Взрывчатые вещества и средства инициирования

При проведении подземных горно-разведочных выработок используют взрывчатые вещества II класса, допущенные к постоянному применению для открытых и подземных работ в шахтах, не опасных по газу и пыли (табл. 65).

Промышленные взрывчатые вещества на основе аммиачной селитры представляют собой механические смеси аммиачной селитры с другими ВВ или с горючими невзрывчатыми веществами. Во взрывчатых веществах этой группы она выполняет роль окислителя. ВВ на основе аммиачной селитры безопасны в обращении, поддаются различным видам технологической обработки, имеют низкую стоимость.

ВВ на основе аммиачной селитры делятся на несколько групп: аммоналы, граммониты, аммониты, гранулиты, игданиты, водонаполненные.

Аммониты представляют собой порошкообразные смеси аммиачной селитры с тротилом (реже с гексогеном, динитронафталином) и невзрывчатыми горючими компонентами. С целью повышения водоустойчивости аммонитов, т.е. их способности сохранять взрывчатые свойства при погружении в воду, используют водоустойчивую селитру марок ЖВ и ЖВФ, а также различные добавки, например парафин, асфальтит и др. Наиболее распространенным ВВ на основе аммиачной селитры является аммонит 6ЖВ, который часто принимают за эталон при сравнительной оценке взрывчатых свойств ВВ. Аммониты выпускаются в порошкообразном, патронированном, прессованном и шнекованном видах. Индексы аммонитов означают: ЖВ − марка водоустойчивой селитры, АП – аммонит предохранительный, К – марка малослеживающейся аммиачной селитры с добавлением красителя (фуксина) для уменьшения слеживаемости. К недостаткам аммонита относятся: недостаточная плотность, слеживаемость, гигроскопичность, низкая водоустойчивость, небольшая эффективность при взрывании крупноблочных крепких скальных пород.

Динафталит (динафталит-200) – промышленное ВВ, основными компонентами которого являются аммиачная селитра и динитронафталин. Применяется в патронированном виде при открытых и подземных работах с ручным заряжанием шпуров. Распространен ограниченно.

Таблица 65

 

Условия размещения зарядов ВВ Породы крепкие и весьма крепкие (стоимость бурения 0,75 руб./дм3) Породы средней крепости (стоимость бурения 0,5 руб./дм3) Породы слабые (стоимость бурения 0,25 руб./дм3)
Шпуры при проходческих и очистных работах в сухих забоях Гранулиты: А-6, АС-8, АС-8В, АС-4, АС-М, Д-5 Игданит Детонит М Аммонал скальный № 1 Гранулиты: АС-4, АС-8, А-6 Игданит Аммонал водоустой- чивый Игданит Гранулиты: М,АС-4, АС-8 Аммонал водоустойчивый
Аммоналы М10 (патро- Детонит М Аммонит № 6ЖВ
нированный), Э-5 Аммонит № 6ЖВ Акванит АРЗ-8
(патронированный) Акванал АРЗ-8Н Динафталит
Аммонит № 6ЖВ Граммонит 79/21 Аммонал скальный №3
Динафталит   Граммонит 79/21
Шпуры при проходческих и очистных работах в обводненных забоях Гранулиты: АС-8,А-6 Детонит М Аммонал (в полиэтиленовой оболочке d>45, 90 мм) Аммонал водоустойчивый
Аммонал М-10 Граммонит 79/21
(в полиэтиленовой Детонит М Аммонит № 6ЖВ
оболочке d=45, 90 мм) Аммонал водоустой- Гранулит АС-8В
Аммонал скальный № 3 чивый Динафталит
Аммонит № 6ЖВ Аммонит № 6ЖВ Детонит М
Динафталит Аммонал скальный № 1 Аммонал скальный №1
  Динафталит Акванит АРЗ-8
    Акванал АРЗ-8Н
Обводненные шпуры при проходке стволов шахт Детонит М Аммонал водоустойчивый Аммонит № 6ЖВ Аммонал М-10 (в полиэтиленовой оболочке d=45, 90 мм) Детонит М Аммонит № 6ЖВ Аммонал скальный № 1 Динафталит Аммонал М-10 (в полиэтиленовой оболочке d=45, 90 мм) Динафталит Аммонит № 6ЖВ

Аммоналы − смеси порошкообразной аммиачной селитры и тротила с металлической горючей добавкой (алюминиевой пудрой). Аммоналы в гранулированном состоянии называются граммоналами.

Динамоны − смеси аммиачной селитры с жидкими или твердыми горючими добавками (соляровое масло, древесная мука, сажа, алюминиевая пудра и т.д.). Динамоны в гранулированном состоянии называются гранулитами (например, АС-4, АС-8, в которые вводится небольшое количество солярового масла и порошка алюминия, табл. 66).

Таблица 66

Характеристика простейших гранулированных ВВ
ВВ Гранулит АС-4 и АС-4В Гранулит АС-8 и АС-8В Гранулит М Игданит
Критический диаметр, мм 70÷120 70÷100 80÷110 160÷200
Теплота взрыва, кДж/кг 3973+4061
Объем газов, л/кг
Бризантность в стальном кольце, мм 22÷26 24÷28 18÷22 15÷20
Скорость детонации, км/с 3,0÷3,5 3,0÷3,6 2,5÷3,6 2,8÷4,3
Насыпная плотность, г/см3 0,8÷0,85 0,8÷0,85 0,8÷0,90 0,80÷0,90
Кислородный баланс, % + 0,35 −3,3 + 0,14 −1,65÷+0,12
Идеальная работа взрыва, кДж/кг 3164÷3205

К динамонам относят игданиты − простейшие ВВ, готовящиеся непосредственно на местах работ и состоящие из гранулированной (или чешуйчатой) аммиачной селитры, пропитанной небольшим количеством жидкого горючего (солярового масла или дизельного топлива). Игданиты – самые дешевые ВВ из всех применяемых. Они предназначены для использования в сухих забоях или в сухой части скважины при комбинированных зарядах.

Игданит относится к ВВ невысокой мощности и предназначен преимущественно для взрывания пород некрепких и средней крепости. По данным проф. Г.П. Демидюка, игданиты при высокой плотности их заряжания могут применяться и для взрывания крепких пород. Область его применения расширяется. С выпуском гранулированной пористой селитры качество игданитов повысилось, а область применения расширилась как на открытых, так и на подземных работах.

Однако при инициировании заряда детонирующим шпуром (ДШ) возникает необходимость в создании ДШ, устойчивого к воздействию солярового масла в течение длительного времени (до 5–10 сут).

ВВ, содержащие в своем составе в качестве основного компонента нитроглицерин, называют нитроглицериновыми.

Нитроглицериновые ВВ делятся на высокопроцентные желатинированные, или пластичные ВВ, и низкопроцентные порошкообразные ВВ, содержащие не более 15% жидких нитроэфиров (победиты, детониты). В качестве нитроэфиров применяют нитроглицерин и нитрогликоль. Нитроглицериновые ВВ обладают высокой мощностью, водоустойчивостью и детонационной способностью.

Детониты − порошкообразные ВВ (с увеличенным содержанием нитроэфиров, приближаются к пластичным) – относятся к непредохранительным ВВ. Они состоят из аммиачной селитры, тротила, 5–10% алюминиевой пудры и 6−15% нитроэфира. Патроны детонита имеют плотность 1,15 – 1,20 г/см3, что обеспечивает получение при взрывании высокого качества дробления массива горных пород.

При работе с детонитами необходимо соблюдать осторожность, защищая руки от действия нитроэфиров, не допуская просыпания ВВ из пачек и патронов. Применение детонитов (например, детонит М), несмотря на их сравнительно высокую стоимость, весьма эффективно и экономически выгодно при взрывании крепких пород.

Использование при взрывных работах гранулированных ВВ имеет ряд преимуществ по сравнению с патронированными ВВ: 1) возможность механизировать процесс заряжания шпуров; 2) пониженная чувствительность ВВ к механическим воздействиям; 3) повышенная плотность заряжания (1,1–1,3 г/см3); 4) более низкая себестоимость проведения выработки (на 15–20%). Выпускают гранулированные ВВ в россыпном виде.

Для механизированного заряжания шпуров гранулированным ВВ используют переносные зарядчики (табл. 67).

Таблица 67

 

 

Техническая характеристика пневмозарядчиков
Параметр Нагнетательные Эжекторные
ЗП-1 ЗП-2 ЗП-5 "Зарман" "Кура-ма-7М" (ЗЭП-Г) "Кура-ма-8М" (ЗЭП-8) "Ка-тунь"
Производительность, кг/мин 5÷20
Плотность заряжания, г/см3 1,2 1,2 1,2 1,15÷1,25 1,1 1,1 1,2
Вместимость бункера, кг - - -
Дальность транспортирования, м -
Расход сжатого воздуха, м3/мин 2,0 6–8 2÷2,5 1,5÷2 -
Параметры заряжаемых шпуров:
диаметр, мм <85 <50 <76 <45 <46 <46 <75
глубина, м <20 <5 <40 <5 <3 <3 <5
Угол наклона, град. 0÷360 0÷360 0÷360 0÷360 0÷60 60÷90 0÷360
Высота, мм -
Ширина, мм - -
Масса, кг 2,2 2,5 -
Обслуживающий персонал, чел.

Взрывание зарядов ВВ в заданной последовательности и в определенный промежуток времени осуществляется средствами инициирования (СИ), передающими импульс заряду ВВ и тем самым вызывающими (возбуждающими) его детонацию.

Специальные технические устройства, служащие для создания начального импульса при инициировании взрывчатых веществ, называются средствами инициирования.

Для гранулированных и водосодержащих ВВ требуется усиление начального импульса, для чего применяется дополнительный инициатор из более чувствительного ВВ (шашки тротила, патрон аммонита 6ЖВ).

В соответствии с видом используемых средств инициирования применяют следующие способы взрывания: огневой, электроогневой, электрический и с помощью детонирующего шнура.

Капсюли-детонаторы предназначены для возбуждения детонации ВВ при огневом способе взрывания зарядов, а также для инициирования детонирующего шнура.

Серийно выпускаются капсюли-детонаторы КД-8УТБ и КД-8УТС. В обозначении первая буква после цифры указывает наименование материала гильзы (Б – бумага, С – сталь или биметалл, УТ – с уменьшенной массой первичного инициирующего вещества).

Огнепроводный шнур служит для передачи луча огня к инициирующему ВВ в капсюлях-детонаторах. В зависимости от материала водоизолирующего покрытия выпускают следующие марки шнура: асфальтированный (ОША), с пластиковым покрытием (ОШП) и экструзионный с полиэтиленовой оболочкой (ОШЭ).

Техническая характеристика огнепроводных шнуров

 

Тип шнура ОША ОШП ОШЭ
Диаметр, мм 4,8÷5,8 5÷6 4,8÷5,1
Число оплеток, шт.
Теплостойкость, °С
Морозостойкость, °С −25 −35 −35

Гарантийный срок хранения шнура ОШП – пять лет, остальных – один год. Огнепроводные шнуры выпускаются отрезками длиной 10 м, свернутыми в бухты, и по 25 шт. укладывают в пачки, а пачки – в ящики. Скорость горения – 1 см/с.

Для зажигания огнепроводного шнура применяются зажигательные патроны, тлеющий зажигательный фитиль и др.

Зажигательные патроны применяют для группового зажигания огнепроводного шнура. Выпускают зажигательные и электрозажигательные патроны в бумажных гильзах марок ЗП-Б от N1 до N5.Патроны N1 предназначены для поджигания 7, N2 – 8–12, N3 – 13–19, N4 – 20–27 и N5 – 28–37 отрезков шнура.

Для группового зажигания огнепроводного шнура предназначены также электрозажигатели ЭЗ-ОШ (ЭЗ-ОШ-К), электровоспламенители ТЭЗ-ЗП, ЭВ-ПТ-Гр.

Электродетонатор представляет собой капсюль-детонатор с электровоспламенителем в одной гильзе. Электродетонаторы различают по роду и величине заряда, инициирующего ВВ, по времени срабатывания (мгновенного, замедленного и короткозамедленного действия), по назначению (общего назначения, для сейсморазведки, для торпедирования скважин и др.), по условиям применения (непредохранительные, предохранительные). Промышленность выпускает электродетонаторы мгновенного действия следующих марок: ЭД-8Э – водостойкий, непредохранительный, с эластичным креплением мостика накаливания; ЭД-8Ж – водостойкий, непредохранительный, с жестким креплением мостика накаливания; ЭД-КЗ-35П, ЭД-КЗ-ОП – предохранительный, повышенной мощности для шахт, опасных по газу и пыли.

Электродетонаторы короткозамедленного и замедленного действия отличаются от электродетонаторов мгновенного действия наличием столбика замедляющего заряда, расположенного между первичным ВВ и электровоспламенителем. Выпускают для шахт, не опасных по газу и пыли, трех видов: ЭДКЗ, ЭДЗД и ЭД-З-Н (23 серии с замедлением до 1000 мс).

Электродетонаторы короткозамедленного действия (ЭДКЗ) выпускают с 6 ступенями замедления с номинальным временем срабатывания 25, 50, 75, 100, 150 и 250 мс; замедленного действия ЭДЗД с замедлением до 1000 мс и номинальным временем срабатывания 0,5; 0,75; 1; 1,5; 2; 4; 6; 8 и 10 с.

Электродетонаторы типа ЭДЗ-Н (непредохранительные) предназначены для замены электродетонаторов ЭДКЗ и частично ЭДЗД. Они имеют 23 ступени замедления. Первые десять ступеней имеют время замедления 10 мс, следующие четыре – 25 мс, последующие три – 50 мс и последние шесть – 100 мс. Характеристика электродетонаторов приведена в табл. 68.

Таблица 68

ЭД, ТУ, ГОСТ Замедление Безопасный ток, А Номер журнального постановления
  Число серий Интервал, мс
Непредохранительные
ЭД-8Ж, ЭД-8Э - мгновенного действия   88/71
ЭД-1-8-Т (мгновенного действия), ЭД-1–3-Т ТУ84-638–83 (замедленного действия) 1…10 20÷200 (через 20 мс) 0,92 ±0,02 263/81
11…14 225÷300 (через 25 мс)
15...18 350÷500 (через 50 мс)
19...23 600÷1000 (через 100 мс)
1,5 с
25÷29 2÷10 (через 2 с)
ЭД-КЗ ТУ-84-317–83 1÷6 25; 50; 75; 100; 150; 250 0,18 12/66
ЭД-З-Н ТУ 84-884–80 1÷10 20÷200 (через 20 мс) 0,18 264/81
11÷14 225÷300 (через 25 мс)
15÷18 350÷500 (через 50 мс)
19÷23 600÷1000 (через 100 мс)
Предохранительные
ЭД-КЗ-ОП (мгновенного действия) - - - -
ЭД-КЗ-П ГОСТ-21806–76 1÷5 25; 50; 75; 100; 125 0,18 203/77
ЭД-КЗ-ПК 1÷9 До 200 мс   382/87
ЭД-КЗ-ПМ 1÷7 15; 30; 45; 60; 80; 100; 120
ЭД-КЗ-ПМ 1÷9 До 200 мс
ЭД-КЗ-35-П 1÷6 До 200 мс
             

Номинальное время срабатывания указано на донышке гильзы или металлической бирке, прикрепленной к выводным проводам. Гарантийный срок хранения всех электродетонаторов 1,5 года. Совместно с электродетонаторами поставляют контактные зажимы ЭК-ВР-А, представляющие собой металлический сердечник из белой жести в пластиковой оболочке.

Для взрывания зарядов применяют также детонирующие шнуры (ДШ, см. выше).

Характеристика приборов при электрическом взрывании