Technika strzelnicza

1.

Wymagania formalno-prawne dla nabywania i używania materiałów wybuchowych w ruchu zakładów

górniczych.

Zakład górniczy chcąc używać MW do robót strzałowych musi:
1) uzyskać koncesję na wydobywanie kopaliny, z zaznaczeniem iż do prac związanych z wydobywaniem używane będą
MW. Aby uzyskać koncesję ZG musi mieć zatwierdzoną dokumentację geologiczną oraz udokumentować prawo do
terenu, na którym ma być prowadzona eksploatacja.
2) Spełniać warunki techniczne i organizacyjne określone w przepisach dla prowadzenia prac z użyciem MW,
suponować potrzebnymi obiektami i urządzeniami oraz zatrudniać osoby o wymaganych kwalifikacjach. Jeżeli ZG
posiada skład, to wymagana jest oddzielna decyzja do jego użytkowania.
3) Opracować, przedłożyć do zatwierdzenia Plan Ruchu
4) Sporządzić wniosek o zezwolenie na nabywanie MW wraz z wymaganiami załącznikami złożyć go do organu
nadzoru górniczego. Zgoda jest udzielana na czas nieokreślony.
5) Wystąpić do ministra właściwego do spraw gospodarki o zgodę na przemieszczanie MW ( na okres 1 roku)
6) Po uzyskaniu pozwolenia na nabywanie MW zakład górniczy obowiązany jest wystąpić do organu nadzoru
górniczego o zgodę na używanie konkretnych MW i sprzętu

Pozwolenie udziela się przedsiębiorcy, który

- posiada co najmniej wykształcenie średnie
- ma pełną zdolność do czynności prawnych
- nie wykazuje zaburzeń psychicznych
- nie był skazany prawomocnym wyrokiem za umyślne przestępstwo
- nie jest wpisany do rejestru dłużników niewypłacalnych
- udokumentował warunki techniczno organizacyjne
- zatrudnia osoby o wymaganych kwalifikacjach

Dot. Przedsiębiorcy innego niż osoba fizyczna:

- nie jest wpisany do rejestru dłużników niewypłacalnych
- udokumentował warunki techniczno organizacyjne
- zatrudnia osoby o wymaganych kwalifikacjach

2. Podstawowe własności MW

Badanie MW na uderzenie - określa zdolność MW do przemiany wybuchowej pod wpływem uderzenia młota o

określonej masie.

o

Górna granica niewrażliwości – gdy w żadnej z sześciu prób nie doszło do przemiany

o

Dolna granica wrażliwości – najmniejsza energia w sześciu próbach gdzie zaszła co najmniej jedna przemiana

o

Górna granica wrażliwości – najmniejsza energia w sześciu próbach gdzie zaszło wszystkie sześć przemian

Spalanie MW – obserwuje się rodzaj spalania lub wybuchu, efekty temu towarzyszące względem porównawczego MW.

Badanie to przeprowadza się także w stalowej misie, a zasady są identyczne:

o

Napełnić pojemnik MW

o

Rozpalić ogień

o

Ułożyć pojemnik w górnej części ogniska

o

Określić czas spalania, deformację pudełka po spalaniu, oraz inne zjawiska

Gęstość – wraz z gęstością prędkość detonacji rośnie ale maleje wrażliwość MW

Prędkość detonacji – badanie polega na pomiarze prędkości fali detonacyjnej przez określony odcinek MW. Dla ANFO

3000 – 4000 m/s; amonity 4000 – 6000 m/s; karbonity 3000 m/s; pentryt 8000 m/s

Średnica krytyczna – najmniejsza średnica przy której badany MW detonuje

Przeniesienie detonacji – największa odległość między ładunkami aby zaszła detonacja obu ładunków przy odpaleniu

jednego ładunku

Względna zdolność do wykonywania pracy – oznaczana na wahadle balistycznym. Detonujemy 10 g. MW i

sprawdzamy odchylenie wahadła. MW wzorcowy to heksogen. Jednostka to %

%

100

)

cos

1

(

)

cos

1

(

MWW

BMW

B

Zdolność do wykonania pracy (Próba Trauzla) – miarą jest przyrost objętości otworu bloku ołowianego spowodowany

detonacją 10 g MW. Materiałem wzorcowym jest kwas pikrynowy powodujący wgniecenie do 310 cm

3

Kruszność - zmiana wysokości cylindra ołowianego przed i po detonacji. Metoda pozwalająca jedynie porównawczo

określić kruszność MW względem TNT co powoduje że nie może być uznana za metodę badawczą.

Wodoodporność – polega na próbie zdetonowania trzech wilgotnych ładunków

o

Wykonać nacięcia na długości 20 mm na każdym z ładunków

o

Włożyć ładunki do wody na 3 h

o

Wyłowić ładunki i na placu strzelań uzbroić w zapalniki

o

Odpalić i sprawdzić który MW zdetonował

Zawartość gazów postrzałowych – polega na sprawdzeniu zawartości gazów takich jak CO

x

NO

x

o

Umieścić ładunek w rurze

o

Odpalić i pozwolić mieszać się gazom przez 5 minut

o

Pobrać próbki

o

Mierzyć stężenie gazów przez 20 minut

o

Przeliczyć stężenie gazów na jednostki masy MW

Stałość chemiczna (próba Abla) – polega na podgrzaniu MW w ściśle określonej temperaturze. Miarą stałości jest czas

mierzony w minutach, który upłynął od chwili umieszczenia próbki w aparacie do chwili pojawienia się na papierku
zabarwienia odpowiadającego wzorcowi

3. Mechanizacja robót strzałowych

Samobieżne systemy mieszalniczo załadowcze przewidziane są do produkcji MW emulsyjnych bezpośrednio na miejscu
ich stosowania oraz do ładowania do otworów strzałowych.
Systemy mieszalniczo-załadowcze zabudowane są na podwoziach samochodów ciężarowych. Do niekwestionowanych
plusów takiego rozwiązania należy fakt iż po drogach publicznych i kopalnianych przewożone są komponenty
niewybuchowe.
Komponenty przewożone w oddzielnych zbiornikach. Mieszanie następuje bezpośrednio przed załadunkiem.
Zmieszane komponenty nie wracają z powrotem do samochodu. Podczas procesu mieszania następuje uczulenie MW
(chemiczne/fizyczne). Następnie uczulona mieszanka jest pompowana do otworu strzałowego (emulsyjne MW mogą
być ładowane do otworów suchych i mokrych). Po załadowaniu mieszanka osiąga właściwości MW.
Dzięki powyższej technologii zachowane jest maksimum bezpieczeństwa podczas pracy z MW.
System UMS
System UMS łączy w sobie system RP, SMS i MLS. Zzamontowany jest na trójosiowym podwoziu samochodu
ciężarowego. Służy do produkcji MWE oraz ANFO wg. Systemu Mac Kissic. Dodatkowo można produkować MW Heavy
ANFO.
Oddzielnie produkowany MWE podawany jest do mieszalnika statycznego gdzie jest mieszany z MW ANFO. Mieszalnik
statyczny zakończony jest rurą załadowczą którą umiejscawia się bezpośrednio nad otworem strzałowym, tak aby
materiał po wymieszaniu był od razu podany do otworu strzałowego.
Co istotne MWE i ANFO są ladowane do otworów wężami o średnicy wewnętrznej mniejszej niż średnica krytyczna
danego MW. Długość węzy wynosi dla ANFO 15 – 30 m. oraz 40 – 80 m. dla ANFO. Podczas ładowania MWE inżektor
wodny umieszczony na wlocie wytwarza na ściankach film wodny obniżający ciśnienie. Węże nawinięte są na
kołowroty zaopatrzone w napędy hydrauliczne, umożliwia to automatyczne wyciąganie węża.
System składa się ze zbiornika emulgatora/oleju, zbiornika roztworu azotanów, zbiornika oleju dla ANFO, zbiornika
azotanu amonu, zbiornika aluminium oraz urządzenia sterującego i ładującego. Załadowanie zbiorników zapewnia
wytworzenie 7 ton ANFO i 7 ton MWE lub 14 ton Heavy ANFO. Proces jest sterowany komputerowo za pomocą pulpitu
kontrolnego. Wszystkie parametry są dostępne na pulpicie. System zapisuje stany licznika wytworzonego MW.


Pojemność systemu wynosi od 7 do 10 ton. Wydajność urządzeń pompujących wynosi od 50 do 150 kg/min.
Zalety systemów mieszalniczo-załadowczych:

Brak nakładów na opakowania

Nie ma koniczności utrzymywania składów MW

Brak zwrotów

Skrócony czas ładowania

Dzięki homogeniczności wymieszania otrzymuje się minimalną ilość szkodliwych gazów

MWE są wodoodporne i nie mieszają się z wodą gruntową

Brak bezpośredniego kontaktu pracowników z materiałem

System RP-T
Urządzenie mieszalniczo – załadowcze typu RP-T jest przeznaczone do wytwarzania MWE i załadunku otworów w
zakładach górniczych niewęglowych i niemetalowych.
System pompuje emulsję uczuloną zarówno chemicznie jak i fizycznie. W przypadku uczulania mikrosferami ładowany
jest gotowy materiał.
W przypadku uczulania chemicznego matryca i i uczulacz są mieszane tuż przed załadowaniem. Powstały materiał jest
zdolny do detonacji dopiero po kilku minutach po załadowaniu do otworu.
Urządzenie jest całkiem niezależne i posiada własny elektrohydrauliczny układ zasilania. Urządzenie przystosowane do
zabudowy na wozie.
Zalety systemu:

Wyeliminowanie transportu MW ze składu na przodek

Skrócenie czasu ładowania w porównaniu do ładowania ręcznego

Stososowanie MW uczulających się po określonym czasie

Możliwość zastosowania w otworach zawodnionych

Zwiększenie objętości MW po załadowaniu gwarantuje wypełnienie całego otworu

Uproszczona dystrybucja i ewidencja MW

4. Strzelanie ładunkami w otworach.

OTWORY KRÓTKIE
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

V

q

Q

- 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 wsp. stosowane przy wzorach).
Wzór Minerski dla otworów krótkich i dla zabiorów od 1 do 3 m

3

z

q

Q

.

OTWORY DŁUGIE.
Strzelanie w otworach długich odbywa się w oparciu o dokumentacje strzelania. W zasadzie dokumentacja jest to
pierwsze strzelanie i jeżeli się warunki powtarzają to może dotyczyć wielu strzelań. Co powinna zawierać
dokumentacja strzałowa i metryka jest zawarte w normach.
PODSTAWOWE METODY STRZELAŃ W OTWORACH DŁUGICH:
Otwory wiercone są przede wszystkim równolegle do ociosów.
H – wysokość ściany Z – zabiór, Zo – zabiór obliczeniowy, alfa - kąt nachylenia ociosów,
l- długość otworu, lmw – długość MW, lp – długość przybitki, lpw – długość przewiertu.
średnica otworów od 90-120 (max. 130) [mm],

- wysokość pięter od 15-20 (25) [m] – w strzelaninach inżynieryjnych będzie zależało od tego na jakiej głębokości,
- przewiert stosuje się bo powstaje próg przy spągowy a jeżeli następuje przewiert to powstają miejsca pokruszone i
przez to unika się szczelań wtórnych. Przewiert to 10-12 średnic otworu lub 1/3 zabioru. Powinien on mieć taka
długość jaka jest konieczna aby uniknąć progów przyspągowych,
- przybitkę wykonuje się najczęściej z materiału różnoziarnistego ale nie powinien on być o średnicy > 5 [mm] i nie
powinien być ostrokrawędziowy bo przy zagęszczaniu może uszkodzić linie strzałową. Długość przybitki jest równa
zabiorowi ale nie mniejsza niż 0,75 zabioru jeżeli trzeba zmniejszyć,
- w strzelaninach eksploatacyjnych kąt nachylenia ociosów i otworów mieści się w przedziale 75-80o. Jeżeli otwór
będzie bardziej pochyły to znaczna część energii będzie zużywana na podniesienie skał s tu chodzi o kruszenie a nie
podrzut,
- zabiór obliczeniowy to pozioma odległość od dolnej krawędzi skarpy do osi otworu,
- ładunki udarowe w tym samym otworze łączy się równolegle gdyż zależy nam na pewności zainicjowania
SIATKA OTWORÓW STRZAŁOWYCH :
Siatka otworów trójkątna : b=0,78a, Siatka otworów prostokątna : b=0,78a
a- odległość między otworami w szeregu, b- odległość między szeregami otworów.

Kolejność detonacji ładunków jest tak ustalona aby wcześniejsza detonacja utworzyła dodatkową powierzchnię

odsłoniętą dla kolejnych. Dąży się do tego aby większość ładunków detonowała przy przynajmniej trzech
powierzchniach odsłoniętych.

5. Zagrożenia występujące przy robotach strzałowych i sposoby ich ograniczania.

Do podstawowych zagrożeń mających miejsce przy robotach strzałowych w górnictwie zaliczamy:

1)

Rozrzut odłamków

Rozrzut odłamków jest naturalnym zagrożeniem, jakie powstaje przy prowadzeniu wszelkich prac strzałowych.
Zagrożenie to bywa z reguły najpoważniejszym zagrożeniem, a jego minimalizacja lub eliminacja w określonych
przypadkach jest kosztowna, praco- i materiałochłonna. Jedynym skutecznym sposobem ochrony jest wyznaczenie tzw.
stref bezpieczeństwa typowych dla różnych metod strzelań. Dla długich otworów jest to 200m, a nawet i więcej.
Strefy takie w niektórych przypadkach mogą być zwiększone. Zmniejszenie stref jest trudniejsze i wymaga
zatwierdzenia przez odpowiedniego rzeczoznawcę.

2)

Drgania parasejsmiczne

Detonacja ładunku MW w dowolnym ośrodku wywołuje powstanie w nim określonych naprężeń . Na charakter
naprężeń (amplituda, przyśpieszenie, częstotliwość) mają wpływ parametry typu: odległość od miejsca detonacji,
parametry tworzywa w którym działamy, właściwości stosowanego MW, kształt i kierunek frontu robót w stosunku do
chronionego obiektu itp. Drgania te są szczególnie niebezpieczne dla obiektów takich jak np. budowle. Sposoby ochrony
polegają na wyznaczaniu stref ochronnych, choć dla niektórych zakładów może się to okazać niewystarczające i
wówczas należy założyć stałe stacje monitoringu drgań. Należy pamiętać że każde warunki złożowe mają inne
wymagania i parametry.

3)

Toksyczne składniki produktów wybuchu

Zagrożenia tego typu wynikają z chemizmu samych materiałów wybuchowych. Składnikami toksycznymi w MW są:
trójnitrotoluen (trotyl, TNT), dwunitrotoluen (DNT), nitrogliceryna, nitroceluloza, nitroglikol. Jedynym sposobem
ochrony terenu jest ich ograniczanie w stosowaniu.

4)

Zapylenie

W warunkach górniczych jest trudne do wyeliminowania czy też zwalczania. Można to robić jedynie na etapie wierceń
górniczych. Chcąc uniknąć zapylenia bądź ograniczyć jego wymiar należy prowadzić strzelania w warunkach możliwie
jak najbardziej bezwietrznych bądź stosunkowo stabilnych.
5)

Hałas

Podobnie jak zapylenie jest trudny do zwalczania. Można to robić poprzez dobór odpowiednich wielkości ładunków
MW i ich odpowiedniej inicjacji. Również technologia prowadzenia robót strzałowych ma tu duże znaczenie. Np.
strzelanie przy użyciu lontu detonującego jest stosunkowo głośne.

6)

Gazy odstrzałowe

W czasie detonacji MW wytwarzają się gazy postrzałowe, które rozprężają się do ciśnienia atmosferycznego i
temperatury otoczenia. Początkowo gazy te pod wysokim ciśnieniem, podczas wykonywania kruszenia rozszerzają się i
dostają do otoczenia ze znaczną prędkością. Połączone to jest z podmuchem i ciśnieniem akustycznym. Te parametry
mogą doprowadzić do uszkodzeń w otaczających budynkach szczególnie przy prowadzeniu prac wyburzeniowych.
Można ograniczyć ich ilość poprzez dobór odpowiednich proporcji składników mieszanin MW.