Источник: Совершенствование технологии строительства шахт и подземных сооружений. Сб. научн. трудов. Вып 10, – Донецк: «Норд – Пресс», 2009. – с. 74-79.
Перспективным направлением повышения эффективности взрывных работ (ВР) является совершенствование конструкций зарядов для усиления действия взрыва ВВ на породы придонной части шпура. Известно, что заряды ВВ с инертными промежутками (ИП) при взрывании в горных породах оказываются более эффективными, чем сплошные заряды как при проведении горизонтальных выработок [1], так и при проходке вертикаль-ных стволов [2].
В работе [2] предложена конструкция шпурового заряда, предполагающая усиле-ние импульса взрыва на породы придонной части шпура за счет использования ИП; «двухъярусных» зарядов; патронов ВВ с водозаполненным осевым углублением. При этом доказано, что усиление радиального импульса взрыва на массив горных пород будет наблюдаться при условии, применимом для любых типов ВВ:
81 > (mВВ/Мин) > 8, (1)
где mВВ – масса активной части заряда, т.е. расположенной перед ИП, г;
Мин – масса инертного промежутка, г.
Следует отметить, что верхний предел, mВВ/Мин = 81 был подтвержден только для случая использования инертных промежутков из гранулированного шлака и цементно-песчаных. Кроме того, по нашему мнению следует уточнить, при каких именно значениях mВВ/Мин из диапазона (1) радиальный импульс будет максимальным для выбора наиболее эффективных параметров конструкции заряда ВВ.
Итак, цель исследований – выявить условия наиболее эффективного применения инертных промежутков (ИП) в заряде ВВ при проходке вертикальных шахтных стволов.
Поскольку для оценки эффективности действия заряда ВВ (бризантного действия ВВ) целесообразно использовать импульс взрыва заряда ВВ [3], то в качестве прибора для его практического определения нами был выбран баллистический маятник конструкции МакНИИ (рис. 1). Экспериментальные исследования были проведены во взрывной камере лаборатории БВР кафедры СШ и ПС ДонНТУ.
В ходе экспериментов исследовались заряды ВВ с ИП из стали, кварца, склеенных стальных стружек и опилок, склеенных частиц песка. Заряд размещался в пластиковой ампуле, составленной из серийно выпускаемой 0,5 литровой емкости с толщиной стенок 260 мкм; дно емкости вогнуто вовнутрь на глубину около 8 мм. Ампула изготавливалась из двух частей упомянутой емкости, введенных друг в друга и дополнительно скреплен-ных между собой скотчем. Наружный диаметр ампулы был равен 62 мм. Заряд ВВ разме-щался в ампуле соосно, причем пассивный патрон вплотную прилегал к дну ампулы, а патрон-боевик располагался со стороны открытого ее устья. Радиальный зазор, равный примерно 15 мм, заполнялся водонасыщенным гранулированным шлаком. Плотность этого материала составляла 1,62…1,82 г/см3, что соответствует плотности забойки из граншлака, насыщенного загрязненной шахтной водой. Длина снаряженной ВВ ампулы колебалась в опытах в пределах 255…262 мм, а ее масса – 1150…1275 г. Расстояние до ближней к маятнику стенки ампулы было принято равным 145 мм, т.к., согласно данным [4], на таком расстоянии возможно достоверно оценить даже незначительные изменения величины взрывного импульса, обеспечив при этом сохранность маятника.
В качестве инициатора зарядов ВВ во всех опытах использовался электродетонатор мгновенного действия ЭДКЗ-0П, а в качестве ВВ – аммонит 6ЖВ в патронах диаметром 32 мм. Заряд ВВ состоял из патрона-боевика массой 140 г в первой (предварительной) серии экспериментов и 210 г во второй серии, а также пассивного патрона массой 70 г.
В предварительной серии экспериментов было установлено, что наибольший ради-альный импульс достигается при использовании ИП из склеенных стальных стружек и опилок, а также из склеенных частиц песка. По этой причине только ИП данных видов использовались в дальнейших опытах.
Во второй серии экспериментов исследовались заряды с:
т.е. диапазон (1) «перекрывался» полностью. Инертные промежутки из песка и стальных стружек и опилок массой Мин = 1,4 и 2,8 г формировались на отрезке клеенки, покрытой клеем ПВА, а массой Мин = 9,8…19,6 г – в «опалубке», выполненной из материала пласти-ковой ампулы. Инертные преграды имели диаметр 35…55 мм, т.е. полностью перекрыва-ли сечение патронов аммонита 6ЖВ диаметром 32 мм. Масса патрона-боевика составляла 140 г и 210 г.
Остальные параметры методики были такими же, как и в предварительной серии опытов.
Анализ результатов исследований на ЭВМ при помощи программы Curve Expert 1.3, реализующей метод наименьших квадратов, позволил установить характеры зависи-мостей (рис. 2) для случая применения инертных промежутков (ИП):
где lот – величина горизонтального отклонения маятника, мм, характеризующая импульс взрыва исследуемого заряда ВВ, а следовательно и бризантность ВВ.
Коэффициенты корреляции составили при определении (2) и (3) соответственно 0,90 и 0,81 при среднем квадратическом отклонении 10,42 и 17,54. Это вполне достаточ-ная точность для практики горного дела.
Анализ зависимостей (2) и (3), проведенный при использовании программы Ad-vanced Grapher 2.11 позволил установить следующее. Инертные промежутки (ИП) из пес-ка выгоднее всего использовать при соотношении Мин / mВВ = 1/12,2, а ИП из стальных стружек – при Мин / mВВ = 1/13,5 (максимумы функций, см. рис. 2). При использовании ИП из песка должно обязательно выполняться условие Мин / mВВ < 1/4,7, а для ИП из стальных стружек – Мин / mВВ < 1/5,2 (нули функций). В случае несоблюдения последних условий, возможны отказы шпуровых зарядов ВВ.
Библиографический список