SPRAWOZDANIE Z ZAJĘĆ TERENOWYCH

Dnia 13.01.20005 odbyły się zajęcia terenowe w Regulicach koło Krakowa.Zajęcia były przeznaczone dla studentów roku II wydziału Wiertnictwa,Nafty i Gazu.

Pracownia chemiczna.

Najpierw zwiedziliśmy laboratorium chemiczne, gdzie mieliśmy krótki wstęp dotyczących materiałów wybuchowych, badania własności fizycznych i chemicznych materiałów wybuchowych (MW), rodzajów MW, mieliśmy okazję zapoznać się ze sprzętem i sposobem przygotowywania niektórych materiałów wybuchowych.

Materiały wybuchowe używane w górnictwie są przeważnie mieszaninami chemicznych związków wybuchowych oraz ciał palnych i tlenonośnych. Materiały wybuchowe, które zostały nam zaprezentowane:

- sypkie i proszkowe ( saletrzane),

- gruboziarniste ( Saletrol, Saletrot, Trotyl),

- plastyczne i półplastyczne ( Barbaryt),

- zawiesinowe

W laboratorium mieliśmy okazję zapoznać się z następującymi związkami chemicznymi wykorzystywanymi do wyrobu mat. wybuchowych:

• Glikol etylenowy C₂H₆O₂ - stosowny do produkcji mat. typu nitroglikol.

• Oleje - dodawane do saletry jako środek palny.

• Zagęszczacze: skrobia,

• Pył glinowy, węglowy - jako polepszacze

Zapoznaliśmy się także ze sprzętem i metodami służącymi do badania właściwości mat. wyb:

Badanie bryzantyczności MW.

Jedną z metod jest próba Hessa, którą przeprowadza się następująco:Na stalowej płytce o grubości 20mm ułożonej poziomo na twardym podłożu ustawia się dwa cylinderki z czystego rafinowanego ołowiu o średnicy 40mm i wysokości 30mm. Na cylinderkach umieszcza się stalowy krążek o grubości 10mm, i średnicy 41,4mm. Na krążku ustawia się nabój cylindryczny materiału wybuchowego o ciężarze 50g w opakowaniu papierowym o średnicy wewnętrznej 40mm. Nabój uzbraja się zapalnikiem i odpala. Wskutek ciśnienia gazów ołowiany cylinderek ulega zgnieceniu i staje się krótszy. Różnica wysokości jest miarą siły kruszenia badanego materiału wybuchowego. Pomiar wysokości przed i po wybuchu, wykonuje się w czterech różnych kierunkach.

Zdolność wykonywania pracy w bloku ołowianych Trauzla

Siłę działania określa się z dostateczną dokładnością za pomocą próby na wybrzuszenie bloku ołowianego Trauzla przez wybuch 10 gramowej próbki materiału wybuchowego. Próba polega na tym, że w bloku odlanym z rafinowanego ołowiu, mającym średnicę i wysokość 200 mm, wierci się otwór o średnicy 25mm i długości 125mm. Na dno otworu wprowadza się10 g MW, uzbraja zapalnikiem elektrycznym i przysypuje piaskiem bez ubijania. Wybuch sprawia, że otwór w bloku zostaje rozszerzony i przyjmuje kształt gruszkowaty. Następnie oczyszcza się otwór i napełnia go wodą, która pozwala objętością swoją określić objętość otworu w cm³, po czym oblicza się różnicę objętości otworu przed i po wybuchu. Różnica objętości jest miarą siły działania.

Badanie średnicy krytycznej

Próba polega na umieszczeniu MW w przewodzie rurowym o stopniowo zmiennej średnicy i zdetonowaniu go. Przewód zostaje rozerwany w okolicy średnicy krytycznej charakterystycznej dla każdego MW.

Zaprezentowano nam również środki inicjujące oraz ładunki kumulacyjne, oznaczenia poszczególnych rodzajów lontu oraz górniczych zapalników elektrycznych (GZE).

Środki inicjujące - są to środki służące do spowodowania detonacji materiałów wybuchowych. Do środków inicjujących należą: lont detonujący, spłonki, zapalniki elektryczne.

Rodzaje lontu :

Lont detonacyjny to plastikowy wężyk wypełniony materiałem inicjującym .

W kopalniach odkrywkowych i podziemnych stosowane są lonty:

• lont detonujący pentrytowy wodoszczelny ,który posiada kolor czerwony stosowany tylko w górnictwie odkrywkowym .

• lont detonujący pentrytowy wodoszczelny koloru żółtego ,który jest stosowany w kopalniach odkrywkowych i górnictwie podziemnym ,ale gdzie nie występuje metan .

• lont detonujący pentrytowy wodoszczelny metanowy ,o kolorze niebieskim ,który jest stosowany przy wszystkich kategoriach zagrożenia metanowego i pyłowego .

GZE - górnicze zapalniki elektryczne

Zapalniki elektryczne najczęściej składają się z :

• spłonki

• główki zapalającej

• opóźniacza

• tulejki metalowej ,korka uszczelniającego i przewodów strzałowych .

Przewody zapalnika mają kolory niebieskie i białe .

Zapalniki elektryczne można podzielić ze względu na:

1. Czas detonacji :

• natychmiastowe

• zwłoczne ( z opóźnieniem sekundowym - kolor niebieski, półsekundowym - kolor czerwony ,milisekundowym - kolor biały).

2. Prąd potrzebny do detonacji

• kolor żółty 0,2 A ( I klasa )

• kolor brązowy 0,45A ( II klasa )

• kolor zielony 2A ( III klasa )

• kolor czarny 4A ( IV klasa )

3. Stopień bezpieczeństwa względem pyłu węglowego i metanu

• zapalnik skalny - kolor czerwony

• zapalnik węglowy - kolor niebieski

• zapalnik metanowy - kolor biały

Stosowane są także oznaczenia :

M -25 -zwłoczny 25 ms

B -antyelektrostatyczny

P -półsekundowy

N -natychmiastowy

NT -odporny na temperaturę

C -odporny na ciśnienie

W/8 -węglowy o zwłoce 8

Informacja dotycząca rodzaju zapalnika znajduje się na jego denku i na przewodach jest umieszczona metka. Pełne oznaczenie zapalnika to np. GZE W 0,2 A M-25.

Mielismy możliwość zwiedzić również skład MW będący bunkrem znajdującym się w jednej ze stron dna leja ziemnego będącego wałem ochronnym. Bunkier betonowy chroniony instalacją odgromową, podwójne drzwi, podwójne zamki, kamera na wejściu, wnętrze nieoświetlone-brak prądu, brak ogrzewania, podłoga wyłożona gumą. Dwie szafki metalowe, wyłożone drewnem, w mniejszej środki inicjujące, w dużej MW różnego typu. Podwójne drzwi, podobna sytuacja z zamkami. Na ścianie bunkra termometr i higrometr oraz tablica ze stanem posiadania MW oraz środków inicjujących.

Wszystko zgodnie z przepisami i normami.

Obiekty przechowywania środków wybuchowych -zapewniają podwójną ochronę: zabezpieczenie obiektu przed osobami z zewnątrz ( dozór, ogrodzenie), oraz zabezpieczenie otoczenia w związku ze składowanymi materiałami wybuchowymi (obwałowanie składu w celu podniesienia i osłabienia niszczącego działania fali uderzeniowej, wydzielenie strefy ochronnej, która może mieć promień obszaru nawet do 4km).

Rozróżniamy składy naziemne (zabetonowane szafki pancerne) i podziemne. W zależności od ilości przechowywanych materiałów rozróżnia się następujące klasy: I do 250kg,...,VIII kilkanaście ton.

W składzie zapewnia się ochronę przed zaiskrzeniem (szafki pancerne wyłożone drewnem, zakaz wstępu z światłem otwartym, środki gaśnicze), oraz sprawuje się odpowiednią kontrolę wilgotności.

Pewne typy materiałów przechowuje się osobno w specjalnych komorach np. zapalniki i spłonki zawierające silne mat. wybuchowe ( azydek ołowiu, pentryt).

Ponadto składy mat. wyb. podlegają kontroli władz górniczych wydających zezwolenia i zatwierdzenia do użytkowania składu.Następnie był pokazu na stoliku przed bunkrem różnych MW i śr. inicjujących, które mogliśmy obejrzeć z bliska. Były to: spłonka, GZE i omówienie ich, zapalniki nielektrycze typu Nonel, dynamit, trotyl, heksogen, plastyk, lont detonujacy i prochowy oraz ładunek kumulacyjny stosowany w górnictwie.

Poligon doświadczalny

Kolejnym celem naszej jednodniowej praktyki był poligon doświadczalny to wszystko. Uzbrajaliśmy niektóre ładunki, łączyliśmy przewody elektryczne i nieelektryczne mogliśmy zdetonować ładunki przy pomocy zapalarki kondensatorowej. Podczas tych pokazów przeprowadzono kilka doświadczeń związanych z badaniem własności MW.

Próba spalania materiałów wybuchowych.

-heksogen - bardzo szybkie spalenie, jasny płomień

• trotyl - spala się szybko (przy spaleniu towarzyszy kopcący dym)

• dynamit - nie ulega spaleniu

• materiał plastyczny − spala się powoli jasnym płomieniem, z niewielką ilością kopcącego dymu

Dobre spalanie heksogenu wskazuje na dobrze dobrany bilans tlenowy natomiast kopcący dym przy spalaniu trotylu wskazuje na ujemny bilans tlenowy.

Spalanie lontu wolnopalnego

Spalano lont prochowy o dlugości 1 m. Czas spalania ok. 108 s.

Czas spalania ok. 110s/m co zgadza się z wartością oczekiwana (110-130s/m)

Wahadło balistyczne.

Na wahadle balistycznym bada się zdolność do wykonania pracy przez MW. Ciężar wachadła wynosi 320 kg ,zaś wewnątrz niego znajduje się pocisk o masie 16 kg.

1. Sprawdzenie siły odżutu wachadła przy użyciu trotylu - ilość 10g. - silnego materiału wybuchowego skalnego, nie stosowanego w kopalniach podziemnych z powodu ujemnego zapotrzebowania tlenu i dużej ilości tlenku węgla w gazach odstrzałowych.

Wachadło przy użyciu tego ładunku wychyliło się o kąt α =15˚20' pocisk poleciał na znaczną dległość.

2 Sprawdzenie dynamitu -ilość 10g.

Wachadło prze użyciu tego materiału strzałowego wychyliło się

o kąt α = 16˚50' pocisk poleciał znacznie szybciej niż poprzednio.

3. Sprawdzenie heksogenu (materiał wzorcowy) -ilość 10g.

Wachadło przy użyciu zaś tego materiału strzałowego wychyliło się o kąt α =15˚00' ale przyjąć należy

kąt α =18˚00' (wada wachadła) - pocisk poleciał najszybciej.

......%

Ad.1.- dla trotylu wyszło 71,48% względem heksogenu

Ad.2. - dla amonitu wyszło 84,14 % względem heksogenu

Można stwierdzić że najsilniejszym materiałem wybuchowym jest heksogenu ,po nim dynamit a następnie trotyl przy tej samej ilości masowej.

Odpalenie ładunku kumulacyjnego i kształtki trotylowej.

Ładunek kumulacyjny: 32g heksogenu, odpowiednio ukształtowany przebił na wylot płytę stalową o gr. około 6 cm. zostawiając wyrażny miedziany ślad na powierzchni walcowej otworu. Skupienie energii wybuchu daje prędkość średnio od 12-14km/s, a max nawet do 120km/s i ciśnieniu 165 mln [Aεm]

(zastosowany jako zapalnik do bomby wodorowej)

Kształtka trotylowa: 75g trotylu na jednej płycie o gr. około 2cm. Na górnej powierzchni powstało nieznaczne kuliste wgniecenie natomiast pow. dolna została silniej poszarpana przez falę wychodzącą.

IV. Wyznaczanie średniej prędkości lontu pentrytowego:

Rozmieszczamy 4 sądy w odległości 10cm. Rozerwanie pierwszej sądy włącza licznik i kolejne sądy dają informacje o zmianie prędkości wzdłuż lontu. Według normy prędkość ma wynieść ~6000m/s.Prędkości na kolejnych odcinkach wyniosły: 0,71, 0,71, 0,73 i 0,72 [cm/µs]. Średnia prędkość wyniosła:

Vśr = 0,7175 [cm/µs] = 7175 m/s

Badanie wrażliwości na uderzenie - kafar Kasta.

Urządzenie do badania energii potrzebnej do detonacji ładunku wybuchowego, którym był dynamit skalny 16G5A.

Zasada działania

Ze zmiennej wysokości zostaje opuszczany ustalony ciężar na określoną ilość materiału wybuchowego. Następnie ustala się wysokość, z której opuszczenie ciężarka spowodowało zdetonowanie próbki. Dla ustalonej wysokości próbę powtarza się kilkakrotnie, aby mieć pewność zdetonowania ładunku. Następnie przy zastosowaniu odpowiednich wzorów ustala się energię, jaka jest potrzebna na zdetonowanie materiału wybuchowego.

Ciężar młota wynosił 5 kg, badanie przeprowadzono kilkakrotnie, dla 30 cm brak przemiany, przy wysokości 35 cm było słychać cichą eksplozję. Energia potrzebna do zdetonowania MW wynosi 14,71 [J].

Badanie wrażliwości saletrolu na inicjację.

Saletrol (94% - saletry, 6% trotylu)

Rura PCV wypełniona saletrolem, średnica zewnętrzna φ78 mm, średnica wewnętrzna φ71 mm, długośc rury 500 mm.

I. Po odpaleniu zapalnikiem elektrycznym nie zdetonował w całości (słaby inicjator

ew.mała średnica krytyczna)

II. Inicjator wzmocniony trotylem prasowanym T75-całkowita detonacja saletrolu.

Wniosek: Do pierwszego odpalenia zastosowano za słaby inicjator.

Określenie średnicy krytycznej saletrotu

Saletrot-70% saletry, 30% trotylu

Ładunek saletrotu znajdował się w teleskopie o kolejnych średnicach wenętrznych: 46, 36, 28, 21,16 mm. Po zdetonowaniu można było określić średnicę po której nastąpił zanik detonacji. 28mm zanik detonacji, 21, 16, pozostały nie zdetonowane. Średnica krytyczna dla saletrotu zawiera się w przedziale 28-36mm.

Detonowanie dynamitu przy pomocy lontu detonujacego.

Zapalnik elektryczny ostry przymocowano równolegle taśmą elektroizolacyjną do LD, koniec lontu wprowadzono do laski dynamitu po czym zdetonowano.

Detonowanie dynamitu przy użyciu zapalników nieelektrycznych.

Na zajęciach terenowych zapoznaliśmy się również z nową metodą nieelektrycznego inicjowania ładunku wybuchowego zwaną NONEL dzialającego na zasadzie słabej fali uderzeniowej przenoszonej przez cienką długą rurkę wykonaną ze specjalnego tworzywa

Do zalet należą:

• Odporność na obecność prądów błądzących

• Łatwość tworzenia połączeń

• Odporność na działanie czynników mechanicznych

Podłaczono 3 laski dynamitu do przewodów (2 laski. na jednym, trzecia laska na oddzielnym) zakończonych splonkami, przewody złaczono wspólnie przy pomocy konektora (opóżniacz zewnętrzny) i zdetonowano.

Odpalanie serii ładunków przy pomocy zapalników elektrycznych.

Połączono 15 połówek lasek dynamitu zapalnikami elektrycznymi milisekundowymi połączonymi szeregowo. Użyliśmy zapalników metanowych 0,2A (kolory izolacji: niebieski i żółty).Wkopaliśmy ładunki płytko i zdetonowaliśmy.Ekplozje następowały jedna po drugiej.

Na koniec poszliśmy z powrotem do budyku głównego gdzie dowiedzieliśmy się o historii ośrodka badawczego, zasadach nabywania i ewidencjowania środków strzałowych, poznaliśmy także sprzęt strzałowy.

Sprzęt strzałowy :

Zapalarki elektryczne to urządzenia przenośne służące do odpalania zapalników .

Zapalarki elektryczne dzieli się pod względem sposobu wytworzenia impulsu:

• zapalarka tranzystorowa ZK-100 120 -to strzałowa

• dynamoelektryczne w którym impuls prądu powstaje w wyniku obrotu uzwojonego wirnika w polu magnetycznym stojaka ,

• kondensatorowe w których obrót uzwojonego wirnika w polu elektromagnesu powoduje naładowanie kondensatora np.: ZK 300 80 - cio strzałowa.

• zapalarki bateryjne

• zapalarki sieciowe zasilane ze źródła napięcia 220V do 400 strzałów.

Sprzęt nieelektryczny :

• pojemnik do przenoszenia materiałów wybuchowych

• nabijak , nóż ,

• książka dozoru środkami strzałowymi ,

• odzielnik strzałowy

• skrzynia strzalowa typu Barbara,

• szczypce (kleszcze) do zaciskania spłonek,

• koryto (do mieszania ładunków),

• szybkozłącze,

• linia strzałowa,

Przyrządy kontrolno- pomiarowe:

WPB-wkażnik prądów błądzących

OSI M500,OSI 500,OMI 3-omomierze do pomiaru ciągłości

Wnioski po odbytej praktyce w Regulicach :

Podczas zajęć terenowych mieliśmy możliwość zapoznania i wypróbowania materiałów wybuchowych.Mieliśmy sposobność zobaczyć jak przygotowuje się materiały wybuchowe w laboratorium chemicznym oraz wejść na teren w którym się je składuje.

1

---