Безопасные расстояния между смежными зарядами вв при групповом взрывании Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

Аннотация научной статьи по наукам о Земле и смежным экологическим наукам, автор научной работы — Кушнеров Петр Иванович, Буханов Вячеслав Иванович

Приведены результаты исследований опасности сближения зарядов ВВ в смежных шпурах при групповом взрывании. При исследованиях авторы впервые использовали специальные устройства и приборы для обследования стенок шпуров и измерения вновь образовавшейся полости под действием соседнего деформирующего заряда. Исследована степень откольного эффекта в зависимости от крепости пород и величины зарядов ВВ в шпурах

Похожие темы научных работ по наукам о Земле и смежным экологическим наукам , автор научной работы — Кушнеров Петр Иванович, Буханов Вячеслав Иванович

Текст научной работы на тему «Безопасные расстояния между смежными зарядами вв при групповом взрывании»

Кемеровский филиал ЗАО ИТЦ «Взрывиспытания»

ООО НПО «Взрывное дело»

Безопасные расстояния между смежными зарядами ВВ при групповом взрывании

Приведены результаты исследований опасности сближения зарядов ВВ в смежных шпурах при групповом взрывании. При исследованиях авторы впервые использовали специальные устройства и приборы для обследования стенок шпуров и измерения вновь образовавшейся полости под действием соседнего деформирующего заряда.

Исследована степень откольного эффекта в зависимости от крепости пород и величины зарядов ВВ в шпурах

При групповом взрывании зарядов в шпурах (скважинах) через секундные интервалы времени всегда происходит их боковое взаимодействие. Однако при малых интервалах замедлений (до 15 мс) считалось, что взаимодействие между шпуровыми зарядами незначительно и опасности не представляет, поэтому расстояния между зарядами при внедрении короткозамедленного взрывания (КЗВ) не лимитировались.

На практике после внедрения КЗВ оказалось, что это взаимодействие существует и встречается довольно часто при малых расстояниях между шпуровыми (скважинными) зарядами. По времени процесс взаимодействия длится всего несколько миллисекунд. Например, ударная волна от активного (деформирующего) заряда достигает пассивный смежный заряд за промежуток времени около 1 мс [1, 2].

Ударная волна от деформирующего заряда, достигая стенки шпура, отражается от нее, как от любой другой поверхности. При отражении ударной волны на границе раздела «порода - воздух» возникает напряжение, под действием которого горный массив испытывает

растяжение в сторону полости шпура (скважины), так как отраженная волна является волной растяжения [3, 4]. Горные породы слабо сопротивляются действию растягивающих сил, поэтому стенки смежного шпура деформируются. Образовавшаяся при этом породная (угольная) мелочь заполняет свободный радиальный зазор между патронами ВВ и стенкой шпура.

Интенсивность откольного эффекта исследована непосредственно в производственных условиях путем измерения объема полости «пассивных» (исследуемых) шпуров по углю, расположенных на разных расстояниях от деформирующего заряда.

Методика исследований состояла в следующем. В опытном забое бурили четыре шпура по схеме, представленной на рисунке 1. При этом один из них размещался в плоскости с деформирующим зарядом (по напластованию пород), второй - в плоскости, перпендикулярной напластованию, и третий - под углом 45° к плоскости напластования пород. Длина шпуров изменялась от 1,6 до 2,2 м. Перед каждым опытом шпуры тщательно очищались от буровой мелочи с помощью сжатого воздуха (шахты Донбасса).

Аналогичные опыты были проведены также в Кузбассе, когда по степени зажатия деревянного забойника оценивалась интенсивность деформаций стенок смежных шпуров и величина откольного эффекта. При этом было установлено, что расстояния между шпурами, при которых трудно вытащить деревянный забойник из полости исследуемого шпура, соответствуют условиям, когда патроны ВВ могут уплотняться до величины 1,3 г/см [5].

1 - шпур с зарядом ВВ - деформирующий заряд;

2 ,3, 4 - исследуемые шпуры - пассивные заряды

Рисунок 1 - Схема расположения шпуров при исследовании

Диаметры (размеры полостей) исследуемых шпуров измерялись до и после взрыва деформирующего заряда также с помощью специального измерительного устройства (рисунок 2) в двух взаимно перпендикулярных направлениях, из которых одно ориентировалось по направлению распространения ударной волны от деформирующего заряда. Интенсивность откольного эффекта в каждом опыте оценивалась по объему образовавшейся полости шпура в местах его проявления путем сравнения полученного диаметра шпура Дн с первоначальным его значением Д0.

1- шток; 2 - пружина; 3 - система шарнирно-соединительных планок;

4 - указатель, фиксирующий величину раздвижки планок

Рисунок 2 - Устройство для измерения диаметров исследуемых шпуров

Внутрь металлической трубы диаметром 25 мм помещался шток (масштабная линейка) 1, который в исходном состоянии под действием пружины 2 стремился выдвинуться в сторону системы шарнирно соединенных между собой планок 3. Размер измерений при этом увеличивался. При вводе данного устройства в полость шпура система шарнирно соединенных планок сжималась, а шток-линейка, имеющая на конце измерительную шкалу, оттарированную с точностью до 1 мм, показывала величину раздвижки планок. С помощью данного прибора выявлялись зоны максимальных деформаций стенок шпуров, т. е. зоны максимального проявления откольного эффекта. В этих зонах измерялся размер образовавшейся полости Н, по которому оценивалась интенсивность откола на стенках шпуров в зависимости от расстояний L между исследуемым и деформирующим зарядами, крепости пород f и величины деформирующего заряда q.

Затем шпуры тщательно осматривались изнутри с помощью прибора РВП-452 для визуальных исследований полостей стволов орудий, который в данной работе использовался для осмотра стенок шпуров (рисунок 3), и по изменению объема полости Н производилась

оценка силы действия деформирующего заряда, т.е. интенсивности «откола» на стенках шпуров.

1 - окуляр; 2 - труба с системой линз; 3 - осветительная линза; 4 - корпус осветительного устройства; 5 - источник питания

Рисунок 3 - Прибор РВП - 452

Светильник прибора был снабжен индивидуальным батарейным питанием, размещенным в специальном металлическом стакане 4. При этом электролампа была закрыта предохранительным колпачком из оргстекла и загерметизирована.

Установлено, что частицы, отколовшиеся от стенок шпуров, могут иметь форму тонких пластин или кусочков размером до 1 см и более (рисунок 4).

Рисунок 4 - Кусочки породы, отколовшиеся от стенок шпуров, со следами воздействия бурового инструмента

Масса шпуровых зарядов д при исследованиях изменялась в пределах от 0,4 до 1,2 кг, а коэффициент крепости пород / по шкале М.М. Протодьяконова - от 3 до 11. Расстояния между шпурами Ь изменялись от 21 до 74 см. Коэффициент разрыхления породной мелочи,

отколовшейся от стенок шпуров, составлял 1,80 - 1,95. Всего проведено более 60 опытных взрывов. Результаты измерений по 47 опытным взрывам, которые были обработаны на электронно-вычислительной машине «Минск - 2» по специальной программе корреляционного анализа, приведены в таблице 1 [6].

Установлено, что параметры д, / и Ь связаны с величиной Н и между собой как

Н = До + 6,25-107 • Ь "4 . (1)

Зависимость откольного эффекта Н от расстояний Ь между исследуемым смежным шпуром и деформирующим зарядом, рассчитанная по формуле 1, аппроксимирует экспериментальные данные с точностью до 5% и действительна в пределах, когда 3 < / > 7; 0,3 > 1,2 кг; Д ВВ = 36 мм, при исходном среднем диаметре шпуров 45 мм.

Результаты фактических измерений величины Н в заданных условиях приведены в таблице 1 и на рисунке 5.