Strzały - opracowanie na egzamin PDF

Preview

Summary

opracowanie na egzamin...

Description

1. Omów klasyfikację materiałów wybuchowych wynikającą z norm i przepisów górniczych Kryteria podziału GMW: a) Grupy- w zależności od spełniania określonych wymagań , dotyczących stopnia bezpieczeństwa wobec metanu i pyłu węglowego: Skalne- nie stawia się wymagań bezpieczeństwa wobec mieszanin matanu lub pyłu; Węglowe- spełniają wymagania bezpieczeństwa tylko dla mieszaniny pyłu węglowego z powietrzem; Metanowe- spełniają wymagania bezpieczeństwa wobec mieszaniny zarówno metanu, jak i pyłu węglowego z powietrzem; Metanowe specjalne- spełniają wyższe wymagania bezpieczeństwa wobec mieszaniny zarówno metanu, jak i pyłu węglowego z powietrzem. b) Podgrupy- w zależności od postaci fizycznej i składu chemicznego: Proszkowe (saletrzane) - mające strukturę sypką drobnokrystaliczną i zawierające 010% nitroestrów; Plastyczne i półplastyczne (nitroestrowe)- zawierające powyżej 10% nitro estrów zżelowanych; Granulowe ziarniste - mające strukturę gruboziarnistą; Zawiesinowe (uwodnione) – mające strukturę plastyczną lub półplastyczną i zawierają powyżej 2% wody. c) Rodzaje- w zależności od dodatkowych właściwości: G- mrozoodporne-odporne na temperaturę nie niższą niż -17 C; H- wodoodporne- odporne na działanie wody w warunkach próby; J- wymiennojonowe- zawierające parę soli o wymiennych jonach; P- ciśnienioodporne- odporne na ciśnienie nie niższe niż 5 MPa; T- termoodporne- odporne na temperaturę nie wyższą niż 50 C. W- o zwiększonym stopniu bezpieczeństwa wobec mieszaniny pyłu węglowego z powietrzem ( dotyczy MW metanowych). d) -

Typy- w zależności od formy użytkowej: Naboje; Naboje przystawne; Luzem.

2. Omów metody wykonywania robót strzałowych w górnictwie odkrywkowym W górnictwie odkrywkowym roboty strzałowe są wykonywane za pomocą dwóch rodzajów otworów: a) Długich b) Krótkich Otwory długie

długość otworu średnica otworu ładunek MW w otworze ładunek MW w serii otworów liczba szeregów rodzaj odpalania ładunków

6 – 30 m 70 – 200 mm 500-400kg 500-25 000kg 1-8 milisekundowy

Strzelanie długimi otworami polega na stosowaniu ładunków MW umieszczonych w otworach o długości powyżej 6 m oraz o średnicy od 70 do 200 mm. Metoda ta ma powszechne zastosowanie. Jest ona bardziej efektywna od strzelania, krótkimi otworami, ponieważ zapewnia uzyskiwanie dużych mas równomiernie rozdrobnionego urobku. Nadaje się do wszystkich skał, ograniczeniem zastosowania mogą być jedynie trudności w wierceniu otworów odpowiedniej długości. Metodą tą urabia się piętra od 10 do 30m. Podstawową zasadą poprawnego strzelania jest to, aby otwór strzałowy był równoległy do płaszczyzny odsłonięcia, bo daje to najlepsze wykorzystanie energii ładunku MW na urabianie. Dlatego stosuje się otwory pionowe lub niewiele odchylone od pionu. Wysokość piętra (H): istotna jest wysokość usypu związana z wysokością piętra przyjmuje się, że dla strzelania jednoszeregowego usyp jest prawidłowy jeżeli jego wysokość nie przekracza 0,6 H wysokość usypu nie powinna przekraczać maksymalnej wysokości czerpania urządzenia załadowczego z reguły na wierzchu usypu występują bryły grubsze Średnica otworu strzałowego (d): w stosunku do średnicy otworów są pewne ograniczenia. Patrząc od dołu należy uwzględnić odpowiednią sztywność – średnica żerdzi, która musi umożliwić usuwanie zwiercin, a ponadto przy dużym nacisku na koronkę nie może ona mieć skłonności do wybaczania się dla strzelania długimi otworami najmniejsze średnice to około 90-105 mm patrząc od góry istotne jest, że ze wzrostem średnicy otworów poprawiają się warunki detonacji MW ale i zarazem w 1 metrze otworu mieści się coraz więcej MW i w efekcie może nie dać się strzelać ładunkami ciągłymi. Wzrasta strefa miażdżenia. Ponadto zwiększane są również zabiory co w efekcie powoduje wzrost intensywności drgań oraz może być przyczyną obecności w urobku nieco większej ilości frakcji najgrubszych w kopalniach surowców skalnych średnica d dochodzi nawet do 120 mm Kąt nachylenia otworu i ociosu (α): kąt nachylenia ociosu jest z reguły taki sam jak otworu gdyż płaszczyzna ociosu jest warunkowana przez otwory wiercone przy poprzednim strzelaniu kąt ten jest różny co zależy między innymi od rodzaju skały i warunków technicznych oraz technologicznych odbiega się od kąta prostego gdyż otrzymany po takim strzelaniu ocios jest bardzo niestabilny. Kat nachylenia otworu nie może być też zbyt mały gdyż będzie to miało wpływ na

wzrost strefy rozrzutu odłamków co stanowi poważne utrudnienia dla pracy zakładu górniczego Zabiór- najkrótsza odległość od środka ładunku, do najbliższej powierzchni odsłonięcia. W przypadku długich otworów wyróżnia się: zabiór obliczeniowy (Zo, teoretyczny) oznaczający linię wzdłuż, której ładunek, napotyka na największe opory. zabiór właściwy (Z) zabiór górny (Zg) zabiór dolny (Zd, maksymalny, spągowy)

Odległość między ładunkami „a” w stosunku do zabioru, określa wskaźnik zwany, względną odległością między ładunkami.

m=

a z

-„m” przyjmuje się od 0,9 do 1,2.

Wyznaczenie odpowiedniej wielkości zabioru obliczeniowego ma duży wpływ na rezultat strzelania ponieważ nawet niewielkie jego zwiększenie, powoduje taki wzrost oporów w dolnych partiach ściany, że pozostają nieurobione części calizny w postaci tzw. progów podścianowych oraz powstają silniejsze niż zwykle fale sejsmiczne. Odległość między otworami (a)

a=m∙ z [ m]

Oprócz zabioru i odległości między ładunkami, do geometrycznych parametrów strzelania zalicza się długości:   

przewiertu przybitki i ładunku stosunek długości ładunku do średnicy l/d

 w przypadku ładunku dzielonego, długości poszczególnych części ładunku i odległości między nimi



 

Przybitka (lp): zastosowanie przybitki zasadniczo ma na celu uniemożliwienie gazom ucieczki ponadto utrudnia wyrzucanie luźnych skał oraz poprawia skuteczność strzelania i daje lepsze wykorzystanie energii najlepiej wykonać ją z materiału resztkowego i drobnego kruszywa np. zwiercin po pracy wiertnic przy długich otworach skład to 60% kruszywa a reszta to piasek

 

    

powinna być wykonana z materiału ciężkiego, z tego punktu widzenia najmniej korzystne jest wykorzystanie przybitki gliny lub miękkiego piasku gdyż te są najłatwiej wyrzucane z otworu. Długość przybitki w stosunku do zabioru obliczeniowego lp=0,75*Zo Przewiert (lpw): stosowany jest wówczas gdy w spągu nie występuje wyraźna oddzielność skał w celu umożliwienia wybrania urobku do spągu i aby nie powstały progi przy spągowe zaleca się wielkość przewiertu zależnie od zabioru jako 1/3 jego wartości jeżeli w płaszczyźnie spągu występuje wyraźna powierzchnia nieciągłości można stosować Jednostkowe zużycie MW (q): Jest to ilość materiału wybuchowego potrzebna do urobienia 1 m 3 skały Masa ładunku MW w otworze (Q1):

Q 1=q ∙ z ∙ a ∙ H [ kg] z – zabiór [m] a – odległość między otworami [m] H – wysokość ściany [m] q – jednostkowe zużycie MW [kg/m3] Odległość między szeregami otworów przy siatce kwadratowej: B=(0,8÷1)a Powszechnie stosowane są dwie odmiany odpalania poszczególnych części ładunku, a mianowicie najpierw górną lub dolną. Kolejność odpalania poszczególnych części ładunków wpływa na efekt strzelania, ponieważ w pewnych przypadkach można uzyskać poprawę rozdrobnienia urobku, zaś w innych minimalizacje drgań sejsmicznych.

Otwory krótkie Strzelanie ładunkami w otworach krótkich Za otwory krótkie uznajemy te których głębokość nie przekracza 6 m. Przy wierceniu otworów stosuje się te same wiertnice co przy strzelaniu długimi otworami lub nieco mniejsze. Otwory wierci się w miarę możliwości prostopadle do uwarstwienia lub pod niewielkim kątem. Jeżeli otwory są odchylone od pionu więcej niż 20° to wymagane są większe strefy rozrzutu (podobnie jak przy długich otworach). Głębokość otworów przyjmuje się odpowiednią do budowy calizny. Jeżeli nie występują wyraźne powierzchnie oddzielności to stosujemy przewiert o długości stanowiącej 15% długości otworu, lub gdy takie płaszczyzny są obecne to stosujemy niedowiert o długości też 15% długości otworu. Zabiór dla otworów pionowych to około połowa głębokości otworów; w skałach trudno urabialnych 25 do 30 średnic d, w średnio urabialnych 30 do 40 średnic d i łatwo urabialnych 40 do 50 d. Dla otworów poziomych zabiór przyjmowany jest w granicach od 0,3 do 0,6 H (grubości urabianej warstwy). Odległości między otworami zależą od powierzchni odsłoniętych. Dla jednej: - natychmiastowe – od 0,2 do 0,8 zabioru - milisekundowe – od 0,5 do 1 zabioru Dla dwóch: - natychmiastowe – 0,8 do 1,4 zabioru - milisekundowe – 1,2 do 2 zabiorów Dolne wartości dotyczą skał trudno urabialnych, a górne łatwo urabialnych. Odległości między szeregami otworów to od 0,7 do 1 zabioru. Wielkość ładunku określana jest z zależności - jest to wzór objętościowy. Zużycie jednostkowe powinno uwzględniać zarówno zużycie MW jak i miejscowe warunki. Najlepszym źródłem informacji są inne strzelania w podobnych warunkach które miały już miejsce. Jeśli nie mamy takiej możliwości to q musimy wyliczyć przy czym wielkości powinny być jednoznacznie mierzalne (chodzi tu głównie o współczynniki stosowane przy wzorach). Wzór Minerski dla otworów krótkich i dla zabiorów od 1 do 3 m . strzelania rozszczepkowe Bryły nadwymiarowe można likwidować na wiele różnych sposobów jak np.: poprzez kruszarki, młoty stalowe czy też kule stalowe. Osobną metodą jest strzelanie rozszczepkowe oparte o wykorzystywanie MW. W obrębie strzelań rozszczepkowych wyróżnia się: - strzelanie w otworach z przybitką i bez przybitki W otworach z przybitką musi ona stanowić minimum 1/3 długości otworu co stanowi najczęściej 30 cm. Ilość wykorzystywanego MW zależy od wielkości brył. Stosuje się tu inicjowanie zapalnikami natychmiastowymi lub zwłocznymi wyłącznie milisekundowymi z tym samym stopniem opóźnień. Strzelanie bez przybitki stosuje się wówczas gdy wystarczy nam przedzielenie bryły na mniejsze części a nie jej całkowite rozkruszenie. Strzelanie takie zmniejsza również strefę rozrzutu

odłamków co ma niekiedy bardzo duże znaczenie. Głębokość otworów nie powinna przekraczać połowy grubości bryły. Dąży się do eliminacji ręcznego wiercenia otworów. - strzelanie nakładowe Strzelanie takie pociąga za sobą niemal wszystkie mankamenty: duża strefa rozrzutu odłamków, małe wykorzystanie energii MW, konieczność trzy krotnie grubszej przybitki niż samego ładunku, duża fala powietrzna, konieczność użycia 10 razy silniejszego ładunku MW, ładunek ten musi przylegać bezpośrednio do bryły. Stosuje się rzadko gdy trzeba szybko usunąć bardzo duże bryły. - strzelanie podkładowe Tutaj również jest ważne dokładne przyleganie ładunku do bryły, z tym, że ładunek ten leży pod bryłą. MW o dużych prędkościach detonacji wymagają tutaj mniejszych średnic krytycznych. 3. Omów podstawowe metody wykonywania robót strzałowych w górnictwie podziemnym Wykonywanie wyrobisk korytarzowych metodą strzałową w górnictwie podziemnym: Na wybór schematu rozmieszczenia otworów wpływają m.in.:    

fizykomechaniczne właściwości skał sposób wiercenia otworów (ręczny lub maszynowy) warunki w jakich odbywa się strzelanie rodzaje przyjętego materiału wybuchowego

Typy załadowania ładunków do otworów: Ładunki wewnętrzne mogą być: kolumnowe, skupione, rozłożone, z pustą przestrzenią lub członowe. Ładunek kolumnowy (wydłużony) jest to” ładunek umieszczony w otworze strzałowym. Z uwagi na przestrzeń, jaka w tych otworach może być wypełniona MW, ładunki te mają kształt wydłużony i cylindryczny (rys. 5). Rys. 5. Ładunki wewnętrzne wydłużone a - z inicjacją tylną b - z inicjacją przednią 1  naboje materiału wybuchowego, 2  zapalnik elektryczny, 3  przybitka, 4  przewody zapalnikowe. Ładunek wewnętrzny skupiony(rys. 6) ma stosunek szerokości do długości ładunku wynoszący zazwyczaj 1:2.

Stosuje się go przeważnie w robotach kamiennych lub w górnictwie odkrywkowym. Rys. 6. Ładunek skupiony 1  przestrzeń poszerzona otworu strzałowego, 2  naboje materiału wybuchowego, 3  nabój udarowy. 4  przybitka, 5  przewody zapalnikowe Ładunek wewnętrzny z pustą przestrzenią (metoda M) charakteryzuje się tym, że w otworze między końcem ładunku od wylotu otworu a końcem przybitki pozostawia się przestrzeń pustą (rys. 7).Ten rodzaj ładunków nie może być stosowany w kopalniach metanowych.

Rys. 7. Ładunek z pustą przestrzenią 1  naboje materiału wybuchowego, 2  nabój udarowy, 3  przybitka, 4  wkładka dystansowa

Ładunek rozłożony (rys. 8) polega na tym, że w jednym otworze zakłada się więcej niż jeden ładunek MW. Rys. 8. Ładunki rozłożone. 1  naboje materiału wybuchowego, 2  nabój udarowy, 3  przybitka Każdy z ładunków inicjowany jest ostrym zapalnikiem elektrycznym zwłocznym. Ładunek drugi od wylotu otworu musi mieć zapalnik o większym opóźnieniu niż zapalnik ładunku pierwszego (poprzedniego). Liczba ładunków w jednym otworze przy strzelaniu wielozabiorowym nie powinna być większa od trzech. Ładunek członowy stosowany bywa w długich otworach strzałowych (rys. 9).

Rys. 9. Ładunki rozłożone. 1  naboje materiału wybuchowego, 2  nabój udarowy, 3  przybitka Poszczególne człony takiego ładunku inicjowane są jednym lub dwoma lontami detonującymi, których działanie zostaje zainicjowane ostrymi zapalnikami elektrycznymi, zamontowanymi do końca lontu. Cały ładunek członowy, tj. poszczególne ładunki i dzielące je człony przybitki, przygotowuje się na zewnątrz otworu i umieszcza w specjalnym pokrowcu. Tak przygotowany ładunek wprowadza się do otworu przy użyciu linek i ewentualnie kotwic umieszczonych na dnie otworu. Rodzaje stosowanych otworów strzałowych Są to kolejno: 

  

Otwory włomowe – ich zadaniem jest odsłonięcie calizny (dodatkowa płaszczyzna odsłonięcia). Kształt włomu uzależniony jest od powierzchni przekroju poprzecznego wyrobiska, urabialności skał, uwarstwienie. Np. stożkowe, piramidalne etc. 20-25% więcej MW niż urabiające. Otwory pomocnicze – mają za zadanie płynne przejście z procesu tworzenia włomu do urabiania. Otwory urabiające (zasadnicze) –maja za zadanie urabianie skały. Otwory konturowe (obrysowe) – dla nadania wyrobisku odpowiedniego kształtu. W skałach twardych odchyla się je w kierunku obrysu wyrobiska. 10 – 15% więcej MW niż zasadnicze.

Włomy dzieli sie na 2 gr: 1 otwory nachylone do osi wyrobiska 2 otwory równoległe Włomy 1 grupy w zależności od nachylenia dzielimy na :  stożkowe  klinowe  wachlarzowe  Kombinowane włomy 2 grupy dzielimy na :  pryzmatyczne  Szczelinowe pryzmatyczne dzielimy na :  kanadyjskie  aromatyczne  spiralne

Podstawowe parametry obliczeniowe Otwór strzałowy charakteryzuje się kształtem wydłużonym i przekrojem kołowym. Ze względu na długość otwory strzałowe dzieli się na krótkie 1-1,6 m, średnie 1,6-3 m długości, długie pow 3m. Ze względu na kąt nachylenia otworu względem płaszczyzny poziomej dzieli się je na: otwory pionowe, poziome i ukośne. Z uwagi na przekrój otworu wyróżnia się otwory: o stałym przekroju, z lokalnym poszerzeniem i z poszerzonym dnem. Otwór strzałowy charakteryzuje się następującymi parametrami patrz rys 12. Rys. 12. Charakterystyczne parametry otworu strzałowego l długość otworu strzałowego, s środek ciężkości ładunku, Zg zabiór liniowy. Zp zabiór przestrzenny

Długość otworu strzałowego jest to odległość dna otworu od powierzchni jego wylotu, mierzona w osi otworu. Zabiór liniowy Zg jest to najkrótsza odległość środka ciężkości ładunku MW umieszczonego w wyrobisku strzałowym od najbliższej obnażonej powierzchni rozsadzanego ośrodka. Zbiór przestrzenny Zp jest to ta część calizny, która podlega trwałym skutkom działania wybuchu ładunku MW.

4. Scharakteryzować grupy składników materiałów wybuchowych mieszaninowych

Składniki tlenonośne Azotany amonu, sodu i potasu oraz saletra amonu, sodu i potasu. W niektórych mieszaninach składniki te musza być odpowiednio przygotowane. Niekiedy saletra musi być rozpuszczona w wodzie ale najczęściej jest ona przed wodą chroniona. Wówczas ważne jest by miała ona odpowiednią chłonność płynnego paliwa (np. saletrole). Dla zrównoważenia bilansu granulaty saletry powinny utrzymać na sobie około 5,5 % oleju. Składniki tlenonośne zwiększają zawartość mikro molekuł gazów które w czasie przebiegu reakcji ulegają sprężaniu adiabatycznemu i w efekcie zwiększają siłę MW w danym ośrodku. Ponadto w obrębie ładunków stanowią one wtórne miejsca inicjacji.

Składnik palne Produkty rafinacji ropy naftowej: oleje, smary, gacze, parafiny oraz sproszkowany węgiel, sadza, pył grafitowy, mączka paździeżowa i drzewna, pył lub proszek glinowy. Pył lub proszek glinowy daje nam bardzo dużo ciepła i trwałe produkty uboczne. Rolą składników palnych jest głównie podnoszenie temperatury w czasie przebiegu reakcji. Wzrost temperatury powoduje szybsze i intensywniejsze wydzielanie gazów z ładunków które stanowią kluczowy element odpowiadający za pracę mechaniczną wykonywaną przez MW.

Składnik uczulające Dodanie związków chemicznych o właściwościach wybuchowych: -

estry kwasu azotowego i węglowodany: nitroceluloza (jedno-, dwu- i trójazotan celulozy)

-

estry kwasu azotowego i alkoholu:

nitrogliceryna (trójazotan gliceryny C3H5(ONO2)3) nitroglikol (dwunitroglikol C2H4(ONO2)2) -

nitropochodne szeregu aromatycznego (nitrozwiązki aromatyczne)

trotyl (trójnitrotoulen CH3•C6H2(NO2)3) dwunitrotoulen -

konektory własności

-

dodatki

Dodawanie palnych substancji niewybuchowych (pył lub proszek glinowy, pył lub proszek magnezowy)

Napowietrzanie chemiczne i fizyczne napowietrzanie fizyczne – polega na wprowadzeniu do masy MW mikrokuleczek szklanych wypełnionych gazem napowietrzanie chemiczne – polega na dodaniu do matrycy MW substancji, która ulegnie reakcji lub rozkładowi w wyniku których powstaną pęcherzyki gazów, które będą utrzymywane w tej masie dzięki jej lepkości

Korektory własności – są to substancje, które mają na celu obniżenie ciepła i temperatury wybuchu. Są dodawane na etapie produkcji MW o określonym stopniu bezpieczeństwa wobec atmosfery kopalnianej. Przykładami korektorów własności jest sól kuchenna oraz salmiak

Barwniki – są dodawane np. do saletrolu w celu upewnienia się, że olej napędowy jest dobrze rozprowadzony po granulkach saletry amonowej Generalnie ich rolą jest zwiększanie siły reakcji, korygowanie własności MW np. poprzez obniżenie temperatury bądź ciepła wybuchu. Ewentualnie nadawanie MW charakterystycznych barw lub innych znaczników.

6 Opisać systemy do mechanicznego załadunku MW stosowanych w górnictwie podziemnym i odkrywkowym



ŁADOWANIE MW:

Najbardziej znanymi urządzeniami, które pneumatycznie wymuszały przemieszczanie MW do otworu strzałowego to urządzenia systemu ROCMEK: -ANOL, -Jet – ANOL, -ANOL CC. Urządzenia te różnią się sposobem wymuszenia wypływu MW ze zbiorników, poprzez różne doprowadzanie sprężonego powietrza do urządzenia.

Ad. ANOL. Przyrost ciśnienia w komorze, w której znajduje się MW powoduje jego wypływ do węża i dalej transportowany jest do dna otworu. Przekrój węża, którym MW jest transportowany, wypełniony w około 60-80%

Ad. Jet ANOL. W systemie tym sprężone powietrze doprowadzamy do komory ładunkowej od góry, a także dodatkowo do kroćca, którego przedłużeniem jest wąż, służący do transportowania MW. Ruch MW powodowany jest wzrostem ciśnienia oraz zasysaniem przez powietrze doprowadzające bezpośrednio do kroćca węża, znajdującego się w dolnej części urządzenia do załadunku.

Ad. ANOL CC. Sprężone powietrze doprowadzane jest od góry i od dna otworu, a wylot kroćca węża znajduje się w środkowej części urządzenia. W celu wymuszenia wypływu MW ze zbiornika stosuje się zróżnicowane ciśnienie powietrza doprowadzanego do urządzenia. Ciśnienie w górnej części zbiornika powinno być mniejsze niż ciśnienie powietrza doprowadzanego w dolnej części (Delta 0,5 – 1 Bara). Powierzchnia węża transportującego MW wypełniona w około 40%. Dla zwiększenia prędkości p...