Politechnika Wrocławska Wrocław 20.11.1999

PROJEKT Z TECHNIKI STRZELNICZEJ

Obliczenie jednostkowego ładunku materiału wybuchowego

Krzysztof Walczak rok akademicki: 1999/2000

Warunki i kryteria doboru:

1.Jako ciepło wybuchu przyjęto wartość średnią.

2. Szczelinowatość właściwa skał K = 0,65 ÷ 2,4 [m^-1],

3. Wymagany stopień rozdrobnienia przy strzelaniu urabiającym R = 2 ÷ 5,

4. Powierzchnia przekroju wyrobiska S = 8 ÷ 25 [m²],

5. Podział skał wg. granicznej wytrzymałości na ściskanie wg Moose'a:

Wytrzymałość skał na ściskanie [MPa]		Skały
bardzo duża	> 280	Bazalty, diabazyty, kwarcyty, niektóre piaskowce
duża	280÷180	Drobnoziarniste granity, dioryty, porfiry kwarcowe, bazalty, zbite wapienie, piaskowce
średnia	180÷80	Wapienie, piaskowce, średnio i gruboziarniste granity, gnejsy, dolomity, melafiry
mała	80÷40	Porowate wapienie, dolomity, piaskowce,
bardzo mała	<40	Tufy, kreda, bardzo porowate piaskowce i wapienie

6. Wielkość zabioru w zależności od pola przekroju wyrobiska i wskaźnika zwięzłości skały (wg doświadczeń rosyjskich):

S[m^2]	f = 1,5 ÷ 3	f = 4 ÷ 6	f = 7 ÷ 20
<12	3 ÷ 2	2 ÷ 1,5	1,8 ÷ 1,5
>12	3,5 ÷ 2,5	2,5 ÷ 2,2	2,2 ÷ 1,5

7. Wskaźnik zwięzłości skały f = 3 ÷ 20

8. Jednostkowy ładunek materiału wybuchowego:

Przeprowadzone strzelania:

I. Strzelanie urabiające w wyrobisku podziemnym korytarzowym.

- Warunki: wyrobisko węglowe, występuje zagrożenie wybuchem pyłu węglowego i metanem, kopalnia zawodniona, A_S = 0,45 × 10⁷ [kg×m^-2×s^-1],

Materiał wybuchowy: Barbaryt powietrzny 1H, A_MW = 0,36 × 10⁷ [kg×m^-2×s^-1], opakowanie handlowe: ϕ = 32mm o masie 150g i długości 130mm.

Wymagany stopień rozdrobienia R = 3 (strzelanie urabiające),

Wyznaczenie jednostkowego zużycia mw:

- Wg Protodiakonowa:

przekrój wyrobiska S = 16 [m²],

wytrzymałość skał na ściskanie R_C = 100 MPa.

współczynnik zwięzłości

Średnica otworu strzałowego:

W kopalni węgla do strzelania krótkimi otworami od 40 do 45mm, przyjęto 40mm.

Głębokość otworu strzałowego (wg Protodiakonowa):

, na podstawie tabeli wynikającej z doświadczeń przyjęto 1,5 m,

Liczba otworów strzałowych na 1 m² (wg Protodiakonowa):

Całkowita liczba otworów:

Całkowite zużycie MW:

η - wskaźnik wykorzystania otworu przyjęto η = 0,9.

Q = q × S × l × η = 0,791 × 16 × 1,5 × 0,9 = 17,09 [kg],

Długość przybitki (powinna wynosić nie mniej niż 1/3 długości otworu strzałowego):

l_p = 1,5 × 1/3 = 0,5 czyli przybitka nie może być krótsza niż 0,5 m.

- wg Laresa:

s - wskaźnik struktury skały,

Struktura skały	s
Masywna, zbita	1,0
Grubouławicona >0,6m	0,8
Drobnouławicona	0,7
Szczelinowata	0,9÷1,1
Drobnoszczelinowa	1,2÷1,4
Łupkowata	1,25÷1,5
Krucha	1,05÷1,1
Łamliwa słupkowa	0,8
Uwarstwiona ⊥ do linii zabioru	1,25÷1,35
Konglomeratowa	1,9÷2,0
Plastyczna	2,0

ν - wskaźnik usztywnienia zabioru,

Liczba powierzchni odsłonięcia	ν
1	1,8÷2,2
2	1,4÷1,6
3	1,2÷1,4

Δ - wskaźnik gęstości załadowania:

patronowego Δ = 0,9

luzem Δ = 1,0

d - wskaźnik jakości przybitki:

dobrej d = 1,0 (długości przynajmniej 30 cm)

gorszej d = 1,1

bez przybitki d=1,2

Całkowite zużycie MW:

Ładunek w jednym otworze strzałowym:

, gdzie:

a - współczynnik zapełnienia otworu strzałowego,

Średnica otworu d0 [mm]	32÷36	45
Współczynnik a	0,6÷0,7	O,45÷0,5

ρ - gęstość MW [kg×m^-3],

d₀ - średnica otworu strzałowego [m],

l₀ - długość otworu strzałowego [m],

przyjęto 14 otworów.

II. Strzelanie urabiające w wyrobisku odkrywkowym:

- Warunki: kopalnia odkrywkowa węgla brunatnego, strzelanie w nadkładzie, bez zagrożeń wybuchem pyłu węglowego, lub metanu, A_S = 0,60 × 10⁷ [kg×m^-2×s^-1],

Materiał wybuchowy: Emulit - 1, A_MW = 0,58 × 10⁷ [kg×m^-2×s^-1],

Ponieważ należy użyć MW nabojowanych, o dużej średnicy dokonano zmiany na:

Materiał wybuchowy: Amonit skalny 41 A_MW = 0,52 × 10⁷ [kg×m^-2×s^-1], w opakowaniach: ϕ = 80mm o masie 400g i długości 720mm. Jednostkowe ciepło wybuchu, e = 4155 kJ/kg.

- Wymagany stopień rozdrobienia R = 3 (strzelanie urabiające),

- Szczelinowatość właściwa skał K = 0,8 [m^-1],

- Średnia bryła w górotworze
,

- Średnica otworu strzałowego
,

Wyznaczenie jednostkowego zużycia mw:

R - wymagany stopień rozdrobienia,

K - szczelinowatość właściwa skał [m^-1],

e - jednostkowe ciepło wybuchu [kJ×kg^-1],

Wymiary urabianego bloku:

- Długość L = 13m,

- Wysokość A = 13m,

- Szerokość H = 13m,

Przewiert: wg Kumano-Hino średnia optymalna wartość wynosi p = 8 × d₀ = 8 × 0,086 = 0,688 m.

Długość otworu strzałowego:

Długość przybitki (powinna wynosić nie mniej niż 1/3 długości otworu strzałowego):

l_p = 13,889 × 1/3 = 4,63 czyli przybitka nie może być krótsza niż 4,63 m.

Wymagana objętość urobku:

V = L × A × H = 13 × 13 × 13 = 2197 [m³],

Masa ładunku całkowitego:

Q = q × V = 0,762 × 2197 = 1674,114 [kg],

Długość ładunku w otworze:

gdzie:

α - kąt nachylenia otworów [°]

Masa ładunku w jednym otworze strzałowym:

Ilość otworów strzałowych:

, przyjęto 28 otworów.

Rozmieszczenie otworów strzałowych:

a - odległość w szeregach,

b - odległość między szeregami,

z - odległość pierwszego szeregu od krawędzi ociosu.

III. Strzelanie rozszczepkowe:

- Warunki: kopalnia rud pola niemetanowe, bez zagrożenia wybuchem pyłu węglowego, w strefie niskich temperatur, A_S = 0,68 × 10⁷ [kg×m^-2×s^-1],

Materiał wybuchowy: Emulit - 1, A_MW = 0,79 × 10⁷ [kg×m^-2×s^-1],

Ponieważ należy użyć MW nabojowanych, dokonano zmiany na:

Dynamit skalny 10G5H A_MW = 0,61 × 10⁷ [kg×m^-2×s^-1], w opakowaniach: ϕ = 36mm o masie 375g i długości 280mm. Jednostkowe ciepło wybuchu, e = 3962 kJ/kg.

Strzelanie rozszczepkowe zbliżone jest do strzelania metodą krótkich otworów. W bryłach wierci się 1 lub kilka otworów o głębokości równej połowie średnicy bryły, zapełnia nabojowanymi ładunkami do 0,25÷0,5 długości otworu, uzbraja środkami inicjującymi, zakłada przybitkę i inicjuje wybuch. Stosuje się otwory strzałowe o φ = 0,022÷0,04m. Przybliżona wielkość j.ł.m.w. w tym strzelaniu zależy od urabialności skał:

f	3÷4	5÷7	8÷11	12÷15	16÷19	20
qC	0,27	0,3	0,34	0,4	0,45	0,5

Przyjęto dla f = 19, q_C = 0,45 [kg×m^-3],

Bryła posiada przybliżoną objętość V = 1,3 [m^-3],

Obliczenie długości otworu strzałowego:

R - promień bryły = l₀ - długość otworu strzałowego, zatem:

Długość naboju :

l_nab = 0,25 l_otw ÷ 0,5 l_otw

l_nab = 0,25 ⋅ 0,677 ÷ 0,5 ⋅ 0,677

l_nab = 0,169 ÷ 0,339 [m],

Q = q × V = 0,45 × 1,3 = 0,585 [kg],

Należałoby użyć 2 naboi, rozmieszczonych w 2 otworach.

6

---