Введение. В Украине имеются большие запасы угля

В Украине имеются большие запасы угля. Уголь – один из видов энергетического сырья. Это настоящий хлеб промышленности. Возрастает значение угля для химической промышленности для получения из него серы, пластмасс, красителей, удобрений и др.

Развитие техники, совершенствование технологии и организации горных работ приводят к коренным изменениям в горной промышленности.

Большие нагрузки на лаву определяют и высокие скорости очистных забоев, что требует повышения скоростей проведения горных выработок до 400 – 500 м/мес. Прохождение горных выработок ведется с помощью комбайнов или буровзрывным способом.

Буровзрывные работы находят все более широкое применение в различных отраслях промышленности. Оставаясь основным средством отделения от массива и дробления горных пород при добычи полезного ископаемого, буровзрывные работы успешно применяются при строительстве плотин и вышек различного назначения, при разведке полезных ископаемых, при исследованиях строения земной коры, при проходке нефтяных и газовых скважин, в машиностроении для сварки металлов, упрочнения и штамповки деталей.

В общем технологическом комплексе производственных процессов горного предприятия буровзрывные работы предопределяют производительность погрузочно – транспортного оборудования и в конечном итоге – себестоимость добываемой продукции.

Раздел №1

Тема.Способы разрушения горных пород, понятие про взрыв и взрывчатые вещества.

Разрушение горной породы – отделение от массива кусков горной породы и дробление их до кондиционной продуктности. В настоящее время это основной процес технологии добычи твердых полезных ископаемых.

Различают следующие виды (способы) разрушения горных пород: механический, взрывной, гидравлический, термический, электрический, комбинированый и др.

Механическое разрушение – отделение горных пород от массива или их измыение путем воздействия на массив породоразрушаещего инструмента (резца, коронки, фрезы, ударника и др.). При этом протекают физические процессы чисто механического разрушения породы рабочим органом: резание, разделования, скалывание, дробление, сжатие и др. Механический способ разрушения пород широко используют для непосредственной добычи угля, бурения шпуров и скважин при взрывном способе разрушения горных пород.

Взрывное разрушение – отделение горных пород от массива и перемещение их под действием энергии взрывчатых веществ, размещенных в массиве (в шпурах, скважинах). Взрывной способ разрушения горных пород применяют в породах различной крепости, но наиболее экономичен он в крупких породах, когда другие способы разрушения недостаточно эффективны или вовсе применять нельзя.

Гидравлическое разрушение – отделение горных пород от массива путем воздействия на него струи воды под високим давлением (>10 мПа). Этой же водой осуществляется и транспортировка горной массы. Гидравлический способ разрушения горных пород применяется при разработке углей и слабых пород.

Термическое разрушение – происходит под действием физических полей за счет физико – химических процессов, протекающих под действием высокой температуры без использования породоразрушающих инструментов.

Электрическое разрушение – основано на воздействии на горную породу электрической энергии в виде электрического разряда, электромагнитного поля и др.

Камбинированое разрушение – основано на использовании двух наиболее рациональных способов разрушения (буровзрывной,механогидравлический и др.)

Взрыв – процесс быстрого физико–химического превращения вещества, при котором выделяется тепло и большое количество сжатых газов, способных производить механическую работу разрушения и перемещения в окружающей среде.

Взрывание – процесс инициирования зарядов в заданной последовательности способами, обеспечивающими безопасность и эффективность вычисления этих работ.

Заряд – определенное количество ВВ, подготовленное к взрыву, с введенным в него инициатором. Величина (масса) заряда указывается в килограммах или тоннах.

Инициатор – (СИ - средства инициирования) – это не большой заряд чувствительных инициирующих в.в. для возбуждения взрыва зарядов промышленных ВВ.

По своей природе взрывы делятся на: физические, химические, ядерные.

Физические – при которых происходит только физические преобразования веществ (беспламенное взрывание с помощью жидкой углекислоты и сжатого воздуха, взрывы паровых котлов, баллонов со сжиженным газом, электрические разряды и т.д.)

Химические – при которых происходит чрезвычайно быстрые химические реакции окисления водорода и углерода с выделениям 3,2*10³ -5,6*10³ к Дж/кг тепла и газов (взрыва ВВ, метана, угольной или другой органической пыли).

Ядерные, при которых происходит цепные реакции деления и синтеза ядер с образованием новых элементов.

В настоящее время реализуется два способа выделения атомной энергии при взрыве: превращение тяжелых ядер в более легкие (радиоактивный распад и деление атомных ядер урана и плутония) и образования из легких ядер болеет тяжелых (синтез атомных ядер). Например, при термоядерном взрыве из тяжелого водорода образуется гелий.

Тема 1. Способы бурения, область применения и (сущность способов) область применения

Бурение – процесс последовательного разрушения поверхности забоя шпура или скважины и удаления продуктов разрушения (буровой мелочи) за их пределы.

Шпур – цилиндрическая полость в горной породе диаметром до 75мм и глубиной до 5м.

Скважина – аналогичная шпуру полость диаметром 75мм и больше и глубиной > 5м.

Машины, применяемые для механического способа бурения называют бурильными, а буровой инструмент – бурами, штангами, резцами и коронками.

По характеру воздействия и величине нагрузок, разрушающих горную породу, различают такие способы механического бурения:

1)Вращательные 2)Ударно – поворотные 3)Ударно – вращательные 4)Вращительно – ударные

f < 8 f > 6 f = 2- 16 f = 2 – 16

Буровые работы – работы по бурению шпуров или скважин буровыми машинами.

РИСУНОК

1) Вращательный способ бурения: сущность способа состоит в том, что резец (коронка) непрерывно вращаясь вокруг оси, под действием кружещего момента М и осевого усилия Р внедрения в породу, срезая ее на поверхности забоя шпура.

Вращательный способ бурения по сравнению с другими имеет следующие преимущества:

- бурильные машины в основном работают на более дешевой электрической энергии;

- непрерывность процесса разрушения горной массы обеспечивает высокую скорость бурения;

- меньше шум и вибрации машины при ее работе;

- разрушение породы происходит крупным срезом, что уменьшает пылеобразование;

Основной недостаток – невозможность бурения шпуров в породах большой крепости.

2) Ударно – поворотный способ бурения.

РИСУНОК

Сущность способа состоит в том, что буром наносить последовательные удары по породе усилием Ауд. После каждого удара бур поворачивается на угол L (L = 10⁰-15⁰) под действием крутящего момента М, обеспечивается снятие и скалывание породы по секторам.

Основное преимущество ударно – поворотного бурения – возможность бурить в породах с f = 8-20

Недостатки: прерывность бурения и более длительный процесс разрушения породы, чем при вращательном бурении, вибрация машин при бурении, большое пылеобразование и шум.

4) Вращительно – ударный способ бурения.

Сущность способа заключается в одновременной подаче на забой непрерывного вращающего бура осевого статистического усилия и периодических ударов, направленных в вдоль его оси.

РИСУНОК

Внедрение бура в породу происходит как под действием ударной нагрузки и осевого усилия, так и в результате его вращения. При этом требуется меньшее осевое усилие, чем при вращательном способе бурения, что способствует меньшему износу коронок. Такой способ бурения в настоящее время является наиболее совершенным, т.к. в нем используются достоинства вращательного и ударно-поворотного способа бурения. Особенности:

- непрерывность процесса разрушения горной массы, что обеспечивает высокую скорость бурения;

- применение в породах большой крепости f < 16;

- исключается применение ручного труда;

- улучшение санитарно-гигиенических условий труда.

Основной недостаток – конструкция бурильных машин более сложная и дорогая, чем при вращательном и ударно-поворотном бурении.

3) Ударно-вращательный способ бурения применяется в основном для бурения скважин. Удары наносятся по непрерывно-вращающемуся инструменту. Разрушение породы происходит только за счет его внедрения при ударах.

РИСУНОК

1) Вращательное бурение

Электрические сверла Пневматические сверла Гидравлические сверла

Ручные Касонковые штанги витые

m < 25кг m < 130кг ромбического сечения

СЭР-19 на машинорегуляторах

СЭР-19м или на распорных

СЭР-19д колонах

ЭРП-18д-2м ЭБГП-1, СЭК-1

РИСУНОК

1) Электродвигатель

2) Двухступенчатый редуктор

3) Шпиндель

4) Бур

РИСУНОК

РИСУНОК

РИСУНОК

Техническая характеристика ручных Электросверл

Тип сверла	СЭР-19м	СЭР -1	ЭР-14-2М	ЭР-18Д-2М	ЭРП-18Д-2М
Мощность двигателя КВт	1,2	1,2		1,4	1,4
Частота вращения	340 700
Масса, кг			16,5		24,5

Техническая характеристика пневматических сверл

Тип пневносверла	СР-31М	СР-3Б1М
Машинальное давление сжатого воздуха мПа	0,4	0,4
Частота вращения шпинделя
Масса кг	13,5

Колонковое сверло ЭБГП-1 (электробур с гидравлической подачей и перехватом штанг)

РИСУНОК

Устанавливает на распорных колонках КЭБ-5 или на машинуляторах МБИ-5У, МН-2, НБ-3

РИСУНОК

РИСУНОК

РИСУНОК

Типы коронок по числу лезвий (штырей): долочатые, крестообразные, комбинированные коронки (мм) Д=28-52, d₁-24÷40, d₂=8÷10 H=60-75, h=30-45.Долотчатые (КДП) пластинчатые – крепкие и средней крепости БКПМ – 36, БКМП – 40(с пылеулавливанием) – в весьма крепких породах, БКМП – 36ф, БКМП – 40ф (с промывкой).

- крестовые пластинчатые коронки (ККП) – четырехперые крестообразные

- трехперые штыревые коронки (КТШ) – применяется в трещиноватых породах

БКР – коронка с резьбовым соединением

Тип резца	Горная порода	Код f	Средства бурения
РУ – 43	Уголь	< 3	Ручные сверла
РУ – 13М	Уголь порода	< 6	Ручные и колонковые сверла
РУ – 4М	Уголь	< 3	Ручные сверла
РП – 7	Порода	< 8	Колонковые сверла
РП – 42		< 10	Колонковые сверла и буривные уст.
(РБ-42-2)		< 10	Колонковые сверла и буривные уст.
БИ – 741В		< 8	Буривные уст.
ВУ – 1		< 16	Буривные уст.

Бурильные установки: БУЭ-1м

РИСУНОК

Техническая характеристика буривных установок

Тип уст.	БУЭ – 1М	БУЭ-3	БКГ-2	БУЭ-3Т
Сечение выр в проц. (м^2)	8-12	9-25	9-22	14-25
Глубина бурения шпуров (м)	< 3	< 3	< 2,8	< 3
Число буривных машин
Ширина колеса (мм)	600 750 900	600 750 900
Масса (т)	5,4	9,8	5,5	13,7

2) Ударно-поворотный способ бурения шнуров

Переносные типы Телескопические Колонковые типы ПК

ПЛ m = 35кг типы ПТ m = 75кг

F = 5-8 m = до 60кг f < 20

F < 16-20

L ≥ 45⁰

РИСУНОК

РИСУНОК

РИСУНОК

Перфораторы	Переносные	Телескопические	Колонковые
Параметры	ПП35В	ПП54В	ПП63В	ПТ29М	ПТ36М	ПК60	ПК75
Энергия удара (Дж)
Частота удара в минуту
Крутящий момент (Н.м)
Расход воздуха (м^3/мин)	2,8	3,5	3,5	3,3	4,5	9,0	13,0
Масса (кг)		30,5

4)Вращательно-ударный способ бурения шпуров

Техническая характеристика пневматических буривных установок

Тип	БУ-1М	БУР-2	СБУ-2М
Сечение выработки в проходке (м^2)	6-19	12-25	20-30
Число буривных машин (шт)
Расход сжатого воздуха (м^3/с)	0,21-0,25	0,42-0,5	0,42-0,5
Ширина колеи (мм)	600 900 750	750 900	-
Масса (т)	2,3	5,7	6,7

РИСУНОК

Тема № 2 Понятие про взрыв и основные свойства взрывчатых веществ. Виды взрывов. Физико-химические характеристики взрывчатых веществ. Кислородный баланс. Основные свойства и методы их определения.

Взрыв – процесс высвобеждения большого количества энергии в ограниченном объеме за весьма короткий промежуток времени.

Скорость с которой происходит быстрая химическая реакция, называется скоростью взрыва.

По скорости взрыва различают: детонацию, взрывное горение и выгорание.

1. Детонация – взрыв, распостроняющийся с постоянной и максимальной для конкретного взрывчатого ВВ и данных условий сверхзвуковой скоростью (1200 – 7000 м/с).

2. Взрывное горение – взрыв, протикающий со скоростью несколько сотен метров в секунду (взрыв пороха, возбужденный искрой или пламенем). t⁰ - несколько тысяч С^о.

3. Выгорание – переход детонации в горение со скоростью нескольких десятков метров в секунду. Промежуточное явление между 1 и 2.

4. Термический распад - происходит при нагреве ВВ ниже температуры вспышки.

ВВ – химические соединения или смеси химических веществ, способные под воздействием внешнего импульса (нагревания, удара, искры) быстро переходить в другие вещества с выделением большого количества тепла и образования газов, способных производить механическую работу.

Продукты взрыва содержат пары воды, углекислый газ, окиси азота и другие газы.

Мощность ВВ зависит от его состава, кислородного баланса, количества газа, образовавшихся при взрыве, температуры и скорости взрыва.

Кислородным балансом называют избыток или недостаток химически связанного кислорода во взрывчатом веществе по сравнению с количеством его, необходимым для полного окисления всех горючих элементов. Кислородный баланс может быть положительным, отрицательным и нулевым.

При положительном кислородном балансе в составе ВВ содержится больше кислорода, чем нужно для полного окисления горючих элементов. Оставшийся кислород окисляет при взрыве свободный азот, образуя ядовитые окиси азота, вследствие чего такие ВВ не допускаются для взрывных работ под землей.

При отрицательном кислородном балансе не все горючие элементы окисляются полностью, из-за недостатка кислорода в продуктах взрыва образуется ядовитая окись углерода.

Наиболее эффективными являются ВВ с нулевым кислородным балансом, при котором в составе ВВ кислород содержится в количестве, необходимом, для полного окисления всех горючих элементов.

В подземных условиях применяют ВВ с «0» или близким к «0» кислородным балансом.

Основными характеристиками ВВ являются: работоспособность, бризантность и чувствительность, которые определяют опытным путем в лабораторных условиях.

Работоспособность ВВ – способность при взрыве производить механическую работу (определяют по методу Трауцля).

РИСУНОК

Поле взрыва измеряют объем образовавшейся полости, заливая в нее воду из мерного сосуда. Работоспособность ВВ определяет как разность объемов полости после взрыва V и объем канала до взрыва (61,5 см³) за вычетом работоспособности детонатора (30 см³) т.е. P=V-61,5-30=V-91,5[см³]

Работоспособность промышленных ВВ составляет 130-500 см³. Например: Скальный аммонит пресованый Р=45см³; Аммонит № 6 ЖВ–Р=360см³; Т–19–Р=270см³; Угленит Э–6=Р=170 см³.

Бризантность ВВ – способность при взрыве производить дробление среды, сопрекосающейся с зарядом.

РИСУНОК

После взрыва цилиндрик дает усадку. Бризантность ВВ – h_бр определяется как разность высот цилиндрика до и после взрыва. Бризантность промышленных ВВ составляет 4-30мм. Например: Скальный аммонит пресованый h_бр=28мм; Аммонит h_бр=14мм; Угленит h_бр=9мм.

Чувствительность ВВ – способность реагировать на различного рода внешние воздействия (удар, искра, нагревание, горение).

Чувствительность ВВ к удару определяет степень опасности обращения с ними.

РИСУНОК

Мерой чувствительности является наименьшая высота, падая с которой, груз вызывает взрыванавески ВВ.

Чувствительность ВВ зависит от его физического состояния и химического состава. ВВ, имеющее чувствительность до 7см считают высокочувствительными к удару и весьма опасными в обращении:

– гремучая ртуть – 2 см; азот свинца – 6 см;
– нитроглицерин – 4см.

Промышленные ВВ: Динамиты – 20-30 см; Аммониты – самые низкочувствительные – 70-100 см.

К основным физико-химическим характеристикам ВВ относят: плотность, слеживаемость, гидроскопичность, водоустойчивость, старение, эскудацию.

Свойства ВВ

Плотность Эскудация

Слеживаемость Старение

Гигроскопичность Водоустойчивость

Плотность ВВ – отношение массы ВВ к занимаемому объему [г/см³, кг/дм³, т/м³].

Слеживаемость – способность ВВ терять свою сыпучесть и образовывать сплошную массу, что значительно снижает детонацию.

Гидроскопичность – способность ВВ самопроизвольно поглощать водяные пары из воздуха и увлажняться.

Водоустойчивость – способность ВВ противостоять проникновению во внутрь патрона воды, которая приводит к затруднению детонации.

Старение – свойства пластичных ВВ со временим снижать восприимчивость к детонации. Разжиганием патрона можно восстановить чувствительность постаревшего ВВ.

Эскудация – выделение из состава ВВ некоторых жидких компонентов.

Проверку качества ВВ производят в соответствии с Едиными правилами безопасности при взрывных работах. (г.Киев, «Норматив» 1992 г.)

Тема: Промышленные взрывчатые вещества. Классификации промышленных ВВ. Требования к ним. ВВ на основе нитроэдитов. Аммиачно – сетровые ВВ. Селективно – детонирующие ВВ.

Взрывчатые вещества, предназначенные для взрывных работ в народном хозяйстве называют промышленными.

Промышленные ВВ классифицируются по условиям применения, по составу и по характеру действия.

По характеру действия  

По хим. составу

По условиям применения

Индивидуальные соединения

Инициативные (первичные)

Вторичные

Взрывчатые смеси

Предохранительные

Непредохранительные

Бризантные

Метательныеые

(однородные

химические

соединения)

По условиям применения делятся на непредохранительные, применяемые для взрывания на открытых работах и в подземных горных выработках шахт, не опасны по взрыву газа или пыли (1-2 классы предохранительности). Предохранительные ВВ – предназначенные для угольных и других шахт, опасных по взрыву горючих газов (метана, водорода) и легко воспломиняющихся пылей (угольной, сланцевой, серной) – это 3-4 класс.

Предохранительные ВВ имеют пониженную способность воспламенять взрывчатые метановоздушные и пылевоздушные смеси. С этой целью в состав предохранителей ВВ вводят пламегасители (хлористые или натрия или калия, которые поглощая часть теплоты взрыва, снижает температуру и действия как отрицательные катализаторы, прерывают реакцию взаимодействия метана с кислородом).

Присутствие солей	Период замедления всп. метана – воздушной смеси
650^0С	750^0С	800^0С
-	10см	1,8см	0,5см
NaCl	-	3,2см	0,6см
KCl	-	-	5,6см

На подземных горных работах применяют только патронированные ВВ.

Патрон – определенное количество ВВ, заключенного в оболочку, покрытую гидроизолирующим слоем (пергаментная бумага).

Диаметр патрона непредохранительных ВВ – 32 и 36мм. Масса 200 и 250гр, длина 180 и 200мм. Предохранительных ВВ соответственно 36мм, вес 300гр, L= 250 мм) Для обводненных шпуров на проходческих и очистных работах, патроны аммонита 6ЖВ, аммонала скального № 3, унилита П – 12 ЦБ изготавливают в полиэтиленовых оболочках 38мм.

По характеру действия разделяются:

Метательные ВВ основной принцип разделения по скорости течения реакции – горения, (пороховые ВВ) огнестрельное оружие, реактивные двигатели.

Бризантные ВВ – по скорости течения химической реакции – детонация (промышленные ВВ, боеприпасы).

Условия применения

1 Цвет полос – белый на поверхности

2 Красный В шахтах неопасный по газу на поверхности

3 синий м. опасный по газу по породе. Спецкласс: Для шахт добывают серу и озокорит нефтяных скважин белый, черный, красный, зеленый полоса по диагонали

4 Желтый м. опасный по газу по породе, красный особо опасный по СН4 и по углю

5 Желтый м. смешанные забои повышенной опасности

6 Желтый м. особо опасный в забоях

7 Желтый для специаль ных целей дробление не габаритов перебивания стоек, разбучиванию углеспусков

Не предохранительные (1-2) Предохранительные(3-7)

1 На поверхности для открытых работ – ИГДАНИТ, гранулит, гранитол (белый).

2 Непредохранительные ВВ, в подземных условиях, кроме забоев опасных по метану или угольной пыли: аммонит № 6 ЖВ, аммонит скальный 1, детонит М, динафталит-200 (красный).

3 Предохранительные ВВ ограниченного применения, разрешены только в породных забоях при отсутствии взрывоопасной угольной пыли. (Синий) – аммонит АП-5Ж6.

4 Предохранительные ВВ для производства ВР в угольных и смешанных забоях по углю, породе, в забоях опасных по металлу и угольной пыли, кроме забоев особо опасных по металлу (ж) – аммонит Т-19, аммонит ПЖВ-20.

5 Повышенной предохранительности ВВ для ВР по углю, подрывке слабых пород в особо опасных по СНи забоях – для распыления воды в полиэтиленовых сосудах при создании водяных завес (ж) –унелит Э-6.

6 Высоко-предохранительные ВВ и средства безопастного взрывания для взрывных работ по углю в особо опасных забоях (ж) – унелит 12ЦБ, унелит П-12ЦБ, патроны СП-2.

7 Для специальных взрывных работ: при разбучивании участков, для перебивания деревянных стоек, посадки кровли, дробление негабаритных кусков.

Промышленные аммиачно-селитренные ВВ представляют собой смесь аммиачной селитры с другими взрывчатыми веществами (тротинол, гексогеон, нитроэфирами) непридохранительные: Альгонист 6ЖВ, Динафталит - 200, Алмонал скальный № 3, Аммонит скальный № 2 прессованный.

Предохранительные:

АП-5ЖВ, ПЖВ-20, Т-19

Аммоналы – смесь амиачной селитры, тратила и алюминиевой пудры.

Гранулиты – механическая смесь амиачной селитры и горной добавки в виде гранул.

Добавки – соляровое масло, альпесинавая пудра.

Зерногранулит – механическая смесь амиачной селитры, тратила в гранулированном виде.

Аммониты – смесь аммиачной селитры с тротилом и другими взрывными веществами и негорючими элементами.

Аммониты – отличаются невысокой стоимостью и безопасны в обращении.

Недостатки – гигроскопичные, склоны к слеживанию.

РИСУНОК

Дата добавления: 2014-12-07