Проверка технологии ГДШ
Разрушение (дезинтеграция) магматических горных пород с применением газогенераторов ГДШ
Уникальная технология
Технология ГДШ - новый высокоэффективный способ добычи блочного камня
Гидроструйная утилизация
Технология утилизации, переработки и повторного использования боеприпасов
Без шума и пыли
Квазивзрывная технология демонтажа строительных конструкций в условиях повышенной сложности
Быстрее, выше, дешевле
Вопросы демонтажа и сноса старых зданий
Шпуровые газогенераторы
Применение шпуровых газогенераторов на карьерах блочного камня
Эффективное решение
Специальные работы по разрушению железобетонных конструкций
Инновации в пиротехнике
Инновационные пиротехнические технологии для гражданских целей
Скальная вскрыша
Перспективные методы скальной вскрыши месторождений осадочных пород
Свайная спираль
Повышение несущей способности буронабивных свай
Котлован на севере
Устройство котлована в скальном грунте в условиях низких температур
Разрушение и созидание
Демонтаж строительных конструкций по технологии ГДШ
Новые технологии добычи
Применение ГДШ при добыче блочного камня
Газодинамический клин
Использование принципа газодинамического клина для откола горной породы
Перспективы демонтажа
Перспективы применения ГДШ при производстве демонтажных работ в строительстве
Интенсификация добычи
ГДШ - высокопроизводительный способ добычи блочного камня
Эмульгатор Амфора
Универсальный эмульгатор для эмульсионных взрывчатых веществ
Дробление железобетона
Экономически эффективная технология разрушения ж.б. конструкций
Устройство траншей
Применение ГДШ при дроблении осадочных пород
Укрощение взрыва
Использование процесса горения без последствий
От гранита до нефрита
Пиротехническая технология ГДШ
Сейсмобезопасность
Экологичная и сейсмобезопасная технология демонтажа
Старик Хоттабыч
Инновационные технологии по борьбе с грибком
Испытания газогенераторов гдш при дезинтеграции магматических горных пород
ВЕДЕНИЕ
Используемые на карьерах по добыче блочного камня взрывчатые материалы должны обеспечивать эффективное отделение блока от скального массива, не вызывая при этом образования техногенных трещин. Поэтому необходимо применять специальные конструкции зарядов и составы, которые при разложении обеспечивают квазистатическое нагружение массива в плоскости шпуров с развитием одной трещины в данной плоскости и отодвигание блока (до 0,5 м). Такие материалы должны быть также безопасными при перевозке, хранении и использовании.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Основной целью работы являлись разработка, промышленные испытания и внедрение в практику горно-добычных работ новой технологии - использования пиротехнических газогенераторов местного приготовления.
МАТЕРИАЛЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
На протяжении последних шести лет специалистами ООО "НПК "Контех" проводились работы по поиску и внедрению без детонациоиных средств и способов добычи блочного камня. В результате были разработаны быстрогорящие, дефлагрирующие составы, конструкции содержащих их патронов и способы их применения для мягкого откола от скального массива и дезинтеграции по природным трещинам камнеблоков различных литологических разновидностей.
Разработанные изделия, получившие название «Газогенератор давления шпуровой - ГДШ», состоят из пластмассового герметичного цилиндрического пенала с окислительной композицией [2,3]. Пеналы содержат от 30 до 250 г окислительного состава, имеют диаметр от 22 до 32 мм и относятся к классу опасности при перевозке и хранении - 5.1 (окислители). Перед применением на карьере в содержимое пеналов вводится определенное количество дизельного топлива и устанавливаются герм о пробки с электровоспламенителям и. Важно отметить, что штатное инициирование ГДШ вне шпура (на открытой поверхности) не вызывает воспламенения состава. Будучи подожженным от внешнего источника пламени, состав горит медленно, со скоростью около 1 мм/сек. Полностью снаряженные таким образом пеналы размещаются в шпурах согласно оптимизированной схеме заряжания [4,5], забиваются песком или отсевом и после монтажа электрической цепи инициируются от источника тока.
Кроме допущенных ГГТН РФ к применению, в процессе полигонных испытаний применялись электровоспламенители (ЭВ) к ГДШ, разработанные в ООО "НПК "Контех" на основе электрокапсюльных втулок ЭКВ-2 от утилизируемых армейских метательных зарядов. Они обеспечивают высокую первоначальную скорость нарастания давления, что гарантирует синхронную работу ГДШ. При этом безопасный ток для разработанных ЭВ в полтора раза больше, чем у ЭД-8, а импульс воспламенения - в два раза больше, чем у ЭД-8, и в четыре раза больше, чем у ЭВ МБ- 2Н, что обеспечивает высокую безопасность при работе с ГДШ [6]. Безопасность, стабильность характеристик и дешевизна по сравнению с промышленными электровоспламенителямипозволяет рекомендовать разработанные нами ЭВ для инициирования ГДШ.
Отсутствие наведенных трешин при отколе блоков с помощью ГДШ объясняется дефлаграииокным режимом разложения используемых составов и применением для инициирования электровоспламенителей (либо неэлектрических систем воспламенения). Мягкое, шадяшее воздействие на камень подтверждается тем фактом, что пластмассовые корпуса ГДШ остаются в значительной степени недеформ нрованньш и (кроме продольных трещин). В тоже время, большая по сравнению с традиционно применяемым ДВП энергетическая насыщенность предлагаемых композиций позволяет уменьшить их удельный расход, увеличить шаг бурения и, следовательно, снизить себестоимость БВР. Благодаря наличию герметичного пластмассового корпуса-пенала ГДШ надежно работают в обводненных шпурах.
Совместно с экспертной организацией "Экспотехвзрыв" проведены полигонные испытания окислительной композиции ГДШ и ее смесей с дизельным топливом по критериям принадлежности к взрывчатым материалам согласно методике ООН. Состав снаряжался в стальную бесшовную трубу длиной 500 мм, с внутренним диаметром 50 мм, толщиной стенки 4 мм, и инициировался с торца боевиком из флегматизированного гексогена массой 200 гр. Наличие детонационных свойств в данных условиях определялось по длине деформированного участка трубы в сравнении с аналогом, заполненным инертным веществом (поваренной солью), а также по следам на стальной пластине, закрывающей противоположный точкеинициирования торец трубы. Испытания показали, что как окислительная композиция, содержащаяся в пеналах ГДШ, так и ее смеси с горючим в соотношении, предусмотренном технической документацией, не обладают 1 взрывчатыми свойствами.
На этапе отработки технологии изготовления и применения газогенераторов нашим предприятием было выпущено около 14000 ГДШ, которыми было добыто порядка 18000 м' горной массы на карьерах блочного камня в Карелии, Башкирии и на Урале. Наиболее масштабные испытания проводились в Карелии на карьере «Другорецкий-3» ЗАО «Интеркамень», где было добыто 8000 м1 горной массы. Здесь велась разработка месторождения габбро-диабазов с крепостью по шкале проф. М.М. Протодьяконова 18-19. Разрабатываемый скальный массив имел субвертикаль ну ю трещиноватость, поэтому дезинтеграция его осуществлялась только горизонтальной подсечкой по подошве уступа. Суммарный объем отрываемых за один эксперимент отдельностей составлял 150-300 м3, высота уступа 2,5-7,0 м, глубина заходки - до 5,0 м. Средний расход газогенераторов 1шт. на 1,7 м3 добываемой горной массы, при средней массе снаряжения газогенератора около 150 г. Проводимые исследования керновых образцов, взятых со стороны плоскостей откола, не выявили за все время работы наведенной микротрещиноватости, хотя отдельности при отрыве подбрасывались на высоту 15-30 см и отодвигались от массива на 0,5-1,5 м, что позволяло оперативно разбирать блоки минимумом технических средств - лебедкой и погрузчиком. По сравнению с ранее применявшимся на карьере дымным порохом растянута сетка шпуров до 40-45 см, что дополнительно повысило экономическую эффективность работы.
Около 4500 м3 гранита было добыто в ходе предварительных испытаний ГДШ на Мансуровском месторождении в Башкирии, Согласно существующему проекту добычных работ, отбойка гранита разрешена только механическим способом, ввиду низких физико-механических параметров камня. Результаты отрыва с помощью ГДШ массивов объемом от 20 до 1250 мэ за один прием показали отсутствие наведенной трещиноватости в блоках. Удельный выход товарной плитки толщиной 20 мм соответствует технологическим нормам для данного камня и составляет 45 м2/м3. Ультразвуковые имикроскопические исследования поверхностей откола в зоне расположения ГДШ, проведенные в Уральской гор но-геологической академии научным коллективом под руководством профессора Бычкова Г.В., не выявили отличий от аналогов, добытых буроклиновым (невзрывным способом) [7], Метод рекомендован к освоению на данном карьере.
Весьма эффективным представляется применение газогенераторов ГДШ для выполнения скальной вскрыши вновь разрабатываемых месторождений, особенно минералов осадочного происхождения. Так, после врезки на глубину 3-4 м рыхление выветренных слоев может вестись горизонтальной подсечкой с длиной шпуров до б м. При этом полностью исключается дробящее влияние патронов ГДШ на продуктивные пласты.
ВЫВОДЫ
По результатам успешно проведенных испытаний ГДШ на карьерах блочного камня в Карелии, Башкирии, на Урале Госгортехнадзор РФ разрешил постоянное использование ГДШ.
Экспертное заключение "НИИ Гигиены, профпатологии и экологии человека", выданное после химико-аналитической и токсикологогигиенической оценки продуктов горения снаряжения ГДШ, свидетельствует о безопасности применения ГДШ для окружающей среды и горных рабочих.
В процессе испытаний отработаны схемы обуривания и зарядки скальных массивов различных литологических разновидностей, позволяющие существенно повысить экономическую эффективность и безопасность ведения взрывных работ.
Используемые на карьерах по добыче блочного камня взрывчатые материалы должны обеспечивать эффективное отделение блока от скального массива, не вызывая при этом образования техногенных трещин. Поэтому необходимо применять специальные конструкции зарядов и составы, которые при разложении обеспечивают квазистатическое нагружение массива в плоскости шпуров с развитием одной трещины в данной плоскости и отодвигание блока (до 0,5 м). Такие материалы должны быть также безопасными при перевозке, хранении и использовании.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Основной целью работы являлись разработка, промышленные испытания и внедрение в практику горно-добычных работ новой технологии - использования пиротехнических газогенераторов местного приготовления.
МАТЕРИАЛЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
На протяжении последних шести лет специалистами ООО "НПК "Контех" проводились работы по поиску и внедрению без детонациоиных средств и способов добычи блочного камня. В результате были разработаны быстрогорящие, дефлагрирующие составы, конструкции содержащих их патронов и способы их применения для мягкого откола от скального массива и дезинтеграции по природным трещинам камнеблоков различных литологических разновидностей.
Разработанные изделия, получившие название «Газогенератор давления шпуровой - ГДШ», состоят из пластмассового герметичного цилиндрического пенала с окислительной композицией [2,3]. Пеналы содержат от 30 до 250 г окислительного состава, имеют диаметр от 22 до 32 мм и относятся к классу опасности при перевозке и хранении - 5.1 (окислители). Перед применением на карьере в содержимое пеналов вводится определенное количество дизельного топлива и устанавливаются герм о пробки с электровоспламенителям и. Важно отметить, что штатное инициирование ГДШ вне шпура (на открытой поверхности) не вызывает воспламенения состава. Будучи подожженным от внешнего источника пламени, состав горит медленно, со скоростью около 1 мм/сек. Полностью снаряженные таким образом пеналы размещаются в шпурах согласно оптимизированной схеме заряжания [4,5], забиваются песком или отсевом и после монтажа электрической цепи инициируются от источника тока.
Кроме допущенных ГГТН РФ к применению, в процессе полигонных испытаний применялись электровоспламенители (ЭВ) к ГДШ, разработанные в ООО "НПК "Контех" на основе электрокапсюльных втулок ЭКВ-2 от утилизируемых армейских метательных зарядов. Они обеспечивают высокую первоначальную скорость нарастания давления, что гарантирует синхронную работу ГДШ. При этом безопасный ток для разработанных ЭВ в полтора раза больше, чем у ЭД-8, а импульс воспламенения - в два раза больше, чем у ЭД-8, и в четыре раза больше, чем у ЭВ МБ- 2Н, что обеспечивает высокую безопасность при работе с ГДШ [6]. Безопасность, стабильность характеристик и дешевизна по сравнению с промышленными электровоспламенителямипозволяет рекомендовать разработанные нами ЭВ для инициирования ГДШ.
Отсутствие наведенных трешин при отколе блоков с помощью ГДШ объясняется дефлаграииокным режимом разложения используемых составов и применением для инициирования электровоспламенителей (либо неэлектрических систем воспламенения). Мягкое, шадяшее воздействие на камень подтверждается тем фактом, что пластмассовые корпуса ГДШ остаются в значительной степени недеформ нрованньш и (кроме продольных трещин). В тоже время, большая по сравнению с традиционно применяемым ДВП энергетическая насыщенность предлагаемых композиций позволяет уменьшить их удельный расход, увеличить шаг бурения и, следовательно, снизить себестоимость БВР. Благодаря наличию герметичного пластмассового корпуса-пенала ГДШ надежно работают в обводненных шпурах.
Совместно с экспертной организацией "Экспотехвзрыв" проведены полигонные испытания окислительной композиции ГДШ и ее смесей с дизельным топливом по критериям принадлежности к взрывчатым материалам согласно методике ООН. Состав снаряжался в стальную бесшовную трубу длиной 500 мм, с внутренним диаметром 50 мм, толщиной стенки 4 мм, и инициировался с торца боевиком из флегматизированного гексогена массой 200 гр. Наличие детонационных свойств в данных условиях определялось по длине деформированного участка трубы в сравнении с аналогом, заполненным инертным веществом (поваренной солью), а также по следам на стальной пластине, закрывающей противоположный точкеинициирования торец трубы. Испытания показали, что как окислительная композиция, содержащаяся в пеналах ГДШ, так и ее смеси с горючим в соотношении, предусмотренном технической документацией, не обладают 1 взрывчатыми свойствами.
На этапе отработки технологии изготовления и применения газогенераторов нашим предприятием было выпущено около 14000 ГДШ, которыми было добыто порядка 18000 м' горной массы на карьерах блочного камня в Карелии, Башкирии и на Урале. Наиболее масштабные испытания проводились в Карелии на карьере «Другорецкий-3» ЗАО «Интеркамень», где было добыто 8000 м1 горной массы. Здесь велась разработка месторождения габбро-диабазов с крепостью по шкале проф. М.М. Протодьяконова 18-19. Разрабатываемый скальный массив имел субвертикаль ну ю трещиноватость, поэтому дезинтеграция его осуществлялась только горизонтальной подсечкой по подошве уступа. Суммарный объем отрываемых за один эксперимент отдельностей составлял 150-300 м3, высота уступа 2,5-7,0 м, глубина заходки - до 5,0 м. Средний расход газогенераторов 1шт. на 1,7 м3 добываемой горной массы, при средней массе снаряжения газогенератора около 150 г. Проводимые исследования керновых образцов, взятых со стороны плоскостей откола, не выявили за все время работы наведенной микротрещиноватости, хотя отдельности при отрыве подбрасывались на высоту 15-30 см и отодвигались от массива на 0,5-1,5 м, что позволяло оперативно разбирать блоки минимумом технических средств - лебедкой и погрузчиком. По сравнению с ранее применявшимся на карьере дымным порохом растянута сетка шпуров до 40-45 см, что дополнительно повысило экономическую эффективность работы.
Около 4500 м3 гранита было добыто в ходе предварительных испытаний ГДШ на Мансуровском месторождении в Башкирии, Согласно существующему проекту добычных работ, отбойка гранита разрешена только механическим способом, ввиду низких физико-механических параметров камня. Результаты отрыва с помощью ГДШ массивов объемом от 20 до 1250 мэ за один прием показали отсутствие наведенной трещиноватости в блоках. Удельный выход товарной плитки толщиной 20 мм соответствует технологическим нормам для данного камня и составляет 45 м2/м3. Ультразвуковые имикроскопические исследования поверхностей откола в зоне расположения ГДШ, проведенные в Уральской гор но-геологической академии научным коллективом под руководством профессора Бычкова Г.В., не выявили отличий от аналогов, добытых буроклиновым (невзрывным способом) [7], Метод рекомендован к освоению на данном карьере.
Весьма эффективным представляется применение газогенераторов ГДШ для выполнения скальной вскрыши вновь разрабатываемых месторождений, особенно минералов осадочного происхождения. Так, после врезки на глубину 3-4 м рыхление выветренных слоев может вестись горизонтальной подсечкой с длиной шпуров до б м. При этом полностью исключается дробящее влияние патронов ГДШ на продуктивные пласты.
ВЫВОДЫ
По результатам успешно проведенных испытаний ГДШ на карьерах блочного камня в Карелии, Башкирии, на Урале Госгортехнадзор РФ разрешил постоянное использование ГДШ.
Экспертное заключение "НИИ Гигиены, профпатологии и экологии человека", выданное после химико-аналитической и токсикологогигиенической оценки продуктов горения снаряжения ГДШ, свидетельствует о безопасности применения ГДШ для окружающей среды и горных рабочих.
В процессе испытаний отработаны схемы обуривания и зарядки скальных массивов различных литологических разновидностей, позволяющие существенно повысить экономическую эффективность и безопасность ведения взрывных работ.
