главного инженера или руководителя взрывных работ предприятия (организации) в отдельных случаях может выполняться совместная перевозка средств инициирования и взрывчатых веществ к местам работы или с базисных на расходные склады ВМ в количествах, установленных Едиными правилами безопасности при взрывных работах. В таких случаях электродетонаторы, капсюли-детонаторы и пиротехнические реле должны размещаться на передней части кузова автомобиля в специальном, плотно закрывающемся ящике с войлочными, резиновыми, пенопластовыми или другими прокладками со всех сторон, в том числе со стороны крышки и дна. ВВ помещаются в конце кузова автомобиля и отделяются от ящика с детонаторами ящиками со средствами электроогневого взрывания и зажигательными патронами, ящиками с огнепроводным шнуром или другими способами. Пороха и перфораторные снаряды при совместной перевозке находятся в заводской упаковке или в специальной таре (ящики), исключающей удары и трение ВМ друг о друга. Ящики с порохом и снарядами должны размещаться на расстоянии не менее 0,5 м от других ВМ и прочно закрепляться.

Скорость автомобилей при перевозке ВМ на земной поверхности не должна превышать 60 км/ч. Если движение осуществляется колонной между входящими в нее автомобилями, то устанавливаются следующие дистанции: по горизонтальному участку дорог - не менее 50 м; в горной местности - не менее 300 м.

При перевозке ВМ нельзя останавливаться под линиями электропередачи, устраивать стоянки для отдыха в населенных пунктах. Через реки и озера транспортные средства ВМ должны на паромах перевозиться в первую очередь. Запрещается присутствие на пароме других грузов и пассажиров.

Застигнутый грозой транспорт должен быть остановлен на открытом месте и на расстоянии не менее 200 м от леса и жилья. В таких случаях необходимо расставить автомобили на расстоянии не менее 50 м. Люди, кроме необходимой охраны, на время грозы должны быть удалены на расстояние не менее 200 м. Не разрешается проезд автомобилей с ВМ на расстоянии ближе 300 м от встречающихся пожаров и ближе 60 м от «факелов» на нефтегазовых промыслах.

Перевозку ВМ при взрывных работах в населенных пунктах следует осуществлять только на автомобилях с кузовом типа фургон.

При отсутствии проезжих дорог перевозка отдельных видов ВМ может производиться на прицепах, а также в передвижных зарядных мастерских, буксируемых тракторами. При этом полагается выполнять требования по безопасности движения, установленные соответствующими министерствами и ведомствами по согласованию с контролирующими органами.

Транспортирование ВМ средствами железнодорожного и водного транспорта осуществляется согласно следующим основным положениям.

По железным дорогам на земной поверхности ВМ обычно перевозят в крытых вагонах, как целыми поездами, так и отдельными вагонами, а иногда и ручной кладью. При формировании поездов вагоны с ВМ должны размещаться в середине с соблюдением установленных норм по весу и длине поезда, технического состояния и правильности размещения вагонов в составе. Вагоны с электродетонаторами (кроме высоковольтных), капсюлями-детонаторами и пиротехническими реле типа КЗДШ необходимо отделять от вагонов с ВВ не менее чем шестью вагонами с неопасными грузами. Скорость движения при маневрах не должна превышать 10 км/ч. Перекатка вагонов с ВМ вручную, как правило, не допускается. Загрузка вагонов электродетонаторамн (кроме высоковольтных), капсюлями-детонаторами и пиротехническими реле типа КЗДШ не должна превышать 2/3 грузоподъемности.

На новостройках железных дорог и при борьбе со льдом у железнодорожных мостов ВМ можно перевозить на платформах рабочих поездов, мотовозов и дрезин при соблюдении требований совместного транспортирования, установленных Едиными правилами безопасности при взрывных работах, обязательного сопровождения охраной, взрывниками и при наличии необходимых противопожарных средств. При соблюдении этих требований на открытых работах ВМ перевозят также на платформах мотовозов и дрезин. В таких случаях между платформами и моторными отделениями транспортных средств устанавливаются перегородки из несгораемых материалов, а выхлопные трубы двигателей оборудуются искрогасителями.

В ходе подготовки массовых взрывов принятые предприятиями (организациями) от дорог МПС железнодорожные вагоны с BB разгружаются на борту карьера (разреза) или непосредственно на взрываемом блоке. Условия их размещения, время хранения, порядок охраны, отпуска и учета ВВ определяются инструкцией, согласованной с местным органом Госгортехнадзора (горнотехнической инспекцией министерства).

Средства водного транспорта, выделенные для транспортирования ВМ, также должны быть предназначены или приспособлены для этих целей. Пригодность судов для перевозки ВМ определяется специально назначаемой комиссией. Команды судов укомплектовываются персоналом, знающим свойства ВМ и условия их транспортирования.

Во всех случаях применения для погрузки и выгрузки ВМ механизмов их грузоподъемность должна быть не менее номинальной массы брутто груза. При этом лебедки подъема груза грузоподъемных машин, а у стреловых кранов и лебедки подъема стрелы должны быть оборудованы двумя тормозами.

При наличии одного тормоза на лебедке подъема груза, а у стреловых кранов и на лебедке подъема стрелы, нагрузка не должна превышать 75% грузоподъемности, разрешенной для грузоподъемного механизма.

Перевозка пассажиров и посторонних грузов совместно с ВМ на моторных катерах, газоходах и лодках не должна допускаться. Суда оборудуются молниезащитой.

При речных перевозках ВМ на лодках транспортируются в заводской упаковке или в запирающихся на замки деревянных ларях, покрытых брезентом и прочно увязанных веревками. С наступлением тумана суда пристают к берегу на расстоянии от береговых строений не менее 250 м и от фарватера - не менее 25 м.

Спуск ВМ с поверхности в подземные выработки может осуществляться в клетях, бадьях, вагонетках самоходными автотранспортными и другими средствами, а также по скважинам и трубопроводам или вручную. Транспортирование во всех случаях выполняется в соответствии с проектом организации этих работ. При этом по мере возможности, должно исключаться совпадение маршрутов движения людей и перевозки ВМ. Доставка отдельных партий ВМ от стволов к складам поручается не менее чем двум лицам. При спуске ВМ нахождение посторонних людей в клетях, бадьях, вагонетках или на автомобилях не допускается. Спуск ВМ выполняется с разрешения диспетчера после извещения об этом лица, ответственного за подъем машиниста, рукоятчика и стволового.

Ящики или мешки с ВМ могут занимать не выше 2/3 высоты клети, но не выше высоты ее двери. Ящики с электродетонаторами и капсюлями-детонаторами, а также с пиротехническими реле могут спускаться только отдельно от ВВ и укладываться в один ряд. При размещении в вагонетках ящики и мешки с ВМ не должны выступать выше бортов. Скорость спуска-подъема ВМ во всех случаях не должна превышать 5 м/с. Спуск и подъем взрывников с ВМ по стволам шахт производится вне очереди.

Доставка ВМ в раздаточные камеры и участковые пункты хранения осуществляется железнодорожными составами и самоходными транспортными средствами. При этом погрузку ВМ в вагонетки производят в подводящих к складу ВМ выработках.

Кроме машиниста электровоза в поезде могут находиться лица, сопровождающие ВМ. Эти лица обычно размещаются в пассажирском вагоне, находящемся в хвосте состава. Поезда оборудуются условными световыми сигналами (синие фонари впереди и в конце состава), снабжаются средствами пожаротушения. Вагоны окрашиваются в желтый цвет с красной диагональной полосой.

При подготовке массовых взрывов ВМ перевозятся и концентрируются в больших количествах. Их транспортирование по подземным выработкам должно выполняться с осуществлением дополнительных мер безопасности: назначения ответственного за организацию доставки ВМ лица технадзора; перевозки ВМ только после проверки состояния горных выработок и особо состояния контактного провода; обязательного отключения контактного провода в местах временного хранения ВВ; постоянного непосредственного контроля за состоянием ВВ; обеспечения каждого места сосредоточения ВВ не менее чем четырьмя огнетушителями, а также пожарным стволом с рукавом или шлангом, подключенным к противопожарной водяной магистрали и др.

Действия должностных лиц и рабочих в случае загорания транспортируемых ВМ, а также порядок использования оборудования и средств противопожарной защиты необходимо указывать в плане ликвидации аварий.

Контейнеры и вагоны-контейнеры для перевозки гранулированных ВВ должны иметь крышки из диэлектрического антикоррозийного материала, а шахтные вагонетки - огнезащитные диэлектрические покрывала.

Перегрузка гранулированных ВВ из транспортных средств в емкости раздаточных камер и участковых пунктов хранения может осуществляться специально предназначенными и допущенными для этих целей пневматическими перегружателями.

Самоходными кузовными машинами разрешается перевозить СИ, а также патронированные и гранулированные ВВ в заводской упаковке. Машины должны обозначаться соответствующими световыми сигналами, иметь средства пожаротушения.

Гранулированные ВВ могут транспортироваться в контейнерах (бункерах), допущенных в установленном порядке. Загрузка машин ВВ допускается согласно нормам, установленным для автотранспортных средств на земной поверхности, но ящики и кассеты с СИ размещаются по высоте в один ряд. К управлению такими машинами допускаются специально подготовленные водители.

Доставка ВМ к местам взрывных работ вручную осуществляется только в контейнерах, сумках или кассетах, предназначенных и допущенных для этих целей Госгортехнадзором (горнотехнической инспекцией министерства).

Прочие требования, определяющие порядок транспортирования BМ на складах и к местам производства взрывных работ, определены Едиными правилами безопасности при взрывных работах.

1.7 Охрана опасной зоны и сигнализация при взрывных работах

взрывчатый вещество транспортирование охрана

Действующие правила подготовки и проведения массовых взрывов обеспечивают полную безопасность выполнения работ персоналом, действующим на месте взрыва в полном соответствии с «Едиными правилами безопасности при взрывных работах». Безопасность всех работающих в зоне взрыва обеспечивается путем оцепления опасной зоны перед началом заряжания, из которой удаляются все люди, не связанные с выполнением взрыва, и не допускаются в нее до подачи сигнала «отбой». В проекте взрыва определяются величины зарядов и радиусы опасных зон, которые обеспечивают полную безопасность по разлету кусков породы, по сейсмическому воздействию взрыва, по действию ударных воздушных волн на окружающие объекты, вредному действию газового облака, образующегося при взрыве.

Граница опасной зоны на местности обозначается предупредительными надписями в виде переносных щитов, число и места установки которых (обычно через каждые 100-150 м) определяются руководителем взрывных работ или ответственными за оцепление опасной зоны.

К охране опасной зоны привлекаются рабочие после предварительного инструктажа и обучения по технике безопасности. Повторный инструктаж по технике безопасности производится на месте по мере необходимости, но не реже одного раза в квартал, а также при смене объекта взрывных работ. При этом делается соответствующая запись в журнале инструктажа.

Охрана опасной зоны организуется так, чтобы все пути, ведущие к месту работ (дороги, тропы, подходы, выработки), находились под постоянным наблюдением; каждый пост должен быть в поле зрения смежных с ним постов.

При взрывных работах обязательно применение звуковых или световых сигналов. Звуковые сигналы должны подаваться в следующем порядке.

Первый сигнал - предупредительный (один продолжительный). На сигнальной мачте должен быть поднят сигнальный флаг. Все люди, не занятые заряжанием и взрыванием, по этому сигналу должны быть удалены за пределы опасной зоны, у мест возможных входов в опасную зону выставляются посты охраны.

Взрывники и подсобные рабочие выполняют заряжание и забойку зарядов. После этого на месте взрыва остаются только взрывники, которые ведут монтаж взрывной сети.

Если при взрывании большого объема камерных и скважинных зарядов применяются ВВ группы П (аммониты, граммониты, гранулотол и др.), то разрешается при заряжании устанавливать малую опасную зону радиусом в 50 м от ближайших зарядов, за пределами которой могут находиться люди, занимающиеся другими работами. В этом случае перед началом укладки боевиков в заряды и монтажа взрывной сети люди должны быть выведены за пределы большой опасной зоны, установленной проектом.

Второй сигнал - боевой (два продолжительных). При огневом взрывании взрывники зажигают огнепроводные шнуры и удаляются в укрытие или за пределы опасной зоны, а при электрическом взрывании - включают ток.

Третий сигнал - отбой (три коротких) - подается после осмотра места взрыва руководителем взрыва или старшим взрывником. После сигнала отбоя рабочие оцепления покидают свой пост.

Третий сигнал подается, если при осмотре места взрыва не обнаружено отказавших (не взорвавшихся) зарядов. При обнаружении отказов взрывники занимаются его ликвидацией. На период ликвидации отказа распространяется действие второго сигнала.

При ведении взрывов на выброс и сброс, а также других взрывов, сложных по выполнению, назначение сигналов и способы их подачи указываются в проекте взрывных работ и в распорядке выполнения каждого массового взрыва.

Для обеспечения нормального выполнения своих обязанностей лица охраны опасной зоны должны быть оснащены средствами сигнализации: флажками, фонарями, свистками и мегафонами. При взрывах, сложных по выполнению и охране опасной зоны, лица охраны должны снабжаться телефонами, электромегафонами и в отдельных случаях - переносными радиостанциями.

При взрывных работах в стесненных условиях для лиц оцепления опасной зоны должны устраиваться специальные укрытия (могут использоваться естественные укрытия), рабочие должны обеспечиваться касками.

На подземных работах при вторичном взрывании допускается объединять первый и второй сигналы путем непрерывного звучания сирены с обязательной подачей сигнала - «отбой» (удаление людей и выставление постов охраны производятся перед включением сирены).

Несколько иной порядок подачи звуковых сигналов установлен Едиными правилами безопасности при взрывных работах для случаев взрывного разрушения зданий и сооружений. Поскольку такие работы нередко выполняются в сложных условиях, первый сигнал обычно подается после окончания заряжания. По этому сигналу все люди покидают обрушаемое здание (сооружение) и удаляются за пределы опасной зоны.

Охрана занимает определенные в проекте места и останавливает движение по прилегающим улицам в пределах опасной зоны.

Руководитель взрывных работ должен лично убедиться в отсутствии людей в пределах опасной зоны.

После второго сигнала руководитель взрывных работ подсоединяет концы магистрали к рубильнику или взрывному прибору. По третьему сигналу включается ток.

Световые сигналы подаются, как правило, ракетами разного цвета для различных сигналов. Например, предупредительный - одна зеленая ракета, боевой - две красные ракеты, отбой - три белые ракеты.

Значения сигналов при взрывных работах должны знать все трудящиеся предприятий и организаций, которые могут оказаться в пределах опасной зоны. С ними целесообразно ознакомить также население жилых пунктов, прилегающих к объектам взрывных работ.

1.8 Уничтожение негодных к применению ВМ

ВМ, пришедшие в негодность и не отвечающие требованиям ГОСТов и технических условий, подлежат уничтожению.

Непригодность ВМ устанавливается при внешнем осмотре как при поступлении на склад или выдаче взрывникам, так и в процессе хранения, при испытаниях по истечении гарантийного срока хранения, а также в случае отказов или неполной детонации в производственных условиях.

Уничтожение ВМ производится по письменному распоряжению (радиограмме, телефонограмме) главного инженера или технического руководителя объединения (предприятия, организации). В распоряжении указываются: фамилия, должность лица, ответственного за уничтожение, наименование и количество ВМ, подлежащих уничтожению.

Лицо, ответственное за уничтожение ВМ, составляет распорядок выполнения работ с приведением расчетных показателей и приложением графических материалов (проект). Распорядок и проект утверждаются главным инженером или техническим руководителем объединения (предприятия, организации). Уничтожение ВМ поручается взрывнику со стажем работы по профессии не менее двух лет. О каждом уничтожении ВМ должен составляться акт. В акте указываются количество и наименование уничтоженных ВМ, причины и способ уничтожения. Акт составляется в двух экземплярах, которые предназначаются: складу взрывчатых материалов и главной бухгалтерии предприятия (организации).

Остатки взрывчатых веществ и огнепроводного шнура подлежат сдаче на расходный склад ВМ и регулярно уничтожаются опытным взрывником под непосредственным руководством лица технического надзора, выделенного администрацией.

Перевозка ВМ со складов хранения к месту уничтожения, как правило, осуществляется авто- или железнодорожным транспортом, на моторных катерах и лодках или гужевым транспортом при обязательном сопровождении ответственным лицом, имеющим право руководства взрывными работами, и вооруженной охраной. При отсутствии проезжих дорог в отдельных случаях допускается перевозка ВВ и СИ на тягачах и прицепах к тракторам при условии исправности тары с разрешения главного инженера предприятия, организации, согласованного с местным органом Госгортехнадзора.

Гусеничные транспортеры и тягачи должны удовлетворять основным требованиям, предъявляемым к автомобилям. Кроме того, металлические кузова транспортеров и тягачей должны иметь деревянную обшивку.

Погрузку и разгрузку ВМ следует производить только при неработающем двигателе транспортного средства.

При перевозке ВМ гужевым транспортом пользуются рессорными повозками. При перевозке в санях взрывчатые материалы должны размещаться на подстилке из мягкого материала.

При уничтожении ВМ допускается их кратковременное хранение на специальных площадках или на оборудованных автомобилях, гусеничных транспортерах, повозках (санях).

При временном хранении ВМ на площадку следует завозить такое количество, которое может быть уничтожено за светлое время суток. ВВ размещаются на деревянном настиле высотой не менее 20 см от земли и под навесом или брезентовым покрытием. СИ полагается хранить в отдельной палатке или землянке.

При хранении взрывчатых материалов на специально оборудованных автомобилях, гусеничных транспортерах, повозках или санях транспортные средства располагаются от места уничтожения ВМ не ближе 300 м. СИ при этом находятся в отдельном месте.

Границы опасной зоны при уничтожении ВМ на местности должны быть отмечены условными знаками. На время уничтожения ВМ на границах опасной зоны должны быть выставлены посты охраны. Для лиц, производящих уничтожение ВМ взрыванием или сжиганием, следует оборудовать надежное укрытие.

Уничтожение ВМ может производиться на стационарных полигонах при базисных и расходных складах ВМ на горнодобывающих и других предприятиях и в организациях с постоянным районом работ, а также на специально оборудуемых в условиях геологических, мелиоративных и прочих организаций площадках. Полигоны оборудуются по проектам, утвержденным главным инженером объединения (предприятия, организации), и принимаются в эксплуатацию комиссией.

Проект полигона для уничтожения ВМ должен содержать следующие сведения и документы:

- указания о месте для уничтожения ВМ;

- размеры полигона и площадок для уничтожения ВМ;

- расчет радиусов опасных зон для людей, механизмов и транспортных средств;

- расчет небольшого количества ВМ, допустимых к уничтожению за один прием;

- места укрытий рабочих и взрывников;

- тип укрытия (поверхностный, полууглубленный, углубленный);

- тип светильников для установки их в укрытии;

- перечень противопожарных средств и их количество (огнетушителей, песка, лопат, ведер и т.д.);

- топографический план местности с обозначением границы опасной зоны, площадок для уничтожения ВМ, размеров противопожарной зоны, укрытий для взрывников и вспомогательных рабочих, стоянок для автотранспорта, противопожарных средств, ограждения и т.д.;

- чертежи на укрытия, сигнализацию, освещение, ограждение, ямы, площадки для хранения ВМ, а также схемы укладки ВМ в ямах, кострах, на площадках.

Полигон должен быть обнесен оградой из колючей проволоки высотой не менее 2 м. Вокруг полигона по периметру опасной зоны через 50 м устанавливаются предупредительные знаки с надписью «Проход и проезд запрещен», «Опасно - взрыв!».

Способы уничтожения конкретных ВМ принимают на основании актов их испытаний, руководствуясь требованиями соответствующих кратких руководств (инструкций) по применению ВВ и СИ, ведомственных инструкций и Единых правил безопасности при взрывных работах.

Следует иметь в виду, что сжигание ВМ целесообразно выполнять только в сухую погоду.

Освободившаяся тара должна быть тщательно очищена от остатков ВВ. Непригодные к дальнейшему использованию ящики, коробки, бумага и т.п. должны сжигаться отдельно от ВМ.

Тара, подлежащая сжиганию, укладывается в штабель на отведенной площадке. Высота штабеля не должна превышать 1,5 м. По ширине штабеля должны располагаться не более трех ящиков, и штабель следует размещать от ограды полигона (площадки) на расстоянии не менее 20 м.

2. СРЕДСТВА И СПОСОБЫ ИНИЦИИРОВАНИЯ ЗАРЯДОВ

2.1 Классификация способов инициирования зарядов

Импульс, необходимый для возбуждения взрыва заряда промышленного ВВ, сообщается ему взрывом заряда, инициирующего ВВ, размещенного в капсюле-детонаторе (КД), электродетонаторе (ЭД) или через более мощный промежуточный детонатор (для инициирования гранулированных и водосодержащих ВB).

Детонация инициирующих ВВ, характеризующихся значительно большей чувствительностью к внешним тепловым и механическим воздействиям, возбуждается тепловым импульсом: в капсюле-детонаторе - горящей пороховой сердцевиной ОШ, в электродетонаторе - горящей капелькой воспламенительного состава или пламенем замедляющего состава.

На открытых работах роль инициирующего заряда выполняет детонирующий шнур (ДШ) с привязанными к нему шашками-детонаторами или патронами ВВ. Для возбуждения взрыва ДШ обязательно применение КД или ЭД. Таким образом, во всех случаях взрыв зарядов промышленных ВВ инициируется капсюлем-детонатором или электродетонатором.

Средствами инициирования называют совокупность принадлежностей для инициирования зарядов промышленных ВВ.

В зависимости от способа возбуждения взрыва детонатора различают: огневое инициирование зарядов, когда детонатор взрывается от горящего огнепроводного шнура; электрическое - от горящего электровоспламенителя; электроогневое - от горящего ОШ, который подожжен электровоспламенителем.

Средства огневого инициирования: капсюли-детонаторы, огнепроводный шнур, средства зажигания огнепроводного шнура.

Средства электрического инициирования: электродетонаторы, провода, источники тока и контрольно-измерительная аппаратура.

Средства электроогневого инициирования: капсюли-детонаторы, огнепроводный шнур, электрозажигательные стаканчики.

Средства инициирования с помощью детонирующего шнура: детонирующий шнур и средства огневого, электроогневого или электрического взрывания.

По чувствительности инициирующие ВВ делятся на первичные и вторичные. Первичные инициирующие ВВ имеют весьма высокую чувствительность к механическим и тепловым воздействиям, а также способность взрываться в малых количествах (0,05-0,5 г); горение этих ВВ почти мгновенно переходит в детонацию. От первичных инициирующих ВВ инициируют вторичные инициирующие ВВ, которые и вызывают взрыв заряда промышленного ВВ или шашки промежуточных детонаторов. Промежуточные детонаторы изготовляются массой 200-800 г с отверстиями в центре для ДШ. В некоторых случаях промежуточный детонатор изготовляется путем обвязки детонирующим шнуром нескольких патронов ВВ. Вторичные инициирующие ВВ предназначены для увеличения энергии начального импульса, сообщаемого взрывом заряда первичного инициирующего ВВ с целью надежного детонирования заряда ВВ. Вторичные инициирующие ВВ менее чувствительны к внешним воздействиям, но имеют большую скорость детонации и теплоту взрыва, а следовательно, более высокую инициирующую способность по сравнению с первичными инициирующими ВВ.

2.2 Средства огневого инициирования

Капсюль-детонатор представляет собой цилиндрическую гильзу, снаряженную зарядами первичного и вторичного инициирующих ВВ. Верхняя, свободная часть гильзы (дульце) предназначена для введения ОШ или электровоспламенителя. Заряд первичного инициирующего ВВ выбирается таким, чтобы возбудить взрыв вторичного инициирующего ВВ, который в свою очередь подобран исходя из условий безотказного взрывания зарядов порошкообразных промышленных ВВ. Для усиления инициирующего действия донышко КД имеет кумулятивное углубление. В гильзу КД первичное инициирующее ВВ вводится в металлической чашечке. Вводимый в гильзу ОШ не касается чувствительного заряда первичного инициирующего ВВ. Капсюли-детонаторы имеют высокую чувствительность к трению, удару, сжатию и огню, поэтому при обращении с ними нужно соблюдать максимальную осторожность.

Огнепроводный шнур предназначен для передачи луча огня горящей пороховой сердцевиной на некоторое расстояние в течение определенного времени и возбуждения взрыва инициирующего ВВ в капсюлях-детонаторах или воспламенения пороховых зарядов при отбойке штучного камня. Огнепроводный шнур выпускается в бухтах длиной 10 м следующих видов: асфальтированный ОША (для сухих и влажных забоев), двойной асфальтированный ОШДА (для мокрых забоев), пластикатный ОШП (для обводненных забоев).

Средства зажигания огнепроводного шнура. При огневом взрывании нескольких зарядов «Едиными правилами безопасности при взрывных работах» разрешается поджигать концы шнуров, идущих к зарядам, тлеющим фитилем, отрезком огнепроводного шнура с надрезами или специальными патрончиками группового зажигания. Спичкой разрешается зажигать шнур только при взрывании одиночного заряда. Зажигательный тлеющий фитиль легко загорается от спички и хорошо поджигает сердцевину ОШ. При зажигании отрезком ОШ в нем предварительно делают косые надрезы до сердцевины, из которых при горении вылетают искры, хорошо поджигающие шнуры. Число надрезов должно быть не меньше числа поджигаемых отрезков шнуров, идущих к зарядам, а длина шнура должна быть на 60 см короче. Зажигательные патроны типа ЭЗП-Б применяются для группового зажигания с помощью одного патрона 10-30 отрезков ОШ. Собранные в пучок ОШ помещают в стаканчик и плотно обвязывают шпагатом. Одновременно в патрон вводится короткий воспламеняющий отрезок шнура.

Огневое взрывание запрещается в тех случаях, когда своевременный уход взрывников в укрытие затруднен из-за необходимости пользоваться лестницами, веревками, полками или преодоления каких-либо других препятствий, встречающихся при проходке вертикальных выработок и наклонных свыше 30° к горизонту.

В таких условиях применяется электроогневое взрывание, при котором воспламенение отрезков ОШ выполняется электровоспламенителем из безопасного места.

Электрозажигатель ЭЗОП-Б предназначен для зажигания отрезка ОШ в сухих и влажных условиях. Электрозажигатель прикрепляется к концу шнура путем обжатия металлической втулки. Электрозажигательный патрон ЭЗП-Б состоит из гильзы с зажигательным составом и электровоспламенителя. Предназначается для электрического зажигания пучка из 7-37 отрезков ОШ.

2.3 Технология огневого и электроогневого взрывания

Огневое взрывание зарядов применяется на карьерах, в рудниках и шахтах, не опасных по газу и пыли. При огневом взрывании зарядов необходимо: нарезать ОШ на отрезки заданной длины; изготовить зажигательные и контрольные трубки в здании подготовки ВМ или в специальных подземных камерах; изготовить патроны-боевики; доставить ВМ к месту взрыва; перед началом заряжания выставить посты охраны в соответствии с проектом или паспортом, подать предупредительный сигнал и приступить к заряжанию и забойке зарядов; произвести заряжание и забойку шпуров или скважин в соответствии с паспортом; подать боевой сигнал, произвести зажигание контрольной трубки и отрезков ОШ зажигательных трубок, идущих к зарядам, и уйти в безопасное место, указанное в паспорте буровзрывных работ, вести счет взрываемых зарядов; осмотреть забой после взрыва.

Рисунок. 2.1. Схема соединения капсюля-детонатора с ОШ

Если взрывник вел счет взрывающихся зарядов и установил, что отказов нет, то разрешается подходить к месту взрыва на открытых работах после окончания подвижки породы, но не ранее чем через 5 минут после последнего взрыва. В подземных условиях забой разрешается осматривать только после его проветривания, но не ранее чем через 15 минут после последнего взрыва. При отсутствии отказов взрывник должен дать сигнал отбоя и допустить рабочих к работам в зоне взрыва. Оставшиеся после взрыва остатки ВВ и СИ должны быть уничтожены в соответствии с правилами или сданы на склад ВМ.

Зажигательная трубка представляет собой КД с закрепленным в дульце отрезком ОШ. Для зажигательных трубок применяют отрезки шнуров не короче 1 м и не длиннее 10 м. При длине шнуров зажигательных трубок 4 м и более для повышения надежности инициирования КД обязательно применение дублирующих трубок. Длина зажигательных трубок для одного взрыва должна быть одинаковой и выбирается такой, чтобы концы ОШ выступали из шнура не менее чем на 25 см. От каждой бухты ОШ предварительно отрезаются с обоих концов по 5 см и уничтожаются. При обнаружении дефектов в шнуре (пережимы, утолщения, разрывы) этот участок вырезается и уничтожается.

Один срез ОШ делают прямым (для введения в дульце КД), а другой - прямым или косым (для удобства зажигания). Закрепление ОШ 2 в капсюле-детонаторе 1 «Едиными правилами безопасности при взрывных работах» разрешается при бумажных гильзах затягиванием ниткой или шпагатом дульца вокруг ОШ (рис.2.1). Разрешается также обматывать конец ОШ прорезиненной или бумажной лентой 3, а затем вводить его без вращения до упора в дульце КД. При металлических гильзах дульце КД обжимается специальным обжимом вокруг ОШ.

Перед соединением с ОШ внутренняя часть каждого КД осматривается на предмет отсутствия в ней каких-либо частиц. Если внутри обнаружены какие-то частицы, их удаляют путем осторожного постукивания краем дульца о ноготь пальца.

При работах в мокрых забоях соединение КД с ОШ изолируется специальной мастикой.

Патрон-боевик при огневом взрывании представляет собой обычный патрон ВВ, в который вставлен КД зажигательной трубки. Патрон-боевик взрывается от КД зажигательной трубки и вызывает взрыв всего заряда ВВ в шпуре или скважине. Применяется для обеспечения надежности взрыва всего заряда при любом способе взрывания.

Патроны-боевики изготовляются на месте ведения взрывных работ на расстоянии 50 м от места заряжания. В зимнее время при взрывании на земной поверхности разрешается изготовлять боевики в здании подготовки ВМ, если оно расположено вне склада ВМ, а расстояние, на которое надо нести боевики, не превышает 500 м.

При порошкообразных россыпных ВВ патроны-боевики изготовляют завертыванием в прочную бумагу определенного количества ВВ. При взрывании шпуров и заряжании их порошкообразным ВВ на карьерах патроны-боевики можно не изготавливать, а зажигательную трубку вводят непосредственно в заряд, полностью погружая в него КД зажигательной трубки.

При использовании прессованных аммонитов патроны-боевики разрешается изготовлять только из патронов с гнездами заводского изготовления. Для скважинных или небольших камерных зарядов патроны-боевики готовят так же, как и для шпуров, или используют промежуточные детонаторы. Для крупных камерных зарядов боевик изготовляют в виде ящика с ВВ и вводят в зарядные камеры с максимальной осторожностью. При этом пользуются забойником при горизонтальных и восстающих скважинах или специальным шнуром в случае применения нисходящих скважин. Запрещается опускание боевиков на отрезках ОШ зажигательных трубок.

При взрывных работах в обводненных условиях места ввода зажигательных трубок в патроны боевики покрываются гидроизоляцией холодной или нагретой до температуры не свыше 60°С.

После укладки ВВ и патронов-боевиков свободную часть зарядной камеры заполняют забоечным материалом. В качестве забойки для шпуров лучше всего применять мелкую песчано-глинистую смесь или песок, при взрывании скважинных зарядов - буровую мелочь или мелкораздробленную породу; при камерных зарядах - породу, извлекаемую из камер при их проходке. Первые порции забойки вводят с повышенной осторожностью, чтобы не нанести удар по боевику заряда. Следующие порции забойки вводят с уплотнением (при необходимости), но так, чтобы не повредить шнуры, идущие от зарядов. Перед взрыванием свободные концы зажигательных трубок, идущие от боевиков, должны быть распрямлены.

При ведении взрывных работ на земной поверхности и зажигании более пяти зажигательных трубок для контроля времени, затрачиваемого на зажигание, следует применять контрольную трубку, изготовленную из отрезка ОШ и капсюля-детонатора с бумажной гильзой. Отрезок ОШ должен быть на 60 см короче по сравнению со шнурами в зажигательных трубках патронов-боевиков и зажигается первым. Минимальная длина шнура контрольной трубки 40 см, а шнуров зажигательных трубок, идущих к зарядам, 1 м. При взрывании горячих массивов и во время ледохода отрезок шнура можно брать короче. Контрольная трубка должна иметь отличительный признак (перевязка тесьмой и т.п.). Взрывник поджигает шнур контрольной трубки, кладет ее в сторону на расстоянии не менее 5 м от пути своего движения и поджигает остальные шнуры. Если одновременно работают несколько взрывников, то назначается старший из них, руководящий действиями остальных.

Последовательность поджигания шнуров выбирается взрывником в соответствии с последовательностью взрывания зарядов, указанной в проекте взрывных работ.

После взрыва контрольной трубки или сгорания поджигающего отрезка шнура взрывники должны прекратить дальнейшие работы в забое и немедленно уйти в безопасное место.

При обнаружении отказа (или при подозрении на него) взрывник должен немедленно выставить отличительный знак у не взорвавшегося заряда, уведомить об этом руководителя взрывных работ или заменяющее его лицо сменного технического надзора и произвести ликвидацию отказавшего заряда, согласно «Единым правилам безопасности при взрывных работах» с учетом местных условий. В забое в период ликвидации отказавшего заряда запрещается вести какие-либо другие работы и присутствовать рабочим, не связанным с ликвидацией отказа.

Преимущества огневого взрывания: простота выполнения работ и низкая стоимость.

Недостатки огневого взрывания: повышенная опасность, так как в момент поджигания взрывник находится у зарядов; невозможность получения точных интервалов между взрывами; невозможность контроля исправности средств инициирования, образование большого количества ядовитых газов при сгорании шнура.

Электроогневое взрывание применяется в вертикальных и наклонных выработках с углом наклона более 30°, а также в местах работ, где затруднен отход взрывников в безопасное место. Отличие его от обычного огневого взрывания состоит в электрическом поджигании из безопасного места отрезков ОШ с помощью электрозажигателей ЭЗОШ-Б или электрозажигательных патронов ЭЗП-Б.

При использовании электрозажигательных патронов концы ОШ следует подрезать для создания необходимых интервалов между взрываемыми зарядами. Минимальная длина отрезков ОШ при использовании электрозажигательных патронов должна быть не менее 25 см.

2.4 Средства электрического инициирования

Электродетонатор представляет собой капсюль-детонатор с закрепленным в нем электровоспламенителем.

ЭД различаются по времени срабатывания - мгновенного, короткозамедленного и замедленного действия; по конструктивному оформлению и по назначению - общего назначения, для сейсморазведки, для торпедирования нефтяных скважин и др.; по способу закрепления мостика накаливания электровоспламенителя - с эластичным и жестким креплением; по условиям применения - непредохранительные и предохранительные для шахт, опасных по взрыву газа или пыли; по величине заряда - обычные и повышенной мощности; по чувствительности к блуждающим токам - нормальной, пониженной и весьма низкой чувствительности или грозоупорные.

При эластичном креплении мостик припаивается или проштамповывается к концевым проводам.

При жестком креплении мостика основой для его крепления служит каркас, состоящий из двух тонких латунных контактных полосок, обернутых тонким электроизоляционным картоном. Мостик и концевые провода припаяны к контактным полоскам. Жесткое крепление мостика обеспечивает большую стабильность свойств, достаточную прочность крепления, большую безопасность в обращении (при выдергивании проводов), а также возможность создания автоматических линий по их сборке.

Крепление электровоспламенителя в гильзе выполняется путем ее обжимки. Оно надежно предохраняет внутреннюю полость ЭД от попадания воды.

В качестве концевых применяются одножильные медные провода обычно диаметром 0,5 мм и сопротивлением 0,09 Ом/м, и стальные диаметром 0,6 мм и сопротивлением 0,4-0,5 Ом/м.

Концевые провода могут иметь полихлорвиниловую, резиновую, хлопчатобумажную и другие изоляции и длину 1-4 м (один конец). Свободные концы проводов на заводе очищаются от изоляции на длину 20-40 мм, закорачиваются и свертываются в бунтики длиной 10-15 см.

Электродетонаторы мгновенного действия. Серийно выпускаются следующие электродетонаторы: ЭД-8-Э, ЭД-8-Ж; ЭД-8-ПМ; ЭД-1-8Т; ТЭД-2; ЭДВ-1, ЭДВ-2 (ВЭД). Пониженная чувствительность к механическим воздействиям достигнута применением только вторичных инициирующих ВВ. Выпущены предохранительные ЭД повышенной мощности. На гильзе их нанесен слой пламегасителя. Перечисленные ЭД применяются при температурах не более 40°С. При температурах до 250° применяются термостойкие ЭД. ЭД нормальной чувствительности применяются в условиях, где не появляются блуждающие токи. ЭД пониженной чувствительности безопасны к действию всех видов блуждающих токов, кроме грозовых разрядов. Грозоупорные ЭД предназначены для взрывания в условиях возможного действия грозовых разрядов.

Электродетонаторы замедленного действия взрываются через строго определенный промежуток времени после пропускания электрического тока через мостик накаливания. Замедление достигается с помощью столбика замедляющего состава, размещаемого между электровоспламенителем и инициирующим ВВ. В зависимости от времени замедления различают ЭД короткозамедленного действия (ЭДКЗ) с замедлениями до 250 мс и замедленного действия (ЭДЗД) с замедлениями 0,5-10 с. Электродетонаторы типа ЭДКЗ-ПМ вызывают детонацию переуплотненных зарядов аммонитов. Разброс по времени срабатывания должен быть таким, чтобы ЭД с большим замедлением не взорвался раньше электродетонатора с меньшим замедлением.

Номинальное время срабатывания ЭД указывается на донышке гильзы или на металлической бирке, прикрепленной к концевым проводам. В качестве замедлителей применяют составы, сгорающие с образованием только твердых веществ.

Параметры электродетонаторов: сопротивление, безопасный ток, длительный воспламеняющий ток, стомиллисекундный воспламеняющий ток, импульс воспламенения, импульс плавления мостика, время передачи, время срабатывания.

Сопротивление ЭД складывается из электрического сопротивления мостика и концевых проводов в холодном состоянии. Этот параметр дает возможность судить об отсутствии неисправностей в электровоспламенителе: обрыв мостика, замыкание вилочки, неустойчивый контакт между мостиком и вилочкой, замыкание или обрыв в концевых проводах. Знать сопротивление ЭД необходимо для расчета электровзрывной сети.

Безопасный ток Iб - максимальное значение постоянного тока, который не вызывает его взрыва при неограниченно длительном времени прохождения через мостик ЭД.

Длительный воспламеняющий ток Iдл - минимальное значение постоянного тока, который, протекая через ЭД, за время более 1 мин вызовет его взрыв.

Стомиллисекундный воспламеняющий ток I100 - значение постоянного тока, который, протекая через мостик ЭД в течение 100 мс, вызовет его взрыв.

Импульс воспламенения Кв - наименьшее значение импульса тока (постоянного), при котором происходит воспламенение электровоспламенителя. Размерность импульса воспламенения А2*с. На практике обычно пользуются величиной в тысячу раз меньшей, которая обозначается А2*мс.

При малой силе тока вследствие значительных потерь тепла в электровоспламенителе импульс воспламенения будет большим, и по мере увеличения тока он уменьшится из-за снижения тепловых потерь в процессе нагревания мостика.

Значение импульса воспламенения практически становится постоянным при токе, равном примерно двукратному значению стомиллисекундного воспламеняющего тока. Такое значение импульса воспламенения называют номинальным (Кн).

При взрывании ЭД в последовательных группах в сеть подается ток, величина которого не меньше двукратного значения стомиллисекундного тока.

Импульс плавления мостика Iпл - наименьшее значение импульса тока (постоянного), при котором происходит плавление (перегорание) мостика ЭД.

Время передачи и - время от момента воспламенения капельки электровоспламенителя до момента выхода огня из его головки, а у ЭД мгновенного действия - до взрыва.

Время срабатывания ф - время от момента включения тока до момента взрыва ЭД. Для ЭД мгновенного действия ф=tв+и, где tв - время воспламенения, мс; и - время передачи, мс.

Для ЭД короткозамедленного и замедленного действия время срабатывания складывается из времени воспламенения tв, передачи и и горения замедляющего состава из: ф'=tв+и+из.

Основные параметры выпускаемых ЭД: сопротивление, Ом; безопасный ток, А; длительный воспламеняющий ток, А; стомиллисекундный ток, А; номинальные импульсы воспламенения, А2*мс; минимальное время передачи, мс; минимальный импульс плавления мостика, А2*мс.

Определение гарантийной величины тока. Если взрывание одиночных или параллельно соединенных ЭД может быть произведено стомиллисекундным током, то для взрывания ЭД мгновенного действия, включенных последовательно или по смешанной схеме, ток такой величины будет недостаточен.

При последовательном соединении первым взорвется ЭД с наименьшим временем срабатывания, и если он разорвет взрывную цепь раньше, чем успеет зажечься воспламенительный состав у наименее чувствительных ЭД, последние не взорвутся.

Гарантийным называется минимальный ток, который, проходя через последовательно включенные ЭД, вызывает воспламенение всех электровоспламенителей в них.

При использовании постоянного тока его гарантийная величина должна быть не менее двукратного значения стомиллисекундного тока.

При одновременном взрыве до 300 электродетонаторов величина постоянного гарантийного тока увеличивается.

2.5 Источники тока для электрического взрывания

В качестве источника, посылающего импульс тока во взрывную сеть, могут быть использованы: взрывные машинки, осветительные и силовые линии электропередач, передвижные электростанции.

Наиболее удобными источниками тока являются широко применяемые конденсаторные взрывные машинки, в которых конденсатор, заряжаемый в течение 10-20 с от маломощного первичного источника тока, вмонтированного в машинку, весьма быстро, в течение 3-4 мс разряжается в сеть.

Нашей промышленностью выпускаются следующие конденсаторные взрывные машинки: с миниатюрными генераторами (индукторные) КПМ-1А, КПМ-2, ВМК-500; с миниатюрными гальваническими батареями (батарейные) КВП-1/100м, ИВП-1/12. Выпускаются также взрывные приборы ПИВ-100м с вмонтированным омметром для контрольного измерения сопротивления взрывной цепи перед взрывом.

Взрывные машинки КПМ-1А, КПМ-2, ВМК-500 предназначены для применения на карьерах и в шахтах, не опасных по газу и пыли, и рассчитаны на 2000 безотказных взрываний. Остальные машинки и приборы могут использоваться в любых условиях, в том числе и в шахтах любой категории опасности.

Для подключения взрывных сетей к осветительно-силовым линиям 110-180 В на карьерах и в шахтах, не опасных по газу и пыли,. применяют взрывные (минные) станции. Такие станции оборудованы двумя последовательно установленными включателями, чтобы исключить случайную подачу тока во взрывную сеть. Кроме того, имеются контрольные лампы, горение которых свидетельствует о наличии напряжения на клеммах станции.

Переносная минная станция ПМС-220 предназначена для подачи тока во взрывную сеть от электрических сетей напряжением 200-220 В на карьерах и в шахтах, не опасных по газу и пыли.

Ряд приборов позволяют взрывать от линии переменного тока напряжением 220-380 В большое число последовательно соединенных ЭД. Одни из них основаны на использовании для взрывания выпрямленного тока или тока конденсатора, заряженного от линии переменного тока через выпрямитель. Другие основаны на включении взрывной сети в тот момент, когда мгновенное значение тока в линии близко к его максимальной величине.

2.6 Контрольно-измерительная аппаратура

Перед производством взрывных работ исправность электровзрывной сети должна быть проверена с помощью контрольно-измерительных приборов. Контрольно-измерительные приборы, выпускаемые промышленностью, рассчитаны на подачу в сеть безопасной силы тока (не более 50 мА).

По конструкции они делятся на три группы - стрелочного, звукового и светового типов. Приборы первого и второго типов позволяют установить факт исправности электровзрывной сети и получить численное значение ее сопротивления. Световые приборы позволяют определить только проводимость сети, но не могут обнаружить короткого замыкания в ней.

Малый омметр ОК типа М-57Д предназначен для проверки ЭД и электровзрывных цепей на проводимость тока (отсутствие разрывов цепи и короткого замыкания, а также для приближенного измерения их сопротивления.

Малый омметр ОК предназначен только для определения сопротивления электровзрывных цепей. Недопустимо применение малого омметра для определения сопротивления отдельного ЭД, так как при перегорании добавочного сопротивления сила тока может превысить безопасное значение и вызвать его взрыв. Допускается измерять сопротивление отдельного ЭД, последовательно подключив в измеряемую цепь дополнительное сопротивление rд=20 Ом.

Омметр-классификатор электродетонаторов типа ОКЭД-1 предназначен для проверки ЭД и их классификации по сопротивлению.

Переносной мост Р-353 предназначен для измерения сопротивления электровзрывных линий и электродетонаторов. Он имеет два предела измерения: от 0,2 до 50 Ом с рабочей частью шкалы от 0,3 до 30 Ом; от 20 до 5000 Ом с рабочей частью шкалы от 30 до 3000 Ом.

Взрывной испытатель ВИО-3 в качестве источника тока имеет пъезоэлемент. Наличие проводимости во взрывной цепи фиксируется вспышкой неоновой лампы. Короткое замыкание в цепи прибор обнаружить не может.

Испытатель взрывной цепи ИВЦ-2 представляет собой прибор с акустической индикацией величины сопротивления взрывной цепи, пределы измерения от 1 до 5000 Ом.

Для проверки исправности конденсаторных взрывных машинок применяются приборы ПКВМ, а для контроля величины импульса тока, подаваемого во взрывную цепь, испытатель взрывных машинок ИВМ-1.

2.7 Основные схемы и элементы расчета электровзрывных сетей

взрывчатый вещество транспортирование охрана

Электровзрывная сеть состоит из электродетонаторов с проводами, концевых проводов, идущих от проводов ЭД к поверхности, участковых проводов, соединяющих концевые и магистральные (рис.2.2). Сеть монтируется из изолированных одно и многопроволочных медных, алюминиевых или стальных проводов. Для взрывных работ применяются провода марок ВМВ, ЭР, ЭВ, СП-1, СП-2, установочные провода ПР, АПР, АПВ, ПВ.

Провода АПР и АПВ одножильные алюминиевые в резиновой (Р) и полихлорвиниловой (В) изоляции сечением 3,75-105 мм2, что соответствует сечению медных проводов 2,5-70 мм2.

Провода ПР и ПВ медные одно-проволочные и многопроволочные в резиновой и полихлорвиниловой изоляции сечением жилы от 0,75 до 70 мм2.

Для устройства элементов сетей с напряжением до 1000 В применяют провода ЭР и ЭВ, при более высоком напряжении провода СП-1, СП-2, ПР, АПР и АПВ.

При выборе проводов для монтажа сети нужно учитывать как их сопротивление, так и прочность. Нецелесообразно из-за недостаточной прочности монтировать сеть из провода сечением меньше 0,2 мм2. Для магистральных проводов сечение должно быть не менее 0,75 мм2.

Рисунок 2.2. Схема монтажа электровзрывной сети при последовательном соединении ЭД: 1 - концевые провода; 2 - участковые провода; 3 - магистральные провода

Рисунок 2.3. Схема параллельного соединения

При взрывных работах можно применять следующие схемы соединения ЭД в сети: последовательные (рис.2.2), параллельные, из них различают пучковую схему (рис.2.3,а), в которой все провода от ЭД подсоединяют в двух точках, и ступенчатую (рис.2.3,б), в которой провода подсоединяют к разным точкам участковых проводов; смешанные - последовательно-параллельная (рис.2.4,а) и параллельно-последовательная (рис.2.4,б). В первых ЭД в группах соединены последовательно, а группы - параллельно, а во вторых ЭД в группах - параллельно, а группы - последовательно.

В боевики для крупных зарядов вводят по два ЭД, соединяемые последовательно (рис.2.5,a) или параллельно (рис.2.5,б), т.е. применяют парно-последовательное и парно-параллельное соединение. Для повышения надежности взрыва иногда применяют дублирование электровзрывных сетей.

Последовательное соединение имеет следующие достоинства: через все ЭД проходит одинаковый ток; для взрыва требуется источник тока минимальной мощности; небольшая длина проводов, простота и наглядность схемы соединения; простота расчета и проверки исправности цепи.

Недостатком этого соединения является возможность массового отказа при попадании в сеть дефектного ЭД. Парно-параллельное соединение по сравнению с парно-последовательным требует более мощного источника тока. Оно менее надежно - при плохом подсоединении одного из ЭД или при его недоброкачественности возможны отказы.

Рисунок 2.4. Схема смешанного соединения

Рисунок 2.5. Схема монтажа двух ЭД в боевике

Параллельное соединение имеет следующие достоинства: при обрыве соединения ЭД отказ получается только в одном заряде, а если в боевике имеется два ЭД, отказа не будет; попадание недоброкачественного ЭД не ведет к отказу всей электровзрывной сети Вместе с тем эта схема имеет недостатки: для взрыва одинакового числа ЭД требуется более мощный источник тока; практически невозможно определить исправность сети даже с помощью приборов; для монтажа требуется больше проводов, монтаж и особенно расчет ступенчатых схем соединения сложнее. Поэтому параллельное соединение не рекомендуется для применения.

При проходке и углубке стволов шахт из-за сравнительной простоты и надежности монтажа электровзрывной сети применяется параллельное соединение. При этом по периметру выработки на некоторой высоте от забоя на деревянных колышках устанавливают два кольца из оголенных проводов (антенные провода), к которым; присоединяют все провода, идущие от ЭД. Антенные провода соединяются с магистральными, идущими по стволу к минной станции.

Последовательно-параллельное соединение применяется, когда надо взорвать большое число ЭД от источников тока с недостаточным для последовательного соединения напряжением. Параллельно-последовательное соединение менее удобно и редко применяется на практике.

Таким образом, последовательная схема соединения ЭД наиболее удобна и надежна и ее следует применять во всех случаях, когда можно обеспечить гарантийный ток для включенных в сеть электродетонаторов.

Методика расчета взрывных сетей состоит в определении величины сопротивления сети, силы тока, проходящего через отдельный ЭД, и сравнения полученных результатов с предельным значением сопротивления сети для конденсаторных машинок, приводимых в паспорте, или с гарантийной величиной тока для ЭД при взрывании от силовой или осветительной сети.

2.8 Технология электрического взрывания зарядов

Электрическое взрывание зарядов может применяться для взрывания в любых условиях. Для его применения необходимо: проверить и подобрать ЭД по сопротивлению; изготовить патроны-боевики; подать предупредительный сигнал, выполнить заряжание и забойку; смонтировать электровзрывную сеть; проверить исправность взрывной сети и определить ее сопротивление; подсоединить магистральные провода к источнику тока, подать боевой сигнал и произвести взрыв; после проветривания осмотреть взорванный забой; при наличии отказов ликвидировать их; подать сигнал отбоя.

Все ЭД перед выдачей их взрывнику должны быть проверены на соответствие их сопротивления указанному в паспортах. Провода ЭД после проверки сопротивления должны быть замкнуты накоротко и в таком положении должны находиться до момента присоединения их к участковым или магистральным проводам.

Патроны-боевики при электрическом взрывании могут быть изготовлены различными способами, один из которых показан на рисунке 2.6.

Рисунок 2.6. Схема подготовки патрона-боевика при электрическом взрывании

Рисунок 2.7. Схема соединений электровзрывной сети с помощью изолирующих зажимов-контактов: 1, 2, 3 - соединение проводов; 4 - углубление соединения в зажим; 5 - загибание зажима для фиксации в нем соединения проводов

Соединения проводов тщательно изолируются изоляционной лентой или специальными зажимами-контактами, наполненными солидолом (рис.2.7). Монтаж, сети ведется от зарядов к источнику тока.

При дублировании взрывных сетей основные и дублирующие провода должны быть замаркированы. Монтаж взрывной сети начинается только после окончания заряжания и забойки зарядов.

Общее сопротивление электровзрывной сети должно быть заранее подсчитано и измерено с места подачи тока в сеть с помощью электроизмерительных приборов. При расхождении фактически измеренного и расчетного сопротивлений сети более чем на 10% необходимо снова закоротить концы проводов сети, найти и устранить неисправности, вызывающие отклонения от расчетного сопротивления электровзрывной сети (плохо зачищенные концы проводов, слабые сростки, нарушение изоляции и т.п.).

Ключи от взрывных машинок и ящиков взрывных станций на все время подготовительных работ до времени взрыва должны находиться у руководителя взрывных работ или у взрывника.

На время начала монтажа сети все электрические установки, находящиеся в пределах установленной проектом опасной зоны, должны быть обесточены.

Если при включении тока во взрывную сеть взрыва не произошло, то магистральные провода отключаются, закорачиваются, и через 10 мин взрывник должен осмотреть забой, обнаружить и устранить неисправности сети.

После взрыва и проветривания забоя, но не раньше чем через 5 мин после взрыва на земной поверхности и не ранее 15 мин при подземной разработке, осматривают забой и обнаруженные отказы ликвидируют.

Достоинства электрического взрывания: относительная безопасность, возможность проверки сети перед взрывом, возможность взрывания серии зарядов в любой последовательности, неограниченная область применения.

Недостатки электрического взрывания: сложность монтажа сети, особенно при большом числе ЭД по смешанным схемам, повышенная по сравнению с огневым взрыванием стоимость и опасность преждевременного взрыва от блуждающих токов.

2.9 Предотвращение отказов и преждевременных взрывов при электрическом взрывании

В практике, несмотря на выполнение инструкций, иногда происходят отказы ЭД, которые могут привести к тяжелым последствиям. Эти отказы связаны со скрытыми дефектами ЭД (дефекты в воспламенительном составе головки, уменьшение сечения мостика и т.д.), которые не могут быть обнаружены предварительными испытаниями.

Для повышения надежности взрыва зарядов в них размещают по два последовательно соединенных электродетонатора, а также монтируют двойные электровзрывные сети.

Преждевременные взрывы при электрическом взрывании могут быть вызваны неправильными действиями взрывников, неисправностью контрольно-измерительной аппаратуры, а также появлением во взрывной сети посторонних токов, поступающих в сеть из взрываемого массива, в местах, где нарушена изоляция и имеется контакт с породой.

К посторонним токам относятся: блуждающие токи, возникающие при работе контактных электровозов; токи утечки, возникающие при повреждении изоляции силовых или осветительных сетей; естественные земляные токи, возникающие в результате протекания в породах физических и химических процессов; токи грозовых разрядов, переходящие из атмосферы в массив породы; токи электромагнитных излучений, возникающие при работе радио и телевизионных систем.

Наибольшую опасность в отношении преждевременных взрывов представляют блуждающие токи и токи утечки. Применяются следующие меры для предотвращения преждевременных взрывов: обеспечение хорошей изоляции соединений взрывной сети; уменьшение блуждающих токов в районе взрывания путем контроля исправности изоляции электротехнического оборудования, а также прекращения подачи электроэнергии на участок на период подготовки и проведения взрыва; установка во взрывной сети газовых разрядников, потенциал зажигания которых выше разности потенциалов блуждающих токов и ниже потенциала источника тока, применяемого для взрывания; применение полупроводниковых нелинейных сопротивлений, которые резко снижают свое сопротивление при увеличении напряжения; концы проводов ЭД и сети должны быть замкнуты до момента их подсоединения к магистрали или к клеммам источника тока; при приближении грозы, если до ее прихода произвести взрыв на карьере или другом участке невозможно, взрывная сеть должна быть разомкнута, а концы проводов изолированы.

Наиболее надежным способом предотвращения преждевременных взрывов является применение ЭД пониженной чувствительности, устойчивых к воздействию блуждающих токов.

2.10 Взрывание зарядов с применением детонирующего шнура

Детонирующий шнур предназначен для передачи детонации от КД или ЭД к заряду ВВ или от одного заряда к другому на требуемые расстояния.

Если сеть ДШ имеет разветвление, то детонация передается по всем ветвям одновременно с одинаковой скоростью.

Выпущен детонирующий шнур типа ДШЭ, серийно выпускается шнур ДШЭ-12, надежность которого по водоустойчивости и безотказности взрывания в несколько раз выше, чем ДША. Маломощные шнуры этого типа предназначены для монтажа сетей на поверхности взрываемых блоков. Мощные шнуры - для инициирования низкочувствительных ВВ без применения промежуточных шашек-детонаторов.

Пиротехнические замедлители детонирующего шнура применяются для создания необходимых замедлений между взрывами зарядов.

Конструкция замедлителя КЗДШ-69 предусматривает 10 ступеней замедлений - 10, 20, 35, 50, 75, 100, 125, 150, 175 и 200 мс.

Замедлитель состоит из жесткой бумажной трубки, в которую помещен КД в металлической гильзе с пиротехническим замедлителем. С обоих концов трубки закреплены отрезки ДШ, один касается донышка КД, другой расположен на расстоянии 100 мм от среза гильзы детонатора. Замедлитель КЗДШ-69 включают в разрыв сети ДШ. При взрыве первым детонирует входящий (длинный) отрезок шнура. Пламя взрыва шнура воспламеняет замедлитель, огонь которого спустя заданный интервал времени инициирует КД, а взрыв последнего инициирует примыкающий к нему (короткий) отрезок ДШ, выходящий из трубки.

При замедлениях, отличных от номиналов, допускается последовательное включение нескольких КЗДШ между зарядами ВВ.

Замедлитель КЗДШ-69 передает детонацию только в одном направлении. Это требует повышенного внимания при монтаже сети, чтобы направление стрелки на трубке КЗДШ всегда совпадало с направлением детонации в сети.

Для взрывания с помощью ДШ необходимо: разрезать шнур на отрезки для изготовления патрона-боевика; изготовить патроны-боевики; подать предупредительный сигнал, выполнить заряжание и забойку; смонтировать сеть ДШ; подсоединить к магистрали КД или ЭД, подать боевой сигнал и произвести взрыв; после взрыва осмотреть взорванный забой; при наличии отказов ликвидировать их и подать сигнал отбоя.

Длину отрезков шнура выбирают такой, чтобы после опускания, боевика в заряд на поверхности у скважины оставался отрезок ДШ длиной 1-1,5 м.

При взрывах зарядов в скважинах или камерах патрон-боевик изготовляется заранее или на взрываемом блоке из нескольких патронов порошкообразного ВВ путем обвязывания их детонирующим шнуром. Для изготовления боевиков на карьерах применяют в основном прессованные шашки - промежуточные детонаторы.

В связи с тем что при использовании ДШ детонаторы в заряде не размещаются, этот способ взрывания иногда называют бескапсюльным.

Отрезки шнуров между собой соединяют внакладку (рис.2.8,а,б) или внакрутку (рис.2.8,г) на длине не менее 10 см. Шнуры скрепляют изоляционной лентой или шпагатом. Рекомендуется также связывать шнуры морским узлом (рис.2.8,в) или петлей. Эти два типа соединений наиболее надежны.

Угол между ответвлением ДШ и магистралью по направлению детонации не должен быть больше 90°, так как при большем угле может произойти прекращение детонации.

При монтаже сети нельзя допускать витков и скруток на шнуре. При пересечении шнуры должны быть разделены грунтом или деревянной прокладкой толщиной не менее 10 см. Для большей надежности сети ДШ дублируют и обе сети взрывают от одного детонатора. Высокую надежность взрывания обеспечивают кольцевые магистрали ДШ. Сеть ДШ взрывают не менее чем двумя ЭД (рис.2.9) или КД, которые прикрепляют на расстоянии 10-15 см от конца магистральной линии ДШ.

Рисунок 2.8. Схема соединения ДШ при монтаже взрывной сети (основные способы)

Рисунок 2.9. Схема инициирования магистрали ДШ спаренными электродетонаторами

Достоинства взрывания с помощью ДШ: уменьшение опасности выполнения работ по заряжанию и особенно ликвидации отказов, простота выполнения работ.

Недостатки взрывания с помощью ДШ: отсутствие приборного контроля исправности сети перед взрывом и высокая стоимость ДШ.

Предложен и применяется способ инициирования детонаторов в зарядах с помощью системы Нонель (Швеция). Инициирующий импульс в системе вызывается взрывом пистона специального пистолета или детонатором и распространяется внутри соединительной трубки в виде воздушной ударной волны. Нонель совершенно безопасен в обращении (можно при инициировании держать в руках) и не вызывает детонации промышленных ВВ. Для соединения отрезков и монтажа сложной сети применяются выпускаемые фирмой соединительные блоки, в которых вмонтированы детонаторы-стартеры пониженной мощности. На один конец шнура Нонель, опускаемого в заряд, устанавливается детонатор. Другой конец от взрывной сети протягивается в укрытие, откуда взрывник выполняет взрыв. Данная система безопаснее электрического взрывания, так как исключаются отказы и преждевременные взрывы от посторонних токов, но более опасна, чем взрывание с помощью ДШ, так как в зарядах размещаются более чувствительные детонаторы.

2.11 Промежуточные детонаторы

В связи с тем что на карьерах порошкообразные ВВ практически полностью заменены менее чувствительными гранулированными .и водосодержащими ВВ, для их надежного инициирования стали необходимы промежуточные детонаторы (рис.2.10).

Рисунок 2.10. Промежуточный детонатор (патрон-боевик)

На карьерах при взрывании скважинных и камерных зарядов «Едиными правилами безопасности при взрывных работах» предусматривается применение промежуточных детонаторов в виде патронов боевиков из связки аммиачно-селитренных патронированных ВВ, обвязанных детонирующим шнуром.

В последние годы созданы промежуточные детонаторы из мощных прессованных ВВ в виде шашек различных форм и массы. Все шашки взрываются с помощью пропущенных через осевое отверстие ниток ДШ.

3. ОПИСАНИЕ ВЗРЫВА И ПРОМЫШЛЕННЫХ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ

3.1 Классификация взрывов

По своей природе взрывы делятся на физические, химические и ядерные.

Физические, при которых происходят только физические преобразования без изменения химического состава веществ (беспламенное взрывание с помощью жидкой углекислоты и сжатого воздуха, взрывы паровых котлов, баллонов со сжиженным газом, электрические разряды и т.д.).

Химические, при которых происходят чрезвычайно быстрые окислительные химические реакции с образованием новых соединений, выделением тепла 3400-6000 кДж/кг и газов (взрывы ВВ, метана, угольной или другой органической пыли).

Ядерные, при которых происходят цепные реакции деления ядер с образованием новых элементов. В настоящее время реализуются два способа выделения атомной энергии при взрыве: превращение тяжелых ядер в более легкие (радиоактивный распад и деление атомных ядер урана и плутония) и образование из легких ядер более тяжелых (синтез атомных ядер). Например, при термоядерном взрыве из тяжелого водорода образуется гелий. При ядерном и термоядерном взрыве выделяется в миллионы раз больше тепла на единицу взрываемого материала (6,8*1010 кДж/кг при ядерном и 4,19*1011 кДж/кг при термоядерном взрыве), чем при химическом.

При взрывных работах в промышленности применяются химические взрывы ВВ.

3.2 Энергия взрыва

Под воздействием внешнего импульса (нагревание, трение, удар и т.д.) ВВ детонируют. При этом в них происходит чрезвычайно быстрая химическая реакция с выделением тепла и газов, способных производить разрушение и перемещение окружающей среды. Взрывная реакция (детонация) распространяется с постоянной, характерной для данного ВВ и диаметра заряда, скоростью, т.е. имеет место самораспространяющийся процесс, не требующий дополнительного подвода энергии.

Энергия при взрыве ВВ выделяется в результате химической реакции окисления водорода в воду и углерода в окись (СО) и двуокись (СО2) углерода кислородом, входящим в состав молекул компонентов ВВ. За счет этого достигается высокая концентрация энергии в единице объема ВВ, в то время как при горении веществ окисление горючих элементов происходит за счет кислорода воздуха. Так, при сжигании 1 л стехиометрической (количество горючего соответствует количеству окислителя) смеси спирт-кислород выделяется всего 14,5 кДж, водород-кислород 7,5 кДж.

В то же время тепловая энергия, приходящаяся на 1 кг ВВ (теплота взрыва 1 кг ВВ), значительно меньше теплоты сгорания обычных горючих: керосина 47000 кДж/кг, каменного угля 29300 кДж/кг и т.д. У промышленных ВВ значительная скорость распространения реакции обеспечивает получение чрезвычайно большой мощности при взрыве, характеризуемой количеством энергии, выделяемой в единицу времени.

В момент взрыва образуется значительное количество газов, которые выделяемым теплом нагреваются до высокой температуры вследствие большой скорости детонации, малого времени выделения энергии и весьма малого теплообмена продуктов взрыва с окружающей средой.

В связи с большой скоростью детонации в зоне заряда в начальный момент развивается весьма высокое давление, которое обеспечивает большое разрушительное (бризантное) действие взрыва вблизи заряда.

Взрыв сопровождается звуковым эффектом, так как ударная волна, распространяющаяся от взрыва со сверхзвуковой скоростью на некотором расстоянии от центра взрыва, в воздухе переходит в звуковую.

Таким образом, отличительными признаками взрыва ВВ являются: чрезвычайно высокая объемная концентрация энергии, большая сверхзвуковая скорость распространения химической реакции по заряду ВВ, экзотермичность реакции, большая мощность, высокое давление в зоне взрыва, образование газообразных продуктов.

3.3 Описание промышленных взрывчатых веществ

Известно большое количество химических соединений и смесей, которые способны под действием внешнего импульса взрываться Но к ВВ, пригодным для промышленных взрывов, относятся соединения и смеси, достаточно безопасные в изготовлении и обращении, эффективные в применении, технически и экономически доступные в изготовлении, не меняющие своих физических и химических свойств при длительном хранении и применении.

По своему физическому состоянию ВВ могут быть: а) твердыми соединениями или смесями; б) смесями жидких и твердых веществ (аммиачная селитра с жидким горючим, тротил с аммиачной селитрой и раствором селитры, жидкие нитроэфиры с аммиачной селитрой, жидкий кислород с твердым горючим и т.д.); в) газовыми смесями (метан с воздухом, ацетилен с кислородом и т.д.); г) смесями твердых или жидких веществ с газами (угольная, древесная или другая органическая пыль, брызги керосина, бензина с воздухом и т.д.); д) жидкими веществами; е) смесями жидких веществ.

Практическое применение в качестве промышленных ВВ имеют первые две группы, наибольшее распространение получили взрывчатые смеси из твердых веществ. Для взрывного бурения применяются ВВ из смеси жидких компонентов. Известны три основные формы химического превращения ВВ. Медленное химическое превращение протекает при относительно низких температурах по всему объему вещества. Этот процесс может протекать при неблагоприятных условиях хранения ВВ и недостаточной его химической стойкости. При горении и детонации химическая реакция протекает в довольно узкой зоне фронта химической реакции, в котором температура достигает некоторого критического значения и который перемещается по ВВ. Скорость его перемещения определяется величиной выделяющейся энергии и способом передачи ее к соседним слоям вещества. При горении энергия передается путем теплопередачи. Это сравнительно медленный процесс, поэтому и скорость горения может быть от долей сантиметра до десятков метров в секунду. При детонации жидких и порошкообразных ВВ энергия соседним слоям заряда передается детонационной волной, которая распространяется по ВВ со сверхзвуковой скоростью. При взрыве грубодисперсных, гранулированных и водосодержащих ВВ детонация по заряду распространяется в виде взрывного горения частиц за счет струй раскаленных газов, проникающих в прилегающие к зоне реакции слои ВВ.

ВВ делятся на две группы: бризантные (дробящие) и метательные (пороха).

Среди бризантных в особую группу выделяют инициирующие ВВ, характеризуемые высокой чувствительностью, которые применяют для изготовления средств инициирования (капсюлей-детонаторов, электродетонаторов, детонирующих шнуров).

Метательные ВВ (дымные пороха) применяются для отбойки штучного камня, когда надо отколоть блок от массива с минимальным дробящим эффектом.

По физическому состоянию различают следующие разновидности промышленных ВВ: порошкообразные, прессованные, литые, гранулированные (чешуйчатые), водосодержащие (льющиеся или текучие в холодном или горячем состоянии).

Компоненты гранулированных ВВ имеют размер гранул или чешуек 1-3 мм. Водосодержащие ВВ благодаря добавкам водного раствора селитры с загустителем имеют слаботекучую медообразную консистенцию, льющиеся ВВ имеют легкоподвижную консистенцию, допускающую их транспортирование по шлангам. Горячельющиеся ВВ в горячем состоянии имеют легкоподвижную консистенцию, но твердеют при нормальной температуре.

В горном деле применяют индивидуальные (однокомпонентные) и смесевые ВВ. Индивидуальные ВВ - химические соединения (нитроглицерин, тротил, тэн, гексоген и т.п.), содержащие в своем составе все элементы, необходимые для нормального протекания химической реакции взрыва.

Смесевые ВВ состоят из двух или нескольких компонентов, каждый из которых выполняет определенные задачи. В состав смесевых ВВ вводятся следующие компоненты.

0кислители - вещества, содержащие избыточный кислород, идущий при взрыве на окисление горючих элементов. В отдельных случаях роль окислителя может выполнять вещество, содержащее недостаточное количество кислорода для окисления собственных горючих. Так, в алюмотоле тротил выполняет роль окислителя для алюминия, а в аммонитах тротил выполняет роль горючей добавки и сенсибилизатора.

Горючие добавки - твердые или жидкие вещества, богатые углеродом и водородом, легкоокисляющиеся и выделяющие при этом большое количество тепла. Горючие добавки, вступая во взрывную реакцию с окислителем, обеспечивают выделение тепла и газообразных продуктов взрыва. Роль горючих добавок выполняют также взрывчатые компоненты, содержащие в своем составе недостаточное количество кислорода для полного окисления содержащихся в них горючих элементов. Часть углерода, выделяемого при взрыве таких ВВ в виде окиси, в свободном состоянии или в виде горючих соединений, реагирует с кислородом окислителя, повышая теплоту и общую энергию взрыва.

Сенсибилизаторы - вещества, вводимые в состав ВВ для повышения его чувствительности к начальному импульсу и передаче детонации. Это, как правило, мощные ВВ, которые в смеси с малочувствительными ВВ (аммиачная селитра и т.п.) и с невзрывчатыми веществами обеспечивают нормальную чувствительность такого смесевого ВВ к инициированию капсюлем-детонатором, электродетонатором или детонирующим шнуром и одновременно повышают энергетические характеристики этого смесевого ВВ. Роль сенсибилизатора в простейших ВВ (динамоны, игданиты, гранулиты) выполняют (при определенном процентном содержании) и невзрывчатые горючие добавки.

Стабилизаторы вводятся в состав ВВ для повышения их химической и физической стойкости. Некоторые стабилизаторы также выполняют роль горючих добавок.

Флегматизаторы - легкоплавкие вещества, масла, имеющие высокую теплоемкость и высокую температуру вспышки, обволакивающие частицы чувствительного ВВ и не вступающие с ним в реакцию. Введение флегматизаторов снижает чувствительность ВВ и обеспечивает более безопасные условия его применения. Так, перед добавкой гексогена при изготовлении скальных аммонитов его флегматизируют.

Пламегасители вводятся в состав только предохранительных ВВ для снижения температуры взрыва, благодаря чему уменьшается вероятность воспламенения метана и угольной пыли в шахтах. В качестве пламегасителей применяют хлористый натрий, хлористый калий, хлористый аммоний и т.д. Снижение температуры взрыва происходит за счет затрат тепла на нагревание и испарение содержащегося в нем пламегасителя. Кроме того, пламегаситель выполняет роль ингибитора (отрицательного катализатора), замедляя реакцию воспламенения метана горячими газами взрыва.

3.4 Кислородный баланс, ядовитые газы взрыва

Состав газов, выделяющихся при взрыве, зависит от химического состава ВВ, его кислородного баланса и условий взрывания.

Кислородный баланс характеризуется отношением избытка или недостатка кислорода в составе ВВ по сравнению с количеством, необходимым для полного окисления всех горючих элементов этого ВВ, к массе ВВ.

Различают нулевой, положительный и отрицательный кислородный баланс.

Кислородный баланс считается нулевым, если в составе ВВ содержится необходимое количество кислорода для полного окисления горючих элементов. Такое соотношение компонентов называют стехиометрическим. Если в составе ВВ кислорода не хватает для полного окисления горючих элементов, то такое ВВ имеет отрицательный, а при избытке кислорода - положительный кислородный баланс.

При взрыве ВВ с нулевым кислородным балансом образуются в основном пары воды, углекислота, свободный азот, окись алюминия и минимальное количество ядовитых газов, выделяется максимально возможное количество энергии. При взрыве ВВ с недостатком кислорода образуется ядовитая окись углерода СО. Образование этого соединения идет с меньшим выделением тепла, чем при образовании двуокиси углерода. При взрыве ВВ с избытком кислорода последний образует с азотом весьма ядовитые окислы. Реакции образования окислов азота идут с поглощением тепла. Для ВВ с отрицательным кислородным балансом в присутствии воды (заряжание ВВ в скважину, заполненную водой) могут идти реакции, снижающие количество ядовитой окиси углерода и повышающие энергию взрыва.

Таким образом, ВВ с отрицательным и положительным кислородным балансом отличаются меньшей теплотой взрыва от ВВ с нулевым кислородным балансом.

При использовании гранулированных ВВ на подземных работах, чтобы исключить значительное выделение ядовитых газов, плотность заряжания этих ВВ повышается с помощью пневмозарядчиков, а также путем повышения надежности их инициирования. Эти ВВ при высокой плотности заряжания имеют критический диаметр 20-30 мм, т.е. почти в 4 раза меньший, чем для открытого заряда. Повышение плотности заряжания порошкообразных ВВ снижает количество образующихся ядовитых газов, так же как и повышение тонкости их измельчения в процессе изготовления.

Состав газообразных продуктов взрыва зависит не только от химического состава ВВ, но и от оболочки патронов ВВ, условий взрывания заряда (степени ограничения пространства, в котором расположен заряд, влажности ВВ) и свойств породы, влияющих на протекание вторичных химических реакций взрыва. При плохой забойке зарядов, наличии воздушных промежутков между патронами увеличивается выделение ядовитых газов. При взрывании угля газ СО2 может переходить в СО, взрывы серосодержащих руд приводят к образованию сернистых газов и сероводородов. Калийные руды и апатито-нефелиновые связывают окислы азота, молибденовые и медные связывают окись углерода. Чем выше коэффициент крепости взрываемых пород, тем больше образуется окиси углерода и меньше окислов азота.

Было предложил разделять горные породы по степени их влияния на образование ядовитых газов при взрыве ВВ в подземных условиях на три группы. Первая группа пород (апатиты, нефелины, калийные соли, медные, молибденовые руды) обеспечивает выделение до 40 л ядовитых газов на 1 кг ВВ, вторая группа пород (угли и породы угольных шахт, свинцово-цинковые, золотоносные, железные мартитовые руды) 40-100 л и третья группа пород (джеспилитовые железные руды) - более 100 л ядовитых газов на 1 кг ВВ.

Бумажная парафинированная оболочка патронов участвует в реакции взрыва, понижая кислородный баланс. Поэтому установлено, что масса бумажной оболочки должна быть не более 2 г и парафина не более 2,5 г на 100 г ВВ.

Для подземных работ применяют ВВ с кислородным балансом, близким к нулевому (±3%). Для взрывания на земной поверхности можно применять ВВ как с положительным, так и с отрицательным кислородным балансом.

Окись углерода СО (угарный газ) образует при вдыхании прочные соединения с красными кровяными тельцами, являющимися переносчиками кислорода из легких к тканям, в связи с этим человеческий организм начинает испытывать кислородное голодание. При больших концентрациях СО (>1%) быстро наступает смерть. Предельно допустимая концентрация СО в атмосфере шахт 0,0016% (по объему).

Окислы азота NO, NО2, N2О3 при вдыхании в легкие образуют, вступая в реакцию с водой, азотную и азотистую кислоты, действие которых приводит к отеку легких. Окислы азота особенно опасны из-за того, что они способны накапливаться в организме в течение 4-6 ч. Поэтому по токсическому действию они считаются в 6,5 раз более ядовитыми, чем окись углерода, и предельно допустимая концентрация в атмосфере шахт составляет 0,0002 % по объему.

Кроме этих газов при взрыве могут образовываться сероводород H2S, сернистый ангидрид SО2, хлор, при вдыхании которых происходят острое раздражение дыхательных путей и отек легких. По токсичности эти газы считаются в 2,5 раза более ядовитыми, чем окись углерода. При взрыве детонаторов образуются пары и аэрогели ртути или свинца, входящих в состав инициирующих ВВ, а свинец, кроме того, входит в состав электровоспламенителей и замедляющих составов ЭД.

Кислородный баланс наиболее просто определяется выраженным в процентах отношением грамм-атомной массы избытка или недостатка кислорода к грамм-молекулярной массе ВВ.

Кислородный баланс смесевого ВВ определяется суммированием произведений доли каждого компонента на его кислородный баланс.

Истинные реакции взрывчатого превращения ВВ составить практически невозможно из-за многообразия факторов, влияющих на их протекание. Поэтому принят упрощенный прием составления реакций взрыва, согласно которому все ВВ делятся на три следующие группы.

1. ВВ с количеством кислорода, достаточным (или избыточным) для полного окисления всех горючих элементов. В этом случае весь водород превращается в воду, углерод - в углекислый газ.

2. ВВ с количеством кислорода, достаточным для полного газообразования. При этом принимается, что кислород сначала окисляет весь водород в воду, углерод - в окись углерода, а затем оставшийся кислород образует с частью окиси углерода углекислый газ. При взрыве алюмосодержащих ВВ с нулевым кислородным балансом образуется твердая окись алюминия Al2O3, а при отрицательном - она образуется в результате вторичных реакций алюминия с водой и углекислым газом. Протекание реакции сопровождается выделением повышенного количества окиси углерода, что следует учитывать при взрывании алюмосодержащими ВВ в подземных условиях.

3. ВВ с количеством кислорода, недостаточным для полного газообразования. В этом случае водород полностью окисляется в воду, оставшимся кислородом окисляется часть углерода в окись углерода и выделяется свободный углерод.

Таким образом, зная элементарный состав ВВ можно составить реакцию его взрывчатого разложения.

3.5 Детонация промышленных взрывчатых веществ

Для оценки особенностей процесса детонации ВВ сравним это явление с процессами горения различных химических соединений. Так, смесь водорода или метана с кислородом способна сгорать со скоростью 10-20 м/с. Воспламененная слабой искрой в стеклянной трубке, смесь этих газов горит, распространяясь с такой скоростью. Сильная искра или взрыв небольшого заряда вызывают совсем другое явление: пламя в трубке распространяется по газу со сверхзвуковой скоростью (около 2 км/с), т.е. происходит детонация (взрыв) газовой смеси.

Известно, что обычное пламя передается от одного участка газа к другому за счет процессов теплопроводности и диффузии. Скорость горения (распространения пламени) всегда меньше скорости звука.

Скорость детонации всегда больше скорости звука и в сто раз с лишним превышает скорость горения. Детонация - это сложное газодинамическое явление, детали которого в настоящее время еще недостаточно хорошо изучены, но в целом оно объясняется распространением по массе ВВ ударных волн. Ударная волна в массе ВВ возбуждается однократным начальным импульсом от внешнего источника, которым чаще всего является взрыв КД и ЭД.

Согласно гидродинамической теории детонации распространение взрыва по ВВ обусловлено распространением по нему ударной волны, создающей в очень узком слое скачкообразное изменение всех термодинамических параметров ВВ: давления, плотности, температуры.

При этом за фронтом волны происходит мгновенное разогревание частиц ВВ и пузырьков газа между ними, в результате чего возникает интенсивная экзотермическая химическая реакция, энергия которой поддерживает распространение ударной волны по ВВ и его детонацию.

Процессы формирования и распространения ударных волн по ВВ принято в теории описывать законами распространения волн в газах. Это обусловлено тем, что на фронте ударной волны в заряде ВВ возникают давления, на порядок и более превышающие прочность материала ВВ, что позволяет пренебречь силами сцепления между частицами и описать его состояние уравнениями газодинамики.

Совокупность ударной волны и прилегающей к ней зоны взрывчатого химического превращения ВВ называется детонационной волной.

Продукты взрыва детонатора производят резкий удар по прилегающему к нему слою ВВ и формируют ударную волну, распространяющуюся в виде однократного скачка уплотнения по массе заряда ВВ и имеющую следующие особенности.

1. Скорость ее распространения всегда выше скорости звука в данной среде (заряде ВВ).

2. На фронте волны происходит скачкообразное изменение давления, плотности и температуры.

3. Частицы среды (продукты взрыва) движутся вслед за фронтом ударной волны.

4. Скорость ударной волны зависит от величины давления (амплитуды) на фронте волны.

3.6 Особенности детонации промышленных взрывчатых веществ

Скорость детонации промышленных ВВ в несколько раз превышает скорость детонации газов.

В теоретических исследованиях принято, что плоский фронт детонационной волны, распространяясь по заряду, сжимает впереди лежащие слои ВВ, вызывая их химическое превращение. Такой механизм детонации, называемый гомогенным, может иметь место в однородных мощных ВВ. Однако промышленные ВВ являются физически и химически неоднородными системами, чем объясняются особенности их детонации.

В промышленных ВВ могут содержаться высокоактивные индивидуальные ВВ, реагирующие в детонационной волне с большой скоростью и менее активные, но с хорошо выраженными взрывчатыми свойствами. Вещества со слабо выраженными взрывчатыми свойствами (аммиачная селитра, динитронафталин) разлагаются при детонации со скоростью, в 3-5 раз меньшей, чем мощные ВВ, горючие материалы, не имеющие взрывчатых свойств (алюминий, древесная мука, парафин и др.). Наконец, совершенно инертные вещества не принимают участия в реакциях и претерпевают лишь переходы из твердого или жидкого состояния в газообразное (пламегасители, вода в водосодержащих ВВ). Поэтому химические реакции промышленных смесевых ВВ происходят в несколько стадий.

Типичной для промышленных ВВ схемой взрывчатого превращения является первоначальное разложение или газификация в детонационной волне исходных компонентов (первичные реакции) и последующее взаимодействие продуктов разложения между собой или с веществами, не претерпевшими на первой стадии химических или фазовых превращений (вторичные реакции).

На детонационную способность промышленных ВВ существенно влияет равномерность размещения компонентов в заряде, так как общее время и полнота завершения реакции зависят не только от скорости сгорания отдельных частиц (первичные реакции), но и от скорости вторичных реакций, проходящих в газовой фазе и определяемых условиями смешивания продуктов первичного распада. Чем мельче частицы разнородных компонентов и равномернее их распределение в объеме, тем быстрее завершается их сгорание, а также смешивание и взаимодействие продуктов сгорания. Химическая реакция в детонационной волне начинается и развивается в отдельных гранулах (частицах) ВВ и завершается подобием вспышки. Если ВВ представляет собой смесь нескольких компонентов, то на второй стадии продукты разложения гранул разнородных веществ взаимодействуют между собой. В производственных условиях при взрывании скальных пород скважинными зарядами диаметром 150-200 мм, применяемые гранулированные и водосодержащие ВВ детонируют со скоростью, приближающейся к максимальной. При шпуровом взрывании этими ВВ скорость не достигает максимума, т.е. детонация протекает не в оптимальном режиме.

Из приведенного механизма детонации грубодисперсных ВВ ясно, что степень ограничения заряда (плотность заряжания, наличие качественной забойки) оказывает основное влияние на развитие нормального режима детонации.

Приведенный механизм детонации грубодисперсных ВВ аналогичен механизму взрывного горения для порошкообразных ВВ, согласно которому при детонации происходит горение отдельных зерен, а их воспламенение происходит в результате адиабатического сжатия газовых включений в ВВ или в результате воздействия струй газов взрыва, проникающих между частицами ВВ (пробойно-струйчатый механизм детонации).

3.7 Факторы, влияющие на устойчивость детонации зарядов взрывчатых веществ

Скорость детонации заряда ВВ зависит от характеристики самого ВВ (тип ВВ, его дисперсность, плотность ВВ в заряде), диаметра заряда и условий взрывания (наружный или внутренний заряд в шнуре или скважине, наличие забойки).

Диаметр и оболочка заряда. Для каждого ВВ можно найти два нехарактерных диаметра заряда: критический диаметр, при дальнейшем уменьшении которого детонация заряда ВВ становится неустойчивой, т.е. может происходить затухание детонации. С увеличением диаметра заряда больше критического скорость детонации увеличивается до определенного значения диаметра, называемого предельным, при дальнейшем увеличении которого скорость детонации заряда ВВ не увеличивается.

Высокое давление на фронте волны детонации вызывает интенсивное расширение продуктов детонации в стороны. Возникающие при этом волны разрежения будут распространяться в зону химической реакции и снижать давление и температуру продуктов взрыва, а следовательно, снижать скорость детонации за счет снижения величины энергии подпитки фронта волны детонации. Характер протекания этого процесса зависит от соотношения ширины зоны химической реакции и диаметра заряда. Любое химическое соединение или смесь способна детонировать, если реакция их разложения экзотермична, а выделение энергии реакции во фронт детонационной волны достаточно для обеспечения распространения по веществу детонационной волны с постоянными параметрами.

Таким образом, у грубодисперсных ВВ с широкой зоной химической реакции критический диаметр больше, чем у порошкообразных.

Если заряд окружен оболочкой, затрудняющей разлет продуктов взрыва, критический диаметр заряда уменьшается в 1,5-2,5 раза и больше. Например, для аммиачной селитры (порошкообразной) при взрыве в стеклянной трубке критический диаметр значительно больше, чем в стальной трубе.

Оболочка не оказывает заметного влияния на скорость детонации зарядов из однокомпонентных ВВ большой плотности; и, наоборот, сильно влияет на скорость детонации зарядов средней плотности, а также смесевых ВВ. На скорость детонации влияют главным образом инерционные свойства оболочки и ее сжимаемость. При малых плотностях заряжания на устойчивость детонации оказывает влияние и прочность оболочки. Оболочка позволяет снизить величину критического диаметра, т.е. достигнуть устойчивой детонации при меньших диаметрах. При больших диаметрах (близких к предельным) скорости детонации открытых зарядов и зарядов в оболочках примерно одинаковы.

При применении ВВ в зарядах небольшого диаметра, необходимо обеспечивать тщательное заполнение шпура взрывчатым веществом, чтобы последний выполнял роль оболочки, а также выполнять качественную забойку заряда. При зарядах большого диаметра эти факторы мало влияют на устойчивость детонации.

Изменение скорости детонации в зависимости от диаметра заряда определяется механизмом взрывного превращения в детонационной волне. Различают два характерных режима взрывного превращения. Первый развивается в виде теплового взрыва за фронтом ударной волны. При этом время подготовки ВВ к реакции намного больше, чем время самой реакции. Этот механизм требует сильного сжатия и разогрева слоя ВВ за счет действия ударной волны большого давления. При таком механизме вследствие быстрого протекания химической реакции газы взрыва не успевают расшириться, а потому как только диаметр заряда становится больше критического, его скорость детонации будет близка к предельной. Такой режим характерен для однокомпонентных жидких ВВ или тех ВВ, плотность которых близка к предельной. Второй режим развивается в виде воспламенения частиц ВВ в «горячих» точках, получаемых за счет адиабатического сжатия и разогрева воздушных включений или схлопывания пор. Реакция в форме взрывного горения распространяется по поверхности, а затем в глубь частиц ВВ.

Для возникновения такого механизма превращения ВВ требуется давление во фронте волны на порядок меньшее, чем для первого механизма: (7-10)*108 Па по сравнению с (100-120)*105 Па. При взрывном горении зона химической реакции за фронтом ударной волны значительно шире, а скорость детонации зависит от диаметра заряда и степени его ограничения оболочкой.

Переходный (промежуточный) механизм характерен для литых и прессованных зарядов с малой пористостью и большой плотностью. Чем больше у таких ВВ отношение периода подготовки ВВ к периоду реакции, тем ближе режим его детонации к первой схеме.

Для промышленных ВВ критический диаметр от предельного может отличаться в 5-10 раз.

Изменение плотности ВВ. Для индивидуальных ВВ скорость детонации возрастает с увеличением плотности до максимальных значений. Смесевые ВВ имеют критическую плотность, при которой скорость детонации максимальна. При дальнейшем увеличении плотности детонация в заряде прекращается. Это происходит вследствие того, что при изменении плотности ВВ химическое превращение компонентов ВВ и химическое взаимодействие продуктов взрыва изменяются, в результате чего ухудшаются условия протекания химических реакций. Так, при сильном уплотнении аммиачная селитра в аммонитах ведет себя как инертное вещество, и, поглощая энергию, делает невозможным распространение детонации по заряду. При большом содержании мощного компонента в составе ВВ можно достичь такого уплотнения, что детонация будет распространяться в заряде только по этому компоненту, вследствие чего произойдет увеличение ее скорости. При большем диаметре заряда или размещении его в оболочке критическая плотность ВВ увеличивается.

Тип, дисперсность и состав ВВ. С увеличением теплоты взрыва скорость детонации ВВ увеличивается, а критический диаметр уменьшается.

Существенное влияние на величину критического диаметра оказывает дисперсность ВВ. Так, например, тротил с размером частиц 0,01 мм имеет критический диаметр значительно меньший, чем при частицах 0,5 мм. При простом смешивании селитры и тротила критический диаметр аммонита значительно выше, чем при обработке этой же смеси в шаровой мельнице. Влияние дисперсности ВВ на его детонационную способность при диаметрах заряда меньше предельных объясняется тем, что общее время и полнота завершения реакций зависят как от скорости первичных реакций взрывного горения, так и от скорости вторичных реакций, проходящих в газовой фазе. Чем меньше частицы ВВ, тем быстрее завершаются их сгорание, смешивание и вторичное взаимодействие газов взрывного горения. Грубодисперсные ВВ имеют больший критический диаметр, чем порошкообразные ВВ того же состава.

Критический диаметр для смесевых ВВ зависит и от процентного соотношения компонентов.

Влияние мощности (скорости детонации) инициирующего состава сказывается лишь на начальном участке развития детонации, где в зависимости от величины импульса может быть получена скорость детонации выше или ниже характерной для данного диаметра заряда, но в любом случае на участке одного-двух диаметров заряда скорость стабилизируется.

С этой точки зрения для инициирования любого заряда необходим достаточно мощный точечный источник, который вызовет начальную детонацию в критической массе инициируемого заряда и обеспечит самораспространение детонации по массе ВВ с характерной для него скоростью.

Способ инициирования зарядов может определенным образом влиять на характер и величину передачи энергии от продуктов взрыва заряда к породе. Кроме того, изменяя взаимное положение ДШ и шашки промежуточного детонатора, применяемых для взрыва низкочувствительных грубодисперсных ВВ, можно управлять разрушающим действием заряда на массив горных пород.

4. МЕТОДЫ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ И КАЧЕСТВА ПРОМЫШЛЕННЫХ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ

4.1 Общие положения о работе и балансе энергии при взрыве

Действие взрыва на массив пород проявляется в полезных формах, для которых выполняется взрыв, и бесполезных, представляющих собой потери. При взрывании в скальных массивах главным является дробление и перемещение пород, а в рыхлых - простреливание (образование полостей) или перемещение (взрывы на выброс или сброс).

Работу, выполненную взрывом по разрушению и перемещению породы, нагреванию воздуха и породы, генерированию воздушных и сейсмических волн называют полной работой взрыва. Полная работа составляет часть общей энергии (теплоты) взрыва.

Общий химический к.п.д. взрыва составляет 0,7-0,8, а полезный к.п.д. составляет всего несколько процентов и до настоящего времени точно не определен. При разных взрывах (в воздухе, на поверхности или в глубине массива) полная работа изменяется несущественно, однако затраты энергии на отдельные виды работы значительно изменяются. Так, при взрыве на поверхности массива по сравнению с взрывом в глубине его затраты энергии на разрушение породы и образование сейсмической волны уменьшаются, а на образование ударной воздушной волны - увеличиваются.

Максимальную работу, которую могут совершить газы взрыва при их адиабатическом расширении до атмосферного давления, т.е. при условии перехода всей внутренней энергии в механическую работу расширения, называют идеальной работой взрыва.

Рисунок 4.1. Схема баланса энергии при взрыве (по А. Ф. Беляеву)

Полную работу отнесенную к единице массы ВВ (удельную работу), называют полной работоспособностью.

На схеме баланса энергии при взрыве (рис.4.1) в качестве исходной взята общая химическая энергия ВВ. Фактическая теплота взрыва меньше общей энергии на величину химических потерь (неполнота реакций взрыва, частичный разброс ВВ). Полная работа взрыва будет меньше фактической работы на величину тепловых потерь в окружающую среду, которые имеют место при любых условиях взрывания. Полная работа взрыва реализуется в различные полезные и бесполезные формы работы взрыва. К полезным формам относятся дробление, перемещение (выброс или сброс), образование подземных полостей, к бесполезным - образование сейсмических и воздушных волн, повышенный разброс породы, переизмельчение породы на контакте с зарядом и т.д. Количественных величин различных затрат энергии пока не определено.

4.2 Классификации методов испытаний промышленных взрывчатых веществ

Промышленные ВВ подвергаются следующим испытаниям:

1. Для оценки взрывчатых свойств ВВ определяют скорость детонации, бризантность, работоспособность. Для новых сортов ВВ экспериментальным или расчетным путем определяются теплота и работа продуктов взрыва, объем, температура и давление газов взрыва.

2. Для проверки качества ВВ, пригодности их к применению определяют расстояние передачи детонации от патрона к патрону в сухом виде или после их выдержки в воде на определенной глубине, влажность ВВ, химическую и физическую стойкость.

Для ВВ 1 группы, содержащих нитроэфиры, определяется их эксудация (выделение жидких нитроэфиров на оболочке патронов).

3. Для оценки чувствительности и опасности ВВ в обращении определяются чувствительность к тепловому и инициирующему импульсу, к удару и трению, склонность к пылению и электризации.

4. Для определения технологичности применения ВВ оцениваются сыпучесть, дисперсность, увлажняемость, водоустойчивость, расслаиваемость, химическая стойкость.

4.3 Оценка свойств взрывчатых веществ

По характеру проявления действия взрыва ВВ на разрушаемую породу принято различать бризантное, или дробящее, и общее, или фугасное действие.

Бризантное действие взрыва характеризуется измельчением породы или других твердых тел на контакте с ВВ и в непосредственной близости от заряда.

Предложено характеризовать бризантность импульсом, действующим при взрыве на площадь контактирующей с зарядом среды.

Для оценки бризантного действия ВВ его заряд взрывают на свинцовом столбике (метод Гесса) или в породном образце.

К фугасным формам работы взрыва относятся разрушение породы на расстоянии от заряда, ее перемещение при взрыве. Это действие взрыва проявляется в объеме массива, в сотни и тысячи раз превышающем объем заряда.

Фугасная форма работы взрыва пропорциональна общей энергии ВВ, или его работоспособности. Фугасное действие взрыва оценивается по расширению взрывом заряда свинцовой бомбы (метод Трауцля), по отклонению взрывом баллистической мортиры или баллистического маятника, по объему воронки дробления или выброса при взрыве заряда в породе.

Определение бризантности ВВ по методу Гесса. На столбик из рафинированного свинца (рис.4.2) помещают стальную пластинку толщиной 10 мм и диаметром 41 мм, а на нее заряд массой 50 г в бумажном патроне диаметром 40 мм при плотности 1 г/см3. В заряд на глубину 15 мм вставляют капсюль-детонатор. Свинцовый столбик с зарядом устанавливают на массивной стальной подставке. При взрыве столбик деформируется, приобретая грибообразную форму. Бризантность оценивается разностью средних высот до и после взрыва в миллиметрах, измеренных в четырех диаметрально противоположных точках столбика. Для определения бризантности грубодисперсных и гранулированных ВВ, у которых критический диаметр открытого заряда больше 40 мм, их размещают на столбике в стальном кольце. Бризантность при таких испытаниях существенно больше, чем при взрыве открытых зарядов.

Рисунок 4.2. Схема испытания ВВ на бризантность: 1 - плита; 2 - свинцовый столбик; 3 - стальная прокладка; 4 - заряд ВВ; 5 - капсюль-детонатор; 6 - огнепроводный шнур; 7 - крепление; 8 - столбик после взрыва

Рисунок 4.3. Схема определения бризантности на баллистическом маятнике: 1 - подставка для заряда ВВ; 2 - ЭД; 3 - заряд ВВ; 4 - защитный экран; 5 - фиксатор отклонений; 6 - подвески; 7 - маятник

Рисунок 4.4. Схема определения работоспособности ВВ в свинцовой бомбе: а - до взрыва; б - после взрыва; 1 - свинцовый цилиндр; 2 - заряд ВВ; 3 - детонатор; 4 - забойка

Рисунок 4.5. Схема определения работоспособности: а - в баллистической мортире; б - с помощью баллистического маятника; 1 - мортира; 2 - снаряд; 3 - вкладыш; 4 - подвеска; 5 - опора

Определение бризантности импульса взрыва на баллистическом маятнике. Для испытания цилиндрический заряд ВВ заданного диаметра и массы укладывается на подставку так, чтобы его ось совпадала с осью груза маятника (рис.4.3). Между торцами заряда и маятника укладывается стальная прокладка. При взрыве измеряется отклонение маятника, по величине которого определяют удельный импульс взрыва заряда. Импульс можно определить также по величине горизонтального перемещения маятника.

Определение работоспособности ВВ в свинцовой бомбе и на породных образцах. Бомба Трауцля изготавливается из рафинированного свинца с углублением в центре диаметром 25 мм и глубиной 125 мм для помещения заряда ВВ массой 10 г с ЭД (рис.4.4). Свободная от заряда часть углубления заполняется песком. При взрыве в бомбе образуется грушевидное расширение, величина которого за вычетом объема углубления и расширения, производимого взрывом ЭД, и характеризует работоспособность ВВ.

Предложено испытание ВВ производить в зарядах массой 10 г, помещаемых в центре кубических блоков из горной породы или песчано-цементного раствора с размером ребра 200 мм. Дробящее действие ВВ характеризуется выходом мелких кусков (фракции <7 мм) на 1 кг массы блока. Экспериментами установлено достаточно хорошее совпадение относительного изменения работоспособности в бомбе Трауцля и в породных образцах при испытаниях различных ВВ, что свидетельствует о достоверности получаемых результатов при испытаниях ВВ любым методом.

Определение работоспособности на баллистической мортире. Баллистическая мортира представляет собой массивный цилиндр (рис.4.5,а), подвешенный на тягах в виде маятника. В корпусе имеются взрывная камера, в которой взрывают заряд (обычно 10 г), и расширительная камера, в которую помещают массивный поршень-снаряд. Работа взрыва проявляется в выталкивании поршня-снаряда и отклонении мортиры. Интервал времени между моментом взрыва и вылетом снаряда (5-10 мс) в 20-30 раз больше времени расширения продуктов взрыва при взрыве в воздухе.

Определение работоспособности на баллистическом маятнике. К маятнику большой массы вплотную подкатывается по рельсовому пути мортира (рис.4.5,б), в которой помещается испытуемый заряд ВВ. С помощью особых приспособлений мортиру устанавливают на оси, проходящей через плоскость качания маятника. При взрыве мортира откатывается, а маятник отклоняется на некоторый фиксируемый угол. При испытаниях обычно определяют заряд, который дает такое же отклонение, что и взрыв заряда эталонного ВВ (тротила) массой 200 г.

Условность применяемых оценок эффективности ВВ вызывает необходимость проведения промышленных испытаний ВВ в условиях горного предприятия. Без таких испытаний новые ВВ не допускаются к постоянному применению.

Определение скорости детонации. Стандартный метод определения скорости детонации основан на сравнении известной скорости детонации ДШ со скоростью детонации испытуемого заряда (метод Дотриша). При этом испытании (рис.4.6) заряд 1 помещают в металлическую трубу 5 с завинчивающимися с обеих сторон крышками 2. На боковой поверхности трубы по оси делают два отверстия на определенном расстоянии, в которые вставляют концы В, Г отрезков ДШ б и 7. Расстояние от капсюля-детонатора 3 до отверстия 60 мм.| 3аряд взрывают от промежуточной шашки 4. Свободные концы ДШ крепят на пластинке-фиксаторе со стальной подкладкой 9 так, чтобы риски К, Б совпали с концами ДШ. Пластинку помещают в стальную трубу 8, чтобы облегчить нахождение пластинки после взрыва.

Рисунок 4.6. Схема определения скорости детонации по Дотришу

При взрыве детонация будет распространяться по заряду и по обоим отрезкам ДШ, а в месте встречи детонационных волн на пластинке образуется углубление (точка А).

Скорость детонации определяется исходя из равенства времени распространения детонационных волн по заряду и по обоим отрезкам шнура до точки встречи.

В зависимости от цели испытаний заряд ВВ может быть в порошкообразном, гранулированном или прессованном виде.

Точные методы определения скорости детонации основаны на определении с помощью электронного осциллографа времени прохождения детонационной волной фиксированного расстояния по заряду или по дешифровке скоростной киносъемки свечения детонирующего заряда. Эти методы применяются только при выполнении исследовательских работ.

При создании новых ВВ для их предварительной оценки рассчитываются и экспериментально определяются теплота и работа продуктов взрыва, температура и объем газов взрыва.

Теплота взрыва является одной из основных оценок эффективности ВВ при разрушении пород. Зная затраты энергии на разрушение единицы объема породы и энергию, выделяемую при взрыве единицы массы ВВ, можно оценить эффективность его действия. Теплота взрыва характеризует количество тепловой энергии, выделяемой при взрыве 1 моля или 1 кг ВВ.

В последнее время используется понятие объемная концентрация энергии ВВ, характеризующее количество энергии в единице объема ВВ и определяемое произведением удельной теплоты взрыва на его плотность. Это понятие целесообразно использовать для сравнения ВВ, плотности которых существенно различаются, так как для размещения одинакового количества энергии в массиве для высокоплотного ВВ потребуется меньший объем зарядной полости, а действие его по направлению линии наименьшего сопротивления благодаря большему запасу энергии в единице объема будет эффективнее. Однако для пересчета удельных расходов ВВ надо пользоваться значениями теплоты взрыва или идеальной работы взрыва, так как исходя из энергетического принципа на единицу объема разрушаемого массива надо израсходовать определенное количество энергии ВВ.

В качестве стандартных условий принимают температуру 0°, 18°С (иногда 25°) и давление 105 Па.

Теплота взрыва определяется на основе закона Гесса, согласно которому тепловой эффект химического превращения системы зависит только от начального и конечного ее состояний и не зависит от промежуточных состояний. Экспериментально теплоту взрыва определяют в калориметрической бомбе.

4.4 Методы проверки качества взрывчатых веществ

Свойства ВВ могут изменяться в процессе транспортирования и хранения. Поэтому при поступлении на склад и в процессе хранения ВВ периодически испытываются для оценки их пригодности к дальнейшему хранению и применению. При поступлении ВВ на базисные склады выполняется весь комплекс испытаний. На расходных складах ВВ подвергаются только наружному осмотру.

Испытания ВВ регламентированы «Едиными правилами безопасности при взрывных работах», и производятся взрывниками или лаборантами под руководством заведующего складом в следующие сроки:

1) ВВ, не содержащие жидких нитроэфиров - в конце гарантийного срока и каждые три месяца после его истечения;

2) ВВ, содержащие жидкие нитроэфиры, испытываются в конце гарантийного срока и через каждый месяц после его истечения;

3) если возникает сомнение в доброкачественности ВВ, испытания проводятся независимо от сроков хранения.

Испытания проводятся на специально отведенных площадках на территории склада.

Если ВВ не выдержало испытаний, вся партия бракуется и составляется акт, который направляется заводу-изготовителю и в Госгортехнадзор.

Возможность дальнейшего использования забракованных партий ВВ на взрывных работах определяется специальной комиссией с участием представителей завода-изготовителя.

Наружному осмотру тары подвергаются все ВВ, поступающие на склад в упаковке. При этом устанавливается наличие внешних повреждений на ящиках или мешках, проверяются обвязка и пломбировка тары, отсутствие следов подмокания. Ящики с дефектами отбирают в отдельную партию, составляют акт, а затем проверяют внутреннюю упаковку. При целой внутренней упаковке испытания проводятся по обычной методике. При нарушенной упаковке испытанию подвергается каждый ящик.

Наружному осмотру патронов подвергают пять пачек из поступившей партии. Все патроны осматривают. На патронах должен стоять штамп с указанием типа ВВ, массы патрона, даты изготовления, номера патрона марки завода и номера ящика.

При осмотре патронов ВВ, содержащих жидкие нитроэфиры (детониты), проверяется эксудация. На патронах и на ящиках не должно быть следов жидких нитроэфиров. При разворачивании оболочки патрона допускается наличие блестящей полоски в месте стыка бумаги.

Наличие широкой блестящей полоски и капель жидкости свидетельствует о выделении жидких нитроэфиров. Для проверки каплю жидкости осторожно опускают в пробирку с водой. Если она тонет и не смешивается с водой, то это нитроэфиры. Участок блестящей полоски бумаги отрывают и ударяют по нему молотком на наковальне. Хлопок при ударе свидетельствует, что выделились нитроэфиры. Такие ВВ необходимо немедленно и с предосторожностями уничтожить.

Аммиачно-селитренные ВВ и тротил подвергают следующим испытаниям.

Испытание на полноту детонации. Патроны укладывают в один ряд торцами впритык. Полноту детонации определяют по углублениям в грунте на месте расположения патронов и отсутствию остатков бумаги и ВВ. Гранулированные ВВ помещают в бумажную гильзу заданного диаметра длиной более пяти диаметров заряда. Инициируют заряд КД или ЭД через промежуточный детонатор (патрон аммонита №6ЖВ или шашка). При взрыве возможно разбрасывание отдельных гранул и остатков бумажной оболочки. Партия ВВ считается выдержавшей испытания, если в трех опытах получена полная детонация. В случае отказа число опытов удваивается, и при повторном отказе партия ВВ бракуется. Гранулированные и водосодержащие ВВ устойчиво детонируют при размещении заряда в массиве горных пород (в шнуре или скважине) при диаметрах, в 4-5 раз меньших открытого заряда.

Испытания на передачу детонации. На плотном грунте укладывают на одной оси два патрона ВВ (рис.4.7) на расстоянии, указанном в ГОСТе для данного ВВ, и взрывают. О полноте взрыва судят по наличию углублений в грунте, отсутствию остатков бумаги и ВВ. ВВ считается выдержавшим испытания, если при двух взрывах отказов не произошло.

В случае отказа число опытов удваивают. Если при этом будет снова отказ, партию ВВ бракуют. Слежавшиеся патроны аммонита перед испытанием разминают. При испытании ВВ, поступивших на склад в мешках, изготавливают патроны диаметром 31±1 мм массой 200±10 г. Водоустойчивые ВВ испытывают после выдержки патронов в воде на глубине 1 м в вертикальном положении в течение 1 ч. При этом к нижнему концу активного заряда должен обращаться верхний конец пассивного за ряда. В характеристиках патронированных ВВ указывается расстояние, на которое передается детонация между патронами в сухом состоянии и после выдержки в воде. Эта величина является мерой чувствительности ВВ к внешнему импульсу. Чем больше допустимое расстояние, тем надежнее детонирует заряд.

Указанная проба несовершенна, так как при наличии напорной воды в шпурах или выделении газов после забойки шпуров в них может развиваться давление до 3*105 Па. При таком давлении оболочки патронов в течение нескольких минут пропускают воду, которая флегматизирует ВВ.

Этими испытаниями проверяется возможность устойчивой детонации всего заряда при наличии между торцами соседних патронов воздушных промежутков, оставшихся при заряжании шпуров. При взрыве такого рассредоточенного заряда детонационная волна на границе ВВ - воздух переходит в ударную и интенсивно затухает в воздухе. Если качество ВВ нормальное, то энергии в ударной волне, прошедшей через воздушный промежуток, будет достаточно для того чтобы возбудить детонацию в торце следующего патрона.

Рисунок 4.7. Схема испытаний на пере дачу детонации

Определение влажности ВВ. Из пяти патронов, взятых для осмотра из пяти пачек, берутся после смешивания две навески ВВ массой по 10 г, их помещают в термостаты и сушат при температуре 60-70°С до получения постоянной массы пробы. Содержание влаги должно соответствовать требованиям ГОСТа на данное ВВ.

Испытание порохов, которые иногда применяют при взрывах на выброс и сброс в грунтах или на карьерах, проводят по специальным методикам.

4.5 Оценка технологической стойкости взрывчатых веществ

Технологическая стойкость - способность ВВ сохранять свои первоначальные свойства и качество в процессе выполнения с ним технологических операций по подготовке, транспортированию и заряжанию.

Сыпучесть - способность ВВ свободно высыпаться из калиброванных отверстий, полностью заполнять определенные замкнутые объемы (скважины, камеры, бункера зарядных машин). Хорошую сыпучесть имеют гранулированные ВВ, плохую - порошкообразные. Последние теряют сыпучесть при увеличенном содержании влаги, а также при слеживании. Гранулированные ВВ теряют сыпучесть только при значительном увлажнении их. При заряжании восстающих скважин на рудниках необходимо уменьшить сыпучесть гранулированных ВВ добавлением воды, так как сухие ВВ высыпаются из скважины.

Расслаивание - свойство смесевых россыпных ВВ самопроизвольно или в процессе заряжания разделяться на составные компоненты. Это особенно проявляется, когда компоненты ВВ имеют разную плотность. Так, порошкообразные динамоны - смеси аммиачной селитры с древесной мукой - были запрещены для применения из-за расслаивания заряда в процессе заряжания вертикальных скважин на карьерах. При расслаивании образовывались участки чистой селитры и прослойки древесной муки, из-за чего детонация в таком заряде прекращалась. У игданита на обычной гранулированной селитре при его длительном нахождении в скважине наблюдается стекание жидкого компонента в нижнюю часть заряда, из-за чего может произойти затухание детонации заряда. У водосодержащих ВВ, если объем раствора больше, чем объем межгранульного пространства твердой фазы, наблюдается постепенное оседание твердых фракций заряда в нижнюю часть скважины, что также отрицательно сказывается на устойчивости детонации заряда.

Текучесть - способность водосодержащих ВВ вытекать из емкостей сквозь рукава и шланги под действием силы тяжести или избыточного давления воздуха. Это свойство определяет эффективность механизированного заряжания ВВ этих типов и зависит от их температуры, продолжительности хранения, начальной консистенции составов.

Увлажняемость - способность ВВ поглощать влагу из воздуха или при искусственном впрыскивании воды в его состав. Увлажнение аммиачно-селитренных ВВ в основном определяется гигроскопичными свойствами аммиачной селитры. Это свойство имеет особенно важное значение при бестарном хранении гранулированной селитры на складах, а также при бункерном и бестарном хранении гранулированных ВВ, так как увлажняемость, как правило, связана со слеживаемостью ВВ. В некоторых районах при хранении без влагозащитной упаковки ВВ увлажняются, что нарушает их физическую стабильность (увеличивает слеживаемость, ухудшает сыпучесть, способствует разрушению гранул) и ухудшает детонационную способность ВВ.

Водоустойчивость - способность ВВ противостоять проникновению воды в массу заряда и сохранять способность детонировать. Это свойство рассматривается отдельно для порошкообразных, гранулированных и водосодержащих ВВ. Для порошкообразных ВВ водоустойчивость оценивается по величине давления столба воды, необходимого для ее проникновения в заряд в течение определенного времени и для флегматизации заряда. При испытаниях на водоустойчивость патроны ВВ выдерживаются в воде на определенной глубине в течение определенного времени. Все порошкообразные ВВ (россыпные и патронированные) имеют слабую водоустойчивость, особенно при повышенном гидростатическом давлении. Для гранулированных ВВ водоустойчивость характеризуется способностью гранул не растворяться в воде и способностью заряда детонировать в смеси с водой. Для водосодержащих ВВ водоустойчивость определяется способностью к растворению или размыванию заряда. Большинство водосодержащих ВВ в некоторой степени водоустойчивы при нахождении заряда в непроточной воде. Однако при заряжании обводненных скважин сквозь слой воды водоустойчивость этих ВВ резко снижается, так как происходит интенсивное растворение селитры. Также невысока водоустойчивость этих ВВ при их нахождении в скважинах с проточной водой.

Пыление - способность россыпных ВВ при работе с ними измельчаться и выделять в атмосферу мелкодисперсные частицы. Наиболее пылящими являются порошкообразные ВВ, значительно меньше пылят гранулированные, особенно омасленные составы (игданит, гранулиты), а также гранулотол и алюмотол. Пыление бестротиловых ВВ в основном зависит от прочности гранул селитры. У металлизированных ВВ источником пыления также является алюминиевая пудра, а у граммонитов - мелкие фракции тротила.

Для борьбы с пылением в подземных условиях при механизированном пневматическом заряжании ВВ увлажняют, ограничивают скорость транспортирования по шлангам и трубам, соблюдают рациональные расстояния между срезом заряжающего шланга и зарядом ВВ в скважине.

Слеживаемость - способность ВВ терять при хранении сыпучесть и превращаться в прочную связанную массу. Слежавшиеся ВВ непригодны для заряжания и имеют резко сниженную детонационную способность. «Единые правила безопасности при взрывных работах» требуют обязательного измельчения ВВ перед употреблением. Наиболее склонны к слеживаемости порошкообразные аммониты, особенно при изменении влажности и температуры окружающего воздуха. Слеживанию способствуют внешнее давление на ВВ (при патронировании или нахождении его в штабелях), а также расфасовка на заводах-изготовителях недостаточно остывших смесей. Для уменьшения слеживания аммиачно-селитренных ВВ применяют опудривание частиц селитры гидрофобными добавками, добавление в состав поверхностно-активных веществ, гранулирование, омасливание жидкими нефтепродуктами с последующим опудриванием алюминиевой пудрой или органической мукой. Гранулированные ВВ слеживаются значительно меньше. Так, ВВ в мешке приобретает первоначальную структуру при сбрасывании его с высоты 1 м. Гранулированные ВВ, кроме слеживаемости, при высокой влажности и низких температурах могут смерзаться, что также нарушает нормальный процесс заряжания скважин.

Электризация ВВ - способность движущихся частиц ВВ, взвешенных в воздушном потоке, электризоваться (накапливать заряды статического электричества), что может приводить к взрывоподобным вспышкам смеси мелких фракций ВВ с воздухом. Чем выше электрическое сопротивление материала, тем он легче электризуется. Наиболее высокие диэлектрические свойства имеет тротил, который и склонен к электризации. В наименьшей степени электризуются бестротиловые простейшие ВВ. Смесевые ВВ особенно подвержены электризации, если в их составе содержатся тонкодисперсные компоненты с диэлектрическими свойствами (алюминиевая пудра, тротиловая мука). Опасность электризации таких составов увеличивается в связи с тем, что при их транспортировании по проводящим шлангам мелкие фракции диэлектриков покрывают тонким слоем внутреннюю поверхность шлангов и превращают их из проводников в диэлектрики, которые не обеспечивают стекания зарядов из смеси «ВВ - воздух». На электризацию ВВ влияют относительная влажность воздуха, влагосодержание ВВ, его дисперсность, радиус закругления магистралей, скорость транспортирования. При увлажнении транспортируемого ВВ до 6 % на внутренней поверхности шланга образуется токопроводящая пленка, которая обеспечивает стекание электрических зарядов. При скорости до 18 м/с электризация потока происходит незначительно, но с увеличением скорости свыше 20 м/с она становится интенсивной, что может привести к вспышкам. Для уменьшения электризации радиусы закруглений магистралей должны быть более 0,5 м, что одновременно и уменьшает дробление гранул на поворотах магистралей. С увеличением содержания в составе ВВ мелких гранул (<1 мм) и особенно порошкообразных фракций степень электризации при прочих одинаковых параметрах пневмотранспортирования увеличивается. Поэтому пневмотранспортирование порошкообразных и мелкодисперсных ВВ не допускается.

Химическая стойкость - способность ВВ сохранять неизменными свои химические свойства при длительном хранении и транспортировании. Аммиачно-селитренные ВВ имеют достаточно высокую химическую стойкость, поэтому их специальным испытаниям не подвергают. Следует подчеркнуть, что аммиачно-селитренные ВВ резко снижают свою химическую стойкость при попадании в заряд сульфидов (пирита, колчедана). При этом аммиачная селитра вступает в реакцию с сульфидами с выделением тепла и ядовитых окислов азота. При этом температура в очаге реакции возрастает, что может привести к возгоранию ВВ, а затем и к детонации. Поэтому следует исключить контакты зарядов ВВ с сульфидами.

4.6 Оценка чувствительности взрывчатых веществ

Чувствительность ВВ - степень восприимчивости к определенному внешнему импульсу, вызывающему детонацию заряда. Она зависит от свойств ВВ, его состояния (порошкообразное, гранулированное, прессованное, литое и т.д.), температуры, влажности, степени засорения примесями и степени ограничения заряда (наружного, в шпуре) и т.д.

Для оценки чувствительности ВВ производят испытания: на удар, трение, нагревание (в том числе на действие открытого пламени), на воздействие ударной воздушной волны (передача детонации на расстояние), на воздействие детонатора.

Чувствительность к инициированию принято оценивать минимальным зарядом, который необходим для возбуждения детонации ВВ.

Чувствительность ВВ к удару определяется на специальных копрах. На навеску ВВ, заключенную между двумя металлическими поверхностями, сбрасывают груз определенной массы. При испытании инициирующих ВВ используют рычажный копер.

Для испытания бризантных ВВ применяют вертикальные копры при высоте падения груза до 3 м. В качестве критерия чувствительности принимается процент взрывов из 25, 50 или 100 испытаний или при сбрасывании груза массой 10 кг с высоты 25 см.

Иногда определяют максимальную высоту сбрасывания ударника массой 2 кг, при которой не происходит ни одного взрыва, и минимальную высоту, при которой взрыв навески происходит при каждом сбрасывании.

На чувствительность к трению ВВ испытывают с помощью маятника трения или путем растирания навески в фарфоровой ступке. На трение (на скользящий удар) ВВ испытывают путем сдвига навески ВВ боковым ударом ролика, прижатого с определенной силой к поверхности ВВ.

Чувствительность ВВ к механическим воздействиям (к удару, трению и т.д.) резко повышается при засорении его песком, мелкими частицами породы и другими твердыми примесями. Чувствительность к удару и трению имеет большое значение при оценке степени безопасности данного ВВ.

Чувствительность ВВ к тепловому импульсу определяется температурой вспышки. Температурой вспышки называют ту температуру (с точностью до 5°С), ниже которой при выдержке навески ВВ в течение 5 мин в термостате вспышка не происходит.

5. СПОСОБЫ БУРЕНИЯ ШПУРОВ И СКВАЖИН

5.1 Классификация и общая характеристика способов бурения

Процесс бурения состоит из разрушения породы на забое шпура (скважины) буровым инструментом и удаления продуктов разрушения (буровой мелочи) из него.

При всех способах бурения выполняются следующие основные операции: подготовка и установка бурильной машины для начала работ, бурение (разрушение породы) с очисткой забоя скважины от продуктов разрушения, наращивание бурового става для достижения требуемой глубины бурения и его разборка после окончания работ, смена изношенного бурового инструмента и передвижение машины на новую точку бурения шпура или скважины.

В настоящее время применяются вращательный, ударно-поворотный, ударно-вращательный и вращательно-ударный способы бурения шпуров и скважин (механические способы бурения), а также огневое и комбинированное бурение. Исследуется эффективность применения энергии ВВ при взрывном бурении скважин, а также высоковольтных электрических разрядов при электроимпульсном бурении.

При вращательном бурении инструмент вращается вокруг оси, совпадающей с осью шпура или скважины и одновременно с определенным усилием подается на забой. Величина усилия задается из условия превышения предела прочности породы на вдавливание на площади контакта режущих лезвий инструмента с породой. При этом происходит последовательное разрушение от вдавливания и скалывание частиц породы с забоя. Продукты разрушения удаляют с помощью витых штанг (при бурении шпуров), шнеков (при бурении скважин), промывкой забоя водой или продувкой воздухом.

На горных предприятиях применяют: вращательное бурение шпуров резцами с помощью ручных и колонковых сверл; вращательное (шнековое) бурение скважин резцами и алмазным инструментом с помощью буровых станков.

При ударном способе бурения инструмент (долото или коронка) наносит удар по забою и разрушает породу под лезвием. После каждого удара инструмент поворачивается на некоторый угол, чем обеспечивается последовательное разрушение всей площади забоя и получение круглого сечения шпура или скважины.

При ударно-поворотном бурении обычным и погружными бурильными молотками (перфораторами) инструмент поворачивается прерывисто только в промежутках между ударами вмонтированным в молоток поворотным устройством. В некоторых конструкциях бурильных молотков поворот инструмента происходит в период нанесения удара поршнем по инструменту.

При ударно-вращательном бурении погружными пневмоударниками и бурильными молотками с независимым вращением удары наносятся по непрерывно вращающемуся инструменту. Разрушение породы при этих способах бурения происходит только в результате внедрения буровой коронки при ударах.

При вращательно-ударном бурении удары наносятся по непрерывно вращающемуся под большим осевым усилием инструменту. Разрушение происходит как в результате внедрения инструмента при ударах, так и вследствие скола породы при вращении инструмента.

Бурение шарошечными долотами выполняется как при ударном способе долотами чистого качения и при вращательно-ударном - долотами со скольжением, в которых зубцы, наряду с перекатыванием по забою, срезают породу скользящим движением вдоль поверхности забоя.

При огневом бурении разрушение породы на забое скважин происходит за счет термонапряжений, возникающих при быстром нагреве поверхности породы потоками раскаленных газов (2000°С), вылетающих из сопел горелки со сверхзвуковой скоростью (2000 м/с и более).

При взрывном бурении разрушение породы на забое скважин происходит последовательными взрывами небольших зарядов ВВ. Известны два метода взрывного бурения: патронный - с помощью патронов жидких или твердых ВВ, взрывающихся на забое от удара или детонатора, и струйный, при котором через бур на забой подаются жидкие компоненты ВВ (горючее и окислитель) и происходит формирование жидкого плоского заряда. Взрыв этого заряда вызывается впрыскиванием капли инициирующего состава (эвтектического сплава калия и натрия).

При электроимпульсном бурении разрушение пород на забое скважины происходит вследствие электрического пробоя его участка высоковольтным (до 200 кВ) разрядом. Мгновенно выделяемая энергия в канале пробоя разрушает породу, которую с забоя удаляют потоком диэлектрика, циркулирующего в скважине (соляровое масло, вода и т.п.).

Разрабатываются комбинированные способы бурения, в которых происходит совместное воздействие на забой ударного инструмента и шарошки (ударно-шарошечный способ), резцов и шарошек (режуще-шарошечный способ), шарошек и огневой горелки (термо-шарошечный способ), огневой горелки и ударного инструмента (термоударный способ).

5.2 Способы бурения шпуров

Шпуры бурят вращательным способом с помощью ручных и колонковых сверл, ударно-поворотным и ударно-вращательным способами с помощью бурильных молотков соответственно с зависимым и независимым вращением бурового инструмента, вращательно-ударным способом специальными бурильными машинами, установленными на каретках. В 50-x годах применялось бурение алмазным инструментом с использованием легких станков, однако из-за дефицита алмазов и низкой эффективности бурения оно было заменено ударным.

Вращательное бурение шпуров диаметром до 50 мм и глубиной до 5 м выполняется сверлами в породах ниже средней (до 7) крепости. В этих породах сверла обеспечивают большую производительность, чем машины ударного действия, создают значительно меньший шум, меньшую запыленность воздуха. По роду потребляемой энергии они делятся на пневматические, электрические и гидравлические, а по мощности и способу установки - на ручные и колонковые.

Ручные сверла массой до 24 кг предназначены для бурения шнуров диаметром до 50 мм и глубиной до 4 м в мягких породах с крепостью до 2 при осевом усилии до 300 Н и оборудованы двигателем мощностью от 1 до 1,4 кВт. Имеются ручные сверла с принудительной подачей для создания больших осевых усилий на забой, что позволяет бурить более крепкие породы с крепостью до 4. Сверление выполняется с руки или с легкой распорной колонки.

Ручные электросверла ЭР-14Д-2М, ЭР-18Д-2М, СЭР-19-2М принципиально выполнены одинаково и отличаются только некоторыми параметрами. В них имеется электродвигатель, вращающий патрон шпинделя (через понижающий редуктор), в который вставляется буровая штанга с резцом.

В ручных сверлах ЭРП-18Д-2М для принудительной подачи служит специальный механизм, который находится на корпусе редуктора и состоит из червячной пары и барабана, с тросиком, закрепляемым на забое. Это позволяет при натяжении тросика червячной парой развивать осевое усилие на инструмент до 300 H.

Ручные пневмосверла применяют в особо опасных по взрыву газа или пыли условиях угольных шахт для бурения угля и породы с f<2. Пневмодвигатель с понижающим редуктором вращает патрон с буровым инструментом.

Колонковые сверла массой 100-120 кг с двигателем мощностью 2,5-5 кВт применяются при сверлении шпуров диаметром до 50 мм, глубиной до 5 м в породах с f<6-7. Колонковое сверло для работы устанавливают на колонках, манипуляторах или буровых каретках. Различают: ЭР - электросверло ручное; СЭР - сверло электрическое ручное; СР - сверло ручное (пневматическое); ЭБГ - электробур с гидроподачей.

Буровой инструмент. Для вращательного бурения шнуров применяют угольные и породные резцы с лезвиями, армированными пластинками твердого сплава. Витые штанги для вращательного бурения шпуров изготовляют из сталей ромбического, прямоугольного или круглого сечений. Для бурения с промывкой применяют шестигранные или круглые штанги с осевым каналом диаметром 6-8 мм, в который подается вода через муфту для боковой промывки, одеваемую на штангу.

Ударное бурение шпуров производится бурильными молотками, которые различаются: по частоте ударов - на обычные с числом ударов в минуту до 2000, и высокочастотные, с числом ударов более 2000; по принципу вращения бура - с зависимым и независимым вращением; по способу применения - на ручные (ПР) или переносные (ПП), колонковые (ПК, КС) и телескопные (ПТ); по массе - на легкие (до 18 кг), средние (20-25 кг) и тяжелые (более 30 кг); по способу очистки шпура - с встроенной, центральной и с боковой промывкой, с отсосом пыли от забоя; по типу рабочего агента - на пневматические, гидравлические и электрические.

Пневматические бурильные молотки работают на сжатом воздухе под давлением (5-6)*105 Па и предназначены для бурения шпуров и скважин любого направления диаметром 28-85 мм и глубиной 4-25 м в породах любой крепости.

Ручные переносные и колонковые бурильные молотки применяются преимущественно для бурения горизонтальных, наклонных и нисходящих шпуров, а телескопные - для бурения восходящих шпуров.

Пылеподавление обеспечивается промывочной жидкостью, которая в количестве не менее 4 л/мин подается к забою шпура через центральный канал под давлением (4-5)*105 Па. При отсутствии воды и в условиях многолетней мерзлоты применяются бурильные молотки с отсосом буровой мелочи из забоя шпура с последующим сухим пылеулавливанием.

Бурильные молотки применяются для бурения шпуров при проведении выработок, подземной отбойке угля и руд, в небольших карьерах, при вторичном дроблении негабарита и других работах. Бурильные молотки легкие и средние устанавливаются на пневмоподдержках, а тяжелые - на колонках или манипуляторах буровых кареток, применяемых на карьерах при проходке выработок или отбойке руд.

В последние годы при подземной добыче руд черных и цветных металлов для отбойки широко применяют скважины и шнуры диаметром 50-70 мм и глубиной 5-20 м. Их бурение выполняется самоходными буровыми каретками на пневмошинном или гусеничном ходу. Эти каретки используются в комплексе с зарядным и погрузочно-транспортным самоходным оборудованием. На них применяются мощные бурильные молотки с независимым вращением. В последние годы разработаны и внедряются гидроударные машины, более производительные, чем пневматические.

Буровой инструмент для ударного бурения состоит из сплошных или составных буров и коронок. Сплошной бур представляет собой стержень из буровой стали, имеющей с одного конца породоразрушающую головку, а с другого - хвостовик для установки в бурильном молотке. Составные буры состоят из штанги с хвостовиком и съемной коронки. Соединение со штангой съемной коронки - резьбовое или конусное под углом 3°30'.

Штанги соединяются муфтами с внутренней резьбой упорного или веревочного профиля. Некоторые зарубежные фирмы накатывают резьбу по всей длине штанг, чем значительно облегчают их восстановление при поломках.

Коронки армируются твердым сплавом в виде пластинок или цилиндрических штырей и выпускаются следующих типов: долотчатые пластинчатые (КДП) и штыревые (КДШ); трехперые пластинчатые (КТП) и штыревые (КТШ); крестовые пластинчатые (ККП) и штыревые (ККШ); Х-образные пластинчатые (КХП); Х-образные штыревые (КХШ) и штыревые одноразового использования (КОШ). Для коронок установлен следующий ряд наружных диаметров: 28, 32, 36, 40, 43; 46, 52, 60, 65, 75, 85 мм. Наиболее широко применяются коронки крестовой и долотчатой форм. Коронки долотчатой формы в монолитных породах обеспечивают наибольшую скорость бурения. Коронки крестовой формы применяют для бурения шпуров и скважин в трещиноватых породах.

В процессе бурения происходит затупление лезвия коронки, износ ее по диаметру. Поэтому при замене затупившейся коронки следующую берут меньшего диаметра (на 1-2 мм). Разницу в величинах диаметра двух последовательно работающих коронок называют шагом. Набор коронок, необходимых для бурения шпуров или скважин, называют комплектом.

Для изготовления штанг применяют шестигранную или круглую прутковую сталь диаметром 19, 22 и 25 мм с внутренним осевым каналом диаметром 6-7 мм.

Вибрация и шум при работе бурильного молотка возникают за счет возвратно-поступательных движений поршня-ударника.

Выпускаемые бурильные молотки создают вибрации корпуса выше нормы на всех частотах. Поэтому их следует эксплуатировать с виброзащитными устройствами, в качестве которых применяют рукавицы с полихлорвиниловыми вкладышами, пружинные устройства для ручных бурильных молотков, виброгасящие рукоятки для телескопных.

Шум при работе бурильного молотка возникает в результате соударения поршня с хвостовиком бура и выхлопа отработанного воздуха. При длительном воздействии высокого уровня шума у рабочих происходит потеря слуха и поражается нервная система.

Бурильные молотки по уровню шума превышают существующие нормы на всех частотах. Поэтому их выпускают и эксплуатируют с глушителями шума. Выпускают бурильные молотки с глушителями шума в виде резиновых колпаков, устанавливаемых на выхлопное устройство. Применяются заглушки для ушей из ткани, снижающие уровень шума на 15-30 дБ, а также специальные наушники (антифоны), снижающие особенно эффективно высокочастотные шумы, что позволяет рабочим слышать разговорную речь. Радикальным средством защиты рабочих от вибрации и шума является применение буровых кареток с дистанционным управлением.

5.3 Способы бурения скважин

Вращательное (шнековое) бурение легкими (СБР-125) и тяжелыми (СБР-160) станками вертикальных и наклонных скважин диаметром 110-160 мм применяется на карьерах, разрабатывающих породы с f<6.

Легкие станки шнекового бурения имеют трубчатую раму с направляющими для вращателя, состоящего из электродвигателя и редуктора. К патрону вращателя крепится буровой став из штанг-шнеков. Направляющие вращателя можно устанавливать в вертикальном или наклонном положении с углом наклона до 30° к вертикали. Передвижение станка выполняется шагающим механизмом, осевое усилие на резец создается массой вращателя и бурового става. Производительность станка в породах с f до 3 составляет 40-120 м/смену.

Тяжелые станки имеют гусеничный ход, обеспечивают бурение вертикальных и наклонных скважин в по. родах с f=6-8, так как большая масса вращателя создает значительные осевые усилия на забой. Производительность станков по породам с f=4 составляет 70-120 м/смену. С увеличением крепости пород сменная производительность станков снижается до 10 м, а износ инструмента растет. В связи с этим их применение в более крепких породах становится нерациональным. Создаются станки с механизацией наиболее трудоемкой операции при бурении - сборке и разборке шнекового бурового става.

Буровой инструмент для вращательного бурения состоит из набора штанг, шнеков и резцов. Штанга представляет собой трубу с приваренной к ней спиралью из полосовой стали, армированной по наружной кромке наплавкой твердого сплава. Для разрушения пород наиболее широко применяются резцы с закругленными лезвиями, армированные цилиндрическими вставками твердого сплава. Разработаны долота со съемными резцами, которые обеспечивают по породам с f=4-6 увеличение скорости бурения в 1,5-3 раза и снижение стоимости бурения скважины в 2 раза по сравнению с обычными резцами.

По мере увеличения крепости пород с 2-3 до 6-8 и возрастания абразивности пород проходка на резец уменьшается с 500 до 20 м. Наибольшую стойкость (до 2000 м) имеют резцы со сменными режущими элементами.

При шнековом бурении до 15% глубины скважины теряется из-за неполного удаления продуктов разрушения. Для устранения этого недостатка предложен шнеко-пневматический способ их удаления, при котором по штангам к забою и к полым лопастям шнеков подается сжатый воздух, который способствует псевдоожижению буровой мелочи, лежащей на шнеках. В результате этого эффективность ее удаления из скважины резко возрастает и скорость увеличивается. Кроме того, затраты мощности на вращение става значительно (до 1,5 раз) снижаются, а это позволяет бурить более глубокие скважины.

Бурение скважин погружными пневмоударниками. Этот способ бурения вертикальных и наклонных скважин диаметром 85-110 мм глубиной до 40 м и более широко применяется при подземной добыче руд, а также на карьерах небольшой и средней производственной мощности.

Станки с погружными пневмоударниками делятся на легкие (СБУ-100П, СБУ-100Г), средние (СБУ-160) и тяжелые (СБУ-200) и предназначены для бурения скважин диаметром 85-105, 160 и 200 мм и более. Известны зарубежные станки для бурения погружными пневмоударниками специальных скважин диаметром 670 мм.

Средние и тяжелые станки серийно не выпускаются. Буровой станок 1СБУ-125, разработанный НИПИгормаш, представляет собой самоходную установку на гусеничном и пневмошинном ходу с кабиной для бурильщика. Во время работы станка вращатель бурового става движется по направляющим. Управление гидродомкратами производится с помощью кранов. Станок НКР-100м устанавливается консольно на распорной колонке, что позволяет бурить круговой веер скважин. Буровой став вращается от электродвигателя через редуктор, а подача на забой выполняется с помощью пневмоцилиндра. Вращательное и осевое движение буровому ставу и пневмоударнику передается двумя зажимными пневматическими патронами, которые работают в полуавтоматическом режиме. Станки БМК-4 и ЛПС-3 работают только на сжатом воздухе„ а буровой став на забой подается с торца на всю длину штанги.

Мероприятия для повышения эффективности разрушения породы при бурении погружными пневмоударниками.

1. Создание пневмоударников с повышенной энергией удара (до 20 Н на 1 см диаметра скважины) и пониженным числом ударов в минуту (менее 1500). Скорость бурения вследствие этого возрастает в 2-2,5 раза. Для таких пневмоударников должны быть созданы высокостойкие породоразрушающие долота, в 5-8 раз превосходящие по стойкости долота, выпускаемые в настоящее время.

2. Создание пневмоударников для бурения скважин диаметром 60-75 мм, работающих на повышенном давлении воздуха. Опытные работы показали, что при давлении воздуха 20*105 Па пневмоударник диаметром 60 мм бурит породы с f=12-15 со скоростью 1-2 м/мин. Пневмоударники для скважин уменьшенного диаметра могут быть эффективны только при работе на повышенном давлении воздуха.

3. Продолжение работ по созданию высокоэффективных и надежных пневмоударников для бурения скважин диаметром 160-200мм на карьерах. Отсутствие конструкций таких пневмоударников не позволяет пока создать эффективные станки для бурения скважин увеличенных диаметров.

В качестве породоразрушающего инструмента для погружных пневмоударников применяются долота трехперые с опережающим лезвием и крестовые, армированные стандартными пластинками твердого сплава. Качество этих долот низкое, из-за чего наблюдаются поломки пластинок твердого сплава и корпусов. Все шире применяются более эффективные породоразрушающие долота, армированные цилиндрическими вставками твердого сплава со сферической поверхностью.

Бурение скважин шарошечными долотами. Более 70% взрывных скважин диаметром 215-320 мм на карьерах бурят шарошечными станками. В перспективе процент бурения этим способом еще более возрастет. При подземной разработке руд бурение шарошечными долотами применяется редко из-за большого диаметра (145 мм) скважин и неудобства эксплуатации тяжелого шарошечного станка БШ-145М.

Шарошечное долота - породоразрушающий инструмент, представляющий собой конструкцию, сваренную в основном из трех лап, на консольных осях которых на роликовых и шариковых подшипниках вращаются шарошки. Шарошки - это конусы, на поверхности которых имеется несколько рядов (венцов) породоразрушающих элементов: зубцов или штырей.

Примененные в некоторых конструкциях долот опоры скольжения позволяют увеличить удельные осевые усилия на долото, но требуется снижение частоты вращения, чтобы уменьшить их нагревание. При вращении долота под большим осевым усилием зубцы шарошек разрушают породу, перекатываясь по забою. Если зубцы выполнены из одного материала с шарошкой, долото называется зубчатым, если зубцы выполнены в виде запрессованных или запаянных цилиндрических вставок твердого сплава с клиновой, сферической или другой рабочей поверхностью, то долото называется штыревым.

Область применения долот обозначена буквой в конце его марки: М - для мягких, С - для средних, Т - для твердых, К - для крепких, ОК - для очень крепких пород.

Для долот, имеющих в лапах каналы для подачи в подшипники сжатого воздуха и смазки, в марке содержится буква П. Кроме того в марке долота указывается его диаметр в миллиметрах и буквой обозначен завод-изготовитель.

Выпущены опытные партии комбинированных зубчато-штыревых долот с чередующимися в венцах стальными зубцами и штырями твердого сплава. Такие долота предназначены для бурения перемежающихся по крепости пород и имеют индекс ТК. Шарошечные долота с клиновыми штырями имеют индекс Т3. Таким образом, в марке долота указываются все необходимые сведения для их выбора.

При бурении серийные зубчатые долота выходят из строя в результате износа зубцов, а штыревые - в основном (80% и более) вследствие заклинивания подшипников опор долот при работоспособном породоразрушающем вооружении

Особенно часто происходит заклинивание подшипников опор при попадании в них жидкой суспензии буровой мелочи, образующейся в результате подачи на забой воздушно-водяной смеси для удаления продуктов разрушения и пылеподавления.

Продукты разрушения из скважины удаляются сжатым воздухом или воздушно-водяной смесью.

При бурении в обводненных массивах в период наращивания бурового става смесь воды и буровой мелочи поднимается в скважине и попадает в продувочные каналы опор. Преждевременный выход долот из строя снижает технико-экономические показатели бурения. Поэтому разрабатываются устройства, исключающие попадание буровой мелочи в опоры, за счет чего увеличена стойкость подшипников опор и долот.

С этой целью в долотах устанавливаются обратные клапаны различных конструкций, препятствующие попаданию смеси буровой мелочи с водой в каналы опор; герметизированные опоры долот, в которых используются уплотнительные соединения специальных конструкций; лубрикаторы, маслоотражательные втулки и буровые ставы различных конструкций, обеспечивающие при бурении принудительную подачу смазки в опоры долот; забойные наддолотные амортизаторы, снижающие динамические нагрузки на опоры долот и на станок. Пылеподавление осуществляется диспергированной водой, подаваемой в затрубное пространство скважины на расстоянии 0,6-1 м от забоя.

В результате применения пылеподавления в затрубном пространстве и принудительной смазки опор стойкость долот увеличивается в 2-3 раза.

Шарошечные буровые станки. В настоящее время серийно выпускаются станки 2СБШ-200Н, СБШ-250МН, СБШ-320. На объектах дорожного и гидротехнического строительства широко применяются автономные станки на тракторе типа БТС-150. Для подземного бурения скважин диаметром 145 мм выпускается станок БШ-145М.

Созданы опытные модели шарошечных станков для бурения скважин диаметром 76-95 мм, их внедрение в промышленность обусловливает необходимость серийного выпуска работоспособных шарошечных долот соответствующего диаметра.

Шарошечные станки для карьеров выпускаются на гусеничном ходу, они достаточно маневренны при большой массе, необходимой для создания высоких осевых усилий на долота (10-20) кН на 1 см диаметра долота, и принципиально отличаются расположением мачты и кинематической схемой основного рабочего органа станка - вращательно-подающего механизма.

Привод вращателя станков осуществляется от электродвигателя с тиристорным приводом или от системы генератор-двигатель. Спуско-подъемные операции: свинчивание и развинчивание штанг и установка их в кассеты полностью механизированы.

Станки, предназначенные для бурения взрывных скважин глубиной до 20 м, оборудованы соответствующей высоты мачтой. Станком СБШ-320 можно бурить скважину на глубину до 18 м без наращивания штанг, что резко снижает затраты времени на вспомогательные операции. Бурение без наращивания бурового става обеспечивает лучшие условия работы долот и увеличение их стойкости.

Для удаления буровой мелочи с забоя на всех станках устанавливаются винтовые компрессоры. Для пылеулавливания на станках 2СБШ-200 установлены рукавные фильтры, или емкости с водой, а на станках СБШ-250 МН и СБШ-320 - емкости с водой, необходимой для создания воздушно-водяной смеси, используемой для очистки скважины и пылеподавления.

Для снижения вибраций, возникающих при работе на повышенных частотах вращения (более 100 об/мин) и проходки трещиноватых пород, рекомендуется применять наддолотные амортизаторы.

Упругие элементы (резиновые шары, гуммированные конические поверхности и т.п.) амортизатора снижают вибрации, возникающие при бурении, в 2-5 раза. Чем выше уровень вибраций, тем эффективнее применение наддолотных амортизаторов. При использовании амортизаторов чистая скорость бурения не изменяется, а стойкость долот увеличивается в 1,3-1,5 раза. Наддолотные амортизаторы дают возможность бурить на повышенных частотах вращения (120-150 об/мин), в результате чего повышается скорость бурения и производительность станка.

Новым направлением является использование на станках магнитострикционных генераторов, устанавливаемых над шарошечным долотом. При работе магнитостриктора на мощности 60 кВт генерируются вибрации с амплитудой несколько миллиметров и частотой 400 Гц, которые резко улучшают динамику взаимодействия долота с породой и повышают в 1,2-2,6 раза эффективность разрушения пород долотом. Для получения тока повышенной частоты на станке монтируется преобразовательная подстанция.

Росту показателей нового поколения шарошечных станков в основном будет способствовать: применение высоких мачт и длинных буровых ставов для бурения скважин без наращивания штанг; увеличение стойкости шарошечных долот путем принудительной смазки опор долот и пылеподавления диспергированной водой в затрубном пространстве скважины; применение системы автоматического управления работой станка, обеспечивающей его эксплуатацию на предельно допустимых по уровню вибраций частотах вращения и максимально возможных осевых усилиях на долото; механизация выполнения основных и вспомогательных операций при бурении.

Огневое, комбинированное и взрывное бурение скважин. При увеличении крепости, абразивности пород эффективность механических способов бурения снижается, а стоимость бурения растет. К способам бурения, не зависящим от крепости буримых пород, относится огневое бурение, при котором разрушение породы происходит в результате быстрого разогрева поверхностного слоя породы раскаленными струями газа, вылетающими из сопел горелки со скоростью более 2000 м/с при температуре выше 2000°С. В применяемых горелках тепловой поток образуется в результате сгорания в сжатом воздухе бензина или керосина.

Этим способом успешно разрушаются в основном кварцсодержащие породы. Породы другого минералогического состава термическим способом разрушаются мало или совсем не разрушаются, и способ становится непригодным для практического использования. Сменная производительность станков огневого бурения достигает 30-35 м при диаметре скважин 200-220 мм. Расчеты показывают, что огневое бурение взрывных скважин по сравнению с шарошечным (при использовании мощных станков СБШ-250 МН и СБШ-320) даже в кварцсодержащих породах менее производительно и дороже. Поэтому огневое бурение пород применяют для расширения нижней части скважины с 214-243 мм до 350-400 мм с целью размещения в ней большего заряда ВВ. Станки комбинированного бурения СБШ-250К созданы на базе станка СБШ-250MH. Эффективность разрушения при увеличении диаметра скважин огневым бурением возрастает в 5-10 раз и расширяется диапазон разрушаемых этим способом пород.

Разработан ряд комбинированных ударно-шарошечных долот, представляющих собой комбинацию погружного пневмоударника с долотчатым инструментом и двумя шарошками, расположенными перпендикулярно к лезвию инструмента пневмоударника. Пневмоударник и двухшарошечное долото разрушают породу одновременно и независимо один от другого. Создан инструмент, в котором пневмоударник наносит удары по обратному конусу шарошек, имеющих смещение вдоль оси. При испытаниях установлено, что скорость бурения комбинированным инструментом на 18-20% выше, чем отдельно шарошечным долотом и пневмоударником. Недостатками этого инструмента являются сложность конструкции, малая надежность элементов, малоэффективное удаление продуктов разрушения с забоя. Для бурения меняющихся по крепости пород вскрыши угольных месторождений разработаны разные варианты комбинированных режуще-шарошечных инструментов, представляющих собой долота с двумя шарошками, между которыми установлены резцы для вращательного бурения. Опыты показали, что скорость бурения станками 2СБШ-200 при осевом усилии 60 кН составляет 1 и 0,6 м/мин соответственно в породах с f=5 и f=8, что в два раза выше, чем шарошечным долотом. Это подтверждает перспективность использования комбинированного инструмента для бурения слоистых, перемежающихся по крепости пород.

При взрывном бурении разрушение пород в скважине происходит в результате взрывания зарядов ВВ, последовательно подаваемых на забой, при одновременном удалении продуктов разрушения с забоя.

При испытании патронного бурения использовались заряды из гексогена и тротила величиной 300-500 г. Заряды, снабженные детонаторами ударного действия, подавались на забой по трубе, в которую поступал воздух от компрессора производительностью 10 м3/мин. Порода при взрыве на забое разрушалась на куски до 10-15 мм. За 8-10 с происходила полная очистка забоя скважины диаметром 200 мм. Удельный расход ВВ составлял 0,16-0,3 кг на 1 дм3 выбуренной породы. Скорость бурения при испытаниях составила 1 м/ч, расчетная скорость бурения 10-15 м/ч. Верхнюю разрушенную часть уступа пробурить взрывным способом практически невозможно. Поэтому предполагается создать комбинированный станок для бурения погружным пневмоударником или другим способом верхней части скважины, а взрывным способом - нижней монолитной части.

При испытании струйного взрывного бурения на опытном станке в качестве горючего применен керосин. Окислитель - четырехокись азота, весьма агрессивная жидкость, которую можно хранить только в стеклянной таре или в сосуде из нержавеющей стали при температуре не выше 8°С, так как при более высокой температуре она испаряется с выделением ядовитых окислов азота. На станке находятся емкости с окислителем, инициирующим составом и водой, компрессор, а также контролирующая и регулировочная аппаратура.

При работе взрывного бура горючее и окислитель непрерывно вытекают из сопел на забой, а частота подачи инициирующего состава в объеме 0,1-0,2 см3 регулируется электромагнитным клапаном с частотой от 1 до 1400 порций в минуту. При этом на забое может образовываться заряд различной величины. При взрыве часть струи от забоя до среза сопла взрывного генератора уничтожается взрывом и переходит в газообразные окислы азота. Поэтому коэффициент использования ВВ на разрушение породы довольно низок, а при работе образуется весьма много ядовитых окислов азота. Необходимо создавать системы, нейтрализующие окислы азота, чтобы исключить загрязнение воздушного пространства ядовитыми газами. При испытаниях станка опробованы следующие режимы: частота взрывов 700-800 в минуту, расстояние от торца взрывного бура до забоя 100 мм, частота вращения 8 об/мин, расход ВВ до 14 л/мин. При этом образовывались скважины диаметром 250-390 мм при скорости бурения 30-40 м/ч до глубины 5 м. На глубине 11 м из-за плохой очистки забоя скважины от продуктов разрушения скорость бурения снижалась до 1 м/ч. Существенным недостатком способа является трудность бурения скважин в обводненных и сильнотрещиноватых породах. Кроме того, в процессе взрывного бурения происходит нагревание породы, и при определенной температуре жидкий заряд не может сформироваться на забое из-за быстрого испарения четырехокиси азота. Работы по созданию станков для взрывного бурения скважин продолжаются.