Параметры кумулятивных зарядов и предельные размеры негабаритных кусков

Кумуля­тивный заряд	Общая масса ВВ, г	Размеры заряда, мм	Предельные размеры разрушаемых кусков
диаметр	высота	максимальная толщина, м	Объем, м
ЗКП-200				0,8	0,8
ЗКП-400					1,6
ЗКП-1000				1,4	2,5
ЗКП-2000				2,2	4,4
ЗКП-4000				2,8	6,9
ЗКН- 180				0,55	0,75
ЗКН-260				0,75	0,9
ЗКН-500					1,6
ЗКН- 1000				1.2
ЗКН-2000				1,6	3,1
ЗКН-4000

Таблица 4.6.

Базовый расход ВВ (кг) на дробление 1000 м³ негабаритных кусков (валунов)

Заряды	Группа грунтов по СниПу
IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI
Шпуровые
Накладные
Кумулятивные

Глубину шпуров для размещения в них заряда принимают из такого расчета, чтобы заряд по возмож­ности располагался в центре взрываемого валуна или куска негабарита. При дроблении негабарита разре­шается глубину шпура принимать в пределах 0,3-0,5 толщины куска.

Диаметр шпуров должен быть по возможности небольшим (до 36 мм).

Свободная от заряда часть шпура заполняется за­боечным материалом. В отдельных случаях допускает­ся взрывание шпуров без забойки.

Если взрывом одного заряда кусок не может быть разрушен вследствие значительного объема или рас­тянутости формы, необходимо пробурить несколько шпуров, равномерно распределенных по поверхности куска. Шпуровые заряды при этом должны взрываться одновременно.

Для инициирования шпуровых и наружных заря­дов следует применять электрический способ взрыва­ния или детонирующий шнур; разрешается также при­менение огневого способа взрывания.

Способ взрывания должен быть таким, чтобы взрыв одного заряда не приводил к отказам соседних зарядов.

При дроблении негабаритных кусков и валунов наружными зарядами для достижения наиболее плот­ного контакта ВВ следует располагать на ровной или вогнутой поверхности. В качестве забойки следует применять материал, имеющийся на месте работ, удоб­ный для равномерного размещения на заряде и не содержащий твердых тяжелых предметов (камней, гальки и т.п.). Хорошей забойкой для наружного заря­да является слой песка, супеси, суглинка и т.п.

При взрывании на открытых работах в грунтах и скальных породах суммарная величина одновременно взрываемых (детонирующим шнуром или электродето­наторами мгновенного действия) наружных зарядов не должна превышать 20 кг ВВ.

Если валун находится глубоко в земле и его надо лишь отбросить, то заряд помещается в подкопе под валуном, а его величина рассчитывается по формуле:

Q = KV, кг,

(4.8)

где К — удельный расход ВВ, принимаемый для аммо­нита №6 ЖВ равным 1,5-2 кг/м³ в зависи­мости от характера грунта, в котором нахо­дится валун; меньшее значение К принимает­ся при расположении валуна на скальной породе, большее — при расположении в мяг­ких грунтах;

V— объем валуна, м³.

Подкоп после размещения в нем заряда забивают до устья извлеченным из него материалом, который не должен содержать камней или корней. Материал за­бойки в верхней части должен быть уплотнен.

Для ликвидации отказавшего в подкопе заряда следует осторожно вынуть забоечный материал, не трогая заряда, положить новый боевик весом не менее 15% веса отказавшего заряда, сделать вновь забойку и произвести взрывание.

В стесненных условиях для снижения радиуса разлета осколков дробление негабаритных кусков производится гидровзрывным способом, при кото­ром используется эффект гидравлического удара, возникающего в шпуре, заполненном водой, при взрыве заряда ВВ небольшого веса или детонирую­щего шнура.

При использовании гидровзрывного способа шпу­ры для размещения зарядов бурят по центру негаба­ритного куска на глубину 0,3-0,7 его толщины, но не менее 30-50 см. На дно шпура опускают запатронированный заряд, состоящий из водоустойчивого ВВ с установленным в нем электродетонатором или зажи­гательной трубкой. Вес заряда принимается из расче­та 25-50 г на 1 м негабарита.

ГЛАВА 2. ВЗРЫВЫ

Основные понятия

Взрывом называют физическое или химическое превращение вещества, при котором его энергия бы­стро переходит в энергию сжатия и движения самого вещества или продуктов его превращения и окружаю­щей среды.

Химический взрыв — самораспространяющееся химическое превращение вещества, протекающее с большой скоростью, выделением тепла и образовани­ем газов, сжатых до высокого давления.

Детонация — частный случай взрыва, осуществля­емого с постоянной, максимальной для данного веще­ства скоростью. Детонационная волна отличается от ударной тем, что в ней осуществляется химическая реакция, в ходе которой внутренняя энергия газов возрастает. Общая энергия ВВ может быть рассчита­на, исходя из выражения:

,

где N — число молекул в газах взрыва;

R — газовая постоянная;

Т — температура взрыва в градусах Кельвина;

— отношение удельных теплоемкостей газов взрыва;

С_р — удельная теплоемкость при постоян­ном давлении;

С_v — удельная теплоемкость при постоян­ном объеме.

Величины найденных экспериментально значе­ний γ для продуктов взрыва:

— тротила большей плотности — 1,23;

— насыпного тротила — 1,24;

— прессованного тэна — 1,21;

— нитроглицерина —1,19.

Температура разогрева Т (в градусах Кельвина) газа с исходными параметрами Р₀ и Т₀ при сжатии до дав­ления Р впредположении адиабатического процесса:

,

(84)

где — отношение удельных теплоемкостей продуктов взрыва.

Взрыв представляет собой выделение большого количества энергии в ограниченном объеме за очень короткий промежуток времени. Наиболее существен­ными признаками взрыва являются:

— экзотермичность процесса;

— большая скорость распространения;

— наличие газообразных продуктов под большим давлением.

Давление газов взрыва, приложенное к стенкам зарядной камеры, передается в другие точки среды в форме ударной волны, возникающей на границе раз­дела двух сред: ВВ — среда (рис. 2.1).

Ударной волной называется мгновенное возмуще­ние среды, параметры состояния вещества на фронте которой меняются скачкообразно, а скорость его рас­пространения превышает скорость звука в данной среде. Распространение ударной волны связано со значительными потерями энергии и физически воз­можно лишь до тех пор, пока давление на фронте удар­ной волны превышает модуль объемного сжатия сре­ды, которая переходит в текучее состояние.

Практически область распространения ударной волны ограничена 3-7 радиусами заряда. В дальней­шем в среде наблюдается переход ударной волны в волну сжатия. Волной сжатия называется неупругое возмущение среды, параметры которой изменяются до­статочно плавно, скорость распространения возмущения равна скорости звука в данной среде, а время вы­ведения вещества из состояния покоя всегда меньше времени возвращения его к этому состоянию.

Рис. 2.1. Зоны распространения ударных волн (1), волн сжатия (2) и сейсмических волн (3): tS — время спада напряжений от max до 0; tH — время нарастания напряжений от 0 до max; r' — радиус заряда

В области распространения волн сжатия среда ведет себя неупруго, в ней возникают остаточные де­формации, ведущие к нарушению сплошности строе­ния среды.

Зона распространения этих деформаций охваты­вает объем до 120-150 радиусов заряда. По мере дальнейшего распространения в среде волны сжа­тия наблюдается ее переход в сейсмическую волну. Сейсмической волной называется упругое возмуще­ние среды, скорость которой равна скорости звука в данной среде, а время упругого возмущения веще­ства равно времени его возвращения к состоянию покоя.

Область распространения упругих колебаний обыч­но определяется общей массой заряда и упруго-пласти­ческими свойствами среды и превышает 150 радиусов заряда.

Основные параметры воздушной ударной волны:

а) при воздушном взрыве тротилового заряда из­быточное давление на фронте ударной волны, мПа

.

(85)

Продолжительность фазы сжатия, с

.

(86)

Импульс давления в фазе сжатия (мПа*с), отнесенный к поверхности фронта волны площадью 1 м²

.

(87)

б) при наземном взрыве тротилового заряда

мПа;

(88)

;

(89)

.

(90)

в)при взрыве в штольне сечением S м² неограни­ченной длины

мПа,

(91)

где Q — масса тротилового заряда, кг;

R — расстояние от центра взрыва, м.

При подходе волны напряжения к границе разде­ла полупространства происходит отражение прямой волны сжатия и ее преобразование в отраженную волну растяжения, которая распространяется от цен­тра мнимого заряда (зеркально отраженного заряда). Коэффициент полезного действия взрыва обычно со­ставляет 4-5%.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1. Классификация грунтов по школе М.М. Протодьяконова^*)

Кате­гория кре-пости	Степень крепости	Грунты (породы)	Коэффициент кре­пости f	Группы грун­тов (пород) по СНиПу
I	В высшей степени крепкие	Наиболее крепкие, плотные и вязкие кварциты и базальты, исключительные но крепости другие породы	19-20	XI
II	Очень крепкие	Очень крепкие гранитные породы. Кварцевый порфир, очень крепкий гранит, кремнистый сланец, Менее крепкие, чем указанные выше кварциты. Самые крепкие песчаники и известняки.	15-18	X
III     IIIa	Крепкие Тоже	Гранит (плотный) и гранитные породы. Очень крепкие песчаники и известняки. Кварцевые рудные жилы. Крепкий конгломерат. Очень крепкие железные руды. Известняки (креп- кие). Некрепкий гранит. Крепкие песчаники. Крепкий мрамор, Доломит. Колчеданы	11-14 9-10	IX V111
IV IVa	Довольно крепкие То же	Обыкновенный песчаник. Железные руды Песчанистые сланцы. Сланцевые песчаники	7-8 4-6	VII VI
V Va	Средние Тоже	Крепкий глинистый сланец. Некрепкий песчаник и известняк, мягкий конгломерат Разнообразные сланцы (некрепкие), плотный мергель		V
VI VIa	Довольно мягкие То же	Мягкий сланец. Очень мягкий известняк, мел, каменная соль, гипс. Разрушенный песчаник, сцементированная галька и хрящ, каменистый грунт. Щебинистый грунт. Разрушенный сланец, слежавшийся сланец, слежавшаяся галька и щебень, крепкий каменный уголь. Отвердевшая глина	1,5	IV
VII VIIa	Мягкие То же	Глина (плотная). Мягкий каменный уголь. Крепкий нанос, тинистый грунт. Легкая песчаная глина, лесс, гравии	0.8	IV
VIII	Землистые	Растительная земля, Торф, легкий суглинок, сырой песок	0.6	III
IX	Сыпучие	Песок, осыпи, мелкий гравий, насыпная земля, добытый уголь	0,5	II
X	Плавучие	Плывуны, болотистый фунт, разжиженный лесс и другие разжиженные грунты	0.3	I

Приложение 2. Группы совместимости взрывчатых материалов

Группа совмес­тимости	Наименование веществ н изделий
В	Изделия, содержащие инициирующие ВВ
С	Метательный ВВ и другие дефлагирующие ВВ или изделия, их содержащие
D	Детонирующие ВВ, дымный порох и изделия, содержащие детонирующие ВВ без средств инициирования и метательных зарядов
F	Изделия, содержащие детонирующие ВВ, средства инициирования и мета­тельные заряды (кроме тех, которые содержат легвоспламеняющуюся или гиперголическую жидкость) или без метательного заряда
G	Пиротехнические вещества или изделия, содержащие пиротехнические
	осветительные, зажигательные, слезоточивые или дымообразующие веще­ства (кроме водоактивных изделий или изделий содержащих белый фосфор, фосфиды, легковоспламеняющиеся жидкости или гели)

Едиными правилами безопасности при взрывных работах (ЕПБ) все ВМ по степени опасности при хра­нении и перевозке разделяются на пять групп:

I. BB с содержанием жидких нитроэфиров более 15 %, нефлегматизированный гексоген, тетрил.

II. Аммиачно-селитренные ВВ, тротил и сплавы его с другими нитросоединениями, ВВ с содержанием жидких нитроэфиров не выше 15 %, флегматизированный гексоген, детонирующий шнур.

III. Дымные и бездымные пороха.

IV. Детонаторы, реле короткозамедленного взры­вания детонирующим шнуром (КЗДШ).

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

Приложение 3. Расчетный удельный расход ВВ, кг/м3 грунта

Грунты	Группа грунтов по СНиПу	Заряд
нормального рыхления	нормального выброса
Песок	I	-	1,6-1,8
Плотный или влажный песок	I-II	-	1,2-1,3
Тяжелый суглинок	II	0,35-0,4	1,3-1,8
Ломовая глина	III	0,35-0,45	1,2-1.8
Лесс	III-IV	0,3-0,4	0,9-1,2
Мел, выщелоченный мергель	IV-V	0,2-0,4	0,9-1,2
Гипс	IV	0,35-0,45	1,1-1,5
Известняк-ракушечник	V-VI	0,35-0,6	1,4-1,8
Опока, мергель	IV-VI	0,3-0,4	1-1,3
Трещиноватые, плотные туфы, тяжелая пемза	V	0,35-0,5	1,2-1.5
Конгломерат, брекчии на известко­вом и глинистом цементе	IV-VI	0,35-0,45	1.1-1,4
Песчаники на глинистом цементе, сланец, глинистый, серицитовый мергель	VI-VII	0,4-0,55	1,2-1,6
Доломит, известняк, магнезит, песчаник на известковом цементе	VII-VIII	0,4-0,6	1,2-1,8
Известняк, песчаник, мрамор	VII-IX	0,4-0,8	1,2-2,2
Гранит, гранодиорит	VIII-IX	0,5-0,8	1,7-2,1
Базальт, диабаз, андезит, габбро	IX-XI	0,6-0,85	1 ,7-2,2
Кварцит	X	0,5-0,8	1,6-2
Порфирит	X	0,6-0,8	2-2,3

Приложение 4. Расчетные коэффициенты эквивалентных зарядов ВВ по идеальной работе взрыва К_вв (эталон-аммонит №6 ЖВ)

	Квв		Квв
Карботол ГЛ-ЮВ	0,79	Граммонит 79/21
Скальный аммонал №3	0,8	Граммонит 50/50	1,11
Скальный аммонит №1	0,81	Гранулит М	1,13
Детонит М	0,82	Гранулит С-2	1,13
Ащрмотол	0,83	Игданит	1,13
Гранитол 7А	0,86	Граммонит 30/70	1,14
Гранулит АС-8	0,89	Аммонит АП-5 ЖВ	1,14
Граиулит АС-8В	0,89	Акватол Т-20	1,2
Гранулит АС-4	0,98	Гранулотол	1,2
Аммонит № 6 ЖВ

Переводные коэффициенты К_вв для расчета масс эквивалентных зарядов дробящего (разрушающего) действия следует принимать с учетом энергетических и детонационных параметров ВВ в зависимости от группы грунтов по СНиПу.

Приложение 5. Краткое руководство по применению ВМ

1. Алюмотол — высокомощное водоустойчивое промышленное взрывчатое вещество 1 класса (ВВ), представляющее собой гранулированный продукт серого цвета из смеси расплавленного тротила с алюминиевым порошком с размером гранул 2-5 мм. По степени опасности при хранении и транспортировании алюмотол относится к группе совместимости D. Допущен к постоянному применению на дневной поверхности в забоях любой степени обводненности, в том числе и в забоях с проточной водой, при ручном механизированном и пневматическом способе заряжания для взрывания средних, крепких и весьма крепких пород. Алюмотол выпускается по ГОСТу Е2696-77 в непатронированном виде.

2. Алюмотол негигроскопичен, при хранении не увлажняется, в воде нерастворим, обладает практически неограниченной водоустойчивостью. Пригоден для заряжания засыпкой в воду ВМ, для взрывания под водой при любых величинах гидростатического давления,
встречающихся в практике взрывных работ. С грунтовыми, нейтральными и кислыми водами не взаимодействует. Не рекомендуется применять его в сильнощелочных водах (РН >8).

3. Алюмотол недостаточно чувствителен к капсюлям-детонаторам и детонирующим шнурам, требуется промежуточный детонатор, в качестве которого при не продолжительном нахождении зарядов в воде (до 24 ч) следует использовать тротиловые шашки типа Т-400Г.

4. Гарантийный срок хранения алюмотола 2 года со дня изготовления. В течение срока хранения при соблюдении правил транспортирования и хранения алюмотол сохраняет рассыпчатость (легко разминается от усилия руки).

5. Основные физико-химические и взрывчатые характеристики алюмотола.

6. Алюмотол является взрыво-, пожароопасным и токсичным веществом. При заряжании может пылить. Выделяемая из него пыль вредна для здоровья и взрывоопасна. Предельно допустимая концентрация (ПДК) в воздухе рабочей зоны производственных помещений 1 г/м³.

Состав % – тротил – порошок алюминиевый Массовая доля влаги, % Насыпная плотность, г/см3 Плотность грянул, г/см: не менее – 1-й категории качества – аттестованного государственным Знаком качества Плотность заряжания, г/см3 – при наполнении водой – при наполнении солевым раствором Удельная теплота взрыва, Дж/кг (ккал/кг) Объем газов в водонаполненном состоянии, л/кг Газовая вредность (количество ядовитых газов в пересчете на условную окись углерода), л/кг Температура взрыва, °С Кислородный Низкий предел взрывоопасной концентрации пылеобразных фракций алюминия, г/м3 баланс, % Тротиловый эквивалент по теплоте взрыва Эквивалент по идеальной работе взрыва (сравнительно с ам­монитом № 6ЖВ) Скорость детонации в водонаполненном состоянии, км/с. Критический диаметр, мм открытого заряда а) водонаполненного б) сухого Работоспособность, см3 Бризантность в стальной оболочке от тротиловой шашки 5 г в водонаполненном состоянии, мм Чувствительность к удару, % Чувствительность к трению, кгс/см2

85±3 15±3 0,5-2,0 0,95-1,00   1,50 1,55   1.00 1,25-1,30 518,19*107 (1240) 50-60 -76   25-50 1,3   1,2 5,5-6,0   70-80   28-30 24-48 2300-2600

Взрывоопасна концентрация аэровзвеси 12 г/м3. Минимальная энергия воспламенения 1,4 мДж. Алюмотол загорается от спички. Гранулы алюмотола плавятся при температуре 75-80°С.

При загораний алюмотола для ликвидации очагов пожара следует применять средства пожаротушения: распыленную воду, пенные или углекислотные огнетушители. Применять песок и кошму запрещается.

7. При механизированном заряжении следует оберегать алюмотол от засорения песком и породой перед загрузкой его в зарядчики. После взрыва перед допуском людей к уборке породи необходимо проверить атмосферу в забое на содержание вредных газов.

8. Нижний допустимый предел массовой доли влаги, исключающий электризацию алюмотола, должен составлять 0,5 %.

Влажность при изготовлении составляет 0,5-1,5%.

Для снижения пыления и электризации алюмотола при заряжании и пневмотранспортировании следует вводить в него 4-6 % воды, а в зимних условиях — водного раствора соли (хлористого натрия или хлористого кальция). Концентрация солевого раствора устанавливается в зависимости от конкретных температурных условий применения.

При применении влажность алюмотола не лимитируется, если это не вызывает его смерзания.

Засыпку алюмотола в скважину следует производить через металлическую воронку, вставленную в устье скважины для отвода возможных зарядов электричества.

Оптимальная скорость пневмотранспортирования алюмотола 20-25 м/с.

9. При транспортировании и хранении на перевалочных пунктах и складах алюмотол должен предохраняться от нагревания, воздействия пламени, попадания искр, подмочки, воздействия атмосферных осадков и солнечных лучей.

10. При несоответствии алюмотола требованиям стандарта и при его засорении он подлежит уничтожению. Уничтожать непригодный к работе алюмотол следует взрыванием, если есть уверенность в полноте его взрыва. В противном случае ВВ следует сжигать.