Испытание на безопасность действия взрыва

в пылевоздушной среде

Для создания взрывоопасной взвеси угольной пыли (400–600 г/м3) в

опытном штреке на расстоянии 8–11 м от днища под углом 20° к горизонтальной оси штрека устанавливается пылераспылительная мортира (рис.33), на дно которой помещают заряд ВВ массой 50 г с электродетонатором мгновенного действия. Сверху заряд ВВ покрывают угольной пылью массой 6 кг. Угольную пыль распыляют за 2–10 с до взрыва основного испытываемого заряда. При проведении испытаний диафрагму в штреке не ставят. ВВ считается предохранительным, если при 10-ти кратном взрывании заряда массой 700 г не произошло ни одного взрыва пыли.

Рис.33 Схема пылераспылительной мортиры:

1 – мортира; 2 – заряд ВВ (50 г); 3 – угольная пыль.

6. Воздействие взрыва на окружающую природную среду

6.1 Классификация зарядов ВВ

Для разрушения массива горных пород применяют взрывы различных зарядов взрывчатых веществ, т.е. определенного количества ВВ, подготовленного к взрыву. Заряды в зависимости от цели, назначения и условий, в которых они работают, классифицируют по нескольким признакам: по форме, конструкции, способу приложения к взрываемому объекту и по характеру действия на массив породы.

По форме различают следующие заряды:

- сосредоточенные (заряды, имеющие форму шара, куба, цилиндра и т.п., у которых отношение наибольшей стороны к наименьшей менее 3–5 единиц);

- удлиненные (цилиндрические заряды, у которых отношение длины к диаметру превышает 3–5 единиц, такие заряды называют еще колонковыми);

- фигурные (условно образующие П-, Г-, Т-форму и другие заряды сложной формы);

- листовые (отношение длины или ширины во много раз превышает толщину, обычно это заряды пластического ВВ).

По положению:

- наружный или накладной (заряд, помещаемый на взрываемый объект, применяют в основном для дробления негабарита, обрушения козырьков на уступах, в операциях по металлообработке);

- внутренний (заряд, помещаемый внутрь взрываемого объекта – шпуры, скважины, камеры; применяют для отбойки минерального сырья, с целью его дробления и последующей переработки; для проведения подземных горных выработок, сооружения каналов, траншей и т.д.).

По конструкции:

- сплошной (не разделенный промежутками);

- рассредоточенный (отдельные части которого разделены промежутками воздуха, измельченной породы, воды и т.п.).

По характеру действия на среду:

- заряд камуфлета (при взрыве разрушение, измельчение и трещинообразование происходят только вокруг места расположения заряда без проявления видимых разрушений на открытой поверхности (рис.34,а));

- заряд откола (при взрыве происходит откол породы у открытой поверхности и разрушение вокруг заряда, рис.34,б);

- заряд рыхления (дробление породы происходит в объеме, начиная от места расположения заряда до открытой поверхности массива без ее выброса из зоны или воронки разрушения, рис.34,в);

- заряд выброса (вызывает дробление и выброс породы за пределы воронки взрыва, рис.34,г).

Рис.34 Действие взрыва различных зарядов ВВ:

а – камуфлетного; б – откольного; в – рыхления; г – выброса.

6.2 Характеристика зарядов ВВ

Кумулятивные заряды

Кумуляция – это существенное увеличение действия взрыва в определенном направлении, достигаемое специфической формой заряда взрывчатого вещества. Кумулятивный заряд – заряд ВВ с выемкой (конической, полусферической и др.) в основании, в результате взрыва которого газообразные продукты детонации образуют сходящийся к выемке поток, называемый кумулятивной струей. Кумулятивные заряды бывают цилиндрические и удлиненные. Применяются для разрушения металлических преград, горных пород и других материалов. Широко используются при проведении прострелочных работ в скважинах.

Первые публикации о применении кумулятивных зарядов в горном деле появились Горном журнале в 1947г. Кумулятивный эффект применялся главным образом для инициирования аммонита, разрушения крепких пород, мерзлых грунтов, в капсюлях-детонаторах и ЭД.

На рис.35 показано действие на среду кумулятивных зарядов. Основные соотношения для кумулятивных зарядов (см. рис.36).

Скорость кумулятивной струи VК:

VК=V0[(1/sinα)+(1/tgα)],

где V0 – скорость, которую сообщают продукты взрыва металлу облицовки кумулятивной выемки; α – половина угла раствора конической выемки.

Давление, производимое кумулятивной струей на преграду:

P=0,5·(VК)2·ρ0,

где ρ0 – плотность материала облицовки.

Суммарная длина канала L, пробиваемого кумулятивной струей, растет с увеличением начальной длины струи, отношения головной и хвостовой скоростей струи, отношения плотностей струи и преграды (рис.35,б,в).

3

4

2

6

5

1

                            а                                 б                                       в 

Рис.35 Схематическое изображение действия кумулятивных зарядов на преграду: а – цилиндрический заряд; б – заряд ВВ с кумулятивной выемкой; в – заряд ВВ с кумулятивной выемкой, облицованной медью; 1 – преграда; 2 – заряд ВВ без кумулятивной выемки; 3 – ЭД; 4 – кумулятивные заряды; 5 – кумулятивная выемка; 6 – выемка, облицованная медью.

Рост суммарной длины канала L с увеличением расстояния xФ (рис.35) до преграды происходит до известного предела (см. точка на кривой 2), соответствующего фокусному расстоянию xФ, после чего начинается снижение L. Резкое падение пробивного действия при удалении заряда от преграды связано с неустойчивостью струи.