Выбор промежуточного детонатора

5. Выбор промежуточного детонатора

Промежуточные детонаторы применяются для инициирования ВВ, обладающих пониженной чувствительностью. Использование их оправдывает себя при малых (близких к критическим) диаметрах и значительной длине скважинных зарядов, а также при наличии в заряде ВВ инертных примесей (шлама).

В качестве промежуточных детонаторов используют порошкообразные аммиачно-селитренные ВВ в патронах или же специально изготовляемые шашки — заряды стандартных форм и размеров. Марку шашки в большинстве случаев обозначают буквами и числом. Буквы указывают наименование ВВ, а число — массу. На отечественных горнодобывающих предприятиях наиболее распространены литые и прессованные шашки следующих марок:

Т-400 — тротиловые прессованные цилиндрической формы с центральным сквозным отверстием.

ТГ-500 — изготовленные из сплава тротила и Гексогена.

ТТ-500 — Тротило-тетриловые цилиндрической формы.

Т-200 — Тротиловые.

ТГФ-850Э – изготовлен из литьевой смеси тротила и флегматизированного Гексогена

Т-75, Т-200 — Тротиловые прессованные цилиндрической или прямоугольной формы, массой 75 и 200 г с гнездом под капсюль-детонатор (или без гнезда) В зарядах ВВ, где неизбежны инертные примеси в виде шлама, массу промежуточных детонаторов рекомендуется увеличивать на 60—80%. Для обеспечения нормального протекания детонационного процесса по всей длине заряда надо учитывать местонахождение боевика в заряде, а следовательно, и соответствующие его параметры. В зависимости от условий взрывания шашки выпускаются приспособленными для инициирования их капсюлями-детонаторами (электродетонаторами) или детонирующим шнуром. Шашки или патроны ВВ, соединенные с детонирующим шнуром или детонатором, называют боевиками.

Боевики изготовляют на месте работ или в специально. отведенных местах. Количество их не должно превышать потребности подготовляемого взрыва. Патрон-боевик из патронированного ВВ в мягкой оболочке до ввода в патрон детонатора или ДШ нужно хорошо размять, а оболочку с торца развернуть. После введения в патрон ДШ (завязанного узлом) или детонатора бумажную оболочку необходимо обвязать шпагатом вокруг ДШ, огнепроводного шнура или проводов электродетонатор. Детонатор при этом должен быть введен в патрон ВВ на полную длину независимо от типа применяемого ВВ.

При производстве взрывных работ в сырых условиях патрон-боевик изолируют с помощью резиновой оболочки или другими способами.

Боевики вводятся в заряд осторожно, без толчков. При заряжании запрещается уплотнять боевики, а также проталкивать их ударами.

И так, в качестве промежуточного детонатора принимаем ТГФ-850Э тротиловая шашка весом 850 г, скоростью детонации 6,8 км/с и плотностью 1,52 г/см³. Имеет осевое отверстие и гнездо под капсюль детонатор.

 

6. Выбор электродетонатора

Электродетонатор мгновенного действия — соединение КД (капсюль детонатор) с электровоспламенителем в одной гильзе, служащее для инициирования заряда ВВ. Принцип действия ЭД мгновенного действия; при прохождении электрического тока мостик накаливания электровоспламенителя мгновенно нагревается, вызывает вспышку зажигательного состава, от которого мгновенно загорается воспламенительный состав. Луч пламени воспламенительной головки вызывает взрыв ЭД. ЭД изготовляются мгновенного, короткозамедленного и замедленного действия. В ЭД применяют безгазовые зажигательные, воспламенительные и замедляющие составы, Электровоспламенитель соединяется с КД при помощи мастики или обжима гильзы по пластикатовой пробочке, а в ряде конструкций резьбовым ниппелем и крышкой. Гильзы ЭД изготовляются из тех же материалов, что и гильзы КД.

Детонаторные провода изготовляются с медной или стальной жилой полиэтиленовой или полихлорвиниловой изоляцией.

Безопасный ток для всех марок ЭД равен 0,18 А. ЭД водонепроницаемы и выдерживают давление водяного столба высотой более 1 м.

Промышленность выпускает ЭД мгновенного действия ЭД-8П (предохранительный), ЭД-8-ПМ, повышенной инициирующей способности предохранительного типа, ЭДБ — не содержит инициирующих ВВ, менее чувствителен к механическим и температурным воздействиям, ЭД-8-ЗПС — для взрывания в сухих местах. ЭД-8-Э и ЭД-8-Ж выпускаются партиями не более 50000 шт., ЭДП, ЭДП-р и ЭДС — не более 15000 шт.

В одну картонную коробку в зависимости от длины проводов и типа ЭД укладывают 30—80 электродетонаторов.

Для эффективности поджога СИНВ выбираем 1 электродетонатор мгновенного действия ЭД-1-8-Т.

 

7. Выбор схемы взрывания и расчёт интервала времени замедления при КЗВ

Используя устройства СИНВ-П с разным временем замедления и соединения их в разной последовательности можно получить различные схемы инициирования. Это обеспечивает высокую управляемость процессом взрывания и возможность варьирования схемы инициирования в зависимости от характеристик взрываемой среды, диаметра скважины и сетки бурения, применяемых скважинных ВВ, необходимого качества дробления среды, величины и направленности взрыва.

Клиновидная схема инициирования (рис. 1) с использованием устройств СИНВ-П-30. Она обеспечивает хорошее дробление и компактный развал взорванной среды. Угол клина может быть уменьшен или увеличен за счет изменения времен поверхностных межрядных и межскважинных замедлений.

Диагональная схема инициирования с применением устройств СИНВ-П-45 и СИНВ-П-60. Угол наклона диагоналей можно применять как за счет последовательности соединений устройств СИНВ-П, так и за счет изменения времен межрядных и межскважинных замедлений.

Пример диагональной схемы инициирования с использованием детонирующего шнура и пиротехнических реле. Схема инициирования по периметру «закольцована». При отказе какого либо пиротехнического реле или участка детонирующего шнура инициирующий сигнал к устройствам СИНВ-С приходит с неповрежденной части взрывной сети.

Из выше перечисленных выбираю клиновидную схему инициирования т.к. она обеспечивает хорошее дробление и компактный развал взорванной среды.

 

Рис. 1 Схема клиновидного инициирования ВВ

Рассчитаем интервал времени замедления при КЗВ

 мс,

 мс,

где k=4 коэффициент взрываемости

Принимаем интервал времени замедления равной 30 мс.

Расчёт безопасных расстояний

Расстояние, безопасное для людей по разлету отдельных кусков породы при взрывании скважинных зарядов рыхления, определяется по формуле

где h_з = L_вв/L_с=8/13,4=0,6 - коэффициент заполнения скважины взрывчатым веществом;

h_заб = L_заб/L_н - коэффициент заполнения скважины забойкой, при полном заполнении забойкой свободной от заряда верхней части скважины h_заб = 1.

L_н=1,9 м - длина свободной от заряда верхней части скважины;

¦=12 - коэффициент крепости горной породы.

При расчете безопасных расстояний по этой формуле следует принимать минимально возможные в процессе взрывных работ значения параметров а, h_заб и максимально возможные значения¦ и h_з.

Рассчитанные по той формуле безопасные расстояния округляются в большую сторону до значения кратного 50.

Безопасные расстояния по разлету кусков для механизмов, зданий и сооружений определяются с учетом конкретных условий.

Определение расстояний, безопасных по действию ударно-воздушной волны на застекление при взрывании наружных зарядов и скважинных зарядов рыхления производится по формулам:

, м при 5000 > Q_э ³ 1000 кг,

, м при 2 £ Q_э < 1000 кг,

, м при Q_э < 2 кг,

где Q_э - эквивалентная масса заряда, кг.

Для группы из N скважинных зарядов длиной более 12 своих диаметров взрываемых одновременно

Q_э =12·р×d_c×k_з×N_одн=12·36.6·0,216·0,002·4=0,76кг,

м,

где k_з=0,002 - коэффициент, значение которого зависит от отношения L_заб/d_с и принимается из таблицы [2,п. 5.1.10 ]

N_одн=4 – число зарядов одной группы, взрываемых одновременно.

При короткозамедленном взрывании под Q_э и N следует понимать соответственно массу эквивалентного заряда и число зарядов одной группы, взрываемой одновременно. При интервале замедления между группами зарядов от 30 до 50 мс безопасное расстояние должно быть увеличено в 1,2, от 20 до 30 мс - в 1,5 и от 10 до 20 мс - в 2 раза.

Принимаем r_в=R_без=1,2×57=69 м.

Если взрывные работы проводятся при отрицательной температуре воздуха, то безопасное расстояние должно быть увеличено не менее чем в 1,5 раза: R_без=1,5×69=103 м.

II. Технология выемочно-погрузочных работ на карьере

Экскавируемость взорванных вскрышных пород

Показатель трудности экскавации разрушенных пород определяется по эмпирической формуле:

где γ=27 Н/дм³ – плотность известняка;

g=9,81 м/с² – ускорение свободного падения;

d_ср=0,45 м – средний размер кусков разрушенной породы;

К_р=1,27 – коэффициент разрыхления породы в развале;

 МПа,

МПа,

 МПа,

МПа,

 МПа,

МПа,

где σ_сж, σ_р, σ_сдв – соответственно пределы прочности на сжатие, растяжение и сдвиг;

·  ЭШ – экскаватор шагающий. Драглайн применяется на лёгких, средней крепости или взорванных крепких породах, как с нижним так и с верхним черпанием при бестранспортной системе разработки, при работе на отвалах, при переэкскавации горной массы, при погрузке в транспортные сосуды или в бункер, при строительстве карьеров и проходке траншей.

·  ЭГ – экскаватор карьерный гидравлический, на гусеничном ходу, прямая лопата.

·  ЭГО – экскаватор карьерный гидравлический, на гусеничном ходу, обратная лопата. Обратная лопата применяется на тех же породах, что прямая лопата, при черпании ниже уровня его стояния и погрузке в транспортный сосуд, расположенный на нижележащем уступе или на уровне стояния экскаватора и при проходке траншей.

·  ЭКГ – экскаватор электрический, на гусеничном ходу. Прямая карьерная лопата используется на мягких, плотных и разрыхленных (полускальных и скальных) породах, при погрузке пород в отвал и транспортные сосуды, установленные на уровне стояния экскаватора или на вышележащем уступе, а также при проходке траншей и на отвальных работах.

Буквы А, И, М, С, добавленные к названию, обозначают модификации экскаваторов; Ус – экскаватор с удлинённым рабочим оборудованием для погрузки транспорта, расположенного на уровне стояния экскаватора; У – экскаватор с удлиненным рабочим оборудованием для верхней погрузки.

Исходя из способа подготовки горных пород, вида транспорта, годового объёма вскрышных работ, высоты уступа, среднего размера куска, расчёта экскавации и вышесказанного выбираем ЭКГ-20А.

Техническая характеристика ЭКГ-20А:

-   Вместимость ковша – 20м³;

-   Расчётное время цикла – 28 с;

-   Максимальное усилие на подвеске ковша – 1764 кН;

-   Длина стрелы – 17 м;

-   Длина рукояти – 12,6 м;

-   Максимальный радиус копания на уровне стояния 14,2м;

-   Максимальный радиус копания – 23,4 м;

-   Максимальная высота копания – 17м;

-   Максимальный радиус разгрузки – 20,9 м;

-   Максимальная высота разгрузки – 11,5 м;

-   Радиус копания на уровне стояния – 13,5 м;

-   Масса экскаватора с противовесом – 1040 т.

Ширина тупикового забоя:

 м,

м

где, R_к.у=14,2 м – максимальный уровень копания на уровне стояния

h_у=20 м – высота уступа;

α=70° - угол откоса уступа.

Расчет производительности экскаватора

Теоретическая производительность экскаватора ЭКГ-20А в разрыхленной массе определяется по формуле

м³/ч,

 м³/ч,

где Е=20 м³ – вместимость ковша;

Т_ц.т=28 с – теоретическая продолжительность рабочего цикла.

Часовая техническая производительность в плотной массе для одноковшовых экскаваторов определяется по формуле

м³,

 м³,

где k_н.к=0,85 – коэффициент наполнения ковша;

k_р.к=1,45 – коэффициент разрыхления породы в ковше;

k_з=0,9 – коэффициент забоя, учитывающий влияние вспомогательных операций; [9 ,таблица 8.11 ]

Т_ц.р=37,5 с – расчётная производительность рабочего цикла экскаватора в данном забое, зависящая от типа разрабатываемых пород и угла поворота экскаватора к разгрузке.

Сменная эксплуатационная производительность определяется по формуле

м³,

 м³,

где Т_см=8 ч – продолжительность смены;

k_и.э=0,6 – коэффициент использования экскаватора во времени, зависящий от типа применяемого оборудования в смежных технологических процессах, организации производства и других факторов.

Годовая эксплуатационная производительность экскаватора определяется по формуле

 м³,

 м³,

где n_см=3 и N_д=300 – соответственно число рабочих смен в сутки и число рабочих дней экскаватора в году.

Число экскаваторов

 шт.

шт.

где V_г=30.000.000 м³ – годовой объём вскрышных работ.

При 20%-ном резерве инвентарный парк составит 2 экскаватора, окончательное количество экскаваторов принимаем 9 экскаваторов, т.к. могут быть простои на ремонт и техническое облуживание экскаватора.

III. Перемещение горной массы из рабочей зоны карьера

 

Использую данные таблицы и, учитывая заданные горно-геологические условия, выбираем автомобильный вид транспорта. Автосамосвал БелАЗ-7509 с техническими характеристиками:

-   Грузоподъёмность – 75 т;

-   Масса снаряженного автомобиля – 90 т;

-   Габариты – 10250×5360×4790 мм;

-   Погрузочная высота – 4550 мм;

-   База – 4450 мм;

-   Наименьший радиус поворота – 10,5 м;

-   Объём кузова:

- геометрический – 35 м³;

- с «шапкой» - 46 м³;

-   Двигатель – 6ДМ-21А;

-   Номинальная мощность – 772 кВт;

-   Частота вращения – 1500 мин^-1;

-   Мощность генератора – 630 кВт;

-   Мощность тягового двигателя – 360 кВт;

-   Размер шин – 27.00-49.

По сравнению с железнодорожным транспортом он обладает большой гибкостью и маневренностью. Его особенно эффективно применять в период строительства карьеров. Отсутствие рельсовых путей и контактной сети, менее жесткие требования к плану и профилю автодорог обеспечивает уменьшения объёма горно-капитальных работ, сроков и затрат на строительство карьеров.

Ширина проезжей части автодороги при двустороннем движении

 м,

 м,

где, а=5,36 м – ширина автосамосвала;

х=2·у=1,5 м – зазор между кузовами встречных автосамосвалов;

у=0,5+0,005·v=0,5+0,005×60=0,8 м – ширина предохранительной полосы;

v=60 км/ч – скорость движения автосамосвала.

Число автосамосвалов, которые могут эффективно использоваться в комплексе с одним экскаватором

 шт.

N_р.а= шт.

где, Т_р=S/v_ср=9,8/30=0,33 ч =19,8 мин – продолжительность рейса;

v_ср=30 км/ч –средняя скорость движения машин;

S=6,5+2,8=9,3 км – расстояние транспортировки;

t_п=n_к·t_ц=3×0,46=1,38 мин – продолжительность погрузки автосамосвала;

n_к=3 – число ковшей, разгружаемых экскаватором в кузов автосамосвала;

t_ц=0,46 мин – продолжительность рабочего цикла экскаватора.

Так как часть автосамосвалов постоянно находится в ремонте и проходит техническое обслуживание, то интервальный парк автосамосвалов

шт

N_и.п. шт.

где, τ_р=0,7 – коэффициент технической готовности парка.

Пропускная способность автодороги

N

где, t_а – интервал времени между автосамосвалами;

l_б=60 – безопасное расстояние между следующими друг за другом автосамосвалами;

n=2 – число полос движения;

k_н.д=0,65 – коэффициент неравномерности движения.

Провозная способность автодороги

 м³/ч

Мм³/ч

где, V_а=46 м³ – вместимость автосамосвала.

Выбранная модель автосамосвала и условия движения отвечают требуемому грузообороту, так как провозная способность автодороги за час больше чем часовой грузооборот карьера.

IV. Технология отвальных работ

Для данных условий целесообразно применять бульдозерный способ отвалообразования. Выбираем бульдозер Д-335А.

Производительность бульдозера

м³,

м³,

где Т_см=8 ч – время смены;

V_п.в=7 м³ – объём призмы волочения;

k_р=1,5 – коэффициент разрыхления;

k_в=0,6 – коэффициент использования бульдозера по времени;

 с – время цикла;

с

L_н=4 м, L_пер=В–L_н=7–4=3 м – расстояние, соответственно, набора и перемещения породы;

В=7 м – ширина заходки;

v_н=0,5 м/c, v_пер=1 м/c, v_пер=1,5 м/c – скорости передвижения, соответственно, при наборе, груженом и опорожненном состоянии;

t_в=10 с – время вспомогательных операций.

Необходимая площадь под отвалы

 м²,

 м²

где V_в=700.000.000 м³ – объём вскрыши, подлежащий размещению в отвале;

Н_о=90 м – высота отвала;

k_р.о=1,2 – остаточный коэффициент разрыхления породы в отвале;

k_о=0,7 – коэффициент учитывающий использование площади отвала.

Длина фронта разгрузки

 м,

м,

где n_ч.к=420 м³ – часовая производительность бульдозера;

k_пер=1,35 – коэффициент неравномерности работы карьера;

t_р.м=1,75 – продолжительность разгрузки и маневров;

l_п=20 м – длина фронта разгрузки.

Длина отвального фронта

 м,

м

Рабочий парк бульдозеров:

шт.

V_б=15000 м³ – сменный объём бульдозерных работ.

При 20%-ном резерве инвентарный парк составит 1 бульдозер, окончательное количество бульдозеров принимаем 6 бульдозеров, т.к. могут быть простои на ремонт и техническое облуживание бульдозера.

V. Выбор средств механизации и организации вспомогательных работ на карьере

Механизация зарядки и забойки скважин. Механизация взрывных работ на земной поверхности должна свести к минимуму физически тяжелых ручных операций с мешками ВВ, начиная с поступления их на склад ВМ и кончая заряжанием в скважины. Имеются следующие основные участки (узлы) механизации взрывных работ: склад ВМ; пункт подготовки исходных компонентов и готовых ВВ к загрузке зарядных машин; осушение скважин перед заряжанием; заряжание скважин; забойка скважин. На складах ВМ применяют вилочные погрузчики во взрывобезопасном исполнении для разгрузки и погрузки ВВ в мягких контейнерах емкостью 1 т, пакетов из мешков с ВВ на поддонах (20-25 шт.). Для операций с жесткими контейнерами большой грузоподъемности применяют специальные подъемные автокраны.

Имеются предложения подавать пневмотранспортированием гранулированные ВВ из вагонов МПС в бункеры-хранилища, из которых производится загрузка зарядных машин. Опыт предприятий показывает возможность и эффективность хранения аммиачной селитры в вагонах - хопперах или в россыпном виде в штабелях с погрузкой ее в зарядные или транспортные машины роторными погрузчиками; на пунктах подготовки и изготовления ВВ применяют стационарные или передвижные устройства для растаривания ВВ, поступающего со склада ВМ в мешках или контейнерах; устройства для подготовки ВВ к загрузке зарядных машин; загрузочные или смесительно-загрузочные устройства для загрузки зарядных машин исходными компонентами или готовыми ВВ; для заряжания скважин применяют транспортно-зарядные машины, предназначенные для транспортирования и заряжания готовых ВВ; смесительно-зарядные машины, предназначенные как для транспортирования, так и для изготовления инициирующего вещества (Игданита, ГЛТ-20, Ифзанитов, Порэмита), некоторые из этих машин могут работать с готовыми ВВ заводского изготовления; для забойки скважин применяют автономные машины с устройствами для загрузки забойки в бункер машины; неавтономные – без таких устройств; для осушения скважин перед заряжание применяют машины, выполняющие осушение с помощью сжатого воздуха или с помощью погружных насосов.

Зарядные машины для гранулированных ВВ предназначенные для транспортирования и заряжания скважин на открытых горных работах Игданитом, приготовляемым в процессе заряжания, а также заводского изготовления. Выгрузка из бункера машины и транспортирование ВВ к устью скважины осуществляются системой шнеков, которые служат и для смешения аммиачной селитры с дизельным топливом при изготовлении Игданита.

Машина МЗ-ЗБ выполняет те же операции, что и МЗ-ЗА, но в отличие от нее дополнительно оснащена устройствами для рассредоточения зарядов в скважине пневмозатворами и насосом для удаления воды из скважин. Базой для машин МЗ-ЗА и МЗ-ЗБ служит шасси автомобиля КрАЗ 256Б. Машина МЗ-4 выполняет те же операции, что и МЗ-ЗА. Основным отличием машины является высокая производительность. Базой служит шасси автомобиля БелАЗ-540А. Эти зарядные машины применяются на крупных карьерах с объемом заряжания на взрыве более 200 т. МЗ-4 не разрешается движение по автодорогам общего пользования из-за большой массы. Машина МЗ-8 представляет собой бункер, смонтированный на автомобиле МАЗ-563Б, с размещенными внутри него пневматическими диафрагмами для перемещения ВВ. Из бункера ВВ самотеком поступает в объемный дозатор, оттуда также самотеком в скважину. Изготовитель - ППП «Кривбассвзрывпром». Аналогичные конструкции зарядных машин-бункеров созданы и успешно эксплуатируются на «Сорском» комбинате, на объектах треста «Союзвзрывпром» (зарядный автомобильный бункер БЗА-01, БЗА-05 с вместимостью ВВ от 5,0 до 10 т на базе автомобилей КрАЗ и КамАЗ).

Техническая производительность заряжания машин 500 кг/мин.

Для заряжания шпуров и скважин в труднодоступных условиях дорожного и гидротехнического строительства применяют пневомзарядчики типа ЗМК-1А или ЗМБС-2, производительность которых 25 и 100 кг/мин соответственно, а вместимость бункера 55 и 300 кг. Трестом «Трансвзрывпром» создана на базе полу-принципа и зарядной машины Ульба-400 зарядная установка "Калуга". Ее транспортируют грузовой машиной, в которой доставляют мешки с ВВ к месту взрыва, а затем производят заряжание нескольких скважин с одной установки машины (на длину зарядного шланга). Причем заряжание ведется пневматическим способом как ниже, так и выше (до 50 м) уровня расположения зарядной установки. Производительность заряжания 150 кг/мин. Для работы в гористой местности при строительстве дорог трестом «Трансвзрывпром» создана зарядная установка ТЗУ-Т на базе зарядной машины Ульба-400 с емкостью бункера 400 кг ВВ. Подача ВВ пневмотранспортом на длину по горизонтали до 300 м, по вертикали до 100 м. Установка смонтирована на полуприцепе и работает с передвижным компрессором.

Машина зарядная МЗ-3Б

Предназначена для транспортирования взрывчатых веществ и заряжания скважин на открытых горных работах в районах с умеренным климатом. Кроме того, она выполняет операции по установке пневмозатворов в скважине. Заряжание скважин производится как игданитом, так и взрывчатыми веществами заводского производства, допущенными Госгортехнадзором России для механизированного заряжания.

 

Техническая характеристика

Базовое шасси КрАЗ-6510 КамАЗ-5511

Рекомендуемый диаметр заряженных скважин, мм 214 214

Грузоподъемность, т 10 10

Техническая производительность, кг/мин 600 600

Габаритные размеры, мм

 длина 8500 7030

 ширина 2500 2500

 высота 3300 3300

Масса сухая, кг 13000 9900

Предельно допустимое отклонение дозирования

 взрывчатых веществ, % ±4 ±4

И так, рассмотрев выше приведенный материал, делаем вывод что, для данных условий может применяться зарядная машина МЗ-3Б смонтированная на базе автомобиля КрАЗ 256Б.

Механизация вспомогательных работ

при выемке и погрузке горной массы

При выемке и погрузке горной массы наиболее трудоёмкими вспомогательными работами являются: очистка ковшей и ходовой части экскаваторов от налипания и намерзания горной массы; зачистка кровли ПИ от просыпей и недобора вскрыши; уборка просыпавшейся при разгрузке горной массы; обрушение козырьков в экскаваторных забоях и ликвидации местных превышений уступов; подавление пыли в экскаваторных забоях, планировка трассы экскаваторов и выравнивание подошвы уступов после отгрузки горной массы; перемещение питающего кабеля вслед за движущимися экскаватором; мелкий ремонт и смазка оборудования.

VI. Единые правила безопасности при открытых горных работах