УДК 622.235
ВНУТРЕННЯЯ ЗАБОЙКА, ЕЕ РОЛЬ В ОБЕСПЕЧЕНИИ ЭФФЕКТИВНОСТИ И БЕЗОПАСНОСТИ ВЗРЫВНЫХ РАБОТ
, студент КузГТУ. Научный руководитель - , к. т. н., профессор КузГТУ
Забойка – процесс заполнения шпура, скважины, зарядной камеры и т. д. или их части, прилегающие к заряду ВВ, забоечным материалом (инертным), способным оказать сопротивление высокому давлению газов взрыва, обеспечивающим герметичность заряда в зарядной полости и повышающим эффективность действия взрыва.
Использование внутренней забойки обеспечивает повышение безопасности взрывных работ. Особое значение забойка имеет при ведении взрывных работ в шахтах, опасных по газу и пыли. Она препятствует прорыву высокотемпературных продуктов взрыва и возникновению и развитию процесса выгорания зарядов.
внутренняя забойка оказывает существенное влияние на характеристики, которые применяются на практике для оценки эффективности взрыва. Экспериментально доказано, что в условиях проведения взрыва с внутренней забойкой удельный расход ВВ снижается на 18-23%. Увеличение эффективности взрыва возрастает за счет увеличения полезной работы газов взрыва. Для каждых конкретных условий взрывания материал внутренней забойки и ее величин должны быть оптимальными и обеспечивать качественные показатели и безопасные условия взрыва.
Все виды забоечных материалов применяемых в мировой практике взрывных работ можно подразделить на следующие группы:
Одним из прогрессивных направлений является применение жидкостных материалов в качестве внутренней забойки. Заслуживающим внимания является попытка применения гидропульп и гидропаст, которые за счет окружения части или всего заряда ВВ водонасыщенным материалом и заполнения крупных трещин в массиве позволяет повысить безопасность взрывных работ. В качестве гидропульп предлагалась смесь инертной пыли и глины с водой в соотношении примерно 2:1, а также пульпообразные тощие бетоны, состоящие из 5% песка и 17% цемента.
Недостатком гидропульп является то, что область их применения ограничена лишь горизонтальными и нисходящими шпурами. При заряжании восстающих шпуров с углом наклона более 5-10 градусов, пульпа вытекает из шпуров, не выполняя роли внутренней забойки. В этом отношении более пригодной является гидрогелиевая забойка. Одной из таких забоек является гидропаста, приготовленная на основе гидрогеля кремниевой кислоты. Такая гидропаста содержит 90-95% воды и обладает достаточной вязкостью, что позволяет использовать ее в восстающих шпурах.
Общим недостатком гидропульп и гидропаст является то, что с течением времени может происходить их обезвоживание и изменение первоначальной консистенции. При заряжании восстающих и вертикальных шпуров это явление особенно опасно, так как заряд ВВ может оказаться без забойки и выпасть из шпура. Помимо этого под действием веса заряда ВВ может произойти выдавливание пасты из шпура и раздвижка патронов ВВ со всеми вытекающими последствиями.
Необходимость иметь в забое два или более различных материалов и специальные механизмы для осуществления забойки из гидропульп и гидропаст, ее недостаточная эффективность, а также некоторое усложнение операций по забойке шпуров ограничивает их область приминения.
Значительно лучшие показатели достигаются при использовании воды в качестве внутренней забойки. Вода наиболее доступный и легко транспортируемый материал. По пламегасящей способности вода является лучшей из всех видов внутренней забойки и обеспечивает наибольшую безопасность взрывных работ.
Одним из наиболее вероятных источников воспламенения метано-воздушной смеси могут служить твердые раскаленные частицы – частицы раздробленных гильз ЭД и подводящих проводников, не прореагировавшие частицы компонентов ВВ (в частности, аммиачной селитры), срезаемые со стенок шпуров породные частицы. При некачественной внутренней забойке или ее отсутствии из шпуров могут выбрасываться огромная масса таких частиц летящих с высокой скоростью. Попадая в метано-воздушную среду, раскаленные частицы безотказно воспламеняют ее.
На рис. 1 приведены фотокадры съемки взрываний зарядов непредохранительного аммонита 6 ЖВ и предохранительного аммонита ПЖВ-20 при различных условиях. Наибольший объем раскаленных частиц наблюдался при взрывании непредохранительного аммонита 6 ЖВ без внутренней забойки (рис. 1, а), дальность разлета частиц в отдельных случаях достигала 30 метров. При взрывании без внутренней забойки даже у предохранительного аммонита ПЖВ-20 наблюдалось интенсивное разбрасывание до 18 метров (рис. 1, б), а максимальный радиус световой зоны газообразных продуктов взрыва у устья шпура достигал 1,5 метра
Рис. 1 выброс высокотемпературных продуктов взрыва из шпура при различных условиях взрывания.
а. аммонит 6 ЖВ, весом 600г без забойки; б. аммонит ПЖВ-20, весом 600г без забойки; в. Аммонит ПЖВ-20 весом 600г с глиняной забойкой длинной 200мм; г. Аммонит ПЖВ-20 весом 600г с водонаполненной ампулой длинной 200 мм, занимающая все сечение шпура.
При взрывании аммонита ПЖВ-20 с глиняной забойкой длиной 200мм (рис.1, в) объем световой зоны уменьшен, но прорыв раскаленных частиц все-таки наблюдался, хотя количество их резко снижалось. При взрывании аммонита ПЖВ-20 с водонаполненной ампулой длинной 200мм заполняющей все сечение шпура, радиус световой зоны газообразных продуктов взрыва снизился до 0,5 м и полностью исключился выброс раскаленных частиц из шпура (рис 1. г)
Помимо выбрасываемых раскаленных частиц воспламенить метано-воздушную смесь могут газообразные продукты взрыва, имеющие высокую температуру, намного превышающую температурный предел вспышки метана. Большое значение имеет при этом длительность их контакта с метано-воздушной средой. С повышением пламегасящей способности применяемого забоечного материала снижается вероятность воспламенения метано-воздушной среды.
Самым простым способом использования воды в качестве внутренней забойки является свободное заполнение водой нисходящих шпуров или скважин. Такая забойка применяется на открытых работах с большим водопритоком подземных вод.
Наиболее обширными и доступными для применения являются рекомендации по использованию воды в качестве внутренней забойки в пластмассовых ампулах различных модификаций. Такая забойка представляет собой ампулы, заполненные водой и помещенные в шпуры. Заполнение ампул водой может производиться как на поверхности, так и непосредственно в забое.
Список литературы
Кутузов работы в опасных условиях угольных шахт /Москва «НЕДРА», 1979. – С. 112-118.