Промежуточные детонаторы. 
Кумулятивные заряды

Промежуточные детонаторы используют для создания мощного начального импульса при взрывании ВВ, имеющих низкую чувствительность. К таким В В относятся аммиачная селитра, алюмотол, гранитол, гранулиты, игданиты, граммоииты, акватолы и другие водосодержащие ВВ, пироксилиновые и нитроглицериновые пороха.

На карьерах при взрывании скважинных и камерных зарядов предусматривается применение промежуточных детонаторов в виде патронов-боевиков из связки патронированных ВВ (аммонита 6ЖВ, скального аммонита и т. п.), обвязанных детонирующим шнуром (рис. 3.1), или из специальных шашек.

Созданы специальные промежуточные детонаторы из мощных прессованных ВВ в виде шашек различных форм и масс. Характеристика шашек-детонаторов приведена в табл. 3.6. Все шашки взрываются от четырёх ниток детонирующего шнура, пропущенного через осевое отверстие.

Шашки-детонаторы прямоугольной или цилиндрической формы (рис. 3.2) изготавливают из прессованного тротила, тетрила, тротилогексогенового и тротилотэнового (пентолитового) сплавов. Инициирующая способность шашек в зависимости от их массы, состава и плотности в десятки и сотни раз превышает инициирующую способность КД и ДШ. Если шашка-дстонатор нс имеет отверстия, то нитки ДШ в два-три ряда плотно наматывают на шашку и закрепляют прочным шпагатом. В шашках-дегонаторах, инициируемых капсюлем-детонатором или электродетонатором, для их размещения имеются специальные гнезда глубиной.

73…75 мм. Сквозные отверстия, как и гнёзда, изготовляют только заводским способом. Шашки-детонаторы чувствительны к внешним воздействиям и их нельзя дробить, резать, сверлить и сжигать. Для повышения водостойкости поверхность шашек-детонаторов покрывается лаком или парафинированной мастикой.

Шашки или патроны ВВ, соединённые с детонирующим шнуром или детонатором, называют боевиками. Боевики изготовляют на месте работ или в специально отведённых местах. Количество их нс должно превышать потребности подготавливаемого взрыва.

Патрон-боевик из пагронированного ВВ в мягкой оболочке до ввода в патрон детонаторов или ДШ нужно хорошо размять, а оболочку с торца развернуть. После введения в патрон ДШ (завязанного узлом) или детонатора бумажную оболочку необходимо обвязать шпагатом вокруг ДШ, огнепроводного шнура или проводов электродетонатора. Детонатор при этом должен быть введён в патрон ВВ на полную длину независимо от типа применяемого ВВ.

Рис. 3.1. Схема соединения патрона-боевика с ДШ

Рис. 3.2. Тротиловая шишка-детонатор ТП-400:

I — шашка; 2 — детонирующий шнур

Таблица 3.6.

Характеристика шашек-детонаторов

При производстве взрывных работ в сырых условиях патрон-боевик изолируют с помощью резиновой оболочки или другими способами.

Боевики вводятся в заряд осторожно, без толчков. При заряжании запрещается уплотнять боевики, а также проталкивать их ударами.

Масса взрываемого скважинного заряда не оказывает существенного влияния на величину промежуточного детонатора. При дублировании взрывных сетей число промежуточных детонаторов в заряде должно быть не менее двух. В скважинном заряде промежуточный детонатор можно располагать сверху, в середине или внизу, в шпуровом — только сверху.

При расчёте массы заряда переводной коэффициент для промежуточного детонатора нс учитывается. При взрывании скважинных зарядов масса промежуточного детонатора из порошкообразных ВВ не должна быть более 6 кг.

Тротиловые шашки рекомендуются для инициирования сухих и влажных скважинных и камерных зарядов игданита, гранулитов, граммонитов и других ВВ. Шашки с большей инициирующей способностью (ТГ-500) предназначены для инициирования обводненных зарядов гранулотола, алюмотола, граммонитов и водосодержащих акватолов.

Для скважинных зарядов гранулитов, граммонитов, гранулотола и алюмотола боевик делается из двух шашек ТП-400Г, размещаемых на уровне подошвы уступа. При длине заряда более 12 м рекомендуется устанавливать второй боевик из одной шашки ТП-400Г в верхней части заряда. Для водосодержащих суспензионных и эмульсионных ВВ рекомендуется устанавливать два боевика: в нижнюю часть скважины — из трёх шашек и в верхнюю часть заряда — из двух шашек.

В отечественной горной промышленности для вторичного дробления первоначально применялись кумулятивные заряды, по конструкции близкие к классической форме, используемой в военном деле и в нефтегазовой промышленности. Опыт показал, что классическая форма кумулятивных зарядов является малоэффективной для дробления негабаритных кусков горных пород. Поэтому массовое применение кумулятивных зарядов для этих целей началось с начала 70-х годов после разработки и освоения промышленностью плоских зарядов ЗКН и ЗКН-КЗ с торцовой кумулятивной выемкой, меньшей диаметра заряда.

Принцип действия таких зарядов заключается в использовании пробивного действия кумулятивной струи и дробящего действия части заряда ВВ, примыкающей непосредственно к породе на возможно большей поверхности и не участвующей в формировании кумулятивной струи.

Общая активная масса ВВ плоских кумулятивных зарядов т_ял состоит из суммы активных частей ВВ, расположенных над кумулятивной выемкой и торцом заряда /и_а. _т, т. е. т_л= т_л «+ т_{л х}.

Активная масса заряда ВВ, участвующая в формировании струи, находится из выражения где рвв — плотность ВВ; г₀ — средний радиус струи, равный радиусу кумулятивной выемки при условии расположения заряда непосредственно на породе.

Общая активная масса ВВ заряда рассчитывается по графоаналитическому методу Ф. А. Баума путем масштабного построения эквидистанты граничных поверхностей для заданной формы заряда, определяющих направление разлёта продуктов детонации, и вычисления объёмов и масс построенных фигур. В плоских зарядах общая активная масса ВВ ш_а j составляет в среднем 50…60% общей массы ВВ, в то время как у кумулятивных зарядов классической формы активная часть заряда составляет 28…30% его общей массы.

Выбор массы ВВ и формы кумулятивных зарядов определяется технологией ведения горных работ и технологичностью изготовления зарядов. В частности, масса ВВ кумулятивных зарядов, предназначенных для вторичного дробления, выбирается на основе анализа гранулометрического состава негабаритной части горной массы и среднего удельного расхода ВВ. При минимальных кондиционном куске 200 мм и удельном расходе ВВ 0,3 кг/м³ минимальная масса кумулятивного заряда составляет 6 г. Заводская технология производства зарядов, однако, не позволяет изготовлять заряды различной массы. Предельно допустимой минимальной массой кумулятивных зарядов, изготовляемых прессованием, является масса 0,048 кг, максимальной — 0,5 кг. При изготовлении зарядов литьём предельно допустимая минимальная масса увеличивается до 0,18 кг. Опыт применения кумулятивных зарядов показывает, что предельно допустимой максимальной массой заряда является 4 кг.

Заряд ЗКП (рис. 3.3) представляет собой шашку прессованного или литого тротила с металлической облицовкой торца и кумулятивной выемки. Для инициирования шашки служит промежуточный детонатор с зажимом для ДШ из медной проволоки.

При разработке конструкции зарядов ЗКН-КЗ за основу была принята ранее отработанная внешняя форма зарядов ЗКП с отдельными отклонениями конструктивных элементов. В конструктивном отношении заряды ЗКН-КЗ наиболее просты и состоят из шашки ВВ (литой тротил с 60. .70% твёрдых окатышей из тротила диаметром 3. .20 мм) с засыпкой порошкового гексогена с кумулятивной выемкой на торце в форме полусферы и полиэтиленовой капсулы с держателем ДШ, торцовой крышки.

В табл. 3.7 приведены основные технические характеристики и технико-экономические показатели зарядов ЗКН-КЗ и ЗКП для условий дробления свободнолежащих негабаритных кусков с коэффициентом крепости по шкале профессора М.М. Протодьяконова/= 12… 18.

При дроблении теми же зарядами негабаритов в случае нахождения кусков в зажатых условиях предельные размеры этих кусков уменьшаются в 1,75−2 раза по сравнению со значениями, указанными в табл. 3.7.

Рис. 3.3. Кумулятивный заряд для вторичного взрывания:

I - стальная облицовка; 2 - заряд ВВ: 3 — шашка промежуточного детонатора в оболочке; 4 — алюминиевая скоба; Н — высота заряда; h — углубление под промежуточный детонатор

Согласно теоретическим расчётам пиковое давление, передаваемое породе непосредственно с торца накладного заряда, в 1,25−1,35 раза меньше, чем при ударе торцовым кольцом. Этот теоретический вывод подтверждается результатами экспериментальных исследований, согласно которым заряды ЗКП без металлической облицовки на 20…25% менее эффективны по сравнению с зарядами ЗКП с металлической облицовкой.

Однако обобщение практического опыта применения сотен тысяч кумулятивных зарядов ЗКП с облицовкой горца, кумулятивной выемкой и зарядов ЗКН-КЗ показывает, что при одинаковой массе и плотности ВВ техническая эффективность зарядов ЗКП лишь на 10… 15% выше зарядов ЗКН-КЗ.

Однако, вследствие высокой стоимости зарядов ЗКП, стоимость дробления 1 м³ пород в 2−5 раз выше, чем при использовании ЗКН-КЗ. Поэтому, несмотря на более высокую техническую эффективность зарядов ЗКП по сравнению с зарядами ЗКН-КЗ, их применение для вторичного дробления негабаритных кусков горной массы является экономически менее выгодным, чем зарядов ЗКН-КЗ.

В кумулятивных зарядах типа ЗКН-КЗ металлические детали отсутствуют, что упрощает технологию их изготовления и резко снижает их стоимость.

Таблица 3.7.

Характеристика кумулятивных зарядов ЗКН-КЗ и ЗКП

Технология изготовления кумулятивных зарядов ЗКП литьём не имеет принципиальных отличий от технологий изготовления зарядов ЗКН-КЗ. Отличие заключается в том, что в специальной форме (изложнице) размещают торцовое кольцо с облицовкой кумулятивной выемки, которое при остывании тротила скрепляется с шашкой ВВ основного заряда. Тем самым увеличивается крепость конструкции заряда в целом. Кроме того, промежуточный детонатор с проволочной скобой в заряде ЗКП размещается после его изготовления путём склеивания сопрягаемых поверхностей.

Кумулятивные заряды ЗКН-КЗ и ЗКП допущены к постоянному применению.

• 1. Для чего служат промежуточные детонаторы? Какие виды промежуточных детонаторов Вы знаете?
• 2. Что называют патроном-боевиком?
• 3. Каков принцип действия плоских кумулятивных зарядов?
• 4. Чем отличаются друг от друга заряды ЗКП и ЗКН-КЗ?
• 5. Почему применение зарядов ЗКН-КЗ для дробления негабаритов экономически более выгодно?