Inicjowanie ładunków MW

Inicjowanie ładunków MW

Inicjowanie

proces wzbudzania detonacji materiału
wybuchowego

Wprowadzenie

•

układ wybuchowy jest bardziej wrażliwy im mniejszej energii

układ wybuchowy jest bardziej wrażliwy im mniejszej energii

wymaga do

wymaga do

rozpoczęcia detonacji

rozpoczęcia detonacji

•

ze względów bezpieczeństwa w górnictwie używa się MW o możliwie

ze względów bezpieczeństwa w górnictwie używa się MW o możliwie

małej

małej

wrażliwości, dlatego impuls inicjujący musi mieć odpowiednią

wrażliwości, dlatego impuls inicjujący musi mieć odpowiednią

energię

energię

zdolną

zdolną

rozpocząć reakcję chemiczną.

rozpocząć reakcję chemiczną.

Inicjowanie ładunków MW

Inicjowanie ładunków MW

Rodzaje impulsów:

►

oddziaływanie

cieplne

►

oddziaływanie

mechaniczne

(uderzenie, tarcie)

►

promieniowanie

świetlne

►

ładunkiem

elektrycznym,

►

energią detonacji innego MW.

Wzbudzenie detonacji
(inicjacja)

Niezależnie od rodzaju impulsu inicjującego wybuch rozpoczyna
się zawsze od

zapalenia cząstek MW

i jeżeli ilość wydzielonej

energii cieplnej jest dostateczna to reakcja ulega gwałtownemu
przyspieszeniu

prowadzącemu do powstania detonacji.

Inicjowanie ładunków

Inicjowanie ładunków

MW

MW

W zjawisku inicjacji rozróżnia się następujące

W zjawisku inicjacji rozróżnia się następujące

stadia:

stadia:

►

zainicjowanie reakcji chemicznej (zapalenie),

zainicjowanie reakcji chemicznej (zapalenie),

►

przyspieszenie spalania,

przyspieszenie spalania,

►

przejście w detonację z małą początkowo prędkością,

przejście w detonację z małą początkowo prędkością,

►

gwałtowne przyspieszenie i rozprzestrzenianie się

gwałtowne przyspieszenie i rozprzestrzenianie się

detonacji z pełną prędkością

detonacji z pełną prędkością

Tylko MW inicjujące przechodzą momentalnie w
detonację
bez stadiów przejściowych

Inicjowanie ładunków

Inicjowanie ładunków

MW

MW

Inicjacja detonacji zależy od:

Inicjacja detonacji zależy od:

►

energii impulsu,

energii impulsu,

►

warunków w jakich znajduje się MW,

warunków w jakich znajduje się MW,

►

masy wzbudzanego ładunku MW,

masy wzbudzanego ładunku MW,

Impuls inicjujący

Impuls inicjujący

energia zewnętrznego oddziaływania powodującego detonację

Minimalny impuls

Minimalny impuls

potrzebny do zainicjowania ładunku jest różny dla poszczególnych MW i

jest on

kryterium oceny wrażliwości.

Masa krytyczna MW

Masa krytyczna MW

minimalna ilość danego MW potrzebna do powstania detonacji

►

MW inicjujące

MW inicjujące

– kilka gramów,

wtórne

wtórne

– kilkadziesiąt gramów,

►

saletra amonowa

saletra amonowa

– kilkadziesiąt kilogramów

Inicjowanie ładunków

Inicjowanie ładunków

MW

MW

Wrażliwość MW na działanie cieplne

Wrażliwość MW na działanie cieplne

Impuls cieplny powoduje detonację, gdy przyrost ciepła jest większy od

Impuls cieplny powoduje detonację, gdy przyrost ciepła jest większy od

jego rozpraszania

jego rozpraszania

►

temperatura wybuchu

temperatura wybuchu

– temperatura przy której zaczyna się

– temperatura przy której zaczyna się

detonacja

detonacja

►

czas zapłonu

czas zapłonu

– czas doprowadzający do wybuchu

– czas doprowadzający do wybuchu

Wrażliwość MW na uderzenie

Wrażliwość MW na uderzenie

cecha mająca bardzo znaczenie w praktyce – duże zagrożenie

cecha mająca bardzo znaczenie w praktyce – duże zagrożenie

w stosowaniu

w stosowaniu

►

zjawisko reakcji punktowej – lokalne centra reakcji w postaci

zjawisko reakcji punktowej – lokalne centra reakcji w postaci

tzw. gorących punktów, np. pęcherzyki powietrza

tzw. gorących punktów, np. pęcherzyki powietrza

Wrażliwość MW na tarcie

Wrażliwość MW na tarcie

MW mogą zdetonować na skutek tak tarcia zewnętrznego jak i

MW mogą zdetonować na skutek tak tarcia zewnętrznego jak i

wewnętrznego

wewnętrznego

►

zjawisku temu towarzyszy wydzielanie się ciepła

zjawisku temu towarzyszy wydzielanie się ciepła

koncentrującego się w płaszczyźnie tarcia, a proces

koncentrującego się w płaszczyźnie tarcia, a proces

wzbudzania tłumaczy się zgodnie z cieplną teorią inicjacji

wzbudzania tłumaczy się zgodnie z cieplną teorią inicjacji

Wzbudzanie detonacji falą uderzeniową

Wzbudzanie detonacji falą uderzeniową

wzbudzenie detonacji falą uderzeniową może nastąpić przy przypadkowym

wzbudzenie detonacji falą uderzeniową może nastąpić przy przypadkowym

silnym uderzeniu w MW (o prędkości powyżej 100 m/s),

silnym uderzeniu w MW (o prędkości powyżej 100 m/s),

a najczęściej przy inicjowaniu detonacji innym ładunkiem MW.

a najczęściej przy inicjowaniu detonacji innym ładunkiem MW.

W obu przypadkach wzbudzenie detonacji polega na wytworzeniu strefy

W obu przypadkach wzbudzenie detonacji polega na wytworzeniu strefy

wysokiego ciśnienia, w zasięgu której rozpoczyna się reakcja chemiczna

wysokiego ciśnienia, w zasięgu której rozpoczyna się reakcja chemiczna

podtrzymująca swym ciepłem energię fali.

podtrzymująca swym ciepłem energię fali.

Wysokie ciśnienie przyczynia się do odpowiedniego wzrostu temperatury w

Wysokie ciśnienie przyczynia się do odpowiedniego wzrostu temperatury w

czole fali ściskającej, która zapala substancję wybuchową.

czole fali ściskającej, która zapala substancję wybuchową.

Ciśnienie wzbudzenia:

Ciśnienie wzbudzenia:

►

dla MW wieloskładnikowych – (10

dla MW wieloskładnikowych – (10





50) · 10

50) · 10

8

8

N/m

N/m

2

2

,

,

temp

temp

. 700

. 700





1800 K,

1800 K,

►

dla MW jednoskładnikowych – 10 · 10

dla MW jednoskładnikowych – 10 · 10

10

10

N/m

N/m

2

2

,

,

temp

temp

. rzędu 1000 K.

. rzędu 1000 K.

Inicjowanie ładunków MW

Inicjowanie ładunków MW

Inicjowanie ładunków

Inicjowanie ładunków

MW

MW

W górnictwie

W górnictwie

podstawowe znaczenie ma

podstawowe znaczenie ma

inicjacja ładunku innym MW,

inicjacja ładunku innym MW,

a więc inicjacja falą detonacyjną

a więc inicjacja falą detonacyjną

Do wzbudzenia ładunku MW stosuje się

Do wzbudzenia ładunku MW stosuje się

spłonkę

spłonkę

, a więc

, a więc

silniejszy MW

silniejszy MW

pobudza słabszy

pobudza słabszy

.

.

Jeżeli dwa takie ładunki stykają się bezpośrednio ze sobą i

Jeżeli dwa takie ładunki stykają się bezpośrednio ze sobą i

mają zbliżone właściwości fizyczne (gęstość, ściśliwość), to

mają zbliżone właściwości fizyczne (gęstość, ściśliwość), to

fala detonacyjna przechodzi z jednego do drugiego bez

fala detonacyjna przechodzi z jednego do drugiego bez

zmiany prędkości.

zmiany prędkości.

Inicjowanie ładunków

Inicjowanie ładunków

MW

MW

Do inicjacji mało wrażliwych, przemysłowych MW używa się

Do inicjacji mało wrażliwych, przemysłowych MW używa się

gotowych układów –

gotowych układów –

spłonek górniczych,

spłonek górniczych,

które zawierają

które zawierają

dwa rodzaje ładunków.

dwa rodzaje ładunków.

►

pierwszy azydek ołowiu

pierwszy azydek ołowiu

, o bardzo dużej wrażliwości i

, o bardzo dużej wrażliwości i

prędkości detonacji

prędkości detonacji

►

drugi trotyl z pentrytem

drugi trotyl z pentrytem

o niższych parametrach, co

o niższych parametrach, co

przyczynia się do wydłużenia czasu działania spłonki na

przyczynia się do wydłużenia czasu działania spłonki na

inicjowany ładunek.

inicjowany ładunek.

Dla zwiększenia pewności inicjacji

Dla zwiększenia pewności inicjacji

zwłaszcza w przypadku mało wrażliwych MW

zwłaszcza w przypadku mało wrażliwych MW

amonowo-saletrzanych, sypkich i

amonowo-saletrzanych, sypkich i

uwodnionych stosuje się

uwodnionych stosuje się

pośrednie ładunki zwane udarowymi

pośrednie ładunki zwane udarowymi

z materiałów wybuchowych łatwiej detonujących

z materiałów wybuchowych łatwiej detonujących

niż ładunek podstawowy. Są to ładunki o

niż ładunek podstawowy. Są to ładunki o

znacznie większej masie niż wtórny ładunek

znacznie większej masie niż wtórny ładunek

spłonki

spłonki

spłonka

Sposoby inicjowania ładunków MW

Sposoby inicjowania ładunków MW

►

elektryczny – zapalnikami elektrycznymi,

elektryczny – zapalnikami elektrycznymi,

►

nieelektryczny

nieelektryczny

–

–

systemy Nonel

systemy Nonel

,

,

-

-

lont detonujący

lont detonujący

Sposoby inicjowania ładunków MW

Sposoby inicjowania ładunków MW

Inicjowanie elektryczne-

Inicjowanie elektryczne-

zapalniki

zapalniki

elektryczne

elektryczne

podsypka pentrytowa

główka zapalcza

MW inicjujący
pierwotny

przewody zapalnikowe

element opóźniający

MW inicjujący
wtórny

Sposoby inicjowania ładunków MW

Sposoby inicjowania ładunków MW

Inicjowanie elektryczne-

Inicjowanie elektryczne-

zapalniki elektryczne

zapalniki elektryczne

Impuls zapłonowy

Impuls zapłonowy

►

najmniejsza ilość energii przypadającej na jednostkę oporu

najmniejsza ilość energii przypadającej na jednostkę oporu

elektrycznego powodującą odpalenie ZE

elektrycznego powodującą odpalenie ZE

z

z

t

I

K





2

K

z

– impuls zapłonowy, mWs/Ω

I – natężenie prądu, A
t

z

– czas zapłonu, ms

Prąd bezpieczny

–

może płynąć przez zapalnik

w czasie 5 minut bez jego

odpalenia

Prąd odpalający serie ZE

najmniejsza wartość natężenia prądu, który przepływając
przez szeregowo połączone ZE powoduje ich odpalenie

Sposoby inicjowania ładunków MW

Sposoby inicjowania ładunków MW

Inicjowanie elektryczne-

Inicjowanie elektryczne-

zapalniki elektryczne

zapalniki elektryczne

Grupy oporowe główek zapalczych:

Grupy oporowe główek zapalczych:

►

1,4

1,4





1,6

1,6

Ω

Ω

►

1,6

1,6





1,8

1,8

Ω

Ω

►

1,8

1,8





2,0

2,0

Ω

Ω

►

2,0

2,0





2,2

2,2

Ω

Ω

►

2,2

2,2





2,4

2,4

Ω

Ω

pozostałe stanowią odpad

pozostałe stanowią odpad

informacja o grupie oporowej znajduje się na

informacja o grupie oporowej znajduje się na

opakowaniu

opakowaniu

Zapalniki elektryczne metanowe 0,45 A milisekundowe 25 ms

Zapalniki elektryczne metanowe 0,45 A milisekundowe 25 ms

antyelektrostatyczne 1-18 /GZEM 0,45 A M-25 1 - 18/

antyelektrostatyczne 1-18 /GZEM 0,45 A M-25 1 - 18/

Znak dopuszczenia :

Znak dopuszczenia :

GG-28/01

GG-28/01

ZASTOSOWANIE

: w zakładach górniczych w miejscach, w których wartość prądów

błądzących nie przekracza 0,225 A, w polach niemetanowych i metanowych.

OPIS ZEWNĘTRZNY :

►

Łuska miedziana z wybitym na denku numerem stopnia zwłoki i literą

M.

M.

►

Przewody w izolacji z polwinitu miedziane dł. 2 - 30 m lub stalowe dł. 2 - 8 m koloru

białego i brązowego.

PARAMETRY TECHNICZNE:

►

liczba stopni zwłoki

18

►

nominalna zwłoka międzystrzałowa

25 ms

►

opór ZE wraz z przewodami 2 m Fe

max 2,9 Ohm

►

opór główki zapalczej

0,4 - 0,7 Ohm

►

natężenie prądu niezbędne do odpalenia serii 20 ZE połączonych szeregowo

1,80 A

►

maksymalne bezpieczne natężenie prądu

0,45 A

►

maksymalny impuls prądowy nie powodujący odpalenia ZE

8 mWs/Ohm

►

minimalny impuls prądowy niezbędny do odpalenia ZE

16 mWs/Ohm

►

badanie bezpieczeństwa wobec elektryczności statycznej

10 kV przy 2500

Pf

►

badanie bezpieczeństwa przebicia między łuską a przewodem elektrycznym

min.

1500 V

►

okres przechowywania do

12 mies. od daty produkcji

Systemy

Systemy

nieelektryczne

nieelektryczne

►

Nonel

Nonel

►

Indetshock

Indetshock

►

Bickford

Bickford

►

Nitronnel

Nitronnel

►

Ergonel

Ergonel

Systemy nieelektryczne

Systemy nieelektryczne

System Nonel

System Nonel

►

zapalarka DynoStart,

►

linia Dynoline,

►

łączniki Snapline,

►

zapalniki

Elementy składowe

Systemy nieelektryczne

Systemy nieelektryczne

System Nonel

System Nonel

►

Linia Dynoline

–

przewód w postaci plastikowej rurki, w której to wnętrzu napylono w

minimalnej ilości materiał wybuchowy. W trakcie przenoszenia fali
detonacyjnej, zewnętrzna część rurki nie ulega zniszczeniu. Poddana
działaniu płomienia na otwartej przestrzeni spala się wolno

►

Zapalniki

umieszczane są wewnątrz otworu strzałowego.
W połączeniu z pobudzaczem trotylowym lub innym MW nabojowymi

stanowią nabój udarowy.

►

Łączniki Snapline

Łączniki Snapline

są to zapalniki rozmieszczone

są to zapalniki rozmieszczone

na zewnątrz otworów

na zewnątrz otworów

Systemy nieelektryczne

Systemy nieelektryczne

Zapalnik wewnątrzotworowy

przewód nieelektryczny

(rurka nonel)

element opóźniający

MW wtórny

MW pierwotny

Systemy

Systemy

nieelektryczne

nieelektryczne

Nonel

Nonel

►

Nonel MS -

Nonel MS -

….25 ms – numery 3

….25 ms – numery 3





20

20

do robót na krótkich frontach na powierzchni i pod

do robót na krótkich frontach na powierzchni i pod

ziemią

ziemią

►

Nonel Lp -

Nonel Lp -

…

…

.

.

numery 0

numery 0





60

60

do robót pod ziemią (kopalnie. tunele)

do robót pod ziemią (kopalnie. tunele)

25 ms, 100 ms, 200 ms, 500 ms

25 ms, 100 ms, 200 ms, 500 ms

►

Nonel Unidet

Nonel Unidet

do robót na powierzchni

do robót na powierzchni

0 ms

0 ms

17 ms

17 ms

25 ms

25 ms

42 ms

42 ms

67 ms

67 ms

109 ms

109 ms

176 ms

176 ms

Systemy nieelektryczne

Systemy nieelektryczne

Konektor – zapalnik opóźniający powierzchniowy

0 ms

0 ms

17 ms

17 ms

25 ms

25 ms

42 ms

42 ms

67 ms

67 ms

109 ms

109 ms

176 ms

176 ms

Systemy nieelektryczne

Systemy nieelektryczne

Zasada działania łącznika

Snapline

Obwody strzałowe

Obwody strzałowe

sieci

sieci

strzałowe

strzałowe

odpalanie wielu ładunków MW

odpalanie wielu ładunków MW

►

obwody elektryczne

obwody elektryczne

►

połączenia nieelektryczne

połączenia nieelektryczne

Dla pewnego odpalenia

Dla pewnego odpalenia

wszystkich zapalników

wszystkich zapalników

włączonych do obwodu

włączonych do obwodu

strzałowego obwód musi być:

strzałowego obwód musi być:

•

odpowiednio zaprojektowany

odpowiednio zaprojektowany

•

poprawnie wykonany.

poprawnie wykonany.

Obwody

Obwody

elektryczne

elektryczne

odpalanie wielu ładunków MW

odpalanie wielu ładunków MW

Podstawową cechą obwodu strzałowego jest sposób połączenia

Podstawową cechą obwodu strzałowego jest sposób połączenia

ZE

ZE

►

połączenia szeregowe

połączenia szeregowe

►

połączenia równoległe

połączenia równoległe

►

połączenia mieszane

połączenia mieszane

Każdy zapalnik obwodu musi otrzymać potrzebny do jego

Każdy zapalnik obwodu musi otrzymać potrzebny do jego

zainicjowania impuls zapłonowy

zainicjowania impuls zapłonowy