Реакция взрывчатого превращения и детонационная способность ВВ

 

Билет №1

Взрывом называют процесс быстрого физико-химического превращения веществ, при котором выделяется энергия и совершается работа. Взрывы могут быть физические (взрыв котла, болона, газгольдера и т.п.), химические, которые мы и будем рассматривать и ядерные.

Взрывом ВВ - называется его чрезвычайно быстрое сверхзвуковое химическое превращение, при котором выделяется тепло и большое количество сжатых газов способных производить механическую работу разрушения и перемещения окружающей среды. По характеру и скорости взрывчатого превращения все взрывные процессы можно разделить на горение, взрыв детонацию. По характеру взрыва различают камуфлетные, откольные, рыхления и выброса.

где: R - радиус воронки

W – линия наименьшего сопротивления

при n < 1 уменьшенный врыв; n = 1 нормальный взрыв; n > 1 усиленный взрыв.

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

Детонация – распространение взрыва по заряду ВВ с постоянной сверхзвуковой скоростью, обусловленное прохождением детонационной волны. Взрывчатое вещество – химическое соединение или механическая смесь, которое под действием внешнего импульса (нагревание, удар) способно взрываться.

Взрыв промышленных ВВ протекает в форме детонаций, которая распространяется со сверх звуковой скоростью по всему ВВ. По действию ВВ можно разделить на бризантные, метательные и пиротехнические.

Детонационная волна – ударная волна сжатия, распространяющаяся по заряду со сверх звуковой скоростью обеспечивающая возникновение за передним фронтом быстрой химической реакции ВВ. Детонационная волна представляет собой совокупность ударной волны.

Ударная волна – волна сжатая распространяющаяся по среде (воздуху, воде) со сверхзвуковой скоростью, на переднем фронте которой мгновенно скачкообразно изменяется давление, плотность, температура.

Реакция взрывчатого разложения селитры 2NH₄NO₃ = 2N₂ + O₂ + 4H₂O сопровождается выделением тепла и избыточного кислорода. Теплота взрыва селитры 1425кДж/кг.

Общие вопросы вскрытия пластовых месторождений. Схемы и способы вскрытия шахтного поля.

Вскрытие шахтного поля – обеспечение доступа к месторождению (или ШП) с поверхности с целью создания условия для подготовки и отработки его запасов.

Оно осуществляется путем проведения вскрывающих выработок, которые делятся на главные и вспомогательные. К главным относят выработки, имеющие непосредственный выход на земную поверхность (стволы, штольни) и предназначенные для вскрытия всего шахтного поля и технологической связи между рабочими горизонтами и поверхностью. В спомогательные выработки выхода на поверхность не имеют (квершлаги, гезенки, слепые стволы) и предназначены непосредственно для вскрытия и обслуживания отдельных частей шахтного поля.

Способ вскрытия — пространственное расположение главных вскрывающих выработок в шахтном поле относительно горизонтальной плоскости. Различают способы вскрытия: вертикальными стволами, наклонными стволами, штольнями и комбинированный.

В зависимости от числа, расположения и функционального назначения стволов способ вскрытия МПИ бывает обычный и блоковый. При обычном способе один и тот же комплекс стволов используется для отработки всего ШП. При блоковом – ШП делят на части (блоки), каждый из которых вскрывают двумя стволами - воздухоподающим и вентиляционным.

Схема вскрытия — совокупность сети основных и дополнительных вскрывающих выработок в шахтном поле с учетом их функционального назначения.

Различают следующие основные схемы вскрытия:

1. по числу транспортных горизонтов:

· одногоризонтные – когда запасы ПИ на глубине вскрываются один раз - c поверхности, а сроки службы горизонта и шахты равны.

· многогоризонтные – запасы ПИ вскрываются несколько раз по глубине залегания, для чего выполняют углубку стволов. Все горизонты могут работать одновременно или последовательно. При этом сроки службы каждого горизонта меньшем, чем общее время отработки запасов ШП.

 

2. по типу дополнительных вскрывающих выработок – без дополнительных вскрывающих выработок; с квершлагами; с гезенками; со слепыми стволами.

Многозабойный вариант комбинированной системы разработки.

Сущность этой системы разработки состоит в том, что крыло этажа по простиранию делится на две части, размер одной из которых приблизительно на 20-25% больше другого (для уравнивания скоростей отработки обеих частей).

Рис.

Подготовка состоит в том, что от капитальных наклонных выработок проводят этажные откаточный и вентиляционный штреки на указанную длину (≈ на 20-25% больше половины крыла этажа), затем проходится разрезная печь, в которой монтируется оборудование.

Затем западная (левая) часть крыла обрабатывается обратным ходом по принципу столбовой системы разработки лава-этаж, а восточная (правая) – прямым ходом по принципу сплошной системы разработки.

Возможны два варианта проведения разрезной печи и очередности ввода лав в работу (рис.)

 

А) в виде одиночной выработки с последовательным вводом лав в работу;

Б) путем проведения двух выработок с одновременным вводом лав в работу.

 

(А) Разрезная печь проходится в виде одной выработки, от которой очистные работы ведутся только в одной лаве, а вторая не работает. Она включается в работу после первичной посадки в ней основной кровли (т.е. после подвигания первой лавы на величину шага первичной осадки основной кровли и ее обрушения). В противном случае площадь обнажения кровли становится недопустимо большой, что может привести к завалу одной или обеих лав.

(Б) Проводятся две разрезные печи, разделенные между собой целиком шириной 8-10 м, а лавы вводятся в работу одновременно.

Вариант не может применяться в случае, если рядом с разрабатываемым имеются сближенные пласты, которые могут испытывать большое опорное давление от целика (в связи с тем, что оставленный целик угля будет создавать большое опорное давление, возникают дополнительные трудности при их разработке).

Основное достоинство рассматриваемой системы разработки – увеличение концентрации очистных работ на крыло этажа и пласт в целом.

Недостатки системы:

· трудность в осуществлении маневровых работ в период, когда очистные забои находятся на небольшом расстоянии друг от друга (когда лавы отойдут на расстояние 150-200 м этот недостаток практически не влияет на их работу);

· две лавы на одном этаже находятся в разных условиях по проветриванию и возможностям достижения максимальной нагрузки: (лава прямого хода по газообильности выше лавы обратного хода и на ее работе сказывается взаимозависимость очистных и подготовительных работ, в то время как в лаве обратного хода она отсутствует и в нее поступает максимальное количество свежего воздуха (по мере подхода к границе этажа его будет катастрофически не хватать из-за больших утечек и трудности регулирования). В результате скорость подвигания лавы обратного хода будет на 20-25% больше по сравнению с лавой прямого хода, а потому снижается и ее суточная нагрузка.

Область применения системы:

- при этажной подготовке шахтных полей (размер крыла панели по простиранию слишком мал для деления его на части);

- при необходимости увеличения нагрузки на пласт за счет дополнительного ввода очистных забоев;

- при необходимости форсированной отработки этажа.