05_Capitolul 3_01.cdr [301738]

Nitroglicerina intră în compoziția dinamitelor în majoritatea cazurilor sub formă gelatinizată. Gelatinizarea nitroglicerinei se datorește nitrocelulozei care intră în compoziție în proporție de 1-2%. Nitroglicolul are scopul de a coborî temperatura de îngheț.

[anonimizat]. Carbonatul de sodiu și praful de cretă au rolul de stabilizatori. [anonimizat], [anonimizat].

[anonimizat]:

– dinamitele plastice sau dinamite gome cele care conțin mai mult de 20 % nitroglicerină înglobată într-o masă de nitroceluloză care duce la gelatinizarea nitroglicerinei;

– [anonimizat] 10-20% nitroglicerină și care se prezintă sub forma unei materii pulverulente heterogene.

Comercializate sub formă de cartușe cu diametrul de 25÷80 [anonimizat]. Dinamitele sunt ușor amorsabile și utilizabile la diametre mici și prezintă o foarte bună rezistență la apă. Caracteristicile dinamitelor le fac să fie încă larg folosite la executarea lucrărilor subterane (executarea tunelelor) în roci foarte tari și cu mare aflux de apă. De asemenea sunt folosite la realizarea unpr lucrări de suprafață (demolarea de clădiri) care reclamă folosirea unor încărcături unitare mici.

În România s-au fabricat și utilizat numai D-G și D.R.A.

Dinamita G [anonimizat]. Rezistă la umiditate și are temperatura de îngheț de –15 oC. Dinamita G are în compoziție următoarele elemente: nitroglicerină –15%; nitroglicol – 15%; nitrat de celuloză –1%; dinitrotoluen –3,5%; trinitrotoluen –7%; azotat de amoniu –57%; dextrină sau făină de grâu –0,7%; făină de lemn –0,5%; oxid de fier –0,5%.

Cartușele de dinamită au diametrul de 25 mm, lungimea de 100 mm și greutatea de 100 g și sunt învelite în hârtie parafinată de culoare albă.

În străinătate dinamitele se fabricau într-o [anonimizat], caracteristici similare dinamitelor din țara noastră.

[anonimizat] 6510 m/s. Căldura de explozie a produsului este de 1280 kcal/kg, iar temperatura produșilor de explozie poate să ajungă la o valoare de 4000 oC. [anonimizat] – este de minim 415 cm3, [anonimizat] 18 mm. Bilanțul de oxigen este pozitiv (+3%). Detonația explozivului este declanșată prin intermediul capselor detonante pirotehnice sau electrice.

Pentru condiții speciale de lucru ([anonimizat].) se fabrică explozivi cu un conținut mare de nitroglicol în amestec cu nitroglicerină.

Dinamita rezistentă la apă (DRA), conține substanțe hidrofobe care îi măresc rezistența la apă și ca urmare este indicată a fi folosită la executarea lucrărilor miniere unde se constată infiltrații de apă și în general la lucrul sub apă.

Explozivii pe bază de nitroglicerină prezintă o serie de proprietăți ca: [anonimizat]., [anonimizat], mijlocul de bază pentru dislocarea rocilor cu tărie ridicată și cu un grad diferit de umiditate.

Dinamitele însă, prezintă și o serie de neajunsuri: detonează ușor în urma unui șoc sau frecări; se aprind de la o scânteie sau de la o flacără; datorită sensibilității mari sunt necesare măsuri suplimentare pentru manipulare, transport și depozitare. În timpul depozitării se pot produce modificări ale proprietăților fizico-chimice cum ar fi “îmbătrânirea”, și “înghețarea” care fac dinamita nefolosibilă. La aceste neajunsuri mai trebuie ținut seama de tehnologia de fabricație complicată, prețul de cost ridicat etc.

“Îmbătrânirea” dinamitelor se manifestă prin creșterea în timp a densității lor și prin reducerea sensibilității față de impulsul de inițiere a capselor detonante.

“Exudarea” dinamitelor se manifestă prin degajarea sub formă lichidă a nitroglicerinei pe pliurile ambalajului cartușelor.

“Înghețarea” dinamitelor se manifestă mai ales la sorturile în compoziția cărora nu este inclus nitroglicolul. În stare înghețată dinamitele devin mai puțin sensibile față de detonație, în schimb sensibilitatea la manipulare crește, astfel că la cea mai ușoară apăsare a cartușului se poate produce explozia.

Toate aceste manifestări au condus în final la o extindere a explozivilor pe bază de azotat de amoniu în defavoarea dinamitelor, care au fost cei mai importanți explozivi industriali de la sfârșitul secolului al XIX-lea până la sfârșitul anilor 1960.

Explozivi pe bază de azotat de amoniu

Această grupă de explozivi este diferențiată în funcție de: tehnologia preparării, starea fizică de utilizare și natura elementelor componante.

În funcție de aceste criterii se deosebesc următoarele sorturi de explozivi pe bază de azotat de amoniu:

explozivi sub formă încartușată (astralitele);

amestecuri simple în vrac, constituite din azotat de amoniu și carburanți lichizi-motorină; carburanți explozivi-trotil, hexogen; carburanți neexplozivi-pulberi de aluminiu;

geluri explozive, constituite din soluții apoase suprasaturate de azotat de amoniu la care se adaugă trotil granulat și pulberi de aluminiu;

emulsii explozive, care reprezintă un ameste intim între azotatul de amoniu în soluție apoasă sub formă de picături microscopice înconjurate într-o matrice lichidă pe bază de motorină.

Explozivii pe bază de azotat de amoniu au fost folosiți pe scară largă după anul 1960 și reprezină în momentul de față peste 85% din volumul total al explozivilor civili întrebuințați în industrie.

Explozivi pe bază de azotat de amoniu încartușați

Acești explozivi au în constituție aproximativ 80% azotat de amoniu, la care se adaugă o substanță chimică explozivă (nitroglicerină, trinitrotoluen, pentrit, hexogen etc.) și diverse alte substanțe combustibile, inerte și aditive.

Explozivi pe bază de azotat de amoniu încartușați, sunt fabricați în următoarele două sortimente:

– cu adaos de nitroglicerină, în compoziția lor, denumite în România astralite;

– fără conținut de nitroglicerină, denumite amonite.

În tabelul 3.20. sunt redate caracteristici explozive ale explozivilor pe bază de azotat de amoniu.

Astralita. Se prezintă sub formă de pulberi cenușii, livrate producției în cartușe de 100 g, ambalate în hârtie de culoare gălbuie, parafinată, cu diametrul de 30 mm, lungimea de 100 mm și densitatea de 1-1,09 g/cm3. Face parte din grupa explozivilor detonanți cu putere de explozie medie. Detonează ușor de la o capsă pirotehnică sau electrică. Este constituită în principal din: azotat de amoniu (79,5 %), nitroglicerină (4%), trotil (12%), cărbune mineral (2,25%) și făină de lemn (1,65%).

Astralita se descompune sub formă de detonație cu o viteză de 4600 m/s. În urma acestei transformări se degajă 940 kcal/kg și un volum de produși gazoși de 870 dm3/kg. Capacitatea de lucru – proba Trauzl – este de 365 cm3, iar brizanța – proba Hess – exprimată prin turtirea cilindrului de plumb este de 16 mm.

Poate fi utilizată la temperaturi scăzute până la –10 oC, este în schimb foarte higroscopică și se alterează foarte repede în contact cu umezeala. Păstrată în medii umede, astralita aglutinează, transformându-se într-o masă compactă.

Higroscopicitatea și aglutinarea sunt neajunsurile fundamentale ale astralitei. În astfel de stări își pierde sensibilitatea la detonație, produce rateuri și prezintă un permanent pericol de accidentatre a personalului.

De aceea, umiditatea astralitelor trebuie să fie sub 0,5%. Se folosește la săparea lucrărilor miniere în roci cu tărie medie, în minele de minereuri, saline, cariere cu locuri de muncă lipsite de apă etc.

Amonitele. Sunt explozivi similari astralitelor cu deosebirea că nu conțin nitroglicerină iar componentul principal este azotatul de amoniu în proporție de 79-85%. Mai conține trotil în proporție de 15-21% și adaosuri combustibile din făină de lemn, sau turbă. Capacitatea lor de lucru crește prin introducerea hexogenului și a pulberilor de aluminiu, formând clasa amonitelor de stâncă, care de fapt conțin: 24% hexogen, 66% azotat de amoniu, 5% trinitrotoluen și 5% pulbere de aluminiu.

Amonitele de stâncă au bilanțul de oxigen de –0,78%, căldura de explozie de 1360 kcal/kg, volumul de gaze de 810 l/kg, capacitatea de lucru 450 cm3, brizanța 18 mm, viteza de detonație 4000-4500 m/s și densitatea de 1,0-1,15 g/cm3.

Explozivi pe bază de azotat de amoniu în vrac.

Acești explozivi sunt constituiți din azotat de amoniu pulverulent sau granulat și un ulei mineral, în general motorina, într-o proporție de 94% / 6%.

Calitatea azotatului de amoniu utilizat joacă un rol important în comportarea acestor explozivi.

În anumite cazuri explozivii pe bază de azotat de amoniu în vrac pot conține o cantitate mai mare sau mai mică de pulberi de aluminiu.

Amestecurile explozive simple sunt constituite din azotatul de amoniu pulverulent sau granulat – fig. 3.34 – și substanțe combustibile lichide sau solide ca: motorina, negrul de fum etc.

Efectul maxim de explozie al amestecului, se obține în cazul în care se folosește 95,3% azotat de amoniu și 5,7% motorină, în greutate, ceea ce este echivalent cu 3,7 litri de motorină la fiecare 50 kg de azotat.

Influența procentului de motorină prezentat în amestec asupra energiei degajate în urma exploziei și a vitezei de detonație se poate vedea în fig. 3.35., iar în fig. 3.36. se constată variația vitezei de detonație în funcție de diametrul încărcăturii.

Densitatea de încărcare în cazul încărcării mecanice a găurilor de mină sau sondă poate ajunge la valori de 1,1 g/cm3, iar în situația încărcării manuale, la numai 0,9 g/cm3.

Conținutul de motorină are un rol foarte important asupra proprietăților amestecului exploziv. Reacția de descompunere a amestecului ținând seama de bilanțul de oxigen este:

3NH4NO3 + CH2 → 3N2 + 7H2O + CO2

În urma acestei reacții se produce o căldură de explozie de aproximativ 920 kcal/kg și un volum de gaze de 970 l/kg.

Unul din avantajele amestecului exploziv simplu, îl constituie simplitatea tehnologiei de preparare a acestuia și faptul că poate fi realizat chiar la locul de muncă.

Amestecurile simple sunt pregătite la locurile de muncă, unde motorina este injectată în sacii cu azotat de amoniu, după care se amestecă bine conținutul sacului și se încarcă în găurile de sondă. În alte situații motorina se toarnă peste azotatul de amoniu în vrac, se amestecă și apoi se încarcă pe cale mecanică în găurile de mină. În situația unui consum ridicat de exploziv, este indicată utilizarea unor stații fixe pentru pregătirea amestecului, de unde este transportat înspre locurile de muncă în saci de polietilen sau vrac.

Avantajele principale ale amestecrilor explozive de azotat de amoniu și motorină AM-1, pe de o parte, constau în siguranța sporită a acestui exploziv la manipulare și transport și pe de altă parte, în prețul de cost mai scăzut de 2-3 ori, decât al astralitelor și amonitelor.

Explozivul AM-1, de tip ANFO are o putere mică de explozie și se folosește în cazul rocilor cu tăria mică și medie lipsite de apă.

Față de ceilalți explozivi, AM-1 prezintă avantajul că nu conține substanțe carburante și sensibilizatori exploziivi-trotil, hexogen, nitroglicerină etc., are o sensibilitate scăzută față de șocurile mecanice și o securitate deplină la manipulare și transport. Acest exploziv are un preț de cost foarte scăzut.

Ca dezavantaje se menționează: higroscopicitate ridicată și pierderea calității de detonare în medii umede, fig.3.37.; aglutinarea amestecului când este păstrat în condiții neadecvate; migrarea motorinei atunci când se păstrează o perioadă mai îndelungată sau când calitatea amestecului este necorespunzătoare.

Pentru eliminarea procesului de aglutinare și omogenizarea amestecului s-a trecut la utilizarea azotatului de amoniu granulat, poros.

Producătorul în România a materialelor explozive destinate sectorului minier a fost Combinatul Chimic din Făgăraș.

Amestecul de azotat de amoniu și motorină fabricat la Făgăraș era cunoscut sub denumirea de Nitramon și se prezintă sub formă de granule de culoare galben-portocaliu. Nitramonul este livrat în saci de polietilenă de 30 kg, plasați în cutii de carton. Perioada de garanție a produsului este de 3 luni de la data fabricației.

Amestecul de azotat de amoniu și motorină este cunoscut în terminologia internațională din occident sub denumirea de AN/FO (Amoniu nitrat și Fuel oil) iar în Rusia de Igdanit.

Amestecuri simple constituite din azotat de amoniu și pulberi metalice.

Cu ani în urmă s-au folosit amestecurile explozive pe bază de azotat de amoniu și pulberi metalice care aveau o putere sporită și se puteau utiliza și în găuri cu diametre mici. Pulberile metalice utilizate erau cele de aluminiu, zinc, zirconiu, stibiu, sulfură de stibiu etc., care în procesul de explozie aveau rolul de a ridica căldura de explozie.

În România s-a fabricat și folosit AMAL-10. Acesta conținea 87,5% NO3NH4: 10% Al și 2,5% motorină.

Prezența pulberii de aluminiu în amestecul exploziv duce la:

– eliminarea posibilității de migrare a motorinei întrucât granulele gresate sunt ulterior învelite cu o peliculă de pulbere de aluminiu;

– mărirea căldurii de explozie, având ca efect creșterea energiei explozive. AMAL-10 avea un preț de cost destul de ridicat și ca urmare, utilizarea lui se justifica numai în subteran și în carierele unde se extrăgeau roci de tărie ridicată.

Dintre neajunsurile folosirii amestecurilor de azotat de amoniu și motorină cel mai important constă în necesitatea folosirii pentru inițierea exploziei a unui exploziv puternic (dinamită sau astralită), datorită sensibilității reduse a amestecului exploziv simplu.

Mărimea încărcăturii de amorsare (dinamită și astralită) a încărcăturilor de azotat de amoniu și motorină, în funcție de condițiile de împușcare, este de 5-8 %.

În general, eficacitatea amestecurilor simple explozive rămâne legată de modul de amorsare care trebuie să fie bine studiat.

Explozivi constituiți din azotat de amoniu granulat și trotil granulat.

Amestecul se poate prepara în diferite proporții: 79/21; 30/70A și 50/50A. Cifra de la numărător indică proporția de azotat de amoniu, iar cea de la numitor, trotilul. Simbolul „A” arată că amestecul este rezistent la apă.

În funcție de proporția celor doi componenți, amestecul poate fi folosit în subteran sau în cariere, în timp ce compozițiile 50/50A, 30/70A sunt indicate a fi folosite numai în carierele cu conținut ridicat de apă.

În unele cazuri se folosesc și amestecuri mai complexe. Astfel în unele exploatări de fier din străinătate, se folosește un amestec de 65% azotat de amoniu, 20% trinitrotoluen și 15% apă. Acest amestec se caracterizează printr-o presiune de detonație de trei ori mai mare și o sensibilitate la detonație de două ori mai mică decât a amestecului simplu de azotat de amoniu și motorină, amestecul putându-se folosi și în găuri de mină cu diametrul mic.

Explozivi constituiți din azotat de amoniu granulat, trotil granulat și pulberi de aluminiu.

Acești explozivi sunt folosiți pentru dislocarea rocilor de tărie mare în masive cu afluențe mari de apă. Se cunosc mai multe rețete de asemenea amestecuri explozive, dintre care cel mai folosit este amestecul cu 50% trotil granulat, 35% azotat de amoniu granulat și 15% pulbere de aluminiu. Trotilul se folosește pentru peliculizarea granulelor de azotat care le conferă în final rezistența la apă.

Acest amestec degajă o cantitate de căldură de cca.1400 kcal/kg, 725 l gaze pe kilogram, capacitatea de lucru ajunge la 460 cm3 la proba Trauzl, iar viteza de detonație este de 4500÷4800 m/s. Densitatea ajunge la 1,45÷1,58 g/cm3. Acest exploziv nu este utilizat în subtarn deoarece are un bilanț de oxigen negativ, care se situează la –38%. Detonează numai dacă este inițiat cu o încărcătură specială sub formă de booster.

Amestecul exploziv își păstrează proprietățile explozive și detonate și după o perioadă de 3 zile menținut în găuri de sondă cu apă.

Geluri explozive

Cercetările în domeniul amestecurilor simple au dus la elaborarea șlamurilor explozive. Acest tip de exploziv a fost conceput în Canada și SUA, căpătând după aceea o mare răspândire în toate țările lumii.

Elaborarea gelurilor, șlamurilor sau mâlurilor explozive, se bazează pe proprietatea azotatului de amoniu de a fi solubil în apă și de a forma prin dizolvare o soluție suprasaturată, capabilă să detoneze. În această soluție suprasaturată, care conține 5% apă și 25-60% azotat de amoniu în calitatea de oxidant se adaugă 20-40% granule de trotil, 5-18% pulberi de aluminiu în calitate de carburanți solizi precum și adaosuri de îngroșare pentru a da explozivului consistența dorită.

Compoziția generalizată a șlamurilor explozive este următoarea: 25-60% azotat de amoniu granulat; 20% azotat de sodiu; 5-34% trotil; 5-35% hexogen; 5-15% pulberi de aluminiu; 0,5-3,0% carboximetilceluloză; 7,5-10% azotat de potasiu și 5-15% apă.

În afară de faptul că dizolvă azotatul de amoniu, apa din compoziția șlamurilor explozive mai îndeplinește următoarele funcții.

– învelește granulele de trotil și de azotat de amoniu cu o peliculă care favorizează propagarea reacției chimice explozive;

– vaporii de apă formați completează produsele de detonație;

– mărește densitatea încărcăturii explozive, întrucât spațiul dintre granulele de trotil este umplut cu soluția suprasaturată de azotat de amoniu;

– fluidizează încărcăturile explozive atribuindu-le calitatea de a umple întregul spațiu al găurilor de sondă și de a curge ușor prin conductele de alimentare a găurilor de sondă.

– menține presiunea produselor de explozie la valori ridicate o perioadă mult mai îndelungată de timp-cu influență favorabilă asupra efectului de dislocare;

– favorizează procesul de încărcare, mecanizată.

Ca dezavantaje se menționează faptul că o parte din căldura exploziei se consumă pentru încălzirea și vaporizarea apei. Totuși, această deficiență este compensată prin îmbogățirea produselor de explozie cu vapori de apă și hidrogen care determină creșterea volumului specific al gazelor de explozie și îmbunătățirea randamentului termodinamic al exploziei.

Acești explozivi au o serie de caracteristici detonante mult superioare față de amestecurile simple de tipul AN/FO sau AM-1 și anume: concentarea energiei în unitatea de volum este de 1,5-2,5 ori mai mare; asigură o densitate mare de încărcare; au un grad ridicat de stabilitate; au o sensibilitate foarte scăzută față de acțiunile exterioare etc.

Densitatea gelurilor explozive este 0,9-1,5 t/m3 și pot fi păstrate în medii umede pe perioade îndelungate de timp și anume de 10-30 de zile.

Gelurile explozive sunt destinate pentru extragerea rocilor tari în cariere, unde datorită calităților pe care le dețin asigură o mărunțire avansată a rocii, obținerea unui volum mic de blocuri supragabarite și în final o eficiență ridicată a lucrărilor de perforare-împușcare. Aceste substanțe explozive prezintă cea mai mare siguranță din punct de vedere al securității și sănătății muncii.

Energia exploziei pentru acești explozivi este de 780-900 kcal/kg, iar viteza de detonație ajunge la 5200-6000 m/s. Timpul scurt în care se degajă energia exploziei conduce la o presiune de detonație în masivul de roci egală cu 70.000 kgf/cm2, iar în rețetele cu pulberu de aluminiu, până la 170.000 kgf/cm2, fiind de 2,5 ori mai mare față de amestecurile simple AN/FO și AM-1 pentru care presiunea de detonație nu depășește 30-35.000 kgf/cm2.

Cea mai importantă caracteristică a gelurilor explozive o constituie menținerea presiunii exploziei pe o perioadă îndelungată de timp.

Prin optimizarea raportului dintre componenții carburanți și oxidanți, se asigură acestor explozivi calități detonante deosebite pentru dislocarea rocilor tari și foarte tari în condiții uscate, umede și foarte umede.

La noi în țară s-au folosit de-a lungul timpului o serie de geluri explozive, iar în prezent nu se mai fabrică și se folosesc doar explozivii de tip ROVEX-650; ROVEX 700 și ROVEX-Extra.

Explozivii ROVEX se prezintă ca o masă gelatinoasă omogenă și conțin în diferite proporții: azotat de amoniu, azotat de sodiu, nitrat de monometilamină, pulbere de aluminiu (tipul 650), pudră de cauciuc (tipul 700 și extra), bule de sticlă (tipul 650 și extra) etc.

Explozivii de tip ROVEX s-au livrat sub formă de cartușe cu învelișul de polietilenă având diametrul cuprins între 40 și 100 mm, masa între 400 și 500g sau tuburi din polietilenă cu diametrul între 150 – 220mm și greutatea cuprinsă între 15 și 25kg.

Cartușele cu exploziv ROVEX se ambalează în lăzi pliante din carton ondulat sau în lăzi din lemn, iar tuburile în saci de polietilenă a 40-50kg.

Întrucât gelurile explozive ROVEX 650 și extra nu au sensibilitatea necesară pentru a fi amorsate de la capse, pentru inițierea acestora se folosesc încărcături de dinamită, astralită sau încărcături unitare de tip BOOSTER.

Utilizarea gelurilor explozive permite creșterea rețelei de foraj simultan cu reducerea consumului specific de exploziv.

Deși costul este destul de ridicat, comparativ cu ANFO folosirea lor în carierele de roci tari, în locurile cu condiții hidrogeologice dificile, precum și în perioadele din cursul anului cu precipitații abundente, este soluția cea mai avantajoasă. De asemenea, cantitatea mare de energie degajată în timpul procesului de transformare explozivă face ca șlamurile să fie din ce în ce mai utilizate în lucrările de extragere a rocilor tari în cariere.

În funcție de consistența și dozajul componenților, șlamurile explozive sunt oferite producției în două variante:

1) – cu o consistență fluidă și transportate până la locul de muncă în cisterne, recipiente sau prin conducte de la un punct fix de preparare și apoi refulate în găurile de sondă;

2) – cu o consistență plastică scăzută transportate în saci de polietilenă sau încartușați la dimensiunile stabilite de beneficiari. În acest caz, prepararea amestecului se efectuează la fabrica producătoare, unde are loc și ambalarea lui.

Diametrul critic are valori de 25-150 mm, iar pentru lucrările subterane o atenție deosebită se acordă bilanțului de oxigen care trebuie să fie nul sau ușor pozitiv.

Pe plan mondial, firmele specializate din Suedia, SUA, Canada, Japonia, Australia, au diversificat rețetele gelurilor explozive în scopul îmbunătățirii calităților detonante și reducerii costurilor de livrare.

În SUA și Canada, gelurile explozive denumite slurry, slurry blasting agents (DBA) sunt comercializate sub denumirea de Molanite, Tovex, Powergel etc., în compoziția cărora se includ fie numai pulbere de aluminiu, fie pulbare de aluminiu cu trotil granulat și substanțe de gelatinizare și reticulare.

Explozivi pe bază de emulsii

O emulsie este definită ca fiind un amestec intim între două lichide care nu se dizolvă unul în altul. Exprimat în termeni mai tehnici o emulsie este un sistem bifazic în care o fază internă sau dispersă este distribuită într-o fază externă sau continuă.

Compoziția cadru a unei emulsii constă în: azotat de amoniu, diferiți carburanți fluizi, sensibilizatori și alți componenți pentru asigurarea consistenței necesare și a calităților detonante.

Elmusiile explozive au la bază principiul emulsiilor “apă în ulei”.

Pentru emulsiile de tip “apă în ulei” fiecare particulă microscopică de apă sau soluție este înconjurată de o peliculă fină de ulei care protejează apa sau soluția de apa din exterior, fig.3.38.

Fig.3.38. Vedere la microscopul electronic a unei emulsii explozive

Rețetele cele mai recente sunt constituite dintr-un oxidant anorganic fluid, care sub formă de picături cu dimensiuni reduse reprezintă faza de dispersie și un carburant fluid care reprezintă faza continuă fig.3.39.

Raportul dintre oxidant și carburant în amestecul explozivilor menționați, este de aproximativ 10:1. În calitate de oxidanți, cel mai des este utilizat azotatul de amoniu separat sau în amestec cu alte substanțe oxidante, având dimensiuni foarte reduse de 0,001-0,002 mm, dimensiuni mult mai reduse față de cele utilizate la explozivii convenționali, de minimum 0,2 mm, fig.3.40.

Reducerea dimensiunilor particulelor are o mare importanță deoarece acest lucru duce la o apropiere intimă între oxidant și carburant și ca urmare are loc creșterea substanțială a vitezei și a eficienței reacțiilor. Conținutul optim de oxidant în amestec este de 60-85% și 8-16% apă.

Carburanții fluizi sunt selectați din grupa carburanților organici, ca de exemplu: motorina sau grăsimile minerale care intră în compoziția amestecului cu un procentaj de 5-7%. Faptul că ambele faze sunt fluide, iar dimensiunile particulelor de oxidant și carburant sunt foarte mici, ceea ce conferă emulsiilor explozive calități detonante superioare. Pentru repartizarea uniformă a picăturilor mici a soluției oxidante care – așa cum s-a subliniat – dispune de dimensiuni extrem de reduse, de ordinul micronilor, în carburantul lichid se mai adaugă emulsifianții.

Emulsifianții sunt cei mai importanți componenți ai explozivilor emulsionați, deoarece ei asigură stabilitatea emulsiei “apă în ulei” atunci când volumul fazei cotinue are o pondere de 5-7% iar faza dispersă 93-95%.

Emulsifianții frecvent folosiți sunt acizii grași și păcura. În instalația de preparare pentru obținerea explozivului pe bază de emulsii se produce o matrice realizată în urma amestecului între emulsifianți (păcură, ceară), oxidant și apă cu adaus de elemente carburante. Pentru a se deosebi de ceilalți explozivi fluizi, matricea se colorează. Intensitatea reacției poate fi modificată prin schimbarea proporției de combinare a carburantului cu oxidantul, ceea ce permite variația în limite foarte largi a densității cu implicații directe asupra calității explozivului cât și a modului de inițiere. Creșterea eficienței acestui tip de exploziv se reflectă prin viteza de detonație cuprinsă între 5000-6000 m/s față de 2800-3200 m/s pentru amestecurile simple de tip AN/FO (Nitramon) la densitatea în vrac sau de 3500-4000 m/s în cazul șlamurilor explozive.

Emulsiile se deosebesc din punct de vedere structural de șlamurile explozive prin faptul că nu conțin substanțe de îngroșare sau gelifiere, iar amestecul se realizează la o temperatură de 80oC pentru a asigura soluției o anumită concentrație și fluiditate. În vederea prevenirii fenomenului de cristalizare a azotatului de amoniu din soluție, se reconandă ca utilizarea emulsiilor să se facă până la o temperatură de 30-50oC în raport cu concentrația acestora.

Capacitatea de lucru a explozivilor pe bază de emulsii variază în funcție de concentrația matricei, exprimată prin ponderea fazei lichide, valoarea maximă fiind obținută la o concentrație de 40%. Pentru o concentrație mai mare de 40%, particulele din suspensie nu mai sunt omogen distribuite, explozivul este diluat, determinând reducerea intensității undei dinamice de șoc.

Pentru asigurarea sensibilității față de impulsul de inițiere, în compoziția emulsiilor explozive se mai introduc elemente sensibilizatoare sub forma unor substanțe sensibilizatoare chimice sau sub formă de microsfere de sticlă sau de plastic cunoscute și sub denumirea de “microbaloane”.

Sub acțiunea undei de șoc creată de explozivii de inițiere, microbaloanele cu dimensiunile de 0,1 mm se sparg formând “puncte fierbinți” și o comprimare adiabatică, ceea ce determină intensificarea undei dinamice de șoc, accelerarea reacției chimice și reducerea încărcăturii de inițiere cu 20-40%.

În vederea creșterii cantității de căldură, în compoziția emulsiilor se mai pot adăuga pulberi de aluminiu în proporție de 6-10%.

Parametrul cel mai important care influențează proporțiile fizice ale emulsiei este nivelul matricei sau concentrația acesteia.

La niveluri reduse ale matricei (amestecul dintre emulsificator, oxidant, apă și carburant), granulele de azotat de amoniu sunt acoperite de elementul carburant dar rămân libere. Odată cu creșterea nivelului matricei, o cantitate mai mare de emulsie este absorbită în porii granulelor, iar spațiile dintre granule sunt umplute într-o proporție de 30-40%. Mărimea nivelului matricei are influența directă asupra densității, diametrului critic, coeziunii, rezistenței la apă și sensibilității la inițiere, tabelul 3.21.

Tabelul 3.21. Influența nivelului matricei asupra proprietăților explozivilor

Experiențele efectuate au arătat că la nivelele de matrice de peste 40% se asigură o creștere neînsemnată a energiei. Din aceste considerente rezultă că densitatea optimă a explozivilor pe bază de emulsii corespunde unei matrice de 45%. Sensibilitatea explozivului la inițiere și transmiterea detonației scade pe măsura creșterii nivelului matricei datorită faptului că unda de șoc este propagată mai lent. Ca urmare, dacă nivelul matricei este mai mare decât nivelul critic, acesta se comportă mai mult ca un combustibil energetic decât ca un exploziv.

Pe măsură ce crește nivelul matricei se consideră că explozivul este mai mult ca un combustibil energetic decât ca un exploziv.

Pe măsură ce crește nivelul matricei se consideră că explozivul este mai diluat cu două efecte principale: necesitatea unui sistem de inițiere mai puternic și creșterea diametrului critic.

O încărcătură redusă de inițiere poate provoca detonarea explozivului, dar matricea relativ insensibilă va tinde să țină undele de șoc sub puterea critică.

Gradul de coeziune nu prezintă o valoare critică, dar el afectează eficiența explozivului pe bază de emulsie, influențând densitatea și rezistența la apă.

Golurile de aer nu afectează sensibilitatea explozivului, dar reduc densitatea acestuia influențând direct eficiența exploziei.

Cu cât nivelul matricei este mai mare, dar în limite care să mențină fluiditatea explozivului, cu cât explozivul este mai compact în spațiul plasat sau încărcat.

Rezistența la apă a emulsiilor depinde direct de nivelul matricei. La o matrice de 30% stratul de acoperire al granulelor este foarte subțire (0,1-0,2 mm) astfel întrucât rezistența la apă nu este mare. La o valoare a matricei de până la 40% majoritatea golurilor de aer dintre granule sunt umplute, iar granulele sunt mai bine protejate față de apă. La nivelul de 40%, matricea ăncepe să îndepărteze granulele unele de altele, stratul de protejare crește iar rezistența la apă se mărește foarte mult. La nivelul de peste 50-55% (emulsiile concentrate) produsul este impermeabil.

Proprietățile importante legate de performanțele de derocare ale emulsiilor sunt puterea, unda de șoc și presiunea gazelor, care influențează cantitatea totală de rocă dislocată, granulometria și distanța de împrăștiere a rocii.

În tabelul 3.22. se prezintă principalele caracteristici explozive ale emulsiilor tipizate pe bază de emulsii, comparativ cu amestecurile simple explozive și șlamurile explozive.

Tabelul 3.22. Comparație între emulsii, amestecuri simple și șlamuri explozive

Adăugarea pulberilor de aluminiu în structura explozivilor pe bază de emulsii, influențează direct comportarea acestora respectiv eficiența împușcării, asigurându-se creșterea temperaturii de explozie, a volumului de gaze, a presiunii de explozie, determinând în ultima instanță o mai bună dislocare a rocilor.

Firma suedeză Nitro Nobel a început producerea unei generații noi de explozivi pe bază de emulsii sub denumirea de EMULITE, prezentați în două variante: fluizi, putând fi pompați în găurile de sondă sau încartușați la diametre între 25-90 mm, făcându-i utilizabili și în găuri de mină.

Emulitul este fabricat în două sorturi diferențiate între ele prin puterea de dislocare: emulit 100 care nu conține pulberi de aluminiu și emulit 150 cu pulberi de aluminiu în calitate de carburant cu proprietăți foarte ridicate.

Emulit 100 este produs pentru folosirea sub formă neîncartușată (încărcătură continuă) dezvoltând sub această formă o energie ridicată. Emulite 150 ambalat în folie de material plastic, are o capacitate de lucru similară explozivilor pe bază de nitroglicerină și ca urmare este indicat a fi amplasat îndeosebi la talpa găurilor de mină, unde roca opune rezistență mai mare la dislocare. Caracteristicile tehnice pentru cele două sorturi de explozivi sunt următoarele:

– densitatea 1,20 – 1,25 kg/dm3;

– energia 3,30 – 4,20 MJ/kg;

– viteza de detonație 5000 m/s;

– rezistența la apă foarte bună

Emulitul încartușat este oferit producției în cartușe din hârtie parafinată sau cartușe din material plastic. Cartușele ambalate în hârtie parafinată sunt livrate cu diametre cuprinse între 25 și 40 mm și folosite în special în cantități mici, la executarea canalelor, sfărâmarea rocilor și a supragabariților.

Cartușele pot fi încărcate în găurile de mină cu aparate pneumatice care le conferă un grad ridicat de compactitate. Emulitul ambalat în fiole de material plastic la diametre de 25-51 mm asigură o mai bună concentrare a energiei explozive. Detonarea completă a emulitului produce o cantitate foarte mică de gaze toxice și ca urmare poate fi indicat și la lucrările miniere subterane.

Emulitul încartușat în saci de plastic este livrat la diametre cuprinse între 42-90 mm și recomandat pentru găurile forate descendent.

Poate fi amplasat la talpă cât și la partea superioară a forajelor.

Firma “TITANITE” din Franța a realizat două tipuri de explozivi emulsionați, Titamax 4000 și Titamax 5000 și livrați sub formă încartușată. Titamax 4000 și 5000 sunt comercializate în pungi alungite din material plastic (Valeron) și legate la ambele capete.

Valeronul este un material nedeformabil și menține cartușele la dimensiunile și forma lor inițială.

Titamax 4000 și Titamax 5000 sunt rezistente la apă, ceea ce face posibil ca la talpa găurilor de mină, energia degajată să fie valorificată în mod eficient. Sunt sensibile la inițiere cu capse detonante și fitile detonante cu miez din pentrită (PETN) cu greutatea mai mare de 10 g/m. Cartușele pot servi la inițierea explozivilor din grupa ANFO și sunt în special recomandate pentru dislocarea rocilor cu tărie ridicată și medie în cariere. Sunt încadrate în clasa explozivilor brizanți și ca urmare pot fi recomandate și în lucrările subterane, în rocile tari și semitari. Calitatea de a fi utilizați în lucrările subterane este facilitată de rezistența lor față de fenomenele de compresiune. Titamax 4000 și 5000 prezintă o securitate maximă la utilizarea în subteran deoarece nu provoacă durere de cap în timpul încărcării și degajă foarte puține gaze nocive după împușcarea găurilor.

În Spania emulsiile explozive sunt comercializate sub denumirea de riogeluri sau hidrogeluri seria E-20, E-21, E-23 și E-24, cartușele având diametrul cuprins între 26 și 40 mm și care pot detona de la o capsă normală nr. 8.

Emulsiile Riomex livrate sub formă încartușate la diametre mici de 26-40 mm dispun de o energie ridicat de 666-938 kcal/kg și viteze de detonație cuprinse între 4500 și 5200 m/s. Rezistența lor la apă este excelentă.

Această familie de emulsii este indicată în derocarea oricăror tipuri de roci și pot înlocui alte produse explozive, ca de exemplu explozivii gelatinoși din seria dinamitelor, gelurile explozive sau alte tipuri de explozivi încartușați.

Companiile producătoare de explozivi din SUA realizează investigații și studii permanente pentru elaborarea unor noi rețete de explozivi emulsionați mult mai ieftini și eficienți. Cea mai recentă realizare în acest domeniu o reprezintă elaborarea de șlamuri concentrate (slurry concentrat) care reprezintă un amestec constituit din emulsie explozivă și ANFO, dozate astfel încăt emulsia să umple în totalitate spațiile dintre granulele azotului de amoniu.

Tehnologia fabricării emulsiilor explozive

Unul din avantajele explozivilor pe bază de emulsii îl constituie simplitatea tehnologiilor fabricării lor, iar eficiența acestor tehnologii depinde de gradul de stabilitate pe care îl conferă emulsiilor. Se utilizează în esență două metode de stabilizare a emulsiilor, una chimică și alta mecanică. Metoda chimică se bazează pe folosirea unor materiale denumite emulsifianți care au rolul de a menține faza de ulei și de apă în contact strâns. Prin alegerea judicioasă a tipului și cantității de emulsifiant se obține o stabilitate excelentă.

În plus, unele uleiuri reacționează cu emulsifiantul asigurând sporirea stabilității. Rezultate bune în asigurarea stabilității au fost obținute prin utilizarea păcurii.

A doua metodă de stabilitate are în vedere faptul că particulele mai mari sunt mai puțin stabile decât cele cu dimensiuni mai mici. Dimensiunile particulelor pot fi controlate în mică măsură prin alegerea emulsificatorului și uleiurilor, devenind necesară utilizarea diferitelor tipuri de agitatoare. Cu cât este mai mare energia și viteza de agitare sau amestecare, cu atât se va obține o dimensiune mai redusă a particulelor și deci o stabilitate mai bună.

Emulsiile pot fi produse în procese continui sau discontinui.

Procesele continui, implică agitarea unui volum redus cu consum ridicat de energie, în timp ce procesele discontinui utilizează o agitare cu volum mare și energie redusă. În fig. 3.41. sunt prezentate fluxurile tehnolgice pentru prepararea matricei sau emulsiei de bază și pentru realizarea emulsiilor folosite în practică, încartușate sau pompabile.

În principiu o linie tehnologică mobilă pentru prepararea explozivilor pe bază de emulsii constă din rezervoare pentru matricea emulsiei, ulei și azotat de amoniu. Aceste rezervoare sunt amplasate pe un vehicul modificat prevăzut cu distribuitor de încărcare unde se realizează omogenizarea amestecului, iar prin intermediul unui jgheab sau furtun se asigură încărcarea găurilor.

În ultimul timp au apărut informații în literatura de specialitate privind fabricarea emulsiilor explozive direct la frontul de lucru, în subteran.

Produsul exploziv fabricat în subteran, care să lucreze în condiții de umiditate ridicată și în găuri de mină cu diametrul de 40-50 mm, nu poate fi decât emulsia sensibilizată prin compuși chimici gazeifianți de aerare sau prin bile de sticlă.

Instalația folosită pentru realizarea explozivului se compune dintr-o cuvă amovibilă care conține o tonă din matricea emulsiei, o pompă cu volum variabil folosită la pomparea matricei, un malaxor static plasat la extremitatea furtunului, un al doilea furtun de cauciuc prin care se face alimentarea amescetului cu surplusul necesar de azotat de amoniu și cu compusul chimic gazeifiant sau cu baloane de bioxid de siliciu. Această soluție tehnică permite obținerea explozivului numai la extreminatea conductei flexibile de încărcare.

Malaxorul static asigură sensibilizarea matricei și obținerea explozivului prin amestecarea acesteia cu compusul chimic gazeifiant și cu azotatul de amoniu.

Explozivul rezultat are o densitate de 0,8-1,20 g/cm3, o energie totală de 2,8 – 3,0 MJ/kg și viteza de detonație de 4500-5000 m/s, la un diametru al încărcăturii de 45 mm.

Fabricarea explozivului la locul de folosire duce la diminuarea accentuată a cantității de exploziv manipulată de personal și, de asemenea la scăderea riscurilor legate de prezența acestui produs la fronturile de lucru. Emulsia nu devine exploziv decât după ce trece de malaxor și ajunge în gaura de mină.

Încărcarea găurilor în noua variantă de lucru este foarte rapidă și în plus cantitatea de exploziv stocată în general devine extrem de redusă.

Performanțele obținute cu explozivul fabricat la locul de folosire sunt similare cu cele obținute cu emulsiile explozive fabricate la suprafață în instalații destinate special acestui scop. Acest lucru se datorează în primul rând coeficientului net superior de încărcare a găurilor de mină cu explozivul fabricat în subteran.

Emulsii explozive îngreunate.

Emulsiile explozive îngreunate sunt explozivi din ultima generație. Ei sunt constituiți din azotat de amoniu și motorină în proporție de 25-75 %, amestecul fiind prins într-o matrice de gel sau emulsie explozivă, care are rolul de-a îmbunătăți performanțele și rezistența la apă ale amestecului de azotat de amoniu și motorină fără să-i crească sensibilitatea.

Amestecul îngreunat exprimat prin raportul dintre azotatul de amoniu și motorină și matricea de gel sau emulsie explozivă este utlizat în vrac. El se prezintă sub două forme:

– produse granulare mai mult sau mai puțin legate, deoarece proporția de azotat de amoniu și motorină este peste 40%. În acest caz încărcarea amestecului se face sub forța gravitației;

– paste mai mult sau mai puțin vâscoase conținând granule separate de azotat și motorină, deoarece proporția de amestec este inferioară lui 40%. În acest caz încărcarea amestecului exploziv se face prin pompaj.

Aceste produse sunt cel mai frecvent preparate la locul de utilizare plecând de la constituienții de bază: azotat de amoniu, motorină, emulsie, materiale gelifiante și eventuali sensibilizatori. Prepararea se face pe un camion, adus la locul împușcării, care asigură fabricarea continuă a amestecului exploziv și încărcarea acestuia în găurile de mină sau de sondă.

Trebuie să se acorde atenție evoluției viitoare a produselor moderne în domeniul explozivilor (geluri explozive, emulsii) care, fără îndoială, vor înlocui în timp explozivii tradiționali datorită superiorității lor din punct de vedere al securității și ușurinței de preparare și folosire.

Avantajele și dezavantajele explozivilor pe bază de emulsii.

Datorită sensibilității reduse la transport și manipulare, explozivii pe bază de emulsii sunt mai puțin supuși inițierii accidentale cauzată de electricitate statică, lovituri, foc sau alți factori externi, sunt mai ușor și mai sigur de fabricat și transportat decât orice alt exploziv industrial. De asemenea, au o viteză de detonație ridicată și stabilă, asigurând o ardere completă a componenților, reducând conținutul de CO cu 6% față de explozivii pe bază de mestecuri simple.

Un alt avantaj important al acestei grupe de explozivi îl reprezintă posibilitatea de corelare a proprietăților detonante cu caracteristicile de sfărâmare ale rocilor prin simpla modificare a concentrației emulsiei.

În cazul rocilor de tărie redusă, un nivel de emulsie de 23-28% este suficient, în condițiile unor roci semitari concentrația emulsiei crește la 35-40%, iar în cazul rocilor foarte tari problema se rezolvă prin adăugarea pulberilor de aluminiu.

Mecanizarea completă a operației de preparare și încărcare prin mijloacele tehnice simple, vehicule echipate cu compartimente specific precursorilor și subansamblelor corespunzătoare fluxului de preparare, rezervor pentru azotat de amoniu, rezervoare pentru ulei, motorină, păcură și recipiente pentru pulberile de aluminiu, amestecul făcându-se într-un malaxor special contruit – determină ca acest sort de exploziv să fie deosebit de competitiv. De asemenea prezintă o rezistență bună față de apă la o concentrație de 30% și foarte bună pentru concentrația emulsiei de 40-45%.

Utilizarea emulsiilor explozive poate fi făcută în vrac sau sub formă încartușată în raport cu concentrația matricei, diametrul critic fiind între 125-175 mm pentru o concentrație de 20-45%.

Dezavantajele acestor explozivi constă în faptul că utilizarea lor este dificilă în cazul găurilor de sondă înclinate ascendente. Pe de altă parte, emulsiile sunt mai susceptibile la diluări și impurificări decât șlamurile, mai ales în ceea ce privește apa și detritusul rezultat la executarea găurilor de sondă.

Cu toate neajunsurile enumerate, explozivii pe bază de emulsii sunt foarte efiicienți când sunt corect utilizați, datorită abantajelor majore pe care le oferă.

Explozivi pe bază de azotat de potasiu

Pulberea neagră.

Pulberea neagră inventată în jurul anului 220 î.e.n. în China, a fost primul exploziv folosit în exploatările miniere. Aceasta este un amestec dintre o substanță oxidantă-azotat de potasiu sau de sodiu în proporție de 63-77%, o substanță carburantă-cărbune de lemn de arin în proporție de 10-22% și un liant activ, sulful în procent de 8-9% – ce favorizează trecerea oxigenului de la oxidant la carburant.

Astăzi se fabrică o serie de tipuri de pulberi cu componenții specificați mai sus, ce participă cu diferite ponderi procentuale.

Pulberea neagră se prezintă sub formă de granule de culoare brun-cenușiu cu irizații metalice având mărimea granulelor de 1,03-4,7 mm și cu o greutate specifică aparentă de 1,6-1,89 g/cm3.

Este un exploziv sensibil la impact și frecare, ușor inflamabil, temperatura de aprindere fiind de cca. 300oC. În cantități mari și anumite condiții de mediu arderea trece în explozie.

Viteza de detonație este relativ mică, situată mult sub 2000 m/s – în funcție de densitatea pulberii, mărimea încărcăturii, burajul folosit și intensitatea impulsului exterior – ceea ce o situează în grupa explozivilor lenți.

Prezența umidității determină reducerea sau pierderea totală a proprietăților detonante, umiditatea maximă admisă fiind de 1%.

Pulberea neagră se folosește în cantități mari la fabricarea fitilului Bickford, precum și la efectuarea unor lucrări de împușcare în cariere, în cazul rocilor elasto-plastice și atunci când se urmărește desprinderea rocilor tari și casante în blocuri mari.

Explozivi de siguranță

Prin explozivi de siguranță se înțeleg explozivii posibil a fi folosiți în mediul potențial periculos, în exploatările miniere care sunt mai puțin sensibili la lovituri, manipulare, transport, explozivii folosiți în exploatările carbonifere cu concentrații de gaze sau praf de cărbune și explozivii folosiți în subteran la temperaturi ridicate.

Explozivi de siguranță antigrizutoși.

În minele de cărbune cu emanații de gaz metan, acesta formează în anumite proporții cu aerul, un amestec exploziv denumit grisou, care în contact cu o sursă de căldură se aprinde sau explodează.

Amestecul care produce cele mai puternice explozii corespunde unei compoziții de 9,45% metan și 90,54% aer. Pentru această compoziție cantitatea de oxigen din atmosfera minei este suficientă arderii complete a întregii cantități de metan, explozia desfășurându-se după următoarea reacție:

CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O + 192 kcal/mol (800 kJ/mol)

Limita inferioară de explozie a metanului din amestec este de 5%, iar limita superioară de 15%. Aceste limite sunt influențate de temperatură, presiune și existența în amestec a unor gaze și pulberi de praf, care se pot întâlni în lucrările miniere.

Aprinderea amestecului metan-aer prezintă o particularitate față de cele mai multe sisteme gazoase combustibile. Astfel, în contact cu sursa de căldură, metanul nu se aprinde imediat, ci după o anumită perioadă de întârziere, numită perioadă de inducție.

Cercetările experimentale au arătat că temperatura minimă de aprindere a metanului în amestec cu aerul, este de 650 oC, iar pentru această temperatură perioada de întârziere este de 10 secunde. Datorită întârzierii exploziei metanului, atunci când vine în contact cu o sursă de căldură, a devenit posibilă utilizarea explozivilor în minele grizutoase.

Perioada de întârziere a exploziei metanului, scade odată cu creșterea temperaturii. La temperatura de 650 oC explozia are loc după 10 sec.; la 750 oC, după 1 sec.; la 800 oC după 0,5 sec., iar la 1000 oC după 0,04 sec.

Participarea prafului de cărbune amplifică efectul exploziei metan-aer. Praful de cărbune devine periculos la explozie, mai ales atunci când are un conținut de materii volatile (metan, etan, propan) mai mare de 10% și o granulație mai mică de 75 microni.

Concentrația cea mai periculoasă este de 300-600 grame praf la 1 m3 aer, cu limita inferioară de 10-40 g/m3 aer și limita superioară de 2000 g/m3 aer.

Cauzele care pot duce la aprinderea amestecului metan-aer-praf de cărbune sunt: căldura gazelor degajate la împușcarea încărcăturilor explozive, unda de șoc provocată de explozie, particulele incandescente care se formează la detonarea încărcăturilor explozive, focurile subterane, scânteile electrice, scântei degajate la efectuarea operațiilor de sudură în subteran etc.

Între cauzele enumerate, primul loc îl dețin lucrările de împușcare cu o pondere de 20% și chiar peste acest procent din totalul aprinderilor constatate.

Pentru preîntâmpinarea exploziilor la lucrările de împușcare în minele cu degajări de metan și praf de cărbune s-au elaborat trei direcții principale de acțiune:

– Prima direcție de acțiune prevede ca întregul sistem de exploatare a câmpului minier să fie astfel conceput încât să excludă posibilitatea acumulării metanului într-o concentrație periculoasă printr-un aeraj intens și eficient a locurilor de muncă asociat cu degazarea prealabilă a stratelor de cărbune.

– A doua direcție de acțiune prevede prevenirea exploziilor de metan și praf de cărbune. În acest sens se prevede o bună aerisire a locurilor de muncă, burarea corectă a găurilor de mină cu materiale inerte adecvate, șistificarea locurilor de muncă, stropirea frontului de lucru, injectarea apei sub presiune în stratul de cărbune etc.

– A treia direcție prevede utilizarea unor explozivi speciali denumiți explozivi de siguranță antigrizutoși și a unor metode adecvate de împușcare.

În cele ce urmează ne vom ocupa de cea de-a treia direcție de acțiune.

Explozivii de siguranță antigrizutoși au produsele de explozie cu o temperatură scăzută. În acest scop, în compoziția explozivilor se includ substanțe care dispun de capacitatea de a absorbi căldura produselor de explozie denumite substanțe inhibitorii dintre care sărurile halogene dispun de cele mai ridicate calități inhibitorii. Adaosul unui procent de 20% ClNa reduce cantitatea de căldură și temperatura gazelor de explozie cu 25-30%. O altă soluție pentru creșterea gradului de securitate a lucrărilor de împușcare constă în introducerea cartușelor în învelișuri din substanțe inerte cu proprietăți inhibitorii.

Explozivii de siguranță antigrizutoși trebuie să îndeplinească următoarele condiții.

– căldura de explozie să nu fie mai mare de 900 kcal/kg;

– capacitatea de explozie să fie limitată la valori de 100-240 cm3 pentru cărbune și 240-300 cm3 pentru steril;

– să se asigure o bună detonație;

– bilanțul de oxigen să fie nul sau ușor pozitiv pentru a nu se putea forma gaze ce ar activiza aprinderea metanului (CO, N2, NO2, O2);

– să conțină substanțe inhibitorii.

Astăzi se cunoaște o gamă largă de explozivi antigrizutoși care pot fi grupați în următoarele clase:

– explozivi admiși numai pentru lucrările executate în steril;

– explozivi admiși pentru lucrările de împușcare în cărbune sau mixt;

– explozivi cu siguranță mărită admiși în locuri de muncă cu degajări intense de metan;

– explozivi cu un înalt grad de siguranță, admiși pentru locuri de muncă cu grad de periculozitate deosebit de ridicat.

Astăzi sunt acceptate două principii de elaborare a explozivilor de siguranță antigrizutoși: principiul includerii substanțelor inhibitorii în compoziția explozivului și principiul detonației selective cu schimbători de ioni între sărurile inhibitoare.

Explozivii antigrizutoși elaborați după formula clasică.

Pentru acești explozivi substanțele inhibitorii sunt incluse direct în compoziția lor și participă simultan cu toate elementele componente în reacția explozivă, iar energia este degajată integral.

Acești explozivi sunt constituiți din 10-13% nitroglicerină în calitate de sensibilizatori, 30-60% azotat de amoniu și azotat de sodiu în calitate de oxidant și 5-50% substanțe inhibitorii (clorură de sodiu, sulfat de sodiu sau clorură de amoniu). De-a lungul anilor, în industria carboniferă din țara noastră s-au utilizat trei tipuri de explozivi: AGS – pentru lucrările miniere în steril; AGC și AG – pentru lucrările în cărbune.

În ultimii ani s-a trecut la un sortiment nou AGP folosit atât în steril cât și în cărbune. Acești explozivi au fost livrați sub formă de cartușe cu masa de 100 g și diametrul de 30 mm. Încărcăturile limită de siguranță care nu produc aprinderea amestecului metan-aer sunt: 600 g pentru AGS, 700 g pentru AGC și 1000 g pentru AG și AGP. În subteran încărcăturile maxim admise pentru fiecare gaură de mină sunt de 500 g la AGC, 600 g la AGS și 800 g la AG și AGP.

Pentru inițierea detonației sunt indicate capsele electrice instantanee sau milisecundă cu tub din cupru.

Caracteristicile detonante ale explozivilor descriși sunt date în tabelul 3.23.

Tabelul 3.23. Caracteristicile termodinamice ale explozivilor de siguranță antigrizutoși fabricați pe principiul rețelelor clasice în România.

O serie de factori cum ar fi de exemplu densitatea, hidrofobizarea sărurilor, omogenizarea amestecului, ambalarea sa, au o importanță deosebită pentru calitatea explozivilor menționați mai sus. Cu toate acestea, asigurarea gradului de antigrizutanță numai prin limitarea energiei nu a reușit să înlăture riscul aprinderii amestecului metan-aer, mai ales în situațiile deosebit de complexe și periculoase din subteran.

Siguranța limită a explozivilor antigrizutoși elaborați după rețeta clasică față de situațiile de risc la aprinderea metanului a fost dovedită cu mai multă certitudine odată cu utilizarea capselor milisecundă când s-a constatat influența reciprocă a găurilor de mină, având ca efect amputarea și demolarea încărcăturilor explozive plasate în găurile de mină la împușcările în fronturile de lucru și formarea unei rețele de fisuri cu un conținut ridicat de metan, care intersectau încărcăturile învecinate.

Când aceste condiții au fost modelate în camere speciale de experimentare a reieșit că cea mai periculoasă situație este creată de detonația unei încărcături dezvelite de o fisură longitudinală. Pentru astfel de condiții au fost propuși explozivi cu detonație selectivă cu schimbători de ioni caracterizați printr-un înalt grad de siguranță.

Institutul de Cercetări pentru Securitate Minieră din Petroșani a elaborat explozivul de siguranță antigrizutos AGC, care conține săruri alcaline inerte din grupa oxalaților de amoniu, și explozivul AGP. Ambele sorturi au în componența lor substanțe inerte inhibitoare.

În afară de explozivii antigrizutoși obișnuiți la care antigrizutanța se realizează prin raportul favorabil al constituenților (oxidant-combustibil-săruri inhibitoare) în practica mineritului mondial se mai realizează și se folosesc explozivi ușurați și explozivi cu schimbători de ioni.

Explozivi antigrizutoși de înaltă siguranță.

Explozivii ușurați se realizează prin reducerea densității explozivilor antigrizutoși. Astfel se asigură o accelerare a reacției de descompunere în gaura de mină, ceea ce reduce posibilitatea expandării în atmosfera explozivă înconjurătoare a unor produse intermediare ale reacției.

Reducerea densității se realizează prin introducerea în compoziția explozivului a unor substanțe foarte ușoare ca: turbă, făină de lemn, spumă de uree etc.; obținându-se astfel explozivi cu o densitate de 0,8 g/cm3.

Explozivi cu schimbători de ioni se realizează dintr-un amestec constituit pe lângă alte substanțe, din clorură de amoniu și azotat de sodiu, din care în reacția de descompunere se formează clorură de sodiu în stare moleculară fin și omogen dispersată cu calități inhibitoare superioare și azotat de amoniu ca suport oxidant.

Conținutul procentual al celor doi componenți care să corespundă raportului echimolecular al schimbărilor de ioni are următoarele valori: 61,4% NaNO3 și 38,6% NH4Cl.

Acești explozivi prezintă o siguranță foarte ridicată, încărcătura limită care nu aprinde metanul este de 2200 g.

Acești explozivi au însă caracteristici balistice inferioare explozivilor antigrizutoși obișnuiți. Potențialul redus – de circa 120 cm3 al explozivilor cu schimbători de ioni se compensează însă prin psibilitatea măririi încărcăturii pe gaură, fără riscuri.

În țara noastră, ca explozivi de înaltă siguranță cu detonație selctivă s-au realizat explozivii DS și DS-H2, destinați pentru lucrările de împușcare în cărbuni friabili și șisturi bituminoase.

Explozivii DS și DS-H2, cu detonație selectivă sau schimbători de ioni se caracterizează printr-o siguranță înaltă față de metan și praf de cărbune.

Superioritatea acestor explozivi constă în faptul că substanțele inhibitoare se formează în stare “născândă” (se degajă în timpul reacției) cu un grad mare de dispersie.

Acești explozivi sunt constituiți în principal din 10% nitroglicerină; 83-88% azotat de potasiu sau sodiu și clorură de amoniu.

La acești explozivi nu se limitează încărcătura pe gaură. Explozivul DS-H2, are în compoziție substanțe hidrofobe și ca urmare se poate folosi și în găuri cu apă.

Inițierea se face cu capse electrice. Cartușele au greutatea de 100 g și diametrul de 30 mm.

Cercetările efectuate în ultimii ani, atât în țara noastră cât și în străinătate, și-au propus să înlocuiască nitroglicerina din compoziția explozivilor antigrizutoși cu un sensibilizator pulverulent de tipul hexogenului. Primele încercări s-au efecutat cu o compoziție constituită din 85% NaCl și 15% hexogen cu granule de 0,004 mm. Experiențele au arătat că atât diametrul critic cât și viteza de detonație sunt aproximativ aceleași ca în cazul sensibilizării cu nitroglicerină.

Experiențele au continuat cu o rețetă pe bază de schimbători de ioni constituită din 51,4% NaNO3 + 48,6% ClNH4 și pulberi fine de hexogen.

Astfel a fost dovedit că principalele caracteristici termodinamice și balistice sunt comparabile cu rețetele în care s-a folosit nitroglicerina ca sensibilizator, iar stabilitatea chimică este mult mai satisfăcătoare. În experiențele cu încărcături dezvelite a detonat numai hexogenul, iar în mortier detonația a fost completă, cu participarea perechii de săruri. Referindu-se la dozarea acestui sensibilizator în compoziția explozivilor, selectivitatea cea mai reușită a detonației în mortiere deschise s-a obținut pentru un conținut de 7,5% hexogen.

În schimb, explozivii cu sensibilizatori cu nitroglicerină realizează o distanță la transmitere a detonației de două ori mai mare ca în cazul hexogenului, datorită sensibilității diferite la impact față de acțiunea undelor de șoc.

Pentru prevenirea aprinderii amestecului metan-aer-praf de cărbune, normele de protecție a muncii din țara noastră cuprinde o serie de prevedri din care se menționează:

– distanța dintre găurile încărcate cu exploziv să fie de minim 50 cm;

– conținutul de metan în frontul de lucru și la 20 m în spatele frontului să fie sub 1%;

– încărcătura de exploziv în fiecare gaură de mină să nu depășească 500 g în cărbune și 600 g în steril;

– pentru inițierea milisecundă, treptele de întârziere între încărcăturile din găurile învecinate să nu depășească 75 ms iar între prima și ultima încărcătură, întârzierea să nu depășească 200 ms în cărbune și 400 ms în steril;

– este interzisă folosirea capselor detonante cu întârziere mare și înveliș din aluminiu, fiind deci admisă numai utilizarea detonatorilor cu tub de cupru.

Verificarea explozivilor de siguranță antigrizutoși

Verificarea explozivilor de siguranță antigrizutoși se fac într-un tunel metalic, unde pe baza rezultatelor testelor se constată dacă explozivul supus verificării aprinde amestecul metan-aer-praf de cărbune (CH4-4%; praf de cărbune 330 g/m3) sau metan-aer la concentrația cea mai periculoasă (conținutul de CH4-8÷10%).

Tunelul cu diametrul de 1,5 m și lungimea de 15 m este prevăzut cu o cameră de explozie având volumul de 9 m3 și o cameră de detentă cu un volum de 17,2 m3, fig.3.42.

Încărcăturile de exploziv, sunt introduse într-o piesă masivă de oțel denumită mortier, prevăzut cu un canal central având lungimea de 900 mm și diametrul de 60 mm, cu ajutorul căruia se poate modela comportarea încărcăturilor în găurile de mină. Mortierul se așează în camera de explozie a tunelului sau în afara acestuia și se încarcă cu exploziv potrivit recomandărilor producătorului. În camera de explozie a tunelului se crează cea mai periculoasă concentrație de aer-metan-praf de cărbune.

În astfel de condiții se fac 5+5 încercări sau 10 trageri în timpul cărora explozivul supus verificării nu trebuie să aprindă amestecul metan-aer sau metan-praf de cărbune.

Dacă încărcătura limită nu a reușit să aprindă amestecul menționat, lotul de exploziv de maxim 10 t este admis a fi utilizat în subteran și explozivul este omologat și recomandat pentru utilizarea pe scară industrială.

Funcție de rezultatele testelor se stabilește încărcătura limită maximă pe gura de mină, admisă a fi utilizată în subteran.

Explozivii antigrizutoși cu schimbători de ioni se supun unor teste mai exigente și anume se lucrează pe mortiere crestate, care reproduc situația în care încărcătura de exploziv ar fi dezvelită pe toată lungimea găurii de mină și se face detonarea unor încărcături liber suspendate care simulează cazul când cartușele de exploziv sunt proiectate în atmosfera inflamabilă.

Explozivii de siguranță față de pulberile de sulf.

Cercetările experimentale efectuate în țara noastră au arătat că pulberile de sulf prezinztă proprietăți inflamabile și explozive chiar la concentrațiile de 50 g/m3. În acest context a fost omologat explozivul de siguranță denumit SS (siguranță sulf), constituit dintr-un amestec de 10% nitroglicerină, azotat de amoniu, clorură de sodiu și amoniu în calitate de săruri inhibitoare, tab.3.24.

Explozivul SS este recomandat pentru efectuarea lucrărilor de împușcare în subteran la exploatarea zăcămintelor de sulf sau sulfuri cu un conținut mai mic de 30% sulf. Încărcătura maximă admisă pe gaura de mină este de 800 g.

A fost livrat sub formă de cartușe cu masa de 100 g și diametrul de 30 mm, care pot detona de la o capsă electrică. Pentru a mări gradul de siguranță în frontul de lucru se recomandă măsuri suplimentare de securitate realizate prin pulverizarea apei și formarea unui nor de ceață, în vederea umectării pulberilor de sulf.

Explozivi de siguranță termorezistenți

În unele mine de minereuri metalifere roca mineralizată în contact cu aerul se oxidează intens și degajă căldura. Temperatura rocii poate ajunge până la 100-120oC.

În aceste condiții, explozivii ordinari se deteriorează sau utilizarea lor poate deveni periculoasă întrucât sub influența căldurii degajate de rocă, poate avea loc detonarea necontrolată prematură a încărcăturilor de explozivi, ca urmare a reacției chimice de descompunere a explozivului. Temperatura minimă la care reacția de descompunere primește caracter exploziv se numește temperatură de decrepitare. Din această cauză explozivii ordinari nu pot fi folosiți la temperaturi de peste 50oC.

Pentru efectuarea lucrărilor de împușcare în locurile cu degajări mai mari de căldură s-au utilizat în România, explozivii de siguranță termorezistenți TR-1 și TRU, tabelul 3.24.

Tabelul 3.24. Caracteristicile termodinamice și balistice ale explozivilor de siguranță față de pulberile de sulf și a explozivilor termorezistenți.

Explozivul TR-1 are următoarea compoziție: 20% trotil, 79% azotat de amoniu și 1% făină de lemn. Produsul este de culoare alb-gălbuie, are densitatea de 1,1 g/cm3 și temperatura de explozie de 2800 oC. Prin descompunere sub formă de detonație degajă 1015 kcal/kg și un volum de produși gazoși de 900 dm3/kg.

Capacitatea de lucru a explozivului este de 340 cm3, iar brizanța de 14,5 mm.

Explozivul TRU conține uree în plus față de TR-1, care are rolul de stabilizator al descompunerii azotatului de amoniu. Datorită compoziției pe care o are explozivul TRU, acesta prezintă față de TR-1 o stabilitate termică mai ridicată, precum și proprietăți termochimice și explozive mult îmbunătățite.

Acești explozivi pot fi utilizați până la temperaturi de 89-110 oC.

Explozivii TR-1 și TRU s-au livrat sub formă de cartușe cu masa de 100 grame și diametrul de 30 mm. Ei se inițiază numai cu ajutorul unor mijloace termorezistente (capse sau fitile detonante).

3.2. MIJLOACE DE INIȚIERE A EXPLOZIVILOR

Desfășurarea activității în deplină siguranță la lucru cu explozivi în lucrările miniere și șantierele de construcții civile, care folosesc explozivi și obținerea unor rezultate optime la lucrări de perforare – împușcare sunt condiționate, pe lângă utilizarea unor explozivi adecvați și de mijloacele de inițiere folosite. Astfel, mijloacele de inițiere trebuie să asigure detonarea completă a încărcăturilor de explozivi, realizarea timpilor de inițiere adecvați condițiilor în care se lucrează și posibilitatea desfășurării activității în orice condiții.

În grupa mijloacelor de inițiere sunt cuprinse capsele detonante, fitilul Bickford, fitilul detonant și sistemele de amorsare nonelectrice, care conțin substanțe explozive caracterizate printr-o sensibilitate ridicată, denumite substanțe explozive de inițiere și care detonează foarte ușor sub acțiunea unei flăcări, scântei sau a unui șoc. În acest mod se formează unda dinamică de șoc, sau impulsul de inițiere, a cărui energie provoacă detonarea încărcăturilor de substanțe explozive.

În funcție de sensibilitatea față de acțiunile exterioare și de scopul lor, explozivii de inițiere se împart în două grupe:

-primari, care detonează ușor în urma unei încălziri, frecări sau a unui șoc;

-secundari, care detonează sub acțiunea undei de șoc a explozivului primar.

În calitate de explozivi de inițiere primari se folosesc fulminatul de mercur, azotura de plumb, trinitrorezorcinatul de plumb, iar ca explozivi de inițiere secundari, tetrilul, pentrina, hexogenul, octogenul s.a.

Explozivii de inițiere se introduc în tuburi metalice denumite “capse detonante”, iar în cazul fitilului detonant, explozivul de inițiere formează chiar miezul acestuia.

Capsele detonante sunt confecționate din tuburi metalice (cupru, aluminiu, oțel) cu diametrul de 5-7 mm și lungimea de 40-80 mm, închise la un capăt, care conțin explozivi de inițiere primari și secundari într-o cantitate de minim 1,3 grame.

Învelișul capselor se alege astfel încât explozivii de inițiere să nu reacționeze cu acesta. În consecință capsele care conțin fulminat de mercur se confecționează din cupru, iar cele cu azotură de plumb, din aluminiu.

În funcție de modul de aprindere a încărcăturii de inițiere, capsele detonante se împart în două categorii:

– pirotehnice, care se aprind de la o flacără deschisă transmisă prin intermediul fitilului Bickford;

– electrice care se aprind prin intermediul unui dispozitiv electric fixat în capsă.

3.2.1. Inițierea pirotehnică a explozivilor

Capsele detonante pirotehnice împreună cu fitilul Bickford formează mijloacele de inițiere pirotehnice.

Capsele pirotehnice

Din punct de vedere constructiv capsa pirotehnică constă dintr-un tub metalic (aluminiu, alamă, oțel) sau carton presat fig.3.43.

Tubul (1) este deschis la unul din capete și umplut pe o porțiune de 2/3 din lungimea sa cu exploziv de inițiere primar (4,5) și secundar (6). Explozivii de inițiere sunt acoperiți cu un strat de pulbere neagră (3) și cu un căpăcel prevăzut cu un orificiu de 2-2,5 mm pentru transmiterea flăcării. Căpăcelul are și rolul de a menține încărcătura de inițiere în stare presată și de a o feri de contactul direct cu fitilul aprinzător care-i poate provoca explozia necomandată. Capsele pirotehnice mai dispun de un lăcaș (7) cu lungimea de minimum 18 mm care servește la fixarea fitilului Bickford.

S-au fabricat capse detonante nr. 8 și nr. 6, care diferă după felul încărcăturii de exploziv și anume:

1. Capsele detonante nr. 8 cu 0,5g fulminat de mercur și 1g tetril.

2. Capsele detonante nr. 6 cu 0,2g azotură de plumb, 0,1g pentrit sau ten și 1g tetril.

Capsele cu fulminat de mercur au tuburile de alamă, cupru sau bimetal, iar cele cu azotură de plumb, tuburi de aluminiu sau aliaje de aluminiu.

Condițiile de performanță și siguranță în exploatare, impuse acestor capse sunt următoarele:

– Puterea de inițiere: să detoneze complet și să producă prin explozie pe o placă de plumb cu grosimea de 5 mm un orificiu prin care poate trece tubul capsei;

– Temperatura de folosire: să nu detoneze la o temperatură de max. 60oC;

– Rezistența la zdruncinare: să nu detoneze și să nu sufere desprinderi ale căpăcelului la 320 de căderi repetate de la 150 mm. După efectuarea acestui test capsa trebuie să corespundă cerințelor de brizanță;

– Rezistența la umiditate: să funcționeze și să aibă brizanța normală după ce au stat în atmosferă umedă 100% timp de 24 ore.

Datorită încărcăturii de inițiere, capsele detonante pirotehnice sunt foarte sensibile la șocuri, scântei și flăcări și trebuie să fie ferite de influența acțiunilor enumerate, iar înainte de întrebuințare este necesar să se verifice cu multă atenție starea lor.

Capsele detonante se livrează în cutii care conțin 100 bucăți și sunt garantate pe timp de 2 ani.

Fitilul Bickford

Fitilul Bickford mai este cunoscut și sub denumirea de fitil de amorsare fig.3.40. și este alcătuit dintr-un miez continuu de pulbere neagră 1, prevăzut în centru cu un fir de bumbac 2, și protejat cu ajutorul unui înveliș 3, format, din trei straturi de bumbac sau iută împletite în spirală și impregnate cu smoală, gudron, ulei sau acoperit cu policlorură de vinil 4, pentru a asigura impermeabilitatea acestuia.

Cantitatea de pulbere neagră este astfel calculată, încât să revină 5 g pe 1 metru liniar de fitil.

În funcție de condițiile de lucru, s-au fabricat și folosit în minerit două tipuri de fitil Bickford și anume:

FA1 – pentru locuri uscate sau umede;

FA2 – pentru lucrări sub apă sau în locuri cu apă.

La ambele tipuri de fitile, firele de bumbac sau de iută din stratele doi și trei sunt impregnate cu bitum, în plus la tipul al doilea ultimul strat de bumbac sau iută este acoperit cu un strat de cauciuc sau polietilenă.

Fitilul Bickford nu este admis în minele grizutoase și în minele cu pulberi explozive, deoarece flacăra dezvoltată la arderea pulberii negre poate produce aprinderea amestecului metan-aer-praf de cărbune. De asemenea, se interzice folosirea fitilului Bickford la săparea puțurilor și suitorilor.

Fitilul Bickford trebuie să îndeplinească următoarele condiții pentru a fi admis la lucrările de împușcare:

– să aibă diametrul exterior de 4,8-5,5 mm pentru a putea fi introdus ușor în lăcașul liber al capsei detonante;

– aspectul exterior să fie uniform, fără crăpături sau rupturi;

– să ardă numai miezul, nu și învelișul;

– să transmită flacăra la cel puțin 2 cm distanță, iar timpul de ardere să fie de 100-120 s/m.

Tehnologia aprinderii explozivilor cu capse pirotehnice și fitil Bickford constă în:

– controlul și tăierea fitilului în funcție de lungimea găurii de mină;

– sertizarea capsei la fitil; amorsarea cartușului cu capsă pirotehnică și fitil și aprinderea fitilului.

– lungimea minimă admisă de Normele Departamentale de Protecția Muncii este de 120 cm, pentru o gaură, respectiv o încărcătură, crescând cu câte 10 cm pentru fiecare gaură de mină în plus. Găurile de mină care se împușcă simultan, vor avea aceeași lungime de fitil.

Capătul fitilului care se va fixa în capsă se taie perpendicular, pentru ca jetul de flacără să aprindă în mod sigur încărcătura primară din capsă fig.3.45.

Fixarea capsei la fitil se numește sertizare și se efectuează cu ajutorul unui clește special fig.3.46. Sertizarea fiind o operație delicată, ea se face numai de către artificieri.

Amorsarea cartușului de exploziv constă în introducerea capsei detonante în cartușul exploziv.

Aprinderea fitilului se face de artificier cu ajutorul unui chibrit sau o bucată de fitil de amorsare fig.3.47.

Fitilul de amorsare se livrează sub formă de colaci cu lungimea de 8 m; 25 de colaci formează un pachet (200 m). Păstrat în condiții corespunzătoare fitilul de amorsare trebuie să-și mențină caracteristicile de la data fabricației, minimum 6 luni.

La executarea lucrărilor miniere și de abataj în cariere sau subteran un artificier poate aprinde cel mult 8 găuri de mină sau de sondă cu fitil Bickford.

Avantajele mijloacelor pirotehnice de inițiere constau în simplitatea operațiunilor și siguranță față de efectele descărcărilor electrice atunci când se lucrează în carieră sau în construcții hidrotehnice din zone montane.

Dezavantajele sunt determinate de limitarea numărului de încărcături care pot fi inițiate de precizia redusă a întârzierilor și de faptul că artificierul se găsește în frontul de lucru atunci când efectuează aprinderea fiecărui fitil.

Lungimea fitilului de amorsare, necesar unei capse detonante se determină în funcție de “n” numărul încărcăturilor (găurilor) pe care le aprinde un artificier și de poziția găurii în suită, respectiv de ordinea aprinderii.

În acest scop se pot folosi următoarele formule:

l fit.g1 = l min (m)

l fitgn = 1min + (n – 1) 0,1 (m)

în care:

lmin = 1,2 m – lungimea minimă utilizată a fitilului;

n = 8 – numărul maxim de încărcături aprinse de un artificier (prescripție făcută de normativele în vigoare).

Lungimea minimă a fitilului de amorsare, necesar unei capse detonante, se determină în funcție de numărul încărcăturilor sau găurilor pe care la aprinde un artificier. În acest scop se poate folosi următoarea formulă, stabilită în mod experimental:

lmin = (nta + tr)Va (m)

în care:

n – numărul de încărcături pe care le aprinde un artificier. Valoarea lui este stabilită prin normele de tehnica securității muncii așa după cum s-a arătat mai sus:

ta – timpul necesar pentru aprinderea unei amorse și deplasarea artificierului la următoarea amorsă. El are valori cuprinse între limitele a 5 și 10 secunde;

tr – timpul necesar retragerii artificierului la locul de adăpostire. Valoarea lui este stabilită la locul executării lucrărilor și poate fi de 60 secunde sau mai mare;

Va – viteza de ardere a fitilului de amorsare, care este de 0,01 m/s.

Pentru siguranță, conducătorul lucrărilor folosește și un fitil de control, pe care îl aprinde odată cu prima amorsă, a cărui lungime se poate determina după următoarele formule:

Numărul de încărcături care se pot împușca simultan se determină cu relația:

(buc)

Consumul de fitil pentru împușcarea unei serii de încărcături, adică de către un artificier va fi:

(m)

în care:

ncol – numărul de colaci de fitil ce se consumă pentru amorsarea încărcăturilor de către un artificier și realizarea amorsei de control.

(buc)

Consumul total de fitil va fi:

în care:

j – numărul de artificieri care lucrează la împușcare.

3.2.2. Inițierea electrică a explozivilor

Capsele detonante electrice.

Capsele detonante electrice au aceeași destinație ca și capsele detonante pirotehnice. Spre deosebire de acestea, capsele detonante electrice sunt prevăzute cu un dispozitiv care asigură transformarea energiei electrice în energie termică, dispozitiv care poartă denumirea de amorsă electrică sau dispozitiv electric fig.3.48.

La trecerea curentului electric amorsa aprinde o substanță ușor inflamabilă, care la rândul ei face să detoneze explozivul de inițiere primar și secundar, formându-se astfel unda dinamică de șoc sub influența căreia detonează încărcătura de exploziv. Curentul electric furnizat de o sursă mobilă sau staționară, pătrunde în capsă și ajunge până la dispozitivul de aprindere prin doi conductori metalici – denumiți reofori – care sunt izolați cu un înveliș din material plastic și fixați în tub, prin intermediul unui dop obturator.

Capsele detonante electrice folosite în domeniul civil sunt clasificare după următoarele criterii:

După modul de aprindere:

capse cu fir incandescent sau cu punte;

capse cu arc electric;

capse cu o substanță foarte bună conducătoare de electricitate.

După durata de aprindere și detonare:

capse instantanee;

capse cu macroîntârzieri;

capse milisecundă.

După siguranța față de mediu:

capse obișnuite pentru medii neexplozive;

capse pentru medii explozive;

capse termorezistente;

capse rezistente la presiuni hidrostatice.

După sensibilitate:

capse de joasă intensitate care au curentul sigur de aprindere (garanție) cuprinse între 0,8-1,0 A;

capse de intensitate medie pentru care curentul sigur de aprindere este de 1,5-1,7 A;

capse de înaltă intensitate având curentul garantat de funcționare de 25 A.

Aprinderea capselor cu fir incandescent sau cu punte. Dispozitivul de aprindere la capsele cu fir incandescent fig.3.48a. constă din doi reofori de cupru, oțel sau aluminiu, ale căror capete sunt curățate de izolație pe o porțiune de 10 – 12 mm și unite cu un filament având lungimea de 4 – 6 mm și diametrul de 0,035 – 0,04 mm denumit punte de incandescență. Punțile de incandescență sunt fabricate dintr-un aliaj pe bază de nichel și anume: crom-nichel (80% nichel și 20% crom); fier-nichel (36% fier și 64% nichel) și cupru-nichel (60% Ni și 40% Cu). Pe filament se fixează o substanță ușor inflamabilă denumită și pastă pirotehnică sau pastilă pirotehnică alcătuită din două straturi: unul interior, construit din 45% clorat de potasiu, 45% sulfo-cianură de plumb și 10% grafit și altul exterior, care arde cu o flacără puternică și este constituit din 50% clorat de potasiu și 50% pulberi de magneziu și aluminiu. Masa acestor paste pirotehnice are valori cuprinse între 34-40 mg. Atât în țara noastră cât și în străinătate au fost experimentate și alte compoziții ușor inflamabile.

La trecerea curentului electric, filamentul devine incandescent, provocând aprinderea pastei pirotehnice ușor inflamabile, care la rândul ei, determină explozia substanței de inițiere primară.

Capsele electrice cu punte au o largă aplicabilitate datorită siguranței pe care o prezintă în exploatare și posibilități de control al caracteristicilor tehnico-funcționale de care dispun.

Aprinderea capselor cu arc electric sau cu scânteie, fig.3.48b. Dispozitivul de aprindere constă din doi electrozi fixați la o distanță bine determinată unul față de altul și acoperiți cu o compoziție ușor inflamabilă neconducătoare de electricitate. La trecerea curentului prin circuitul capsei între cei doi electrozi se produce un arc electric care aprinde compoziția inflamabilă, iar aceasta la rândul ei produce detonarea explozivului de inițiere.

Pentru aprinderea capsei este nevoie de un curent de intensitate mică și voltaj mare, care să producă între vârfurile celor două fire metalice o scânteie electrică, care să aprindă substanța ușor inflamabilă.

Pentru reducerea voltajului necesar se mărește conductibilitatea substanței ușor inflamabile prin adăugarea de praf de cărbune sau praf metalic.

Pentru o substanță ușor inflamabilă cu adaos de praf de cărbune, tensiunea necesară pentru aprindere este de 15-20 V iar în cazul folosirii prafului metalic acesta scade la 4-6 V.

Aprinderea capsei prevăzută cu o substanță conducătoare de electricitate, fig.3.48c: Modul de aprindere a unor asemenea capse nu se deosebește de cele cu arc electric, decât prin natura compoziției inflamabile, care în acest caz, este bună conducătoare de electricitate. Prin trecerea curentului compoziția se aprinde producând explozia încărcăturii din capsă.

Capsele electrice cu aprindere instantanee.

Capsele electrice cu aprindere instantanee sunt constituite dintr-un tub de metal încărcat cu exploziv de inițiere primar și secundar și o încărcătură de aprindere, protejate cu ajutorul unui căpăcel fig.3.49. Detonarea explozivilor de inițiere se realizează prin intermediul amorsei electrice amplasată în apropierea încărcăturii de aprindere. Capsele cu aprindere instantanee sunt caracterizate de faptul că detonează imediat după trecerea curentului electric prin filament. Transmiterea impulsului de la amorsa electrică la încărcătura capsei se realizează în 2-5 milisecunde. Această particularitate le recomandă pentru mineritul carbonifer grizutos, unde întârzierea între împușcarea încărcăturilor găurilor de mină reprezintă un pericol de aprindere a metanului.

Într-o serie de țări au fost realizate capse instantanee cu tuburi executate din oțel, având grosimea învelișului majorată de la 0,12 mm la 0,56 mm, reducând prin aceasta pericolul ca după explozie, particulele învelișului să fie aruncate în stare incandescentă în atmosfera locului de muncă și să aprindă amestecul metan-aer. De asemenea s-a experimentat fabricarea de capse cu sensibilitate redusă față de acțiunile mecanice exterioare, realizate pe seama eliminării explozivilor primari. Încărcăurile explozive au fost constituite din 0,3 g substanțe ușor inflamabile și 0,55 g ten, care produc detonarea unei încărcături de 0,5 g hexogen. Se experimentează, de asemenea elaborarea unor capse mult mai puternice, cu o încărcătură secundară de 1,6 g hexogen.

Pentru sectorul carbonifer, gradul ridicat de antigrizutanță se tinde să fie realizat și prin învelirea capselor cu substanțe inhibitoare, aplicate sub forma unui ecran cu grosimea de 0,1 mm.

Capsele cu tub de aluminiu sunt interzise în minele grizutoase și cu pulberi explozive, întrucât particulele incandescente de aluminiu, rezultate în urma exploziei, pot aprinde amestecul metan-aer sau praful de cărbune. Capsele instantanee normale se recomandă în locuri de muncă cu o temperatură maximă de +40oC. Pentru temperaturi mai ridicate, sunt indicate capsele termorezistente.

În România au fost fabricate capse electrice instantanee tip CEIN-Cu, fig 3.50. Tubul capsei este din cupru și poate fi folosită la temperaturi de maximum 45oC. Pentru a rezista eforturilor de smulgere reoforii împreună cu amorsa, sunt fixați în capsă cu ajutorul unui dop obturator și rigidizat prin sertizare.

Capse detonante cu întârziere

Particularitatea acestor capse constă în detonarea lor după un anumit interval de timp față de timpul când a fost aprinsă amorsa electrică, denumit interval de întârziere sau treaptă de întârziere.

În România se fabrică capsele electrice CE-0,5 Cu, fig.3.51. cu șase trepte de întârziere.

Întârzierea detonării se realizează cu permanganat de potasiu (KMnO4), substanțe pe bază de peroxid de bariu și azotat de potasiu sau cu bucăți de fitil special, care sunt amplasate între puntea electrică și explozivul primar al capsei. Mărimea intervalului de întârziere se reglează în funcție de densitatea, lungimea și viteza de ardere a substanței sau a fitilului întârzietor situat între amorsă și explozivul primar. La trecerea curentului printr-o grupă de capse legate în serie, cu diferite intervale de întârziere, amorsele se aprind simultan, însă capsele detonează la diferite intervale care depind de mărimea întârzierii. Timpul normal de întârziere este notat pe fiecare capsă. Capsele detonante cu întârziere sunt utilizate atât la executarea lucrărilor miniere de deschidere și pregătire, cât și în abatajele minelor de minereuri unde nu este semnalată prezența metanului și a pulberilor explozive.

Tubul capselor este confecționat din cupru, bimetal sau oțel protejat cu substanțe anticorozive. Diametrul exterior al capselor cu înveliș de cupru, este de 7 mm, iar a celor din bimetal și oțel, de 7,2 mm. Lungimea capselor depinde de lungimea substanței întârzietoare și este cuprinsă între 72-90 mm.

Capsele detonante electrice de fabricație indigenă se livrau legate în mănunchiuri de 10 bucăți, cu reofori, a căror lungime este de maximum 10 m, izolați în întregime. Termenul de garanție era de 9 luni de la data fabricației.

Folosirea capselor detonante cu macroîntârziere, asigură o rupere mai bună a rocii, deoarece explozia unei trepte de întârziere folosește suprafețele libere create de treptele anterioare.

În tabelul 3.25 sunt redați parametrii funcționali și de siguranță ai capselor detonante electrice CEIN – Cu și CE – 0,5 de fabricație românească.

Tabelul 3.25. Parametrii funcționați de siguranță ai capselor detonante electrice

tip CEIN – Cu și CE – 0,5 Cu, fabricate în România

Capse detonante cu microîntârziere

Noțiunea de “întârziere milisecundă” se referă la detonarea încărcăturilor explozive din găurile de mină la intervale de timp măsurate în miimi de secundă. Ideea de a se utiliza întârzieri milisecundă a avut în vedere îmbunătățirea efectului de dislocatre și mărunțire al rocilor pe seama realizării unui număr mai mare de suprafețe libere în unitatea de timp și totodată prin creșterea timpului de acțiune a exploziei asupra masivului de rocă, prin împușcarea seriilor de găuri. Treptele de întârziere au valori de 25, 30, 50 și 70 milisecunde. Principalele firme din străinătate produc capse milisecundă cu 11-30 trepte de întârziere în tuburi executate din cupru, destinate minelor grizutoase și aliminiu, pentru minele de minereuri, cariere, lucrări miniere executate în steril, tuneluri și lucrări hidroenergetice, lucrări fără pericol de atmosfere potențial explozive.

Problema cea mai dificilă în fabricarea capselor cu întârziere milisecundă o constituie realizarea compoziției pirotehnice întârzietoare care să asigure cu precizie treptele de întârziere de ordinul milisecundelor. Experiențele din țara noastră pentru realizarea unor astfel de compoziții au folosit diferite pulberi combustibile pe bază de ferosiliciu, feromangan, ferocrom și stibiu în amestec cu substanțe oxidante constituite din miniu de plumb, pulberi de plumb și cromat de plumb.

Pentru realizarea vitezelor de ardere la valorile impuse, compozițiile întârzietoare au respectat următorii parametrii constructivi:

– diametrul coloanei întârzietoare: 3-3,28 mm;

– lungimea pe treaptă a coloanei întârzietoare: 2,25 mm;

– presiunea de compactare a compoziției: 500 bari.

Din analiza datelor experimentale asupra elaborării capselor milisecundă și folosirea lor în medii explozive se pot formula următoarele concluzii:

– reducerea intervalului de întârziere sub 100 ms conduce la o îmbunătățire însemnată a sfărămării rocilor, dar cele mai bune rezultate se obțin pentru intervalele cuprinse între 20 și 30 ms;

– pasta pirotehnică de aprindere dezvoltă temperaturi cuprinse între 1333oC și 2300oC. Aceste temperaturi se mențin la valorile lor maxime timp de 40-100 ms constituind o sursă certă de aprindere a oricărei atmosfere inflamabile, dacă pasta pirotehnică nu este riguros protejată de tubul capsei;

– analiza diferitelor compoziții ale pastelor pirotehnice a demonstrat că pentru capsele milisecundă cea mai rațională este compoziția pe bază de picromat de plumb, miniu de plumb și silico-calciu. Astfel, primul strat se recomandă să fie realizat din picromat de plumb, iar stratul al doilea din 90% miniu de plumb și 10% silico-calciu;

– detonarea capselor cu înveliș din cupru dezvoltă temperaturi de 1800oC, iar cele cu tub din aluminiu -datorită procesului de aluminotermie- temperaturi de 2290oC ce se pot realiza într-un timp extrem de mic, de 250-500ms. Păstrarea acestor temperaturi nu depășește 8 ms la capsele cu înveliș din cupru și 15,3ms pentru cele cu tub din aluminiu. Deși durata menținerii temperaturilor menționate mai sus este mică, totuși capsele cu tub din aluminiu aprind atmosfera în mai puțin de 10ms. Pentru evitarea acestui fenomen, experimentările au arătat că durata menținerii temperaturilor la valori mai mari de 1000oC, trebuie să fie sub 40ms. În general răcirea produselor rezultate după detonarea capselor până la 1000oC are loc în 7-32ms, iar viteza de răcire depinde de metalul din care este confecționată capsa.

În România se folosesc capse milisecundă procurate din import, foarte diversificate, dintre care menționăm următoarele tipuri:

– capse de joasă intensitate tip DeM-Al și KZnP pentru efectuarea lucrărilor de împușcare la suprafață și în subtaran, în medii neexplozive;

– capsele de joasă intensitate cu siguranță față de metan tip DeM – Zb, 34 – MMED – Cu, 34-MMHED-Cu și Nobel Dynamit pentru minele grizutoase.

Caracteristicile funcționale și de siguranță ale capselor enumerate, precum și ale altora, sunt prezentate în tabelul 3.26.

Capse detonante termorezistente

Cercetările efectuate atăt în țara noastră, cât și în străinătate, au arătat că majoritatea capselor descrise mai sus, ținute un anumit interval de timp la o temperatură mai mare de 80-100oC autodetonează, prezentând un permanent pericol pentru operatorii care efectuează lucrări de împușcare în medii cu temperaturi ridicate. Așa de exemplu o serie de capse nu explodează timp de 175 ore, păstrate la temperaturi de 100oC, crescând însă valoarea temperaturii la 120oC aceste capse detonează instantaneu. Pe aceste considerente, pentru locurile de muncă cu temperaturi ridicate sunt recomandate capsele termorezistente cu încărcătura de inițiere formată din azotură de plumb, având temperatura de aprindere mai ridicată decât fulminatul de mercur, tubul în acest caz fiind de aluminiu. În țara noastră au fost utilizate capse termorezistente cu aprindere milisecundă de joastă intensitate tip DeM-ROT și KHG-130 procurate din import.

Capsele de înaltă intensitate

Într-o serie de cariere și lucrări miniere subterane, se constată existența curenților de inducție provocați de liniile electrice de înaltă tensiune, liniile electrice de tracțiune, stații de emisie, ca și acțiunea descărcărilor electrice, care pot provoca inițierea necomandată (intempestivă) a capselor electrice standard de joasă și medie intensitate, având curentul sigur de funcționare de 0,8 A. În acest mod, se crează o sursă permanentă de accidente a personalului, mai ales în timpul încărcării găurilor de mină. Pentru eliminarea unor asemenea evenimente s-a trecut la fabricarea capselor detonante electrice cu intensitate ridicată de funcționare, a căror utilizare mărește gradul de securitate în timpul operației de încărcare-împușcare a găurilor de mină, sau de sondă. În acest context, curentul sigur de funcționare de înaltă intensitate este de 25 A, iar valoarea siguranței față de curenții de dispersie (curenții vagabonzi) este de 4 A. În prezent în România se importă capse de înaltă intensitate de tipul MIZP și Nobel Dynamit HU.

Capse electronice

Capsele electronice au apărut în Europa pentru prima dată în anul 1987 și au fost introduse de Nitro-Nobel Suedia – Grupul Dyno.

Motivația apariției acestor capse a fost aceea a unui control mai riguros al secvențelor de amorsare a încărcăturilor de explozivi întrebuințate la extragerea rocilor.

Astăzi numai în Europa se cunosc în total cinci sisteme electonice care se folosesc în mine și cariere și a căror utilizare prezintă următoarele avantaje:

– îmbunătățirea fragmentării rocilor extrase;

– stăpânirea și controlul mai bun al vibrațiilor;

– administrarea și gestionarea mai bună a capselor și creșterea securității operațiilor de împușcare.

Capsele electronice conțin 0,6-0,8 grame pentrită și au aspectul exterior și dimensiunile asemănătoare cu capsele electrice clasice cu întârziere sau pirotehnice, fig.3.52.

Fig.3.52. Capsă electronică și schema de conectare

Spațiul rezervat compoziției de întârziere este folosit pentru amplasarea circuitului electronic. Se spune că întârzierea electronică este intrinsecă (IEI).

Capsele electronice conțin rezerve de energie încărcate înaintea împușcării pentru a putea realiza succesiv întârzierile și darea focului.

Întârzietorul electronic integrat este un circuit compus dintr-un cip electronic, două condensatoare, dintre care unul servește pentru realizarea întârzierii și alimentarea circuitului și celălalt pentru aprinderea capului de amorsare și pentru descărcarea electronică a circuitului.

Circuitele de securizare și un tranzistor de putere completează arhitecura sistemului.

Rolul întârzierii electronice este acela de a interpreta informațiile primite prin intermediul consolelor.

Trei tipuri de informații pot fi stocate sau modificate în memorie, fiind vorba de: harta amplasării găurilor care trebuie împușcate, numărul de ordine a capsei în ansamblul schemei de împușcare și întârzierea necesară de realizat la fiecare capsă, în milisecunde.

După sute de capse electronice pot fi programate, în majoritatea sistemelor cunoscute și folosite până astăzi, pentru o împușcare cu un interval minim de întârziere între ele de o milisecundă și o plajă totală de întârziere care se întinde între o milisecundă și 300 milisecunde.

Multe din sistemele cunoscute până în prezent au o consolă de programare și o alta de împușcare.

La cele mai noi realizări în domeniu cele două console sunt ansamblate, formând o singură consolă complexă.

Există trei principii de funcționare a capselor electronice care sunt bazate pe modul de comunicare între capse și console.

• Fără comunicare

În această situație întârzierea capsei este programată din fabrică. Nu există nici o legătură între capsă și consola de împușcare. Numai ordinul de împușcare este trimis pe calea undelor de la consola de împușcare și recepționat de capsă.

• O cale de comunicare – de la consolă la detonator.

Întârzierea capsei este programată pe teren de către o consolă de programare sau de către o funcțiune a consolei de împușcare. Ordinul de dare a focului este trimis de la consola de împușcare și recepționat de capsa electronică.

• Două căi de comunicare – respectiv comunicare în două sensuri, adică de la consolă la detonator și invers de la detonator la consolă.

La fel și în această situație, întârzierea capsei este programată pe teren cu ajutorul unei console de programare sau cu ajutorul unei funcțiuni a consolei de împușcare. În momentul trecerii la efectuarea împușcării capsa electronică trimite informații și dialoghiază cu consola.

Ordinul de dare a focului nu este posibil decât după validarea informațiilor.

În unele țări care folosesc capsele electronice sunt acceptate cele care funcționează după principiu cu două căi de comunicare și sunt folosite două console: una pentru programare și alta pentru împușcare.

Consola de programare, este folosită pentru stabilirea și identificarea numărului de ordine a capselor electronice în schema de împușcare.

Sunt folosite două console pentru programare astfel încât să se prevină anumite incidente, care pot să apară pe teren (șoc, pană etc.) și pentru reducerea timpului de programare pentru împușcările de mare anvergură, care au mai mult de 100 găuri necesare de explodat deodată.

La punerea în funcțiune a consolei este desemnată schema de amplasare a găurilor și se face programarea declanșării exploziei pentru fiecare capsă și respectiv gaură. De asemenea se verifică integritatea circuitului electronic pentru fiecare capsă. În această etapă a lucrărilor, erorile în fazele anterioare, pentru anumite date, pot fi corectate și reproiectate.

Consola de împușcare permite să se realizeze fie o comandă manuală, fie o comandă automată a împușcării.

Printr-un sistem de comunicație în infraroșu sunt transferate toate datele de pe consola de programare pe consola de împușcare, prin intermediul unui calculator portabil legat de consolă.

În această fază a lucrărilor, capsele și liniile de transmitere a curentului sunt legate între ele și conectate la consola de împușcare.

În continuare, în mod succesiv, consola de împușcare verifică conexiunile electrice, face un control ohmic al liniilor de împușcare și deduce cantitatea de energie necesară pentru împușcare, controlează circuitele electronice de la capse, preia toate informațiile de la consola de programare și verifică timpii de întârziere la fiecare capsă și în final ordonă declanșarea exploziei.

Legăturile sunt realizate cu mici conectoare etanșe de tip bloc cu dimensiunile de 1,5 x 1 5 x 1,0 cm. Aceste conectoare au niște șanțuri laterale, destinate pentru conectarea conductorilor principali, care fac legătura cu consola de împușcare sau de programare. Un orificiu oval servește pentru conectarea firelor de la capse, care au lungimi variabile și adaptate pentru lucru în subteran sau la suprafață, în cariere. Cablul principal de împușcare ca și firele capselor, sunt fabricate din sârmă de cupru.

De obicei, la folosirea acestor capse se apelează la legarea în paralel.

În tabelul 3.27. sunt prezentate cele mai folosite capse electronice în mineritul din Europa.

Folosirea capselor electronice prezintă următoarele avantaje:

Fiecare capsă conține două condensatoare independente unul pentru programare și altul pentru darea focului.

Aceste capse sunt insensibile la curenții induși la electricitate statică și la undele electromagnetice.

Darea focului este imposibilă cu un explozor clasic;

Programarea, funcționarea consolelor și darea focului sunt administrate de semnale codificate și de curenți slabi;

Controlul prezenței și integrității fiecărei capse electronice este asigurată în mod continuu până la declanșarea împușcării.

Toate deficiențele constatate la o capsă sau la circuitul de împușcare sunt identificate și semnalate;

Împușcarea nu este autorizată deât dacă toate testele au fost executate cu succes;

În plus față de cele de mai sus se poate adăuga:

Capsele electronice au aceleași dimensiuni ca și capsele clasice;

Punerea în operă este identică cu sistemele clasice de amorsaj;

Circuitele de împușcare și conexiunile necesare de realizat sunt simple de efectuat;

Capsele pot fi reprogramate ca întârziere de detonare în funcție de necesități;

Mesaje scrise sau audio ghidează operatorii pe toată perioada efectuării lucrărilor legate de împușcare.

Gestionarea simplă a capselor pentru că toate sunt identice și au reoforii de aceeași lungime;

Înalta precizie a secvențelor de amorsare permite optimizarea vibrațiilor,

Rezultatul împușcării din punct de vedere a mărimii fragmentelor de roci împușcate și al extinderii efectului împușcării;

Consumul de explozivi;

Mărirea zonei de împușcare și a numărului de capse întrebuințate deodată, permite reducerea costurilor legate de frecvența operațiilor de împușcare și diminuarea nocivităților acestora.

Punțile semiconductoare

Acestea sunt încă în stadiul cercetărilor de laborator. Puntea semiconductivă este încorporată într-un dispozitiv electronic, are suprafața de 1,5 mm2, grosimea de câțiva zeci de milimetri și este în contact direct cu o substanță expl.ozivă, care poate detona atunci când temperatura punții depășește o anumită limită.

Dimensiunile reduse ale punții necesită un curent de valoare mică pentru funcționare, însă funcționarea acesteia nu este posibilă decât la o anumită comandă.

Sistemul are fiabilitate și precizie mare, permițând detonarea unui exploziv într-un interval de timp de o mie de ori mai scurt decât în cazul metodelor tradiționale.

Parametrii capselor detonante electrice

Siguranța la inițierea încărcăturilor și securitatea capselor detonante electrice sunt asigurate de calitatea executării lor, performanțele explozoarelor și a rețelei electrice de împușcare. Calitatea capselor este ilustrată de capacitatea lor de inițiere fără rateu, securitatea față de mediile grizutoase, rezistența dielectrică a izolației etc.

Parametrii electrici care caracterizează proprietățile de bază ale capselor electrice cu punte de incandescență sunt următorii:

rezistența electrică a capsei (ohmi)…………………. rc

curentul maxim de siguranță (A)……………………. is sigur la funcționare

curentul minim de aprindere (A)…………………… ic sigur la funcționare

impulsul de aprindere (m Ws/Ω)…………………… KaD

Parametrii neelectrici relevanți pentru funcționarea capselor sunt: brizanța, timpul de aprindere (ta), timpul de transmitere (tt) timpul de funcționare sau de acționare, rezistența la umiditate și rezistența la solicitări mecanice.

Rezistența capsei reprezintă suma rezistențelor electrice ale punții și ale reoforilor. Stabilirea rezistenței capsei are o deosebită importanță practică pentru calculul rezistenței circuitului de împușcare, în vederea evitării rateurilor și depistarea unor eventuale defecțiuni de fabricare, ca de exemplu: ruperea punții, contact defect între punte și reofori etc.

Pentru preîntâmpinarea rateurilor, diferența admisă între rezistențele capselor trebuie să fie mai mică de 0,2 ohmi.

Rezistența punții este în funcție de materialul din care este executată și de tipul capsei.

la capsele cu punte din constantan (aliaj cu 60% Cu și 40% Ni), rezistența punții (rp) este de 1-2 ohmi;

la capsele cu sensibilitate ridicată și punte din crom-nichel (aliaj cu 80% Ni și 20% Cr), rp = 2-4 ohmi;

la capsele de siguranță rp < 1 ohm.

Uzinele și firmele producătoare de capse precizează în prospecte rezistența electrică totală a capsei în funcție de materialul reoforilor și lungimea acestora. Reoforii capselor sunt în general din sârmă de cupru, oțel mai rar din aluminiu cu Ø = 0,6 mm și lungimi de 2-6 m. Reoforii sunt izolați cu material plastic. La proiectarea rețelelor electrice de împușcare se admite ca rezistența totală a unei capse să ajungă la valoarea de 5 ohmi.

Curentul maxim de siguranță – sau curentul maxim de securitate reprezintă valoarea maximă a intensității curentului continuu, care trecând prin capsă timp nelimitat nu provoacă detonarea acesteia. Acest parametru are o importanță deosebită în asigurarea stabilității capselor electrice față de curenții de dispersie, precum și la cunoașterea calitățiii lor de fabricație. Valoarea maximă a curentului de siguranță depinde de diametrul, lungimea și natura materialului punții, corelat cu temperatura de aprindere a compoziției pastei pirotehnice.

În funcție de tipul capsei, valoarea curentului maxim de siguranță (is max) variază între 0,18 A ÷ 5A, după cum urmează: capse de joasă tensiune, is max = 0,15 A ÷ 0,18 A; capse de intensitate medie: is max = 1 A; capse de înaltă intensitate: is max = 5 A.

Curentul minim de aprindere, reprezintă limita inferioară a intensității curentului continuu care asigură încălzirea punții până la temperatura de aprindere a compoziției inflamabile din capsă. Determinarea cu exactitate a acestui parametru permite evitarea rateurilor. Valoarea curentului de aprindere (ic) este în funcție de tipul capsei și timpul de trecere a curentului prin capsă și este cuprinsă între 0,8 A ÷ 25 A, acesta fiind denumit și curent de garanție.

Impulsul de aprindere, reprezintă valoarea cea mai mică a impulsului de curent continuu Ka pentru care are loc inițierea punții electrice și se exprimă prin relația:

Ka = I2 . ta

în care:

I – este curentul de aprindere;

ta – timpul de aprindere a amorsei (timpul din momentul conectării curentului la capsă, până la aprinderea substanței ușor inflamabile).

Impulsul de aprindere este o caracteristică energetică, fiind necesară pentru calculul curentului minim care asigură inițierea fără rateu a unui număr de capse legate în serie.

Mărimea inversă a impulsului de aprindere poartă denumirea de sensibilitatea capsei.

Impulsul de aprindere depinde de materialul și diametrul punții, de sensibilitatea și proprietățile fizice ale amorsei, care determină temperatura de aprindere. Impulsul de aprindere este cu atât mai mic cu cât materialul punții are căldura specifică mai mică, rezistența specifică mai mare, diametrul mai mic și temperatura de aprindere a amorsei mai redusă.

Impulsul de aprindere se exprimă în miliamper-pătrat-secunde (mA2s) sau miliwați-secundă pe ohm (mWs/ohmi), acestea având de regulă valorile:

capse electrice cu joasă intensitate, Ka = 3 mWs/ Ω

capse electrice cu intensitate medie Ka = 16 mWs/ Ω

capse electrice de înaltă intensitate, Ka = 2500 mWs/Ω

Teoria capselor electrice cu punte metalică

În cazul trecerii curentului prin puntea electrică, aceasta se încălzește și provoacă aprinderea substanțelor inflamabile.

Flacăra substanței ușor inflamabile acționează asupra explozivului de inițiere, provocând detonarea lui. În acest timp se produce distrugerea punții. Corelația dintre temperatură și proprietățile punții, mărimea curentului și durata acțiunii sale, se stabilește pornind de la ipoteza că, toată căldura degajată în timpul trecerii curentului este consumată prin încălzirea punții și a substanțelor ușor inflamabile. Cantitatea de căldură degajată de curent și cedată filamentului punții se determină cu expresia:

Q = 0,24 · I2 · r · t (cal)

unde:

I – curentul care trece prin punte (A) ;

r – rezistența punții (ohmi);

t – durata de trecere a curentului (s)

Cunoscând că rezistența punții depinde de elementele ei geometrice și proprietățile materialului din care este executată, se poate stabili corelația dintre impulsul de aprindere și temperatura de încălzire a punții:

în care:

I2 · t – impulsul de aprindere;

c – căldura specifică a materialului punții (cal/grad);

γ – densitatea materialului punții;

d – diametrul punții;

T – temperatura de încălzire a punții (oC);

ρ – rezistența specifică a materialului (ohmi mm2/m)

Din relația de mai sus rezultă că pentru o valoare oarecare a impulsului de aprindere, temperatura punții T va fi cu atât mai mare, cu cât este mai mare rezistența specifică a materialului (ρ) și cu cât este mai mică valoarea căldurii specifice (c), densitatea (γ) și mai ales diametrul (d).

Pentru ca temperatura T să fie obținută la cel mai mic impuls al curentului, este necesar ca diametrul punții d și relația c·γ / ρ să aibe valori minime. Acest fapt impune ca în construcția amorselor electrice să se introducă punți din metal cu diametrul mic (25-50 µ) iar raportul c·γ / ρ să aibă valoarea cea mai mică posibilă.

Procesele fizico-chimice care au loc în dispozitivul electric sau puntea electrică de aprindere sunt în funcție de timp. Curentul electric trebuie să treacă prin punte (filament) un anumit timp, denumit timp de aprindere (ta) până ce filamentul se încălzește la temperatura de producere a reacției de ardere a pastei pirotehnice. Din acest moment, chiar dacă curentul va fi întrerupt, arderea pastei pirotehnice va continua prin autopropagare și după un anumit timp denumit timp de transmitere (tt) se produce erupția sau declanșarea flăcării.

Suma timpilor de aprindere și transmitere, reprezintă timpul de acționare a dispozitivului de aprindere (τ). Momentul de acționare a dispozitivului de aprindere este însoțit de distrugerea filamentului. Ca urmare, timpul de la pătrunderea curentului la filament până la detonarea încărcăturii de inițiere din capsa electrică instantanee este egal cu timpul de acționare (τ) a dispozitivului electric de aprindere, denumit și timp de detonare a capsei (td). Capsele cu acțiune întârziată detonează după declanșarea dispozitivului electric de aprindere la un timp oarecare tî de ordinul secundelor sau milisecundelor, denumit timp de întârziere realizat prin introducerea substanței întâtzietoare. În acest caz timpul de detonare (td) a capselor cu întârziere va fi:

td = τ + tî

O serie de cercetări întreprinse de firmele producătoare de capse, au în vedere asigurarea unui grad ridicat de protecție electrostatică a capseolor pentru a preîntâmpina producerea unei detonări necomandate (intempestive) în timpul încărcării găurilor de mină datorită unor posibile descărcări electrostatice ce pot avea loc între tubul capsei și dispozitivul electric de aprindere.

Cabluri de împușcare

Transmiterea curentului de la sursa de curent la capsele electrice se realizează prin intermediul cablurilor de împușcare care trebuie să aibă o rezistență specifică cât mai redusă. La efectuarea lucrărilor de împușcare trebuie să se folosească numai cabluri în construcție izolată, verificate la tensiunea de 2000 V pentru a evita scurtcircuitele, pierderile de curent, inițierile intempestive etc. Folosirea conductorilor neizolați nu este admisă în tehnica de inițiere a încărcăturilor explozive în domeniul civil.

Rețeaua electrică de împușcare în cariere este mai amplă și mai dificil de realizat decât o rețea de împușcare a unui front de lucru în subteran.

În cazul carierelor, de exemplu, după rolul lor în cadrul circuitului de împușcare se deosebesc: conductorii sau reoforii capselor, conductorii finali, conductorii de sector, conductorii de legătură și conductorii principali, denumiți magistrali sau cabluri principale de împușcare.

Conductorii finali realizează legătura dintre reoforii capselor și conductorii de sector, conductorii de sector sunt utilizați pentru legarea conductorilor finali între ei; conductorii de legătură conectează conductorii de sector marginali cu conductorii principali sau magistrali.

În calitate de reofori pentru capsele electrice se folosește sârmă de cupru, aluminiu sau oțel, cu diametrul de 0,6 mm, izolată cu cauciuc sau policlorură de vinil. Capsele electrice sunt livrate cu reofori având lungimea de 1,5; 2,5; 3,5 și 4 m și uneori chiar mai mari. La cererea beneficiarului se pot livra capse cu reofori cu lungimea până la 10 m și chiar mai mult.

Cablurile principale de împușcare sunt executate din cupru și oțel multifilar cositorit sau cupru și oțel multifilar răsucit, cu secțiunea care trebuie să asigure o rezistență de maxim 10 ohmi pe lungimea de 100 m.

Potrivit legislației în vigoare capetele cablului de împușcare trebuie să fie legate în scurtcircuit, iar desfacerea lor se va face numai de către artificier înainte de a fi legate la explozor.

În practică se folosesc cabluri de împușcare în construcție biconductori multifilari.

Verificarea cablurilor de împușcare

La intervale de 3 luni se măsoară rezistența la izolație a cablurilor de împușcare, care nu trebuie să fie mai mică de 600 kΩ. Tensiunea de verificare trebuie să aibă cel puțin valoarea tensiunii nominale la care explozorul debitează impulsul în rețeaua de împușcare. La minele grizutoase, șeful depozitului de explozivi verifică lunar lungimea și starea cablurilor de împușcare din dotarea fiecărui artificier și le înlocuiește pe cele necorespunzătoare. Cablul de împușcare trebuie, de asemenea verificat la începutul fiecărui schimb. În acest scop artificierul verifică starea exterioară a izolației și corectitudinea izolării îmbinărilor. La un cablu cu lungimea de 100 m se admit doar două îmbinări.

Rețeaua electrică de împușcare și schemele de legare a capselor

Pentru lucrările miniere subterane rețeaua electrică de împușcare este constituită din capse detonante electrice împreună cu reoforii lor, conductorii intermediari și cablurile principale care fac legătura dintre capse și sursa de curent. In situația unor lucrări miniere cu profile mari se pot folosi și cabluri de legătură dacă reoforii capselor nu au lungimea corespunzătoare.

Pentru lucrările miniere la zi, rețeaua electrică de împușcare este constituită așa dupa cum s-a arătat din: reoforii capselor, conductorii finali, conductorii de sector, conductorii de legătură și conductorii principali.

Calculul unei rețele electrice de împușcare se efectuează în următoarea succesiune: se face întocmirea schemei de legare a capselor în concordanță cu numărul găurilor și capacitatea de inițiere a explozorului; se determină rezistența totală a rețelei; se face determinarea intensității și impulsului de curent pentru fiecare capsă detonantă. În situația când în calitate de sursă de curent sunt folosite explozoarele, rezistența rețelei electrice trebuie comparată cu rezistența limită până la care poate fi utilizat explozorul. Întotdeauna rezistența rețelei electrice de împușcare trebuie să fie mică față de rezistența limită a explozorului, valoare care este înscrisă pe carcasa acestuia sau în prospectul eliberat de firma sau uzina producătoare.

Rețelele electrice se caracterizează prin modul de legare a capselor detonante electrice, care pot fi legate în serie, paralel și mixt (serie-paralel și paralel-serie).

Criteriul pentru alegerea uneia din schemele menționate se fundamentează pe cunoașterea numărului total a încărcăturilor explozive care trebuie detonate, a caracteristicilor sursei de inițiere (explozorului), posibilitatea de control a circuitului electric, simplitatea montării schemei ș.a.

În tabelul 3.28. se prezintă în mod simplificat variantele de legare a capselor electrice și relațiile de calcul a rezistenței de împușcare, intensității totală a curentului din rețea și intensității curentului ce trece prin fiecare capsă.

Recepționarea și verificarea capselor detonante

Verificările capselor detonante se efecetuează atunci când termenul de garanție este depășit, sau când la utilizarea capselor aflate în termenul de garanție se semnalează rateuri la un număr mai mare de 2% din totalul capselor folosite. În ambele cazuri se verifică condițiile de calitate și siguranță la împușcare impuse fiecărui tip de capse. Pentru verificare sunt selectate 50 de capse din fiecare lot și treaptă de întârziere. Fiecare lot se supune următoarelor verificări:

a) Verificări comune pentru toate tipurile de capse:

verificarea aspectului exterior,

verificarea dimensiunilor,

verificarea brizanței,

verificarea capacității de inițiere a explozivului,

verificarea rezistenței la temperatură,

verificarea rezistenței la zdruncinare,

b) Verificări specifice capselor detonante electrice:

verificarea rezistenței electrice,

verificarea funcționării în serie și a puterii de inițiere,

verificarea rezistenței la umiditate,

verificarea timpilor de întârziere,

verificarea curentului de aprindere,

verificarea siguranței la curenții vagabonzi,

verificarea impulsului de aprindere

verificarea la smulgerea reoforilor.

Surse de curent și accesorii pentru inițierea detonatorilor

Energia necesară inițierii capselor detonante electrice poate fi obținută de la:

– sursa de curent continuu;

– rețeaua electrică de curent alternativ;

– explozoare;

Aprinderea de la surse de curent continuu

În practică, utilizarea surselor de curent continuu este limitată de numărul redus de capse ce pot fi inițiate la tensiuni relativ joase ale acestor surse. Sursa trebuie să asigure trecerea unui curent cu intensitatea de minimum un Amper pentru fiecare capsă.

La legarea în serie, intensitatea curentului It, care trece prin fiecare capsă, se determină cu relația:

(A)

unde:

U – tensiunea electromotoare a sursei, V,

Ri – rezistența interioară a sursei de curent, ohmi,

RT – rezistența totală a circuitului de împușcare, ohmi,

Intensitatea curentului care revine unei capse, ic, la legarea în serie are valoarea:

Ic = It (A)

Pentru schemele de legare în paralel intensitatea curentului se stabilește cu relația:

(A)

Intensitatea curentului care urmează să treacă prin capsă rezultă din expresia:

(A)

N – numărul de capse legate în paralel.

Pentru legarea în serie-paralel și paralel-serie se determină inițial valoarea curentului total:

(A)

Intensitatea care trece printr-o capsă la legarea serie-paralel se determină ca raportul dintre curentul total și numărul K de grupe conectate în paralel.

(A)

Intensitatea care trece printr-o capsă la legarea paralel-serie se determină ca raportul dintre curentul total și numărul N’ de capse din grupă, amplficând acest raport cu numărul de grupe legate în serie.

(A)

Inițierea de la rețea

Utilizarea rețelei electrice trebuie să se realizeze pe baza unui program întocmit pentru fiecare loc de muncă și aprobat de conducerea unității miniere. Programul trebuie să cuprindă toate fazele de executare a lucrărilor de împușcare, retragere a muncitorilor, stabilirea posturilor de pază ș.a. Utilizarea rețelei electrice necesită aparate conexe de construcție adecvată scopului. Instalația cuprinde cablul de alimentare, transformatorul de alimentare, conectoare, protecție la scurt circuit și cablul de împușcare. Pentru alimentare sunt utilizate rețele electrice de distribuție, de forță, de iluminat, cu tensiune până la 660 V. Se interzice utilizarea rețelei electrice de tracțiune.

Rețeaua minei ca sursă de aprindere a capselor electrice se utilizează în special atunci când punctul de dare a focului rămâne neschimbat o perioadă mai lungă de timp și când circuitele de împușcare au conexiuni paralele sau mixte.

Pentru inițierea de la rețeaua electrică a minei, în punctul de dare a focului se montează două întrerupătoare staționare, a căror construcție trebuie să prezinte siguranță față de închiderea accidentală a circuitului. Dacă se urmărește obținerea unei tensiuni de alimentare a circuitului mai mare decât cea din rețeaua minei, atunci în fața întrerupătoarelor se poate instala un transformator de alimentare.

Întrerupătoarele se închid numai în momentul împușcării, de către artificier și un electrician. În restul timpului ambele întrerupătoare rămân în poziția deschisă. Pentru limitarea accesului la întrerupătoare acestea sunt închise într-o cutie cu lacăt.

În minele cu pericol de gaze și praf exploziv nu se poate folosi rețeaua de curent decât cu măsuri speciale de carcasare a instalației.

Inițierea cu ajutorul explozoarelor

Explozoarele sunt surse de curent foarte des folosite pentru inițierea încărcăturilor de explozivi folosiți în industrie. În funcție de modul de realizare a tensiunuii la bornele lor, explozoarele pot fi: dinamoelectrice, magnetoelectrice cu condensatori și tranzistorizate.

Explozorul dinamo-electric, fig. 3.53, este un generator de curent continuu cu excitație în derivație. Are la bază principiul producerii curentului electric în bobinajul indusului prin rotirea rotorului (r) între polii unui magnet. Curentul produs este adus prin perii la electromagnetul (m) și când atinge valoarea maximă trece automat în circuitul exterior.

Din grupa explozoarelor, aplicabilitate mai mare o au în special explozoarele cu condensator alimentate de la un generator propriu, de la rețea sau de la baterii galvanice. Principiul de funcționare a unui explozor cu condensator constă în acumularea relativ lentă – aproximativ 10-15 secunde – a unei cantități de energie electrică în condensator, primită în perioada încărcării de la o sursă primară de putere mai redusă și transmiterea extrem de rapidă – câteva milisecunde – a energiei electrice în rețeaua de împușcare. Prin conectarea legăturii (K1) fig.3.53 b, are loc încărcarea condensatorului (C) de la sursa de curent (S), iar prin închiderea comutatorului (K2) are loc debitarea curentului în rețeaua de împușcare.

Punerea în funcțiune a explozoarelor se face cu ajutorul unei chei speciale detașabile. Stadiul de încărcare a condensatorului este indicat de o lampă de semnalizare. Debitarea energiei acumulate de condensator în rețeaua de împușcare se realizează automat când se ajunge la starea de încărcare maximă sau prin răsucirea cheii de la poziția încărcare, la poziția explozie.

Pentru descărcarea tensiunii reziduale a condenatorului de sarcină, explozoarele sunt prevăzute cu o rezistență internă. Explozoarele destinate minelor grizutoase sunt echipate cu un releu de blocare, care limitează durata de debitare a impulsului de curent la 4 ms.

Explozoarele cu condensator livrate pentru industria carboniferă sunt de construcție antigrizutoasă și pot fi utilizate la variația de temperaturi de 10o până la 20oC, într-o atmosferă cu umiditate până la 95 %. Explozoarele moderne pot asigura detonarea integrală a unui număr de 800-1000 capse legate în serie și o rezistență totală de 1600 ohmi.

Explozoarele cu condensatori se realizează într-o varietate constructivă mare, unele dintre ele având înglobat în carcasa lor și ohmetru pentru controlul continuității cirucitului de împușcare.

Parametrii principali ai explozoarelor fabricate în România, comparativ cu unele explozoare produse în alte țări, sunt redate în tabelul 3.29 iar în tabelul 3.30 sunt prezentate cele mai des folosite explozoare cu condensatori, în sectorul economic din România.

În S.U.A. sunt produse două tipuri de explozoare cu condensatori din seria 40 C și 100 C pe scheme tranzistorizate, iar în baza studiilor organizate de Institutul de Energetică din Statul Ohio au fost elaborate sisteme electronice de inițiere a încărcăturilor explozive. Potrivit acestui sistem într-o secundă detonează 100 de încărcături, rezultând că durata care revine fiecărei explozii este de 10 ms.

Controlul precis al regimului de împușcare realizat cu sistemul electronic reprezintă garanția repartizării uniforme a energiei exploziei în masivul de rocă, diminuarea împrăștierii rocii la distanțe mari și avansarea frontului la valoarea proiectată cu protejarea conturului lucrării miniere.

Pentru diminuarea acțiunii seismice a exploziilor și creșterea efectului de dislocare a rocilor, tot în statul Ohio a fost proiectat dispozitivul electronic de împușcare automată (TIMER) MB-70-100 pentru detonarea programată a încărcăturilor explozive.

Dispozitivul TIMER este executat în sistem integrat și reprezintă un aparat pentru reglarea automată a timpului de inițiere succesivă a capselor detonante. El asigură pătrunderea la intervale precise de timp a impulsului de curent în capsele legate în serie. Dispozitivul menționat permite elaborarea unor programe de împușcare care reglează în mod eficient succesiunea detonării lui.

Firma suedeză NITRO NOBEL produce o gamă variată de explozoare de diferite capacități, proiectate pentru acoperirea tuturor operațiilor de împușcare. Majoritatea explozoarelor produse de firma NITRO NOBEL, sunt acționate cu sisteme de tip condensator.

În multe cariere din România se utilizează explozoare tip RKC-1 importate din Cehia. În Rusia sunt folosite explozoarele cu condensatori de tipul VMK-1/35, VMK-1/80, VMK1/100 și VMK-500.

Verificarea explozoarelor

Explozoarele din dotarea unităților miniere trebuie să fie supuse verificărilor curente și periodice. Verificările curente se execută la atelierul minelor la intervale de o lună sau după producerea unui rateu cauzat de defecțiunea explozorului. Verificările periodice sunt organizate cu personal instruit și autorizat în acest scop.

Pentru explozoarele reparate în atelierele specializate de personal instruit și autorizat în acesr scop, intervalul de verificare se consideră de la ultima reparație.

Verificările curente și periodice constau în verificarea de ansamblu, verificarea capacității de inițiere și numărul maxim de capse legate în serie ce pot fi inițiate fără rateu. Pentru explozoarele antigrizutoase se verifică și durata impulsului.

Aparate de măsură și control a rețelei electrice de împușcare.

Înaintea operației de împușcare se recomandă ca rețeaua electrică să fie verificată pentru a constata dacă curentul care urmează să fie debitat trece prin toate capsele, sau pentru a cunoaște valoarea rezistenței întregii rețele. În acest scop toate aparatele de măsură și control sunt fabricare pentru a putea debita în rețea un curent de intensitate extrem de redusă având valoarea i=0,05 A, asigurând astfel securitatea perosnalului care efectuează verificarea. După caracterul verificării, toate aparatele sunt grupate în două categorii:

aparate pentru măsurarea rezistenței rețelei electrice;

aparate pentru verificarea continuității rețelei electrice.

Aparatele din prima grupă – denumite ohmetre – au o răspândire mai mare în tehnica verificării rețelelor electrice de împușcare.

Ohmetrul, fig. 3.54, se compune dintr-o sursă de curent e cu tensiune de 1,5 V și un galvanometru g cu rezistența electrică de 10 Ω, având în circuit două rezistențe r de câte 75 Ω fiecare. Când se cuplează la rețeaua de împușcare, intensitatea curentului care trece prin circuitul ce urmează a fi controlat este de maxim 0,01 A. Această intensitate nu este periculoasă pentru explozia intempestivă a capselor, fiind mult mai mică decât 0,18 A, cât este curentul maxim de neaprindere a capselor electrice.

Prin legarea capetelor conductorilor principali ai circuitului de împușcare la bornele ohmetrului, se poate constata dacă circuitul electric este continuu prin mișcarea acului galvanometrului. Circuitul electric de împușcare nu se cuplează la sursa de curent decât atunci când prezintă continuitate, pentru a preveni compromiterea împușcării și rateurile. Ohmetrele au un domeniu de măsurare de la 0 la 10.000 de ohmi și sunt echipate cu baterii de voltaj mic, care permit ca în circuitul supus verificării să treacă un curent de foarte mică intensitate.

Înainte de măsurarea rezistenței chimice a circuitului de împușcare se verifică funcționalitatea ohmetrului. Aparatul se apreciază că este bun dacă cu bornele libere indică infinit (∞), iar cu bornele scurtcircuitate indică zero sau valoarea rezistenței etalon înglobate în aparat. Valoarea rezistenței măsurate a unei rețele de împușcare trebuie să fie mai mică decât rezistența calculată. Dacă rezistența măsurată este mai mare față de cea calculată, aceasta se datorește unor îmbinări incorecte sau oxidării capetelor reoforilor. În cazul în care rezistența măsurată se dovedește mai mică decât rezistența reieșită din calcule, rezultă că s-a omis includerea unor capse în circuitul de împușcare, s-a format un scurtcircuit de contact datorită legăturilor neizolate ale reoforilor, față de rocă sau apă. Indicarea valorii (∞) dovedește că rețeaua de împușcare prezintă întreruperi.

Pentru măsurarea rezistenței rețelei de împușcare în sectorul carbonifer, compania Du Pont din S.U.A. produce ohmetrul model 200 care dispune și de două domenii de măsurare cu limite de măsurare până la 100 de ohmi și până la 1000 de ohmi. Alimentarea ohmetrului se face de la o baterie de 1,5 V.

Aparatele de măsură și control destinate verificării rețelelor de împușcare a capselor detonante electrice și a explozoarelor sunt verificate periodic, după cum urmează:

ohmetrele la fiecare 3 luni;

ampermetrele și voltmetrele anual;

punțile de rezistență din doi în doi ani.

Firma Schaffer din Austria livrează un ohmetru tip Dreomin care funcționează la o sursă proprie de 1,5 V și are cinci domenii de măsurare, cel mai mic fiind de 0-100 ohmi și cel mai mare 0-10.000 ohmi, iar firma Nitro Nobel AB-Gyttorp-Suedia livrează ohmetrul tip GM-2. În Rusia sunt fabricate și folosite ohmetrele OVT-2 cu două domenii de măsurare, de la 0 la 50 și de la 10 la 500 ohmi.

Tehnologia inițierii exploziei cu ajutorul capselor detonante electrice și prevederi ale normelor de protecția muncii

Tehnologia detonării încărcăturilor explozive cu capse detonante electrice cuprinde următoarele operațiuni: pregătirea cartușului și amorsarea lui, încărcarea și burarea găurilor, legarea cablurilor finale la cablul de sector și legarea acestora la cablurile de legătură și magistralele de împușcare, controlul calității rețelei electrice de împușcare, legarea cablului magistral de împușcare la sursa de curent și declanșarea exploziei încărcăturilor, controlul frontului de lucru după realizarea împușcării, lichidarea rateurilor în cazul că după controlul efectuat se constată astfel de situații.

Înaintea declanșării exploziei, este bine ca toate capsele să fie verificate, dacă rezistența corespunde cu valoarea prevăzută în certificatul de garanție, sau în fișa tehnică eliberată de uzina producătoare. După verificarea rezistenței, reoforii capselor trebuie legați în scurtcircuit, sau izolați complet pentru capsele de import. Capsele trebuie să rămână în această situație până în momentul conectării lor la rețeaua de împușcare. Cartușele de exploziv sunt introduse în gaura de mină în mod succesiv și împinse cu burătorul pentru a fi asigurată densitatea de încărcare corespunzătoare.

Cartușul amorsat se introduce fie primul, fie ultimul și numai în anumite situații se acceptă în poziția mediană a acestuia, fig. 3.55., urmărindu-se cu multă atenție ca în timpul operației de încărcare capsa să nu fie smulsă din cartuș. De asemenea trebuie avut în vedere că în timpul împușcării, burătorul să nu preseze cartușul amorsat. Se recomandă ca și burajul să nu fie presat puternic.

La amorsarea cartușului dinspre gura găurii de mină, se asigură ruperea rocii pe o rază mai mare, însă randamentul de folosire a găurilor este mai redus decât la amorsarea primului cartuș de la talpa găurii.

Puterea maximă a exploziei se obține la amorsarea unui cartuș median.

Inițierea încărcăturilor din găurile de mină se face cu o singură capsă. Inițierea cu mai multe capse este admisă numai pentru găurile lungi de sondă în subteran sau în exploatările la zi ca și în situația încărcăturilor discontinui.

Montarea rețelei de împușcare se execută obligatoriu de la frontul de lucru înspre explozor. În situația dublării rețelei de împușcare, cablurile principale de împușcare trebuie să se distingă vizibil de cablurile auxiliare.

Legarea între ele a cablurilor și conectarea la cablurile magistrale de împușcare trebuie începută numai după încărcarea și buratea găurilor de mină. Înaintea împușcării se verifică starea generală a cablurilor de împușcare, controlul stării izolației, calitatea și corectitudinea izolării eventualelor prelungiri ale acestuia. Pentru cablurile cu lungimea de până la 100 m nu se admit îmbinări intermediare.

Modul de îmbinare a reoforilor în front cât și capetele conectate a reoforilor cu cablul de împușcare, nu trebuie să fie în contact cu roca sau cu obiectele metalice, cu scopul de a preîntâmpina producerea scurtcircuitelor și explozia prematură, necomandată a încărcăturilor datorit curenților de dispersie (vagabonzi).

În cazul când nu se pot respecta aceste prevederi se recomandă izolarea legăturilor cu bandă de izolare, sau folosirea unor elemente auxiliare speciale pentru izolarea legăturilor.

În galerii, cablurile de împușcare trebuie fixate pe peretele opus celui pe care sunt montate cablurile electrice de forță și de iluminat. Capetele cablului de împușcare, ce urmează a fi cuplate la explozor, trebuie legate în scurtcircuit. Artificierul are obligația să desfacă cablul dinspre front, numai în momentul legării lui cu reoforii capselor, iar celălalt capăt numai înaintea legării la surse de curent. După cum s-a mai relatat, rezistența rețelei de împușcare trebuie calculată în prealabil și verificată înainte de împușcare cu ajutorul ohmetrului din locul de unde se declanșează și explozia.

Rezistența rețelei de împușcare nu trebuie să depășească rezistența indicată în cartea tehnică. În cazul când rezistența măsurată a rețelei este mai mare, rezultă că legăturile nu sunt executate corect sau numărul de capse este mult mai mare față de cel prescris. Dacă ohmetrul nu indică nimic, înseasmnă că rețeaua electrică este întreruptă și se recomandă reluarea minuțioasă a verificării.

Cheia de la explozor sau cheia dispozitivului de împușcare de la rețeaua electrică a minei, trebuie să se găsească tot timpul la artificier. După împușcare artificierul este obțigat să desfacă capetele cablului principal de împușcare de la bornele explozorului și să se lege în scurtcircuit. Această condiție este obligatorie întrucât în situația unei defecțiuni, explozorul poate să debiteze curent în momentul în care artificierul revine în front pentru a verifica efectul împușcării și să fie astfel surprins de o explozie necomandată.

În timpul operațiunilor de încărcare a găurilor, normele de tehnica securității muncii admit că în frontul de lucru poate să rămână și conducătorul formației de lucru pentru a-l ajuta pe artificier. În cazul în care unui artificier îi revine pentru fiecare încărcare mai mult de 20 de găuri sau peste 50 kg de exploziv, acesta poate fi ajutat de cel mult doi mineri calificați, instruiți și numiți în scris de șeful de sector prin dispoziția de împușcare. Locul de declanșare a exploziei trebuie să fie situat în curentul de aer proaspăt la o distanță de minimum 100 m de frontul de lucru pe o direcție abătută față de acesta. În galeriile de lungimi mari trebuie amenajate nișe de refugiu pentru artificier și a persoanei care a participat la încărcarea găurilor. Nișele de refugiu urmează să fie amenajate la minimum 100 m față de frontul de lucru.

Inițierea electrică oferă o serie de avantaje din care menționăm: posibilitatea verificării rețelei de împușcare înaintea declanșării exploziei, posibilitatea inițierii de la distanțe mari a unui număr de capse cu diferite trepte de întârziere, efecte seismice reduse chiar în cazul utilizării unor cantități importante de explozivi, posibilitatea realizării oricăreci succesiuni de detonare a capselor în scopul realizării granulației optime, a creerii suprafețelor libere de derocare și de dirijare a aruncării materialului derocat, asigură artificierului un grad de securitate mai mare în comparație cu inițierea pirotehnică.

Ca deficiențe se menționează: complexitatea montării rețelei de împușcare mai ales când numărul încărcăturilor este ridicat și se folosesc scheme de legare mixte, preț de cost mai mare față de inițierea pirotehnică, pericolul detonărilor premature datorită curenților vagabonzi, etc.

Influența surselor electrice străine asupra siguranței rețelei electrice de împușcare

La inițierea electrică există pericolul detonării intempestive (necomandate) a încărcăturilor explozive, datorită pătrunderii în rețeaua de împușcare a unor curenți ce provin din alte surse față de curentul electric debitat de explozoare. Inițierea intempestivă a capselor detonante datorită influenței acestor curenți, fenomen cunoscut și sub denumirea de “influențe electrice străine” are la bază următoarele cauze:

curenți de dispersie denumiți și curenți vagabonzi;

influența liniilor electrice de înaltă tensiune;

potențiale electrostatice;

influența stațiilor de emisie;

descărcări electrice atmosferice.

Influența curenților vagabonzi asupra circuitelor electrice de împușcare

Denumirea de “curenți vagabonzi” provine de la faptul că aceștia nu se propagă prin conductorii electrici, ei se ramifică pe toate căile cu rezistențe mici, cum ar fi de exemplu piese metalice, conducte metalice, șine de cale ferată sau roci cu grad ridicat de conductibilitate. Între diferitele puncte ale acestor căi de curent există o diferență de potențial. Când capetele neizolate ale reoforilor ating două puncte cu o tensiune de dispersie suficient de mare, curentul care trece prin capsă poate determina detonarea intempestivă a acestora. Devine deci evidentă necesitatea ca la lucrările de împușcare să se acorde o deosebită atenție calității izolației la îmbinarea reoforilor.

O condiție pentru apariția curenților de dispersie este prezența unei rețele electrice în apropierea locului de împușcare a cărei rezistență de izolație față de pământ este redusă. Întrucât în rețelele electrice de împușcare apar și puneri directe la pământ, iar valoarea curenților de scurgere depășește pe cel de nefuncționare a capselor, se recomandă ca pe perioada de montare și conectare a lor să se scoată de sub tensiune rețeaua electrică din zona în care se efectuează lucrările de împușcare.

Influența liniilor electrice de înaltă tensiune asupra circuitelor electrice de împușcare

Liniile electrice de înaltă tensiune, pot determina formarea curenților de dispersie generați de o punere directă la pământ și pot influența circuitul de împușcare. În scopul preîntâmpinării inițierii intempestive a capselor detonante, datorită influenței liniilor de înaltă tensiune sunt stabilite distanțe minime de siguranță între circuitele de împușcare și liniile de înaltă tensiune. De asemenea și pentru rețelele de tracțiune de înaltă tensiune sunt stabilite distanțe de siguranță, redate în tabelul 3.31

Pentru efectuarea lucrărilor de împușcare în condiții de siguranță în apropierea liniilor electrice de înaltă tensiune se mai fac următoarele recomandări:

– suprafața închisă a circuitului de împușcare să fie redusă la minimum;

– cablul de împușcare să fie plasat perpendicular pe direcția liniei electrice de înaltă tensiune;

– conductorii rețelei de împușcare să fie cât mai apropiați de teren (maxim 0,4 m, inclusiv stratul de zăpadă).

Tabelul 3.31 Distanța minimă de siguranță față de liniile de înaltă tensiune

Influența potențialelor electrostatice asupra circuitelor de împușcare.

În subteran și în cariere se pot încărca electrostatic conductele și furtunele de cauciuc prin care se transportă aer comprimat, benzile de transport din cauciuc prin frecarea lor la capetele de întindere, conductele de cauciuc sau material plastic folosite la încărcarea pneumatică a explozivilor în găurile de mină sau de sondă, etc. Potențialul încărcării statice în conductele menționate sau benzile transportoare poate ajunge până la 30 – 40 kV. Mărimea potențialului necesar pentru inițierea intempestivă a unei capse electrice este de 4-17 kV. Valoarea maximă a potențialului electric se constată la încărcarea pneumatică a explozivilor granulați cu umiditate de 0,4-0,8 %. Pentru umiditatea explozivilor de 1,3-1,4 % se acumulează o cantitate de energie de 40-50 ori mai mică față de energia necesară aprinderii capselor detonante. La transportul nisipului cuarțos uscat cu ajutorul ejectoarelor în vederea burării găurilor, conductele din material plastic ce servesc la transport, se încarcă electrostatic la valori de 23-28 kV. Predispuse la încărcare electrostatică sunt considerate materiale care au rezistența de suprafață mai mare de 109 ohmi, respectiv rezistența de volum mai mare de 109 ohmi.cm.

Pentru a avea loc inițierea unei capse electrice de către capsele electrice trebuie îndeplinite simultan următoarele condiții:

– să aibă loc generarea de sarcini electrice;

– sarcinile electrice să se acumuleze și să se mențină la un potențial ridicat.

– să existe posibilitatea descărcării în circuitul de împușcare;

– descărcarea să se producă cu energie superioară energiei minime de aprindere a pastei pirotehnice din capsă.

Formarea sarcinilor electrostatice la încărcarea mecanizată a găurilor de mină se datorește frecării explozivului de pereții conductei prin intermediul cărora se efectuează încărcarea menționată.

Pentru evitarea acumulării unor sarcini electrostatice periculoase în timpul încărcării găurilor de mină se recomandă următoarele măsuri:

– furtunurile de încărcare să fie de tip semiconductiv, având rezistențele electrice specifice de suprafață și de volum mai mică de 106 ohmi, respectiv 106 ohmi.cm;

– dispozitivul de încărcare să fie legat la o priză de pământ, a cărei valoare să fie sub 100 ohmi;

– la utilizarea capselor electrice de joasă intensitate în roci uscate cu rezistivitate mai mare de 109 ohmi.cm, introducerea cartușelor amorsate în găurile de mină să se efectueze după 30 de minute de la terminarea încărcării pneumatice și numai după constatarea lipsei de potențial electric.

Influența stațiilor de emisie asupra circuitelor electrice de împușcare

Stațiile de emisie de radio, televiziune și radar induc în rețelele de împușcare curenți care pot determina inițierea intempestivă a capselor. Mărimea curentului indus depinde de puterea emițătorului, de dimensiunea și configurația rețelei de împușcare și de orientarea ei în raport cu antena emițătorului, de distanța de la emițător la rețeaua de îmăușcare, de frecvența emisiei, de dimensiunea și configurația rețelei de împușcare și de orientarea ei în raport cu antena emițătorului.

Pentru prevenirea pericolului de inițiere intempestivă de către stațiile de emisie sau radar, normativele prevăd distanțe minime de siguranță între circuitele de împușcare și emițător, tabelul 3.32.

Tehnologic se recomandă ca circuitul de împușcare să fie pozat pe sol, pentru a evita efectul de antenă.

Tabelul 3.32. Distanța minimă de siguranță față de stațiile de emisie

(fixe și mobile) și radar

Inițierea intempestivă a capselor datorată descărcările electrice atmosferice

Aceasta este posibilă prin:

– lovire directă a trăznetului în circuitele electrice de împușcare realizate la suprafață;

– lovirea trăznetului în conducte metalice ce duc la locul de împușcare de la suprafață sau subteran, sau trec în imediata apropiere a lor;

– lovirea trăznetului în masivul acoperitor al lucrărilor miniere subterane unde se efectuează lucrările de împușcare;

Pentru realizarea lucrărilor de împușcare în perioada când sunt posibile descărcări electrice atmosferice, mijloacele cele mai sigure de inițiere a încărcăturilor explozive sunt cele neelectrice, ca de exemplu:

rețelele de fitil detonant inițiate cu capse pirotehnice;

sistemul de inițiere neelectric;

inițierea pirotehnică constituită din fitil Bickford și capse pirotehnice.

La folosirea mijloacelor neelectrice de inițiere a încărcăturilor explozive din lucrările miniere subterane cu legături la zi și cele situate la adâncimi de până la 200 m, în cazul apropierii unei furtuni însoțite de descărcări electrice nu se impune oprirea lucrului cu explozivii.

3.2.3. Sisteme non-electrice de inițiere [50, 98, 171]

Problema prevenirii oricăror explozii intempestive a preocupat și preocupă specialiștii din domeniu. O analiză atentă a cauzelor care au generat accidente grave de muncă, a condus la concluzia că una din cauze a constituit-o prezența în zonele de lucru a unor sarcini electrice provenite, așa cum s-a arătat, din:

– acumulări de electricitate statică;

– undele electromagnetice generate de stațiile de radio-emisie, radio-locație etc;

– curenții vagabonzi generați de rețelele electrice de joasă și înaltă tensiune;

– electricitate atmosferică generată de ionizarea aerului și a particulelor suspendate în el, fulgerul, trăznetul, electricitatea norilor etc.

De asemenea, o altă cauză generatoare de accidente o constituie acțiunile exterioare de natură mecanică sau termică asupra sistemului de inițiere.

Pentru a prevei accidentele de muncă generate de cauzele menționate mai sus, începând din 1967 specialiștii de la o serie de firme din străinătate au conceput, realizat și experimentat mai multe sisteme de amorsare așa-zise NONELELECTRICE destinate declanșării detonației încărcăturilor explozive și care de câțiva ani a intrat în practica curentă în multe exploatări miniere subterane și la zi din întreaga lume.

La baza conceperii și realizării sistemelor neelectrice au stat următoarele considerente:

– să prezinte avantajele sistemului electric de amorsare, dar să elimine dezavantajele acestuia-prevenirea exploziilor intempestive;

– să poată fi întrebuințat în toate tehnologiile de împușcare;

– să fie simplu din punct de vedere constructiv, cu aplicații extinse – indiferent de loc sau mediile exterioare;

– să poată fi utilizat în condițiile existenței în zonă a unor mijloace tehnice cu acționare electrică;

– să fie simplu în exploatare și execuție și ușor de însușit de către personalul operator.

Completul detonant nonelectric este constituit din următoarele elemente componente, fig.3.56.

– tubul de șoc (detonant sau conductor de undă);

– blocuri distribuitoare sau conectoare detonante;

– capsele detonante instantanee sau cu întârziere;

– explozivul pentru declanșarea detonației.

Tubul de șoc

În prezent tubul de șoc este realizat în două variante și anume: tip standard și tip de mare rezistență.

Tubul de șoc de tip standard, fig. 3.57, este confecționat din masă plastică, cu caracteristici superioare, având diametrul exterior de 3mm și cel interior de 1,5mm.

Tubul standard este constituit din trei straturi de masă plastică, fig. 3.58 fiecare având calități fizico-chimice diferite, după cum urmează:

– Stratul interior, stratul 1, care formează canalul central, asigură proprietăți adezive pentru substanța explozivă pulverulentă din interiorul canalului și are o mare rezistență radială pentru prevenirea străpungerii tubului la transmiterea undei de șoc;

– Stratul de mijloc, stratul 2, conferă rezistență la tracțiune și la acțiunea agenților chimici și petrolieri;

– Stratul exterior, stratul 3, conferă rezistență la abraziune și protecție față de acțiunea razelor ultraviolete.

Partea interioară a tubului este acoperită cu un strat uniform și foarte subțire de substanță exoplozivă – constituită dintr-un amestec de pulberi foarte fine de octogen și a cărei greutate este de cca 20 mg/m.

Tubul prezintă siguranță împotriva efectelor de detonare necomandată, este foarte rezistent la întindere, nu este bun conducător de electricitate și sub acțiunea efectelor termice el arde, dar nu explodează.

Încărcătura explozivă din interiorul tubului NONEL se inițiază cu ușurință și detonează cu o viteză de cca 2000 m/s, ceea ce corespunde cu 0,5 milisecunde pe un metru liniar. Unda detonantă se propagă în interiorul tubului pe care nu-l afectează, neavând nici un fel de influență asupra mediului înconjurător.

Unda detonantă formată în interiorul tubului este suficient de puternică pentru a provoca explozia unei capse detonate.

Tubul NONEL îmbină precizia și eficiența sistemului electric de amorsare cu insensibilitatea fitilului detonant la acțiunea surselor de curent emergente.

Pentru a preveni eventuala umezire a încărcăturii explozive din interiorul tubului, capetele rămase libere ale acestuia sunt protejate.

Tubul NONEL de construcție obișnuită este recomandat a fi folosit la temperaturi de până la +50oC. Pentru condiții de degajări mai mari de căldură poate fi utilizat tubul NONEL pentru înaltă temperatură, care rezistă până la +65oC.

Tubul detonant NONEL de mare rezistență, are diametrul exterior de 3,7 mm, este mai dur, are o rezistență mai mare la uzură și tracțiune și se folosește pentru lucrări speciale de mare anvergură și complexitate, precum și la lucrări de împușcare subacvatice.

Blocuri distribuitoare sau conectoarele detonante

Blocurile distribuitoare sau conectoarele detonante ce intră în componența complexului NONEL pot fi simple, duble și multiple. Carcasele blocurilor distribuitoare sunt executate din masă plastică de diverse culori de mare intensitate, fapt ce le face ușor vizibile chiar și în locuri mai puțin iluminate. În interiorul acestor carcase există lăcașe în care sunt amplasate minidetonatoarele, precum și canalele necesare introducerii și conectării tuburilor NONEL, deci distribuitoarele realizează conectarea mai multor ramuri de tub NONEL, precum și declanșarea detonației acestora prin intermediul unor minidetonatoare, fig. 3.59.

Capsele detonante

Capsele sau minidetonatoarele utilizate la sistemul NONEL sunt de tip obișnuit și se inițiază datorită undei de șoc care se propagă prin tubul NONEL și ajunge la încărcătura din capsă, fig.3.60.

Încărcătura brizantă a minidetonatoarelor este astfel determinată încât să fie cu puțin mai mare decât cantitatea strict necesară amorsării tuburilor NONEL.

Capsele detonante milisecundă tip Nonel sunt conectate la tuburile NONEL. Unda detonantă degajată de tubul NONEL provoacă explozia capselor, care la rândul lor, amplifică impulsul până la nivelul intensității necesare detonării tuburilor NONEL racordate la blocul distribuitor.

Pe lângă întârzierea realizată în capsele milisecundă, prezentate mai sus, complexul NONEL realizează și o întârziere suplimantară. Astfel, un distribuitor prevăzut cu un tub detonant, lung de 50 m realizează o întârziere de 25 ms (50 m x 0,5 ms/m=25 ms) plus 42 ms, întârzierea totală fiind de 67 ms.

Valoarea întârzierii suplimentare depinde în special de forma dispozitivului de amorsare, precum și de amplasarea încărcăturilor explozive și a celor de amorsare.

În calculul întârzierilor trebuie să se țină seama, în mod obligatoriu, de microîntârzierea suplimentară dată de rețeaua tubului detonant, recomandându-se ca lungimea tubului de șoc neutile din conectori să nu difere cu mai mult de 5 m.

Pentru efectuarea lucrărilor de împușcare sunt realizate în ultimul timp următoarele tipuri constructive de capse:

– Capse pentru racordarea la suprafață a tuburilor NONEL.

Aceste capse au o încărcătură secundară constituită din 200 mg de pentrită. Capsa se introduce într-un lăcaș practicat în blocul detonant și are drept scop inițierea a 1 ÷ 6 tuburi NONEL.

Capsele folosite la suprafață pot fi instantanee sau cu întârziere, cu timpul de funcționare la 17-25-42-65 și 100 ms, fig. 3.61.

– Capse care se introduc în încărcătura de exploziv plasată în gaura de mină sau de sondă, fig.3.62.

Aceste capse au o încărcătură secundară constituită din 800 mg de pentrită.

Capsele folosite în găurile de mină sau de sondă sunt cu întârziere și această întârziere poate fi cu perioadă scurtă sau cu perioadă lungă.

Perioada scurtă de întârziere este eșalonată din 25 în 25 ms de la 75 ms până la 500 ms, iar perioada lungă de întârziere este eșalonată din 100 ms în 100 ms, de la 600 ms până la 2000 ms.

Accesorii pentru declanșarea detonației

Tubul NONEL starter

Pentru declanșarea rețelei detonante compusă din: capsele milisecundă tip Nitro-Nobel, tuburile NONEL, precum și blocurile distribuitoare, se conectează la rețea distribuitorul pentru transmiterea detonației. Acesta este prevăzut cu un tub NONEL cu lungimea de 30, 50, 100…150 m și care din punct de vedere constructiv corespunde celor prezentate mai înainte, fig.3.63.

La unul din capetele tubului se găsește montat – din fabricație – blocul detonant distribuitor la care se conectează tuburile NONEL ce fac legătura cu încărcăturile explozive. Capătul liber se conectează la pistolul starter.

Impulsul inițial, sub forma unei unde detonante de intensitate minimă, necesar amorsării tubului NONEL este dat de un cartuș special prevăzut cu o mini încărcătură detonantă cu funcționare prin percuție.

Recent, firma Nitro-Nobel a realizat noi tipuri de explozoare speciale acționate manual sau pneumatic în construcție ușoară, care pot fi transportate și manipulate fără nici o dificultate.

Declanșarea detonației complexului NONEL poate fi provocată și cu ajutorul unei amorse pirotehnice conectată la tubul NONEL.

De asemenea, detonația poate fi declanșată cu ajutorul unei capse detonante electrice obișnuite. În acest ultim caz sistemul nu mai poate fi considerat ca neelectric. Această variantă de lucru se întrebuințează numai în situații deosebite.

Sistemul NONEL permite realizarea celor mai variate și complexe dispozitive de inițiere. În fig.3.64. este dat un exemplu de execuție a rețelei detonante, în care sunt folosite elementele componente prevăzute în completul de amorsare NONEL.

Tubul detonant 1 este conectat la capsa miliscundă 2, care se introduce în încărcătura de inițiere 3. Acest ansamblu se amplasează în partea posterioară a încărcăturii explozive 4 din gaura de sondă 1. Un ansamblu similar este amplasat și în gaura de sondă II ș.a.m.d.

Tubul detonant din sonda I este conectat și prelungit cu ajutorul distribuitorului A. Ramurile tuburilor detonante de la sonda II și de la distribuitorul A sunt conectate la un distribuitor detonant B, care la rândul său are capătul liber montat la un alt distribuitor și tot așa până la completa realizare a rețelei de împușcare.

Declanșarea exploziei rețelei de împușcare se face prin detonarea tubului NONEL care intră în distribuitorul A, la capătul căreia este montat pistolul starter.

Acționând butonul dispozitivului starter, acesta comandă percuția unei microcapse prevăzut cu o mini încărcătură detonantă capabil să declanșeze detonația rețelei de tuburi NONEL și respectiv capsele milisecundă 2 din încărcăturile găurilor de sondă fig.3.65. În cazul cel mai simplu – exemplul prezentat – fiecare distribuitor detonant deservește o singură încărcătură explozivă. Conectarea tubului la distribuitor se face prin diferite modalități.

În fig.3.66. sunt prezentate exemple de realizare a rețelei de împușcare și de racordare a tubului NONEL la găurile de sondă în vederea efectuării diferitelor lucrări în cariere, iar în fig.3.67. este prezentată folosirea sistemului NONEL la împușcarea subterană în cazul săpării unor lucrări de mare secțiune.

Sistemul de inițiere NONEL păstrează toate avantajele fitilului detonant, oferind în plus:

– imunitate totală la orice fel de manifestare a curentului electric;

– securitate deplină față de șocuri și lovituri puternice;

– posibilitatea utilizării sub apă, fiind de construcție hidrofobă;

– simplitatea la efectuarea circuitelor de împușcare și lipsa totală a calculelor pentru realizarea rețelei de împușcare;

– întârzierea sigură între încărcături;

– rezistență la foc;

– siguranță la manipulare, posibilitatea accidentelor fiind foarte redusă;

– întrucât detonatorii care asigură întârzierea între încărcături sunt plasați în găurile de sondă este exclusă întreruperea circuitului datorită blocurilor de rocă aruncate de explozia găurilor de sondă care detonează anterior.

Întrebuințarea în România și nu numai a sistemului NONEL de amorsare a dus la obținerea unor avantaje substanțiale dintre care menționăm:

La folosirea în cariere:

– realizarea unei granulometrii a masei împușcate, la dimensiuni dorite;

– reducerea la minim a supragabariților;

– împrăștierea uniformă a materialului derocat fără aruncarea acestuia la distanțe mari;

– eliminarea riscului fisurării masivului, în spatele frontului împușcat;

– reducerea efectului seismic în condițiile utilizării unor cantități de exploziv mai mare decât cele ce se împușcă în mod obișnuit;

– posibilitatea realizării unui număr nelimitat de trepte de întârziere;

– securitate deplină la șocuri, lovituri, putând fi utilizat în orice fel de condiții atmosferice.

La folosirea în subteran:

– obținerea unei mărunțiri avansate a materialului derocat;

– realizarea unei profilări corespunzătoare a frontului, reducând gradul de fisurație în masiv;

– utilizarea supeiroară a energiei explozivului prin inițierea posterioară a găurilor;

– realizarea unor întârzieri precise programate între găurile individuale și între grupurile de găuri;

– obținerea unor cheltuieli mai mici cu amorsarea comparativ cu celelalte sisteme de amorsare;

– posibilitatea încărcării mecanice fără riscul exploziilor necomandate intempestive.

Sistemul de inițiere “TUB DE GAZ”

Acest sistem a fost realizat la sfârșitul anilor 1960 de firma “Hercules” (SUA) și într-o oarecare măsură respectă principiile tubului NONEL, asigurând același grad de securitate și eficiență.

Printr-o rețea de tuburi din material plastic având diametrul similar cu cel al tubului NONEL este transmis un jet de gaz sub presiune, care ajungând la o capsă detonantă de construcție specială, provoacă detonarea acestuia. Gazul sub presiune provine din explozia unor încărcături de exploziv sau a unor gaze explozive aflate într-un recipient special.

Pe rețeaua de tuburi se pot monta elemente de conectare și distribuție astfel încât la suprafață se realizează rețeaua de împușcare dorită.

Sistemul nu a avut un succes deosebit și astăzi nu se mai folosește aproape deloc.

3.2.4. Fitilul detonant și sisteme de amorsare cu fitil detonant

Fitilul detonant

Inițierea explozivilor cu fitil detonant se utilizează în exploatările la zi și în minele de minereuri metalifere și nemetalifere.

Fitilele în construcție antigrizutoasă se folosesc în minele cu pericol de atmosfere potențial explozive și inflamabile.

Fitilul detonant constă dintr-un miez format din explozivi de inițiere (pentrită, ten, hexogen) cu o greutate de 3-100 g/m prin centrul căruia trece un fir de bumbac și un înveliș format din trei straturi de bumbac sau in, protejat în exterior de un înveliș de masă plastică. Învelișul de masă plastică este colorat în roșu, verde, albastru sau portocaliu în funcție de încărcătura liniară. Fitilul detonant are proprietatea de a transmite detonația pe diverse ramificații cu aceeași viteză și în același timp. Are diametrul de 4,6-6,3 m și viteza de detonație de 6000-7000 m/s. Inițierea fitilului detonant se face cu ajutorul unei capse detonante care se leagă de fitil cu o bandă izolatoare sau matisată cu diferite materiale fig.3.68. Unda detonantă produsă de capsă este transmisă fitilului, iar unda detonantă dată de fitil se transmite încărcăturilor de exploziv. Fitilul detonant își păstrează calitățile detonante în medii umede datorită izolației sale. În prezent se produc și fitile detonante termorezistente și antigrizutoase, care rezistă la temperaturi de peste 120oC.

În România s-au fabricat fitile detonante de tipurile P-12, P-20 și H-22. În afara acestora, se mai utilizează și fitile detonante provenite din import: Dynacord (Germania). Detonex (Elveția) N.P.V. și N.P.K, ambele de fabricație cehosolovacă, tabelul 3.33.

În străinătate se fabrică fitile detonante cu încărcături explozive mărite (20-100 g/ml) termotrezistente, antigrizutoase, rezistente la solicitări mecanice și presiuni mari.

Pentru împușcări masive deosebit de pretențioase, se folosește fitilul detonant cu cordon dublu, care într-un ambalaj de plastic etanș conține două fitile strânse, unul lângă altul, evitându-se astfel orice fel de rateu.

Diferite porțiuni de fitil detonante se pot lega între ele. În acest scop se folosesc două tipuri de legături și anume:

– legături cu nod marinăresc, care pot fi folosite atât la legarea a două bucăți de fitil, cât și la racordarea unor bucăți de fitil la linia principală cu condiția ca nodul să fie bine strâns, fig. 3.69a;

– legături aplicate, care constau în suprapunerea pe lungimea de minimum 10 cm a capetelor celor două fitile ce urmează a fi conectate. Pe porțiunea superioară capetele se înfășoară cu o sfoară, fig. 3.69b, sau acestea se răsucesc și se fixează cu două inele la capete, fig.3.69c. La racordarea și ramificarea fitilelor se procedează la fel.

Fitilul detonant poate fi folosit și la lucrările de împușcare sub apă. La manipularea lui se respectă aceleași norme și reglementări ca și pentru substanțele explozive brizante.

Când împușcarea în cariere se face în găuri de sondă, se întocmește rețeaua de împușcare formată din: fitil Bickford, capsa detonantă, fitilul detonant principal, relee pirotehnice și fitile detonante care se ramifică în fiecare gaură de sondă, fig.3.70.

Fiecare lot de fitil detonant se verifică la avizarea inițială pentru folosire, la prelungirea termenului de folosire, sau la apariția unor situații litigioase.

În etapa actuală, așa după cum s-a menționat deja, inițierea cu fitil detonant se folosește mai frecvent în cadrul metodelor de exploatare în subetaje la exploatarea zăcămintelor de minereuri și în exploatările miniere la zi.

Inițierea unor cantități mari de exploziv pe bază de azotat de amoniu cum ar fi amestecurile simple, gelurile sau emulsiile explozive trebuie să se efectueze prin intermediul unui exploziv puternic care să corespundă următoarelor cerințe:

să dezvolte o presiune de detonație mare;

să detoneze singur în momentul primirii impulsului;

să aibă o formă cilindrică, raportul dintre diametru și înălțime fiind aproximativ egal cu unu;

să fie sigur la manipulare.

Deci astăzi, ințierea încărcăturilor de bază din găurile de sondă se face în majoritatea cazurilor cu ajutorul unor încărcături unitare de inițiere, cunoscute pe plan mondial sub denumirea de “booster” sau multiplicator, fig.3.71.

Prin intermediul fitilului detonant, unda detonantă se transmite boosterului, care realizează inițierea explozivului, insensibil la capsă sau fitil detonant.

Boosterele sunt încărcături din pentolită (pentrită + TNT) sau hexolită (hexogern + TNT) au formă cilindrică în care sunt practicate orificii pentru trecerea cordonului de fitil detonant sau a capselor.

Valoarea mare a vitezei de detonare a pentritei și hexogenului (7000-8000 m/s) asigură dezvoltarea într-un timp foarte scurt a unei cantități foarte mari de energie, capabilă să inițieze explozivii. Dimensiunile boosterului, respectiv greutatea acestuia sunt determinate de sensibilitatea explozivului care se inițiază.

La noi au fost realizate și folosite încărcăturile TP-400 și TH-400, apoi booseterele FAREX-TP (60% trotil + 40% pentrită) și FAREX TH (60% TNT + 40 % hexogen) tip 2/3, 1 sau 2, cu dimensiunile și greutățile specificate în fig.3.72.

Indiferent de tipul și mărimea boosterilor, aceștia trebuie să dețină parametri termodinamici și balistici cu valori apropiate de:

Căldura de explozie ≈ 4400 kJ/kg;

Temperatura de explozie ≈ 3500 oC;

Volumul gazelor de explozie ≈ 800 m3/kg;

Presiunea gazelor de explozie ≈ 1700 MN/m2;

Forța specifică ≈ 1100 kJ/kg;

Bilanțul de oxigen ≈ 64%;

Uzina din Dragomirești -Târgoviște fabrică boostere IEDS și IEDC, pentru inițierea încărcăturilor de explozivi în subteran și din cariere, în trei variante dimensionale cu domeniul de utilizare între -40 și +50 oC, fig.3.73.

Aceste produse se prezintă sub forma unor calupuri cilindrice, cu greutatea de 50, 100 și 200 grame, fiind sigure în exploatare și nepoluante.

Boosterele sunt rezistente la apă și produse petroliere, calități asigurate atât din compoziția omogenă a amestecului exploziv, care este realizată din TNT și hexogen sau pentrită, cât și de protecția exterioară simplă, sigură și eficientă.

Folosirea boosterelor asigură:

– amorsare completă a încărcăturii de exploziv din gaura de sondă;

– împrăștierea materialului derocat pe o suprafață mai mică decât prin amorsare clasică;

– realizarea unei sfărâmîri mai bune a materialului derocat;

– derocarea unei cantități mai mari de material comparativ cu exploziile amorsate clasic;

– zgomot mai scurt și mai mic în intensitate.

Boosterele fabricate la Dragomirești sunt folosite cu bune rezultate în carierele Lespezi-Dâmbovița, Roșia-Montană, Roșia-Poieni, Coranda-Certej, Valea-Morii etc.

Sisteme de amorsare cu fitil detonant

Cercetările teoretice și experimentele efectuate în ultimii ani privind îmbunătățirea măsurilor de tehnica securității muncii pe timpul lucrului cu materiale explozive au condus la concluzia necesității generalizării întrebuințării fitilului detonant în cariere și în mine, în locurile lipsite de emanații de gaze și praf de cărbune.

Sistemul de amorsare cu fitil detonant prezintă următoarele avantaje:

– comparativ cu sistemul electric asigură condiții mai bune de tehnica securității muncii. Utilizarea lui previne detonarea intempestivă a încărcăturilor explozive amorsate cu capse electrice, provocată de diverse sarcini electrice străine;

– utilizarea fitilului detonant în diverse lucrări de împușcare nu mai necesită folosirea capselor detonante;

– asigură declanșarea simultană sau cu microîntârziere a unui număr aproape nelimitat de încărcături explozive;

– elimină toate pericolele generate de operațiile de verificare a dispozitivelor de amorsare electrică;

– asigură declanșarea detonației încărcăturilor continui și discontinui cu funcționare instantanee sau cu microîntârziere;

– permite executarea de lucrări cu materiale explozive în locuri mlăștinoase și sub apă;

– are o bună rezistență la variații de temperatură;

– asigură condiții mai bune de protecția muncii pe timpul încărcării găurilor de sondă și pe timpul lichidării rateurilor.

Fitilul detonant este utilizat în lucrările de împușcare, fie pentru executarea dispozitivelor de amorsare, fie pentru dublarea altor sisteme de amorsare a încărcătureilor explozive.

Așa după cum s-a arătat, în țara noastră au fost realizate detonatoarele TP-400 și mai nou FAREX TP și TH, utilizate în realizarea dispozitivelor de detonare a amestecurilor explozive simple, precum și a altor explozivi. În acest scop pot fi întrebuințate și cartușele de TNT, pentrit, tetril, hexogen flegmatizat, dinamită, astralită etc.

Provocarea detonației unor categorii de explozivi, cu sensibilitatea relativ mică, se realizează prin intermediul fitilului detonant standard, cu încărcătură explozivă de 10-12 g/ml.

Realizarea lanțului detonant, comportă în principiu, următoarele operații:

– conectatrea fitilului la încărcăturile de inițiere (boostere);

– conectatrea releelor detonante pirotehnice la fitilul detonant;

– executarea legăturilor și ramificațiilor rețelei de fitil detonant;

– conectarea capsei pirotehnice sau a capsei detonante electrice la fitilul detonant.

Fitilul detonant se introduce în orificiile practicate în booster sau se aplică pe booster, fie prin înfășurarea acestuia în formă de spirală, fie prin îndoire în zig-zag și matisare cu sfoară sau bandă izolatoare. Pentru inițierea cartușelor de exploziv, fitilul detonant se înoadă la un capăt și se introduce în cartuș sau cartușul este înfășurat în spirale de fitil. Pentru transmiterea detonației, este necesar să se execute minimum 3 spire și să se asigure o bună fixare a acestora pe corpul boosterului sau a cartușului fig.3.74.

O capsă pirotehnică sau electrică, poate să transmită unda detonantă, simultan, la maximum 6 ramuri de fitil detonant. Pentru un număr mai mare de ramuri se folosește un cartuș exploziv a cărui amorsare este asigurată prin intermediul unei capse detonante.

În tab. 3.34 sunt prezentate principalele sisteme de amorsare cu folosirea fitilului detonant.

Rețele de inițiere cu fitil detonant și relee pirotehnice

Realizarea microântîrzietoarelor la împușcarea cu fitil detonant se asigură prin intermediul releelor detonante pirotehnice cu sens unic sau dublu sens de transmitere a detonației, care sunt conectate la rețea, asigurând și prelungirea ramurilor magistrale și secundare de fitil detonant. Realizarea intervalelor de întârziere necesare formării de rețele de fitil detonant, se poate asigura fie cu capse detonante cu întârziere, fie cu ajutorul releelor detonante pirotehnice.

Releul pirotehnic este compus în principal din următoarele elemente: un tub din metal cu lungimea de 200-220 mm și diametrul interior de 8 mm, o capsă detonantă obișnuită și dispozitivul de întârziere, fig.3.75.

Dispozitivul de întârziere constă dintr-un tub de cupru lung de 15 mm, în care este presată la aproximativ 2400 daN/cm2 o compoziție de întârziere formată din 70 % oxid de cupru și 30 % pudră de aluminiu. Diferitele trepte de microîntârziere se obțin prin presarea unor cantități diferite de oxid de cupru și pudră de aluminiu sau prin schimbarea forței de presare a compoziției.

Cu releele pirotehnice se pot realiza întârzieri de 10±3, 20±3, 35±7 și 50±7ms. În practică se poate realiza un număr nelimitat de trepte de întârziere prin montarea în serie a releelor pirotehnice de diferite trepte de întârziere, fig. 3.76.

Folosirea fitilului detonant și a releelor pirotehnice asigură o utilizare și repartizare rațională a energiei explozivilor și o siguranță ridicată.

În România se utilizează relee detonante pirotehnice importante din Germania, de tipul S.V.-1 cu întârziere de 20 ms și S.V.-2 cu întârziere de 50 ms.

Pentru executarea acestor dispozitive de amorsare cu fitil detonant și relee pirotehnice se procedează astfel:

– se stabilește schema de principiu a amplasării încărcăturilor explozive;

– se stabilește schema dispozitivului de amorsare;

– se calculează intervalul de întârziere și se alege tipul releului detonant;

– se calculează necesarul de relee detonante și fitil detonant;

– se calculează necesarul de exploziv.

Asamblarea releului pirotehnic-fitil detonant comportă următoarele operații:

– verificarea și tăierea fitilului la dimensiunile stabilite. Operația de tăiere implică derularea fitilului și îndepărtarea bobinei până la distanța de 10 m față de locul în care se execută această operație. În acest scop se folosește un cuțit, bine ascuțit și o placă de lemn. După fiecare tăiere se curăță locul de praful exploziv căzut din miezul fitilului.

– verificarea releului pirotehnic, aspectul exterior și spațiul liber de la capetele tubului metalic-nefiind admise pete de oxizi, fisuri sau deformări ale tubului. De asemenea, în interiorul tubului nu trebuie să existe corpuri străine;

– sertizarea tubului metalic la ramurile de fitil detonant. În acest scop se introduc, cu multă atenție, ramura de fitil detonant în tubul metalic (nu trebuie să rămână spațiu liber între capătul fitilului detonant și încărcătura din interiorul releului pirotehnic) și se fixează cu ajutorul cleștelui de sertizat; similar se procedează pentru conectarea, în partea opusă, a ramurii de fitil.

O atenție deosebită se acordă conectării capsei pirotehnice sau capsei detonante electrice cu fitil detonant. Matisarea se realizează în mod obligatoriu și în zona capsei în care se găsește încărcătura secundară de inițiere. Executarea acestei operații în zona de sertizare a fitilului de amorsare, respectiv a aprinzătorului electric, diminuează transmiterea detonației capsă-fitil detonant.

Pentru prinderea capsei la fitil se recomandă folosirea benzii adezive care asigură o bună și o sigură amorsare a fitilului detonant.

Folosirea fitilului detonant și a releelor pirotehnice asigură o utilizare rațională a energiei explozivilor și o siguranță ridicată.

Mai recent au apărut fitile detonante de joască energie care conțin foarte puțin exploziv (3 g până la 1 g pe metru și chair mai puțin). Aceste fitile prezintă importanță pentru că ele nu duc la detonarea explozivilor mai puțin sensibili și pot astfel declanșa explozia coloanei de exploziv de la talpa găurii de sondă, în sus, datorită unui exploziv sensibil (dinamită, astralită sau booster) fără perturbarea coloanei superioare de exploziv să fie perturbată datorită trecerii detonației prin fitilul detonant.

Această metodă – denumită amorsaj de la fundul găurii, este foarte folosită atât în țara noastră cât și în diverse alte țări cu industrie minieră dezvoltată, fig.3.77.

Amorsarea de la talpa găurii prezintă o serie de avantaje printre care remarcăm: folosirea mai bună a energiei substanței explozive, realizarea unei fragmentări mai bune a rocii și diminuarea distanței de aruncare și a cantității de praf rezultat în urma împușcării.

În ultimii ani, în practica amorsării încărcăturilor de explozivi cu ajutorul fitilului detonant și releelor pirotehnice, au fost puse la punct o serie de scheme eficiente de amorsare și folosire a releelor în rețeaua de fitil detonant, dintre care cele mai importante sunt prezentate în cele ce urmează.

În fig. 3.78 se prezintă un exemplu de dispozitiv cu relee montate în serie, iar încărcăturile explozive amplasate în formă de triunghi echilateral.

Ramificația 1 funcționează instantaneu, iar ramificațiile 2, 3 și 4 funcționează la intervale de 30 ms întârziere.

Similar cu acesta pot fi realizate dispozitive ale căror încărcături explozive sunt amplasate sub formă de pătrat, dreptunghi, hexagon, cerc, etc.

În fig. 3.79 este prezentat un exemplu de dispozitiv cu relee montate în serie și încărcăturile explozive amplasate pe mai multe rânduri.

Ramificația 1 declanșează explozia instantaneu, ramificațiile 2, 3 și 4 funcționază la intervale de 45 ms.

În dispozitivul serie, nefuncționarea unui releu detonant sau a unei ramuri de fitil atrage după sine nefuncționarea următoarelor ramificații:

În fig.3.80. este dată schema unui dispozitiv de relee pirotehnice montate radial și încărcăturile amplasate pe mai multe rânduri. Ramificația 1 funcționează fără întârziere, ramificația, 2, 3, 4, 5 și 6 declanșează detonația încărcăturilor explozive la intervale de 15, 30, 45, 60 și 70 ms.

După cum rezultă din fig.3.80. dispozitivul radial elimină parțial sau total dezavantajele dispozitivului serie.

3.2.5. Dispozitive mixte de amorsare

În această grupă sunt incluse dispozitivele constituite din elemente componente aparținând, cel puțin, la două sisteme de amorsare, formate din elemente ale sistemului pirotehnic, electric și sistemului cu fitil detonant.

Tehnica cea mai răspândită de amorsarte mixtă constă în a amorsa fiecare gaură cu ajutorul fitilului detonant, inițiat de capse cu microîntârziere, care sunt la rândul lor amorsate electric. În funcție de situațiile concrete întâlnite pe șantiere, se redau câteva exemple de scheme de inițiere.

Inițierea unui rând de găuri

– o capsă pe gaură, cu posibilitatea de a avea o întârziere diferită la fiecare gaură, fig.3.81a;

– un fitil detonant principal, detonat de către o capsă, de care se leagă fitilele detonante ieșite din fiecare gaură, fig.3.81b.

Amorsarea mai multor rânduri de găuri

– un detonator și un fitil detonant principal pe rând, permit obținerea unei întârzieri între rânduri, fig.3.82a;

– un detonator pe gaură permite obținerea diferitelor secvențe de amorsare: gaură cu gaură, mai multe rânduri, fig. 3.82b, simultan pentru același număr al găurii plasate pe mai multe rânduri fig. 3.82c și în V, fig. 3.82d;

– un cordon principal pentru mai multe găuri, schemele din fig.3.82c și fig. 3.82d pot fi realizate legând găurile ce vor exploda simultan printr-un fitil detonant principal, utilizând o capsă cu întârziere pentru fiecare fitil principal.

Alegerea schemei de amorsare are o influență destul de mare asupra rezultatului împușcării și în special asupra formei grămezii materialului împușcat și asupra fisurării în avans a masivului ce se extrage.

În fig. 3.83. este prezentat un dispozitiv mixt electric-fitil detonant de amorsare a unui număr de găuri de sondă încărcate cu explozivi de tip gel.

El este format din rețeaua de capse detonante electrice 1 conectate în serie, ramuri finale 2 din fitil detonant dublat de detonatorul 3 și încărcătura de gel exploziv 4.

În fig. 3.84. se prezintă schema unui dispozitiv constituit din capsele detonante electrice milisecundă 1, tip DeM-15, ramificațiile magistrale 2, 3, 4 și 5 din fitilul detonant, ramificațiile secundare și finale 6 și încărcăturile explozive 7.

Magistrala de fitil detonant 2 este conectată la o capsă detonantă tip DeM-15 cu funcționarea instantanee. De asemenea, magistralele 3, 4 și 5 sunt conectate la capsa milisecundă tip DeM+15, cu intervale întârzietoare de 23 ms.

Folosirea ramurilor finale din fitil detonant prezintă o măsură de siguranță în plus pe timpul executării lucrărilor de încărcare cu exploziv a găurilor de sondă.

Amorsarea secvențială [172]

La folosirea capselor electrice, nu este posibil să se cumuleze întârzierile (trecerea curentului este instantanee) ceea ce obligă să ne limităm la numărul de întârzieri și duratele acestora realizate de fabricantul de capse.

Sistemele de întârziere nonelectrice și explozoarele secvenționale, permit dimpotrivă să se multiplice întârzierea. De asemenea, cu sistemul nonelectric este posibil de a iniția un detonator prin intermediul unui alt detonator, cumulând întârzierile. Aceleași rezultate pot fi obținute cu un plus de suplețe și de precizie, utilizând un explozor secvențial care trimite un impuls electric decalat la mai multe linii de împușcare.

Explozorul secvențial este un aparat modern-perfecționat care permite obținerea unor timpi de decalaj între diverse circuite de împușcare; circuitele de împușcare sunt puse sub tensiune succesiv cu un decalaj reglabil foarte precis ceea ce permite multiplicarea posibilităților oferite de către capsele milisecundă.

În fig.3.85. sunt arătate două exemple de amorsare secvențială realizate cu capse nonelectrice de tip NONEL.

În fig.3.85a se remarcă că dacă întârzierile t sunt egale, gaura 1 este inițiată cu o întârziere t și găurile 2 și 3 cu o întârziere de 2 t și respectiv 3 t.

În schema a doua, fig.3.85b, se vede că detonatorii electrici care amorsează fiecare linie sunt în relația T2>3t și T3>6t, cele trei linii vor exploda succesiv și fiecare gaură va fi decalată în raport cu gaura vecină.

Trebuie să observăm că în acest caz contrar amorsării cu capse electrice, inițierea găurilor nu este simultană, trebuie convenit să se întârzie explozia fiecărei încărcături pentru a permite ca impulsul de inițiere să ajungă la ultima încărcătură, înainte ca prima încărcătură să detoneze și astfel să întrerupă transmiterea impulsului de inițiere.

Amorsarea încărcăturilor de exploziv reprezintă o etapă deosebită de importanță în acțiunea de derocare cu ajutorul explozivilor și ca urmare aceasta trebuie să fie sigură și de înaltă securitate.

Siguranța amorsării reprezintă o problemă de fiabilitate, care aduce în discuție suma fiabilității elementelor care constituie lanțul de amorsare. În același timp se poate spune că siguranța amorsării reprezintă o problemă de calitate și de adecvare a sistemului de amorsare cu explozivul ales sau întrebuințat.

Asupra acestei chestiuni nu există îndoieli că maximul de fiabilitate se obține în cazul folosirii capselor electrice asociate cu boostere sau a fitilului detonant cu aceleași încărcături de inițiere de tip booster, în cazul folosirii explozivilor moderni, relativ mai puțin sensibili.

Securitatea este o problemă diferită, ea fiind legată de securitatea intrinsecă a materialelor și dispozitivelor folosite la amorsarea față de o serie de factori externi cum ar fi: acțiuni dinamice, căldură, descărcări electrice etc.

Răspunsul la aceste probleme trebuie dat de fiecare fabricant în parte.

Perfecționările obținute în ultimii ani în acest domeniu au adus securitatea capselor detonante și a fitilelor întrebuințate pentru amorsare la un asemenea nivel, încât practic nu au mai fost semnalate accidente datorate defecțiunilor componentelor sistemului de amorsare.

În sfârșit se poate concluziona, prin a sublinia câteva lucruri: un sistem de amorsare trebuie să fie întotdeauna îngrijit montat și să nu fie niciodată subdimensionat din punct de vedere al vitezei de transmitere a detonației și al energiei pe care o transmite încărcăturii de exploziv.

Amorsarea unei încărcături de exploziv poate fi punctuală cu ajutorul unor capse sau liniară cu ajutorul fitilului detonant, fig.3.86.

La amorsajul punctual, punctul care reprezintă sursa de detonare are o lungime de ordinul a 10 mm.

Condițiile unui amorsaj bun se realizează printr-o presiune de șoc în jur de 10 MPa și o energie minimă de 0,8 kcal.

Presiunea de detonare, care garantează calitatea amorsajului este proporțională cu densitatea încărcăturii și vitezei de detonare a explozivului din capsă. Detonarea a 0,6 g de pentrită pe care le conține o capsă, sptre exemplu, se efectuează cu o viteză de aproximativ 8000 m/sec., ceea ce asigură detonarea oricărui exploziv industrial.

Presiunile și vitezele de detonare ale principalilor explozivi bine amorsați sunt prezentate în fig.3.87. iar în fig.3.88. este prezentată propagarea undei de șoc în funcție de tipul amorsajului.

În timpul unei explozii cu amorsaj punctual, unda care se propagă în masiv este slabă, ceea ce duce la diminuarea proiecțiilor de rocă, a efectelor de fisurare în spatele încărcăturii și la o bună fragmentare a rocii din jurul zonei de buraj, ca urmare a reflexiei undei incidente care urcă spre a doua suprafață liberă, reprezentată de berma superioară.

Având în vedere forma încărcăturilor de explozivi folosite în minerit și în special diametrul acestora, cel mai indicat mod de amorsare, ținând seama de spațiul necesar de parcurs de aproximativ 40 cm de către unda detonantă pentru a ajunge la o viteză maximă și constantă, este amorsajul punctual. Amorsajul liniar se folosește cu precădere la utilizarea fitilului detonant și a încărcăturilor discontinui.

În practică s-au făcut numeroase teste pentru verificarea amorsabilității prin fitil detonant, pe diferite tipuri de explozivi, rezultând următoarele, tabelul 3.35.

Din tabelul de mai jos rezultă că o mare parte din tipurile de explozivi folosiți în industrie sunt sensibili la fitilul detonant. S-au făcut teste pe diferite tipuri de dinamite încartușate la 60 mm și amorsate pe toată lungimea lor cu fitil detonant de 10 g/m.

Tabel 3.35. Sensibilitatea explozivilor la fitil detonant

ф este diametrul de încartușare

În urma măsurătorilor s-au obținut următoarele viteze de detonare: 2600 m/s pentru dinamita plastică și 2800 m/s pentru dinamita pulverulentă. Aceste viteze corespund unui regim slab de detonare. Aceiași explozivi amorsați punctual ajung la viteze de detonație de 5000 m/s.

Amorsajul lateral favorizează o concentrare de gaze la partea superioară, ceea ce duce la deburarea găurilor, deschiderea fracturilor la suprafață și scăderea rapidă a presiunii gazelor, ca și o etalare necorespunzătoare a grămezii de rocă detașată prin explozie, dacă sensul detonării este descendent.

Se poate concluziona că amorsajul liniar lateral cu fitil detonant dă în general un randament net inferior amorsajului punctual și ca urmare se fac următoarele recomandări:

– se va alege întotdeauna un amorsaj punctual, întărit cu folosirea unei încărcături de inițiere sub forma unui booster;

– întotdeauna se vor avea în vedere condițiile de amorsare a explozivilor deoarece acestea se înrăutățesc din cauza temperaturilor scăzute, presiunilor înalte, creșterea umidității și diminuării diametrului cartușului. Scăderea amorsabilității explozivilor este compensată printr-o supradimensionare a sistemului de amorsare prin folosirea unui booster sau prin dublarea fitilului detonant dacă amorsarea este liniară;

– creșterea puterii de amorsare este cel mai bun lucru pentru ca o împușcare să dea cel mai bun randament.

– folosirea unui sistem adecvat de amorsare penytru un anumit exploziv este cel mai bun atu pentru a preveni rateurile.

În final se poate arăta că astăzi dispunem, pentru a putea fi folosite pe șantiere, de diferite lanțuri de amorsare, prezentate în rezumat în fig.3.89.

În tabelul 3.36. este prezentată sensibilitatea la amorsare a diferitelor sorturi de explozivi folosiți în industrie.

3.3. MĂSURI DE SIGURANȚĂ PE TIMPUL PREGĂTIRII ȘI EXECUTĂRII OPERAȚIILOR DE INIȚIERE

Probleme generale

În scopul prevenirii oricăror accidente de muncă, pe timpul executării lucrărilor de amorsare trebuie respectate, cu strictețe, următoarele reguli și măsuri generale de siguranță:

cunoașterea perfectă a modului în care trebuie executată fiecare operație, în ce succesiune și cu ce mijloace tehnice, iar la locul de muncă să existe o organizare perfectă și ordine desăvârșită;

personalul operator trebuie să fie temeinic pregătit teoretic și practic, să posede multă experiență și să fie autorizat pentru organizarea și executarea lucrărilor cu materiale explozive;

periodic, personalul operator va fi supus unor instructaje de tehnica securității muncii, unde li se vor prezenta: tehnologiile de executare a lucrărilor , noile metode și tehnici întrebuințate în folosirea materialelor explozive, precum și măsurile de siguranță generale și speciale;

la lucrările de amorsare participă personalul strict necesar. Este interzis accesul la locurile de muncă al persoanelor străine sau al celor neangajate direct în executrarea lucrărilor cu materiale explozive.

pe timpul executării lucrărilor de amorsare este interzis fumatul. Țigările, chibriturile și orice alte articole de fumat se păstrează în locurile permise;

operațiile de amorsare se execută calm, cu pricepere și competență profesională, cu multă atenție, curaj, stăpânire de sine și fără grabă;

personalul operator să cunoască, în mod obligatoriu, proprietățile fizice, chimice, termice și explozive ale materialelor și mijloacelor folosite;

este interzisă participarea la lucrările de amorsare a operatorilor nepregătiți, bolnavi, a celor cu stare psihică necorespunzătoare, a celor în stare de ebrietate sau a celor care nu cunosc sau nu respectă regulile de tehnica securității muncii;

personalul operator este obligat să sisteze orice lucrare atunci când constată că un sunt asigurate condițiile de muncă, care să asigure siguranța deplină în timpul lucrărilor de amorsare;

este interzisă folosirea materialelor explozive care prezintă semne (indicii) de deteriorare din cauza depozitării, manipulării sau transportului necorespunzător;

toate operațiile de amorsare se execută cu aparate, instrumente, scule și dispozitive special destinate acestui scop. Este interzisă folosirea unor mijloace improvizate;

pe timpul lucrărilor de amorsare se va da dovadă de multă exigență și vor fi respectate toate măsurile de prevenire a accidentelor de muncă;

este interzisă executarea operațiilor de amorsare de către persoanele care dau dovadă de neglijență, neatenție sau incompetență;

pe timpul lucrărilor de amorsare se asigură, în mod obligatoriu, asistență sanitară care să acorde primul ajutor în caz de accidente;

iluminatul locurilor de muncă se face numai cu lămpi alimentate de la baterii cu acumulatori speciali;

în lucrările de suprafață este interzisă efectuarea operațiilor de amorsare pe timp de ploaie, descărcări electrice, ninsoare sau frig;

atunci când situația impune, zonele în care se execută lucrările cu materiale explozive sunt păzite, interzicându-se accesul oricăror persoane sau mijloace tehnice;

verificarea rezultatelor exploziei se face de către o singură persoană și numai după aerisirea zonei;

pe timpul lucrărilor de suprafață, care necesită folosirea materialelor explozive, se vor lua măsuri de interdicție a accesului în zonă a oamenilor sau a mijloacelor tehnice;

în zonele în care se pregătesc și se execută lucrări cu materiale explozive se sistează orice alte activități.

Amorsarea pirotehnică

Mijloacele de amorsare pirotehnică – capsele detonante pirotehnice, fitilul de amorsare și eventual aprinzătorul pirotehnic, trebuie să fie în perfectă stare de funcționare.

Capsele detonante pirotehnice sunt elemente foarte sensibile la unele acțiuni mecanice sau termice, așa cum sunt de exemplu loviturile, șocurile, frecările și acțiunile termice. Dacă intensitatea acestor acțiuni depășesc anumite limite, atunci produsele explodează provocând accidente grave.

Acțiunile exterioare, care conduc la strivirea capselor, declanșează în mod sigur, explozia capselor pirotehnice. Ca măsură preventivă se impune multă atenție și mare prudență pe timpul manipulării avestor produse.

Capsele trebuie păstrate în locuri uscate, separat de alte materiale explozive. Ele se transportă și se manipulează numai în ambalaje originale sau în penare și se scot numai la locul și în momentul întrebuințării.

Este interzisă folosirea capselor care au tubul oxidat, turtit, crăpat sau în cazul în care în interiorul acestuia se găsește praf provenit din încărcătura explozivă interioară; se interzice îndepărtarea corpurilor străine din interiorul tubului capselor detonante prin introducerea de obiecate ascuțite.

Pentru o bună siguranță în funcționare a fitilului de amorsare, acesta trebuie ferit de:

contactul cu diferite substanțe, în general produse petroliere – diferiți lubrefianți, carburanți, etc., care pot distruge învelișul;

contactul cu umezeala, care face inutilizabil miezul de pulbere. Preventiv, capetele se acoperă cu parafină sau amestec hidroizolant;

temperaturi prea ridicate care deteriorează învelișurile impermeabile;

temperaturi scăzute care deteriorează învelișul, iar miezul de pulbere poate deveni discontinuu;

striviri care deteriorează învelișul și întrerup miezul de pulbere.

Executarea amorselor în încăperi sau locuri aglomerate este interzisă. Ele se pregătesc numai la locul folosirii, în condiții de deplină siguranță.

Este interzisă folosirea fitilului a cărui durată de ardere este mai mică de 100 s/m.

Pentru evitarea deteriorării fitilului de amorsare, sistemul pirotehnic se întrebuințează numai pentru amorsarea exterioară a încărcăturilor explozive.

Este interzisă repetarea aprinderii fitilului care din diferite motive nu a transmis impulsul termic până la capsă.

Apropierea de încărcăturile “explozive rateu” este permisă numai unui singur operator și numai după cel puțin 15 minute, din momentul când ar fi trebuit să detoneze. Pe timpul apropierii, se va da dovadă de multă prudență și stăpânire de sine, observându-se dacă există indicii de ardere.

Amorsarea electrică

Sursele de alimentare cu curent – explozoare, baterii, prizele rețelelor electrice etc, sunt păstrate în locuri sigure, unde are acces numai șeful lucrărilor. Acesta dispune aducerea lor în zona de lucru, cheile explozoarelor rămânănd în permanență asupra sa.

Verificarea funcționării întregii aparaturi – ohmetre, explozoare, lămpi de control, precum și a stării cablurilor întrebuințate în executarea rețelelor electrice este obligatorie. La cabluri se verifică, în special, starea izolației și continuitatea firelor conductoare.

Controlul învelișurilor cablurilor se face prin examinarea atentă a acestora, pe întreaga lungime și acolo unde este deteriorat se repară folosindu-se bandă izolatoare. Continuitatea se verifică cu ajutorul ohmetrului, măsurându-se cu acest prilej și rezistența electrică. Porțiunile de cablu necorespunzătoare și care nu mai pot fi reparate sunt îndepărtate din rețea. Este interzisă executarea rețelelor electrice cu mijloace improvizate.

Verificarea funcționării explozorului se execută cu lampa de control destinată în acest scop. Este interzisă folosirea procedeului de scurtcircuitare a bornelor explozorului.

Reoforii capselor electrice se țin în permanență scurtcircuitați. După conectarea lor la cablurile finale, secundare sau de legătură se va urmări ca acestea să fie scurtcircuitate. Este interzisă conectarea capselor în dispozitivul electric de amorsare, pe timpul executării operațiilor de încărcare sau buratre a găurilor de sondă.

Conectarea la rețeaua electrică este ultima operație care se execută numai după retragerea întregului personal din zonă; fac excepție artificierii, strict necesari, care execută această activitate.

Șeful lucrărilor verifică, din adăpost – loc care trebuie să asigure protecția operatorilor – cu ohmetrul, rezistența electrică a întregului dispozitiv de amorsare. Dacă valoarea acesteia este mai mare decât cea rezultată din calcule înseamnă că legăturile nu sunt corect făcute, sau numărul de capse este mai mare. Dacă acul ohmetrului nu indică nimic, înseamnă că circuitul este întrerupt. Această operație este obligatorie și se execută numai după retragerea tuturor persoanelor din zona de lucru.

În zonele cu descărcări electrice frecvente, sau ori de câte ori situația o impune, se vor lua măsuri de protecție a dispozitivelor de amorsare împotriva unor astfel de fenomene. Pentru o mai mare siguranță se sistează orice lucrare.

Capetele cablului principal sunt permanent izolate, se desface numai în monentul conectării la sursa de curent, operație care se execută numai la dispoziția conducătorului lucrărilor. După declanșarea exploziilor, cablul principal se deconectează de la sursă și se leagă în scurtcircuit.

Este interzisă executarea dispozitivelor electrice de amorsare la o distanță mai mică de 100 m față de liniile de joasă și înaltă tensiune, posturi de transformare, stații de radio sau alte instalații generale de curenți vagabonzi.

Dacă totuși este necesar să se execute dispozitive de amorsare în condițiile existenței unor sarcini electrice străine, se vor folosi capse detonante electrice de înaltă intensitate (5-25 A)

Este interzisă folosirea uneltelor din metal sau masă plastică pentru executarea operațiilor de încărcare a găurilor.

Controlul rezultatului exploziilor se execută de către o singură persoană și numai după ce au trecut 5 minute din momentul exploziei, în cazul capselor instantanee și 15 minute pentru cele cu întârziere.

Pe timpul executării lucrărilor de amorsare, capsele electrice sunt manipulate și transportate numai în ambalaje originale, genți și penare speciale. Este interzis transportul lor în ambalaje improvizate.

Amorsarea cu fitil detonant

Dispozitivele de amorsare cu fitil detonant sunt executate numai la locul folosirii. În lucrările din cariere se va evita, pe cât posibil, expunerea fitilului sub acțiunea ditrectă a radiațiilor solare.

Este interzisă întrebuințarea fitilului detonant, care în urma verificării capacității de transmitere a detonației, nu detonează, ci se aprinde si arde cu flacără. De asemenea, este interzisă folosirea fitilului care prezintă indicii de deteriorare ca urmare a depozitării și manipulării necorepunzătoare.

Trebuie reținut că produsul deteriorat nu mai detonează, forma de descompunere degenerează în deflagrație sau ardere, lucru care favorizează rateurile și poate genera mari accidente la locul de muncă.

La tăierea fitilului detonant, ca măsură de siguranță, bobina sau colacul se desfășoară pe o lungime de cel puțin 10 m de la locul unde se execută această operație. Este interzisă tăierea fitilului după ce acesta a fost conectat la releele detonante pirotehnice, la capsele detonante pirotehnice sau la încărcăturile explozive. În zonele în care există posibilitatea căderii unor greutăți peste fitilul detonant din rețea, se vor lua măsuri care să evite asemenea acțiuni. Șocurile puternice pot declanșa intempestiv detonația încărcăturilor explozive.

Releele detonante pirotehnice cu microîntârziere, folosite în dispozitivele de amorsare cu fitil detonant, sunt conectate la acesta prin sertizare. Manipularea și transportul lor în timpul lucrului se face numai în penare special ca și capsele detonante. Aceste mijloace se scot numai în momentul folosirii.

Este interzis transportul releelor detonante la un loc cu detonatoarele sau cartușele de exploziv. Operațiile de conectare a fitilului la releele detonante se execută de operatori bine pregătiți și cu multă experiență. Este interzisă lăsarea pe masa de lucru a capselor detonante, releelor sau a altor elemente pirotehnice.

Pentru o mai bună siguranță în funcționarea întregului dispozitiv de amorsare – detonare completă și în siguranță a încărcăturilor explozive – se recomandă dublarea parțială sau totală a rețelei de fitil detonant.

Pe timpul executării ramificațiilor se va acorda o mare atenție executării operațiilor de conectare a ramurilor de fitil detonant la magistrala dispozitivului de amorsare. Conectarea prin matisare cu sfoară sau bandă trebuie bine executată și pe o distanță de minimum 10 cm.

3.4. ALEGEREA EXPLOZIVILOR ȘI MIJLOACELOR DE INIȚIERE PENTRU FOLOSIREA ACESTORA ÎN INDUSTRIE

Alegerea tipului de exploziv ce va fi folosit la efectuarea unei lucrări, reprezintă un act de decizie deosebit de important care va influența rezultatele obținute în urma tuturor lucrărilor efectuate.

Cei care folosesc explozivi cad adesea în greșeli provocate de rutină și în primul rând în mirajul costurilor mai scăzute ale unei anumite substanțe explozive, fără a lua în considerare o serie de factori care trebuie analizați și de care trebuie să se țină seama dacă se dorește o selecție potrivită.

Tipul de exploziv corespunzător lucrărilor necesar de realizat se alege ținând seama de caracteristicile rocilor și felul produsului care trebuie obținut pe de o parte și caracteristicile explozivului pe de altă parte.

Calitatea explozivilor depinde de mai mulți factori dintre care enumerăm: densitatea, plasticitatea, higroscopicitatea, proprietatea de a nu îngheța, sensibilitatea de șoc, cantitatea de energie eliberată în urma exploziei, compoziția gazelor după explozie etc.

Nici un exploziv nu îndeplinește în sens favorabil toți factorii enumerați, motiv pentru care trebuie avute în vedere următoarele:

Explozivii pe bază de nitroglicerină sunt puternici, au bilanțul de oxigen pozitiv, dar îngheață la temperaturi sub 10oC și devin instabili și chiar periculoși când stau la temperatură de peste 50oC.

Explozivii pe bază de azotat de amoniu sunt ușor de înmagazinat, siguri în folosire, nu sunt afectați de temperaturile scăzute, sunt ușor de transportat și mânuit, ușor de încărcat, permițând mecanizarea eficientă a acestei operațiuni. Acești explozivi au și dezavantaje dintre care menționăm: rezistență mică la apă și densitate scăzută. Azotatul de amoniu este higroscopic și ca urmare toți explozivii care au la bază această substanță, într-o atmosferă cu mai mult de 10% umiditate aglutinează, formând bulgări sau o masă densă și își pierd sensibilitatea la detonație, ducând la rateuri. Din acest motiv, atunci când în găurile de împușcare este prezentă apa, trebuie să se aibă în vedere următoarele:

dacă în gaura de împușcare nu este prea multă apă, amestecul exploziv simplu sub formă de pulbere este încartușat într-un înveliș de polietilenă, rezistent la apă, explozivul ajungând la o densitate de încărcare de 1g/cm3, În acest caz este obligatorie amorsarea axială a încărcăturii din gaură;

dacă în gaura de împușcare există apă și procedura de mai sus nu este aplicabilă, gaura de împușcare poate fi golită de apă cu ajutorul unei pompe submersibile, după care se amplasează în interiorul ei o folie rezistentă la apă, care se încarcă cu amestecul exploziv simplu, înainte ca apa să reaparaă în gaură.

dacă abundența apei face imposibilă evacuarea ei din gaură, atunci poate fi utilizat un exploziv sub formă de gel sau emulsie sau încă un exploziv plastic gelatinat sub formă de cartușe. În acest caz înălțimea la care poate ajunge apa în gaură Hf, poate fi calculată cu relația:

în care:

H0 – este înălțimea inițială a apei, m;

D – diametrul găurii de împușcat, m;

d – diametrul cartușului, m.

Analizând posibilitatea utilizării unor anumite sorturi de explozivi prin prisma condițiilor geologico-miniere și climaterice, trebuie să se aibă în vedere limitele de temperatură indicate pentru fiecare sort de explozivi în parte și rezistența la apă, tabelul 3.37.

Tabelul 3.37. Temperatura de utilizare și rezistența la apă a diferitelor sorturi

de explozivi, fabricați și folosiți în România

Explozivii pulverulenți, încartușați sau în vrac, nu pot fi utilizați în locuri umede, iar dinamita obișnuită nu poate fi folosită pentru efectuarea lucrărilor de împușcare în apă.

trinitrotoluenul, pentritul, etc. se conservă bine, dar elimină CO în explozie; trinitrotoluenul este sensibil la lumină;

explozivii pe bază de coloranți nitrați și azotați sunt destul de stabili, nu produc gaze toxice, se manipulează ușor, dar sunt foarte higroscopici.

Din punct de vedere al structurii masivului, catracteristicilor rocilor și produsului care trebuie obținut fig.3.90. se vor avea în vedere următoarele:

– pentru extragerea rocilor și substanțelor minerale utile moi, friabile cum ar fi de exemplu calcarele comune, gipsul, marnele etc. se întrebuințează explozivi mai slabi de tipul amestecurilor simple;

– la extragerea rocilor sterile și a minereurilor tari și foarte tari în masive omogene, nefisurate sau fisurtate, care sunt împărțite în blocuri de dimensiuni mari cu latura mai mare de 1,5 m se folosesc explozivi brizanți cu viteză mare de detonație, care generează unde de șoc puternice, cum ar fi de exemplu dinamitele sau anumite sorturi de emulsii de energie înaltă;

Acești explozivi se folosesc în cantități mari sau mai mici, după cum se urmărește obținerea unui material mărunt sau blocuri mai mari. La extragerea rocilor de construcții (calcare, gresii, granite, bazalte etc.) se întrebuințează de asemenea explozivi brizanți;

– în masivele puternic fisurate se folosesc explozivi cu viteză mai mică de detonație, dar care dezvoltă o cantitate mai mare de gaze de explozie, necesare pentru desprinderea din masivul fisurat a bucăților de rocă;

– pentru detașarea de blocuri mari și fără fisuri, se folosește numai pulberea neagră.

Din punct de vedere al diametrului încărcăturii sunt de subliniat următoarele:

Pentru găuri cu diametrul sub 50 mm este bine sa fie folosiți explozivi brizanți de tipul dinamitelor, sau explozivi pe bază de azotat de amoniu, inclusiv amestecurile simple, dar încartușați și în prezența unei încărcături de inițiere;

Pentru găuri cu diametrul între 50 și 100 mm, bine curățite, pot fi folosite amestecurile explozive simple, încărcate pneumatic în gaură, deci cu densitate mărită și cu o încărcătură de inițiere constând din cartușe de dinamită, cartușe de astralită sau boostere;

La găuri cu diametrul peste 100 mm nu sunt probleme cu folosirea amestecurilor explozive simple, dar trebuie în toate situațiile avut grijă și folosit un sistem sigur și bun de inițiere.

Încheiem această problemă prin a sublinia că în stadiul actual de dezvoltare a lucrărilor de împușcare în mineritul subteran și la zi, explozivii brizanți plastici sunt încă folosiți în găuri de diametre mici, în timp ce în găurile de calibru mediu și cu atât mai mult în cele cu diametrul normal ei au fost înlocuiți cu amestecuri explozive simple, în vrac, cu geluri și emulsii explozive, care sunt mult mai economice.

La alegerea explozivilor ce vor fi întrebuințați, trebuie să se țină seama de gazele rezultate după împușcare, de vibrațiile induse în masiv, ca și de suflul exploziei.

Toți explozivi industriali sunt astfel preparați încât să aibă maximul de energie și minimul de gaze toxice rezultate după explozie. Dar formarea de gaze după explozie, în compoziția cărora se află oxizi de azot și carbon, este imposibil de prevenit. Ca urmare, la împușcare în subteran un criteriu de alegere a explozivilor sunt gazele rezultate, care trebuie evacuate și care pot deveni o problemă dacă nu se dispune de o instalație adecvată de aeraj.

Din punct de vedere al vibrațiilor și suflului exploziei, trebuie aleși acei explozivi care dau un nivel de vibrații mai scăzut și un suflu mai redus. În acest sens se poate acționa și prin programarea declanșării exploziei diferitelor încărcături din sistem la anumite intervale de timp între ele.

Până în prezent nu s-a reușit elaborarea unei relații cantitative, riguros exacte, care să ia în considerare parametrii termodinamici ai explozivului și caracteristicile fizico-mecanice ale rocilor.

Totuși cantitatea de energie transmisă rocii se poate aprecia în funcție de impedanța acustică a explozivului întrebuințat și a rocii necesare de extras.

Alegerea explozivului poate fi apreciată în funcție de valorile raportului impedanțelor acustice ale rocii și ale explozivului.

în care:

– impedanța acustică a rocii, m/s, kg/m3

C – viteza de propagare a undei longitudinale în rocă numeric egală cu viteza de propagare a sunetului în tipul respectiv de rocă, m/s,

– densitatea rocii, kg/m3

D . γ – impedanța acustică a explozivului, m/s, kg/m3,

γ – densitatea explozivului, kg/m3,

D – viteza de detonație a explozivului, m/s

Pentru I = 0,8 – 1,5 se transmite rocii aproximativ 90% din energia eliberată de exploziv în timpul exploziei, în condițiile în care se realizează un indice de încărcare egal cu umiditatea.

În tabelul 3.38 se exemplifică modul de alegere al explozivilor pentru tipuri de roci specifice carierei Roșia-Poieni din România.

După cum se observă, explozivul AM-1 se justifică a fi utilizat în zonele alterate de transformări hidrotermale. Valoarea raportului impedanțelor acustice rocă-exploziv mai mici de 0,5 denotă că în andezitele de Fundoaia, alterate hidrotermal, nici chiar utilizarea explozivului AM-1 nu se justifică în totalitate.

Pentru efectuarea lucrărilor de împușcare în zonele neafectate de transformările hidrotermale se observă că este posibilă utilizarea unor explozivi puternici, de tipul dinamitei sau al gelurilor și emulsiilor explozive.

Alegerea explozivilor pentru împușcare poate fi determinată și de volumul rocii care trebuie împușcată deodată. La împușcări masive când se detașează volume mari de roci, se folosesc cantități mari de exploziv. În asemenea cazuri pot fi recomandate spre a fi folosite amestecurile explozive simple, care se încarcă mecanizat, reducând astfel consturile de încărcare și împușcare pe unitatea de masă de rocă extrasă cu exploziv din masiv.

Alegerea explozivilor depinde și de eficiența tăierii prin împușcare luată în ansamblul extragerii rocilor. Astfel, folosirea unor explozivi ieftini ca azotatul de amoniu și motorină sau geluri explozive, presupune executarea unor găuri cu diametrul mare, mărind astfel consturile de forare, fig.3.91.

Din punct de vedere al alegerii materialelor si metodelor de inițiere a încărcăturilor de explozivi dintr-un front de lucru, trebuie plecat de la considerentul că factorul principal care duce la dislocarea masivului de roci este unda de șoc produsă de explozie.

Unda de șoc trece prin masiv și îl supune la eforturi complexe de compresiune și întindere și care au drept rezultat distrugerea intregrității rocii și formarea unui sistem complex de fisuri.

Procesul este definitivat de produsele gazoase ale detonației care pătrund în sistemul de fisuri și prin destindere realizează detașarea rocii din masiv.

La împușcarea instantanee, roca din jurul fiecărei încărcături se comportă astfel ca și cum ar fi avut loc detonarea întregii încărcături într-o singură gaură, ceea ce face ca efectul ruperii să fie satisfăcător.

La împușcarea cu intervale mari de timp dislocarea rocii provocată de explozia încărcăturilor dintr-o serie est total independentă de explodarea încărcăturilor din seria următoare, ele asigurând doar formarea de noi suprafețe libere. Totodată, utilizarea împușcării cu întârzieri mari în lucrări miniere grizutoase și cu pulberi explozive poate duce la modificarea atmosferei la frontul de lucru în cursul împușcării, datorită degajării de metan și formării de praf inflamabil în suspensie, precum și la calitatea și la suprafața etanșeității încărcăturilor în timpul împușcării.

Înlocuirea împușcării cu întârzieri mari cu cea instantanee, elimină deficiențele semnalate, dar conduce la randamente de rupere scăzute, împrăștierea materialului derocat pe distanțe mari și la deranjarea tavanului și a susținerii lucrărilor miniere. Prin aplicarea împușcării milisecundă, dezavantajele împușcării instantanee și cu întârzieri mari sunt eliminate.

Împușcarea milisecundă asigură valorificarea la un nivel superior a energiei exploziei. Efectul ridicat se datorează explodării încărcăturilor la intervale succesive mici de timp, astfel încât masivul de rocă nu se eliberează de tensiunile remanente produse anterior explodării încărcăturii dintr-o serie nouă.

Acest mod de lucru conduce la un efect de rupere bun, o fragmentare uniformă, profilare regulată a lucrărilor și reducerea vibrațiilor.

În procesul de împușcare milisecundă participă simultan următoarele efecte:

– interferența undelor de șoc, respectiv interferența oscilațiilor particulelor de rocă;

– ciocnirea reciprocă a bucăților de rocă detașate succesiv din masiv;

– însumarea tensiunilor remanente;

– formarea de noi suprafețe libere (fisuri) care permit reflectarea undelor de compresiune în cât mai multe puncte și transformarea lor în unde de tracțiune;

Hotărâtor este deci mărirea intervalului de întârziere între încărcăturile care sunt explodate într-un front de lucru. Literatura de specialitate ne pune la dispoziție pentru determinarea și alegerea acestui timp atât relații teoretice de calcul cât și rezultate practice obținute în urma experimentărilor și încercărilor efectuate în condiții de producție.

Având în vedere cele de mai sus, se recomandă ca peste tot acolo unde se poate să se aplice împușcarea milisecundă cu folosirea sistemelor de amorsare nonelectrice sau electrice de mare precizie.

Prețul de cost, legat de toate operațiile din carieră, inclusiv concasarea și măcinarea, precum și posibilitatea procurării unor utilaje adecvate de forare, determină alegerea explozivului.

În diferite țări, la împușcarea cu găuri de sondă, se determină eficiența împușcării exprimată printr-un coeficient al eficienței Kef dat de relația care exprimă costul energiei degajată de exploziv:

(lei/kcal)

unde:

C1 – costul unui kilogram de exploziv, lei/kg,

QE – căldura de explozie, kcal/kg,

C2 – costul forării, lei/dm3,

Δ – densitatea de încărcare a găurilor, kg/dm3,

k – coeficient de încărcare a găurilor,

C3 – costul încărcării, lei/dm3

Cunoscând condițiile geominiere, cerințele tehnologice de eficiență și siguranță, precum și caracteristicile pe care le dețin explozivii, alegerea tipului de exploziv adecvat devine o problemă soluționabilă.

De asemenea se impune ca peste tot la proiectarea lucrărilor de împușcare și realizare a acestora să se aleagă materiale și metode de lucru care să influențeze cât mai puțin factorii de mediu.

3.5. TRANSPORTUL, DEPOZITAREA ȘI DISTRUGEREA EXPLOZIVILOR

3.5.1. Transportul explozivilor

Materialele explozive pot fi transportate în vagoane de cale ferată, autovehicule, nave și ambarcațiuni, căruțe, sănii, vagonete sau manual. Fiecare transport trebuie să se efectueze pe baza ordinului de transport eliberat de conducerea unității beneficiare. Este permis transportul fără ordin de transport numai în cadrul aceleiași unități.

Operațiile de transport și de manipulare a materialelor explozive se vor executa numai sub directa supraveghere a artificierilor și numai cu personal special instruit, numit de conducerea unității.

Transportul materialelor explozive se face numai cu mijloace de transport in perfectă stare și fără a depăși normele de încărcare.

În partea din față și din spate, pe caroseria vehiculului, se va fixa cate o placă dreptunghiulară de culoare neagră având pe ea inscripționată, cu vopsea de culoare albă, litera "P".

Materialele explozive vor fi încărcate și descărcate în și din mijloacele de transport numai manual, cu excepția operațiilor executate de unitațile producatoare, consumatoare și carăușii dotați cu mijloace de încărcare-descărcare mecanice omologate. De asemenea, fac excepție descărcarea mecanizată la locurile de muncă a materialelor explozive produse cu instalații speciale mobile, omologate.

În cazul vehiculelor special amenajate, folosite de echipele de prospectiuni și explorări și de construcții de drumuri, se pot transporta explozivi împreună cu mijloacele de amorsare, de la depozit la locul de muncă al echipei. În aceste autovehicule, pot fi transportate la un loc cu materialele explozive și materialele greu inflamabile, precum și persoanele care participă la lucrările de impușcare.

Transportul împreună a mai multor materiale explozive se poate face numai cu respectarea prescriptiilor din tabelul 3.39.

Pentru executarea în bune condiții a transportului și manipulării materialelor explozive este obligatoriu să se ia următoarele măsuri:

Transportul și manipularea materialelor explozive se vor efectua sub directa supraveghere a personalului autorizat ca artificier și numai cu personal special instruit și numit de conducerea unității pentru aceste operații.

Paza transportului de materiale explozive va fi asigurată de beneficiar. Ea va fi astfel organizată încât în caroseria ultimului vehicul să se afle un paznic. La transporturile pe distante mai mari de 5 km personalul de pază va fi înarmat cu arme de foc.

În cazul când transportul se execută cu un singur vehicul, paza se poate asigura de artificierul înarmat, cu condiția ca acest lucru sa fie consemnat în ordinul de serviciu eliberat de conducerea unității. Armamentul se poartă numai pe timpul executării serviciului de pază.

În cazul vehiculelor descoperite, întreaga încărcătură va fi acoperită cu o prelată, iar când transportul se face pe drumuri accidentate, sub fiecare rând de lăzi conținând materiale explozive se vor pune materiale moi (pături, saltele, pâsla etc.). Este interzisă folosirea materialelor combustibile (paie, fân, talaș etc.) în acest scop.

Pe timpul transportului, viteza de circulație va fi redusă astfel încât sa fie evitate posibilitațile de răsturnare, lovire, ciocnire etc.

Pe timpul transportului și manipulării materialelor explozive este interzis:

– încărcarea, transportul și descărcarea materialelor explozive în timpul nopții. Fac excepție transportul din fabrica producătoare la depozitele proprii, transportul pe cale ferată sau apă, precum și transportul de la depozitul de consum la firidele artificierilor și la locurile de muncă;

– transportul în același autovehicul (vagon, mașină, căruță etc.) a materialelor explozive cu alte materiale;

– accesul în vehicul a persoanelor străine de transport;

– folosirea lămpilor cu flacără deschisă sau a altor mijloace cu foc deschis, precum și fumatul. Accesorile pentru fumat vor fi strânse de la șoferi și păstrate la responsabilul transportului;

– pe timp de furtună, opririle în păduri, pe lângă copaci izolați sau în apropierea construcțiilor înalte.

Responsabilul transportului se numeste din rândul artificierilor cu experiență și este obligat:

– să cunoască caracteristicile tehnice ale materialelor explozive pe care le transportă;

– să cunoască itinerarul de transport, să nu se abată de la acesta, să nu se oprească sau să intre în alte locuri decât acelea unde urmează să depoziteze materialele explozive;

– să posede asupra sa documentele legale privind transportul materialelor explozive (ordinul de transport);

– să nu lase materialele explozive nepăzite sau să nu le păstreze înm alte locuri decât cele destinate anume acestui scop. În cazul când vehiculele au ajuns pe innoptat în apropierea unei localități, va incunoștiința organul local de poliție, iar acesta, dacă este cazul, va lua măsuri de întărire a pazei și de anunțare a unității miltare de pompieri din localitate;

– să nu predea materialele explozive persoanelor neautorizate;

– să nu execute transporturi la distanță mai mare de 5km, fără paznic înarmat;

– să ceară conducătorului autovehiculului să oprească în apropiere de barieră sau la punctul de trecere peste calea ferată, pentru a se asigura ca poate traversa fără pericol;

– în cazul convoaielor să ia măsuri ca vehiculele din convoi să oprească la distanțe de minim 20 m între căruțe și de minim 50 m între vehiculele auto;

– să nu permită staționarea vehiculelor la o distanță mai mică de 300m față de fabrici, lucrări de artă și centre populare și mai mică de 100m față de arterele principale de circulație;

– pe timp de furtună sau ceață deasă, cu vizibilitate mai mică de 20m, întrerupe deplasarea, iar vehiculele vor fi scoase în afara arterei de circulație;

– ocolește incendiile la o distanță de cel puțin 300m iar în cazul întâlnirii focului deschis va lua măsuri suplimentare de precauție;

– se îngrijește ca încărcătura de materiale explozive să fie repartizată uniform pe podeaua vehiculului, luând măsuri ca ambalajele să nu se deplaseze sau să se loveasă între ele, sau de pereții acestuia.

Transportul materialelor explozive de la depozidele de consum al unităților în subteran se poate face cu vagonete sau manual de către artificieri.

Când transportul se face cu vagonetul, se vor respecta următoarele reguli:

– transportul materialelor explozive din grupa I și a capselor detonante se face în vagonete speciale, închise, căptușite cu material moale (pături, pâslă), care se încarcă numai la două treimi din capacitatea lor;

– transportul celorlalte materiale explozive se poate face în vagonete miniere obișnuite, cu cutia fixă, încărcată până la marginea de sus a cutiei vagonetului;

– vagonetul, convoiul de vagonete sau garnitura de tren cu explozivi va fi însoțită de doi artificieri (unul în față și altul în spate), care în prealabil vor anunța toate organele vare dirijează transportul pentru a lăsa cale liberă pe toată durata transportului;

– transportul materialelor explozive în același vagonet se face conform tabelului 3.39, într-un convoi de vagonete sau garnituri de tren se permite transportul mai multor tipuri de materiale explozive cu condiția ca fiecare vagonet să conțină numai materiale al căror transport în comun este permis conform tabelului mai sus menționat.

Vagoanele încărcate cu materiale explozive pot fi transportate și în convoaie remorcate cu locomotive în următoarele condiții:

– între locomotivă și primul vagonet cu materiale explozive se va intercala un vagonet gol, iar în ultimul vagonet al convoiului va fi un vagonet frână care va ține convoiul întins;

– pe traseul transportului și pe toată durata efectuării lui se interzice circulația personalului și orice alt fel de transport;

– locomotiva și ultimul vagonet al garniturii vor fi prevăzute cu câte două lămpi electrice de siguranță cu globuri roșii, pentru recunoașterea felului de transport;

– se interzice transportul cu același tren al altor materiale și obiecte.

Transportul materialelor explozive cu vagonete în puțuri și pe plane înclinate, precum și cu chibla în puțurile în săpare trenuie să se facă cu respectarea următoarelor măsuri:

– instalația de transport existentă va fi manevrată cu atenție deosebită, evitânsu-se pornirile și opririle bruște, depășirea vitezei admise în acest scop, etc.; Introducerea și scoaterea vagoneților cu materiale explozive din coliviese face manual;

– pe planele înclinate și pe puțuri cu colivii se interzice transportul vagonetelor cu capse detonante în aceeași cursă cu vagoneți încărcați cu alte materiale explozive;

– vagonetele cu materiale explozive se vor introduce și se vor scoate din colivie și din planul înclinat numai în prezența unui artificier.

În cazul transportului cu chibla a explozivilor în cantitîți mai mari de 30kg, aceștia se vor introduce în chiblă de către artificier și se vor scoate de către persoana instruită și numai cu însoțitor care va răspunde de păstrarea lor pînă la sosirea artificierului.

În timpul transportului este interzisă circulația personalului sau orice alt transport.

În cazul transportului manual, fiecare artificier sau persoană instruită și numită de conducerea unității poate duce maximum 25 kg exploziv în lăzi sau genți prevăzute cu încuietori. Materialele de inițiere vor fi transportate în număr corespunzător numai de artificieri, în genți speciale.

Transportul mai multor persoane care poartă materialele explozive în aceeași colivie se poate face cu condiția ca, în fiecare etaj al coliviei să se afle cel mult două persoane în care unul artificier. Transportul simultan al altor persoane sau materiale este interzis.

La puțurile în săpare se admite transportul cu chibla numai a unui singur artificier împreună cu materialele explozive necesare împușcării frontului, cu condiția să nu depășească 30 kg cantitatea de exploziv.

Artificierul poate transporta de la firidă la locul de muncă numai cantitatea necesară împușcării la frontul de lucru respectiv. Dacă traseul este greu accesibil, sau dacă sunt necesare cantități mai mari de explozivi, artificierul poate folosi pentru transport persoane instruite, însă numai sub directa lui supraveghere.

3.5.2. Depozitarea materialelor explozive

Explozivii și mijloacele de inițiere se depozitează în construcții, instalații și mijloace tehnice așezate pe un teritoriu comun, izolat și păzit, înconjurat de o zonă în care este interzis accesul și deplasarea. Pentru o cât mai bună depozitare, depozitul trebuie să răspundă următoarelor cerințe:

1. să prevină degradarea, autoexplozia și sustragerea materialelor explozive;

2. să asigure menținerea proprietăților fizice, chimice, termochimice și explozive, precum și caracteristicile de siguranță ale materialelor explozive;

3. să asigure toate măsurile de securitate pentru primirea, recepția și distribuirea materialelor explozive;

4. să permită depozitarea separată și izolată a diverselor grupe de materiale explozive;

5. să asigure diseprsarea materialelor explozive în cât mai multe magazii (camere) despărțite prin spații, valuri de pământ, masive de rocă sau alte asemenea mijloace de protecție suplimentară, astfel încât declanșarea unor eventuale reacții de descompunere , sub orice formă – ardere, deflagrare, explozie sau detonație – să nu se transmită construcțiilor învecinate;

6. să fie prevăzut cu paratrăsnet care să protejeze construcțiile din zonă împotriva efectelor descărcărilor electrice din atmosferă;

7. să asigure continuitatea proceslui de producție prin distribuirea cantităților necesare de materiale explozive, precum și aprovizionarea continuă în limitele termenelor de garanție, a tuturor categoriilor de materiale explozive;

8. prin amplasarea sa, depozitul de materiale explozive, să asigure, în caz de explozie, securitatea obiectivelor din vecinătate. La amplasarea depozitului se va ține seama de distanțele minime de siguranță față de obiectivele din vecinătate care se stabilesc potrivit prevederilor actelor normative în vigoare.

Clasificarea depozitelor de explozivi

Depozitele de explozivi sunt clasificate în funcție de destinație, perioada de serviciu, amplasamentul lor și capacitățile de depozitare.

A. După destinație se cunosc următoarele tipuri de depozite:

– uzinale, din care se aprovizionează unitățile beneficiare

– de bază, din care se face aprovizionarea depozitelor de consum;

– de consum, din care se aprovizionează artificierii;

– complexe, în care o parte este amenajată ca depozit de bază, iar cealaltă ca depozite de consum;

– firidele, amplasate în subteran sau la suprafață în construcții speciale, în care se păstrează materialele explozive necesare pentru un schimb de lucru.

B. După durata de serviciu, depozitele se clasifică în:

– permanente, cu o durată de folosire mai mare de doi ani, care pot fi de bază sau de consum;

– temporare, cu o durată de folosire mai mică de doi ani și care pot fi numai depozite de consum. În cazul șantierelor de explorări și prospecțiuni, cu avizul inspectorului teritorial de protecția muncii, durata de serviciu a depozitelor temporare se poate prelungi;

– de scurtă durată, sunt de obicei depozite de consum, cu o durată mai mică de un an.

C. După amplasament, depozitele se clasifică în:

– de suprafață, cuprinzând una sau mai mute clădiri, bordeie sau camere amenajate în coasta unui deal;

– subterane, care constau din construcții miniere subterane (galerii de acces, camere de depozitare, camere de mânuire și distribuire);

– mixte, care constau din clădiri amplasate la suprafață și camere subterane.

În cazul șantierelor de cercetări geologice izolate, materialele explozive necesare pentru un schimb de lucru pot fi păstrate și în barăci, păzite și amplasate la minimum 50 m față de obiectivele de lucru.

D. Capacitatea de depozitare.

Capacitățile de depozitare admise (în echivalent trotil) au valori în funcșie de tipul depozitului, după cum urmează:

– nelimitat, pentru depozitele uzinale;

– 240t, pentru depozitele de bază la suprafață,

– 40t, pentru o clădire sau cameră subterană din ansamblul oricărui tip de depozit;

– 6.5t, pentru depozitele de consum subterane legate de rețeaua minei;

– 50t, pentru depozitele temporare și de scurtă durată, fără a depăzi consumul pentru maxim 3 luni;

– 60kg pentru o firidă.

În anumite cazuri se permite creșterea temporară a capacității de depozitare însă numai cu avizul prealabil al inspectorului teritorial de protecția muncii.

Pentru alegerea locului de amplasare a depozitelor se recomandă să se cunoască în prealabil gruparea explozivilor în funcție de puterea lor și efectul asupra mediului înconjurător, în caz de explozie. Potrivit acestui criteriu, explozivii sunt grupați în 4 grupe (tabelul 3.40).

În toate calculele privind amplasarea și construcția depozitelor de exploziv, cantiatea de exploziv trebuie să fie exprimată în echivalent trotil pe baza coeficientului de echivalență.

Depozitarea materialelor explozive în încăperile sau camerele depozitului se face în condițiile respectării indicațiilor din tabelul 3.39. În depozitele de consum și cele temporare cu capacități până la 200 kg, precum și în firidele artificierilor se admite păstrarea în comun a diverselor tipuri de explozivi.

Clădirile care alcătuiesc depozitele de bază și complexele amplasate la suprafață, servesc pentru păstrarea separat a fiecărui tip de exploziv.

În depozitele complexe, clădirile, respectiv camerele depozitelor de bază, trebuie separate de cele ale depozitului de consum, astfel încât accesul la acesta să nu se facă prin depozitul de bază.

În clădirile depozitelor cu capacități mai mari de 8 t în echivalent trotil trebuie prevăzute cel puțin două încăperi (la suprafață) sau două camere (în subteran) în care să păstreze același tip de exploziv.

Depozitele de consum trebuie dimensionate astfel încât să fie exclusă crearea de stocuri care să conducă la depășirea termenelor de garanție a explozivilor.

Depozitele de suprafață

Acestea pot fi compuse din una sau mai multe clădiri amplasate pe un teren comun, fig.3.92.

În general, construcțiile aferente unui depozit de materiale explozive de suprafață și subteran constau din:

încăperi sau camere pentru depozitarea diferitelor tipuri de explozivi;

încăperi sau camere pentru depozitarea mijloacelor de amorsare;

încăperi sau camere pentru deschiderea ambalajelor și distribuirea explozivilor (anticamere sau camere separate);

încăperi sau vcamere pentru deschiderea ambalajelor și distribuirea mijloacelor de amorsare;

căi de acces la construcții care, în cazul camerelor subterane, sunt constituite din lucrări miniere (puțuri, galerii, plane înclinate).

În cazul depozitelor de bază, unde materialele explozive sunt păstrate și manipulate în ambalaje originale, încăperile destinate deschiderii acestora pot lipsi.

Distanța minimă R la care explozia unui depozit de suprafață îngropat sau subteran cu încărcătura concentrată nu va produce nici un efect distrugător asupra vreunei lucrări subterane (puț, galerii) sau asupra altui depozit vecin se calculează cu formula:

(m)

în care:

– α este un coeficient a cărui valoare este funcție de natura explozivului (α=1 pentru pulberi, și α=2 pentru dinamită și alți explozivi detonanți);

– c – coeficient variabil cu natura terenului (c=1,2 pentru pământ afânat, și c=3,0 pentru roci compacte);

– q – greutatea încărcăturii de exploziv în echivalent trotil, în kgf.

Grosimea minimă a stratului de pământ acoperitor H pentru depozitele îngropate se calculează cu formula:

(m)

în care notațiile își păstrează semnificația de mai sus.

Distanța minimă de siguranță față de obiectivele din vecinătate poate fi calculată și în funcție de valoarea suprapresiunii din frontul undei de șoc (Δpf) admisă în funcție de natura obiectivului exterior și efectul de distrugere permis pentru obiectivul respectiv.

Cu ajutorul valorii suprapresiunii – Δpf – se determină coeficientul λ și în final se calculează distanța de siguranță (R) cu ajutorul relațiilor:

Δpf = 0,84λ+2,7λ2+7λ3 (105 N/m2)

(m)

în care:

q – este cantitatea de exploziv exprimata echivalent trotil, aflată în clădirea depozitului, al cărei efect distrugător se extinde pe cea mai mare distanță, kg.

Suprapresiunea din frontul undei de șoc se stabilește cu ajutorul datelor din tabelul 3.41. corespunzător naturii construcțiilor învecinate și efectului distrugător admis.

Pentru depozitele de suprafață, constituite din mai multe clădiri sau bordeie, distanța minimă de siguranță între pereții exteriori și construcțiile menționate se calculează cu relația:

(m)

unde:

q – este cantitatea de exploziv în echivalent trotil, în kg, din clădirea care are capacitatea cea mai mare de depozitare.

Distanța de siguranță între clădirile sau bordeiele depozitului se poate reduce la jumătate față de rezultatele obținute prin aplicarea formulei, dacă clădirile respective sunt separate între ele cu diguri de pământ de formă trapezoidală și care depășesc streașina clădirii depozitului cu 1,5 m în înălțime.

Distanța de siguranță calculată sau redusă nu poate fi mai mică de 13 m.

Între clădirile de la suprafața ale depozitelor de materii prime explozive, precum și între clădiri și obiectivele din vecinătate, se vor putea executa valuri de pământ în scopul reducerii distanțelor dintre ele.

În cazul valurilor de pământ care înconjoară clădirile depozitului pe toate laturile lui, accesul se asigură fie prin traversare, fig. 3.93., fie prin tunel, fig. 3.94.

Construcția depozitelor la suprafață trebuie să îndeplinească urmatoarele condiții:

– clădirile sau bordeiele se vor construi din materiale incombustibile și vor avea acoperișul de tip ușor;

– încăperile aceleiași clădiri în care se depozitează diferite tipuri de materiale explozive, vor fi despărțite între ele prin pereți de cărămidă sau beton cu o grosime de minim 25 cm. Prin construcție se va prevedea pentru fiecare cameră o anticameră;

– ușile și ferestrele depozitelor se vor deschide spre exterior iar ferestrele (cu geamuri mate sau vopsite în alb) vor fi asigurate cu zăbrele sau plase metalice. Ușile de la intrare în depozit și în anticamerele de depozitare trebuie confecționate din tablă de oțel de minim 3 mm grosime și vor fi prevăzute cu încuietori duble. La intrarea în depozit (clădiri, bordeie) se vor evita treptele, prin amenajarea de pante până la maxim 10%;

– depozitarea explozivilor în magazii se va face pe rastele cu polițe de lemn cu înălțimea maximă de la podea de 1,75 m. Distanța între polițe se alege astfel încât între lăzi și polițele de sus să rămână un spațiu minim de manevră a lăzilor, acestea fiind așezate pe rafturi într-un singur rând, având o distanță de 40mm între ele, cu capacul în sus și inscripția în afară. Între rastele și pereții depozitului trebuie lăsat un spațiu minim de 20 cm iar între rândurile de rastele se prevăd culoare de circulație de minim 1,30 m;

– fiecare depozit (clădire, bordei) trebuie să fie prevăzut cu instalație de încălzire cu aer cald, instalație de iluminat electric la maximum 127 V, instalații de semnalizare și de stingere a incendiilor;

– pentru a proteja depozitele de urmările descărcărilor electrice din atmosferă, teritoriul trebuie prevăzut cu o rețea de paratrăznete;

– pregătirea amestecurilor explozive simple se face într-o clădire special amenajată, amplasată izolat de celelalte construcții.În această clădire nu se prepară simultan o cantitate de amestec exploziv mai mare decât consumul pe 3 zile.

Încăperea pentru pregătirea amestecului trebuie prevăzută cu conducte de apă, câte una pentru fiecare perete și cu rigole deschise pentru scurgerea apei. Instalația de apă pentru stingerea incendiilor va asigura debitul necesar inundării rapide a platformei de amestec. Instalația electrică pentru acționarea utilajelor se recomandă să fie montată în exteriorul încăperii unde se prepară amestecul, iar transmisia forței să se facă printr-un ax unic montat în interior la partea superioară a încăperii.

Teritoriul depozitelor de explozivi trebuie împrejmuit cu două rânduri de gard de sârmă ghimpată cu o înălțime de minim 2 m, la o distanță de minim 5 m între ele. Primul gard va fi amplasat la o distanță de minimum 40 m de pereții clădirilor depozitului. În afara perimetrului delimitat de cel de-al doilea gard se amenajează o zonă de interdicție marcată prin semne distincte. În fig.3.92 este prezentat planul general al unui depozit de suprafață.

Depozitele de scurtă durată de la suprafață se construiesc pe platforme în apropierea locului unde se execută lucrările de împușcare. Uneori aceste depozite pot fi construite din vagoane de cale ferată, autocamioane, barăci mobile și remorci.

Depozitele subterane sunt definite de construcțiile subterane amenajate pentru păstrarea și deservirea locurilor de muncă cu explozivi.

Depozitele subterane sunt executate independent de rețeaua minei cu ieșirea directă la zi (fig.3.95) sau legate de rețeaua minei prin două galerii de legătură (fig.3.96). Depozitele legate de rețeaua minei sunt numite depozite de consum. În funcție de mărimea încăperilor se deosebesc: depozite de tip celular și depozite de tip cameră. Primul tip trebuie amplasat la minimum 60 m de puțul principal și celelalte construcții miniere de importanță deosebită, iar al doilea tip la minim 100 m.

Un pilier cu grosimea minimă de 30 m trebuie să separe camerele depozitelor subterane față de lucrările miniere principale care servesc pentru circulația intensă de personal și transport mecanizat.

Depozitele de tip celular (fig.3.96) sunt prevăzute cu o galerie în pereții căreia sunt executate nișe cu o capacitate de înmagazinare de 400 kg fiecare sau 15000 capse detonate.

Mijloacele de inițiere sunt depozitate separat de substanțele explozive.

Depozitele de tip cameră sunt caracterizate prin capacitatea mai mare de depozitare a nișelor care poate ajunge până la 2 tone.

Pentru ambele tipuri de depozite, amplasarea nișelor de depozitare trebuie astfel calculate încât o eventuală explozie dintr-o cameră, să nu provoace explozia incărcăturilor depozitate în camera învecinată.

Grosimea pereților despărțitori dintre două camere învecinate se determină în funcție de capacitatea maximă de depozitare. De exemplu pentru capacitatea de depozitare a 3900 kg în echivalent trotil, grosimea peretului despărțitor va fi de minimum 6 m. Pentru capacități mai mari de 3900 kg exploziv echivalent trotil grosimea minimă trebuie majorata la 10 m.

Grosimea stratului de rocă aflat deasupra și între pereții camerelor pentru toate tipurile de depozite subterane independente sau dependente de rețeaua minei, se poate calcula cu relația:

≥ 6,0 (m)

în care:

q – cantitatea cea mai mare de exploziv dintr-o cameră (kg);

b – coeficient funcție de natura rocii (tabelul 3.42).

În subteran materialele explozive, în cantități de pâna la 200 kg în echivalent trotil, pot fi păstrate în încăperi legate la rețeaua lucrărilor miniere, construite și amenajate conform fig.3.97.

Tabelul 3.42. Valoarea coeficientului "b" în funcție de natura rocii

Galeria de acces și camera de păstrare trebuie să aibă un profil liber de minim 4,80 m2. În cazul lucrărilor susținute, se vor folosi pentru susținere numai materiale incombustibile.

Firida pentru capse trebuie căptușită cu material lemnos, iar la partea inferioară se va pune pâsla sau covor de cauciuc și poate fi împărțită după necesități, în mai multe compartimente.

Ușa de la intrare în galeria de acces trebuie să fie confecționată sub formă de grilaj din bare de oțel cu diametrul minim 8 mm și ochiuri cu latura de maximum 100 mm având tocul metalic bine încastrat în roca din jur și prevazută cu două încuietori (zăvor cu lacăt și broască cu cheie).

Camera pentru păstrarea materiilor explozive trebuie să aibă ușa din tablă metalică cu grosimea de minim 3 mm, prevăzută cu orificii de aerisire și încuietoare.

Firida pentru capse trebuie să aibă ușa din tablă metalică cu grosimea de minim 3 mm, fără orificii de aerisire, prevăzută cu încuietoare.

Pentru distribuirea materiilor explozive către artificieri, între camera de depozitare a explozivilor propriu-ziși și firida pentru capse, se va monta o masă acoperită cu pâsla sau covor de cauciuc.

La terminarea ultimului schimb, înainte de zilele nelucrătoare, se va plasa post de pază, sau materiile explozive vor fi evacuate din subteran și returnate la depozitul de consum.

Distribuirea și evidența materiilor explozive se vor realiza de către un artificier gestionar.

În ceea ce privește amplasarea, amortizarea, amenajarea, dotarea, aerajul, iluminatul etc., se vor respecta prevederile normelor referitoare la depozitele subterane legate de rețeaua minelor.

La proiectarea depozitelor subterane trebuie să se mai țină seama de următoarele:

– fiecare depozit trebuie să fie prevăzut cu 2 ieșiri;

– galeriile în care sunt amenajate camerele de depozitare trebuie să comunice cu intrarea în depozit printr-o galerie de acces prevăzuta cu cel puțin trei coturi la 90°;

– în dreptul fiecărui cot și camere de depozitare, trebuie executate nișe de amortizare de minim 2m adâncime și cu o secțiune de obicei egală cu a lucrării respective (fig.3.96.);

– la o capacitate a depozitului mai mare de 200 kg exploziv trebuie să se asigure aerajul acestora. În cazul depozitelor nelegate de rețeaua minei aerajul se face prin intermediul unui suitor cu ieșire la suprafață și a cărei gură va fi acoperită cu un grătar și înconjurată cu un gard de sârmă ghimpată cu o înalțime de minim 2 m;

– pentru depozitele legate la rețeaua minei aerajul trebuie realizat printr-o legătură directă la circuitul de aer proaspăt și cu a doua legatură la curentul de aer viciat, sau la suprafață printr-un suitor de aeraj;

– ușile de la intrare în depozit trebuie executate din tablă de oțel prevăzute cu ochiuri de aerisire;

– iluminatul stationar al depozitelor se efectuează cu corpuri de iluminat și întrerupătoare montate în afara camerelor în care se găsesc explozivii. Părțile metalice ale instalației de iluminat trebuie legate la pământ prin prize locale și rețeaua generală de împământare a depozitului cu o rezistență maximă de 20ohmi;

– încălzirea încăperilor în care se găsesc explozivi congelabili sau anti-grizutoși se face cu aer cald introdus cu ajutorul unui ventilator montat la intrarea în depozit. Instalația de încălzire trebuie să asigure în cameră o temperatură cu +5°C peste temperatura de congelare a explozivilor și de minim +15°C pentru explozivi antigrizutoși. Temperatura maximă admisă în camerele de depozitare și manipulare este de +25°C. Temperatura și umiditatea din încăperile depozitului trebuie controlată permanent prin intermediul termometrelor și higrometrelor;

– depozitele trebuie, de asemenea, prevăzute cu utilaje și materiale tehnice pentru prevenirea și stingerea incendiilor. Susținerea definitivă a depozitelor trebuie executata cu materiale ignifuge (beton, bolțari, torcret) asigurându-se evitarea pătrunderii umidității în interiorul camerelor prin măsuri speciale de impermeabilizare;

– amplasarea depozitelor urmează să fie aleasă în locuri uscate și asigurate contra inundațiilor, iar vetrele depozitelor trebuie prevăzute cu canale pentru scurgerea apelor;

– raza minimă a galeriilor de acces cu profil circular se recomandă sa fie de 1,2 m.

Pentru depozitele subterane independente de rețeaua minei ca și pentru cele de la suprafață care au o capacitate mai mare de 5000 kg exploziv, în echivalent trotil, se prevede alimentarea obligatorie cu apă din bazine sau rezervoare cu o capacitate minimă de 25m3 sau din hidranți de incendiu exteriori cu debit de minimum 10 l/s pe o durată de funcționare de cel putin 2 ore. Apa este necesară pentru stingerea incendiilor.

Capacitatea depozitelor de consum subteran legate de rețeaua minei nu trebuie să depășească 6500 kg exploziv în echivalent trotil.

Referitor la depozitarea explozivilor se subliniază urmatoarele:

ș orice operație cu materiale explozive trebuie făcută cu precauție. Sunt interzise lovirea sau expunerea la șocuri a materialelor explozive, precum și împingerea, aruncarea, tragerea, răspândirea și lovirea lăzilor sau cutiilor ce conțin asemenea materiale;

ș materialele explozive pe bază de nitroglicerină sau nitroglicol precum și capsele detonante vor fi așezate pe rafturi amenajate în camerele de depozitare. Lăzile cu materiale explozive din celelalte grupe pot fi depozitate și în stive stabile. Înălțimea rastelelor cu rafturi și a stivelor nu va depăși 1,75 m, iar distanțele dintre acestea și pereții camerei vor fi de cel puțin 0,20 m respectiv 0,75 m, pentru a permite circulația aerului. Printre rastele și stive se vor lăsa spatii de trecere de cel putin 1,30 m lățime. Lăzile vor fi așezate pe rafturi într-un singur rând;

ș materialele explozive din grupele II, III și IV, cu excepția capselor detonante, pot fi depozitate și sub formă de stive cu înălțimea de maximum 2m si cu latura mare sub 5 m;

ș operațiile de despachetare se vor efectua numai în camere speciale de manipulare-distribuire;

ș camerele în care se face despachetarea și distribuirea capselor detonante, altele decât cele pentru explozivi, vor fi prevăzute cu mese cu bordura și căptușite cu material moale;

ș pentru iluminatul portativ, se vor folosi numai lămpi cu flacără protejată, lampi de siguranță cu benzină și lămpi electrice cu acumulatori;

ș evidența și eliberarea materialelor explozive se va face în strictă conformitate cu normativele în vigoare.

Firide pentru materiale explozive

Firidele sunt destinate pentru păstrarea materialelor explozive necesare unui schimb de lucru. Capacitatea maximă a unei firide este de 60 kg. Firidele pentru materiale explozive se execută în peretele lateral al unui spațiu de adăpostire de 2 m, săpat perpendicular pe direcția unei galerii.

Firidele trebuie să îndeplinească următoarele condiții:

– să fie executate în locuri uscate la minim 50 m de puțuri, camere subterane sau fronturi de lucru și la minimum 6 m de o altă firidă;

– să fie susținute și căptușite cu scânduri, iar cele executate în roca moale sau friabilă să fie betonate, firidele pentru capse se căptușesc la partea inferioară cu pâslă sau cauciuc;

– să fie prevăzute cu uși din tablă de oțel de minimum 3 mm grosime.

La exploatările miniere la zi, firidele propriu-zise se pot executa la suprafață săpate în panta unui deal la cel puțin 300 m de extremitatea frontului de lucru. Pot fi folosite și firide mobile metalice sau din beton, căptușite în interior cu scândură, executate pe bază de proiect tip.

În cazul împușcărilor masive, cantitatea de exploziv necesară pentru încărcare în 24 de ore poate fi păstrată sub pază până la încărcare, în apropierea frontului de lucru.

Fiecare artificier din același schimb va avea cel puțin două firide – una pentru păstrarea explozivului și alta pentru materialul de inițiere.

În firida pentru explozivi se admite păstrarea în comun a diferitelor tipuri de explozivi, iar în cea pentru materiale de inițiere se admite păstrarea împreună a capselor detonante și a fitilului tip Bickford.

La sfârșitul fiecărui schimb artificierul va preda materialul exploziv neutilizat la depozit sau la artificierul din schimbul următor.

3.5.3. Verificarea calității materialelor explozive

Materialele explozive, care sunt în termenul de garanție se vor verifica atunci când se constată degradarea ambalajului cartușului de explozivi datorită mânuirii sau umidității excesive; rateuri, deflagrări sau resturi de explozivi la efectuarea lucrărilor de împușcare; rateuri de capse într-un număr mai mare de 1% din numărul de capse folosite dintr-un lot; rateuri la sistemul de inițiere NONEL și rateuri la fitilul de amorsare (Bickford) sau când nu se aprinde la darea focului. Aceste verificări se pot efectua la persoane, la un organ de specialitate autorizat stabil prin hotărâre a Guvernului (INSEMEX Petroșani) sau la fabrica producătoare, în funcție de încercările necesar a fi efectuate.

Materialele explozive pentru medii inflamabile (explozivii propriu-ziși și capsele electrice) se vor verifica și atesta de un organ de specialitate autorizat stabilit prin hotărâre a Guvernului (INSEMEX Petroșani), prin probe de tunel, pentru fiecare lot în parte, înainte de a fi dat în folosință.

Verificări ce se pot face la persoane

Verificările la persoane se vor efectua de către șeful de depozit în prezența unui cadru tehnic numit în acest scop de către conducătorul unității. Ele se vor efectua în afara incintei depozitului de materiale explozive, într-un loc izolat astfel ales și păzit încât, încercările să nu pericliteze construcțiile învecinate, iar accesul persoanelor străine să poată fi controlat și interzis.

Fiecare verificare se consemnează într-un proces verbal în care se va indica: felul materialului, fabrica furnizoare; numărul lotului și data fabricației; data verificării; încercările efectuate și rezultatele obținute.

Pentru explozivii propriu-ziși se pot efectua la persoane următoarele operații:

ș controlul vizual al stării ambalajului cartușelor și al explozivului;

ș verificarea lipsei fenomenului de exudație;

ș verificarea sensibilității la transmiterea detonației.

Controlul vizual al stării ambalajului cartușelor și a explozivului se face cu ocazia mânuirii explozivilor în depozit.

În cazul că la unele cartușe se constată că hartia de ambalaj este înmuiată și ușor de rupt din cauza umidității excesive, se controleaza în continuare întregul lot, reținându-se la depozit în vederea distrugerii, toate cartușele cu ambalajul degradat. Explozivul din lotul respectiv cu ambalajul nedegradat, se va distribui cu prioritate la consum, pâna la epuizare.

În cazul în care prin pipăire se constată că explozivul este întărit sau rigid datorită înghețării acesta se va reține în depozit în vederea dezghețării.

Verificarea fenomenului de exudație la explozivii pe bază de nitroglicerină se realizează concomitent cu controlul stării ambalajului cartușelor și se face vizual, prin constatarea existenței unor picături de lichid în/sau pe ambalajul cartușelor. Picăturile se culeg într-un pahar cu apă și dacă acestea nu se amestecă cu apă, ci cad la fundul paharului, având un aspect uleios, atunci există indicația precisă că s-a produs fenomenul de exudație. În cazul că s-a constatat fenomenul de exudație, întregul lot se declară necorespunzător și se interzice folosirea lui în continuare, urmând a fi distrus.

Verificarea sensibilității la transmiterea detonației se face când se constată rateuri, deflagrari sau resturi de materii explozive la efectuarea lucrărilor de împușcare. Verificarea se face pe un teren plat, pe un pat de nisip realizat într-o groapă de 0,5 m adâncime. Se așează 6 cartușe aranjate coaxial și echidistante între ele, pentru cartușele de explozivi cu masa de 200 g sau mai mari probele se efectueaza folosind numai 3 cartușe. Primul cartuș din coloana astfel formată se amorsează electric sau pirotehnic. Se consideră că explozivul posedă sensibilitate corespunzătoare la transmiterea detonației când la 3 probe consecutive toate cartușele explodează complet, la distanță între cartușe egală cu diametrul cartușului.

În cazul în care se constată că explozivul nu posedă sensibilitate corespunzătoare la transmiterea detonației, întregul lot se declară necorespunzător și se interzice folosirea lui în continuare, urmând a fi distrus.

Pentru fitilul de amorsare (Bickford) se pot efectua la persoane, următoarele operații:

– verificarea aspectului exterior;

– comportarea la ardere în aer liber;

– determinarea duratei de ardere.

Verificarea aspectului exterior se face vizual, cu ochiul liber, pentru colacii prelevați conform instructiunilor în vigoare.

Stratul exterior al fitilului trebuie să fie uniform, fără crăpături sau rupturi, iar cel rezistent la apă să nu aibă deteriorat stratul izolant.

Comportarea la ardere în aer liber se face pe o suprafață orizontală. Fitilele se așează la o echidistanta de 5 cm și se aprind. Arderea trebuie să fie fără pocnituri, emiteri de scântei prin înveliș și fără să se stingă.

Determinarea duratei de ardere a fitilului în aer liber se face pe bucăți de fitil de 1m lungime, luate din fiecare colac al probei. Se aprinde la unul din capete, măsurându-se cu un cronometru timpul scurs până la țâșnirea flăcării la celălalt capăt. Durata de ardere trebuie să fie cuprinsă între 100-125 s/ml. Între valoarea maximă și minimă a probelor supuse încercării se admite o diferență de maximum 15 secunde.

În cazul în care se constată că fitilul de amorsare (Bickford) nu corespunde cerințelor de calitate, se interzice folosirea lui în continuare, urmând a fi distrus.

Pentru fitilul detonant, persoanele vor efectua o examinare vizuală exterioară asupra a cel puțin 50 m din zece bobine prelevate la întâmplare din fiecare lot, înainte ca acesta să fie dat în consum.

Examinarea vizuală exterioară a fitilului detonant constă în:

► verificarea exterioară a calității împletiturii sau a uniformității stratului acoperitor de masă plastică;

► verificarea subțierilor sau îngroșărilor;

► verficarea prin sondaj a diametrului;

► verificarea etanșeității capetelor prin capsulare sau izolare cu bandă adezivă.

Dacă la examinarea exterioară se constată că fitilul detonant din proba prelevată prezintă deficiențe la una din verificările la care a fost supus, se trece la examinarea exterioară a întregului lot.

Cantitățile de fitil găsite necorespunzătoare nu vor fi utilizate la lucrările de împușcare, urmând a fi distruse.

Verificări la laboratoarele de specialitate

Determinările privind densitatea, umiditatea, compoziția chimică, capacitatea de lucru, brizanța, antigrizutanța, termorezistența, gazele toxice de explozie și alte probe pentru explozivi, precum și efectuarea de expertize asupra unor loturi de capse, relee întârzietoare, fitil de amorsare (Bickford), fitil detonant și sistem de inițiere NONEL, se efectuează numai de către laboratoarele de specialitate, respectiv fabrica producătoare sau un organ de specialitate autorizat, stabilit prin hotărâre a Guvernului (INSEMEX Petroșani), conform metodologiilor prevăzute în actele normative.

Prelungirea termenului de garanție

Prelungirea termenului de garanție se face la cererea persoanelor, înaintată producătorului sau organului de specialitate autorizat, stabilit prin hotărâre a Guvernului (INSEMEX Petroșani).

Materialele explozive la care termenul de garanție este depășit, pot fi folosite numai dacă, prin analize de laborator și prin verificări, efectuate de către organele menționate la aliniatul de mai sus, se constată că își mențin calitatea prevăzută în standarde, norme interne, caiete de sarcini sau documentații speciale aferente.

În acest sens se va elibera un buletin de prelungire a termenului de garanție. În aceste cazuri personale vor respecta măsurile și condițiile indicate în buletinul de prelungire a termenului de garanție.

Prelevarea probelor

În scopul efectuării de expertize asupra unor loturi de materiale explozive, precum și pentru prelungirea termenului de garanție, persoanele vor trimite la producător sau la un organ de specialitate autorizat, stabilit prin hotărâre a Guvernului (INSEMEX Petroșani), probe prelevate din loturile respective de materiale explozive în modurile și cantitățile următoare:

ș pentru explozivii ordinari, probele se iau la întâmplare din 3% din numărul lăzilor care compun lotul sau restul de lot. Din aceste lăzi se scoate un număr de pungi sau cartușe în așa fel încât masa totală să fie de minimum 15 kg.

ș pentru explozivii de siguranță de tip clasic (AGP) sau alt tip similar, probele se iau la întâmplare din cel puțin 20 de lăzi. Din fiecare ladă se scoate câte o pungă de cartușe a 2,4 kg în așa fel încât masa totală să fie de 48 kg exploziv;

ș pentru explozivii de înaltă siguranță cu detonație selectivă (DS) sau alt tip similar, probele se iau la întamplare din cel puțin 20 lăzi. Din fiecare ladă se scot câte două pungi cu cartușe a câte 2,4 kg fiecare, în așa fel încât masa totală să fie de 96 kg exploziv;

ș pentru capse detonante probele se iau la întâmplare din 2 lăzi care compun lotul sau restul de lot și din fiecare ladă un număr de capse. În total se trimit:

– 150 buc. pentru capse detonante electrice instantanee;

– 50 buc. din fiecare treaptă de întârziere, pentru capse detonante electrice cu întârziere (semisecundă și milisecundă);

– 200 buc. pentru capse detonante pirotehnice;

ș pentru relee detonante întârzietoare se iau la întâmplare din două cutii care compun lotul sau restul de lot, un număr de 50 bucăți relee, din fiecare treaptă de întârziere;

ș pentru fitilul detonant, probele se iau la întâmplare din 4 lăzi, din fiecare ladă câte o bobină, încât proba supusă verificărilor să reprezinte 400 m fitil în cazul bobinelor de 100 m și respectiv 300 m fitil în cazul bobinelor de 75 m;

ș pentru fitilul de amorsare (Bickford) probele se iau la întâmplare, în funcție de numărul de colaci care compun lotul, sau restul de lot, într-un număr total de colaci după cum urmează:

10 colaci, dacă mărimea restului de lot este de pana la 50 colaci;

15 colaci, dacă mărimea restului de lot este de 51-100 colaci;

20 colaci, dacă mărimea restului de lot este de 101 -200 colaci;

25 colaci, dacă mărimea restului de lot este de 201-300 colaci;

35 colaci, dacă mărimea restului de lot este de 301-500 colaci;

50 colaci, dacăa mărimea restului de lot este de peste 500 colaci.

ș pentru sistemul de inițiere NONEL, probele se iau la întâmplare din cel puțin 10 lăzi care compun lotul sau restul de lot și din fiecare ladă un număr de elemente cu capsa, în așa fel că numărul total supus verificărilor să fie de 50 buc. din fiecare treaptă de întârziere (semisecunda sau milisecunda).

3.5.4. Distrugerea explozivilor [173]

Explozivii care și-au pierdut capacitatea de detonație, datorită depășirii termenului de garanție sau datorită alterării, trebuie să fie distruși.

Operatia de distrugere se efectuează numai de artificieri autorizati și instruiti pentru astfel de operații.

Locul destinat distrugerii materialelor explozive trebuie să îndeplinească următoarele condiții:

►să fie situat la cel puțin 300 m de orice loc de muncă, construcții, drumuri etc.;

► terenul să fie nisipos sau argilos și curățit de bucăți de roci sau alte materiale;

► pe timpul efectuării operației de distrugere să permită plasarea oamenilor de pază pe o rază de 100 m astfel încât să poată cuprinde vizual întreaga zonă.

Distrugerea explozivilor se poate efectua prin explodare (detonare), ardere și dizolvare în apă.

Distrugerea trebuie să se facă numai pe grupe de același fel de material exploziv.

Distrugerea prin explodare

Este indicată explozivilor care mai pot detona sub efectul de inițiere al capselor detonante. Distrugerea se realizează într-o groapă cu adâncimea de 1 m și diametrul de 2 m, având vatra acoperită cu un strat de 20 cm constituit din nisip sau argilă. Materialul exploziv se așează în centrul gropii și va fi detonat cu un cartuș exploziv de calitate bună, ce se fixeaza în masa de material exploziv. Cartușul exploziv va fi amorsat cu o capsă detonantă electrică.

Cantitatea maximă ce se poate distruge deodată este de 10 kg explozivi în echivalent trotil, 100 capse detonante sau relee întârzietoare, 100 bucăți elemente de inițiere NONEL sau 250 m fitil detonant.

Pentru distrugerea fitilului detonant, colacul sau bobina se detonează cu ajutorul a 2 cartușe de exploziv, inițiate cu o capsă detonantă electrică. Cartușele de exploziv se fixează pe partea exterioară a colacului sau bobinei de fitil detonant care trebuie distrus și apoi se leagă reoforii capsei electrice la capetele cablului de împușcare.

Capsele detonante pirotehnice, electrice, releele detonante întârzietoare și capsele de la sistemul de inițiere NONEL care urmează a fi distruse, se vor fixa în jurul unui cartuș de exploziv amorsat, cu o capsă detonantă electrică. Pentru evitarea împrăștierii, capsele ce urmează a fi distruse vor fi ambalate într-un sul de hârtie și legate.

Declanșarea exploziei cu capse detonante electrice se va face dintr-un loc adăpostit, situat la o distanță de cel puțin 100 m de groapă.

În cazul amorsării cartușului de exploziv cu capsa detonantă pirotehnică și fitil de amorsare (Bickford), acesta va avea o lungime minimă de 2 m. După aprinderea fitilului, artificierul se retrage într-un loc adăpostit, situat la o distanță de minimum 100 m de groapă.

În cazuri deosebite, dacă cantitatea de exploziv ce se distruge depășește 10 kg, inițierea se va face numai pe cale electrică, iar locul de declanșare a exploziei va fi situat la o distanță de cel puțin 200 m de groapă.

După fiecare operație de distrugere trebuie să se controleze dacă nu a rămas material exploziv neexplodat în groapa sau în apropierea ei. Materialul rămas se poate distruge la o nouă operație după același procedeu.

Distrugerea prin ardere

Este recomandată explozivilor care și-au pierdut proprietatea de a detona prin inițierea lor cu capse detonante.

Distrugerea prin ardere se efectuează pe un teren plan sau într-un șanț orientat în direcția vântului, având lățimea de 30-50 cm, adâncimea de 15-30 cm și lungimea în funcție de cantitatea de exploziv supusă arderii (fig.3.98, fig.3.99, fig.3.100, fig.3.101).

Cantitatea de exploziv care se poate distruge separat într-un singur foc este de 25 kg exploziv propriu-zis, în echivalent trotil și 40 kg fitil de amorsare Bickford.

Se interzice efectuarea operațiilor de distrugere prin ardere pe timp cu precipitații sau vânt puternic.

Distrugerea prin dizolvare

Se realizează în vase special amenajate și este permisă numai pentru explozivi pe bază de azotat de amoniu și pulberi cu fum. Cartușele de exploziv sunt scoase din învelișul lor și aruncate în apă, iar distrugerea se consideră terminată atunci când pe fundul vasului nu mai sunt cristale nedizolvate. Soluția obținută se varsă într-o groapă anume săpată. Resturile insolubile precum și hârtia de ambalaj vor fi adunate și distruse prin ardere.

Dezghețarea explozivilor

Controlul pentru constatarea unui eventual îngheț se indică explozivilor cu conținut de nitroglicerină mai mare de 6%.

Operația de dezghețare se efectuează în încăperi care corespund normelor de amplasament, construcție și amenajare similare depozitelor.

Dezghețarea se realizează pe cale naturală sau în vase încălzite.

Dezghețarea pe cale naturală

Se desfășoară în camere încălzite până la +25°C. Cantitatea maximă de exploziv ce poate fi dezghețată simultan pe cale naturală într-o încăpere este limitată de capacitatea ei de depozitare. În vederea dezghețării, explozivii se introduc în încăpere fie în lăzi, fie despachetați în cutii. Lăzile sau cutiile se așează pe rafturi sau mese, acoperite cu pânză cauciucată, mușama sau linoleum, lăsându-se între ele un spațiu de cel puțin 20 cm.

Timpul de dezgheț al explozivilor este de 48 ore, care însă se poate prelungi dacă nu s-a observat dezghețarea.

Dezghețarea în vase încălzite

Este admisă pentru explozivii care îngheață sub +12°C. Vasele sunt de construcție speciala – din zinc, cu pereții dubli printre care circulă apa încălzită la 40°C, care este controlată cu termometrul tot timpul, fig.3.102.

Cantitatea maximă de exploziv într-un vas este de 10 kg, iar într-o încăpere se admit maximum 4 vase de dezgheț.