Средства инициирования

Как указывалось выше, подавляющее большинство бризантных ВВ, в том числе и шашки-детонаторы, устойчивы к внешнему механическому и тепловому импульсам. Для возбуждения детонации им необходимо ударно-волновое воздействие. Сам процесс возбуждения детонации называют инициированием, а средства, используемые для этой цели – средствами инициирования (СИ).

По виду начального импульса выделяют следующие способы инициирования: огневой, электрический, электро-огневой и бескапсюльный. На карьерах распространено электрическое и бескапсюльное взрывание.

Таблица 3.13. Характеристика шашек-детонаторов

Огневой способ инициирования зарядов разрешается применять на земной поверхности и только в тех случаях, когда он не может быть заменен электрическим или другим способом (в т.ч. неэлектрическими системами инициирования).

К средствам инициирования относят: капсюли-детонаторы, электродетонаторы, огнепроводный (ОШ) и детонирующий (ДШ) шнуры, низкоэнергетические неэлектрические системы инициирования, средства воспламенения огнепроводного шнура, электрозажигатели, пиротехнические (детонационные) реле.

Огневой способ инициирования (огневое взрывание) основан на применении зажигательных трубок, которые состоят из капсюля-детонатора и выведенного в него отрезка огнепроводного шнура.

Капсюли-детонаторы представляют собой открытую с одного конца медную, алюминиевую, биметаллическую или бумажную гильзу, в которой запрессован заряд инициирующего вещества (рис. 3.9, а). Первичное инициирующее ВВ (гремучая ртуть, азид свинца) помещено в металлическую чашечку цветного металла, имеющую в середине отверстие. В качестве вторичного инициирующего ВВ используют тетрил, ТЭН или гексоген.

Для передачи пучка искр капсюлю-детонатору служит огнепроводный шнур с сердцевиной из дымного пороха, окруженной наружной и внутренней оплетками, покрытыми влагоизолирующей мастикой (рис. 3.10, а). Скорость горения ОШ – 1 см/с. Отрезок ОШ вставляют в дульце капсюля-детонатора, которое обжимают, если гильза металлическая, или плотно обвязывают шпагатом, когда она бумажная.

В настоящее время допущены к применению три типа капсюлей – детонаторов, из них один (КДБИ-8) не содержит инициирующих ВВ. Капсюли – детонаторы КД-8МА имеют алюминиевую гильзу, а КД-8С – стальную или биметаллическую. Огнепроводные шнуры изготавливают в асфальтированной (ОША) или пластиковой (ОШП) оболочках. Шнур ОША рекомендован к использованию в сухих условиях, а ОШП – в сухих и обводненных условиях.

Для их поджигания используют отрезки ОШ, фитили, или зажигательные патроны ЗП-Б1 и ЗП-Б5 с внутренним диаметром от 16 до 43 мм. В них размещают от 1–7 (ЗП-Б1) до 28-32 (ЗП-Б5) отрезков ОШ.

В средствах электроогневого инициирования применяют электрозажигательные патроны (трубки) ЭЗ-ОШ и ЭЗТ-2 индивидуального и группового поджигания. Электрозажигатели ЭЗ-ОШ могут быть использованы для поджигания ОША в комплекте с зажигателями ЗП-Б. Внутренние диаметры их одинаковы.

Электровзрывание применяют при всех методах взрывных работ в условиях, не опасных по блуждающим токам и токам электромагнитной индукции.

Средствами электрического способа инициирования служат электродетонаторы, провода, постоянные или переносные источники электрического тока, контрольно-измерительные приборы.

В электродетонаторе капсюль-детонатор соединен с электровоспламенителем (рис.3.9, б), имеющим выводные провода и мостик накаливания, окруженный воспламенительной головкой, покрытой нитролаком. Провода применяют одножильные медные, биметаллические или стальные. Изоляцию проводов изготавливают из резины, полихлорвинила или резины в хлопчатобумажной оплетке. Длина проводов от 1 до 4 м. Свободные концы проводов замыкают накоротко.

Ростехнадзором допущены к применению на карьерах 3 типа непредохранительных электродетонаторов мгновенного действия (ЭД-8Ж и ЭД-8Э9, ЭД-1-8-Т – антистатический), два типа замедленного действия (ЭД-1-3Т и Э3-Н с замедлением до 10 с, 36 серий) и один тип коротко замедленного действия (ЭД-3Н с замедлением от 20 до 500 мс). В ряде случаев при МКЗВ используют также электродетонаторы ЭД-1-3Т с теми же интервалами, что и ЭД-3-Н. Кроме того, выпускают системы взрывания электродетонаторов ЭД-24 (нечувствительные к блуждающим токам и статическому электричеству).

Детонирующий шнур, в отличие от ОШ, предназначен для передачи детонации зарядам ВВ. Он состоит из взрывчатой сердцевины и защитной оболочки (рис.3.10, б) красного или другого отличительного цвета с красной нитью. Сердцевина ДШ содержит высокобризантные ВВ (обычно ТЭН, в термостойких ДШ – гексоген, пентолит, октоген и др.) со скоростью детонации не менее 6,5 км/с, способные создавать необходимый инициирующий импульс. Оболочкой служит нитяная оплетка, влагоизолированная снаружи мастикой или полиэтиленовая трубка.

Ростехнадзором России рекомендованы к применению на открытых горных работах 13 марок ДШ, различаемых по типу покрытия наружной оплетки и массой взрывчатой сердцевины (г) на 1 м ДШ.

Соединение между собой двух отрезков ДШ или ответвления с магистральным шнуром разрешается производить внакладку, внакрутку (рис.3.11) или способами, указанными в инструкции, находящейся в ящике с детонирующим шнуром. Все соединения ДШ должны выполняться под прямым или тупым углами с таким расчетом, чтобы направление распространения детонации по шнуру ответвления совпадало с направлением распространения детонации по магистральному шнуру.

Для подрыва скважинных зарядов ДШ соединяют с шашками-детонаторами или патронами ВВ. При изготовлении промежуточных детонаторов из порошкообразных и патронированных ВВ конец детонирующего шнура в патроне должен завязываться не менее чем вдвое. Разрешается обматывать детонирующий шнур вокруг патрона взрывчатых веществ.

Для создания замедлений между соседними зарядами применяют пиротехнические реле РП-8М, РП-Н, РП-Д (рис.3.12) двустороннего действия с интервалами замедления 20, 35, 50 мс (РП-8М и РП-Н) и 20, 30, 45 60, 80, 100 мс (РП-Д). В зависимости от интервала замедления типы реле отличаются цветом соединителя (табл.3.14).

Реле состоит из двух капсюлей – детонаторов (КД) с замедлением, размещенных в монтажных элементах и соединенных между собой ударноволновой трубкой (УВТ) с помощью обжимки через эластичное уплотнение.

Таблица 3.14 – Характеристика пиротехнического реле РП-Д

Материал гильз КД – алюминий или его сплавы. Соединители (монтажные элементы) имеют два отверстия большого диаметра (5,5–6,1 мм) для присоединения к реле детонирующего шнура нормальной мощности и два отверстия малого диаметра (4,2 мм) для присоединения детонирующего шнура малой мощности типа ДШМ-Э [23].

При прохождении детонации по ДШ в соединителе реле она инициирует УВТ, по которой импульс передается в КД пиротехнического реле, где после срабатывания замедляющего состава вновь возбуждается детонация, приводящая к инициированию ДШ в ответвлении.

Низкоэнергетические неэлектрические системы инициирования на основе УВТ позволяют создавать схемы взрывания зарядов с практически неограниченными возможностями управления процессом разрушения горных пород.

Мировыми лидерами по производству и продаже систем инициирования являются (без учета РФ): международные альянсы «ICI», «Dyno Nobel», фирмы США «Ensing Bickford», «Austin», германская фирма «Dinamit Nobel». За рубежом неэлектрические системы инициирования на основе ДШ представлены маломощными шнурами с навеской 1,5–10,2 г/м. в России же основная масса ДШ выпускается с навеской 12 г/м.

В настоящее время разрешение Ростехнадзора РФ на постоянное применение получили ДШЭ-6ВДТ и ДШМ-Э с навеской 6 г/м. В стадии разработки находится скважинный ДШ «Детон» с навеской 1,4 г/м [23].

Широкое распространение в мире получила неэлектрическая система «Нонель» фирмы «Нитро Нобель» (Швеция), основу которой составляют УВТ с массой ВВ 20 мг/м и капсюли – детонаторы замедленного действия. УВТ «Нонель» не обладает взрывчатым эффектом. Ударная волна распространяется по внутренней стороне трубки без какого-либо воздействия на окружающую среду. Сердцевина трубки «Нонель» выполнена в виде нанесенного на внутреннюю поверхность полимерной оболочки тонкого слоя вторичного ВВ (ТЭНа или порошкообразного алюминия). Достоинствами ее являются: очень малый расход ВВ, невосприимчивость к электрическим зарядам напряжением до 30 кВ.

Оболочка УВТ «Нонель» представляет собой двойную трубку из пластика. Если ее держать в руке, то едва ли возможно почувствовать прохождение ударной волны. Капсюль – детонатор непредохранительного типа инициируется пламенем, которое возникает в момент, когда ударная волна выходит из трубки «Нонель» в детонатор. Поверхностные КД системы имеют 5 серий замедления (0, 17, 25, 42, 67 мс), внутрискважинные замедлители – тоже 5 серий с интервалами 400, 425, 450, 475 и 500 мс.

Отечественными производителями разработаны неэлектрические системы инициирования СИНВ (для взрывных работ на земной поверхности СИНВ-П СИНВ-С-Т или СИНВ-С-Н, для взрывных работ на подземных рудниках и угольных шахтах СИНВ-Ш), Эдилин, УНСИ.

Система СИНВ по своим техническим характеристикам является аналогом системы «Нонель» фирмы «Дина Нобель». Устройства данной системы представляют собой отрезок УВТ длиной от 4 до 30м., герметично соединенный с капсюлем-детонатором, инициирующим волноводы, соединители, а также монтажные элементы – фиксаторы (в системе СИНВ-П), служащие для соединения устройств системы в единую взрывную сеть и для локализации осколочного действия поверхностного КД.

СИНВ-П используют в поверхностных взрывных сетях, а СИНВ-С-Т и СИНВ-С-Н – во внутрискважинных сетях для инициирования шашек-детонаторов Т-400Г, ТК-500, ТГФ-850Э и др. СИНВ-П имеет 9 интервалов замедления: 0, 20, 30, 45, 60, 80, 100, 150, 200 мс, а системы СИНВ-С – 11 интервалов замедления: 100, 125, 150, 175, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500 мс. К недостатку систем «Нонель» и СИНВ следует отнести отсутствие гарантии по полному исключению отказов в основном из-за некачественного монтажа взрывной сети. Частота отказов составляет 1–1,5 %.

Для повышения надежности взрывных работ прошли промышленные испытания и допущены к постоянному применению низкоэнергетические системы УНСИ с промежуточным детонатором ЗДЭ-300 и Эдилин с детонаторами ДБИ-1, ДБИ-2, ДБИ-3. Отличие последней от УНСИ состоит лишь в том, что вместо инициирующего элемента мгновенного действия она содержит капсюль-детонатор без инициирующего элемента с замедлением. Система Эдилин имеет 4 серии замедления капсюлей-детонаторов (200, 225, 475, 500 мс) и 3 серии замедления для поверхностных КД (0, 25, 40 мс) [23].

Для обеспечения высокой эффективности взрывания боевики с устройствами СИНВ-С рекомендуется размещать в донной части скважины. Внутрискважинное замедление выбирается в зависимости от поверхностного. При взрывании глубоких обводненных скважин с использованием низкочувствительных ВВ в зарядах осуществляют дублирование скважинных сетей. Тогда в скважине размещают два боевика: один – в донной части заряда, другой – в устьевой.

Неэлектрические системы инициирования типа «Нонель», СИНВ, Эдилин находят применение и в сочетании с ДШ. При этом поверхностную сеть монтируют на основе ДШ и пиротехнических реле, так как дублирование взрывной сети из СИНВ-П сопряжено со значительными сложностями монтажа.

В скважины опускают устройства на основе УВТ. Соединение ДШ с волноводами рекомендуется выполнять с помощью специальных соединителей. Во всех схемах с узловыми соединениями наблюдались случаи отказов.

По прогнозу специалистов одной из испанских фирм, использование КД с ОШ и ДШ к 2010 г. сойдет на нет, применение систем с низкоэнергетическими волноводами будет находиться в пределах 47 %, электрических с электродетонаторами – 28 %, а использование электронных ЭД возрастет до 25 %.