Цифровые решения для измерения скорости детонации ЭВВ
- реклама: ООО «Давтех» / ИНН 6679164666 / erid:2SDnjeKCFTt
А.В. Дремин, П.Е. Якушев, ООО «Давтех»
При осуществлении буровзрывных работ одним из ключевых аспектов является выбор эмульсионных и смесевых взрывчатых веществ (ВВ), требующий оценки их плотности. Данный показатель, находящийся в прямой зависимости от скорости детонации ВВ, оказывает существенное влияние на эффективность процесса дробления горной породы и снижение выхода фракции негабарита.
Определение скорости детонации является важным фактором для сравнения соответствия ВВ нормативным требованиям, изложенным в технических условиях (ТУ) предприятияизготовителя.
Существующие методы определения скорости детонации ВВ, такие как реостатный, электромагнитный и контактный, имеют существенные недостатки: низкую разрешающую способность и необходимость использования специализированных измерительных устройств (датчиков), и это ограничивает возможности их применения. В этом контексте рефлектометрический метод, основанный на применении обычного коаксиального кабеля, выглядит наиболее перспективным решением.
Рис. 1 Внешний вид устройства ПАК «Волна»
Программно-аппаратный комплекс (ПАК) «Волна» – это запатентованное российское изобретение, обеспечивающее эффективное измерение скорости детонации в условиях открытых и подземных горных работ. В основе его работы лежит метод импульсной рефлектометрии с частотой дискретизации до 250 кГц. Устройство определяет скорость детонации, отслеживая с помощью радиолокации, как коаксиальный кабель, расположенный в зоне взрыва, а именно в скважине, равномерно укорачивается. Анализируя изменения длины кабеля через фиксированные временные промежутки и время между этими замерами, можно вычислить скорость движения фронта взрывной волны и, соответственно, скорость детонации V:
V=∆l/t,
где Δl – изменение длины;
t – временной интервал шага.
Иными словами, скорость V – это величина, показывающая, насколько быстро изменяется длина кабеля Δl за определенный промежуток времени t. Когда происходит взрыв, коаксиальный кабель в скважине начинает разрушаться, и его длина постепенно уменьшается. ПАК «Волна» позволяет отслеживать это изменение, выполняя до 7000 измерений длины кабеля через равные промежутки времени. Все полученные значения длины кабеля записываются во внутреннюю память прибора. Затем эти данные с помощью USB-кабеля передаются на персональный компьютер (ПК), где в специализированном программном обеспечении (ПО) происходит их детальная обработка. На основе этих обработанных данных рассчитывается средняя скорость детонации на различных участках в пределах глубины зарядной скважины. ПАК «Волна» обладает степенью защиты IP67 и оснащен энергонезависимой памятью, которая может хранить до 30 последних измерений. Время автономной работы от встроенных аккумуляторов составляет не менее 12 ч. Прибор работает в температурных режимах от –40 до +50 °C, а вес устройства составляет всего 800 г.
Рис. 2 Основные параметры скважины из отчета ПО «Волна»
Рис. 3 Полная запись трека. Ось абсцисс – номер отсчёта в записи, ось ординат – измеренная длина кабеля
Рис. 4 Ось абсцисс – номер отсчёта в записи (время), ось ординат – измеренная длина кабеля (величина уменьшения длины кабеля за счет горения)
Рис. 5 Зона интереса в треке после фильтрации. Ось абсцисс – номер отсчёта в записи, ось ординат – измеренная длина кабеля
Низкая скорость детонации ВВ порождает ряд существенных сложностей, среди которых выделяются неэффективное разрушение верхней части взрыва, или так называемой «шапки» взрыва, а также недостаточная проработка нижней части, что приводит к неудовлетворительной проработке «подошвы» горизонта. Эти факторы ведут к серьезным негативным последствиям, таким как:
• выход негабарита и в целом неблагоприятный гранулометрический состав взорванной горной массы (ВГМ) приводит к снижению эффективности работы погрузочных машин и, как следствие, всего погрузочного комплекса;
• амортизация ковшей и эксплуатационные расходы экскаваторов;
• сокращение срока службы дробильно-сортировочного оборудования на обогатительных фабриках;
• повышение износа бурового оборудования и расходных материалов, обусловленное необходимостью вторичного бурения, а также ростом числа «перебуров» скважин, вызванных повреждениями устьев первоначально пробуренных скважин и превышением высотных отметок по «подошве» горизонта.
В результате все вышеуказанные факторы приводят к увеличению затрат на взрывные работы из-за необходимости повторных взрывов, что влечет за собой дополнительный расход ВВ, промежуточных детонаторов, средств инициирования и т.п.
Материал, изложенный далее, демонстрирует опыт внедрения ПАК «Волна» на одном из золотодобывающих предприятий РФ. В ходе внедрения была измерена скорость детонации ЭВВ «Эвофор–70» с целью сравнения соответствия ВВ нормативным требованиям, изложенным в ТУ предприятия-изготовителя.
Форма отчетности, представленная ниже, является дополнением к графикам скорости детонации, которые создаются в специализированном ПО «Волна».
Рис. 6 Процесс протекания детонации скважинного заряда (ось ординат – скорость детонации, ось абсцисс – длина заряда)
Рис. 7 ПАК «Волна» – скорость детонации ВВ 4983 м/с
Рис. 8 «ShotTrack VоD-305» – скорость детонации ВВ 5108,1 м/с
Рис. 9 «HandiTrap II VoD» – скорость детонации ВВ 4980 м/с
Средняя скорость детонации по всей длине заряда определена как 5473 м/с.
Стоит отметить, что результаты измерений скорости детонации ЭВВ «Эвофор–70» находятся в пределах, установленных ТУ предприятия-изготовителя, и соответствуют заявленным характеристикам.
В рамках сравнения устройств измерения скорости детонации с ушедшими с рынка зарубежными аналогами на одном из предприятий были проведены исследования на одной скважине с использованием трех различных кабелей, подключенных к устройствам ПАК «Волна», «HandiTrap II » (Канада) и «ShotTrack VоD-305» (Австралия).
Результаты исследования показали, что ПАК «Волна» находится на уровне зарубежных аналогов, при этом, как видно из графиков, уровень посторонних помех и искажений (например, таких как обрыв кабеля или завал кабеля осколками породы от взрыва) существенно ниже.
Заключение
Российские компании разработали и внедрили цифровые решения для БВР, которые эффективно заменили импортное оборудование, покинувшее рынок РФ в 2022 г. Эти отечественные разработки находятся на уровне зарубежных аналогов, а зачастую по многим ключевым показателям их превосходят и постоянно модернизируются, и ПАК «Волна» не исключение.
ПАК «Волна» зарекомендовало себя как надежное решение для российских горнодобывающих компаний и успешно замещает импортные продукты. Применение ПАК «Волна» не ограничивается РФ – уже налажено сотрудничество с заказчиками из Казахстана и Узбекистана, а также ведется активная работа по запросам из Перу, Ирана и некоторых африканских стран.
ПАК «Волна» предназначен для оценки качества взрывных работ, и если ключевой показатель, такой как скорость детонации ВВ неудовлетворителен, то говорить об приемлемом проведении БВР невозможно, поскольку горнодобывающие предприятия требуют высокой эффективности и качества БВР, одновременно стремясь к снижению затрат.
Развитие российских технологий в области БВР компанией «Давтех» продолжается. В 2025 г. компания представит первый в РФ прототип ПАК «Импульс» – устройство для измерения скорости детонации патронированных ВВ.
О КОМПАНИИ
Давтех — разработчик и производитель высокотехнологичных программно-аппаратных комплексов на основе искусственного интеллекта, машинного зрения и радиоэлектроники для горнодобывающей отрасли.
Наш опыт — более 20 лет успешных внедрений в IT-индустрии. Мы серийно выпускаем автоматизированные комплексы, помогая горнодобывающим предприятиям повышать рентабельность добычи и оптимизировать буровзрывные работы.
Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
г. Екатеринбург ул. Родонитовая, 18Б офис 601
