ÎNCĂRCAREA ȘI BURAREA ÎNCĂRCĂTURILOR Încărcarea explozivilor în găuri și aprinderea lor, în vederea dislocării rocii, comportă următoarele operații:… [301576]

[anonimizat], comportă următoarele operații: [anonimizat], [anonimizat], burajul și aprinderea încărcăturilor sau amorsarea acestora.

9.1. PREGĂTIREA GĂURILOR

Înainte de a [anonimizat]. Găurile de mină se pot curăți cu o [anonimizat], care se suflă printr-o țeavă de oțel.

[anonimizat],pentru a [anonimizat] a fi ușor recunoscute pe teren.

Dacă se bănuiește că gaura traversează o [anonimizat]. [anonimizat]. Pierderile de presiune arată că roca estefisurată în zona cercetată.

Fisurile din zona camerei de explozie (a cuptorului) trebuie astupate princolmatare sau cimentare.

Găurile curățite și uscate sunt verificate ca direcție și dimensiuni de către artificier. [anonimizat], [anonimizat]. Pentru găurile cu diametru mare se folosesc șabloane speciale din lemn.

[anonimizat], [anonimizat] a găurilor în front și numai după aceea se va admite încărcarea acestora cu exploziv și realizarea restului operațiilor din cadrul împușcării.

9.2. [anonimizat]. Acest cartuș poarta numele de cartuș amorsat. El se inițiază cu ajutorul capsei pirotehnice și a [anonimizat]. 9.1.

Fig.9.1. Fixarea capsei în cartuș și introducerea cartușelor amorsate în gaură

Cartușele aprinzătoare nu se pregătescdecâtîn momentulîntrebuințării șinumai în numărul necesar. Depozitarea cartușelor amorsate este interzisă.

[anonimizat], [anonimizat], smoală, bandă sau orice altă substanță izolatoare.

9.3. ÎNCĂRCAREA GĂURILOR

Încărcarea este operația care constăîn plasarea explozivilor în găuri.

9.3.1. [anonimizat], [anonimizat], când gaura este de diametru mare. [anonimizat], [anonimizat]-[anonimizat]. [anonimizat], cartușul amorsat. [anonimizat].

Dacă este necesar a avea o putere variabilă a [anonimizat]iza două tipuri deexplozivi, cu condiția ca fiecare tip de exploziv sa fie grupat. În acest caz la talpatreptei se folosește un exploziv puternic, iar la partea superioară un exploziv de densitate mai mică și mai puțin puternic.

Se pot, de asemenea, face întreruperi în coloana de explozivi cu folosirea unorporțiuni de buraj sau să se lase interspații de aer între diferitele porțiuni de încărcătura.

La încărcarea găurilor de sondă cu diametrul mare, explozivul se introduce în pachete, care se coboară în gaură cu ajutorul unor frânghii sau prăjini, prevăzute cu cârlige speciale, ce se desprind cu ușurință de urechea pachetului, când acesta a ajuns jos.

În cazul lucrărilor cu volum mare de derocare, pentru care este necesar un număr mare de găuri cu lungimi mari, ce trebuie încărcate cu cantități importantede explozivi, operația de încărcare manuala necesită un timp îndelungat carereduce productivitateagenerală a muncii șimărește prețul de cost. Înscopul micșorării timpului de încărcare s-atrecutla încărcarea mecanizată a găurilor de mină cu explozivi. Înacest scop sefolosesc diferite tipuri de mașini,care utilizează drept agent energeticaerul comprimat. Dintre acestea se detașează încărcătorul pneumaticde cartușe cu tub de încărcare, fig.9.2, careeste folosit atâtîn lucrările din subteran cât și la cele din cariere, la împușcarea cu găuri lungi, la împușcarea sub apă și peste tot unde sunt necesare cantități mari de explozivicare trebuie încărcate.

Folosirea încărcătorului pneumatic a dus la mărirea vitezei de încărcare, asimplificat manipularea explozivului obținându-se o densitate de încărcare pentru cartușe de 1,3 -1,5 kg/dm3 cu o capacitate de încărcare de 300 – 500 kg/oră la o adâncime a găurilor de până la 15 m.

Fig.9.2. Încărcarea pneumatică a explozivului sub formă de cartușe

în găuri lungi de mină

a) la suprafață – în carieră; b) în subteran – la lucrările de săpare și în abataje la extragerea minereului

Pentru asigurarea unui grad satisfăcător de siguranță la folosirea încărcătorului pneumatic, a apărut necesitatea elaborării unei metode de lucru, care să reducă cât mai mult posibil solicitările explozivului în timpul încărcării.

Încărcătorul este acționat manual și are un tub de polietilena ce se branșează la instalația de aer comprimat cu presiunea reglabilă de până la 3 atmosfere.

Subansamblele principale ale unui încărcător pneumatic constau în:

– capul de plasare și lansare a cartușului de exploziv;

– conducta de transport-încărcare;

– elementele de comandă și control a funcționării încărcătorului.

Diferența dintre diferite tipuri de încărcătoare pentru încărcarea mecanizată a explozivilor încartușați sunt minore și nesemnificative, ele diferind doar în ceea ce privește forma capului de lansare și modul de acționare al cutiei aerului comprimat pentru lansarea cartușelor și antrenarea acestora pe traseul conductei de încărcare a găurilor de mină sau sondă.

9.3.2. Încărcarea găurilor cu explozivi sub formă de pulberi

Explozivii sub formă de pulbere se întrebuințează de obicei pentru încărcarea găurilor verticale sau înclinate înjos.

Pentru încărcarea altor tipuri de găuri se folosește ambalarea explozivilor pulverulenți sub formă de cartușe speciale sau se folosesc dispozitive speciale pentru încărcarea mecanizată și dopuri de obturare a gurii găurii.

În cazul utilizării pulberii negre sub forma de granule, mai întâi seintroduce in gaură fitil Bickford, având capătulînnodat, spre a se fixa maibine, precum și o serie de crestăturifăcute cu briceagul în înveliș, până lainima de pulbere, pentru a permite flăcării să acționeze asupra masei explozive prin mai multe puncte.

Pulberea neagră, măsurată și adusă la locul de întrebuințare în căni de tablă de zinc, este introdusă în găuri cu ajutorul unor pâlnii, tot din tablă de zinc.

Realizarea explozivilor granulari, a șlamurilor și emulsiilor explozive, care prezintă rezistență mare la șoc și frecare a făcut posibilă mecanizarea lucrărilor de încărcare a acestor explozivi în găurile de mână sau de sondă.

Pe lângă reducerea timpului de lucru afectat încărcării găurilor cu explozivi, a numărului de muncitori și a efortului fizic, încărcarea mecanizată asigură o densitate de încărcare mare, mărind în acest fel concentrarea volumetrică a energiei explozive. Astfel în cazul unui exploziv granular de tipul AM-1, care la încărcarea manuală are o densitate de 0,9 kg/dm3, în condițiile încărcării mecanizate densitatea crește la 1,2 kg/dm3.

În cazul folosirii azotatului de amoniu și a motorinei, amestecul componenților și încărcarea găurilor se pot face în mai multe moduri.

De cele mai multe ori, amestecul se realizează manual sau mecanic în stațiicentrale, unde se ambalează în saci impermeabili sau lăziși este transportat lalocul de folosire, unde se încarcă în găuri prin intermediul unor pâlnii. Alteori, este preluat din stațiile centrale cu autocisterne și transportat la locul de folosire.

Cel mai simplu procedeu de realizare a amestecului este acela la gura găurii de sondă.În acest scop se folosește o instalație ce constă din două sau treirezervoare, dintre care unul pentru azotat de amoniu, al doilea pentru motorină, și al treilea pentru pulbere de aluminiu și dintr-un dozator-agitator sau cameră de amestec, care suntmontate pe un autocamion, fig.9.3a. Materialul trece în dozatorul-agitator, unde este amestecat, iar de aici printr-o conductă de încărcare amestecul ajunge în gaura de sondă.

Așa cum se vede din figura de mai sus, prepararea explozivilor tip AM1 se realizează la ieșirea azotatului de amoniu din șnee și ajungerea acestuia în camera de amestec, motorina fiind injectată în cantitățile necesare prin intermediul unor duze. Dispozitivele de încărcare existente la aceste instalații asigură controlul cantității de exploziv introdusă în gaura de sondă.

Spre deosebire de varianta constructivă prezentată în cele de mai sus, la care amestecul și încărcarea găurii de sondă se face pe la partea inferioară a instalației, o serie de firme cu renume pe plan mondial au realizat instalații care dispun de un transportor elicoidal înclinat, în care se realizează injectarea motorinei și omogenizarea amestecului de azotat și motorină, care mai departe este transportat pe la partea superioară a instalației cu un transportor elicoidal și în final se realizează încărcarea gravitațională în gaura de sondă, Fig.9.3b.

Fig.9.3. Instalații pentru realizarea amestecului de azotat

de amoniu cu motorină la gura găurii de sondă

În fig.9.4. este prezentată instalația românească tip MP-10, proiectată și realizată de INSEMEX Petroșani, pentru prepararea și încărcarea mecanizată a amestecurilor explozive de tip AM-1.

Caracteristici tehnice

-capacitatea buncărului de alimentare: 12,5 m3

-productivitatea de preparare-încărcarea: 70-90 kg/min.

-capacitatea rezervorului de motorină: 700 l

-lungimea conductei de încărcare:5-8 m

-diametrul conductei de încărcare: 50-75 mm

-masa netă: 12.700 kg

Fig.9.4. Instalația TIP MP-10 pentru prepararea mecanizată

a amestecurilor explozive tip AM-1

La încărcarea mecanică, pericolul de explozie prematură în timpul introducerii explozivului în gaură, este mai mare și de aceea trebuie respectate anumite prescripții:

echipamentele mecanice de încărcare nu trebuie să permită încărcare aelectrostatică;

conductele de apă, aer, cablurile electrice etc., nupot fi folosite și ca echipament pentru încărcarea mecanică a explozivului;

furtunurile de încărcare trebuie să fie antistatizate; unele norme recomandă pentru furtunurile folosite la încărcarea mecanică a explozivului ca rezistențasă fie de 1500 Ω / m și nu mai mare de 2 MΩ pe toată lungimea furtunului;

încărcarea se oprește când se constată o încărcare electrostatică sauapariția unor curenți vagabonzi (instalația respectivă trebuie dotată cu aparate speciale pentru detectare).

În cazul încărcării mecanizate, prin introducerea furtunului de încărcare la talpa găurii de sondă și retragerea acestuia pe măsura introducerii explozivului, în gaura de sondă, se realizează așa după cum s-a mai arătat, o densitate de încărcare a explozivului de 1,2 kg/dm3. Laîncărcarea manuală sau mecanizată prin cădere liberă, se realizează o densitatede încărcare a explozivului de 0,9 kg/dm3. Ca urmare, impedanțele acustice ale încărcăturilor constituite prin cele două procedee vor fi diferite.

În aceste condiții, apare ca evidentă posibilitatea extinderii domeniuluide utilizare a explozivului AM-1 și la roci cu impedanța mare, deci de tărie mai mare, în general pentru cele care au f = 10 – 12.

O situație aparte o prezintă cazul carierelor care utilizează pentru împușcări cantități mai mari de 10000 t explozivi într-un an. De la această valoare conform studiilor tehnico-economice realizate în străinătate devine rentabilă pregătirea explozivului la locul de utilizare în instalații fixe sau mobile.

Pregătirea la locul de utilizare a șlamurilor explozive poate fi realizată în două moduri:

– în instalațiile fixe se prepară numai soluția caldă (70o-90o) de săruri oxidante, amestecarea acesteia cu componenții solizi și substanțele de îngroșare realizându-se cu ajutorul unor instalații montate pe autocamioane la locul de încărcare în gaură.

– realizarea în instalații fixe a amestecului dintre soluția caldă de săruri oxidante și componenți solizi, adăugarea substanțelor de îngroșare realizându-se înaintea introducerii explozivului în gaură, cu ajutorul unor instalații montate pe autocamioane cu care se execută transportul.

În fig. 9.5. este prezentată schema unui complex pentru pregătirea mecanizată a amestecurilor explozive simple.

Componenții solizi, transportați cu vagoane de cale ferată sunt depozitați în depozitele de materii prime.

Depozitele pentru componenții explozivi sunt protejați de valuri de pământ. Toate operațiile de descărcare, depozitare și transport în instalațiile de pregătire sunt mecanizate. În instalațiile de pregătire a explozivului într-un astfel de complex, pot fi preparați atât explozivi granulari cât și soluția caldă de săruri oxidante. Din buncărele instalațiilor de pregătire amestecurile sunt încărcate în mașini, cu ajutorul cărora se realizează de fapt amestecul exploziv și încărcarea acestuia în găurile de sondă.

Deci în cazul folosirii gelurilor sau emulsiilor explozive pentru detașarea rocilor din cariere, amestecul exploziv este pregătit de fapt la locul de folosire și introdus în găurile de sondă printr-o stație de pompare aflată pe camion, ceea ce simplifică mult operațiile de preparare și reduce considerabil durata de încărcare a găurilor, fig.9.6.

În cazul prezenței apei, sau în găurile de sondă în care este posibil să se acumuleze apa, amestecul de azotat de amoniu și motorină se introduce în pungi de plastic.

Multe exploatări procedează la evacuarea apei din găurile de sondă folosind pompe pneumatice sau un jet de aer comprimat, fig.9.7.

Fig.9.5. Schema unei instalații centrale pentru pregătirea mecanizatăa amestecurilor explozive

1 – depozit de componenți neexplozivi; 2 – depozit pentru componenți explozivi; 3 – vagon de cale ferată; 4 – bandă transportatoare pentru componeți explozivi; 5 – compartiment pentru pregătirea soluției calde de oxidant; 6 – compartiment pentru pregătirea amestecurilor solide și a amestecului granular azotat de amoniu-motorină; 7 – rezervor de apă; 8 – rezervor de motorină; 9 – instalație pentru pregătirea soluției calde de oxidant; 10 – instalație pentru pregătirea amestecurilor solide și a amestecului granular de tip AM 1; 11 – mașină pentru transportul unor constituienți

Fig.9.6. Instalație pentru prepararea și încărcarea explozivilor fluizi

1 – panou de comandă și control; 2 – rezervoarele de adaosuri carburante; 3 – sisteme de transportoare elicoidale; 4 – sistemele de comandă-control hidraulic; 5 –pompe pentru hidrogel/emulsie; 6 – compartiment accesorii și piese de schimb; 7 – tambur pentru rularea și derularea conductei de încărcare; 8 – dotări suplimentare; 9 – compartiment matrice; 10 – compartimente NA; 11 – locație secundară pentru panouri de comandă și control

Fig. 9.7. Pomparea pneumatică a apei din găurile de sondă

În fig. 9.8. se observă încărcarea și inițierea explozivilor sub formă de pulberi și geluri.

În cazul găurilorde sondă lungi, pentru a se face o mai bună repartizare a explozivului, încărcătura sefracționează în maimulte încărcături parțiale, separate între ele printr-un material inert (argilă, nisip) sau se lasă între acestea interspații de aer (fig. 9.9.). De regulă, încărcătura se împarte în două sau trei fracțiuni: una se așează la fundul găurii, alta la mijloc și ultima spre capătulgăurii, lăsându-se, bineînțeles, locul necesar pentru buraj. Fiecare fracțiune de încărcătura trebuie să fie prevăzută cu un cartuș amorsat sau cu o încărcătură de inițiere atunci când se folosește fitilul detonant pentru transmiterea detonației. Aprinderea încărcăturilor sepoate face simultan sau succesiv.

Zonele în care se lucrează la încărcarea găurilor de sondă sau în care se află găuri de sondă încărcate, vor fi marcate pe teren prin stegulețe galbene sau se va face împrejmuirea acestora, fig.9.10.

Rețelele magistrale de împușcare se vor executa numai în zona și ziua declanșării exploziei.

La folosirea explozivilor pulverulenți în subteran se întrebuințează diferite tipuri de mașini acționate pneumatic, de încărcat explozivul în găuri.

Majoritatea acestor mașini au un rezervor de presiune, care seumple cu exploziv. Capacitatea rezervorului este în jurde 40 l și corespunde la o cantitate de aproximativ 30 kg exploziv.Acest lucru este impus de necesitatea ca instalația să poată fi transportatăși manevrată de un singur operator.

După introducerea explozivului, rezervorul se închide cu ajutorul unui clopot de închidere. Se introduce furtunul de transport exploziv în gaura de mină, se deschide ventilul de exploziv și aer și se introduce aerul comprimat în rezervor. Prin deschiderea ventilului de alimentare cu aer comprimat, presiunea aerului comprimat împinge explozivul prin furtun în gaura de mină.

Fig. 9.8. Încărcarea găurilor de sondă și inițierea amestecurilor explozive simple granulare și a gelurilor explozive

a – încărcătura în coloană continuă cu un punct de inițiere; b – idem cu două puncte de inițiere; c – încărcătură în coloană discontinuă cu două puncte de inițiere;

d– încărcătură în coloană cu două sorturi de exploziv și un punct de inițiere;

1 – linie de fitil detonant; 2 – încărcătură de inițiere; 3 – încărcătură de bază;

4 – buraj final; 5 – buraj inițial.

Presiunea aerului comprimat este de 3atm., iar consumul de aer comprimat este de 9 m3/oră. Agregatul este mobil, fiind montat pe un cadru metalic cu roți, putându-se deplasa ușor prin împingerea manuală.

În fig. 9.11. este prezentată instalația cu cameră dozatoare pentru încărcarea mecanizată a amestecului exploziv AM-1-Nitramon, realizată în România de către INSEMEX – Petroșani. Instalația poate fi folosită atât în cariere cât și în subteran pentru încărcarea găurilor de mină sau de sondă orizontale și înclinate cu lungimi de până la 25 m și diametre de 40÷250 mm.

Fig.9.9. Încărcături discontinui cu intervale de aer

1 – buraj; 2 – intervale de aer; – fracțiuni de încărcături de exploziv

Fig. 9.10. Prevenirea trecerii mașinilor peste aria de

împușcare în momentul pregătirii sau a împușcării

Fig.9.11. Agregat pentru încărcarea găurilor de mină

1 – clopot de închidere; 2 – recipient de presiune; 3, 10 – robinet; 4 – manometru;

5 – furtun de presiune; 6 – reductor; 7 – ventil desiguranță;

8 – furtun pentru transport exploziv; 9 – ventil pentru exploziv-aer

În fig. 9.12, 9.13 și 9.14 sunt prezentate diferite moduri de lucru și dispozitive pentru încărcarea mecanică cu exploziv granular a găurilor de mină orizontale și verticale ascendente.

Emulsiile explozive reprezintă sorturi deexplozivi cu cea mai mare aplicabilitate la încărcarea mecanică prin pompare, atât în găurile de mină cât și în cele de sondă. În fig. 9.15. este prezentată schematic încărcarea unei găuri verticale ascendente cu un exploziv sub formă de emulsie.

Fig.9.12. Folosirea agregatului pentru încărcarea

găurilor de mină la frontul de lucru

Fig.9.13. Controlul energiei statice la încărcarea

pneumatică a găurilor de mină

Fig. 9.14. Încărcarea pneumatică a amestecului de azotat de amoniu

cu motorină în găuri ascendente

Fig. 9.15. Încărcarea emulsiilor pompate în găuri ascendente cu un tub rigid

9.4. BURAREA

Burarea reprezintă operația de astupare, obturare a găurii de mină sau de sondă, după introducerea în ea a încărcăturii de exploziv.

Burajul asigură creșterea eficacității lucrărilor de împușcare și limitează împrăștierea rocii, rupte de explozie, din masiv.

La împușcarea cu găuri de mină, după introducerea întregii cantități de exploziv ce formează încărcătura, se burează gaura de mină pe cel puțin 50 cm,daca gaura de mină are o lungime până la 1,50 m și pe cel puțin 75 cm legăurile cu lungimi mai mari de 1,50 m.

Pentru motive de siguranță și, în egală măsură, pentru asigurarea unei cât mai bune eficacități de rupere, este indicat ca gaura de mină să se bureze până la gurăși totodată să se interzică împușcarea unor găuri de mină neburate.

Pentru a corespunde scopului, burajul trebuie sa fie suficient de rezistent, bine fixat în gaură și etanș. Pentru buraj se întrebuințează de regulă materiale inerte. În practică se folosesc diferite tipuri de buraj, si anume: buraj presat, executat cu argilă, buraj liber executat din nisip sau din praful de rocă rezultat la perforare, buraj cu apă etc. Un buraj bun asigură creșterea efectului exploziei cu 10-20%.

Fig.9.16. Rezistența la azvârlire din gaura de mină a burajului

confecționat din diferite materiale în funcție de lungimea burajului

a – nisip cu dop de 5 cm; b – șist măcinat, uscat; c – amestec de nisip

și calcar; d – praf de calcar; e – nisip umed; f – amestec de nisip și

argilă cu 7% apă; g – amestec de nisip și calcar; h – argilă cu 7% apă;

i – amestec de nisip și argilă cu 12% apă; k – argilă cu 16% apă.

În fig. 9.16. se poate vedea, pentru buraj confecționat din diferite materiale,variația rezistenței de azvârlire afară din gaura de mină, în funcție de lungimea burajului.

Se constată că burajul realizat din nisip cu un dop de 5 cm lungime de ipsos oferă cea mai mare rezistență. Burajul obișnuit, realizat din argilă cu conținuturi de 7-16 % apă este destul de slab. În ceea ce privește burajul cu argilă, umiditatea materialului are o importanță covârșitoare.

Cercetările au arătat că un buraj de 60 cm lungime, realizat din argilă cu 7% apă, rezistă la 400 kgf/cm2, în timp ce la o creștere a umidității de până la 17%, rezistența scade la 100 kgf/cm2. Burajul realizat cu nisip uscat la o lungimede numai 15 cm poate rezista la o presiune de 500 kgf/cm2, dublarea lungimiide buraj conducând la mărirea rezistenței la azvârlire de 5-7 ori. Încercările întreprinse arată că un buraj format dintr-o parte nisip și trei părți argilă, corespunde din punct de vedere al rezistenței cu un buraj din nisip.

Cel mai folosit pentru buraj este lutul, care se cere a fi nici prea tare nici prea moale, din care se confecționează găluște (patroane), manual, fiind introduse în gaură cu ajutorul burătorului. Prima gălușcă se introduce ușor până când se oprește pe încărcătura explozivă. Se introduc apoi găluștele următoare care se presează la început ușor, iar după aceea se bat cu burătorul pentru a închide complet spațiul găurii de mină.

Când se folosește nisipul ca material de burat, acesta trebuie sa fie mărunt, fără corpuri străine, nici prea uscat și nici prea umed. Dacă găurile de mină sunt verticale, atunci nisipul se toarnă în gaură până ce spațiul respectiv se umple complet. În găurile orizontale nisipul se introduce fie cu ajutorul mașinilor de încărcat, fie folosindu-se patroane special confecționate. Pentru aceasta se taie hârtii dreptunghiulare de 20 cm lungime, se înfășoară pe capul burătorului, lăsând circa 2,5 cm, în afara capului. Partea de suprapunere a hârtiei se lipește, iar partea rămasă în afara capului se îndoaie. Se creează astfel un tub care se umple apoi cu nisip pe circa 15 cm, după care se închide și celălalt capăt. Aceste patroane cu nisip se introduc apoi în gaura de mină ca și găluștele de lut.

În cazul găurilor lungi, în care spațiul liber de burat este mare și necesită cantități mari de material, burarea se execută cu spații libere. Pentru aceasta se face un dop de hârtie, care se introduce presat în gaura pânăla adâncimea la care se execută burajul, peste care se introduce materialul de buraj, fig.9.17.

Fig.9.17. Burajul găurilor lungi

a – umplere totală în cazul folosirii explozivilor brizanți;b – cu spațiu liber;

c – cu umplere totală în cazul folosiriiexplozivilor sub formă de pulberi sau geluri;

1 – cablu deîmpușcare; 2 – buraj; 3 – dop de hârtie; 4 – spațiu gol;

5 – cartuș amorsat; 6 – exploziv pulbere sau gel

La găurile scurte, unde burajul nu se poate face decât pe lungimi mici de 10-15 cm (cazul împușcării blocurilor mari, distrugerilor de coșuri, demolări de betoane etc.) se folosește burajul tare, format din ipsos și nisip curat umed, sau se aplică peste gaura respectivă o bucată de lut bine presat.

Burarea găurilor de mină cu argilă, nisip etc., este o operație scumpă, deoarece necesită:

extragerea materialului de burat dintr-o carieră și transportul acestuia până la locul de muncă respectiv;

manipularea acestui material pentru încărcarea și descărcarea în și din mijloacele de transport atât la suprafață, cât și în subteran și pregătirea materialului sub formă de găluște sau patroane.

Din această cauză s-a trecut lafolosirea burajului cu pungi de apă, care au avantajul că reduc foarte mult costul burajului, iar în același timp ajută la reținerea prafului rezultat din explozie, măsură de mare importanță, ca mijloc preventiv de apărare contra prafului silicogen.

Fiola cu apă are formă cilindrică cudiametrul în funcție de cel al găurilor demină, unde se folosesc și cu lungimi de20-40 cm. Pentru ca apa sa poată fi introdusă în săculeț, dar în același timp să numai iasă afară, capul săculețului este îndoit în interior pe o lungime de cca. 8-10 cm, iar orificiul de intrare a apei se reduce treptat pânăla 5 mm, ceea ce permite intrarea apei cu presiune în săculeț, după care orificiul elastic se închide datorită presiunii interioare și nu mai permite ieșirea apei cu ușurință. Aceste săculețe se umplu cu apă în apropierea locurilor de folosire. În acest scop, se adaptează la furtunul de alimentare cu apă un ventil special, la care gaura de scurgere este subțiată treptat, pentru a putea intra în gura de alimentare a săculețului.

În cazul când se folosesc găuri adânci și se întrebuințează explozivi foarte brizanți, se poate renunța la orice fel de buraj, coloana de aer rămasă în gaură deasupra încărcăturii putând juca rolul de buraj. Împușcarea fără buraj se poate aplica acolo unde normele de tehnica securității admit acest lucru, unde aprovizionarea cu material de buraj este greoaie și costisitoare, la folosirea unor explozivi mai ieftini, cum ar fi cei pe bază de azotat de amoniu sau gelurile explozive, care prin consistența lor închid complet găurile de minăși pentru lungimi de găuri mai mari de 2,0 m.

Pentru lucrul în cariere și lucrări publice la suprafață, trebuie subliniate două situații:

în cazul găurilor de mină obișnuite, burajul trebuie să aibă o lungime minimă de 12-15 cm, indiferent de adâncimea găurii;

în cazul găurilor de lungime și diametru mare, lungimea minimă a burajului trebuie sa fie egală cu linia de rezistență la talpa treptei (lbur= Wt).

Nu sunt reglementări precise privind natura materialului de buraj. Un obicei nu tocmai sănătos, care însă persistă și în prezent, constă în utilizarea pentru buraj a materialului rezultat de la forare, fără nici un fel de prelucrare. Acest material nu este prea bun pentru buraj, deoarece are granulație neuniformă și ca urmare este greu de compactat și nu realizează o legătura bună cu perețiigăurii de sondă sau de mină. Este bine deci de a aduce pe șantier un material destinat special acestui scop; de exemplu argila plastică sau nisip de o granulație uniformă, care realizează un buraj bun și ușor de executat și care duce la mărirea randamentului exploziei.

Dacă nu se poate aduce material de bună calitate din exterior, sau dacă acest lucru este prea scump, se poate folosi pentru buraj și detritusul rezultat de la foraj, însă numai după ce acesta a fost cernut prin sita cu ochiuri de 12 mm și reținut de sita cu ochiuri de 8 mm. Un asemenea material este foarte bun pentru că opune o mare rezistență la aruncarea în afara găurii de împușcare de către gazele de explozie.

Trebuie notat că operațiile de încărcare cu explozivi și de burare a găurilor, constituie o parte importantă a costului împușcării, datorită mâinii de lucru pe care o necesită, dar și datorită faptului că pe timpul îndeplinirii acestor operații este obligatorie oprirea activității în șantier; numai personalul strict necesar la operațiile de încărcare este prezent în zona susceptibilă de a fi periculoasă.

Tot ceea ce duce la diminuarea timpului de încărcareși burare a găurilor de sondă și de mină, contribuie deci la diminuarea costului abatajului.

Se recomandă ca lucrările de buraj să fie executate numai de artificieri experimentați și conștiincioși. Cu cât explozivul întrebuințat are viteza de detonație mai mică, cu atât trebuie făcut un buraj mai puternic.

Având în vedere rolul deosebit de important pe care îl are burarea găurilor în tehnica împușcării și a rezultatelor acesteia, în lume se constată preocupări susținute pentru creșterea calității materialelor și a tehnicii burării. În diferite țări, cum ar fi SUA, Rusia, Canada, Suedia etc. s-a trecut la utilizarea unor materiale din rășini sintetice, care pot fi refulate pneumatic în gaura de mină și care au posibilitatea de a se consolida într-un timp foarte scurt. Se fac, de asemenea, cercetări pentru mecanizarea integrală a procesului de pregătire a burajului și de burare propriu-zisă a găurilor de mină.

În găurile de sondă se folosesc dopuri de buraj. Aceste dopuri sunt introduse în gaura de împușcare cu ajutorul unor vergele speciale ușoare. Dopul este plasat deasupra coloanei de exploziv și a unui strat subțire de buraj. După introducerea și fixarea dopului, adâncimea rămasă este umplută cu material de buraj. Prin folosirea acestor dopuri se asigură o etanșare mult mai bună a găurii de sondă, față de etanșarea realizată la folosirea burajului simplu.

Considerații tehnico-economice asupra diferitelor tipuri de buraj

Din punct de vedere al cheltuielilor necesare executării operației de buraj, diferitele tipuri de buraj se situează în ordinea următoare:

100%: burajul din argilăconfecționat și introdus manual;

70%: burajul din argilă confecționat mecanic și introdus manual;

60%: burajul din argilă confecționat mecanic și introdus în gaură, tot mecanic;

32-40%: burajul cu fiole de apă, săculețe de nisip sau calcar măcinat, fixate cu o gălușcă de argilă;

30%: burajul cu ipsos;

15%: burajul cu fiole de apă, nefixate cu gălușcă de argilă;

8-20%: burajul plastic sau granular injectat pneumatic.

În ceea ce privește aprecierea eficienței economice, nu trebuie omis faptul că burajul cu nisip contribuie la sporirea proporției de silice liberă în atmosfera locului de muncă.

9.5. CONSTRUCȚIA ÎNCĂRCĂTURILOR EXPLOZIVE ȘI INIȚIEREA ACESTORA

9.5.1. Construcția încărcăturilor

În ultimii ani se acordă o atenție tot mai mare modului de construcție a încărcăturilor explozive, de care este legat în mod direct randamentul de utilizare a energiei explozivilor și rezultatul împușcării.

Există multe feluri în care sunt încărcate găurile de împușcare din mine și cariere. Metoda de încărcare a unei găuri de împușcare depinde de adâncimea și diametrul găurii, de felul cum sunt grupate și împușcate împreună mai multe găuri, de tipul explozivului folosit, de metoda de încărcare folosită și de proprietățile masei de rocă străbătută de gaura ce se va împușca.

Construcția încărcăturilor explozive se referă la:

forma și amplasarea încărcăturii explozive în gaura de mină, sau de sondă;

locul de amplasare a cartușelor sau a încărcăturilor de inițiere;

cantitatea și calitatea burajului.

La talpa găurii trebuie introdus un exploziv cu densitate mare, capabil de a elibera o cantitate mare de energie în timpul exploziei, suficientă pentru a învinge rezistența rocii. La partea superioară este necesar un exploziv cu energie potențială mai mică. Dacă înălțimea treptei este mare în raport cu anticipanta, cantitatea de exploziv calculată trebuie repartizată pe o lungime mai mare a găurii de sondă, în caz contrar din partea superioară a treptei rezultând o mare cantitate de blocuri supragabarit.

Pe parcursul anilor s-au experimentat diferite moduri de construcție a încărcăturilor explozive, impunându-se încărcăturile sub formă de coloană continuă alungită și încărcăturile în coloană discontinuă, fig.9.18. Încărcăturile discontinui s-au realizat prin lăsarea unor spații libere în coloana de exploziv sau între încărcătura explozivă și buraj.

Prezența unor spații de aer prelungește timpul de acțiune a produselor exploziei asupra masivului de roci, creându-se în acest mod condiția unei derocări mult mai eficiente.

La amplasarea intervalului de aer între încărcătura explozivă și buraj se obține o îmbunătățire a mărunțirii rocii împușcate, reducerea supragabaritelor, creșterea efectului de rupere și reducerea distanței de aruncare a bucăților de material derocat, toate acestea determinând o eficiență ridicată a lucrărilor de perforare împușcare.

În carierele de piatră și într-o serie de șantiere din domeniul ingineriei civile, se utilizează pentru împușcare cartușele de dinamită dispuse în coloană continuă, deoarece găurile de împușcare au diametru mic. Practica cea mai utilizată pentru încărcarea explozivului în găurile de împușcare de mare diametru este aceea de a umple porțiunea de la talpa găurii cu același tip de exploziv până la o anumită înălțime a treptei și apoi de a introduce, în porțiunea rămasă, materialul de buraj.

Această manieră de distribuție a explozivului ar putea necesita o schimbare în funcție de prezența și extinderea stratelor dure și mai puțin dure întâlnite în gaura de împușcare. O distribuție bună a explozivului într-o gaură de împușcare poate fi realizată prin două metode de bază, după cum urmează:

utilizarea de explozivi diferiți în gaură;

încărcarea explozivilor în straturi, în funcție de tăria rocii.

În practica împușcării mai poate fi folosită și o a treia metodă, prin combinarea celor două menționate mai sus. Distribuția diferiților explozivi într-o gaură de împușcare poate fi urmărită în fig.9.18.

Fig.9.18. Modul de execuție al încărcăturilor

a – încărcătură discontinuă cu spații de aer; b – încărcătură cu explozivide densități deiferite; h – înălțimea treptei; – lungimea găurii de sondă;- lungimea burajului; – lungimea încărcăturilor; – înălțimeaspațiului de aer;

– lungimea încărcăturii de exploziv cu densitate mare(ex. );

– lungimea încărcăturii de exploziv cu densitatemai mică decât precedentă

(ex. ); – lungimea încărcăturiicu densitate mică

(ex. )

O porțiune de la fundul găurii de împușcare este umplută în mod curent cu exploziv puternic, cum ar fi dinamita, care are o viteză foarte mare de detonare.

Porțiunea din mijloc este umplută cu exploziv de putere mai mică, așa cum sunt AM1 sau nitramoniul. Partea superioară a găurii este umplută cu un exploziv de putere și mai mică și apoi până la suprafață, este introdus material de buraj.

Interpretarea fenomenului fizic al folosirii în aceeași gaură de sondă sau de mină a unor explozivi cu putere diferită de dislocare (la partea inferioară a găurii se introduce un exploziv mai puternic, iar la partea superioară un exploziv mai slab), constă în reducerea presiunii dinamice frontale a undei detonante și repartizarea uniformă a energiei explozivului pe întreaga lungime a găurilor, având ca rezultat creșterea gradului de utilizare a capacității de rupere a exploziei.

Acest mod de lucru este cel mai adesea folosit la împușcarea treptelor de descopertă de mare înălțime și extindere din exploatările la zi, unde rocile de extras sunt mai mult sau mai puțin uniforme.

Când împușcarea se va realiza cu două feluri de încărcături în gaura de sondă, încărcătura de fund și încărcătura în coloană, raportul lungimilor coloanelor va depinde de tăria rocilor și de gradul de fisurare a masivului.

În tabelul 9.1. este dat un cadru foarte simplu de orientare în această privință.

Tabelul 9.1. Relația dintre distribuția încărcăturii de fund și cea din coloană

*ambele se exprimă în kg/m

În unele situații, o gaură de împușcare traversează două sau chiar trei strate sau zone care au diferențe substanțiale de tărie. În astfel de cazuri, cea mai bună detașare din masiv și fragmentare se obține prin utilizarea în găurile de împușcare a două sau trei tipuri diferite de explozivi cu putere diferită.

Utilizarea acestei scheme de încărcare a fost și încă mai este dificilă, din cauza interpretărilor laborioase a coloanei găurii de împușcare, ce trebuie făcută pentru fiecare gaură prin calcule de lungă durată. În viitor, prin folosirea calculatoarelor, acest lucru va deveni posibil cu multă ușurință. Sistemele computerizate de monitorizare a forajului, care sunt folosite din ce în ce mai mult la găurile de împușcare, vor avea capacitatea de a calcula automat cantitatea explozivului necesar de folosit, înălțimea coloanei de exploziv și toți ceilalți parametri aferenți, pe baza măsurătorilor realizate de diferiți senzori legați la calculatoarele din sistem.

În cazul găurilor de sondă de mare lungime și de mare diametru, pentru a realiza o bună repartiție a explozivului pe verticală în gaura de sondă, încărcătura se fracționează în mai multe încărcături parțiale, separate între ele cu material inert sau se lasă între acestea interspații de aer.

Prezența unor spații de aer între diferitele porțiuni ale încărcăturii explozive influențează, de asemenea,creșterea timpului de acțiune a produselor exploziei asupra masivului de roci, creându-se în acest mod condiția unei dislocări mult mai eficiente. În condițiile încărcăturilor explozive cu intervale de aer, se reduce viteza de propagare a fragmentării masivului în prima perioadă, dar se prelungește în schimb acțiunea exploziei asupra masivului, menținându-se totodată un timp îndelungat energia produselor de explozie, ceea ce explică creșterea calității gradului de dislocare a rocilor din masiv.

Inițierea încărcăturilor explozive se poate realiza cu unul sau mai multe cartușe de inițiere sau încărcături de inițiere și fitile detonante. Cercetările experimentale au arătat ca locul de inițiere a încărcăturilor influențează considerabil calitatea și eficiența exploziei. Acest lucru este foarte important mai ales atunci când sunt utilizați explozivi de calitate inferioară, de tipul amestecurilor simple și când pentru detonarea lor este necesar un impuls de inițiere foarte puternic, obținut de obicei cu ajutorul unor explozivi mult mai puternici și mai sensibili. Inițierea poate fi directă (amorsaj anterior), când încărcătura de inițiere este amplasată în apropierea găurii de mină sau de sondă, sau poate fi inversă (amorsaj posterior), când cartușul sau încărcătura de inițiere este amplasată latalpa găurii de mină sau de sondă.

În cazul inițierii directe, unda detonantă se îndreaptă spre talpa găurii, fig.9.19a. În astfel de situații, acțiunea exploziei asupra masivului provoacă formarea fisurilor de la suprafața liberă spre interiorul masivului. Datorită pierderii de energie și migrarea produselor de detonare prin fisuri, energia exploziei devine insuficienta pentru dislocarea rocii din zona situată la talpa găurii de sondă.

În cazul inițierii inverse sau indirecte Fig.9.19b., când cartușul sau încărcătura de inițiere este amplasată la talpa găurii, detonația se propagă de la talpa spre gura găurii, cu folosirea mult mai rațională a energiei exploziei și cu efect de dislocare mai ridicat. Explicația este dată de faptul că valoarea maximă a tensiunilor se formează la talpa găurii și se îndreaptă spre suprafața liberă a frontului de lucru.

Fig. 9.19. Schema de dezvoltare a câmpului de tensiuni în cazulamplasării cartușului amorsat la partea superioară și la partea inferioară a încărcăturii

a – inițiere directă; b – inițiere inversă

De mai mulți ani se observă o nouă orientare în domeniul dirijării energiei explozive pentru o utilizare mai bună a ei la sfărâmarea rocilor, și anume acțiunea multiplă a încărcăturii dintr-o gaură prin folosirea unor timpi de întârziere diferiți pentru fiecare porțiune de încărcătură din gaura de sondă. Această metodă se numește metoda întârzierii în interiorul găurii de sondă și se realizează în două variante, fig. 9.20.:

întârzierea succesivă de sus în jos (fig. 9.20a) și

întârzierea succesivă de jos în sus (fig. 9.20b).

În prima variantă, la început se împușcă încărcătura superioară, apoi, după timpul de întârziere, determinat în funcție de tipul explozivului, proprietățile fizico-mecanice ale rocilor, mărimea intervalelor dintre încărcături etc., se împușcă și partea inferioară a încărcăturii. Pentru înălțimile de trepte de 13 – 15 m și lungimea intervalelor dintre încărcături de 1,0 m, timpul de întârziere este de 10 – 15 ms. Întârzierea este realizată cu ajutorul unui dispozitiv de întârziere pirotehnic, care se amplasează între încărcăturile de exploziv din interiorul găurii de sondă.

Fig. 9.20. Metoda întârzierii în interiorul găurii de sondă

a – întârziere succesivă de sus în jos; b – întârzieresuccesivă de jos în sus;

1 – buraj; 2 – încărcătură deinițiere; 3 – fitil detonant; 4 – încărcătura de explozivsuperioară; 5 – încărcătură de exploziv inferioară; 6 – releu

În a doua variantă, succesiunea detonării este inversă, întârzietorul pirotehnic fiind amplasat la gura găurii de sondă. Pentru a se evita detonarea încărcăturii superioare, prin influență de la fitilul detonant al încărcăturii inferioare, acesta se izolează în partea superioară cu un tub de cauciuc, plastic sau lemn.

Cercetările de laborator și industriale au arătat că din punct de vedere al intensității de sfărâmare a rocilor, mai bună este varianta a doua. Această variantă se aplică astăzi pe teren în majoritatea situațiilor. Inițierea dublă se aplică numai în cazul coloanelor lungi de exploziv sau atunci când caracteristicile fizico-mecanice ale rocilor impun acest lucru.

Pentru realizarea împușcăturilor cu microîntârziere și în cazul folosirii fitilului detonant, se întrebuințează în rețeaua de împușcare relee pirotehnice.

Un sistem de inițiere care poate da rezultate bune în practică este prezentat în fig. 9.21. Prin acest sistem încărcătura de bază este amorsată cu două încărcături de inițiere plasate simetric față de vatra treptei.

Prin intermediul coloanei de fitil detonant cele două încărcături de inițiere detonează practic deodată, încărcătura de bază fiind inițiată în două sensuri diferite.

La punctul de întâlnire a celor două unde de detonație se dezvoltă tensiuni puternice de rupere care, dacă încărcăturile de inițiere au fost așezate corect, acționează la nivelul vetrei treptei. Prin utilizarea acestui mod de inițiere se realizează economii importante de exploziv, reducându-se totodată și lungimea subadâncirii.

Fig.9.21. Sistem de inițiere în care încărcătura de bază este amorsată

cu două încărcături de inițiere plasate simetric față de vatra treptei

1 – încărcătură de inițiere; 2 – încărcătură de bază constituită dinșlam exploziv cu densitate mare; 3 – încărcătură explozivă consituitădin șlam exploziv cu densitate mică sau exploziv granular tip AM 1; 4 – buraj; 5 – coloană de fitil detonant