ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ Лабораторная работа № 1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТИ ДЕТОНАЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ВВ. Цель работы: изучение методов испытания ВМ для определения их пригодности к применению на взрывных работах или к дальнейшему хранению. Теория. В соответствии с «Инструкцией по испытанию взрывчатых материалов» все ВМ должны подвергаться испытаниям по определению пригодности их для хранения и применения при взрывных работах как при поступление на склад, так и периодически в процессе хранения. Определение скорости детонации промышленных ВВ по методу Дотриша. Наиболее простой метод основан на сравнении известной скорости детонации детонирующего шнура (ДШ) со скоростью детонации испытуемого заряда. На боковой поверхности на оси заряда диаметром 311 мм и длиной 300 мм делаются два отверстия на расстоянии 200 мм, в которые вставляются концы отрезков ДШ (рис. 1.). Расстояние от отверстия до капсюля-детонатора должно быть 80-100 мм. Два других конца шнура прикрепляются изоляционной лентой к жестяной пластинке толщиной 0,3-0,5 мм с прокладкой толщиной 10 мм. Уголок одного конца пластинки отрезается для установления после взрыва ее первоначального положения. При взрыве детонация распространяется по заряду и по обеим ветвям ДШ. Длина отрезков шнура (обычно 0,6 и 1,1 м) рассчитывается так, чтобы встреча волн детонации произошла в пределах жестяной пластинки, на которой в этом месте остается диагональная вмятина. 80 S L1 L2 m a Рис. 1. Определение скорости детонации ВВ методом Дотриша Скорость детонации (м/с) рассчитывают, исходя из равенства времени распространения детонационных волн по отрезку ДШ L1, заряду ВВ и отрезку шнура L2. ВВ S ДШ L1 L2 a 2 m . Скорость детонации зависит от плотности ВВ, поэтому желательно при испытаниях обеспечить такую плотность, какую имеет ВВ в промышленных условиях. В зависимости от цели испытаний заряд ВВ может быть в порошкообразном, прессованном или другом виде, в бумажной, металлической или другой оболочке. Точность определения скорости детонации по приведенной пробе находится в пределах 3%. Определение скорости детонации методом осциллографа. В патроне ВВ на расстояниях 80 и 20 мм от торцов прокалываются отверстия, через которые пропускаются две медные проволочки. Расстояние между ними S является базой, на которой определяется скорость детонации ВВ. Третья проволочка располагается в непосредственной близости от электродетонатора и служит для запуска осциллографа. Проволочка подсоединяется к запоминающему осциллографу по схеме. При распространении детонационной волны по патрону ВВ проволочки по очереди разрушаются и в соответствии с этим изменяется уровень электрических сигналов, подаваемых во вход осциллографа. а) в) 80 20 S ЭД ВВ t б) R1 R3 R2 C 1 Вход 3 2 Рис. 2. Схема замер скорости детонации с помощью осциллографа: Зная базовое расстояние S и время t прохождение луча осциллографа между двумя последними всплесками, определим скорость детонации ВВ (м/с): ВВ S t способы определения скорости детонации с помощью искровых хронографов, скоростной киносъемки свечения заряда, зеркальной фоторазвертки и т.п. сложны и применяются только при специальных исследованиях. Вопросы для повторения 1. 2. 3. Как определяется скорость детонации промышленных ВВ по методу Дотриши ? Как определяется скорость детонации промышленных ВВ по методу осцилографирования ? От чего зависит скорость детонации. Лабораторная работа № 2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ И БРИЗАНТНОСТИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ВВ. Определение работоспособности ВВ испытанием в свинцовой бомбе. Для определения работоспособности ВВ применяют массивную цилиндрическую бомбу по методу Трауцля с отверстием по оси глубиной 125 мм и диаметром 25 мм (рис.1). Заряд ВВ массой 10 г и плотностью 1 г/см3 помещают в цилиндрическую оболочку из тонкой бумаги. В патрон помещают капсюль-детонатор или электродетонатор. Подготовленный таким образом патрон вводят в канал бомбы. Пространство над зарядом посыпают кварцевым песком, просеянным через сито, имеющее 144 отверстия на 1 см2. а) б) 25 3 200 125 4 Рис. 1. Определение работоспособности ВВ в свинцовой бомбе методом Трауцля: а)- до взрыва; б)- после взрыва; 2 1 1-свинцовый столбик; 2-заряд ВВ; 3- ЭД; 4- забойка. 200 После взрыва замеряют объем образовавшейся грушевидной полости, заливая в нее измеренное количество воды. Из полученного объема полости вычитают первоначальный объем канала в 61,5 см3 и объем полости, который получается при взрыве одного капсюль детонатора (28-30 см3). Увеличения объема канала служит характеристикой работоспособности ВВ или его фугасности. Для получения сравнимых результатов разработаны стандартные условия испытания ВВ и изготовление самых бомб. Каждую партию отлитых свинцовых бомб испытывают эталонным ВВ, в качестве которого применяют тротил. Температура при которой выполняют испытания, также оказывает влияние на результаты. Если температура выше или ниже +15оС, то в результаты вносят соответствующую поправку. Определения бризантности промышленных ВВ. Определение бризантности заряда выполняется на свинцовых столбиках по методу Гесса. Навеску ВВ массой 50 г помещают в цилиндрический бумажный патрон диаметром 40 мм и подпрессовывают до плотности 1 г/см 3 с одновременным образованием гнезда для детонатора в патрон вкладывают картонный кружок с отверстием для детонатора. Затем патрон устанавливают на круглую стальную пластинку толщиной 10 мм и диаметром 41 мм, расположенную на свинцовом столбике диаметром 40 мм и высотой 60 мм. Столбик с зарядом ВВ укрепляют на стальной плите толщиной не менее 20 мм. В гнездо заряда помещают детонатор, с помощью которого взрывают заряд. При взрыве происходит уменьшение высоты свинцового столбика, который приобретает гриба образную форму. Измерение высоты столбика до и после взрыва в четырех точках по окружности дает возможность Рис. 2. Схема определение бризантности ВВ методом Гесса: 8 6 1 – плита; 2 – свинцовый столбик; 5 3 – стальная прокладка; 4 – заряд ВВ; 4 3 7 2 1 определить уменьшение высоты столбика в миллиметрах, которым и характеризуется бризантность ВВ. Бризантность заряда не может полностью характеризовать действие ВВ при отбойке породы, поскольку, как показывают исследования, бризантное действие происходит только за счет его головной (активной) части 1, за время действия которого давление на фронте становится выше критического для данного материала. Бризантность заряда зависит от детонационного давления и удельного импульса. Удельный импульс может быть определен по формуле: I 8 ma , 27 где ma – активная масса заряда, кг; - скорость детонации, м/с. Рис. 3. Активная часть заряда при определении бризантности ВВ 1 Вопросы для повторения 1. Что такое работаспособность промышленных ВВ? 2. Что такое бризантность промышленных ВВ? 3. Принцип применения свинцивого столбика. Лабораторная работа №3 ИСПЫТАНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ ВВ. Цель занятия: Изучение различных методов испытания промышленных ВМ для определения их пригодности к применению на взрывных работах или дальнейшему хранению. Периодические испытания ВМ производятся в следующие сроки: 1. ВВ содержащие жидких нитроэфиров более 15 % и предохранительные ВВ относящиеся к III, IV, V, VI классы по условиям применения – в конце гарантийного срока хранения и каждый месяц после истечения гарантийного срока. 2. ВВ содержащие жидких нитроэфиров менее 15 % и непредохранительные ВВ относящиеся к I, II классы по условиям применения – в конце гарантийного срока хранения и каждый три месяца после истечения гарантийного срока. 3. Средства взрывания, КЗДШ – в конце гарантийного срока хранения и в течение года после истечения гарантийного срока. 4. Все ВМ – независимо от срока хранения, если возникает сомнения в отношении их доброкачественности, а также отказов при производстве взрывных работах. Испытание ВВ взрывание должно производиться на расстоянии не менее 200 м от склада ВМ на специально отведенном месте. Люди, занятые испытанием ВМ, на время взрывания должны удаляться на расстояние не менее 50 м. от места взрывания. Изучения испытания промышленных ВВ. Наружный осмотр является общим испытанием для всех ВВ. Наружном осмотру подвергаются все ящики с ВВ для установления наличия повреждения тары и четких трафаретов, целости обвязки и пломбировки. Ящики с дефектами отсортировываются в отдельную партию с оставлением об акта. В поврежденных ящиках проверяется целость внутренней упаковки. При наличии дефектов в упаковке внутри ящиков проверяется соответствие фактической массы или количества содержимого в ящике указанному в маркировке или других документах. При несоответствии массы или количества составляют рекламационный акт, который направляют заводу-изготовителю и районной инспекции Госгортехнадзора для принятия мер к устранению обнаруженных недостатков при дальнейшем выпуске и поставке ВВ. Испытание на передачи детонации основано на возбуждении детонации двух патронов ВВ взрывом третьего патрона, все патроны находятся на одинаковом расстоянии друг от друга. Для проведения испытаний три патрона ВВ укладывают на одинаковом расстоянии один от друга на ровной поверхности грунта (песка) так, ось каждого следующего патрона являлась продолжением оси предыдущего. В один из крайних патронов (боевик) вставляют капсюль-детонатор с огнепроводным шнуром или электродетонатор, причем последний должен быть помещен в патрон шина всю длину с внешней стороны. О передаче детонации судят по наличию углублений в грунте после взрыва патрона-боевика и по отсутствию остатков невзорвавшегося ВВ. Если на место расположения патронов в грунте образовались три углубления и длина каждого из них не менее длины патрона, то что детонация передалась и патроны полностью взорвались. ВВ считается выдержавшим испытание, если при двух опытах детонация от взрыва патрона-боевика передается к остальным патронам, а также если все три патрона полностью взрываются. При наличии хотя бы одного отказавшего патрона при расстоянии между патронами, равном установленному ГОСТом или ТУ, выполняют повторное испытание с удвоенным числом опытов. Если при повторном испытании не происходит полной передачи детонации хотя бы в одном из четырех опытов, от ВВ бракуется и не допускается для ведения взрывных работ. Испытание на передачу детонации водоустойчивых ВВ проводят после выдержки патронов в воде на глубине 1 м от нижнего торца в вертикальном положении в течение 1 ч. Патроны помещают в специальные футляры с отверстиями. При испытании патроны укладывают на грунт так, чтобы нижние (при том расположении патронов, как они замачивались) концы патронов были обращены соответственно к верхним концам последующих патронов. Далее испытание проводят по обычной методике. Слежавшиеся патроны ВВ при испытаниях не разминаются, кроме торца, в которой вставляется детонатор. Испытанию на передачу детонации подвергаются только патронированные и прессованные ВВ. Х Схема испытаний на передачу детонации Определение содержания влаги во взрывчатых веществах. Содержание влаги определяется по разности в массе ВВ до и после просушивания навески испытуемого ВВ. из пяти патронов, взятых из пяти пачек, после тщательного перемешивания ВВ берут две навески ВВ массой по 10 г, помещают их в стаканчиках в электрический сушильный шкаф и высушивают в течение 4-6 ч при температуре 60-700 С до получения пробы постоянной массы. При высушивании навесок стаканчики должны быть открыты, а во время взвешивания – плотно закрыты притертыми крышками. Перед каждым взвешиванием стаканчики с навесками ВВ с закрытыми крышками охлаждаются до комнатной температуры в специальном сосуде (эксикаторе) с хлористыми кальцием. Содержание влаг определяется по формуле В Q1 Q2 100%, Q3 где Q1 – масса навески ВВ со стаканчиком до сушки, г; Q2 – масса навески ВВ со стаканчиком после сушки, г; Q3 – масса навески ВВ без стаканчика до сушки, г. Проводят два параллельных определения и вычисляют среднюю величину, результат округляют до 0,01%. Влажность ВВ должна соответствовать требованиям ГОСТа или техническим условиям на данное ВВ. Испытания электродетонаторов: Наружный осмотр. От поступившей на базисный склад партии ЭД их двух ящиков и не менее чем из 20 коробок отбирают 200 ЭД, которые подвергают наружному осмотру. Если ЭД снаряжены в металлические гильзы, то на гильзах не должно быть окисления, загрязнения, трещин, помятостей или раковин. У ЭД, снаряженных в бумажные гильзы, не должно быть отслаивания бумаги в местах склеивания, а также разлохмачивания бумажных гильз и сколов тетрила у дна гильзы ЭД. Не допускаются слабая обжимка детонатора, нарушение изоляции проводов, загрязнение и окисление защитных концов проводов. В случае обнаружения дефектов при осмотре отобранных ЭД составляют рекламационный акт, который направляют заводу-изготовителю, вышестоящей хозяйственной организации и ведомственному институту по безопасности работ для принятия соответствующих мер. При этом всю партию бракуют. Вопрос о возможности дальнейшего ее использования решает комиссия с участием представителей завода-изготовителя. Забракованные ЭД следует уничтожать в установленном порядке. Определение сопротивление электродетонаторов. При проверке на расходных складах электрического сопротивления ЭД помещают в специальное предохранительное (защитное) устройство, для того чтобы в случае взрыва ЭД осколки не могли травмировать проверяющего. Сопротивление ЭД должно соответствовать сопротивлению, указанному на этикетках коробок. При отклонении сопротивлений от указанных на этикетках электродетонаторы бракуют, не допускают к применению и составляют рекламационный акт, экземпляры которого высылают заводу-изготовителю, вышестоящей хозяйственной организации, ведомственному институту по безопасности работ, а также ведомству-изготовителю ВМ. Испытание электродетонаторов на груповой подрыв. Для испытаний на групповой подрыв от каждой партии берется 60 электродетонаторов, который располагаются на грунте на расстоянии 0,3-0,5 м один от другого и соединяются последовательно в три группы по 20 шт, в каждой. Затем металлическим шилом против каждого ЭД в грунте делаются углубления, в которые помещаются электродетонаторы на всю длину гильзы. В зимнее время ЭД на время можно помещать в специальные металлические стаканы (отрезки металлических труб диаметром не менее 10 см). Сопротивление каждой группы ЭД с безопасного места определяется при помощи омметра Р-353. С расстояния не менее 50м производится взрывание каждой группы ЭД током не более 2А. При включении источника тока вся группа ЭД должна взорваться. О полноте их взрыва судят по воронкам в грунте, где они были вставлены и взорваны, или по отсутствию остатков в металлических станках. Испытания детонирующих шнуров. Наружный осмотр. От каждой партии, поступившей на склад, вскрывают один ящик, в котором все бухты ДШ подвергают наружному осмотру. При этом устанавливают наличие или отсутствие дефектов, как, например, нарушение целости оболочки, переломы, утончение и утолщение. Если число бухт с дефектами превышает 10% общего числа подвергающихся осмотру бухт, всю партию ДШ бракуют. Испытание детонирующего шнура на безотказность взрывания. Для испытаний берутся три бухты и от каждой из них отрезаются пять отрезков по 1 м, а оставшиеся 95 м служат в качестве магистральных линий. К каждой из трех магистральных линий присоединяются отрезки ДШ, располагаемые в направлении по ходу детонации при всех соединениях применяется тип сростка, принятый на данных работах, но не отличающийся от схем, указанных в ГОСТе на ДШ. Шнур, давший при взрыве в трех схемах более одного отказа на магистрали или более двух отказов в детонации в подсоединенных пяти отрезках, бракуется. Испытание детонирующего шнура на водонепроницаемость. Если предприятие предполагает применять ДШ в сырых или мокрых забоях, от испытания выполняются после замачивания бухт в воде на глубине 1 м. При этом концы бухты заделываются водостойкой мастикой. Если шнур предназначен для сырых работ, замачивание ведется в течение 1 ч, для работ в воде-в течение 4 ч. Если образцы шнура не выдерживают испытания на водостойкость, они могут быть испытаны без замачивания, но тогда данная партия шнура может быть допущена только к применению в сухих забоях. Испытание детонирующего шнура на маслостойкость. В связи с расширением объемов использования игданитов и простейших ВВ заводского изготовления с жидкими горючими добавками (соляровым маслом) необходимо ДШ, предназначенный для их инициирования, испытывать на маслостойкость. Испытания проводятся в цилиндрическом сосуде с соляровым маслом на глубине не менее 1 м. Шнур опускается в сосуде в виде петли со связанными узлами в соответствии с условиями его применения в зарядах. Шнур (три отрезка) выдерживается в сосуде столько времени он находится в заряде до взрыва в реальных условиях, после чего он извлекается из сосуда, подвергается наружному осмотру и выполняется его инициирование. Шнур считается выдержавшим испытание на маслостойкость, если происходит полная детонация всех отрезков. Если оплетка оказалась разрушенной или произошел отказ одного из отрезков, проводятся повторные испытания с удвоенным числом отрезков. Если при повторных испытаниях установлены отмеченные выше дефекты, ДШ данной партии для инициирования ВВ с добавками солярового масла применять не разрешается. Испытания огнепроводных шнуров. Наружный осмотр. От каждой поступившей партии вскрывают не менее одного ящика, в котором все бухты ОШ подвергают наружному осмотру. Наружным осмотром устанавливают наличие или отсутствие следующих дефектов: переломы, трещины в оболочке, разлохмачивание концов, следы подмочи и прочее. В случае обнаружения указанных дефектов всю партию бракуют, составляют рекламационный акт, экземпляры которого высылают заводу-изготовителю, ведомственному институту по безопасности работ и ведомству-изготовителю ВМ. Все бухты шнура, имеющие дефекты, бракуются и подлежат уничтожению. Из прошедших наружный осмотр отбирают 2% бухт, которые подвергают другим видам испытаний. Испытания огнепроводного шнура на скорость, полноту и равномерность горения. Отобранные для испытаний бухты разматываются и то каждой бухты с одного конца отрезается по 5 см шнура, которые уничтожаются. Затем от каждой бухты отрезаются по одному отрезку длиной по 60 см. Подготовленные таким образом отрезки сжигаются, а время горения каждого отрезка отмечается по секундомеру. Оставшиеся от испытаний куски бухт раскладываются на площадке и поджигаются, причем время их горения отмечается по с секундомеру. Отмечаются затухания, проскоки пламени, воспламенения оболочки и другие случаи отклонения от нормального режима горения. Шнур, давший при испытании хотя бы одно затухание, не выдержавший испытаний на водостойкость или по кавший время горения для нормально горящего шнура менее 60 с или более 70 с на 60 см, бракуется. Эта партия подвергается повторному испытанию с удвоенным количеством шнура. При обнаружении указанных дефектов вся партия бракуется. Испытание огнепроводного шнура на водоустойчивость. Шнур марки ОША испытываются после выдерживания их в воде в течение 1 ч, а марки ОШДА и ОШП – в течение 4 ч. Выдерживание производится на глубине 1 м, причем концы бухт заделываются водоустойчивой мастикой. Шнур, давший хотя бы одно затухание после замачивания, может допускаться только для работ в сухих забоях. Вопросы для повторения 1. Назовите сроки периодического испытания ВМ. 2. Как испытывают промышленные ВВ. 3. Расскажите о методике испытания ЭД. Лабораторная работа №4 ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ТИПА ЗАБОЙКИ НА КАЧЕСТВО ДРОБЛЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД Цель работы: Провести сравнительный анализ эффективности разрушения породных образцов взрывом заряда без забойки и с забойкой различных типов. Эксперимент: Для экспериментальных взрывов подготавливается четыре песчано-цементных блока диаметром и высотой 200 мм, в которых имеются шпуры диаметром 7-8 мм и глубиной 150 мм. В качестве забойки применяются вода, песок, глина и быстротвердеющая забойка, по свойствам приближающаяся к материалу блока. Быстродействующая забойка может быть изготовлена путем введения в песчано-цементную смесь жидкого стекла или алебастра. В качестве заряда используется порошкообразный тротил или аммонит №6 ЖВ, инициируемый маломощным детонирующим шнуром (ДШЭ-2), проложенным др. заряда в металлической трубке. (рис.1а) 3 а 4 1 200 2 5 6 200 Рис. 1. Песчано-цементный блок с зарядом из порошкообразного ВВ и детонатором. 1) песчано-цементный блок; 2) заряд ВВ; 3) ДШЭ-2; 4) забойка; 5) ЭД (КД); 6) металлический диск. При отсутствии этих средств могут использоваться капсюлидетонаторы или электродетонаторы. На дне шпуров при этом следует укладывать металлический диск для уменьшения проявления кумулятивного действия зарядов. (рис.1б). Взрывы блоков производятся в специальных ящиках, внутренняя поверхность которых, в том числе и крышки ящика, футерованы резиной, ориентировочные размеры ящика: 1,0 х 1,0 х 0,5 м. Собранный разрушенный материал просеивается на ситах с различными ячейками. Остатки на ситах, а также подситовый продукт взвешиваются на весах с точностью 5г. Данные ситового рассева заносятся в таблицу. На основании вычисленного среднего диаметра куска взорванной массы и по выходу мелких и крупных фракций делается заключение об эффективности применения того или иного вида забойки. На основе данных таблицы строятся кумулятивные кривые гранулометрического состава разрушенных кусков. Условия взрывания Заряда Масса фракции рассева, г -2 +2-5 +5-10 +10-20 Без забойки С забойкой из воды С забойкой из песка С забойкой из глины С быстротвердеющей забойкой Вопросы для повторения 1.Назовите типы забойки ?. 2. Какое сравнение между блоками ?. 3. Принцип действии металлического диска. Средний диаметр куска взорванной горной массы Лабораторная работа №5 ИССЛЕДОВАНИЕ КУМУЛЯТИВНОГО ДЕЙСТВИЯ ВЗРЫВА Цель работы: Изучение эффективности действия кумулятивных накладных зарядов. Теория: Если в торце заряда, к которому подходит детонационная волна, имеется выемка в виде конуса или полусферы, то вследствие этого пробивное действие взрыва резко усиливается. Это усиление пробивного действия на торце заряда называется кумулятивным действием взрыва. При расположении таких зарядов на твёрдом материале фиксируются большие разрушения, чем при заряде с плоской торцевой поверхностью. Усиление действия взрыва будет ещё большим, если выемку облицевать металлом. Такие заряды применяются для пробивания различных преград. Кумулятивная струя из продуктов взрыва имеет чрезвычайно высокие скорости (до 15 км/с) и при столкновении с преградой возникают давления порядка сотен тысяч атмосфер. При таких давлениях даже самые прочные металлы начинают течь. Теория кумуляции разработана акад. М.А.Лаврентьевым, проф. П.И.Покровским и др. Для кумулятивных зарядов с металлической облицовкой на основании гидродинамической теории получено выражение для определения глубины проникания (пробивания) кумулятивной струи (м) L lc c n где lc – длина кумулятивной струи, м; с и n – плотность материала соответственно кумулятивной струи и преграды, т/м3. Для современных электродетонаторов lc 3м В процессе движения кумулятивная струя вытягивается и её длина становится больше, чем образующая конуса облицовки. Большая глубина проникания получается в том случае, когда заряд находится на некотором расстоянии от преграды. Расстояние от заряда до преграды, обеспечивающее максимальную пробивную способность, условно называется фокусным расстоянием. В горном деле эффект кумуляции используется в средствах взрывания (капсюль – детонатор, электродетонатор), в специальных накладных зарядах для дробления негабаритов, в гранатометах для ликвидации зависания руды в дучках. Широко используется этот эффект в военном деле. б) в) 2-3 d g а) Рис.1. Схема сравнительных опытов при расположении заряда боковой и торцевой поверхностью к разрушаемому объекту. Эксперимент. В лабораторных условиях эффект кумулятивного взрыва изучается при пробивании преград взрывом ЭД или КД. Для этого берётся толстая металлическая подставка и на ней поочередно укрепляются электродетонаторы. В первом опыте электродетонаторы кладётся горизонтально (рис.1а), во втором таким образом, чтобы кумулятивная выёмка была направлена на преграду (рис.1б), в третьем вертикально, но на некотором расстоянии от преграды (рис.1в). Кумулятивная выемка также должна быть направлена на преграду. Расстояние от ЭД до преграды в одном случае составляет 2-3 диаметра ЭД, в другом 5-6 диаметров э. Все взрывы электродетонаторов или капсюлей-детонаторов производятся в специальных ящиках, бронеямах или бронекамерах, защищающих людей от разлетающихся металлических осколков детонатора. При возможности изготовить заряды целесообразно аналогичные опыты произвести с зарядами массой 100гр. В этом случае обычно берут заряды трех различных конструкций: без кумулятивной выемки; с кумулятивной выемкой, облицованной картонной бумагой, и с кумулятивной выемкой, облицованной металлом. Во всех опытах фиксируется величина углубления и производится сравнительный анализ. Данные заносятся по следующей форме: Расположение ЭД Величина углубления, мм относительно преграды Горизонтально……………………………. Вертикально………………………………. На расстоянии 2-3 диаметров ЭД……….. На расстоянии 5-6 диаметров ЭД……….. Вопросы для повторения 1. Что такой кумулятивный заряд?. 2. Область применения кумулятивного заряда?. 3. Изучения действий кумулятивного заряда?. Лабораторная работа № 6 ЗОНЫ ТРЕЩИНООБРАЗОВАНИЯ И МЕТОДЫ ИХ ОПРЕДЕЛЕНИЯ. Цель работы. Изучить комплексный метод, основанный на исследовании состояния массива горных пород при помощи кернового и сейсмоакустического методов, а также метода водопоглащаемости массива. Эксперимент. Создаваемые взрыванием серии скважинных зарядов многоцикличное воздействие взрыва на массив горных пород не ограничивается только их дроблением на отдельности, но приводит также к изменению физикомеханических свойств за контуром в массиве, в частности ослабляет массив горных пород. Для определения радиусов зон ослабления массива при взрывных работах используется керновой метод, основанный на определении прочности горных пород в кернах, выбранных в нарушенном и ненарушенном массиве, т.е. на различных расстояниях в зависимости от количества взрываемых скважинных зарядов, физико-механических свойств горных пород, диаметра зарядов. До и после взрыва берутся керновые пробы из семи скважин, пробуренных через три метра от свободной поверхности, в глубь массива, глубиной по двадцать метров. Выбуривание кернов осуществляется самоходными буровыми установками типа УРБ-2А диаметром 93 мм, с промывкой забоя водой и глинистым раствором. Применяется буровая коронка с армированными пластинками или штырями, твердого сплава ВК-15. Отбираются керновые пробы, пригодные для приготовления образцов, с отметок 0,0; -5,0 м; -10,0 м; -15,0 м; - 20,0 м схема которого приведена на рис. 5.1. Определяются прочностные свойства, по разности прочности образцов до и после взрыва судят о величине радиусов ослабления горного массива на различном расстоянии от свободной поверхности. Для определение размеров зон ослабления массива выбирается сейсмоакустический метод, основанный на последовательном прозвучивании горного массива по глубине, начиная от вновь образованной в результате взрыва поверхности откоса уступа. Для определения скорости упругих волн используются те же скважины глубиной по 20 м пробуренные через 3 м. Общая база исследования составляет 21-22 м, схема которого приведена на рис.5.1. Сейсмоприемники типа СВ-30 закрепляются на устье скважины на расстоянии 1-3 м. Для осуществления плотного контакта сейсмоприемника с исследуемым массивом используются металлические клинья совкового типа. Для возбуждения импульсов в качестве ВВ используются электродетонаторы марки ЭД-8Э. Заряды ВВ взрываются последовательно, начиная от дна скважины на отметке 20 м. Шаг передвижки источника возмущения составляет 5 м. В лабораторных экспериментах для сохранения постоянства условий возбуждения взрывания заряда ВВ при проведении работ осуществляется в скважинах заполненных водой. Взрывание зарядов ВВ производится взрывными машинками КПМ-1. Поступающие от сейсмоприемников сигналы записываются сейсмостанцией. Скорость распространения упругих волн в горном массиве определяется по первому вступлению продольной волны, полученной при различной глубине профиля наблюдения. Для определения радиусов зоны ослабления массивов можно использовать экспресс-метод водопоглащаемости массива. Для этого используется скважины подкернового бурения с диаметром 93 мм и глубиной 20 м, схема которого приведена на рис.5.1. В скважины, расположенные на различных расстояниях от взрыва, заливают воду и по скорости опускания воды до и после взрывных нагрузок, устанавливают зоны ослабления массива. Применение комплексного метода исследования массива горных пород при действии взрыва вглубь массива позволило определить границы зоны его ослабления схема которого приведена на рис.5.2. Устанавливаются пять характерных точек этой границы: А, B, C, D, E и радиусы зон ослабления по направляющим этих точек ( R п , R вт , R ц , R нт , Ro). Графики для определения радиусов зон ослабления массивов горных пород приведены на рис.5.3. (а, б, в). На рис.5.3.(а) представлен график определения радиуса зон ослабления горного массива по керновому методу. По оси абсцисс отложены значение исследуемой зоны – расстояние от верхней бровки уступа вглубь массива, по оси ординат – значение статистической прочности исследуемых горных пород и руд. Определив прочностные свойства и среднее значение прочности пород, а также их среднеквадратичные отклонения и проведя линию усредненной прочности, можно судит о прочностных свойствах горных пород. Линия прочности горных пород после взрыва пересечет линию усредненной прочности до взрывных нагрузок в точке, которая характеризует радиус зон ослабления. Вопросы для повторения 1. Образование трешиноватости. 2. Опредиление методов зоны трешиноватости. 3. Что такое сейсмоприёмник. Лабораторная работа №7 ИЗУЧЕНИЕ СПОСОБОВ ОБРАЗОВАНИЯ УДЛИНЕННЫХ ВЫЕМОК В РАЗЛИЧНЫХ ГРУНТАХ С ПОМОЩЬЮ ТРАНШЕЙНЫХ ЗАРЯДОВ ВЫБРОСА. Цель работы: разработка способов образования выемок в грунтах различной массовой влажности взрывами обвалованных грунтом траншейных зарядов выброса. Способ образования траншей взрывом, который относится к горному делу, а именно к способам создания траншеи в грунтах под действием взрыва на выброс. Известен способ, возведения гидротехнических сооружений направленным взрывом, который содержит операции размещения заряда ВВ на расчетной глубине и их взрывания в заданной последовательности. Этот способ возведения гидротехнических сооружений направленным взрывом, в грунтах недостаточно эффективен, поскольку значительная доля грунта, поднятая взрывом, вновь возвращается в выемку при падении под действием силы тяжести частиц грунта. Исследованиями также установлено, что при однорядном взрыве траншейными зарядами ВВ на выброс в выемку возвращается 25-30 % грунта, а при двухрядном взрыве зарядами ВВ объем обратно упавшего грунта составляет 35-45 %. Величина ширины выемки по дну составляет до 25 м. Основной задачей этой разработки является повышения эффективности действия траншейных зарядов ВВ на выброс за счет обваловки их грунтом, вынимаемой в проектном контуре выемки, обеспечивающий увеличения ширины профильного сечения выемки. Поставленная задача решается тем, что в способе образования траншей взрывом, включающей нарезание пар щелей, в размещение в одной из щелей каждой пары заряда ВВ. Над щелями в которых расположен заряд ВВ, возводят насыпь из грунта, который вынимают в контуре профильной выемки, между заряженной и незаряженной щелями, при чем угол наклона поверхности насыпи к горизонту составляет 20-300. На рис.1. схематично представлена выемка трапециевидной формы в грунтах I-IV группы по СНиПу. Выемка содержит проектный контур 1 выемки и контур 2 траншея после взрыва, щели 3 с ВВ, а также щели 4 которые остаются не засыпанными и не заряженными, а также насыпь 5 из грунта. Например. На участке длиной 1000 м вдоль трассы траншеи, проводимой в грунте II категории по СНиПу, шириной по линии горизонта равной 40 м, по обе стороны от оси симметрии нарезают щели 3 шириной 0,8 м на полную глубину выемки равной 3 м. Расстояние между щелями составляли 9,50,5 м. Рис. 1. Способ образования взрывом обвалованного грунтом траншейных зарядов ВВ на выброс. 1.проектные контур выемки; 2. проектные контур выемки после взрыва на выброс; 3. траншейные заряды ВВ; 4. боковые отрезные щели; 5. обваловка зарядов грунтом. Точно такие же щели 4 нарезают на обе стороны траншеи на расстоянии от оси симметрии 181 м. Заряжают щели 3 со ВВ из расчета 3,5-3,75 кг/м3 используя тротил не пригодный в военном деле, заключенный в трубчатые металлические оболочки. Угол, который образует насыпь с горизонтом, составляет 300, а высота насыпи при этом достигает 3 м. В случае, когда глубина выемки достигает 5-8 м насыпь 5 образует контур выделенный пунктирной и двойной линей. Применение предлагаемого способа образования траншеи взрывом на выброс при малой глубине траншеи равной 3-5 м и значительной ширине по дну профильной сечения выемки равной 40-50 м, дает возможность достичь проектного профиля выемки траншеи, практически без производства дополнительных работ. Способ образования траншей взрывом обвалованного грунтом траншейных зарядов ВВ на выброс с предварительным щелеобразованием с применением парносближенных зарядов. Наиболее близким по технической сущности является способ образования выемок взрывом обвалованного грунтом траншейных зарядов ВВ на выброс, включающий нарезание центральных и боковых парных щелей, размещение в одной из каждой пары заряда ВВ, возведение насыпи из грунта вынимаемого в контуре профильного сечения выемки с углом наклона поверхности насыпи к горизонту равному 20-300 и подрыв составлением боковых щелей холостыми. Этот способ не достаточно эффективен во влажных грунтах из-за вспучивания по оси траншеи. Такое вспучивание грунта образуется вследствии относительно большой текучести влажного грунта, который оползает ко дну выемки и поднимается по инерции вверх. Исследованиями также установлено, что в условиях взрывания на выброс во влажных грунтах боковые отрезные щели не пригодны практически из за большой текучести грунта на откосах будущего сооружения. Основной задачей разработки является образование выемки большой ширины с проектным контуром в условиях влажных грунтов и предотвращение вспучивания, а также оползания боковых выемок. Поставленная задача решается тем, что в способе образования траншей взрывом, включающий нарезания центральных пар щелей шириной 0,8 м каждой и глубиной на полную глубину выемки, проделанной экскаватором непрерывного действия марки ЭТЦ-252. Расстояние между центральными щелями составляет 8,50,5 м. Далее размещение заряда ВВ из расчета 3,0 кг/м3 и над центральными парами щелей возводят насыпь из грунта который вынимают в контуре выемок, угол наклона поверхности насыпи к горизонту составляет 20-300; согласно данному способу образования выемок взрывами на выброс в грунтах, боковые отрезные щели выполняют с применением парносближенных зарядов ВВ, которые располагают на расстоянии от оси симметрии равной В/4 ширины выемки по верху. Парносближенные скважины диаметром 189-240 мм бурят станками УГБ-1ВС через 2-2,5 м на глубину равной 1,5Н-глубины выемки. Заряжают зарядом ВВ из расчета 0,5-0,75 кг/м3 и взрывают с опережением центральных пар щелей на 45 мс. На рис.2 схематично представлена выемка трапециевидной формы в грунтах IIV группы по СНиПу, образованная взрывами траншейных зарядов ВВ на выброс. Выемка содержит проектный контур 1 выемки и контур 2 траншеи после взрыва, центральные пар щелей с ВВ, боковые отрезные щели выполнены с применением парносближенных скважинных зарядов ВВ и насыпь 5. Применение предлагаемого способа образования выемок взрывами на выброс во влажных грунтах при малой глубине выемки равной 3-8 м и значительной ширине по дну профильной сечения выемки равной 40-50 м даёт возможность достичь проектного профиля выемки практически без производства дополнительных работ. Рис.2. Способ образования траншей обвалованного грунтом траншейных зарядов ВВ на выброс с предварительным щелеобразованием с применением парносближенных зарядов. 1. проектные контур выемки; 2. проектные контур выемки после взрыва на выброс; 3. траншейные заряды ВВ; 4. парносближенных зарядов ВВ; 5. обваловка зарядов грунтом. Вопросы для повторения 1. Облость применения траншейного заряда. 2. Для чего применяем отрезные щели?. 3. Область применения парносближенных зарядов ВВ. Лабораторная работа №8 ИЗУЧЕНИЕ ВЗРЫВНЫХ МАШИНОК И ПРИБОРОВ ДЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ВЗРЫВАНИЯ ЗАРЯДОВ ПРОМЫШЛЕННЫХ ВВ. Цель работы: приобретение практических навыков обращения с взрывными машинками различной конструкции. Основной частью взрывные машинок является конденсатор-накопитель, разряд которого на электровзрывную цепь вызывает взрыв зарядов . Такие взрывные машинки называются конденсаторными. Разряд конденсатора происходить быстро: время протекания тока по электровзрывной цепи составляет 3-5 мс, что позволяет безопасно использовать эти машинки на шахтах, опасных по газу или пыли. Взрывные машинки этого типа благодаря незначительному внутреннему сопротивлению имеют достаточно большую мощность для взрывания электродетонаторов, соединённых как последовательно, так и параллельно. Конденсаторные взрывные машинки в зависимости от источника заряжания конденсатора-накопителя можно разделить на индукторные, аккумуляторные, батарейные. Основные узлы взрывные машинок В связи с единством общей схемы работы различные по конструкции взрывные машинки имеют ряд общих узлов: индуктор, схему умножения напряжений, неоновый релаксатор, преобразователь постоянного напряжения и др. рассмотрим некоторые из них. Индуктор является источником (генератором) электрического тока. Конструктивно индуктор состоит из неподвижного якоря, закрепленного в корпусе взрывной машинки. Внутри якоря проходит вал, один конец которого выходит через уплотнение в корпусе машинки наружу под специальные ключ для вращения, а другой оканчивается резьбой, с помощью которой на валу закрепляют вращающийся ротор, представляющий собой постоянный магнит с восемью полюсами, запрессованными в пластмассу. При помощи специального ключа вращается вал, а с ним и ротор индуктора. В обмотке якоря наводится электродвижущая сила и по нагрузке, подключенной к индуктору, проходит переменный ток. Индукторная конденсаторная взрывная машинка КПМ-1А Индукторная конденсаторная взрывная машинка КПМ-1А, не снабжена миллисекундным переключателем, поэтому её можно использовать только на открытых работах, рудниках и шахтах, е опасных по газу и пыли. На корпусе машинки КПМ-1А находятся: гнездо приводной рукоятки, линейные зажимы, дополнительные вывод для параллельного соединения машинок, окно сигнальной лампочки, взрывная кнопка. Электрическая схема машинки отличается от рассмотренных ранее включением индуктора и сигнальной лампочки, а также действием автоматических выключателей. Схема работает следующим образом. Если рукоятка индуктора не вставлена в свое гнездо и кнопка «Взрыв» не нажата, то выключатель А разомкнут, а выключатели Б замкнуты. При этом конденсатор-накопитель С2 шунтирован резистором R2. Когда рукоятка индуктора вставляется в гнездо корпуса машинки, автоматически размыкаются выключатели Б и разрядный резистор R2 отключается выключатели Б и разрядные резистор R2 отключается от конденсатора-накопителя. С началом вращения рукоятки индуктора (с частотой не менее 4,5 с-1) автоматически замешкается выключатель А, зарядное устройство подключается к конденсатору-накопителю и начинается его заряжание. Об окончании заряжания конденсатора-накопителя сигнализирует неоновая лампочка Л. После нажатия кнопки «Взрыв» контакты В замыкаются и присоединяют конденсатор-накопителя к взрывной цепи RH. На схеме видно, что сигнальная неоновая лампочка Л включена к первичной обмотке трансформатора по принципу автотрансформатора. Это необходимо для повешения переменного напряжения индуктора с 10 В до потенциала зажигания лампочки 80 В, когда напряжение на конденсаторе-накопителе достигнет номинального значения. Совместное использование машинок КПМ-1А осуществляется так же, как и машинок ВМК-500 Рис. 1 Индукторная конденсаторная взрывная машинка КПМ-1А Вопросы для повторения 1. Порядок работы взрывной машинки КПМ-1А. 2. В каких условиях применяется взрывная машинка КПМ-1А. 3. Основные части взрывной машинки КПМ-1А.
