книги / Технология и безопасность взрывных работ

СПИСОК ТЕРМИНОВ

Бурение – процесс последовательного разрушения породы на забоешпураилискважины иудаленияпродуктовразрушения.

Буровые работы – работы по образованию шпуров или скважин бурильными машинами.

Взрывание – процесс инициирования зарядов в заданной последовательности способами, обеспечивающими безопасность и эффективность их выполнения. В горной промышленно-

сти применяют огневое, электроогневое и электрическое взры-

вание зарядов, а также взрывание с помощью детонирующего шнура (ДШ):

•Огневое взрывание – способ детонирования зарядов с помощью капсюля-детонатора (КД), инициирование которого производитсявведеннымвнегоотрезомогнепроводногошнура(ОШ).

Капсюль-детонатор – небольшой заряд чувствительных инициирующих ВВ, размещенный в металлической или картонной гильзе.

Огнепроводный шнур – шнур с пороховой сердцевиной, предназначенный для инициирования КД через требуемый интервал времени после поджигания отрезка ОШ определенной длины.

•Электроогневое взрывание отличается от огневого тем,

что отрезок ОШ поджигается с помощью электровоспламенителя, ток в который подается от сети или взрывных приборов из безопасного места.

•Электрическое взрывание – способ взрывания с помо-

щью электродетонаторов (ЭД), соединенных в электровзрывную сеть, ток в которую подается из безопасного места.

Электродетонатор (ЭД) – капсюль-детонатор, с закрепленным в нем электровоспламенителем; в ЭД короткозамедлен-

ного и замедленного действия между инициирующим ВВ и электровоспламенителем размещен замедляющий состав, сгорающий за строго определенное время.

11

• Детонирующий шнур (ДШ) – шнур с сердцевиной из мощного чувствительного ВВ, предназначенный для передачи детонации основному заряду ВВ. Взрывается от КД или ЭД.

Взрыв ВВ – чрезвычайно быстрое (сверхзвуковое) химическое превращение, при котором выделяется тепло и большое количество газов, способных выполнять механическую работу разрушения.

Взрывчатые вещества (ВВ) – химические соединения или механические смеси, которые под воздействием внешнего импульса (нагревание, удар, искры огня) способны переходить с высокой скоростью в другие химические соединения. Взрыв промышленных ВВ протекает в форме детонации.

Вруб – система шпуров, предназначенная для образования дополнительных обнаженных поверхностей.

Детонационная волна – ударная волна сжатия, распространяющаяся по заряду со сверхзвуковой постоянной скоростью, обеспечивающая возникновение за передним фронтом волны быстрой химической реакции ВВ, т.е. детонационная волна представляет собой совокупность ударной волны и следующей за ней зоны химического превращения ВВ.

Детонация – распространение взрыва по данному заряду ВВ, обусловленное прохождением детонационной волны с постоянной сверхзвуковой скоростью.

Забойка – процесс заполнения свободной части зарядной полости (шпура, скважины или камеры) инертным забоечным материалом, препятствующим при взрыве преждевременному вылету из нее газов, продуктов детонации и улучшающим за счет этого эффективность работы взрыва.

Заряд – определенное количество ВВ, подготовленное к взрыву.

Заряжение – процесс размещения заряда в шпуре, скважине, камере или траншее.

Звуковая волна – способ распространения механического возмущения в плотной среде путем периодического (многократ-

12

ного) плавного нарастания и спада давления и плотности (колебаний) в каждой точке среды. При волновом способе передачи возмущения каждая точка среды колеблется около своего положения равновесия в направлении движения фронта или поперек этого направления.

Инициатор – любое средство взрывания, дающее начальный импульс заряду ВВ, который вызывает его детонацию.

Камера – выработка кубической или удлиненной формы, пройденная в массиве горных пород для расположения сосредоточенных зарядов ВВ большого веса.

Коэффициент использования шпуров (к.и.ш.) – отноше-

ние величины подвигания забоя за один взрыв к средней глубине шпуров.

Линия наименьшего сопротивления (л.н.с.) – кратчай-

шее расстояние от центра заряда до открытой поверхности. Наружный(накладной) заряд– размещаемыйнаповерхности

взрываемого объекта. Внутренний заряд – размещаемый внутри взрываемогообъекта(вшпурах, скважинахиликамерах).

Начальный импульс – минимальное внешнее воздействие (механическое, электрическое), необходимое для возникновения самораспространяющейся реакции взрывчатого превращения в объеме ВВ.

Патрон-боевик – патрон ВВ с введенным в него КД, ЭД или обвязанный ДШ. От патрона-боевика детонируют все остальные патроны ВВ в заряде.

Скважина – искусственное цилиндрическое углубление диаметром более 75 мм при глубине до 5 м и любым диаметром при глубине более 5 м. Стандартные значения диаметров сква-

жин: 31–46–57–75–93–110–150–200–350–500 мм.

Сосредоточенный заряд – заряд, имеющий форму куба, шара или цилиндра, длина которого не превышает четырех его диаметров, либо параллелепипеда с тем же его соотношением размеров. Если длина заряда больше указанных величин, то его называют удлиненным (колонковым).

13

Сплошным заряд – не разделенный промежутками. Рассредоточенный заряд – отдельные части которого разделены промежутками воздуха, воды, породы, дерева и т.п.

Ударная волна – волна сжатия, распространяющаяся по среде со сверхзвуковой скоростью, на переднем фронте которой мгновенно (скачкообразно) изменяются все термодинамические параметры среды: давление, плотность, температура. Фронт ударной волны – граница раздела между возмущенной и невозмущенной областямисредыприпрохождениипонейударнойволны.

Шпур – искусственное цилиндрическое углубление в горной породе диаметром не более 75 мм и глубиной до 5 м. Стандартные значения диаметра шпуров: 37–42–46 мм.

14

1. ГОРНЫЕ ПОРОДЫ КАК ОБЪЕКТ РАЗРУШЕНИЯ

1.1.Свойства, влияющие на эффективность разрушения горных пород взрывом

При ведении БВР на горных предприятиях на выбор их основных параметров и методов управления взрывом оказывают влияние физико-механические характеристики горных пород и их горно-технологические свойства. Подробно они рассмотрены во многихучебникахдлявузов[3–10] иучебныхпособиях [11–14].

К основным физико-механическим характеристикам горных пород относятся:

1.Плотность (γ) – отношение массы горной породы к ее объему в естественном состоянии, г/см3.

2.Пористость (П) – отношение объема пор в образце

кобъему этого образца, доли ед.

3.Пластичность – свойство горной породы сохранять остаточнуюдеформациюпослепрекращениядействиявнешнихсил.

4.Влажность – отношение массы воды, содержащейся в образце, к его массе после высушивания, доли ед.

5.Предел прочности одноосному сжатию (Ϭсж) – отно-

шение разрушающей силы, приложенной к образцу, к площади поперечного сечения образца, кг/см2.

6.Предел прочности одноосному растяжению (Ϭрас) –

отношение максимальной разрушающей силы при одноосном растяжении к начальной площади поперечного сечения образца, кг/см2.

7.Модуль Юнга (Есж) – коэффициент пропорциональности между нормальным напряжением и деформацией, доли ед.

8.Модуль сдвига (G) – коэффициент пропорциональности между касательным напряжением и деформацией, доли ед.

9.Коэффициент Пуассона (μсж) – коэффициент пропор-

циональности относительных продольных и поперечных деформаций.

15

Эти и другие физико-механические параметры изучаются студентами в курсе «Физические свойства горных пород».

Горно-технологические характеристики горных пород представляют собой параметры, характеризующие реакцию горных пород на воздействие на них различных инструментов (например, буровых), механизмов (например, экскаваторов) или технологических процессов (например, взрыва). К ним относятся:

1.Крепость (прочность) – сопротивляемость горной породы разрушению при любом виде приложения нагрузки; оценивается по шкале проф. М.М. Протодьяконова.

2.Твердость – сопротивление горной породы проникновению в нее другого тела; степень твердости породы определяют по методу Л.А. Шрейнера.

3.Абразивность – способность изнашивать рабочие ор-

ганы горной машины, контактирующей с горной породой в процессе бурения, экскавации, транспортировки; показатель абразивности оценивается по шкале Л.И. Барона и А.В. Кузнецова.

4.Буримость – сопротивляемость горной породы разрушению в процессе бурения, характеризуется скоростью бурения – мм/мин.

5.Взрываемость – сопротивляемость горной породы разрушению взрывом, характеризуется классификацией пород по взрываемости.

6.Трещиноватость – разделение горной породы трещинами вследствие нагрева, охлаждения, уплотнения, тектонических процессов и т.п.

7.Пластичность, хрупкость, вязкость, зернистость, водоносность, разрыхляемость, устойчивость, слоистость идр.

Трудность разрушения и интенсивность дробления массива пород взрывом зависит прежде всего от его крепости, трещиноватости и числа открытых поверхностей.

16

1.2. Классификации горных пород по горно-технологическим свойствам

1.2.1. Классификация горных пород по крепости

Крепость горной породы оценивается величиной коэффициента крепости f по шкале проф. М.М. Протодьяконова.

В основе этой классификации лежит значение коэффициента крепости, определенного делением на 100 величины предела прочности горных пород на одноосное сжатие.

Все породы разделены на 10 категорий (от I до X), при этом категориивинтервалеIII–VII разбитынаподкатегории(табл. 1.1).

Таблица 1.1

Классификация горных пород по шкале проф. М.М. Протодьяконова

17

При всей своей универсальности классификация М.М. Протодьяконова не может быть использована для оперативного нормирования, поэтому для этих целей применяются классификации горных пород по буримости и взрываемости.

1.2.2. Классификация горных пород по буримости

Буримость горных пород оценивается скоростью бурения (проходка в единицу времени), временем и энергоемкостью бурения единицы длины ствола скважины или шпура при стандартных условияхпроведенияопытадлякаждого типабуровоймашины.

Буримость ухудшается с увеличением плотности, прочности, вязкости, твердости, абразивности и зависит также от минерального состава, строения пород и термодинамических условий, в которых они находятся.

Буримость учитывается при нормировании труда рабочих, оценке производительности бурения, выборе породоразрушающего инструмента.

18

На основе исследований проф. А.Ф. Суханова [9] разработан проект единой классификации по буримости, в которой буримость характеризуется чистой скоростью бурения шпура при следующих стандартных условиях: тип бурильного молотка ПР-19 (ПР-22); давление сжатого воздуха – 4,5 кгс/см2 (0,45 МПа); характеристики бурового инструмента: диаметр головки бура – 42 мм; форма лезвия – крестовая; угол заострения лезвия – 900; длина штанги – 1 м; глубина бурения – до 1 м.

При проведении опыта в условиях, отличных от стандартных, вводятся соответствующие поправочные коэффициенты. После определения скорости бурения по классификации находится наиболее близкая величина табличной скорости, по которой порода относится к соответствующему этой скорости классу.

Таблица 1.2 Классификация горных пород по буримости

19

Все горные породы по буримости разделены на 16 классов (табл. 1.2) и соотнесены с коэффициентом крепости пород по М.М. Протодьяконову. При этом для категорий крепости пород VIIIа, IX и X классы по буримости не установлены.

1.2.3. Классификация горных пород по твердости

Твердость горных пород определяют по методу Л.А. Шрейнера путем выкола лунки в шлифованной поверхности породы под действием нагрузки, приложенной к штампу с плоским круглым основанием.

Численное значение твердости представляет отношение максимальной силы, действующей на штамп в момент выкола лунки, к площади контактной поверхности. По этому показателю выделяют 5 групп горных пород (табл. 1.3).

1.2.4. Классификация горных пород по образивности

Абразивность горных пород оценивается по шкале Л.И. Барона и А.В. Кузнецова как суммарная потеря массы (в мг) вращающегося с частотой 400 об/мин стандартного стержня из незакаленной стали за счет истирания его торца, прижатого к породе, при осевой нагрузке 150 Н за время испытания 10 мин.

Все горные породы разделены на восемь классов с I по VIII (табл. 1.4) по мере возрастания показателя абразивности А, мг.

20