Методика экспериментальной оценки эффективности

применения БРТТ в качестве сенсибилизаторов в составе ЭВВ

Рис. 1. Оптическая система камеры СФР-2

1 - входной объектив

2 - щель

3 - затвор

4 - второй объектив

5 - зеркало

6 - фотопленка

Для определения скорости детонации заряд устанавливают вертикально на подставке в центре взрывной камеры. Инициирование зарядов осуществлялось шашкой прессованного тротила массой 400г утопленной в заряд. К нижнему торцу заряда прикрепляли индикаторы прохождения процесса в виде отрезков детонирующего шнура (ДШ) и шнура из баллиститного состава “эластит” диаметром 5мм, на концах которых устанавливались свинцовые пластины-свидетели.

Фоторегистратор наводят на заряд таким образом, чтобы в фокусе была наибольшая часть заряда. Для определения масштаба съемки на заряд укрепляют масштабную ленту. Установив требуемую скорость врящения зеркала, инициируют заряд. Свечение детонирующего заряда экспонирует фотопленку, образуя кривую линию.

Скорость детонации ВВ определяется путем нахождения тангенса угла наклона касательной к кривой, запечетленной на фотопленке, и умножения его на скорость вращения зеркала камеры и масштаб съемки.

Рис. 2. Схема проведения испытаний зарядов ЭВВ.

Зависимость скорости детонации эмульсионного ВВ

от содержания утилизируемых компонентов

Зависимость скорости детонации зарядов эмульсионного ВВ от содержания утилизируемых компонентов показана на рис. 3:

Рис. 3. Зависимость скорости детонации зарядов эмульсионного ВВ

диаметром 105 мм от содержания утилизируемых компонентов

Результаты определения критического диаметра детонации зарядов ЭВВ,

содержащих утилизируемые компоненты

Помимо скорости детонации необходимо знать другие характеристики ВВ. Работоспособность – одна из основных характеристик ВВ. Она отражает его потенциальные возможности совершать работу взрыва. Так как, обычно, действие взрыва производится над определенной средой, то часто рассматриваются конкретные формы полезной работы (выброс грунта, дробление оболочки, метание породы и т.д.).

Для правильной оценки работоспособности ВВ необходимо обеспечить одинаковые условия испытаний и исключить возможное влияние режима взрывчатого превращения. Это означает, что испытания необходимо проводить по одинаковой технологии на зарядах одинаковой массы, детонирующих в идеальном или близком к нему режимах. Все эти условия, в принципе, можно обеспечить при промышленных взрывах. Однако, подобные испытания являются дорогими, требуют много времени на подготовку и проведение. Кроме того, эти испытания проводятся в различных горно-геологических условиях без надежного контроля за свойствами горных пород и режимами взрывчатого превращения ВВ, что делает результаты подобных испытаний практически не воспроизводимыми.

Наиболее полно определить работоспособность промышленных ВВ позволяет метод, основанный на измерении воронки выброса. Данный метод прямо воспроизводит условия практического использования ВВ. Он достаточно широко известен и изучен, используется для моделирования промышленных взрывов и не требует сложной измерительной аппаратуры.

Несмотря на кажущуюся простоту этот метод включает в себя ряд особенностей, которые невозможно смоделировать в других испытаниях. При взрыве в породе учитывается часть энергии взрыва, расходуемая на ее деформацию и нагрев. Пористость породы создает условия взаимодействия с ней продуктов детонации. Важной особенностью взрыва на выброс является наличие свободной поверхности, преодоление сил тяжести при подъеме породы и сравнительно большие времена совершения работы.

Основным недостатком этого метода можно считать трудоемкость и сравнительно невысокую точность, так погрешность по оценке некоторых авторов может достигать 10-14%. Однако, представляется возможным уменьшить погрешность измерений за счет улучшения контроля за состоянием среды и повышения точности определения объема воронки выброса.

Как уже отмечалось, для достоверности определения работоспособности необходимо достижение идеальных или близких к идеальным режимов детонации. При диаметре открытого заряда более 100мм для большинства испытываемых ВВ прирост скорости детонации при увеличении диаметра практически прекращается. Это указывает на достижение близких к идеальному режимов детонации.

Для выхода на нормальный режим детонации необходимо, чтобы длина заряда при мощном инициаторе составляла не менее 3-х его диаметров. При подобном соотношении масса заряда диаметром 105 мм и длиной 3d _з при плотности ВВ 1,45г/см ³ составляет около 3 кг.

Исходя из вышеуказанного, испытания по определению работоспособности ВВ проводились по воронке выброса. Поскольку изготовление изотропной прочной среды, в которой кроме воронки выброса можно было бы получить данные по качеству дробления породы, большого объема на один подрыв практически невозможно, при проведении испытаний было решено использовать песок. Важным его достоинством является изотропность, отсутствие прочности и близость по свойствам к реальным грунтам. Кроме того, возможно неоднократное проведение экспериментов с использованием одного и того же объема песка.

Для проведения экспериментов в песчаном карьере была подготовлена горизонтальная площадка размером 5 ´ 5 м с однородным по грансоставу песком плотностью 1,53-4,56 г/см ³ и влажностью 5-10%. В центре площадки при помощи ручного бура подготавливали скважину, в которую вручную при помощи веревок опускали подготовленный заряд. Сверху скважину засыпали тем же песком.

После взрыва заряда и проветривания площадки измерялись радиус воронки и глубины по профилю, а затем расчитывался объем воронки. Самый простой и быстрый способ определения объема, при котором измеряются только радиус и глубина воронки. Объем в этом случае рассчитывается по формуле:

Значения глубин воронок по профилю и их диаметры представлены в табл.3:

Таблица 3.

Примечание: ширина воронки выброса эмульсия+30% РСТ-4к равна 370см

Схема расположения заряда в ЭВВ в скважине представлена на рис.5, а схема определения объема воронки на рис.6.

Рис.5. Схема расположения заряда в ЭВВ при оценке работоспособности по воронке выброса.

Рис.6. Схема определения объема воронки выброса.

Поперечные сечения воронок представлены на рис.7.

Зависимость объема воронки выброса от содержания утилизируемого пороха показана на рис.8. (эмульсия + РСТ-4к).

Рис.8. Зависимость воронки выброса от содержания утилизируемого пороха.

Таблица 3

Результаты определения относительной работоспособности и удельного расхода для различных типов ВВ

Как видно из результатов проведенных испытаний, содержание БРТТ в составе ЭВВ в пределах 35-38% оптимально, испытанные ЭВВ с использованием элементов утилизируемых БРТТ по работоспособности значительно (на 10-25%) превосходят тротил. Моноблочные заряды из БРТТ типа РСТ-4к по работоспособности уступают тротилу.

Для эмульсионных ВВ с различным содержанием утилизируемых БРТТ максимальной работоспособностью обладают составы, содержащие 37% дробленой структуры состава типа РСТ-4к. Зависимость относительной работоспособности ЭВВ от содержания БРТТ представлена на рис.10:

Рис.10. Зависимость относительной работоспособности ЭВВ от содержания БРТТ

К числу характеристик, учитывающих сопротивляемость горных пород действию взрыва, относятся:

S - параметр, учитывающий сопротивляемость пород действию взрыва, который определяется по формуле:

; (5)

l _пор - показатель вязкости пород по Тарасенко В.П.

; (6)

где: - параметр, учитывающий энергонасыщенность ВВ;

- параметр, учитывающий удельное газообразование;

; (7)

где: Q _эт и Q _исп - теплота взрыва эталонного и испытуемого ВВ;

р _эт и р _исп - плотность заряжания эталонного и испытуемого ВВ;

D _эт и D _исп - скорости детонации эталонного и испытуемого ВВ;

Р _эт и Р _исп - давление продуктов детонации в зарядной полости при взрыве эталонного и испытуемого ВВ;

Для получения одинакового качества дробления породы при взрывных работах необходимо произвести пересчет параметров сетки (а ´ b) скважин с учетом полученного значения показателя эффективности применения ВВ (Е):

Заключение

В результате проведенных лабораторно-полигонных экспериментов установлено, что использование утилизируемого баллиститного ракетного топлива в качестве сенсибилизаторов в составе ЭВВ приводит к улучшению термодинамических характеристик ВВ и повышению эффективности использования таких ВВ в сравнении со штатными ВВ.

Проведенные исследования позволили установить:

1. Оптимальное содержание БРТТ в составе ЭВВ составляет 35-38%.
2. Величина критического диаметра зарядов ЭВВ составляет 50-85 мм, что позволяет использовать буровой инструмент и, следовательно, скважинные заряды малого диаметра.
3. Максимальной работоспособностью обладают ЭВВ, содержащие 37% состава типа РСТ-4к.
4. Эффективность использования ЭВВ содержащего 35-38% баллиститного ракетного топлива на 10-13% выше применяющихся сейчас ВВ типа акватолов в промышленности, что позволяет увеличить сетку скважин и снизить затраты по статье “буровые работы” на 1 м ³ взрываемой породы.