CC BY
28
С.Ю. Семеняк
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГЕЛЬПОРА ДЛЯ ВЗРЫВОПОДГОТОВКИ ГОРНОЙ МАССЫ В УСЛОВИЯХ КАРЬЕРОВ ПРОИЗВОДСТВА СТРОИТЕЛЬНОГО МАТЕРИАЛА
Семинар № 3
1ГЛ взрывчатым веществам, исполь-
XV зуемым в горной промышленности, предъявляются следующие ния: безопасность в обращении,
ная чувствительность, высокая
собность. При производстве взрывных бот требуется обеспечить более низкий уровень воздействия сейсмических и ударно-воздушных волн на здания и сооружения.
Стремление изготовить ВВ с параметрами, оптимально удовлетворяющими этим условиям, привели к созданию новых промышленных взрывчатых материалов на основе гельпора ГП-2, разработанного Российским химико-технологи-ческим университетом им. Д.М. Менделеева. Гельпор ГП-2 представляет собой композицию из зерен пироксилинового пороха, гелеобразного раствора окислителей и гранулированной аммиачной селитры. Это гелеобразная эластичная масса с включениями твердых зерен пироксилинового пороха от желтого до черного цвета и белых гранул аммиачной селитры. В качестве гелеобразующей добавки использован полиакриламид.
Компонентный состав гельпора следующий]_________________________________
Порох пироксилиновый 35±4 / 48±4
Селитра аммиачная 46±4 / 34±4
Натрий азотнокислый 6±0,6 / 5±0,6
Карбамид 3,5±0,4 / 3,2±0,4
Вода__________________| 10±0,2 / 10±0,2
Примечание: В числителе и знаменателе -
состав ГП-2У и ГП-2Д соответственно.____
Для оценки эффективности взрывчатых веществ: гельпора ГП-2, граммонита 79/21 и аммонита №6 ЖВ, проводились натурные испытания. В качестве критерия оценки эффективности принимались параметры ударно-воз-душной волны (УВВ), образующейся при взрыве одинаковых по массе сосредоточенных зарядов указанных ВВ (рис. 1).
Подрывы сосредоточенных зарядов проводились на поверхности земли (трещиноватый гранитный массив, покрытый слоем щебня толщиной до 20 см) электрическим способом. Инициирование зарядов производилось от шашек-детонаторов ТГФ-850.
По измеренным параметрам проводились расчет и сравнительная оценка тротиловых эквивалентов взрывов зарядов гельпора и граммонита.
Схема постановки опытов:
12м їм I м
Рис. 1. Схема испытательного поля: 1 - заряд гельпора; 2 - заряд граммонита; 3 - датчики давления ДСЛТ-6; 4 -выносные усилители; 5 -ПЭВМ
ё еч 2 и X СО О ■—і ю о" ' со О т-Н ю о'
Длительн ость фазы сжатия т, с со О т-Н счГ ■ со О т-Н СчГ
1 2 Я ей - ОМ ^ СО СО СО
и :ніи * о 8 11 I о 1—1 [>. чГ і—і о г-Н ОО4 г-Н о т-Н Г- т-Н СМ
Величина избыточного давления во фронте ВУВ ДРф, Па о 1—н 1-0 1-0 о~ 0,68-104 0,52-104
ОІ
5 СО о со о СО о
§ со со Гельпор 1 -э г—< 00 |>. о~ г-Н 00 ЧО о~ т-Н 00 см о
Длитель ность фазы сжатия ВУВ т, с со о т-Н о со~ СО О ^н ю со О т-Н т-Н т-Н
Время прихода фронта ВУВ в точку измерения 1„р, с со о т-Н т-Н со О г-Н Ю СО о т-Н 1-0 т-Н
Таблица 1 Результаты измерений параметро ю" г-н Г'»" т-Н о' СМ
Величина избыточного давления во фронте ВУВ ДРф, Па О т-Н о' О г-Н СЧ1 40 о" О г-Н т-Н Ю О*
Рассто яние от центра взрыв а, м см 1-Н го т-Н т-Н
Параметры ударных волн пьезоэлектрическим способом измерялись путем аналогового преобразования давления Р(1;) в электрический сигнал и(1), который регистрировался на персональном компьютере через цифровой регистрирующий комплекс (ЦРК), запускавшийся с помощью проволочного датчика, установленного на детонаторе в заряде ВВ.
Для измерений в испытаниях применялись сульфато-литиевые датчики торцевой конструкции ДСЛТ-20-6. Для всех точек измерений получены полные записи параметров УВВ. Совмещенные эпюры давлений от взрывов зарядов гельпора и грам-монита представлены на рис. 2. Результаты измерений представлены в табл. 1.
По результатам измерений проводился расчет избыточного давления от расстояния для заряда тротила массой 40 кг в условиях стандартной атмосферы по формулам Садовского, для идеальной подстилающей поверхности (п = 1) и для сыпучих грунтов (п = 0,5).
Необходимо отметить, что характер изменения избыточного давления Рф с расстоянием при взрыве гельпора, близок к кривой Садовского.
Анализ зависимости избыточного давления от расстояния позволяет выявить две характерные особенности гельпора.
Первой особенностью является то, что время прихода ударной волны от гельпора в точки измерения значительно меньше, чем от граммонита, и это притом, что энергия взрывчатого превращения гельпора на 1015 % ниже энергии взрывчатого превращения граммонита. Прямолинейная экстраполяция асимптоты гельпора на ординату абсцисс взрыва, отсекает условный начальный радиус примерно на 10 % больший, чем у граммонита, а по объему условной полусферы, характеризующей работоспособность ВВ на начальном этапе, эта разница составит примерно 30 %.
Вторая особенность заключается в более раннем выходе годографа гельпора по сравнению с годографом граммонита на асимптоту звуковой скорости.
Из этих особенностей можно сделать вывод о более высокой, по сравнению с традиционными ВВ, условной работоспособности гельпора в ближней зоне взрыва и более низкой в дальней.
Необходимо отметить, что измеренные значения длительностей фазы сжатия (т) и для гельпора и для граммонита примерно на порядок меньше расчетных.
Примечательно то, что длительность фазы сжатия при взрыве гельпора с увеличением расстояния уменьшается вопреки классической теории взрыва. Факт уменьшения т с расстоянием подтверждается и акустическими ощущениями участвовавшего в испытаниях персонала, выражающимися в более «мягком» звуковом воздействии.
Выводы:
1. По сравнению с традиционными ВВ условная работоспособность гельпора в ближней зоне взрыва выше, а в дальнейшем ниже.
2. Выход негабарита на взорванный объем горной массы составил с примене-
Рис. 2, а. Эпюры давления при взрыве граммонита и гельпора. 12 м
Рис. 2, б. Эпюры давления при взрыве граммо-нита и гельпора. 13 м
Рис. 2, в. Эпюры давления при взрыве граммо-нита и гельпора. 14 м
нием штатных ВВ и гельпора ГП-2У соответственно 13,6 и 5,7 %, т.е. уменьшился в 2,4 раза. Изменился и сам характер негабарита (из-за повышенной объемной концентрации энергии гельпора), что позволяет эффективнее применять механические средства для вторичного дробления.
3. Существенно уменьшился выход мелких, нетоварных фракций. При высокой объемной концентрации энергии гельпора уменьшился радиус зоны сплошного раздавливания (переизмельчения) и радиус зоны практически сведен к нулю (т. е. бризантность минимальна).
— Коротко об авторах
Семеняк С.Ю. - Горный факультет.
