Опыт применения неэлектрических систем инициирования на горных предприятиях Навоийского ГМК

ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ НЕЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИСТЕМ ИНИЦИИРОВАНИЯ НА ГОРНЫХ ПРЕДПРИЯТИЯХ НАВОИЙСКОГО ГМК

~П течение 2002 г. на открытых и подземных горных работах

-Я-М Навоийского ГМК прошла опытно-промыш-ленные испытания, была допущена к постоянному применению и внедрена неэлектрическая система инициирования (НСИ) "Динашок" (Германия). НСИ применяется для передачи инициирующего импульса от первичного инициатора (капсюля-детонатора или электродетонатора) через ударно-волновую трубку (УВТ), вмонтированную в детонатор системы, к промежуточному детонатору (для скважинных зарядов) или патрону-боевику (для шпуровых зарядов).

Конструктивно детонаторы системы "Динашок" представляют собой капсюль-детонатор (мгновенного, короткозамедленного или замедленного действия) и вмонтированную в него УВТ. Эта трубка изготавливается из нескольких слоев различных пластмасс, имеет диаметр примерно 3 мм, на внутренней поверхности трубки напылением или наклеиванием (в зависимости от производителя) нанесено инициирующее ВВ (соответствующее ТЭНу), примерно 16 мг на метр длины трубки. Этот слой ВВ после инициирования трубки капсюлем или электродетонатором, детонирует в ней со скоростью порядка 2000 м/с, передавая инициирующий импульс собственно детонатору. Поверхностные детонаторы, в отличие от скважинных или шпуровых, встроены в блок соединения трубок, который обеспечивает простоту монтажа поверхностной взрывной сети и гарантирует передачу инициирующего импульса от детонатора к УВТ следующих по схеме детонаторов.

НСИ в сравнении с традиционными пиротехническими (детонирующий шнур и электродетонатор) характеризуется более высокой надежностью, безопасностью и перспективами по совершенствованию управления энергией взрыва.

Надежность НСИ обеспечивается наличием внутрискважинно-го замедления, реализуемого скважинным детонатором системы в комплексе с УВТ. Это означает, что взрыв заряда в первой скважине взрываемого блока происходит через время, определенное параметрами скважинного детонатора. За это время инициирующий

импульс по поверхностной сети либо прошел по всей сети, либо его прохождение по сети определило начало прохождения взрыва по скважинам блока на значительное расстояние. Таким образом гарантируется невозможность "подбоя" (нарушения поверхностной взрывной сети взрывом скважинного заряда).

Безопасность НСИ достигается за счет:

- невозможности обратного прохождения инициирующего импульса (от УВТ к детонатору);

- невозможности несанкционированного инициирования детонационного импульса в УВТ от постороннего источника (огонь, удар, трение, блуждающие токи и т.д.).

Перспективность НСИ в совершенствовании методов управления энергией взрыва заключается в расширении возможностей, которые дает применение СИ в части:

- продолжительности общего времени действия энергии взрыва на массив;

- направленности прохождения взрыва по скважинам (шпурам) взрываемого массива;

- снижения сейсмического действия взрыва;

- отсутствия канального эффекта (выгорания части ВВ в скважинном заряде).

Качественная оценка основных показателей взрывов на открытых горных работах Навоийского ГМК характеризуется компактной формой развала взорванной горной массы, что способствует снижению потерь и разубоживания; умень-шением выхода крупнокусковых фракций взрыва; улучшением качества проработки подошвы и снижением сейсмического эффекта. Улучшение перечисленных показателей объясняется многократным взрывным нагружением массива горных пород, т. к. реализуется принцип "одно замедление - одна скважина", что способствует образованию дополнительных поверхностей обнажения, увеличению соударений движущихся потоков взорванной породы. Косвенным признаком реализации эффекта "одно замедление - одна скважина" является четкое прослушивание всех ступеней замедлений.

На подземных горных работах при проведении горных выработок важным достоинством НСИ является сочетание возможностей, присущих электрическому и электроогневому взрыванию

(короткозамедленное и замедленное взрывание) с безопасностью и надёжностью неэлектрического инициирования шпуровых зарядов.

Наряду с отмеченными достоинствами НСИ необходимо отметить, что работа с ними требует постоянного совершенствования профессионального уровня взрывного персонала на всех этапах взрывных работ (ВР) (проектирование, заряжание, взрывание). Невнимательность или неаккуратность обращения с элементами системы при монтаже поверхностной взрывной сети, равно как и ошибки, допущенные при ее проектировании, приведшие к нарушению соединения УВТ одного детонатора центральной (магистральной) строчки, неизбежно ведут к остановке прохождения инициирующего импульса по поверхностной сети, т.е. к "отказу" по оставшейся части блока.

Анализ информации об использовании НСИ на открытых горных разработках различных российских горнодобывающих предприятий, в частности "СИНВ", показывает, что широкое применение находят комбинированные СИ, а именно: скважинные детонаторы НСИ и поверхностная сеть детонирующим шнуром. В этом случае порядное поверхностное замедление создается с помощью пиротехнических реле. Применение такой схемы инициирования скважинных зарядов объясняется простотой проектирования и монтажа поверхностной взрывной сети, а также снижением стоимости ВР. Однако в этом случае используются только скважинные детонаторы НСИ и не используется главное преимущество системы - поскважинное инициирование. При этом задействованы только два положительных фактора СИ - отсутствие канального эффекта и существенное уменьшение вероятности повреждения поверхностной взрывной сети взрывом скважинных зарядов.

В настоящее время на карьере Мурунтау Навоийского ГМК реализовано применение НСИ "Динашок" в полном объеме (поверхностные + скважинные детонаторы СИ).

Практика выполнения массовых взрывов на карьере с применением НСИ показала следующее. На первом этапе при-менения НСИ необходимо освоить методы монтажа простых поверхностных взрывных сетей и довести до совершенства умение взрывников выполнять их монтаж. Ниже приведено сравнение простых и технологичных схем монтажа поверхностной взрывной сети с применением НСИ (рис. 1) и при помощи детонирующего шнура (рис. 2).

Из сопоставления схем монтажа поверхностной взрывной сети следует:

- общее время действия взрыва в случае монтажа поверхностной сети применением поверхностных детонаторов НСИ составляет 410 мс (рис. 1), в случае монтажа поверхностной сети применением ДШ с пиротехническими реле-замедли-телями - 280 мс (рис. 2);

- в первом случае (рис. 1) реализуется принцип "одно замедление - одна скважина", во втором случае (рис. 2) реализуется порядное КЗВ скважинных зарядов.

Так, например, для применяемой на карьере Мурунтау сетки скважинных зарядов 6x6 м и внутрискважинном замедлении 500 мс (т.е. когда в каждую скважину помещен промежуточный боевик, состоящий из патрона ВВ или тротиловой шашки и скважинного детонатора НСИ номиналом 500 мс) инициирующий импульс поверхностной сети опережает прохождение взрыва по скважинным зарядам блока:

- более чем на 120 м - для случая, когда поверхностная взрывная сеть монтирована с применением поверхностных детонаторов (рис. 1);

- на 90 м - для случая применения комбинированной схемы инициирования, т.е. поверхностное инициирование, выполняется детонирующим шпуром, а скважинное - короткозамедленным детонатором НСИ.

В случае, когда и поверхностное и скважинное инициирование выполняются с применением детонирующего шнура, а короткозамедленное взрывание обеспечивается применением пиротехнических реле, например, номиналом 35 мс, опережение прохождения инициирующего импульса по поверхностной сети равно расстоянию между рядами скважин (в нашем случае 6 м на рис. 2).

Из приведенной на рис. 1 схемы взрывания видно, что взрывание скважинных зарядов происходит в последовательности, обеспечивающей диагональное прохождение импульса

О - скважина;

3 - очередность прохождения взрыва заряда;

25 - время замедления поверхностного детонатора;

- поверхностный детонатор номиналом 25 мс;

- стартовый детонатор номиналом 0 мс;

прохождения инициирующего импульса по скважинам взрываемого блока

Рис. 1. Схема монтажа поверхностной взрывной сети неэлектрической системой инициирования

О - скважина;

35 - время замедления, мс;

- детонирующий шнур;

X - пиротехническое реле;

----- - направление прохождения инициирующего импульса по

скважинам взрываемого блока

Рис. 2. Схема монтажа поверхностной взрывной сети детонирующим шнуром

взрыва по блоку. Если пропустить линию начала детонации из поверхностных детонаторов посередине взрываемого блока (рис. 3), будем иметь инициирование скважин в последовательности, обеспечивающей прохождение детонации на поверхности блока по схеме "елочка", что способствует формированию более компактной формы развала. Использование различных вариантов расположения центральной (начальной) линии поверхностных детонаторов, а также вариантов номиналов замедлений поверхностных детонаторов в центральной линии и по рядам скважин обуславливает возможность управления

Рис. 3. Схема взрывания с центральным расположением ряда начала детонации поверхностных детонаторов НСИ: 1 - взрывная машинка; 2 - провода; 3 -электродетонаторы мгновенного действия; 4 - детонирующий шнур; 5 - соединение детонирующего шнура с трубкой-волноводом; 6 - трубки-волноводы; 7 - вертикальные скважины в плане; 8 - поверхностный соединительный блок, внутри которого находится капсюль-детонатор с замедлением 42 мс; 9 - то же, с замедлением 25 мс; 10 - то же, с замедлением 0 мс; 11 - время срабатывания поверхностных соединительных блоков без учёта прохода волны по трубкам-волноводам

ления направлением прохождения детонации взрыва по блоку, что дает возможность управлять формой развала и сейсмовзрывным воздействием на охраняемые объекты (здания, сооружения, дороги, ЛЭП, борта карьера и др.).

Опыт промышленного применения НСИ в условиях карьеров Навоийского ГМК показал, что не следует усложнять СИ наличием различных номиналов замедлений скважинных детонаторов в пределах одного блока. Номинал скважинного детонатора зависит

Рис. 4. Схема инициирования скважинного заряда ВВ при верхнем и нижнем расположении детонаторов НСИ: х - штатное замедление верхнего внутрискважин-ного КД; у - штатное замедление нижнего внутрискважинного КД; х+г - время срабатывания верхнего КД; у+г+(1/с) - время срабатывания нижнего КД; где: I - расстояние между КД; с - скорость прохода пламени по трубке-волноводу (с=2000 м/с); х+г+(1/Б) - приход волны детонации от верхнего к нижнему КД; у+г+(1/с)+(1Ю) -приход волны детонации от нижнего к верхнему КД; Б - скорость детонации ВВ

от геометрических размеров блока и количества скважин. Наиболее универсальным можно считать скважинный детонатор номиналом 500 мс. Для небольших блоков (с количеством скважин 20-30) допустимо применение детонаторов с меньшим замедлением (100-300 мс). Для узких протяженных блоков также достаточно иметь внутрискважинное замедление до 500 мс. Для блоков, имеющих значительные размеры в обоих направлениях (в виде квадрата), возможно увеличение номинала внутрисква-жинного замедления, что устанавливается расчетом надежного инициирования поверхностных детонаторов.

Практика применения НСИ на горных предприятиях показывает, что назрела настоятельная необходимость в разработке методических положений расчета интервалов замедлений между взрывами скважинных зарядов с применением НСИ. При этом методика должна быть ориентирована не только на качество дробления, но и на определение рациональных интервалов замедлений в зависимости от расстояний между скважинами, с учетом

временного интервала от начала прохождения взрыва ВВ в скважине до начала подвижки взрываемых пород.

В заключение необходимо отметить следующее. В ЕПБ при взрывных работах предусматривается обязательное дублирование внутрискважинной сети инициирования при глубине скважин более 15 м и любом способе инициирования взрывов. В этом случае один из детонаторов размещается на дне скважины, а другой в верхней части скважинного заряда. На рис. 4 приведена схема расположения и инициирования верхнего и нижнего скважинных детонаторов НСИ. Характерной особенностью неэлектрических СИ является то, что волна детонации распространяется по волноводу со скоростью 2000 м/с. Скорость детонации применяемых на карьере Мурунтау сме-севых ЭВВ колеблется в основном в диапазоне 3300^3800 м/с, для игданита - 2200^2700 м/с. Игданит, как правило, применяется в комбинированных скважинных зарядах, занимая от половины до одной трети длины скважинного заряда. В этом случае средневзвешенная скорость детонации комбинированного заряда (ЭВВ+ игданит) для 15-метрового уступа составляет 3000 м/с.

С учетом приведенных на рис. 4 условных обозначений скорость прохождения импульса по трубке-волноводу к нижнему детонатору определяется, как 1/с, м/с; скорость распространения детонации по заряду ВВ при срабатывании верхнего детонатора определяется 1/Б, м/с. Совершенно очевидно, что 1/2000>>1/3000, то есть нижний боевик практически не выполняет своей функции по прямому назначению, он "погибает" после прохождения детонации по заряду ВВ, возбуждаемой верхним боевиком. В связи с этим более технологичным и экономичным является размещение скважинного детонатора НСИ в нижней части скважинного заряда в комплекте с боевиком повышенной мощности.

— Коротко об авторах -------------------

Бибик И.П. - Центральное р/у, Навоийский ГМК, Ершов В.П. - ВНИПИпромтехнологии.

© С.К. Рубцов, В.П. Ершов, И.П. Бибик, Т.П. Кустиков,