Конструкция скважинного заряда. Инициирование прямое и обратное. Промежуточный детонатор. Забойка, ее назначение. Параметры размещения зарядов на уступе.

Под конструкцией заряда понимают:

1. Форму и расположение заряда ВВ в зарядной камере;
2. Место расположения инициатора в заряде;
3. Величину и качество забойки.

В зависимости от формы зарядной камеры заряд ВВ может быть:

1. Удлиненный (колонковый), когда длина его больше не менее чем в 3 раза поперечного сечения;

2. Сосредоточенный, определяемый формами зарядной камеры — сферический, кубический и т. д;

3. Рассредоточенный.

Рассредоточение заряда может быть осуществлено либо остав­лением пустот между частями зарядов ВВ или зарядом и забойкой, так называемых воздушных промежутков, либо промежутки между частями заряда заполняют различными инертными материалами.

Инициирование всего заряда или каждой его части можно осу­ществлять одним или несколькими детонаторами или детонирующим шнуром.

Место инициирования колонкового заряда оказывает существен­ное влияние на эффективность взрыва. При расположении боевика в заряде ВВ первым от устья шпура способ инициирования называют прямым, а при расположении патрона боевика у забоя шпура или скважины — обратным.

Для детонации малочувствительных ВВ необходим мощный на­чальный импульс, осуществляемый с помощью более чувствительных и мощных ВВ, в связи с чем весьма важным является определение места расположения патрона-боевика в колонковом заряде для ини­циирования всего заряда.

Коэффициенты заполнения шпура по сечению и плотность ВВ связаны с конструкцией заряда и определяют его объемную концен­трацию энергии.

На основании теоретических и экспериментальных работ, про­веденных под руководством акад. Н. В. Мельникова, разработаны теоретические основы по выбору наиболее целесообразной конструк­ции колонкового заряда и выполнены инженерные расчеты по опре­делению параметров воздушных промежутков при взрывании зарядов в различных горно-геологических условиях.

Сущность этого метода ведения взрывных работ заключается в том, что для эффективного использования энергии взрыва колон­ковых зарядов с точки зрения дробления среды необходимо рассре­доточение последних по длине шпура или скважины с оставлением между ними воздушных промежутков. Физический смысл происхо­дящих при этом явлений состоит в том, что при рассредоточении осуществляется снижение пикового давления ударной волны и равно­мерное перераспределение энергии ВВ по всей длине скважины или шпура в результате чего увеличивается полезное использование энергии взрыва. Это обеспечивает получение равномерного дробле­ния горной массы заданной кусковатости из условий максимального использования погрузочно-транспортных средств, снижения рас­хода ВВ и стоимости работ.

При наличии в заряде воздушных промежутков время воздей­ствия продуктов взрыва на взрываемую среду удлиняется, тем са­мым создаются условия эффективного ее разрушения.

Напряжения, возникающие в среде при взрыве зарядов с возду­шными промежутками в первый период времени ниже, чем при обычных. В то же время в разрушаемом массиве разрыв поверхно­стного слоя происходит быстрее, чем при обычных зарядах. Таким образом, при наличии воздушных промежутков снижаются скорости распространения процесса возмущения среды в начальный период, удлиняется время взрывного воздействия на среду и снижается пиковое давление с сохранением энергии и последующим перерас­пределением ее для дополнительного разрушения среды. При этом общий объем разрушения увеличивается с улучшением качества дробления. При такой конструкции заряда на открытых работах достигается существенное снижение расхода ВВ и снижается вы­ход негабарита.

Производство взрывных работ с воздушными промежут­ками можно применять для всех горных пород и при всех типах ВВ. Воздушные промежутки можно образовать с по­мощью деревянных катушек, картонных цилиндров, бумажных пыжей и т. п. Размеры воздушных промежутков и их количе­ство в скважине зависят от горно-геологических условий и длины заряда ВВ.

Акад. Н. В. Мельников и докт. техн. наук Л. Н. Марченко реко­мендуют при высоте уступа до 20 м и относительной однородности пород рассредотачивать заряд на две-три части. В скважинах более глубоких количество рассредоточений может быть и больше. Расчет параметров таких зарядов производится по схеме, показанной на рис. 204.

Общую массу скважинного заряда определяют из выражения

где q -удельный расход ВВ, кг/м³; а - расстояние между скважинами, м; W₁ - линия наименьшего сопротивления по подошве; Ну — высота уступа, м. Масса нижней части заряда

Масса верхней части заряда

Высота воздушного проме­жутка

,

где - длина заряда, м, - вслабых породах уменьшается до 0,17, а с увели­чением крепости пород длина воздушного пространства рас­тет до 0,35; Р — вместимость 1 м скважины, кг.

Длина забойки может быть определена из выражения

где L — глубина скважины, м.

Скважинные заряды

Технология взрывной отбойки руды и пород на открытых разра­ботках включает методы скважинных (вертикальных, наклонных), котловых, камерных и шпуровых зарядов.

Наиболее распространенным как в нашей стране, так и за рубе­жом является метод отбойки зарядами в вертикальных скважинах различного диаметра. Скважины бурят рядами на некотором расстоя­нии от кромки уступа. Глубина скважин, как правило, превышает высоту уступа на величину перебура. Различают однорядное и много­рядное взрывание. Число рядов зависит от типа погрузочно-транспортного оборудования и принятой технологии. Диаметр скважин зависит от крепости взрываемых пород, высоты уступа, расстояния

между скважинами и других горнотехнических факторов. В на­стоящее время в основном бурят скважины диаметром 100— 300 мм.

Существует небольшое число мелких предприятий, где еще при­меняют шпуровой метод отбойки.

Скважинные заряды по конструкции разделяются на три группы (рис. 261).

К первой группе относятся заряды, в которых эффект взрыва регулируется за счет пространственного расположения скважин и рассредоточением зарядов в них (рис. 261, а, б, в, г). Ко второй группе относятся заряды, эффект взрыва в которых можно менять путем подбора ВВ, расположения инициатора, сближения скважин. К ним также относят и комбинированные скважинные заряды (рис. 261, д, е, ж, з). К третьей группе относятся скважинные заряды, в которых управление действием взрыва достигается за счет изменения формы ^зарядной камеры (рис. 261, и, к, л, м).

При взрывании скважинных зарядов на уступе бывают случаи, когда одновременно взрывается несколько сотен тонн ВВ. Произ­водство такого массового взрыва осуществляется по специальному проекту буровзрывных работ (БВР), который включает вводную часть, содержащую основные данные о взрыве, характеристику по­род, место взрыва и его описание, технологию буровых работ и сред­ства бурения скважин, их глубину, расположение и направление, технологию взрывных работ (тип применяемого ВВ, метод взрыва­ния, конструкцию заряда, величину заряда, метод расчета охраны близко расположенных зданий и сооружений от действия взрывной волны и разлета кусков разрушаемой породы, схему взрывной сети, ее расчет и монтаж, охрану ВМ на блоке, сигнализацию и охрану опасной зоны производства взрывных работ); распорядок проведе­ния взрыва и выполнения отдельных операций по времени, назначе­ние ответственных лиц за выполнение каждой операции; акт готов­ности блока к заряжанию; графический материал — план располо­жения скважин в масштабе 1:500, схему монтажа взрывной сети, конструкцию заряда, конструкцию боевика.

Проект БВР на открытых работах составляется техническим отделом рудника (карьера), согласовывается с исполнителями и утверждается главным инженером рудника (карьера).