1. POJĘCIE MATERIAŁÓW WYBUCHOWYCH, DEFINICJA WYBUCHU (FIZYCZNY, CHEMICZNY)

Ładunek MW - określona, całkowita masa materiału wybuchowego (wraz z nabojem udarowym) umieszczony w jednym wyrobisku strzałowym. Wyrażany w kilogramach. Ładunki mogą być produkowane luzem (płynne, proszkowe lub granulowane) lub porcjowane i dostarczane w odpowiednich opakowaniach. Do robót strzałowych używa się odpowiednio skonstruowanych ładunków MW.

Nabój MW - pewna, najczęściej wykonana przez producenta, ilość materiału wybuchowego w postaci (najczęściej) walca o odpowiedniej średnicy, w odpowiednim opakowaniu fabrycznym.

Wyrobisko strzałowe - pusta przestrzeń w górotworze powstała wskutek urobienia i usunięcia skał, przeznaczona dla ładunku MW. W górnictwie wyrobiskiem tym jest najczęściej otwór strzałowy.

Otwór strzałowy - odwiert przeznaczony do umieszczenia w nim ładunku materiału wybuchowego bądź nabojnicy z innym środkiem strzałowym.

Współczynnik załadowania - stosunek masy ładunku do objętości komory.

Impuls początkowy wybuchu - energia niezbędna dla zapoczątkowania wybuchu MW.

Materiał wybuchowy - jednorodny związek chemiczny lub ich mieszaniny, które pod wpływem czynników zewnętrznych, takich jak uderzenie, tarcie lub zapalenie, ulega gwałtownej przemianie chemicznej, wydzielając wielkie ilości gazów o wysokiej temperaturze. Ta przemiana chemiczna polega najczęściej na gwałtownym połączeniu się składników materiału wybuchowego z tlenem.

Właściwości materiałów wybuchowych:
- wielka prędkość przebiegu reakcji,
- egzotermiczność reakcji chemicznej,
- tworzenie się dużej ilości par lub gazów.

Ciało wybuchowe - substancja zdolna do reakcji wybuchowej pod wpływem bodźców zewnętrznych w obecności tlenu.

Środki strzałowe - środki służące do zainicjowania materiału wybuchowego w sposób racjonalny i bezpieczny.

Wybuch - gwałtowna zmiana stanu równowagi układu przebiegająca z wytworzeniem pracy mechanicznej, efektem dźwiękowym i świetlnym.

Wybuch fizyczny - reakcja w której zachodzi gwałtowna fizyczna zmiana równowagi układu, bez chemicznej reakcji. Źródłem może być energia elektryczna, kinetyczna lub cieplna.

Wybuch chemiczny - gwałtownie przebiegająca reakcja chemiczna, powodująca przemianę (rozkład lub spalanie) niektórych substancji lub ich mieszanin z wydzieleniem dużej ilości gazów lub par, wykonaniem pracy mechanicznej i efektem dźwiękowym oraz świetlnym.

2. RODZAJE ROZKŁADU MATERIAŁÓW WYBUCHOWYCH (DETONACJA, EKSPLOZJA, DEFLAGRACJA, SPŁON)

Detonacja - szybka reakcja rozkładu MW przebiegająca z prędkością 1000-9000 m/s, której towarzyszy bardzo silny huk oraz silne działanie kruszące i burzące skierowane we wszystkie strony. Górnicze MW detonują z prędkością 1500-6500 m/s. Prędkość detonacji jest wartością stałą zależną od energii pobudzenia, średnicy naboi oraz gęstości MW. Detonacja nie zależy od temperatury i ciśnienia zewnętrznego, rozprzestrzenia się ze stałą prędkością i amplitudą. Istota detonacji polega na spalaniu warstwowym MW i przekazywaniu od warstwy do warstwy ściskowej fali uderzeniowej z prędkością ponaddźwiękową.

Eksplozja - rozkład MW przebiegający z prędkością 300-1000 m/s. Jest charakterystycznym przykładem wolno działającego materiału wybuchowego (miotającego). Rozkład wybuchowy jest zdolny do wykonania pracy mechanicznej jeśli MW jest umieszczony w przestrzeni zamkniętej (otworze strzałowym). Zjawisku towarzyszy efekt dźwiękowy.

Deflagracja - spalanie się MW połączone z lekkim sykiem i szmerem. Prędkość rozkładu wynosi od kilki do kilkunastu m/s. Deflagracja nie daje żadnej pracy mechanicznej. Charakteryzuje się powolnym i egzotermicznym rozkładem MW bez konieczności doprowadzenia tlenu do MW. Powoduje szybkie spalanie się trujących gazów zawierających znaczne ilości tlenków azotu i tlenku węgla, opóźnienie odstrzału (do 10s na jeden nabój) i wyrzucenie przybitki.

Spłon - rozkład MW połączony z sykiem i gwizdem, prędkość rozkładu to kilkadziesiąt m/s i nie daje użytecznej pracy mechanicznej. Jest spowodowane użyciem zepsutych MW lub też nieprawidłową inicjacją lub niewłaściwym załadowaniem MW.

3. RÓŻNICA MIĘDZY FALĄ DETONACYJNĄ A FALĄ UDERZENIOWĄ

Fala detonacyjna - specyficzny rodzaj fali uderzeniowej, która rozprzestrzenia się w ładunku MW, wywołuje gwałtowny wzrost ciśnienia na czole fali. Energia fali uderzeniowej uzupełniana jest energią rozpadu chemicznego, dzięki czemu fala przebiega ze stałą prędkością. Fala detonacyjna po wyjściu z MW wywołuje falę uderzeniową, która traci swoją energię wraz z odległością.

Fala uderzeniowa - cienka warstwa, w której następuje gwałtowny wzrost ciśnienia gazu, rozchodząca się szybciej niż dźwięk. Fale uderzeniowe powstają podczas silnego wybuchu, ruchu ciała z prędkością ponaddźwiękową. Powoduje trwałe zaburzenie środowiska, gdyż cząstki jego nie powracają do poprzedniego stanu równowagi. Fale przenoszą duże ilości energii. Przechodzenie fali uderzeniowej powoduje skokowy wzrost ciśnienia, temperatury oraz gęstości.

Różnica pomiędzy falą uderzeniową a detonacyjną: fala uderzeniowa traci wraz z odległością swoją energię, natomiast fala detonacyjna przebiega ze stałą prędkością, ponieważ jej energia jest uzupełniana energią rozpadu chemicznego.

4. ROZKŁAD DETONACYJNY MW, PARAMETRY FIZYCZNE (CIŚNIENIE, PRĘDKOŚĆ)

Prędkość detonacji - prędkość związana ze sposobem przekazywania energii wybuchu do ośrodka. Prędkość determinuje wartość ciśnienia detonacji w czole fali oraz gazów wybuchowych, a także czas działania tych ciśnień na ośrodek. Prędkość detonacji dla danego MW jest wartością stałą i zależy od gęstości, średnicy ładunku oraz zamknięcia w otworze strzałowym.

Ciśnienie detonacji - związane jest z rozkładem MW i może wynosić 1,28-20,45 GPa. Ciśnienie samych gazów nie przekracza 10 GPa. Ciśnienie detonacji niszczy strukturę skały, a produkty detonacji wykorzystują ten stan, rozsadzają powstałe szczeliny i pęknięcia i tworzą własne.

5. SPOSOBY OKREŚLANIA PRĘDKOŚCI DETONACJI

Pomiar prędkości detonacji polega na wyznaczeniu wartości prędkości średniej lub maksymalnej przebiegu tego procesu. W praktyce stosuje się metodę Dautriche'a, która nie wymaga aparatury pomiarowej (warunki polowe). Ponad to stosuje się metody: fotograficzną oraz oscylograficzną.

Podział metod pomiaru prędkości detonacji:
- metoda umożliwiająca wyznaczenie prędkości w każdym punkcie badanego ładunku,
- metoda umożliwiająca pomiar średniej prędkości detonacji na długości ładunku MW,

6. PRĘDKOŚĆ DETONACJI - ZALEŻNOŚCI

Zależność prędkości detonacji od gęstości MW jest różna dla związków chemicznych i mieszanin. Można tu wyróżnić:
- dolną gęstość graniczną, poniżej której MW nie jest zdolny do detonacji,
- gęstość krytyczną, przy której prędkość detonacji jest największa,
- górną gęstość graniczną, powyżej której MW już nie detonuje (MW zaprasowany na martwo).

Prędkość detonacji zależy od:
- własności fizycznych MW
- chemicznych właściwości domieszek,
- gęstości ładunku,
- średnicy ładunku,
- zamknięcia w otworze strzałowym.

7. GĘSTOŚĆ DOLNA GRANICZNA, KRYTYCZNA I GÓRNA GRANICZNA

Gęstość MW - stosunek masy MW do jego objętości.

Dolna gęstość graniczna - gęstość poniżej której MW nie jest zdolny do detonacji.

Gęstość krytyczna - gęstość, przy której prędkość detonacji jest największa. Jest to gęstość maksymalna, przy której rozkład wybuchowy jest jeszcze możliwy. Po przekroczeniu gęstości krytycznej rozkład wybuchowy MW może zaniknąć, powodując niewypał. Gęstość krytyczna zależy od stanu fizycznego, składu, stopnia rozdrobnienia i wilgotności MW oraz od średnicy ładunku.

Górna gęstość graniczna - gęstość powyżej której MW już nie detonuje.

8. ŚREDNICA KRYTYCZNA DETONACJI ŁADUNKU, A ŚREDNICA GRANICZNA ŁADUNKU

Średnica krytyczna detonacji ładunku - średnica, poniżej której detonacja nie jest możliwa. Średnica ta zależy od stanu fizycznego MW (gęstości, wilgotności) i fizykomechanicznych właściwości ośrodka, w którym dokonuje się odstrzału. Poniżej średnicy krytycznej detonacji straty energii fali detonacyjnej wzrastają w takim stopniu, że fala nie dociera do dalszych warstw MW i detonacja zanika.

Średnica graniczna detonacji ładunku - średnica, powyżej której prędkość detonacji jest stała.

Prędkość graniczna - prędkość detonacji ładunku o nieskończenie dużej średnicy, tj. granica, do której zmierza prędkość detonacji przy powiększeniu średnicy ładunku.

9. SPOSOBY OKREŚLANIA SKUTECZNOŚCI MW (BLOK TRULZLA, WAHADŁO BALISTYCZNE)

Skuteczność MW - zależy od dwóch parametrów: ciśnienia detonacji i ciśnienia gazów powybuchowych.

Ciśnienie detonacji - powoduje spękanie górotworu

Ciśnienie gazów powybuchowych - powoduje zagęszczenie szczelin oraz ich rozszerzenie.

Metody określania skuteczności MW:
- Metoda Trulzla - określenie przyrostu komory strzałowej w bloku ołowianym po zdetonowaniu w nim odpowiedniej masy ładunku badanego MW,
- Metoda wahadła balistycznego - skuteczność określana jest na podstawie kąta wychylenia wahadła i na tej podstawie wyliczenia energii potrzebnej do takiego wychylenia.
- Metoda zabiorowa i wciosowa - pozwala określić skuteczność MW na podstawie maksymalnej wielkości zabioru lub wcięcia przy strzelaniu w górotworze.

10. ZDOLNOŚĆ PRZENOSZENIA DETONACJI

Zdolność przenoszenia detonacji - zjawisko inicjowania przemiany wybuchowej ładunku biernego oddzielonym od ładunku czynnego przegrodą. Zdolność przenoszenia detonacji jest określona maksymalną odległością ładunku czynnego od biernego. Miarą przenoszenia detonacji jest najmniejsza odległość rozdzielająca ładunek bierny od czynnego wyrażona w centymetrach. Przy wybuchu ładunku MW powstają powietrzne fale uderzeniowe, które przy dostatecznej intensywności zdolne są do wywołania detonacji drugiego ładunku, znajdującego się nieopodal pierwszego. Im większy odstęp, przez który następuje przekazanie detonacji, tym pewniejszy jest MW i jego stosowanie w robotach strzelniczych.

Przenoszenie detonacji - zjawisko inicjowania przemiany wybuchowej (detonacji) w ładunku biernym, oddzielonym od ładunku czynnego przegrodą.

Odległość przenoszenia detonacji zależy od:
- wielkości ładunku i rodzaju MW,
- sposobu jego umieszczenia (otwarta przestrzeń, otwór strzałowy),
- gęstości MW,
- materiału wypełniającego przegrodę (woda, powietrze, węgiel),
- warunków zewnętrznych (temperatura, ciśnienie).

11. EFEKT KANAŁOWY

Efekt kanałowy - specyficzny wpływ przestrzeni między ładunkiem MW, a ściankami otworu strzałowego prowadzący do zaniku detonacji. Wzrost gęstości detonacji rośnie powyżej górnej granicy wybuchowości, co prowadzi do zerwania detonacji. Im większa chropowatość ścianek, tym mniejsze prawdopodobieństwo wystąpienia efektu kanałowego. Zjawisko to bardzo często występuje w otworach wydłużonych. By uniknąć efektu kanałowego optymalizuje się wielkość otworu strzałowego i średnice MW. Uniknąć efektu kanałowego można, zmniejszając odstęp między nabojem a ścianką otworu do możliwego minimum. Można zastosować też lont detonacyjny wzdłuż całego ładunku.

Zanikanie fali detonacyjnej - powodowane jest przez falę uderzeniową, która wyprzedza falę detonacyjną (w naboju) w sierpowej przestrzeni między ładunkiem MW i ściankami otworu strzałowego. Fala uderzeniowa o stromym froncie oraz gorące gazy przemieszczające się za nią powodują, że zmniejsza się objętość ładunku i zwiększa gęstość do wartości bliskiej lub większej od krytycznej, co powoduje zwiększenie prędkości detonacji lub jej zanik.

12. BILANS TLENOWY

Bilans tlenowy - określa stopień utleniania składników lub pierwiastków wchodzących w skład MW. Określa nadmiar lub niedomiar tlenu w procentach pozostały po całkowitym utlenieniu węgla, wodoru i innych pierwiastków zawartych w 100g MW na CO2, H2O z uwzględnieniem N.

Bilans zerowy - zrównoważony, jest wówczas gdy produktami rozkładu są CO2, H2O i N2.

Bilans dodatni - ilość tlenu w MW przekracza zapotrzebowanie na całkowite utlenienie składników palnych. W tym przypadku w produktach wybuchu są znaczne ilości tlenku azotu.

Bilans ujemny - ilość tlenu zawarta w MW jest niewystarczająca do całkowitego utlenienia składników palnych. Powstają większe ilości CO i dodatkowo produkty detonacji, które przedostają się do wyrobiska po urobieniu skały i wychwytują tlen z atmosfery, utleniają się do CO2, co może spowodować zapalenie się pyłu węglowego i metanu.

13. CIEPŁO WYBUCHU I JEGO ZNACZENIE (TRÓJKĄT HESSA)

Ciepło detonacji (wybuchu) MW - ilość ciepła, jaka wydziela się podczas przemiany wybuchowej 1kg MW. Ciepło detonacji jest więc miernikiem jego energii potencjalnej, gdyż im więcej ciepła się wydziela przy wybuchu, tym wyższa jest zdolność pracy MW. Ciepło wybuchu może być obliczone teoretycznie lub oznaczone doświadczalnie w bombie kalorymetrycznej. Według prawa Hessa ciepło wybuchu zależy od początkowego i końcowego stanu układu, a nie zależy od stanów przejściowych.

Stan 1 - początkowy - substancje wyjściowe, z których tworzony jest MW,
Stan 2 - pośredni - MW,
Stan 3 - końcowy - gazy odstrzałowe,

Ciepło tworzenia - ilość ciepła, która wydziela się lub zostaje pochłonięta przy tworzeniu 1 mola MW z substancji podstawowych.

Ciepło spalania - ilość ciepła wydzielająca się przy spalaniu się 1 mola substancji podstawowych. Ciepło to można wyznaczyć doświadczalnie w bombie kalorymetrycznej.

14. TEMPERATURA WYBUCHU

Temperatura wybuchu - maksymalna temperatura, do której ogrzewają się podczas wybuchu produkty rozkładu MW. Temperatura wybuchu jest wprost proporcjonalna do ciepła wybuchu i odwrotnie proporcjonalna pojemności cieplnej produktów wybuchu. Znajomość temperatury wybuchu jest ważna przy decydowaniu o możliwości stosowania MW w danym środowisku wybuchowym.

Im niższa temperatura wybuchu, tym bezpieczniejsze stosowanie MW w górnictwie podziemnym.

Temperaturę wybuchu można określić ze wzoru T= Qv/Cv, gdzie: Qv - ciepło wybuchu w stałej objętości, Cv - średnie ciepło właściwe produktów wybuchu w stałej objętości.

Temperatura pobudzenia - temperatura, przy której może być zapoczątkowana samorzutna przemiana wybuchowa określonego MW.

15. BILANS ENERGETYCZNY MW

16. CO TO JEST WRAŻLIWOŚĆ MW I RODZAJE BODŹCÓW

Wrażliwość - podatność z jaką MW wybucha pod wpływem bodźców zewnętrznych. Mierzy się najmniejszą ilość energii wywołującą przemianę wybuchową. Wrażliwość MW na impuls zależy od czynników tak fizycznych jak i chemicznych. Wrażliwość zmienia się z gęstością, stanem skupienia, budową fizyczną i chemiczną MW, temperaturą otoczenia MW, postacią krystaliczną i wielkością cząstek MW lub ziaren substancji, obecności zanieczyszczeń.

Rodzaje bodźców zewnętrznych:
- termiczne - nagrzewanie lub bezpośrednie działanie płomienia lub iskry,
- mechaniczne - uderzenie, ukłucie, przebicie, tarcie,
- elektryczne - wyładowanie elektryczne lub podgrzewanie drutem oporowym,
- wybuchowe - działanie fali detonacyjnej lub fali uderzeniowej innego MW.

Bodziec początkowy - pewna ilość energii zewnętrznej doprowadzona do MW w celu wywołania przemiany wybuchowej.

Inicjacja - zapoczątkowanie wybuchu (celowe lub przypadkowe) za pomocą bodźca określanego inicjatorem (zapalnika).

17. ODDZIAŁYWANIE WYBUCHU NA OŚRODEK OTACZAJĄCY - SYPKI, ZWIĘZŁY (W FUNKCJI ODLEGŁOŚCI OD PŁASZCZYZNY ODSŁONIĘCIA)

Środowisko sypkie: piasek, żwir, glina, iły - cechuje się mniejszą wytrzymałością mechaniczną. Detonacja ładunku MW w takim ośrodku powoduje powstanie kawerny powybuchowej na skutek działania wysokiego ciśnienia gazów odstrzałowych. W przypadku umieszczenia ładunku w pobliżu swobodnej powierzchni (płaszczyzny odsłonięcia), gazy te wyciskają warstwę skały w kierunku zgodnym z linią najmniejszego oporu.

Środowisko zwięzłe: zdetonowanie ładunku MW powoduje gwałtowne uderzenie ciśnienia gazów odstrzałowych co wywołuje powstanie fali uderzeniowej o bardzo dużej amplitudzie, która miażdży skałę w bezpośrednim sąsiedztwie MW. Za strefą miażdżenia, w odległości od 5 do 6 promieni ładunku MW, w czole fali uderzeniowej panuje jeszcze duże ciśnienie, co powoduje zmianę struktury skały, która zachowuje się jak środowisko plastyczne. W odległości od 10 do 12 promieni ładunku MW, w skutek zmniejszenia się prędkości i ciśnienia, fala uderzeniowa przechodzi w falę naprężeń. Powstają obwodowe naprężenia, które powodują powstanie promieniowych spękań. Po nagłym spadku ciśnienia w otworze, w którym znajdował się ładunek MW, bezpośrednio otaczająca go warstwa skały, która wcześniej stała się plastyczna, traci teraz swoje właściwości i odpręża się do wewnątrz. Z kolei gazy odstrzałowe wypełniają powstałe spękania i poszerzają je. W odległości większej od 150 promieni ładunku MW naprężenia obwodowe nie powodują już spękań, powstają jedynie fale sprężyste.

18. ROZKŁAD NAPRĘŻEŃ PRZY FALI UDERZENIOWEJ PIERWOTNEJ I WTÓRNEJ

19. ROZKŁAD NAPRĘŻEŃ PRZY RÓWNOCZESNEJ DETONACJI DWÓCH ŁADUNKÓW MW

20. ROZKŁAD NAPRĘŻEŃ PRZY ODPALENIU MILISEKUNDOWYM

21. ZASADA DZIAŁANIA ŁADUNKU KUMULUJĄCEGO, PRZYKŁADY ZASTOSOWANIA

22. CO TO JEST ZABIÓR, WŁOM, PŁASZCZYZNA ODSŁONIĘCIA I DODATKOWA PŁASZCZYZNA ODSŁONIĘCIA?

Zabiór - określona część calizny urobiona za pomocą kombajnu lub robót strzałowych

Rodzaje zabioru:
- liniowy,
- przestrzenny,

Zabiór liniowy - najkrótsza odległość powierzchni przodku do ładunku MW (prostopadła),

Zabiór przestrzenny - część calizny, która podlega działaniu MW. Zabiór ten będzie większy im więcej będzie odsłoniętych płaszczyzn calizny.

Włom - oddzielenie za pomocą kilku ładunków MW części calizny w celu stworzenia dodatkowych odsłonięć płaszczyzny i ułatwienie działania dalszych ładunków, których zadaniem jest oberwanie i rozkruszenie reszty skały na głębokość włomu.

Płaszczyzna odsłonięcia - powierzchnia calizny powstała po odstrzale bądź wykonaniu wrębu, od której prowadzi się dalej drążenie wyrobiska.

23. ZASADA WŁOMOWANIA I RODZAJE WŁOMÓW

Podział włomów:
- klinowe,
- piramidalne,
- stożkowe,
- wachlarzowe,
- szczelinowe

Włom klinowy: stosuje się w skałach o wyraźnych płaszczyznach uwarstwienia. W zależności od usytuowania tych płaszczyzn względem czoła przodku rozróżnia się kilka odmian włomów klinowych.

Włom piramidalny: otrzymywany jest przez odpalenie czterech otworów wywierconych zbieżnie do środkowej części przodku. Stosuje się go w skałach jednolitych o dużej zwięzłości bez wyraźnego uławicenia.

Włom stożkowy: ma kształt stożka, którego oś pokrywa się z osią chodnika, a podstawa leży w płaszczyźnie czoła przodku. Wykonuje się go za pomocą 6 do 8 otworów strzałowych, odwierconych zbieżnie ku środkowi. Stosuje się go w takich samych warunkach jak włom piramidalny.

Włom wachlarzowy: stosowany, gdy skała jest uwarstwiona oraz gdy jedna z warstw ma mniejszą wytrzymałość, np. cienki pokład węgla. Otwory włomowe zakłada się w tej właśnie warstwie. Może być poziomy lub skośny, może być wykonany pod stropem, w środku lub przy spągu chodnika, zależnie od nachylenia i położenia warstwy nadającej się do tego celu.

Włom szczelinowy: pionowy lub poziomy, wykonuje się go poprzez odwiercenie szeregu otworów usytuowanych w linii prostej, z których co drugi załadowuje się MW. Odległość między otworami to od 5 do 20 cm, zależnie od własności skał. Można go stosować skałach jednolitych bez uławicenia.

24. RODZAJE ŁADUNKÓW MW I ZASADY ICH ROZMIESZCZENIA

Rodzaje ładunków MW:
- wewnętrzne
- zewnętrzne

Ładunek wewnętrzny MW - ładunek umieszczony wewnątrz calizny skalnej.

Podział ładunków wewnętrznych MW:
- kolumnowe,
- skupione,
- rozłożone,
- z pustą przestrzenią
- członowe

Ładunek zewnętrzny MW - ładunek przyłożony do powierzchni skały. Ładunek zewnętrzny również trzeba przykryć materiałem przebitkowym.

Podział ładunków zewnętrznych MW:
- nakładane,
- podkładane,
- przykładane

Ładunek wewnętrzny kolumnowy - ładunek umieszczony w otworze strzałowym. Ładunki te mają kształt wydłużony i cylindryczny.

Ładunek wewnętrzny skupiony - stosunek szerokości do długości ładunku wynosi 1:2. Stosuje się go przeważnie w robotach kamiennych lub w górnictwie odkrywkowym.

Ładunek wewnętrzny rozłożony - w jednym otworze zakłada się więcej niż jeden ładunek MW

Ładunek wewnętrzny z pustą przestrzenią - w otworze między końcem ładunku od wylotu otworu, a końcem przybitki pozostawia się przestrzeń pustą

Ładunek wewnętrzny członowy - stosowany w długich otworach strzałowych.

25. OKREŚLIĆ POJĘCIA NABÓJ UDAROWY, INICJACJA PRZEDNIA, INICJACJA TYLNA.

Nabój udarowy - nabój materiału wybuchowego zaopatrzony w spłonkę z lontem lub zapalnik najczęściej elektryczny, którego zadaniem jest przeniesienie detonacji na dalsze naboje ładunku MW w komorze.

Inicjacja - zapoczątkowanie wybuchu (celowe lub przypadkowe) za pomocą bodźca określanego inicjatorem (zapalnika).

Rodzaje inicjacji:
- przednia,
- tylna,
- pośrednia

Inicjacja przednia - inicjowanie ładunku MW w otworze strzałowym za pomocą naboju udarowego, który jest ostatnim nabojem ładunku, przy przybitce.

Inicjacja pośrednia - inicjowanie ładunku MW w otworze strzałowym za pomocą naboju udarowego, umieszczonego między pierwszym, a ostatnim nabojem kolumny ładunku.

Inicjacja tylna - inicjowanie ładunku MW w otworze strzałowym za pomocą naboju udarowego, umieszczonego na dnie otworu.

26. SPOSOBY INICJACJI ŁADUNKÓW MW

Rodzaje środków inicjujących:
- spłonka górnicza,
- zapalnik elektryczny,
- zapalnik typu nonel
- lont detonujący

Sposoby inicjacji ładunków MW:
- inicjacja przednia,
- inicjacja pośrednia.
- inicjacja tylna.

27. ZNACZENIE PRZYBITKI I SPOSÓB JEJ WYKONANIA

Przybitka - materiał niepalny (najczęściej glina, piasek, woda), którym po umieszczeniu w otworze ładunku MW wypełnia się resztę otworu strzałowego.

Znaczenie przybitki: otwory strzałowe po umieszczeniu w nich środków strzałowych powinny być wypełnione przybitką do wylotu otworu. Zadaniem przybitki jest izolowanie atmosfery przodku od płomienia powstającego przy wybuchu oraz zamknięcie przestrzeni, w której umieszczono MW, co wpływa w znacznym stopniu na efekt działania MW w zakresie urabiania calizny.

Rodzaje przybitki:
- glina z piaskiem,
- glina,
- piasek,
- woda.

Wykonanie przybitki:
- długość przybitki nie może być mniejsza niż 30 cm,
- w otworach strzałowych o głębokości powyżej 1,5 m ładunek MW nie może zajmować więcej niż 2/3 długości otworu.

Przybitka gliny i gliny z piaskiem: powinna zawierać wodę w ilości zapewniającej jej twardoplastyczność. Glinę do otworów strzałowych wprowadza się po uformowaniu jej w „kluski” o odpowiednich wymiarach. Pierwsze trzy „kluski” gliny należy docisnąć z niewielką siłą do ładunku MW. Pozostałe „kluski” wsuwa się i ubija nabijakiem.

Przybitka piaskowa: wolno używać tylko piasku wilgotnego. Do otworów skierowanych stromo w dół można piasek wsypać luzem, a jego ubijanie należy rozpocząć po przykryciu ładunku MW warstwą piasku o grubości co najmniej 30 cm. Do innych otworów strzałowych piasek należy wprowadzać w otoczkach papierowych lub luzem za pomocą powietrza sprężonego. Jeżeli otwory strzałowe skierowane są do góry pod kątem większym niż 20 st. przywlotową część otworu należy wypełnić gliną na odcinku co najmniej 30 cm

Przybitka wodna: W celu neutralizacji tlenków azotu z gazów postrzałowych, do wody dodaje się 0,5% wodorotlenku wapnia lub sody. Otwory skierowane w dół można zalać wodą tylko w przypadku, gdy nie wycieka ona poprzez szczeliny. Przy stosowaniu przybitki wodnej należy stosować tylko wodoodporne MW. Do innych otworów strzałowych należy stosować wodę w pojemnikach. Ostatni przywlotowy odcinek otworu powinien być wypełniony gliną o długości co najmniej 30 cm

28. CO TO JEST WSPÓŁCZYNNIK ZAŁADOWANIA OTWORU

Współczynnik załadowania otworu - stosunek długości ładunku w otworze do długości otworu strzałowego.

Rodzaje współczynnika załadowania otworu:
- dla średnicy otworu od 32 do 36 mm: 0,6-0,7
- dla średnicy otworu 45 mm: 0,45-0,5

29. PODZIAŁ I KLASYFIKACJA MW

Podział MW ze względu na użytkownika:
- górnicze,
- wojskowe,

Podział MW ze względu na stan skupienia:
- stałe (najczęściej stosowane, mogą mieć konsystencję zwięzłą (odlew, krystaliczna), półplastyczną, plastyczną, sypką (proszkowe, granulowane), żelową)
- płynne (zawiesina i emulsja, najbardziej kłopotliwy w użyciu MW, doprowadza się je do stanu stałego lub plastycznego, albo nasyca nimi ciała stałe (ziemię okrzemkową, trociny)
- gazowe (w technice strzałowej nie stosowane)

Podział MW ze względu na prędkość wybuchu:
- wolno działające (miotające, prędkość wybuchu poniżej 1000 m/s, saletra strzelnicza, prochy bezdymne, prochy górnicze)
- szybko działające (detonujące, kruszące, prędkość wybuchu powyżej 1000 m/s. Kruszące mogą być o normalnej, zwiększonej bądź zmniejszonej sile działania)

Podział MW ze względu na zastosowanie:
- inicjowane (do wykonania zasadniczej pracy mechanicznej),
- inicjujące (stosowane w spłonkach i zapalnikach, służą do zapoczątkowania detonacji w materiałach inicjowanych. Inicjujące dzielą się na:
- pierwotne (specjalnie wrażliwe na bodźce proste (ogień, ukłucie)
- wtórne (mniej wrażliwe na bodźce proste niż pierwotne, ale bardziej skuteczne. Ich zadaniem jest przejąć i wzmocnić wybuch oraz przekazać go MW inicjowanemu)

Podział MW ze względu na skład chemiczny:
- związki chemiczne:
- nitrozwiązki
- nitroaminy,
- estry kwasu azotowego i alkoholi,
- pochodne kwasu chlorowego i nadchlorowego,
- pochodne kwasu azotowo chlorowego,
- inne związki wybuchowe
- mieszaniny wybuchowe:
- mieszaniny z co najmniej jednym składnikiem wybuchowym
- mieszaniny z jednym składnikiem niewybuchowym

30. GÓRNICZE MW

Podział górniczych MW:
- MW skalne,
- MW węglowe,
- MW metanowe (powietrzne),
- MW metanowe specjalne,

MW skalne: kolor opakowania czerwony, nie stawia się wymagań bezpieczeństwa względem metanu i pyłu węglowego. MW skalne dzielą się na: amonowo-saletrzane, nitroglicerynowe, proch górniczy, inne MW skalne. MW skalne można stosować: w kopalniach odkrywkowych, w wyrobiskach kamiennych w polach niemetalowych, w kopalniach węgla w wyrobiskach kamienno-węglowych, w polach metanowych kopalń węgla przy zawartości metanu <0,3%, w polach metanowych kopalń rud i soli przy zawartości metanu <0,1% w I kategorii zagrożenia, oraz <0,1% w II kategorii zagrożenia przy strzelaniu centralnym z powierzchni.

MW węglowe: kolor opakowania niebieski lub czarny. Materiały te posiadają wymagany stopień bezpieczeństwa tylko dla pyłu węglowego i obejmują tylko jedną podgrupę MW aminowo-saletrzanych. Są stosowane: w nieratanowych pokładach węgla, w kamieniu, w stropie ścian, w polach niemetalowych przy przestrzeganiu obostrzonych rygorów podczas prowadzenia robót strzałowych.

MW metanowe: kolor opakowania kremowy. Materiały posiadają stopień bezpieczeństwa dla pyłu węglowego i metanu. Dzielą się na podgrupy: amonowo-saletrzane, nitroglicerynowe. Mogą być stosowane w kopalniach metanowych przy zawartości metanu <1%

MW metanowe specjalne: kolor opakowania kremowy z dwoma czarnymi paskami. Materiały posiadają wymagany wyższy stopień bezpieczeństwa wobec pyłu węglowego i metanu. Dzielą się na dwie podgrupy: amonowo-saletrzane, wymienno-jonowe. Mogą być stosowane w kopaniach silnie metanowych, gdy zawartość metanu wynosi <1,5%.

31. MW INICJUJĄCE - RODZAJE

Podział MW inicjujących:
- pierwotne (specjalnie wrażliwe na bodźce elementarne. Do tych materiałów zaliczamy: piorunian rtęci, azydek ołowiu, teneres, tetrazen)
- wtórne (mają za zadanie przejąć i wzmocnić wybuch oraz przekazać go MW inicjowanemu. W tej podgrupie wyróżniamy: trotyl, pentryt, heksogen, oktogon, tetryl)

32. MW INICJUJĄCE PIERWOTNE

Rodzaje MW inicjujących pierwotnych:
- piorunian rtęci,
- azydek ołowiu,
- teneres,
- tetrazen

33. CHARAKTERYSTYKA WŁASNOŚCI MW PIERWOTNYCH

Piorunian rtęci: rtęć piorunująca, substancja krystaliczna, bardzo wrażliwa na wszystkie bodźce zewnętrzne. Wybucha od zadrapania słomką lub uderzenia ziarenkiem piasku. Jest niehigroskopijny, jednak w obecności wody (30%) nie reaguje na iskrę i uderzenia. Po wyschnięciu powracają właściwości wybuchowe. Z wymienionych względów przechowuje się go w wodzie. Piorunian rtęci jest silnie trujący, o słodkawym smaku. Wady to łatwość reagowania z glinem, cynkiem i miedzią, przy czym uzyskane związki są bardzo wrażliwe na wstrząsy.

Azydek ołowiu: 5 - 10 razy większa zdolność inicjowania od piorunianu rtęci. 3 krotnie mniej wrażliwy na uderzenia i płomień. Reaguje z miedzią i mosiądzem. Powszechnie stosowany jako składnik ładunku pierwotnego w spłonkach.

Teneres: mało wrażliwy na uderzenie, natomiast na płomień wrażliwość większa od azydku ołowiu. Stosowany jako składnik uczulający i podnoszący odporność na wodę w ładunkach pierwotnych spłonek.

Tetrazen: cechuje go większa niż piorunianu rtęci wrażliwość na nakłucie, ale znacznie mniejsza zdolność inicjowania. Stosowany jako główny składnik mas inicjowanych przez nakłucie i uderzenie (amunicja i inne środki), najczęściej z azydkiem ołowiu.

34. MW INICJUJĄCE WTÓRNE

Rodzaje MW inicjujących wtórnych:
- tetryl,
- pentryt,
- heksogen,
- oktogen,
- trytol,

35. CHARAKTERYSTYKA WŁASNOŚCI MW WTÓRNYCH

Tetryl - silnie toksyczny MW, wywołujący zapalenie skóry. Jest stosowany do wyrobu lontu detonującego i jako składnik ładunku wtórnego spłonek. W Polsce używany jako dodatek.

Pentryt - należy do najsilniejszych MW. W postaci sproszkowanej używany w lontach detonujących, a sprasowany w spłonkach. Jest czuły na uderzenia i silne toksyny.

Heksogen - jeden z najsilniejszych MW, wrażliwy szczególnie na bodźce mechaniczne. Używany powszechnie w ładunkach wtórnych spłonek, nabojach przystawnych, czy ładunkach kumulacyjnych. Dużą wrażliwość obniża się poprzez zmieszanie go z woskiem, parafiną lub kalafonią. Substancja biała krystalizująca o dużej trwałości chemicznej, nierozpuszczalna w wodzie i niehigroskopijna.

Oktogen - biała substancja krystaliczna o większej niż heksogen trwałości chemicznej, nierozpuszczalna w wodzie i niehigroskopijna. Cechuje się wyższą niż heksogen temperaturą pobudzenia natomiast siła wybuchu jest mniejsza niż heksogenu. Nie jest materiałem samodzielnym, lecz jako substancja towarzysząca heksogenowi.

Trotyl - silny, mało wrażliwy, poręczny i uniwersalny MW. Stosowany zarówno jako MW inicjowany jaki i inicjujący. Głównie jako podstawowy składnik ładunków wtórnych, kumulacyjnych lub detonatorów.

36. MW INICJOWANE

MW inicjowane - MW, które stanowią zasadnicze ładunki wybuchowe, z reguły bezpieczne. Materiały te cechuje mała wrażliwość, poręczność w stosowaniu, inicjowanie poprzez detonację MW zawartych w środkach inicjujących.

Grupy MW inicjowanych:
- wolno działające (miotające) - wybuch zwykły,
- szybko działające (kruszące) - detonacja.

Rodzaje MW inicjowanych:
- saletra amonowa,
- nitrogliceryna,
- trotyl,
- nitroceluloza,
- nitroglikol etylowy,
- dwunitrotoluen,
- proch górniczy,
- mieszaniny amonowo-saletrzane,
- saletrole,
- MW zawiesinowe,
- MW emulsyjne.

37. CHARAKTERYSTYKA I WŁASNOŚCI MW INICJOWANYCH

Saletra amonowa - bardzo trudny do zainicjowania MW, używany jako podstawowy składnik mieszanin amonowo-saletrzanych. Zalety: mała wrażliwość, niska cena, dostępność surowców do produkcji i dobre charakterystyki wybuchowe.
Wady: duża higroskopijność, ze skłonnością do skwalania lub rozpływania się, co powoduje utratę własności wybuchowych. Cechy: bilans tlenowy +19,05%, prędkość detonacji 1100-2700 m/s, skuteczność 180-220 cm3, temperatura detonacji 1500 st. C, , objętość gazów 0,980m3/kg,

38. A

39. V

40. C

41. D

42. F

43. D

44. D

45. D

46. PODZIAŁ I KLASYFIKACJA ZE

Grupy: (w zależności od stopnia bezpieczeństwa względem mieszanin pyłu węglowego i metanu z powietrzem)
- skalne S - czerwony (w kopalniach niemetanowych, bez zagrożenia wybuchem pyłu węglowego i w górnictwie odkrywkowym)
- węglowe W - niebieski (w niemetanowych polach, tam gdzie używa się MW skalnych i węglowych, bezpieczne wobec pyłu węglowego, ale nie wobec metanu)
- metanowe M - biały (wszędzie w pracach strzałowych z użyciem górniczych MW, bezpieczne wobec metanu i pyłu węglowego)

Klasy: (w zależności od stopnia bezpieczeństwa wobec prądu elektrycznego) (prąd bezpieczny - prąd, który przepływając przez zapalnik w czasie 5 minut, nie powoduje jego zainicjowania)
- 0,2A - żółty (bezpieczne natężenie prądu 0,2A)
- 0,45A - brązowy,
- 2A - zielony,
- 4A - czarny.

Rodzaje: (w zależności od czasu działania)
- mikrosekundowe U (czas działania poniżej 1us)
- natychmiastowe N (1 - 10 us)
- milisekundowe M (11 - 100 us)
- półsekundowe P (0,5s)

Typy: (w zależności od dodatkowych własności)
- ciśnienioodporne C (odporne ciśnienie ponad 9,8MPa)
- termoodporne T (odporne na temperaturę ponad 50 st. C)

47. A

48. F

49. F

50. OBLICZANIE OPORNOŚCI ELEKTRYCZNEJ OBWODU STRZAŁOWEGO: SZEREGOWEGO, RÓWNOLEGŁEGO, SZEREGOWO-RÓWNOLEGŁEGO I RÓWNOLEGŁO-SZEREGOWEGO.

Połączenie szeregowe ZE:
W połączeniu szeregowym opór obwodu strzałowego określa wzór:

R_o = R_L + n · R_Z,

gdzie: R_L - opór linii strzałowej, Ω,
R_Z - opór zapalnika, Ω,
n - liczba zapalników.

Opór linii strzałowej zależy od rodzaju przewodu i jego długości. Opór ten wynosi:

R_L =
,

gdzie: 2l - podwójna długość linii strzałowej, m,
γ - przewodność właściwa materiału przewodu, m/Ω·mm²,
S - przekrój przewodu, mm².

Połączenie równoległe ZE:
Przy założeniu, że opory wszystkich ZE w połączeniu równoległym są jednakowe, opór obwodu strzałowego możemy obliczyć za pomocą wzoru:
R_o = R_L +
R_Z,
Połączenie równoległe może być wykonane jako:
- skupione,
- rozłożone,
- pierścieniowe.

Połączenie równoległo-szeregowe :
W tym połączeniu grupy zapalników są połączone równolegle i szeregowo przyłączone do linii strzałowej. Opór obwodu strzałowego wynika z oporów poszczególnych grup zapalników. Opór ten można wyliczyć ze wzoru:
R_g1 =
, R_g2 =
, ... , R_gk =
,
R_o = R_L =
,

gdzie: R_g1, R_g2, ..., R_gk - opory poszczególnych grup ZE połączonych równolegle, Ω.
n₁, n₂, ... liczby ZE w poszczególnych grupach.

Opór każdej z grup zapalników określa wzór:
R_g1 = R_g2 =

Opór obwodu strzałowego:
R_o = R_L +

Połączenie szeregowo- równoległe:

W połączeniu tym grupy szeregowo połączonych zapalników łączy się równolegle do linii strzałowej.
Opór każdej z grup zapalników oblicza się ze wzoru:
R_g1 = n₁·R_Z, R_g2 = n₂·R_z, ... , R_gk = n_k·R_Z

Opór obwodu strzałowego:
R_o = R_L +

51. S

52. F

53. F

54. F

55. SYSTEM NONEL - IDEA DZIAŁANIA

System NONEL - nieelektryczny system inicjowania wykorzystujący linię przewodzenia o niskiej energii. Fala udarowa kierowana jest do przewodu sygnałowego w postaci specjalnej plastikowej rurki, pokrytej od wewnątrz substancją reaktywną. Energia fali jest wystarczająco duża, by zainicjować element opóźniający, ale za mała, by rozerwać przewód lub odpalić MW. Prędkość fali udarowej w rurce wynosi ok. 2100 m/s. Ładunek WM można inicjować w otworze od dołu.

56. BUDOWA FALOWODU NONEL

Falowód NONEL - rurka przenosząca falę detonacyjną. Wewnątrz rurki znajduje się napylony materiał reaktywny, którego prędkość detonacji wynosi ok. 2100 m/s. Wywołuje to falę detonacyjną, ale rurka nie jest rozrywana, jest odporna na prądy elektryczne i energię mechaniczną.

57. BUDOWA ZAPALNIKA NONEL

Budowa zapalnika NONEL:
- obudowa aluminiowa (różne długości dla różnych opóźnień)
- zapalniki z tekstem ostrzegawczym (niebezpieczeństwo, MW,
- element opóźniający (aluminiowa tuba z mieszanką pirotechniczną)
- element inicjujący (stalowa rurka wypełniona secondary explosives)

12

---