Исследование детонационных характеристик пэвв Порэмит-1А в полигонных условиях, с использованием высокоскоростного регистратора данных «Datatrap II™ Data / vod Recorder»

УДК 622.235.213

В. А. Кутуев, П. В. Меньшиков

ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕТОНАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПЭВВ ПОРЭМИТ-1А В ПОЛИГОННЫХ УСЛОВИЯХ, С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВЫСОКОСКОРОСТНОГО РЕГИСТРАТОРА ДАННЫХ «DATATRAP II™ DATA / VOD RECORDER»

Ключевые слова: промышленные эмульсионные взрывчатые вещества, детонационная волна, скорость детонации, гильзовый заряд.

В статье изложены результаты опытно-промышленных испытаний, проведенные в рамках научно-исследовательской экспедиции на горно-обогатительном комбинате ОАО «Ураласбест». Для исследования детонационных характеристик использовалась «Методика измерений скорости детонации взрывчатых веществ реостатным методом, ускорения сейсмических колебаний и давления на фронте ударной воздушной волны с использованием измерителя скорости детонации «DATATRAP II™DATA/VOD RECORDER».

Key words: industrial emulsion explosives, detonation wave, velocity of detonation, charge sleeve.

The article presents the results of pilot tests conducted as part of research expeditions on GOK JSC "Uralasbest". To study the detonation characteristics were used: "Methods of measurement of the detonation velocity of explosives rheostatic method, acceleration of seismic vibrations and pressure on the front shock air wave using the measurement of velocity of detonation "DATATRAP II™ DATA/VOD RECORDER".

При взрыве детонационная волна распространяется во взрывчатых веществах (ВВ) со скоростью несколько тысяч метров в секунду, в результате чего возникает чрезвычайно высокое давление в среде, которое принято называть детонационным или давлением детонации. При этом указанная величина существенно зависит от изменения скорости перемещения горения по ВВ. В этой связи в современных условиях очень важно знать и контролировать такую характеристику, как скорость детонации. Она напрямую связана с качеством дробления конкретных горных пород.

В статье изложены результаты опытно-промышленных испытаний, проведенных в рамках научно-исследовательской экспедиции на горнообогатительном комбинате ОАО «Ураласбест». Использовалось промышленное эмульсионное взрывчатое вещество (ПЭВВ) Порэмит-1А с основными заявленными характеристиками:

Теплота взрыва..................720 ккал/кг

Концентрация энергии.........900 ккал/дм3

Плотность заряжания...........1,15-1,25 г/см3

Скорость детонации............4900-5100 м/с

Газовая вредность...............40 л/кг

Критический диаметр..........30 мм.

Для исследования детонационных характеристик использовалась методика, разработанная лабораторией разрушения горных пород ИГД УрО РАН,: «Методика измерений скорости детонации взрывчатых веществ реостатным методом, ускорения сейсмических колебаний и давления на фронте ударной воздушной волны с использованием измерителя скорости детонации «DATA TRAP II». В основе методики лежит реостатный метод [2 - 5], точнее его современный вариант, согласно [6], метод "НИСД" -непрерывного измерения скорости детонации.

Принцип работы «Data Trap II» заключается в следующем. В заряд ВВ по всей его длине помещают измерительный кабель, который присоединяют к

кабелю РК. При взрыве, по мере прохождения детонационной волны, длина измерительного кабеля уменьшается и, соответственно, изменяется сопротивление кабеля. Регистрирующий прибор непрерывно измеряет изменения величины сопротивления электрической цепи и записывает во встроенную память. Регистрирующий прибор фиксирует событие (взрыв одного заряда) в виде цифрового файла - таблицы «время - величина сопротивления» с возможностью расшифровки на персональном компьютере в виде диаграммы «длина заряда - время» с автоматическим вычислением скорости детонации (О).

Схема последовательности соединения и измерения О, а также сам прибор показаны соответственно на рисунках 1, 2.

соединение измерительного и - Коаксиапьяый кабель коаксиального кабеля типа РК типа РК {ЯС-58/11; РК-75,50> ^Х^__I I

Э-ВИС Коннектор

Рис. 1 - Схема измерения скорости детонации ВВ в одиночной скважине прибором «Data Trap II»

Рис. 2 - Высокоскоростной регистратор данных «Data Trap II™ Data / VOD Recorder»

Порядок проведения полигонных испытаний

Для проведения испытаний подготовлены 6 картонных гильз диаметром 0 100 мм, толщиной стенки 7 мм и длиной L = 1000 мм, запаянные в нижней части при помощи монтажной строительной пены с одновременным креплением устойчивого основания, для вертикального расположения в условиях полигона. Также просверлено 2 отверстия в верхней и нижней части гильзы (строго друг под другом) через которые протянут кабель-датчик (VOD PROCABLE «Зеленый»), с заданным сопротивлением 10,8 Ом/м. Верхний конец кабеля зачищен и замкнут сердечник на оплетку, после чего заизоли-рован и закреплен скотчем на гильзе. Нижний конец кабель-датчика также зачищен и подготовлен к последующему соединению с коаксиальным кабелем РК-75, подключаемый к измерительному прибору «Data Trap II™».

На полигоне горнодобывающего предприятия ОАО «Ураласбест» в подготовленные картонные гильзы заряжали промышленное эмульсионное взрывчатое вещество Порэмит-1А с известной плотностью р = 1,25 г/см3, сверху устанавливался промежуточный детонатор шашка БШД-800У с введенным волноводом ИСКРА-С, инициирование производилось при помощи электродетонатора ЭД-1-8Т (рис. 3). В процессе взрыва заряда, с момента детонации, регистратором данных «Data Trap II™» фиксировалось изменение сопротивления датчика по колонке заряда, как описано в ранее представленной методике.

Рис. 3 - Картонные гильзовые заряды

После проведения опытно-промышленных испытаний нами была произведена обработка данных прибора «Data Trap II™» и получены следующие результаты (табл. 1). В качестве примера на рис. 4 график первого замера.

Таблица 1 - Результаты замеров скорости детонации в условиях полигона

ВВ Скорость детонации заряда, м/с, в гильзе №

1 вз рыв 2 вз рыв 3 вз рыв

1 2 3 4 5 6

Порэмит-1А 4536 4546 4660 4709 4852 5177

Рис. 4 - Результат измерения скорости детонации прибором «Data Trap II™» = 4536 м/с

Табличные данные в графическом виде представлены на рис. 5.

Рис. 5 - Динамика Порэмита-1А

скорости детонации

Всего было 6 гильз, которые взорваны попарно, в результате трех взрывов. Замеры парных гильзовых зарядов, каждого из трех опытных взрывов, велись одновременно по двум каналам регистратора «Data Trap II™». Гильзы заранее промаркированы метками. Их взрывали в том порядке, в котором заряжали, с интервалами времени 5 - 7 минут между заряжанием конкретного гильзового заряда с одной зарядной машины. Первый взрыв был проведен через час после зарядки первой гильзы. Время между опытными взрывами составило 40 - 50 минут. Учитывая временные интервалы, построена зависимость скорости детонации от времени газификации ЭВВ (рис. 6).

т- 1

1

852 J

09 00«

466 0

36 4S * 6

ВРЕМЯ ГАЗИФИКАЦИИ,

Рис. 6 - Зависимость скорости детонации от времени газификации для Порэмита-1А

Согласно [7], в среднем процесс газификации ПЭВВ наиболее полно протекает при температуре эмульсии 80 - 60°С в течение 30 - 40 минут после введения газогенерирующей добавки. Длительное нахождение смесительно-зарядной машины на блоке и заряжание обводненных скважин при низких температурах приводит к быстрому остыванию эмульсии в скважине, в результате чего нарушается процесс газификации. Необходимо ускорить процесс газификации и обеспечить его стабильность, посредством введение ряда добавок и разработки новых составов ЭВВ.

Выводы

Из графика, представленного на рис. 6, видно, что детонационные характеристики ЭВВ Порэмит-1А значительно меньше заявленных производителем при времени газификации менее двух часов. К сравнению, результат замера скорости детонации в первых двух гильзах, спустя 30 - 35 минут после зарядки, составил 4536 - 4546 м/с, когда заявленный минимум - 4900 м/с. Таким образом, разница между ними составляет 350 м/с. При этом полная газификация ЭВВ проходит только через 2 часа с момента заряжания, что подтверждают значения измеренной скорости детонации 4852 - 5177 м/с. Для производства массовых взрывов этот показатель имеем определяющее значение, так как от него напрямую зависит качество дробления горных пород.

Исследование, проведенное в условиях полигона ОАО «Ураласбест», показало, что требуется более двух часов для получения заявленных детонационных характеристик ЭВВ Порэмит-1А. В этой связи

является актуальным разработка способов ускорения процесса газификации ЭВВ, особенно в условиях пониженных температур. Также при производстве взрывных работ следует учитывать газификаци-онные свойства ЭВВ для получения при взрыве требуемых детонационных характеристик.

Литература

1. Колганов Е.В., Соснин В.А. Эмульсионные промышленные взрывчатые вещества. Книга 1 (Составы и свойства). - Дзержинск, изд-во ГосНИИ «Кристалл», 2009. -592 с.

2. Кутуев В.А. О методах исследования детонационных характеристик ВВ/ В.А. Кутуев, П.В. Меньшиков, С.Н. Жариков //Теория и практика взрывного дела: сб. ст. /ИПКОН РАН. - М.: ЗАО МВК по взрывному делу при Академии горных наук. - 2015. С.С. 155 - 165. - (Взрывное дело. - 113/70).

3. Андреев К.К., Беляев А. Ф. Теория взрывчатых веществ. М.: Оборонгиз, 1960. - с. 210-212.

4. Корнилков М.В. Разрушение горных пород взрывом: конспект лекций / М.В. Корнилков; Урал. гос. горный ун-т. - Екатеринбург: Изд-во УГГУ, 2008. - с. 56-62.

5. Физика взрыва / Под ред. Л.П. Орленко. - Изд. 3-е, переработанное. - В 2 т. Т. 1. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2002. -832 с.

6. Маслов И.Ю., Пупков В.В., Кампель Ф.Б. и др. Определение фактической скорости детонации и работоспособности новых эмульсионных ВВ с целью выбора рациональной плотности заряжания при взрывоподготовке железных руд // Горный информационно-аналитический бюллетень (ГИАБ). - 2003. - №5.

7. Натаров О. В. Совершенствование технологии взрывных работ с применением эмульсионных взрывчатых веществ на карьерах Хибинских месторождений: дис. ... канд. техн. наук: 25.00.20.- Апатиты, 2006.- 113 с.: ил. РГБ ОД, 61 06-5/1529.

© В. А. Кутуев - аспирант, младший научный сотрудник ИГД УрО РАН, лаб. разрушения горных пород, kutuev88@gmail.com; П. В. Меньшиков - младший научный сотрудник ИГД УрО РАН, лаб. разрушения горных пород, menshikovpv@mail.ru.

© V. A. Kutuev, Junior researcher (PhD student), Institute of Mining, Ural Branch of the Russian Academy of Sciences (Ekaterinburg, Russia), kutuev88@gmail.com; P. V. Menshikov, Junior researcher, Institute of Mining, Ural Branch of the Russian Academy of Sciences (Ekaterinburg, Russia), menshikovpv@mail.ru.