Влияние параметров промежуточного детонатора на скорость детонации смесевых взрывчатых веществ
Ал.А. Галимьянов1, К.А. Рудницкий2, К.В. Гильденбрант2, С.И. Корнеева1, Е.Н. Казарина1, В.И. Мишнев1
1 Институт горного дела Дальневосточного отделения Российской академии наук, г. Хабаровск, Российская Федерация
2 ООО «БСК Взрывпром», г. Тында, Российская Федерация
Горная Промышленность №3 / 2023 стр. 130-133
Резюме: В горном деле буровзрывные работы считаются наиболее экономичным способом подготовки горной массы к выемке. Взрывы на разных горнодобывающих предприятиях ведутся при отличных друг от друга горно-геологических условиях и, соответственно, параметрах буровзрывных работ, что может оказывать значительное влияние на скорость детонации скважинного заряда, одну из важнейших его характеристик, влияющих на качество взрыва. Скорость детонации зависит от многих факторов, основными из которых являются: качество приготовления взрывчатых веществ и их компонентов, плотность, диаметр и высота столба заряда, параметры промежуточного детонатора и его расположение по длине колонки заряда. В статье приведены результаты измерений скорости детонации промышленных взрывчатых веществ и зафиксировано влияние массы промежуточного детонатора на скорость детонации.
Ключевые слова: буровзрывные работы, скорость детонации, взрывчатое вещество, промежуточный детонатор, инструментальные измерения, качество взрыва
Благодарности: Исследования проводились с использованием ресурсов Центра коллективного пользования научным оборудованием «Центр обработки и хранения научных данных Дальневосточного отделения Российской академии наук», финансируемого Российской Федерацией в лице Министерства науки и высшего образования РФ по проекту №075-15-2021-663.
Для цитирования: Галимьянов Ал.А., Рудницкий К.А., Гильденбрант К.В., Корнеева С.И., Казарина Е.Н., Мишнев В.И. Влияние параметров промежуточного детонатора на скорость детонации смесевых взрывчатых веществ. Горная промышленность. 2023;(3):130–133. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2023-3-130-133
Информация о статье
Поступила в редакцию: 14.04.2023
Поступила после рецензирования: 05.05.2023
Принята к публикации: 05.05.2023
Информация об авторах
Галимьянов Алексей Алмазович – руководитель сектора разрушения горных пород, ведущий научный сотрудник, Институт горного дела Дальневосточного отделения Российской академии наук, г. Хабаровск, Российская Федерация; e-mail: azot-1977@mail.ru
Рудницкий Константин Абрамович – генеральный директор, ООО «БСК Взрывпром», Амурская область, г. Тында, Российская Федерация; e-mail: bsk-vzryvprom@mail.ru
Гильденбрант Константин Владимирович – заместитель генерального директора, ООО «БСК Взрывпром», Амурская область, г. Тында, Российская Федерация; e-mail: khab-bsk@mail.ru
Корнеева Светлана Ивановна – кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории разработки россыпных месторождений, Институт горного дела Дальневосточного отделения Российской академии наук, г. Хабаровск, Российская Федерация; e-mail: s_korneeva@mail.ru
Казарина Елизавета Николаевна – инженер сектора разрушения горных пород, Институт горного дела Дальневосточного отделения Российской академии наук, г. Хабаровск, Российская Федерация; e-mail: kazarinaen@mail.ru
Мишнев Владимир Игоревич – инженер сектора разрушения горных пород, Институт горного дела Дальневосточного отделения Российской академии наук, г. Хабаровск, Российская Федерация; e-mail: mishnev.vl@mail.ru
Введение
Важнейшим параметром, определяющим действие взрыва в режиме реального времени, является скорость распространения детонационной волны. С развитием систем мониторинга взрыва в последнее время стал доступен широкий спектр средств измерений [1; 2], основанных в том числе на методе импульсной рефлектометрии, реостатном, контактном и электромагнитном [3] принципах.
Измерение скорости детонации (далее – D) скважинных зарядов взрывчатых веществ (ВВ) помогает сравнивать и оценивать относительные характеристики взрывчатых веществ и параметры БВР. На скорость детонации смесевых ВВ оказывают влияние: плотность и диаметр заряда; расположение промежуточных детонаторов (ПД) по колонке заряда и их параметры [4; 5], в том числе масса, диаметр и высота ПД.
Большинство крупных горнодобывающих предприятий перешло на приготовление смесевых ВВ непосредственно на местах применения [6]. Одним из положительных эффектов данного перехода является механизация изготовления и заряжания ВВ в скважины, а отрицательным – снижение качества заряда ВВ особенно эмульсионных ВВ (ЭВВ) относительно применения индивидуальных ВВ.
Так как изготовление ЭВВ очень сложный процесс, начиная с приготовления полуфабрикатов (ПФ) на линии производства невзрывчатых компонентов ЭВВ и заканчивая смешиванием ПФ в смесительно-зарядной машине с формированием скважинного заряда. И качество основных компонентов ЭВВ, количество которых около 10, играет значительную роль в соответствующем процессе. Чтобы на выходе получить высокое качество ЭВВ, необходимы высококвалифицированный персонал, исправное оборудование и качественные компоненты. Поэтому зачастую качество ЭВВ не соответствует нормативным показателям, что в итоге негативно влияет на качество подготовки горной массы и не должно оставаться без должного внимания.
За последние годы наблюдается высокая активность научных исследований в направлении изучения свойств взрывчатых веществ, изготавливаемых в местах применения. Однако пока еще не выработана общепринятая теория, описывающая взаимосвязь факторов (плотность ВВ, диаметр заряда, параметры ПД, параметры БВР), влияющих на скорость детонации, поэтому рациональные параметры заряда определяются в итоге эмпирическим путем [7].
К примеру, в работах [8; 9] экспериментально зафиксирована зависимость скорости детонации ЭВВ от параметров промежуточного детонатора, однако в работе [10] говорится об обратном, что состав и детонационные характеристики промежуточного детонатора практически не оказывают влияния на начальный импульс и изменение скорости детонации основного заряда ВВ, соответственно, в этом направлении целесообразны дополнительные исследования.
Результаты исследования
В целях уточнения влияния перечисленных факторов на скорость прохождения ударной волны по колонке заряда ВВ сотрудниками института горного дела ДВО РАН проведены инструментальные измерения скорости детонации взрывчатых веществ на разных карьерах Дальнего Востока. Измерения были произведены при помощи прибора VoD-305 1, принцип работы которого основан на методе импульсной рефлектометрии. Результаты измерений отражены в табл. 1 и на рис. 1.
Таблица 1 Результаты измерений скорости детонации промышленных ВВ за 2022–2023 гг.
Table 1 The results of measuring the detonation velocity of industrial explosives in 2022–2023
Рис. 1 Зависимость скорости детонации от массы ПД
Fig. 1 Dependence of the detonation velocity on the booster weight
Результаты измерений подтверждают теорию зависимости скорости детонации не только от состава ПД, но и от параметров промежуточного детонатора, которые должны соответствовать рациональному значению [11] устойчивой детонации скважинного заряда. Для примера, на графике (рис. 2) показана фактическая D скважинного заряда (ВВ – Эмуласт АС30ФП, ПД – аммонит 6ЖВ- 0,4 кг), где затухание детонации происходит через 0,85 м от места установки боевика, при длине колонки заряда 4 м и диаметре скважины 0,115 м, а на графике (рис. 3) зафиксирована D заряда (ВВ – Эмуласт АС30ФП, ПД – аммонит 6ЖВ-0,8 кг), где скорость детонации выше относительно указанного заряда и снижается уже через 2,6 м при аналогичных значениях длины колонки заряда и диаметра скважины. На основании чего можно говорить о недостаточной массе промежуточного детонатора в первом случае, если не рассматривать качество ВВ и диаметр скважины.
Рис. 2 График скорости детонации заряда скважины №1 на Некрасовском карьере: D средняя на отрезке 0,83 м – 2700 м/с; масса ПД – 0,4 кг
Fig. 2 Detonation velocity graph of the charge in borehole No.1 at the Nekrasovsky quarry D is the average detonation velocity within the 0.83 m section, i.e. 2700 m/s. The booster weight is 0.4 kg
Рис. 3 График скорости детонации заряда скважины №2 на Некрасовском карьере: D средняя на отрезке 2,6 м – 3453 м/с; масса ПД – 0,8 кг
Fig. 3 Detonation velocity graph of the charge in borehole No.2 at the Nekrasovsky quarry D is the average detonation velocity within the 2.6 m section, i.e. 3453 m/s. The booster weight is 0.8 kg
Подтверждено, что существует предел увеличения массы промежуточного детонатора, при котором скорость перестает расти. Если D взрывчатых веществ не достигает пределов скорости детонации, указанной в технических условиях, то это может быть также обусловлено малым диаметром скважины и недостаточным качеством непосредственно ВВ.
Выводы
Приведенные мероприятия подтверждают актуальность систематических и более обширных измерений для наработки необходимой статистики в целях определения рациональных параметров БВР в конкретных горно-геологических условиях [12]. Для определения зависимостей влияния перечисленных факторов на D скважинного заряда планируется продолжение исследований в этом направлении, учитывая высокую актуальность вопроса качества подготовки горной массы к выемке буровзрывным способом.
Список литературы
1. Mesec J., Zganec S., Kovac I. In-hole velocity of detonation (VOD) measurements as a framework for the selection type of explosive. International Journal of Mining Science and Technology. 2015;25(4):675–680. https://doi.org/10.1016/j.ijmst.2015.05.024
2. Кутуев В.А., Меньшиков П.В., Жариков С.Н. Анализ методов исследования детонационных процессов ВВ. Проблемы недропользования. 2016;(4):78–87. https://doi.org/10.18454/2313-1586.2016.03.078
3. Seo M., Rutter B., Johnson C.E., Torrance A., Cavanough G. Innovative method to measure velocity of detonation by electromagnetic pulse (EMP). In: Helsinki Conference Proceedings. 2019, pp. 263–273.
4. Горинов С.А. Научно-технические основы и технологии обеспечения устойчивой детонации эмульсионных взрывчатых веществ в скважинных зарядах [дис. … д-ра техн. наук]. Екатеринбург; 2018. 299 с.
5. Leng Z., Sun J., Lu W., Xie X., Jia Y., Zhou G., Chen M. Mechanism of the in-hole detonation wave interactions in dual initiation with electronic detonators in bench blasting operation. Computers and Geotechnics. 2021;129:103873. https://doi.org/10.1016/j.compgeo.2020.103873
6. Подозерский Д.С., Едигарев С.А., Власова Е.А., Соколов А.В., Белоглазов М.И., Шишаев В.А. и др. Метод определения скорости детонации и газовой вредности промышленных взрывчатых веществ. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2003;(9):64–66.
7. Жариков С.Н., Меньшиков П.В., Синицын В.А. Определение взаимосвязи между плотностью, скоростью детонации и диаметром заряда на примере эмульсионного взрывчатого вещества «Нитронит». Известия высших учебных заведений. Горный журнал. 2015;(6):35–39.
8. Добрынин И.А. Обоснование параметров промежуточных детонаторов в скважинных зарядах для повышения эффективности дробления горных пород [автореф. дис. ... канд. техн. наук]. М.; 2010. 20 с.
9. Маслов И.Ю., Пупков В.В., Фоменкова В.Е., Кампель Ф.Б., Коробов В.П., Славский Б.В. и др. Улучшение качества взрывной подготовки горной массы за счет применения промежуточных детонаторов с оптимальными габаритными размерами при инициировании скважинных зарядов эмульсионных ВВ. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2003;(5):54–56.
10. Меньшиков П.В., Флягин А.С., Кутуев В.А. Изучение влияния начального импульса промежуточных детонаторов различной массы на скорость детонации зарядов эмульсионных взрывчатых веществ. Проблемы недропользования. 2022;(3):104–113. https://doi.org/10.25635/2313-1586.2022.03.104
11. Горинов С.А., Маслов И.Ю. Инициирование ЭВВ когерентным промежуточным детонатором. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2017;(4):293–304.
12. Галимьянов А.А., Герасимов Д.Е., Мишнев В.И., Казарина Е.Н., Галимьянов А.А., Гевало К.В. Влияние параметров БВР на скорость детонации заряда взрывчатых веществ. Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2022;(9):268–274.
