Общие сведения

Практическая работа №3

“Определение безопасных расстояний при взрывных работах на подземных выработках и шахтах”

Общие сведения

Безопасное расстояние при взрывных работах – это минимальное расстояние от заряда взрывчатого вещества (ВВ), на котором действие взрыва безопасно для людей, механизмов, зданий и сооружений, которое не вызывает передачу детонации другому заряду; служит границей опасной зоны взрыва.

Расчёт опасных зон при взрывных работах производится в соответствии с "Едиными правилами безопасности при взрывных работах", а также "Техническими правилами ведения взрывных работ на дневной поверхности".

В зависимости от назначения и условий проведения взрывных работ определяют безопасные расстояния (или радиусы опасных зон):

● по разлёту кусков породы,

● действию ударной воздушной волны,

● передаче детонации,

● допустимой концентрации ядовитых газов и сейсмическому действию взрыва.

Безопасное расстояние по разлёту кусков породы исключает возможность повреждения осколками и обломками;

зависит от:

✔ показателя действия взрыва,

✔ максимального значения линии наименьшего сопротивления,

✔ метода взрывания,

✔ вида взрывных работ,

✔ местных условий.

Взрывом называется химическая реакция, происходящая с огромной скоростью и сопровождающаяся выделением большого количества тепла и газообразных продуктов. Характерным признаком взрыва является мгновенное развитие высокой температуры и давления газов в месте взрыва, что приводит к механическим разрушениям среды. Причиной взрыва является местный нагрев и детонация ВВ.

По характеру химических реакций, происходящих при взрыве различают:

1) Простое разложение ВВ;

2) Сложное разложение ВВ;

3) Сгорание ВВ с окислением извне.

Простое разложение. При простом разложении взрывчатое вещество распадается на свободные радикалы, а не на молекулы. Примером простого разложения может служить реакция разложения азида свинца:

PbN₂=Pb+3N_2.

Легко распадающиеся нестойкие взрывчатые вещества настолько чувствительны, что взрываются от легкого сотрясения (ацетиленистое серебро, ацетиленистая медь, йодистый или хлорный азот). Вещества простого разложения активны и опасны.

Сложное разложение. При сложном разложении взрывчатое вещество распадается на молекулы, причем реакция разложения сопровождается взрывом с выделением газов. Примером сложного взрывчатого разложения является реакция разложения аммонита:

4C₆H₂(NO₂ )₃CH₃ + 88NH₄NO₃ = 28CO₂ + 186H₂O + 94N₂ + 12O₂

Вещества, входящие в группы простого и сложного разложения называют взрывчатыми веществами.

Вещества, сгорающие с окислением составляют группы взрывоопасных горючих газов и пыли: метана, водорода, окиси углерода, каменноугольной и колчеданной пыли).

Под детонацией понимают чрезвычайно быстрое распространение взрывчатого превращения, обусловленное прохождением ударной волны по взрывчатому веществу при соответствующих условиях с постоянной сверхзвуковой скоростью (7000 - 9000 м/с).

В зависимости от скорости протекания процесса детонация может быть устойчивой, протекающей с постоянной максимальной для данного ВВ скоростью, или неустойчивой, переходящей в выгорание.

Устойчивость детонации ВВ имеет огромное значение и тесно связана с безопасностью взрывных работ.

При неустойчивости детонации в шахтах, опасных по газу и пыли, возможны взрывы пылегазовой среды.

Устойчивость, а следовательно, и скорость детонации, зависят от следующих факторов:

1) Плотности ВВ;

2) Диаметра заряда;

3) Прочности оболочки;

4) Мощности начального импульса.

Для каждого ВВ имеется так называемая оптимальная плотность, изменение которой влечет за собой снижение скорости детонации.

Взрывчатые вещества промышленного типа детонируют с максимальной скоростью заряда при диаметре заряда 80 мм. Уменьшение диаметра ведет к снижению скорости детонации до предела, после которого данное ВВ уже не детонирует. Для аммонитов надежность детонации обеспечивается при патронах диаметром не менее 30 мм. Чем прочнее оболочка заряда ВВ, тем выше устойчивость детонации. Если мощность индикатора недостаточна для развития детонации, происходят отказы взрыва.

На снижение скорости детонации и ее затухание влияют:

1) Неблагоприятный химический состав, в частности, и недостаток смеси и сенсибилизатора или избыток инертных веществ (хлористый натрий);

2) Влажность ВВ;

3) Переуплотнение ближней к детонатору части заряда или всего заряда;

4) Большие зазоры между зарядом и стенками шнура.

Волна детонации и воздушная ударная волна.В момент взрыва газы под давлением, расширяясь, распространяются в виде волны детонации.

На расстоянии 10-20 радиусов заряда окружающие слои воздуха при взрыве подпираются этими газами, которые передают ему до 25-30% энергии. Эта энергия движения является в форме ударной волны. По мере удаления от центра взрыва, волна детонации быстро падает, а ударная волна переходит в звуковую волну и действует самостоятельно.

По условиям применения все взрывчатые вещества (ВВ) разделяются на 3 основные группы:

1) Взрывчатые вещества, допущенные для всех подземных взрывных работ, кроме шахт, опасных по газу или пыли, к этим ВВ представляется три основных требования:

А) Образовывать при взрыве наименьшее количество (не более 40 л/кг) ядовитых газов в пересчете на окись углерода;

Б) Давать максимальный эффект взрыва;

В) Быть безопасными при обращении, хранении, транспортировке.

К ним относятся: динамиты 83 и аммониты №6 и 7 (повышенной водоустойчивости), динафталит.

2) Взрывчатые вещества, допущенные только на открытых работах, к ним предъявляются требования – обеспечить максимальный эффект взрыва и безопасность при обращении. На открытых работах допущены аммониты № 9 и 10, оксиликвиты и др.

3) Взрывчатые вещества, допущенные к употреблению в рудниках и шахтах, опасных по газу или пыли, эти ВВ носят название предохранительных взрывчатых веществ. К таким ВВ предъявляются требования:

А) давать ограниченную величину энергии взрыва;

Б) обладать хорошей детонационной способностью.

К ним относятся: аммонит № 8, аммонит Ш/1-Ж (повышенной водоустойчивости).

Для взрывания только по пустым породам в шахтах I и II категорий допускаются: предохранительные природные аммониты марки АП-1, АП-2 ПВ.

По степени опасности ВВ и материалы разделяются на 2 группы:

● Первая группа – относительно безопасные ВВ и материалы (огнепроводный шнур, аммониты);

● Вторая группа – более опасные ВВ и материалы (детонирующий шнур, детонаторы, динамиты).

Во избежание ошибки в применении для различных ВВ установлены отличительные цвета оболочек или полос на патронах, ящиках, мешках:

А) красный – для обыкновенных ВВ, употребляемых на рудниках, шахтах, не опасных по газу и пылевому фактору;

Б) белый – для ВВ, употребляемых на открытых работах,

В) синий – для предохранительных ВВ, употребляемый только при взрывании по породе,

Г) желтый – для предохранительных ВВ, употребляемый только при взрывании по углю.

Рудники и шахты, на которых ведутся взрывные работы, обязаны иметь разрешение горнотехнической инспекции на право производства взрывных работ и свидетельство на приобретение ВВ, копии которых предоставляют в органы полиции. Руководить взрывными работами могут горные инженеры и техники эксплуатационной и шахтностроительной специальностей, лица окончившие специальные курсы и сдавшие экзамен на право ответственного руководства горными и взрывными работами. Непосредственное ведение взрывных работ разрешено лицам не моложе 18 лет, сдавшим испытания в квалификационной комиссии и имеющим «Единую книжку взрывника». Взрывники допускаются к ведению взрывных работ в подземных условиях при наличии стажа подземных работ не менее года.

При движении транспорта с ВВ обязательно соблюдение в пути безопасного расстояния между машинами и повозками. Расстояние между машинами допускается не менее 50 метров, а при плохой видимости (туман, пыль, пурга) и спуске с горы не менее 300м.

Вьючный транспорт при перевозке ВВ допускается вести шагом. При переноске в виде вьюков расстояние уменьшается до 10 метров, а при плохой видимости и спуске с горы до 50 м.

Транспортирующие ВВ машины и повозки объезжают встречающиеся в пути источники открытого огня на расстоянии не менее 200 м с наветренной и 300 м с подветренной стороны. Во время грозы движение транспорта с ВВ предполагает остановку колонны на расстоянии не менее 200 м от леса, дороги или жилых строений. Двигатели у машин во время остановки выключаются.

Скорость движения транспорта с нитроглицериновыми ВВ при хорошей видимости на открытой местности допускается не выше 20 км/ч, при ухудшении видимости не выше 10 км/ч.

От расходного склада к месту работы ВВ переносят помощники взрывника или рабочие, которых предварительно инструктируют, но обязательно под наблюдением взрывника. Переносить детонаторы имеют право только взрывники.

Каждому взрывнику разрешено переносить одновременно не более 10 кг ВВ и детонаторы, в требуемом количестве, уложенные в отдельную сумку. При переноске одного ВВ норма может быть увеличено до 20 кг.

Аммониты и динафталит переносят в заводской таре или в брезентовых просмоленных сумках. Емкость сумки не превышает 10 кг.

Для переноски динамита в теплое время года применяют брезентовые сумки, а в холодное (ниже + 10⁰С) в сумки помещают специальные приборы отогревватели - термофоры.

В подземные выработки ВВ опускают по стволу шахты в клетках и бадьях. Перевозка аммиачно–селитренных ВВ по горизонтальным выработкам производится в обычных вагонетках, а переноска - в сумках.

Динамиты и детонаторы перевозят в специальных вагонетках с деревянным кузовом, оббитым изнутри войлоком или мешковиной.

Спуск ВВ по стволу шахты производится в то время, когда нет спуска и подъема людей. В околоствольном дворе и надшахтном здании во время спуска ВВ должны находиться лица, обслуживаемые погрузку (взрывник и его помощник) и подъемные устройства.

Кроме того, при спуске ВВ обязательно присутствие лица технического надзора, ответственного за хранение и транспортирование ВВ на подземных выработках.

Склады ВВ размещаются на известном удалении от: населенных пунктов жилых строений, магистральных дорог и границ отчуждения железнодорожных линий.

Удаленность складов определяется так называемой степенью безопасности.

Для отдельных зданий и сооружений, автомобильных и железных дорог с небольшим движением, а также прочных сооружений из бетона и железа принимается четвертая степень безопасности.

При определении расстояния до населенных пунктов, автострад, железных дорог, крупных водных путей, заводов, фабрик и других сооружений государственного значения принимается третья степень безопасности

Для объектов, у которых допустимы только случайные повреждения принимается вторая степень безопасности.

Для особо важных объектов, не допускающих случайные повреждения, принимается первая степень безопасности. Значение коэффициентов пропорциональности К_в для расчета безопасных расстояний принимают по табл. 1.1.

Таблица 1.1 - Значения коэффициентов пропорциональности К_в

Степень безопасности	Расстояние, м
Степень безопасности	открытый склад	углубленный или обвалованный склад
1-ая (не допускающая случайного повреждения)	50 - 150	10 - 50
2-ая (допустимы случайные повреждения)	20 - 30	10 - 15
3-ая (водные пути, заводы, фабрики)	6 - 8	3 - 5
4-ая (авто, ж/д, отдельные здания и сооружения)	3 - 4	1,5 - 2

При устройстве обвалованных складов принимают следующие размеры предохранительных валов:

- высотой на 1,5 м выше карниза хранилища;

- шириной поверху – не менее 1 м;

- с расстоянием от подошвы вала до стен склада – не менее 1 м и не более 3 м.

Безопасные расстояния по действию ударной воздушной волны зависят от расположения зарядов (существуют открытые и заглублённые заряды)

и рассчитываются из условия:

r_в=k_в(Q)^1/2, (1.1)

где Q - общая масса заряда взрывчатого вещества (ВВ), кг; k_в– коэффициент пропорциональности, равный 0,5 – 150 (табл.1.1), при определении безопасных расстояний при передаче детонации от хранилища детонаторов к хранилищу ВВ принимают коэффициент пропорциональности равный 0,06; при передаче детонации от хранилища детонаторов ко второму хранилищу детонаторов принимают 0,1. Для условий хранения на складе однородных ВВ, например, детонаторов величина Q принимается равной n, штук (детонаторов).

Свойства ВВ при расчётах безопасных расстояний не учитываются. В случае, когда защищаемый объект расположен за преградой, безопасные расстояния уменьшаются, но не более чем в 2 раза.

Безопасные расстояния по передаче детонации исключают возможность передачи детонации от заряда к заряду и определяются по формуле:

r_д= , (1.2)

где q₁, q₂,..., q_n - массы различных ВВ (их сумма равна полной массе ВВ в хранилище), кг;

k_д1,..., k_дn - коэффициенты, зависящие от типа ВВ и условий взрывания (расположения активного и пассивного зарядов);

D - наименьший линейный размер пассивного заряда, равный ширине заряда или его удвоенной высоте, м.

Безопасные расстояния по допустимой концентрации ядовитых газов рассчитывается из условия, что на границе опасной зоны содержание ядовитых газов (в пересчёте на СО), выделяемых при взрыве ВВ, не превышает 0,008%:

r_r=k_э * (1.3)

где k_э- экспериментальный коэффициент, равный 0,5 - 1,0;

с - количество ядовитых газов, выделяемое 1 кг ВВ, дм³.

Зависит от климатических особенностей района взрыва (направления и скорости ветра). Для 1 кг тротила характерно выделение около 800 л газа, из которых более 300 л - окислы азота и углерода. Окислы азота в свою очередь соединяются в атмосфере с водой и выпадают в виде кислотных дождей. Для 1 кг аммонита характерно выделение – 896 л газа, для 1 кг динамита характерно выделение – 308 л газа.

Безопасные расстояния по сейсмическому действию взрыва рассчитываются таким образом, чтобы колебания грунта, вызываемые однократным взрывом сосредоточенного заряда ВВ (кроме открытых зарядов на поверхности), были безопасными для зданий и сооружений:

r_c=k_cα, (1.4)

где k_c - коэффициент, зависящий от свойств грунта в основании охраняемого сооружения (для скальных плотных пород k = 3, для водонасыщенных грунтов k_c = 20); α - коэффициент, зависящий от показателя действия взрыва.

Показатель действия взрыва на выброс определяется по формуле:

, (1.5)

где В – ширина выемки по верху, м; Н – глубина выемки, м. (при n=0,5; 1; 2 и 3 соответственно α=1,2; 1; 0,8 и 0,7). В данном случае, ширина и глубина выемки соответствует параметрам склада ВВ (глубина принимается равной 5 м).

При наличии повреждений в зданиях и проведении многократных взрывов (на карьерах), вблизи одних и тех же объектов, расчётное безопасное расстояние для однократных взрывов должно увеличиваться не менее чем в 2 раза; для зданий и сооружений уникального характера (высотное здание, башни и т.д.), сложных инженерных сооружений (мосты, радиомачты и др.) выполняются специальные расчёты.

12 3 4 5 6 Следующая ⇒