A szükseges ınıcıálıs PONTOK SZÁMÁNAK Es HELYENEK MEGHATÁROZÁSA ANDO-VAL TÖLTÖTT ROBBANTOLYUKAKBAN FÖLDESI JÁNOS A kézirat beérkezett: 1976. január 15-én. Napjainkban, a világ bányáiban a leggyakrabban alkalmazott robbanóanyag az ANDO, amely Magyarországon is egyre nagyobb jelentőségre tesz szert az ipari robbanóanyagok között. Ennek ellenére az ANDO megfelelő detonációba vitelének módja a ızılılıanóanyagban rejlő munkavégző képesség felszabadítása - nem minden bányában kielégítő. A gyakorlati robbantások során az ANDO-ban rejlő energia egy jelentős része r-lvész, és ez azért is probléma, mert napjainkban ammonnitrátból és dieselolajból lılılrıy van. Az ammonnitrát-dieselolaj keveréket alkalmazó külfejtésekben robbantások al kıılnıával nagyon sokszor tapasztalható, hogy a robbantási gázok narancssárga, barna v.iın'íek. A robbantási gázok sárgás-barna színe pedig arra utal, hogy az ANDO egy része epctt és nem detonált. Tökéletes detonáció mellett a robbanási gázok színtelenek. A ııeııı tv Ijes detonáció egyik oka az lehet, hogy az ANDO iniciálása nem megfelelő. Ebben a tanulmányunkban az iniciálási töltet minőségét, méretét és az iniciıilıisi Iıclyek számának meghatározási módját ismertetjük, melynek eredményeként a fent va/.olt probléma kiküszöbölhető. A robbanóanyagok iniciálásának jósága az egész robbantási folyamatban és annak vıcdményeiben alapvető jelentőségű. Az iniciálás minőségétől függ nemcsak az egész vııcrgiafelszabadítás, de a robbantás szeizmikus hatása, az aprított halmaz magassága, ıeıitése, szemcseösszetétele és a bányafal minősége is. Hosszú robbantólyukakban nagyon sok külfejtésben, az ANDO inditására egyet- indító töltetet helyeznek el. Esetenként az ANDO közé brizáns robbanóanyagot lr-ıı NM!-.ˇ Kf'izlı'ınr'rıyr i, I. sorozat. lmııı'ri\`:at,.'.' (1070), 215 2.35 H5
tesznek azzal az elképzeléssel, hogy igy a robbantólyukba töltött ANDO detonációjıı tökéletesebb lesz (1. ábra). Nagyon fontos, hogy különbséget tegyünk az indítótöltel és az ammonnitrát-dieselolaj-keverék közé tett brizáns töltetek között. \\\\\\\\Y V///Z fajtái. W brizáns robbanóanyag _ indító töltet í. _ ı. ıq Z'~'-'13'-".'Ã`v\ı3 ' = 93:- -_, ol'.o 5 Ü \ \ 1. ábra. Inditó és brizáns töltetek az ANDO-ban Az ANDO közé tett brizáns robbanóanyag gyutacs_vagy robbantózsinór nélkül nem játszik nagy szerepet az ANDO robbantási folyamatában, amint az a 2. és J. ábrákból is kitűník. Az ábrákon látszik, hogy a brizáns robbanóanyagtól mindössze néhány cm-re nő meg az ANDO detonációs sebessége, ha elég nagy a brizáns robbanó anyag átmérője és detonációs nyomása. ANDO-ba brizánsabb robbanóanyagot élesítérı nélkül az ANDO detonáció sebességének növelésére betenni fölösleges, de olyan helyre, ahol nagyobb szilárdságú kőzetbeágyazás található a bányafalban, Ott a szilárdabb rés: vastagságának megfelelő hosszban célszerű az elhelyezése. Amennyiben a robbantó töltetet a leggazdaságosabban akarjuk felhasználni, úgy a töltet teljes detonációjának végbe kell menni, mielőtt a robbantólyukaktól kiinduló re pedések a szabad felületig érnének, és a robbantási gáztermékek nyomása lecsökkenne Az ANDO típusú robbanóanyagoknál kétféle jellegzetes kémiai átalakulási sebessó get figyelhetünk meg, amelyek közül az egyik a robbanóanyag elégési sebességét, a másik a teljes detonáció sebességét jelöli ki. A gyakorlatban végzett robbantásoknál az a cél. hogy a kémiai átalakulás a detonációs sebességgel menjen végbe. Megjegyezzük, hogy a zárt térre jellemző detonációs sebességről beszélünk. Nyl tott térségben végzett robbantásoknál a detonáció sebessége csak 75%-a a zárt térben 216
ve r:.r~tt robbantások deloıırleló-sehességének. Ez nem fontos az előtét törése szenıpoııt ırılıol, de egy mérőszáın a kémiai átalakulás tekintetében. Mint tudjuk, az ANDO detonációs sebessége függ a kémiai összetételtől és a rohtnııımıııyag kondicionális állapotától. A kémiai összetételt és kondicionális állapotot az alluılııııızó üzemek és szakemberek nem tudják módosítani, de lehetőség van arra, hogy het paramétert módosítsanak, az indító töltet milyenségét és nagyságát annak érdekétwıı. lıogy az adott robbanóanyagból az optimálishoz közeli energiát hozzák ki. Az indító tölteteknek az alábbi minőségi és méretbeli követelményt kell kielégíteni: l. Az ANDO-t indító töltet minimális fajsúlyának 1,2 Mp/m3-nak, és a zárt térben ıııért detonációs sebességnek 4500-4600 mls-nak; 2. Kémiailag stabilnak, víz- és hőállónak kell lenni; 3. Az indító töltet átmérőjének nagyobbnak kell lenni, mint a robbanó töltet kritikus átmérője; 4. Az indító töltet detonációs sebességének egy konstans értékkel kell rendelkezni; 5. Az indító töltetek számának és távolságának olyannak kell lenni, hogy a rob baııási gáztermékek nyomáscsökkenése előtt az ANDO-töltet teljes mértékben gázzá alakuljon. Nyilvánvaló, hogy az indító töltetek alapvető feladata az, hogy a töltetoszlop ıutılıııııóanyagánalc teljes detonációját kiváltsa. A teljes detonáció kiváltásánál nagy jeteıılflsége van a detonációs nyomásnak, amely alapvetően a robbanóanyag fajsúlyától aı rı detonációs sebességtől függ. Ha a detonációs nyomás nem megfelelő, az ANDO ırrıgyoıı lassan ég, és nem detonál. Ha nagyon gyors az indító töltet, akkor egy kezdeti ırrıgyoıı gyors detonációs folyamatot észlelürık, amely nagyon gyorsan lecseng (2. ábra). A VI»` 4800 ' Geıiúki indító töltet Az indító töltet 4200 cempoıiuen E (usaı detonációs nyomása 240 Ü* W? A Diwan (Tsz Nnzqıizzzizzı 128 Drznmn (sose Niuozııezrizo so 3600 E UHU? Dtmmiı (4088 Nıuqıiezzm) 40 í 0 z I ml C D _...._..._. 2400 - ANDO A.: detonációs ıebesnge In lfld g -fil i 0 10 20 30 40 S0 60 T0 Ü Aıhlhüüıéıliıâteıı 2. ábra. Az imiirri töltetek detonációs nyomásának hatása a 76 mm átırıdrıijır zl Nl)()»tı'iltet detonációs sehességáre 2l7
A 2. ábrán látható, hogy az ANDO detonációs sebességében - a különböző indító toltetektől mérve - csak az első 10 cm-ben figyelhető meg jelentős különbség. Amenynyiben az indító töltet detonációs nyomása elég nagy, az ANDO detonációs sebessége konstans értéket vesz fel. Egyesek szerint az ANDO töltetet több kis töltettel és kis detonációs sebességű detonátorral indítva nagyobb teljesítményt érhetüıık el a robbanóanyaggal. N00 I Göıbék Az indító töltet Az indító töltet átméñje (mm) detonációs nyomása 4200 76 240 0* W* > 64 240 Ouv> S1 240 B U 25 240 3600. C 3000 2400 D (ıııiı AzANDOdetonációs sebessége 1 800 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Az indítótól mért távolság (cm) 3. ábra. Az indító töltetek átmérőjének hatása a 76 mm átmérőjű ANDO-töltet detorıációs sebességére Ennek a véleménynek cáfolására nézzük meg a 3. ábrát, amelyen az indító töltetek átmérőjének hatása látható egy 76 mm átmérőjű ANDO-töltet detonációs sebességére. Az indító töltet átmérője nagyon fontos abból a szempontból, hogy mekkora felületen inicíálja az ANDO-t. A leobb az, ha az indítótöltet átmérője az ANDO-töltet átmérőjével azonos. A 3. ábrán látszik, hogy az indító töltetek átmérője alapvetően meghatározza azt, hogy a detonátortól milyen távolságban és milyen hosszú. idő után alakul ki 32 ANDOban a konstans detonációs sebesség. Az ANDO-ba több, kis átmérőjű, kis brizanciájú indító töltetet téve nem érjük el a töltet teljes detonációját. Kis átmérőjű és kis brizanciájú indítóknál inkább ég, mint detonál az ANDO. 218
Az indító toltr-tek iılnpkrwelelıııčııyeirıek 2. és 4. pontjával nem kiváııunk rés/.le tr-sebheıı foglalkozni. ınert a 2. pontban jelzett követelmények fontosságát konııyeıı In-lıíllıatjuk. A 4. pontbaıı leírt követelmény pedig kapcsolódik az első ponthoz, mely az indító töltet konstans és megfelelően nagy detonációs nyomását írja elő. Nagyon leııyeges az 5. pont részletesebb tárgyalása, amely az indító töltetek helyét és szárnáı jvltilimeg. W 0 Ö Íšfâfië 0 0aga e 0 0% E3112 húzóhullám _ nyomóhullá w fúrólyuk Visszaverődő lökéshullám esetén a törés ábrája 0 09ig ie.,-,':_=.-,. %ääfiû Ă,,.z...e =Í%%%g ıı Í." roncsolt zóna -li fúrólyuk /985 gif? radiális repcdések A robbanási gázok ny omásának és a radiális repedéıek hatására történő törés 4. ábra. Kőzettörési teóriák 2 l 9
Mielőtt az indító töltetek szzínıáról és helyéről beszélnénk, röviden szólnunk kell a robbantásos kőzetjövesztés mechanizmusának különbözõ teóriáiról. Hosszú fúrólyukaknál külfejtésekben a kőzet roncsolását alapvetően nem a szabaıl felületről visszavert hullámok okozzák, amint ezt az 50-es években gondolták. A kőzet törése nem a szabad felületnél kezdődik, sokkal inkább a robbantólyuk falán. A fúrólyuk falán kialakult repedések, a robbanási gáztermékek nyomásának hatására terjednek u szabad felület irányába, 4. ábra. A repedési sebességek a robbanási gáztermékek nyoma sától függenek, és értékük az alábbi összefüggéssel határozható meg: Vr = k Vhz [IRIS] (1) ahol: k = 0,2-0,4 között változik; Vh - a hang longitudinális terjedési sebessége a kőzetben [mls]; A kőzetben levő természetes repedések kinyílási sebessége nagyon nagy, melynek pontos értékét meghatározni nehéz, éppen ezért a lyuk falától kiinduló repedések terjc dési sebességének meghatározásánál a k=0,4 értékkel célszerű számolni a bizton ság érdekében. Amennyiben a gyakorlati robbantásoknál túlzott aprítás vagy terítés tapasztalható, k kisebb értékeivel módosíthatjuk az indító töltetek számát és helyét, melyeknek száma tási módját az alábbiakban ismertetjük. Az indító töltetek számának meghatározását ıı robbanási gáztermékek nyomásának hatására végbemenő kőzettörésí teória alapján hatıl rozzuk meg, melynek lényege az, hogy a töltet teljes detonációjának végbe kell menııı addig, amíg a robbantólyukaktól kiinduló repedések a szabad felületet elérnék és a robbanási gázok nyomása lecsökkenne. Egyetlen indító töltetnek megfelelő töltethossz, illetve lyukhossz értékét az 5 ábra alapján határozzuk meg az alábbi összefüggésekkel, attól függően, hogy az indito töltetet hol helyezzük el: l. Az indító töltetet a lyuk talpán a túlfúrásba téve, a lyuk hossza: D L,z2,s 5.; (W+L )"2+Lf, [ml (2) ahol: L 1 - a fúrólyuk hossza [m]; D - az ANDO detonációs sebessége, melynek értéke a töltet átmérőjétől függöcıı a 6. ábrán látható [m/s] V;,-- a hang terjedési sebessége a kőzetben [m/s]; L, Á- a túlfúrás mértéke [m]; Lf - a fojtás hossza [m]; W - a legkisebb ellenállás vonalának nagysága [m] 220
W 'Q É. 3 ~l -Ã' I 5. ábra. Vázlat az indítási pontok számának meghatározásához D (mls) 8000 7000 6000 S000 l» LTNT<» =1,õzfm"J `, ', i 1 l Í _ l ıp TNT(p0=0.95 glcm l 4(l)0 ııı- III 1000 0 """"""""-Int.. * * i l ANDo( a).9gızm3ı «..._.. -.. T- --...ezzzfik - L-,.-.+4»fa~. 5L.-.L *Él 10 20 30 40 S0 60 70 80 90100110120 d, lyukátmérő (mm) l30 6. ábra. Különböző tipusú robbanóanyagok detonációs sebességének változása a robhantdlyukak átmérőjének függvényében 22
2 3 4 5 6 7 B 9 IO ll l2 l3 l4 ls ló ll 8 IQ I) I 0 0 0 0 o 0 0 O O 0 0 0 Q. ıč`=3j W=4.5 m ız 5 lyuk 6~10lwk It lslyuk is ıoıyuu 1 É. tr 'E 3 * \ Q I Ă úr '} z Í. \ is 8O.az.át - T f0ltáı ANDO Palit indítási pontok 7. ábra. A tállyai kőbánya +381 m Af-i szint jobboldalának robbantásánál az első húsz lyuk töltésének és az iniciálásí helyeknek vázlata 2.A fojtás alá helyezett indító töltetek esetén egy indítóval teljes detonációba vihető töltet hossza: D L2 = 2,5 -Iz; W+Lf [m] (3) 3.A bányaudvar szintjére helyezett indító esetén a töltet hossza: D L3 = 2,5 V; W + Lf+ L, [pm] (4) Gyakorlati tapasztalatok szerint az indító töltet opti ma'lis magassága a töltetoszlopban a bányaudvar szintje. Ennek alapján liat' arox. hat`uk ' j ' meg hosszú töltetek esetén az, az indító töltetek szükséges számát az alábbi összefüggés alapján: (H-L V N- SDQ +0,s aız[ (5) :ılıol H -~ a padnıagasság értéke [ml ill
ãa H_S g N8 Ü Šá2 g g_* M: Š6_2 gegg gw_ Š_* 3 ' É23Ég 3M p`1 ON'S Hmãg _la _p W_N 2_ E 2_N Á2 WT: p8% ëä gm: NHm Ám1:Ã,MĂ 23M 3 p_ppp1 1 _*p az:f q_m m 5_mw_* pl gäûp 1llmÍ; 7Á_ÁNwpm!FR3 1Apmwp! Jm3gsé :H 81% A% áv 6mh _ N_* 6ÉMQmfl 3*Hma* Élñ Ü:ám ON 3WN3 `F `` ll"` pm?"` ll` -`ul`"` `w+ ll `` Wa` ll i`[.`"`u` +"-Y 1" "r` l`1` `_` ```l K ``l l`h`l` ` ãã Épod Á Éäwmãäe flãä AEV :Eis :E5 É:Sga 3:3ÉNÉ8 ˇ_s ;_ Í toëãä _?365* N30;._ Á ` pp p_ mwäwsame: ıwčã u ;_ *gá AEV :Lmšg N ÉŠA U _W ã_ã_ Šmšš ÉŠ äëã mium: _ã Šã L`š_"_ ägš ãäm mgñãmv ãâãp \T m;_mé 2 _ëãš _Á\pL ENWÉW3_` üëhëaäm uašgq ˇ2
A fentiek szernléltetésére nézzük meg a 7. ábrán vázolt, az Északmagyarorszıigt Kőbánya Vállalat tállyai üzemében végzett robbaııtást. Adataink: a H-Lf értéke a dőlésszög figyelembevételével: 24,5 m; V;,=5000 mls; W- =4,5 m; ANDO detonációs sebessége: 2800 mls; paxit detonációs sebessége: 4000 mıs. (A robbantás egyéb paramétereit az 1. táblázat tartalmazza). A fenti adatokkal határozzuk meg először ANDO és paxit robbanó töltet esetén az indítási pontok számát. ANDO robbanó töltet esetén az iniciálási pontok száma az (5)-ös összefüggés alapján; 24,5-5000 N, ; zz A +O,s= 2,34 [ab] 5-2800-4,5 Paxittal töltött lyukakban az indító töltetek száma: 24,5-5000 N; - 5 ' 4000-4,5 + 0,5 = 1,86 [db] Amint a 8. ábrán és az 1. táblázatban is látható, a különböző robbanó töltetek esetén az 1-5 és a ll-15 lyukakba két indító töltetet helyeztünk el, jóllehet az indító tölt tetek számát mindig felfelé kell kerekítenünk a jó energiakihasználás érdekében. Tehát az ANDO-val töltött lyukaknál jobb lett volna 3 indító töltetet elhelyezni. Az egy, illetve két indítóval ellátott lyukak jövesztési hatékonyságának vizsgálatára a 6-10 és a 16-20 lyukakat a fúrólyuk talpától számított 5. m-ben indítottuk egy indítóval. A természetes repedéseket figyelembe vevő jó fejtési irány, a kőzet jó jöveszt hetősége ellenére a különböző módon indított töltetcsoportok hatékonysága közötti különbség a jövesztett készleten és a bányafalon jól érzékelhető volt. IRODALOM [1] DICK A. D.,,The Impact of Blasting Agents and slurries on Explosives Technology USBM I. C. 8560. 1972. [2] JUNK N. M.: The Principles of Priming and Boostening ANIFO with slurry Explosives", Preprint No. 68-F-7, Annual Meeting AIME, 1968. [3] ASH R. L.: The Design of Blasting Rounds" Surface Mining, AIME New York, 1968. [4] Duvall W. I. and Rock Brakage by Explosives" USBM, R. I. Atchinson T. C. 5336, 1957. [S] HIND K.: Theory and Practice of Blasting, Nyppon Kyaku CO. ltd. Japan 1959. [6] KONYA C. J.: The Effects of Joints and Bedding Planes On Rock Blasting" Proceedings nt second Conference on Drilling and Blasting, ISES Phoenix, 1973. [7] KONYA C. J.:,,The Mechanics of Rock Breakage around a Confined and Air Gapped Explo sive Charge". Proceedings of the Industrial Blasting section of the Scientifix society im Building, Budapest, 1974. [8] FÖLDESI J.: Nyújtott töltetekkel történő kőzetjövesztés robbantástechnikai paraméterelnek meghatározása külfejtésben (Doktori értekezés Miskolc, 1974.) 224
A szerző címe: Dr. Földesi János, okl. bányamérnök, egyetemi adjunktus Nehézipari Műszaki Egyetem Miskolc-Egyetemváros Bányaműveléstani Tanszék J J
A NEHÉZIPARI MŰSZAKI EGYETEM KÖZLEMENYEI I. sorozat BÁNYÁSZAT 22. KÖTET - 2-4. FUZET ZAMEO JÁNOS AKADEMIKUS õo. SZULETESNAPJÁRA RENDEZETT,,EÁNYATELEPı'TEs Es GAzDAsÁGOssÁG CÍMŰ TUDOMÁNYOS KONFERENCIA ELŐADÁSAI MısKOLc, 1976. ÁPRILIS 28-30. MISKOLC, 1976
E FÜZETET SZERKESZTETTE: KOVÁCS FERENC SZERKESZTÖ BIZOTTSÁG: ZAMBÓ JÁNOS felelős szerkesztő BOCSÁNCZY JÁNOS, CSÓKÁS JÁNOS, RICHTER RICHÁRD, SZILAS A. PÁL A kladăsért felelős: Dr. Tajnafőí József rektothelyettes Technikai szerkesztő: Németh Zoltánné Megjelent az NME Közleményei Szerkesztőségének gondozásában Kézirat szedése: 1976. febr. 1.-1976. ápr. 13., nyomása: 1976. márc. 29.-1916:. úpı. 26. Példányszám: S00 Készült: IBM-72 composeı`szedéssel,ı'otaprint lemezről az MSZ 5601-S9 és MSZ 5602-SS szabványok szerint, 5,5 Bliv terjedelemben Engedély száma: KM 34799176. A sokszorosításért felelős: Tóth Ottó mb. üzemvezető Nyomdaszám: KSZ 76-640-NME
TARTALOMJEGYZÉK Takács Ernő: Zambó János akadémikus hatvan éves ~ - fe L ~- -- Faller Gusztáv- Tóth Miklós: A műszaki fejlesztés hatékonyságának és a termelési eszközök koncentrálásának kapcsolata - ~ -~ -- Kapolyi László: Rendszer- és függvényszemlélet az ásványvagyongazdálkodásban Martos Ferenc: Bãnyaművelés és vizveszély Z ~~ -- - -- Z L Szirtes Lajos: A védőtelepes művelés irılenzívebbkihasználásának lehetőségei a mecseki szénbányákban - e - f- e ~ Í Tamásy István: A korszerűsítés lehetősége a magyar szénbányászatban - - - - Buócz Zoltán-Janosítz János: A regressziós függvények meghatározásának és alkalmazásának néhány kérdése ~ ~ ~ - ~ Földesi János: A szükséges iniciálási pontok számának és helyének meghatározása ANDO-val töltött robbantólyukakban - ~ - - ~ -- Kovács Ferenc: A gázkitörésveszély mértékét csökkentő művelési rendszer gazdaságosságának értékelése e - e - - - - Patvaros József: Uj típusú bányászati-technológiai rendszer alkalmazási lehetőségei hazai bauxit-előfordulásaink kiterınelésében I ~- ~ Richter Richárd: A földkéregbeıı kialakított üregek egyensúlyáról - - - - - Somosvári Zsolt: Ercbányászati aknavédőpillérek méretezéséről - - - - - Zambá János: Bányatelepítés és gazdaságosság f - -