Файл: Контрольная работа по дисциплине Технология и безопасность взрывных работ.docx

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Магнитогорский государственный технический университет им. Г. И. Носова» (ФГБОУ ВО «МГТУ им. Г.И. Носова»)

Кафедра РМПИ

Контрольная работа по дисциплине:

«Технология и безопасность взрывных работ»

Вариант №1

Исполнитель: Шестапалов Д.А. студент _3___ курса, группы зГД-19-5_

(Ф.И.О.)

Проверил: _Угольников Н.В. _ кандидат технических наук, доцент кафедры РМПИ

(Ф.И.О.)

Магнитогорск, 2022

Оглавление

1. Теплота и температура взрыва. Методы (теоретические и


1. Теплота и температура взрыва. Методы (теоретические и

---

экспериментальные) их определения.

Теплота взрыва – количество тепла, которое выделяется при взрывчатом превращении одного моля или 1 кг ВВ. Для современных ВВ изменяется от 1800 до 6800 кДж/кг.

Теплота реакции взрывчатого превращения является важной характеристикой ВВ. Чем больше тепла выделяется при взрыве, тем выше работоспособность ВВ. Следовательно, значение теплоты взрыва необходимо для оценки эффективности действия ВВ. Кроме того, значение теплоты взрыва позволяет вычислить температуру продуктов взрывчатого превращения ВВ в момент взрыва.

Температура взрыва — это максимальная температура, до которой нагреваются при взрыве продукты взрывчатого превращения.

Температуру взрыва необходимо знать при решении вопроса о возможности применения ВВ в шахтах со взрывоопасной окружающей средой. Чем меньше температура взрыва, тем безопаснее применение ВВ в этих условиях.

Температура взрыва зависит от состава ВВ и продуктов его превращения. Она выше у тех ВВ, у которых больше теплота взрыва и меньше теплоемкость продуктов взрыва.

Теплоту взрыва определяют:

− экспериментально в калометрических установках;

− расчётными способами (теоретически).

Показатели теплоты взрыва, определяемые опытным путём, в настоящее время достигают точности 0,1 %. В качестве типовых условий используют температуры 0 и 18˚ С, давление 10 Па.

Теоретический расчёт теплоты взрыва возможен в случае наличия точной информации о составе продуктов, взрыв который, в свою очередь, определяется как характеристиками заряда, так и свойствами взрывчатого вещества, а также условиями взрывания. Расчётный способ применяется в тех случаях, когда невозможно провести эксперимент или нужны теоретические данные ещё не синтезированного взрывчатого вещества или взрывчатой системы.

Встречающиеся численные значения теплоты взрыва различных веществ принимаются как неизменные для каждого из них, в то же время на эти показатели влияет и характеристика заряда, и условия охлаждения, что приводит к изменению теплового эффекта реакции. Таким образом теплота взрыва не постоянная величина и колеблется в определенных пределах, например, у широко применяемых взрывчатых веществ — от 1000 до 1500 ккал/кг.

Виды теоретических расчётов теплоты взрыва

Уравнение Малляра — Ле Шателье и Бринкли — Вильсона

Теоретический расчёт теплоты взрыва проводится по общим правилам уравнений распада взрывчатых веществ Малляра — Ле Шателье или Бринкли — Вильсона, особенно для взрывчатых веществ с небольшим отрицательным, нулевым или положительным кислородным балансом. Для веществ с отрицательным кислородным балансом применение уравнений Малляра — Ле Шателье недопустимо, так как результат не соответствует показателям, полученным опытным путём, поэтому применяется уравнение Бринкли — Вильсона, где результат больше соответствует экспериментальным теплотам, но даже в этом случае у тротила результаты завышены.

---

Закон Гесса

Обычно для расчёта теплоты взрыва используют закон Гесса, как основанный на первом начале термодинамики, согласно которому общий тепловой эффект определяется начальным и конечным состоянием системы, то есть в отношении теории взрыва теплота взрыва должна составлять разницу между теплотой образования продуктов взрыва и теплотой образования взрывчатого вещества:

Qвзр = Σqпв – qвв,

где Q_взр — теплота взрыва, Σ_qпв — теплота образования продуктов взрыва, q_вв — теплота образования взрывчатых веществ. Q_взр = Q₂ – Q₁,

где Q_взр — теплота взрыва, Q₂ — теплота образования продуктов взрыва, ккал/Дж;

Q₁ — теплота образования взрывчатого вещества или его составных частей, ккал/Дж

2. Электровзрывные сети и их расчет.

После заряжания шпуров монтируют электровзрывную сеть. Соединение электродетонаторов может быть последовательное, параллельное и смешанное.

Последовательное соединение– наиболее распространённый способ взрывания зарядов. Расчёт электровзрывных сетей сводится к определению силы тока, поступающего в каждый электродетонатор, который не должен быть меньше гарантийного.

По назначению в сети провода подразделяются на детонаторные, выводные и магистральные. Детонаторными называют провода, непосредственно соединённые с электродетонаторами. Их сопротивление включают в сопротивление электродетонатора и отдельно не учитывают. Выводные провода применяются для соединения взрывной сети, смонтированной в забое выработки, с магистральными проводами. Длина магистральных проводов определяется расстоянием от забоя до безопасного места, откуда взрываются заряды.



Рис. 2.1. Схема последовательного соединения электровзрывной сети:

1–заряд ВВ; 2– электродетонатор; 3– концевик электродетонатора (выводной провод); 4–забойка; 5– концевые провода; 6–участковые провода; 7– соединительные провода; 8–магистральные провода.

При последовательном соединении электродетонаторов (рис. 2.1) общее сопротивление взрывной сети определяют по выражению R₀ =r·n+r_b+R_м,

где r– сопротивление элетродетонатора, колеблется от 1,5 до 4 Ом при медных проводах и от 2,9 до 9,5 Ом – при железных; n– количество электродетонаторов в сети;

---

r и R_м – сопротивление выводных и магистральных проводов, Ом;

Силу тока вычисляют по выражению

,

где U– напряжение на клеммах источника тока, В.

Достоинства схемы – в простоте монтажа, легкости контроля за исправностью сети и простоте расчета. К недостаткам следует отнести невозможность одновременного взрывания большого количества зарядов, а также массовый отказ при неисправности одного из электродетонаторов.

Параллельное соединение имеет разновидности: параллельно-пучковое и параллельно-ступенчатое.

При параллельно-пучковом соединении (рис. 2.2, а) силу тока определяют по формуле

,

а в каждом электродетонаторе

i = I / n,

где n– количество электродетонаторов, соединённых параллельно.



Рис. 2.2. Схемы параллельного соединения электровзрывной сети: а– пучковое; б– параллельно-ступенчатое.

Если электродетонаторов много, а фронт работ растянут, применяют параллельно-пучковое двух- и трехступенчатое соединение.

К преимуществам схемы с параллельным соединением относится то, что неисправность одного ЭД не влечет за собой отказа остальных, а обрыв какого-либо провода приводит к отказу только одного ЭД.

Параллельно-ступенчатое соединение (рис. 2.2, б)электродетонаторов используется при проходке вертикальных стволов шахт, что обусловлено сложными условиями (постоянный капёж, обводнённость забоя, много шпуров). Расчёт сопротивления сети и силы тока при таком соединении большого числа электродетонаторов сложен, а проверка сопротивления цепи и исправности невозможна.

Смешанное соединение бывает последовательно-параллельное и параллельно-последовательное. При последовательно-параллельной схеме электродетонаторы в группах соединены последовательно (см. рис. 2.1), а группы параллельно присоединены к магистральным проводам (рис. 2.3, б).

Последовательно-параллельное соединение применяется при большом числе ЭД, когда последовательное соединение не обеспечивает поступление в них тока определенного значения.

Если число электродетонаторов в отдельных группах и их

сопротивление одинаковы, то сила тока определяется по формуле

---

,

i = I / m,

где n –число последовательно соединённых электродетонаторов в одной группе; m –число групп, параллельно присоединённых к магистральным проводам.



Рис. 2.3. Схемы смешанного (комбинированного) соединения

электровзрывной сети: а– параллельно-последовательное, б–последовательнопараллельное.

При параллельно-последовательной схеме соединение электродетонаторов группах параллельно-пучковое (см. рис. 2.2, а), а группы соединены между собой последовательно. Эта схема не применяется, поскольку бывает большое количество отказов.

При резких изменениях температуры (на открытых разработках), расчетное сопротивление магистральных проводов корректируется температурным коэффициентом (изменение сопротивления при нагревании проводника на 1ºС, деленному на первоначальное сопротивление α _м,а= 0,004).

Техника электрического взрывания включает выполнение следующих основных работ: проверку электродетонаторов на соответствие сопротивлений, подготовку и проверку магистрали, проверку исправности и нарезку проводов, изготовление патронов-боевиков, заряжание, монтаж электровзрывной сети, проверку электровзрывной сети, взрывание зарядов и осмотр места взрыва зарядов.

Сопротивление электродетонаторов проверяют в помещении подготовки ВМ на специальных столах с вмонтированной футерованной металлической трубкой. Столы должны иметь бортики, предотвращающие падение (скатывание) электродетонаторов. На одном столе не должно быть более 100 электродетонаторов. После внешнего осмотра каждый электродетонатор помещают в футерованную трубку или за деревянный щит толщиной не менее 10 мм, а концы выводных проводов подсоединяют к клеммам измерительного прибора.

Провода электродетонаторов после проверки их сопротивления должны быть замкнуты накоротко и в таком положении должны находиться до момента их присоединения к взрывной сети.

2. Роль статического давления газов взрыва, прямых и отраженных волн в процессе разрушения пород действием взрыва.

Разрушение горных пород взрывом является сложным процессом и характеризуется целым рядом специфических особенностей, затрудняющих создание единой физической модели процесса: разнообразие свойств пород, естественная неоднородность среды, отличие механических констант породы в статике и динамике, высокая скорость деформации, высокие напряжения и др.

---