–PAGE_BREAK–
Рис. 2. Схема проведения испытаний зарядов ЭВВ.
Результаты испытаний по определению скорости детонации эмульсионного ВВ с добавкой БРТТ с различным процентным содержанием представлены в табл. 1:
Таблица 1.
Зависимость скорости детонации эмульсионного ВВ
от содержания утилизируемых компонентов
Вид утилизируемого
Компонента
Содержание,
%
Плотность,
г/см3
Состояние индикаторов детонации
Скорость
детонации, м/с
ДШ
эластит
Крошка БРТТ
20
1,51
+
+
5200
Крошка БРТТ
30
1,52
+
+
5500
Крошка БРТТ
50
1,52
+
+
6200
Примечание: «+» — индикатор детонации сработал; «-» — индикатор детонации не сработал;
Зависимость скорости детонации зарядов эмульсионного ВВ от содержания утилизируемых компонентов показана на рис. 3:
Рис. 3. Зависимость скорости детонации зарядов эмульсионного ВВ
диаметром 105 мм от содержания утилизируемых компонентов
Скорость детонации ЭВВ, содержащего 20% крошки БРТТ типа РСТ-4к составляет 5200 м/с, а при содержании крошки РСТ-4к равном 50 % скорость детонации данного ВВ достигает 6200 м/с, что существенно выше скорости детонации акватола Т-20ГК.
Определение критического диаметра детонации
Для зарядов ЭВВ с различным содержанием утилизируемых компонентов по методу цилиндрических зарядов был определен критический диаметр детонации (dкр). Результаты определения критического диаметра детонации представлены в табл. 2. Зависимость критического диаметра детонации от содержания БРТТ представлена на рис.4.
Таблица 2.Результаты определения критического диаметра детонации зарядов ЭВВ, содержащих утилизируемые компоненты
Вид утилизируемого компонента Содержа-ие,
%
Плот-ность, г/см3 dкр, мм
Скорость детонации крит., м/с Крошка БРТТ 20 1,51 85 4950 Крошка БРТТ 30 1,51 70 5100 Крошка БРТТ 50 1,52 50 5300
Рис.4. Зависимость критического диаметра детонации от содержания БРТТ
Сравнительная оценка работоспособности водосодержащих ВВ с различным содержанием утилизируемых компонентов
Помимо скорости детонации необходимо знать другие характеристики ВВ. Работоспособность – одна из основных характеристик ВВ. Она отражает его потенциальные возможности совершать работу взрыва. Так как, обычно, действие взрыва производится над определенной средой, то часто рассматриваются конкретные формы полезной работы (выброс грунта, дробление оболочки, метание породы и т.д.).
Для правильной оценки работоспособности ВВ необходимо обеспечить одинаковые условия испытаний и исключить возможное влияние режима взрывчатого превращения. Это означает, что испытания необходимо проводить по одинаковой технологии на зарядах одинаковой массы, детонирующих в идеальном или близком к нему режимах. Все эти условия, в принципе, можно обеспечить при промышленных взрывах. Однако, подобные испытания являются дорогими, требуют много времени на подготовку и проведение. Кроме того, эти испытания проводятся в различных горно-геологических условиях без надежного контроля за свойствами горных пород и режимами взрывчатого превращения ВВ, что делает результаты подобных испытаний практически не воспроизводимыми.
Наиболее полно определить работоспособность промышленных ВВ позволяет метод, основанный на измерении воронки выброса. Данный метод прямо воспроизводит условия практического использования ВВ. Он достаточно широко известен и изучен, используется для моделирования промышленных взрывов и не требует сложной измерительной аппаратуры.
Несмотря на кажущуюся простоту этот метод включает в себя ряд особенностей, которые невозможно смоделировать в других испытаниях. При взрыве в породе учитывается часть энергии взрыва, расходуемая на ее деформацию и нагрев. Пористость породы создает условия взаимодействия с ней продуктов детонации. Важной особенностью взрыва на выброс является наличие свободной поверхности, преодоление сил тяжести при подъеме породы и сравнительно большие времена совершения работы.
Основным недостатком этого метода можно считать трудоемкость и сравнительно невысокую точность, так погрешность по оценке некоторых авторов может достигать 10-14%. Однако, представляется возможным уменьшить погрешность измерений за счет улучшения контроля за состоянием среды и повышения точности определения объема воронки выброса.
Как уже отмечалось, для достоверности определения работоспособности необходимо достижение идеальных или близких к идеальным режимов детонации. При диаметре открытого заряда более 100мм для большинства испытываемых ВВ прирост скорости детонации при увеличении диаметра практически прекращается. Это указывает на достижение близких к идеальному режимов детонации.
Для выхода на нормальный режим детонации необходимо, чтобы длина заряда при мощном инициаторе составляла не менее 3-х его диаметров. При подобном соотношении масса заряда диаметром 105 мм и длиной 3dз при плотности ВВ 1,45г/см3 составляет около 3 кг.
Исходя из вышеуказанного, испытания по определению работоспособности ВВ проводились по воронке выброса. Поскольку изготовление изотропной прочной среды, в которой кроме воронки выброса можно было бы получить данные по качеству дробления породы, большого объема на один подрыв практически невозможно, при проведении испытаний было решено использовать песок. Важным его достоинством является изотропность, отсутствие прочности и близость по свойствам к реальным грунтам. Кроме того, возможно неоднократное проведение экспериментов с использованием одного и того же объема песка.
Для проведения экспериментов в песчаном карьере была подготовлена горизонтальная площадка размером 5ґ5 м с однородным по грансоставу песком плотностью 1,53-4,56 г/см3 и влажностью 5-10%. В центре площадки при помощи ручного бура подготавливали скважину, в которую вручную при помощи веревок опускали подготовленный заряд. Сверху скважину засыпали тем же песком.
После взрыва заряда и проветривания площадки измерялись радиус воронки и глубины по профилю, а затем расчитывался объем воронки. Самый простой и быстрый способ определения объема, при котором измеряются только радиус и глубина воронки. Объем в этом случае рассчитывается по формуле:
; (2)
Этот способ имеет весьма низкую точность и не может быть рекомендован к применению. Наиболее точным является способ со съемом профиля воронки. В этом случае через равные отрезки диаметра измеряется высота до стенки воронки.
Объем воронки вычисляется как сумма объемов элементарных усеченных конусов:
; (3)
Данный способ, как наиболее точный, использовался в данной работе для определения объема воронки выброса при оценке сравнительной эффективности ЭВВ. Для сравнительной оценки работоспособности были подготовлены заряды эмульсионного ВВ, содержащие 20%, 30%, 50% дробленной структуры БРТТ типа РСТ-4к и моноблочные заряды из БРТТ типа РСТ-4к. Масса зарядов составляла 3,0 кг, диаметр 105 мм, плотность 1,3-1,6 г/см3. Заряды инициировались при помощи тротиловой шашки типа Т-400г диаметром 80 мм.
Значения глубин воронок по профилю и их диаметры представлены в табл.3:
Таблица 3.
ТНТ прессован-ный
РСТ-4к моноблоч-ный
Эмульсия+50% РСТ-4к
Эмульсия+30% РСТ-4к
Эмульсия+20% РСТ-4к
Расстояние по профилю воронки ri, см
Глубина по профилю воронки hi, см
25
26
12
15
19
22
50
46
28
30
33
49
75
77
49
47
54
82
100
94
68
62
73
91
125
113
81
76
86
107
150
124
95
85
92
122
175
122
107
94
104
122
200
111
111
97
112
115
225
95
97
96
119
99
250
72
81
92
99
85
275
53
59
83
75
70
300
27
35
68
58
54
325
20
54
33
29
350
37
17
22
375
22
400
Примечание: ширина воронки выброса эмульсия+30% РСТ-4к равна 370см
Схема расположения заряда в ЭВВ в скважине представлена на рис.5, а схема определения объема воронки на рис.6.
Рис.5. Схема расположения заряда в ЭВВ при оценке работоспособности по воронке выброса.
Рис.6. Схема определения объема воронки выброса.
Поперечные сечения воронок представлены на рис.7.
Зависимость объема воронки выброса от содержания утилизируемого пороха показана на рис.8. (эмульсия + РСТ-4к).
Рис.8. Зависимость воронки выброса от содержания утилизируемого пороха.
Все экспериментальные данные были приведены к единой влажности 5,2%, которая наиболее часто фиксировалась при проведении испытаний. Поскольку при проведении экспериментов влажность песка изменялась от 5,2% до 10,5%, возникла необходимость построения корректировочного графика, позволяющего при расчетах учитывать влияние влажности. Полученный корректировочный график представлен на рис.9. График построен по двум точкам, полученным в результате взрыва зарядов на одной глубине при разной влажности. Влажность песка определялась сушкой до постоянного веса при Т=900С проб песка, взятых с глубины расположения заряда (130 см).
Рис.9. Зависимость удельного расхода ВВ от влажности грунта
Для определения глубины заложения заряда, т.е. глубины, при которой удельный расход ВВ при взрыве на выброс будет минимальным, предварительно была проведена серия экспериментов с зарядами граммонита 79/21 массой 3 кг, расположенных на различной глубине. В результате проведенных экспериментов показано, что оптимальной глубиной заложения заряда является 125-130 см. В последующих экспериментах испытываемые заряды располагали на указанной глубине.
Относительная работоспособность ЭВВ определялась как отношение объема воронки выброса у тротила к объему воронки выброса у ЭВВ.Значения объема воронки выброса, относительной работоспособности и удельного расхода ВВ представлены в табл. 3:
продолжение
–PAGE_BREAK–