Wpływ sposobu umieszczenia sondy pomiarowej względem ładunku materiału wybuchowego na prędkość detonacji

Podobne dokumenty
This article is available in PDF-format, in colour, at:

Pilotażowe pomiary prędkości detonacji materiałów wybuchowych w warunkach kopalń KGHM

POMIAR PRĘDKOŚCI DETONACJI MW W OTWORZE STRZAŁOWYM Z ZASTOSOWANIEM APARATURY MICROTRAP. 1. Wprowadzenie. 2. Czynniki wpływające na prędkość detonacji

WARUNKI OPTYMALIZACJI TECHNOLOGII ROBÓT STRZAŁOWYCH W ODKRYWKOWYCH ZAKŁADACH GÓRNICZYCH

Recenzja Wpływ temperatur ekstremalnych na właściwości użytkowe materiałów wybuchowych

WPŁYW OTOCZKI WODNEJ NA PRĘDKOŚĆ DETONACJI WYBRANYCH MATERIAŁÓW WYBUCHOWYCH INFLUENCE OF LAYER S WATER FOR DETONATION VELOCITY OF SOME EXPLOSIVES

SYSTEM NIEELEKTRYCZNEGO INICJOWANIA

ANALiZA WPŁYWU PARAMETRÓW SAMOLOTU NA POZiOM HAŁASU MiERZONEGO WEDŁUG PRZEPiSÓW FAR 36 APPENDiX G

Pomiar prędkości światła

Badania międzylaboratoryjne z zakresu właściwości elektrostatycznych materiałów nieprzewodzących stosowanych w górnictwie

Wyznaczanie prędkości dźwięku w powietrzu

POMIAR HAŁASU ZEWNĘTRZNEGO SAMOLOTÓW ŚMIGŁOWYCH WG PRZEPISÓW FAR 36 APPENDIX G I ROZDZ. 10 ZAŁ. 16 KONWENCJI ICAO

Analiza porównawcza dwóch metod wyznaczania wskaźnika wytrzymałości na przebicie kulką dla dzianin

WPŁYW OBRÓBKI TERMICZNEJ ZIEMNIAKÓW NA PRĘDKOŚĆ PROPAGACJI FAL ULTRADŹWIĘKOWYCH

REJESTRACJA WARTOŚCI CHWILOWYCH NAPIĘĆ I PRĄDÓW W UKŁADACH ZASILANIA WYBRANYCH MIESZAREK ODLEWNICZYCH

Modułowe programy komputerowe wspomagające prowadzenie robót strzałowych

DOSTAWY ŚRODKÓW STRZAŁOWYCH JAKO NOWOCZESNY WACHLARZ USŁUG W WARUNKACH KOPALNI ROGOŹNICA WRAZ Z ANALIZĄ KORZYŚCI TECHNICZNO-ORGANIZACYJNYCH

(13) B1 (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) PL B1. Fig 1 E21F 17/04 E21C 39/00

Temat: kruszyw Oznaczanie kształtu ziarn. pomocą wskaźnika płaskości Norma: PN-EN 933-3:2012 Badania geometrycznych właściwości

METODYKA BADAŃ MAŁYCH SIŁOWNI WIATROWYCH

Analiza wpływów sejsmicznych na środowisko szybu przy prowadzeniu robót górniczych za pomocą materiałów wybuchowych studium przypadku

Nowoczesne rozwiązania w technice strzelniczej Modern solutions in blasting techniques

Zastosowanie deflektometrii do pomiarów kształtu 3D. Katarzyna Goplańska

POMiAR HAŁASU ZEWNĘTRZNEGO SAMOLOTÓW WEdŁUG PRZEPiSÓW FAR 36 APPENdiX G i ROZdZiAŁU 10 ZAŁOżEń 16 KONWENCJi icao

WYBÓR PUNKTÓW POMIAROWYCH

4. Ultradźwięki Instrukcja

ZAPALNIKI ELEKTRYCZNE

NAPRĘŻENIA ŚCISKAJĄCE PRZY 10% ODKSZTAŁCENIU WZGLĘDNYM PRÓBEK NORMOWYCH POBRANYCH Z PŁYT EPS O RÓŻNEJ GRUBOŚCI

PL B1. Moduł pomiarowy wielokrotnego użytku do pomiaru temperatury wewnątrz konstrukcji budowlanych. Instytut Techniki Budowlanej, Warszawa,PL

Doświadczenia w eksploatacji gazomierzy ultradźwiękowych

BADANIA CERTYFIKACYJNE NAKŁADEK WĘGLOWYCH CERTIFICATION RESEARCHES OF CARBON CONTACT STRIPS

Wyznaczanie strat w uzwojeniu bezrdzeniowych maszyn elektrycznych

G Ł ÓWNY INSTYTUT GÓRNICTWA JEDNOSTKA NOTYFIKOWANA Nr 1453 UNII EUROPEJSKIEJ. - Informator -

SPRAWOZDANIE Z WYKONANEGO DOŚWIADCZENIA

KSMD APN 2 lata pracy w kopalniach odkrywkowych

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

Bierne układy różniczkujące i całkujące typu RC

LABORATORIUM POMIARY W AKUSTYCE. ĆWICZENIE NR 4 Pomiar współczynników pochłaniania i odbicia dźwięku oraz impedancji akustycznej metodą fali stojącej

ROCKSPLITTER. Nowa niewybuchowa technologia wydobywania kamienia blocznego i odspajania skał

STATYCZNA PRÓBA ROZCIĄGANIA

TEMAT: OBSERWACJA ZJAWISKA DUDNIEŃ FAL AKUSTYCZNYCH

Walidacja metod wykrywania, identyfikacji i ilościowego oznaczania GMO. Magdalena Żurawska-Zajfert Laboratorium Kontroli GMO IHAR-PIB

Spis treści. 1. W podziemnych zakładach górniczych W odkrywkowych zakładach górniczych W górnictwie otworowym i wiertnictwie...

PROGRAM RAMOWY TESTU ZGODNOŚCI W ZAKRESIE ZDOLNOŚCI:

PROGRAM RAMOWY TESTU ZGODNOŚCI W ZAKRESIE ZDOLNOŚCI:

BADANIA ZRÓŻNICOWANIA RYZYKA WYPADKÓW PRZY PRACY NA PRZYKŁADZIE ANALIZY STATYSTYKI WYPADKÓW DLA BRANŻY GÓRNICTWA I POLSKI

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

Układ aktywnej redukcji hałasu przenikającego przez przegrodę w postaci płyty mosiężnej

VELOCITY OF DETONATION MEASUREMENT FOR SOME PLASTIC BONDED EXPLOSIVES

Mgr inż. Marta DROSIŃSKA Politechnika Gdańska, Wydział Oceanotechniki i Okrętownictwa

MOŻLIWOŚCI DIAGNOSTYKI WYŁADOWAŃ NIEZUPEŁNYCH POPRZEZ POMIAR ICH PROMIENIOWANIA ULTRAFIOLETOWEGO

Analiza porównawcza metod pomiarowych badań skuteczności układów hamulcowych tramwajów

Wpływ promieniowania na wybrane właściwości folii biodegradowalnych

BŁĘDY W POMIARACH BEZPOŚREDNICH

BADANIA SYMULACYJNE PROCESU HAMOWANIA SAMOCHODU OSOBOWEGO W PROGRAMIE PC-CRASH

Β2 - DETEKTOR SCYNTYLACYJNY POZYCYJNIE CZUŁY

Strefa spękań w podziemnych przodkowych robotach strzelniczych Crack zone in underground blasting works

Raport z badań dotyczący

LI OLIMPIADA FIZYCZNA ETAP II Zadanie doświadczalne

POMIARY TŁUMIENIA I ABSORBCJI FAL ELEKTROMAGNETYCZNYCH

PL B1. ADAPTRONICA SPÓŁKA Z OGRANICZONĄ ODPOWIEDZIALNOŚCIĄ, Łomianki, PL BUP 16/11

ARKUSZ EGZAMINACYJNY ETAP PRAKTYCZNY EGZAMINU POTWIERDZAJĄCEGO KWALIFIKACJE ZAWODOWE CZERWIEC 2010

Najnowsze rozwiązania stosowane w konstrukcji wirówek odwadniających flotokoncentrat i ich wpływ na osiągane parametry technologiczne

2. Metoda impulsowa pomiaru wilgotności mas formierskich.

INSTRUKCJA LABORATORIUM Metrologia techniczna i systemy pomiarowe.

Badania charakterystyki sprawności cieplnej kolektorów słonecznych płaskich o zmniejszonej średnicy kanałów roboczych

Uwagi na temat stosowania gazów obojętnych (azotu, dwutlenku węgla) do gaszenia pożaru w otamowanym polu rejony wydobywczego

Nowe rozwiązania techniczne w robotach strzałowych wykonywanych w kopalniach podziemnych rud

Katedra Elektrotechniki Teoretycznej i Informatyki

WZORU UŻYTKOWEGO PL Y1. ZAKŁAD ELEKTRONIKI GÓRNICZEJ ZEG SPÓŁKA AKCYJNA, Tychy, PL BUP 03/10

Klasyfikacja metod przetwarzania analogowo cyfrowego (A/C, A/D)

WYKAZ PRÓB / SUMMARY OF TESTS. mgr ing. Janusz Bandel

ZMIANA PARAMETRÓW TERMODYNAMICZNYCH POWIETRZA W PAROWNIKU CHŁODZIARKI GÓRNICZEJ Z CZYNNIKIEM R407C***

3. WYNIKI POMIARÓW Z WYKORZYSTANIEM ULTRADŹWIĘKÓW.

METODY STATYSTYCZNE W BIOLOGII

TRANZYSTORY BIPOLARNE

WYZNACZANIE PRĘDKOŚCI DŹWIĘKU METODĄ QUINCKEGO I KUNDTA

Problemy pomiaru ciśnienia i temperatury gazu w warunkach dużych prędkości. Juliusz Makowski Common S.A.

ZAKŁAD NAPĘDÓW LOTNICZYCH

MAKING LIGHT WORK. SONDA FOCUS PRZEPŁYWOMIERZA ŚWIECY OPIS:

Inżynieria Rolnicza 5(93)/2007

PLAN BADANIA BIEGŁOŚCI / PORÓWNANIA MIĘDZYLABORATORYJNEGO (niepotrzebne skreślić) NR 3/2019

Wojciech Janecki. Geosoft sp. z o.o. Wrocław

Klimatyzacja centralna w Lubelskim Węglu Bogdanka S.A.

Urządzenie i sposób pomiaru skuteczności filtracji powietrza.

OCENA PORÓWNAWCZA WYNIKÓW OBLICZEŃ I BADAŃ WSPÓŁCZYNNIKA PRZENIKANIA CIEPŁA OKIEN

Laboratorium LAB1. Moduł małej energetyki wiatrowej

14th Czech Polish Workshop ON RECENT GEODYNAMICS OF THE SUDETY MTS. AND ADJACENT AREAS Jarnołtówek, October 21-23, 2013

Laboratorium techniki laserowej Ćwiczenie 2. Badanie profilu wiązki laserowej

METODY STATYSTYCZNE W BIOLOGII

The study of seismic effects and modern systems of blasting explosives

INSTRUKCJA LABORATORYJNA NR 4-EW ELEKTROWNIA WIATROWA

ĆWICZENIE 3 REZONANS AKUSTYCZNY

Ćwiczenie nr 31: Modelowanie pola elektrycznego

POMIAR WILGOTNOŚCI MATERIAŁÓW SYPKICH METODĄ IMPULSOWĄ

Czujniki podczerwieni do bezkontaktowego pomiaru temperatury. Czujniki stacjonarne.

Automatyka i pomiary wielkości fizykochemicznych. Instrukcja do ćwiczenia III. Pomiar natężenia przepływu za pomocą sondy poboru ciśnienia

Analiza kosztów eksploatacji przy prowadzeniu robót strzałowych z wykorzystaniem elektronicznego systemu inicjowania materiałów wybuchowych

Wybrane parametry materiałów wybuchowych typu heavy-anfo Selected parameters of heavy-anfo explosive materials

Dr inż. Zenon Spik POLITECHNIKA WARSZAWSKA KS-INSTAL sp. z o.o.

Transkrypt:

5 CUPRUM Czasopismo Naukowo-Techniczne Górnictwa Rud nr 1 (86) 2018, s. 5-16 Wpływ sposobu umieszczenia sondy pomiarowej względem ładunku materiału wybuchowego na prędkość detonacji Piotr MERTUSZKA 1), Krzysztof FUŁAWKA 1), Wojciech BARAN 2), Jarosław WACZUR 2) 1) KGHM CUPRUM sp. z o.o. Centrum Badawczo-Rozwojowe, Wrocław, e-mail: pmertuszka@cuprum.wroc.pl 2) KGHM Polska Miedź S.A. Oddział Zakłady Górnicze Lubin, Lubin Streszczenie Jednym z podstawowych parametrów charakteryzujących materiał wybuchowy jest prędkość detonacji, która opisuje, z jaką prędkością wewnątrz ładunku materiału wybuchowego przemieszcza się fala detonacyjna. Parametr ten zależy od szeregu czynników, dlatego też jego wartość może się zmieniać, szczególnie w warunkach kopalń podziemnych. Dzięki nowoczesnym technikom pomiarowym, prędkość detonacji może być oznaczana w warunkach ruchowych zakładu górniczego, tj. podczas detonacji ładunków w otworach strzałowych. W trakcie prowadzenia badań kontrolnych materiałów wybuchowych, z wykorzystaniem sond pomiarowych w postaci rurek koncentrycznych, pojawiło się wiele pytań, związanych z wpływem sposobu ich umieszczania względem ładunku MW na prędkość detonacji. Zgodnie z procedurą badawczą, opracowaną przez producenta aparatury pomiarowej, sondę umieszcza się wewnątrz ładunku. Jednak po przeprowadzeniu szeregu badań pojawiły się wątpliwości, czy umieszczanie sond pomiarowych wewnątrz ładunków nie wpływa na obniżenie prędkości detonacji materiału wybuchowego, szczególnie przy badaniach MW nabojowanych o stosunkowo niewielkich średnicach. W ramach niniejszego artykułu przedstawiono wyniki badań wpływu wybranych sposobów umieszczenia sondy pomiarowej względem badanego ładunku MW na prędkość detonacji, z wykorzystaniem ciągłego systemu rejestracji MicroTrap TM. Słowa kluczowe: technika strzałowa, materiały wybuchowe, prędkość detonacji The impact of proberod position along the explosive sample on detonation velocity Abstract Velocity of detonation is one of the basic parameters characterizing the explosives and describes how fast the detonation wave travels along the charge. This parameter depends on a number of factors. Thus, detonation velocity varies significantly, especially in underground mining conditions. Thanks to modern measurement techniques, velocity of detonation can be determined in-situ, i.e. during firing of explosives in blastholes. During the control tests of explosives with the use of proberods, questions related to impact of their position along the explosive sample on detonation velocity arose. According to the testing procedure de-veloped by the manufacturer of applied measuring system, the probe is inserted axially in the sample of explosives. However, after conducting a number of tests, some doubts emerged, whether the inserting of the probes inside the samples does not contribute to reduction of detonation velocity, especially when testing of small-diameter packaged explos-ives. This paper presents the results of investigations on the impact of

6 selected proberod positions along the explosive sample on detonation velocity using the continuous MicroTrap TM recording system. Key words: blasting technique, explosives, detonation velocity Wstęp Technika strzałowa jest obecnie jedną z podstawowych metod urabiania skał zwięzłych zarówno w polskim, jak i światowym górnictwie surowców skalnych. Stosunkowo wysokie koszty wydobycia powiązane są z wysokim zużyciem materiałów wybuchowych (MW). Szacuje się, że w najbliższych latach zużycie materiałów wybuchowych w górnictwie wzrośnie bądź utrzymywać się będzie na podobnym poziomie [4, 8, 10]. Oznacza to, że dalszym ciągu należy dążyć do poprawy efektywności prowadzonych robót strzałowych. Na rysunku 1 przedstawiono całkowite roczne zużycie materiałów wybuchowych w kopalniach KGHM w latach 2003-2014, które wykazuje tendencję zwyżkową. Zużycie MW [tys. Mg] 18 15 12 9 6 3 0 Rys. 1. Całkowite roczne zużycie materiałów wybuchowych w kopalniach KGHM Polska Miedź S.A. w latach 2003 2014 Dostarczanie przez producentów materiałów wybuchowych i środków strzałowych o odpowiednich parametrach termodynamicznych jest głównym czynnikiem, determinującym skuteczność procesu urabiania, gdyż zamierzony efekt robót strzałowych można uzyskać wyłącznie poprzez właściwy dobór materiału wybuchowego do parametrów fizykomechanicznych urabianego ośrodka skalnego. Jednym z parametrów charakteryzujących materiał wybuchowy jest prędkość detonacji (V det ), która opisana jest prędkością propagacji fali detonacyjnej wewnątrz ładunku materiału wybuchowego. Na prędkość detonacji ma wpływ wiele czynników, w tym m.in.: średnica ładunku [1], sposób pobudzenia [5] i inicjacji [6], czas, który upłynął od załadowania do detonacji MW [7, 9], temperatura otoczenia i temperatura MW [2], oraz wielu innych czynników występujących na etapie produkcji, transportu, przechowywania i załadunku MW do otworów strzałowych.

7 Spadek prędkości detonacji przekłada się bezpośrednio na zmniejszenie ciśnienia detonacji, stopień rozdrobnienia urobku i w rezultacie na spadek efektywności urabiania [11]. Wobec powyższego, w celu kontroli parametrów stosowanych MW i środków strzałowych, prowadzi się badania w warunkach in-situ. Nowoczesne techniki pomiarowe pozwalają na oznaczanie prędkości detonacji w warunkach ruchowych zakładu górniczego, tj. w momencie odpalania ładunków w otworach strzałowych. Wyniki pomiarów z zakresu poniżej wartości deklarowanej w certyfikacie badania typu WE/UE są sygnałem do wycofania danej partii MW, a w przypadku materiałów wybuchowych emulsyjnych luzem konieczności kalibracji modułu mieszalniczo-załadowczego lub zbadania jakości komponentów wykorzystanych do produkcji danego MW. W trakcie prowadzenia badań kontrolnych materiałów wybuchowych, z wykorzystaniem sond pomiarowych w postaci rurek koncentrycznych (rys. 2), pojawiło się wiele wątpliwości, czy umieszczanie sond pomiarowych wewnątrz ładunków nie wpływa na obniżenie prędkości detonacji MW, szczególnie przy badaniach materiałów nabojowanych o mniejszych średnicach, gdyż zgodnie z procedurą badawczą, opracowaną przez producenta aparatury pomiarowej, sondę umieszcza się wewnątrz ładunku materiału wybuchowego. Rys. 2. Sonda pomiarowa do badań próbek MW poza otworem strzałowym W ramach niniejszego opracowania przeanalizowany został wpływ sposobu umieszczenia sond pomiarowych w postaci rurek koncentrycznych na prędkość detonacji dynamitów oraz materiałów wybuchowych emulsyjnych nabojowanych. 1. Metody wyznaczania prędkości detonacji Globalny wzrost zużycia materiałów wybuchowych przyczynił się również do rozwoju technologii w zakresie urządzeń do pomiarów prędkości detonacji. Obecnie na rynku dostępnych jest kilka systemów pomiarowych, różniących się między sobą dokładnością i metodyką pomiaru. Generalnie, ze względu na mierzony parametr oraz sposób konwersji, metody pomiaru prędkości detonacji można podzielić na: metody optyczne wykorzystujące wszelkiego rodzaju kamery o bardzo krótkim czasie migawki; metody elektryczne wykorzystujące zmiany wielkości elektrycznych, przy czym rejestratorem jest oscyloskop bądź licznik elektryczny; metody elektrooptyczne wykorzystujące pomiary światłowodowe, które rejestrowane są przez liczniki elektroniczne. Z kolei ze względu na rozdzielczość rejestrowanych danych, urządzenia do pomiaru prędkości detonacji można podzielić na dwie grupy: odcinkowe obecnie najczęściej stosowane, obejmujące urządzenia, umożliwiające określenie prędkości detonacji w oparciu o dane z co najmniej dwóch punktów pomiarowych; ciągłe najczęściej bazujące na pomiarze spadku rezystancji sondy, umieszczonej w detonującym ładunku MW; metody tego typu charakteryzują się kilkusetkrotnie wyższą rozdzielczością pomiaru, jednak ich prawi-

8 dłowa implementacja i interpretacja wymagają szczegółowej wiedzy nt. procesów związanych z detonacją ładunku MW, a także z dokładną znajomością zasady działania danej metody [11]. Podział metod oznaczania prędkości detonacji przedstawiono na rys. 3. METODY POMIARU PRĘDKOŚCI DETONACJI ze względu na mierzony parametr ze względu na rozdzielczość optyczne elektryczne elektrooptyczne ciągłe odcinkowe Rys. 3. Podział metod pomiaru prędkości detonacji ze względu na mierzony parametr i sposób rejestracji Zgodnie z normą PN-EN 13631-14:2005 Materiały wybuchowe do użytku cywilnego Materiały wybuchowe kruszące Część 14: Oznaczanie prędkości detonacji, podstawową metodą stosowaną do badań i certyfikacji MW jest metoda odcinkowa. Może one jednak być stosowana wyłącznie do badania ładunków poza otworami strzałowymi lub w warunkach laboratoryjnych. Wymaga ona wysokiej precyzji na etapie przygotowania prób do badań, szczególnie umieszczania czujników w ładunku MW. Z kolei do badań w warunkach ruchowych kopalń, tj. bezpośrednio w otworach strzałowych, zastosować można metodę ciągłą, która umożliwia określenie nie tylko wartości prędkości detonacji na danym odcinku ładunku, ale również pozwala na prześledzenie jej zmian na całej długości badanego ładunku. Istotną zaletą tej metody jest także możliwość określenia wpływu różnych czynników technologicznych na proces rozwoju detonacji wzdłuż kolumny MW. W ten sposób można określić wpływ m.in. temperatury, ciśnienia czy zastosowanej otoczki na prędkość detonacji. 2. Metodyka i przedmiot badań Zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Energii z dnia 9 listopada 2016 r. w sprawie szczegółowych wymagań dotyczących przechowywania i używania środków strzałowych i sprzętu strzałowego w ruchu zakładu górniczego [3], ( ) Odpalanie środków strzałowych poza otworami strzałowymi jest dozwolone w przypadku ( ) badania środków strzałowych tylko za zgodą kierownika ruchu. W związku z powyższym, podjęto próbę przeprowadzenia badań weryfikacyjnych w warunkach dołowych. W ramach badań wstępnych, w celu porównania wyników pomiarów prędkości detonacji materiałów wybuchowych metodą odcinkową i metodą ciągłą, przeprowadzono serię badań porównawczych, w których te same ładunki MW i w tych samych warunkach zostały uzbrojone sondami do pomiaru ciągłego i odcinkowego. Badania odcinkowe przeprowadzono systemem Explomet, opartym na dwóch czujnikach rozwarciowych (pomiar czasu pomiędzy punktami start i stop). Sondę pomiarową

9 umieszczano 7 cm od końca próbki badawczej, a kolejną 30 cm dalej. Odległość odcinka rozbiegowego była inna dla każdego materiału wybuchowego z uwagi na różny kształt ładunków, lecz spełniała zapis normy określający tę odległość na minimum pięć średnic ładunku. Do badań ciągłych zastosowano system MicroTrap przy użyciu sond typu ProbeRod o nominalnej rezystancji 331,7 Ω/m i długości 100 cm. Procedurę prowadzenia badań porównawczych oraz sposób umieszczania sond pomiarowych w ładunku MW przedstawiono na rys. 4. 1 zapalnik, 2 sonda pomiarowa (MicroTrap), 3 ładunek MW, 4 i 5 punkty pomiarowe (Explomet) Rys. 4. Procedura prowadzenia badań porównawczych MW poza otworem strzałowym Badania przeprowadzono w wybranych wyrobiskach podziemnych kopalni Lubin. Łącznie przebadano 6 próbek MW. Korelacja wyników otrzymanych obiema metodami na odcinku pomiędzy punktami pomiarowymi (nr 4 i 5 na rys. 4) wyniosła r xy =0,9981. Stwierdzono zatem zbieżność wyników otrzymanych obiema metodami pomiarowymi. W trakcie prowadzenia badań pojawiły się jednak wątpliwości, związane z wpływem umieszczania sond do pomiarów ciągłych wewnątrz ładunków MW na rejestrowaną wartość prędkości detonacji. Problem ten dotyczył w szczególności ładunków MW nabojowanych o mniejszych średnicach. Mimo że wyniki pomiarów prowadzonych obiema metodami pokrywały się, zachodziło podejrzenie, że umieszczanie sondy wewnątrz ładunków obniża parametry detonacyjne MW. W związku z tym przeprowadzono trzy serie badań weryfikacyjnych, aby określić wpływ wybranych sposobów umieszczenia sondy pomiarowej względem badanego ładunku MW na prędkość detonacji. Analizie poddano trzy rodzaje MW stosowanych obecnie w kopalni Lubin, tj. dynamity o średnicy 32 mm i 36 mm oraz materiału wybuchowego emulsyjnego nabojowanego o średnicy 40 mm. Badania przeprowadzono w wybranych wyrobiskach oddziału szkoleniowego kopalni Lubin. Schemat wyrobisk górniczych, w obrębie których były prowadzone badania, przedstawiono na rys. 5. Ładunki MW umieszczane były na spągu wyrobisk i ulokowane w taki sposób, aby uniemożliwić uszkodzenie mediów (rurociągi, przewody elektryczne, urządzenia wentylacyjne). Kolejność odpalania ładunków MW była ustalona przeciwnie do kierunku przepływu powietrza, dzięki czemu zminimalizowane zostało zagrożenie ga-

10 zami postrzałowymi. Detonację ładunków MW przeprowadzono w godzinach odpalania określonych dla danego rejonu kopalni. Rys. 5. Schemat wyrobisk górniczych w rejonie prowadzenia badań Dla każdego rodzaju MW przeprowadzono trzy serie pomiarowe. W każdej serii wykonano pomiar z sondą umieszczoną wewnątrz ładunku MW oraz pomiar z sondą przymocowaną na zewnątrz próby. Łącznie wykonano 18 pomiarów. Do badań wykorzystano system do pomiaru ciągłego prędkości detonacji MicroTrapTM. Częstotliwość próbkowania ustawiono na 2 MHz, dzięki czemu rozdzielczość czasowa rejestracji wynosiła 0,5 µs. Niepewność pomiaru związana jest ze zmiennością oporności jednostkowej stosowanych sond i zgodnie z deklaracją producenta może sięgać maksymalnie ±2%. Poszczególne ładunki MW połączono ze sobą i przymocowano do drewnianej listewki przy pomocy taśmy pakowej. Następnie próby uzbrajano w sondy pomiarowe, co przedstawiono na rys. 6 i schematycznie na rys. 7. Rys. 6. Sposób umieszczania sond pomiarowych w ładunkach MW (po lewej) oraz widok uzbrojonych prób (po prawej)

11 Rys. 7. Sposób przygotowania ładunków MW nabojowanego do pomiaru prędkości detonacji z sondą zlokalizowaną wewnątrz i na zewnątrz ładunków Wpływ sposobu umieszczenia sondy pomiarowej względem ładunku MW na wartość prędkości detonacji oceniono poprzez porównanie zmierzonych wartości dla prób z sondą pomiarową umieszczoną wewnątrz ładunku MW i przymocowaną do jego zewnętrznej części. 3. Analiza wyników badań Do badania dynamitu o średnicy 32 mm wykorzystano trzy ładunki o masie 300 g każdy. Ładunki, zgodnie z przyjętą procedurą, były przymocowane do drewnianej listewki, tworząc jedną kolumnę MW o długości ok. 75 cm. Wyniki przedstawiono w tabeli 1. Jak wynika z przeprowadzonej analizy, wartości prędkości detonacji są do siebie bardzo zbliżone i mimo stosunkowo małej średnicy ładunku, nie zaobserwowano negatywnego wpływu umieszczenia sondy pomiarowej wewnątrz ładunku MW na proces detonacji. Jedyną istotną różnicę zaobserwowano w II serii pomiarowej, kiedy to w ładunku z sondą wewnątrz kolumny MW zarejestrowana prędkość detonacji była o 190 m/s wyższa niż w próbie z sondą przymocowaną do zewnętrznej części ładunku. Tabela 1. Wyniki pomiarów prędkości detonacji dynamitu o średnicy 32 mm dla wybranych sposobów umieszczenia sondy pomiarowej względem ładunku Położenie sondy seria I Prędkość detonacji [m/s] seria II seria III wewnątrz ładunku 3015 5665 2910 na zewnątrz ładunku 3025 5475 2905 różnica 10 190 5

12 Przykładowe zapisy prędkości detonacji dla I serii pomiarowej dla badanych położeń sondy przedstawiono na rys. 8. Odległość [m] 3015 m/s 3025 m/s Rys. 8. Wyniki pomiarów prędkości detonacji w I serii pomiarowej dla dynamitu o średnicy 32 mm Następnie przebadano sześć prób dynamitu o średnicy 36 mm. Każda z prób składała się z trzech ładunków o masie 450 g każdy. Podobnie jak w poprzednim przypadku, ładunki były przymocowane do drewnianej listewki, tworząc jedną kolumnę MW o długości ok. 90 cm. Wyniki przedstawiono w tabeli 2. Zmierzone prędkości detonacji dla tego materiału wybuchowego charakteryzowały się największą rozbieżnością wyników. W dwóch z trzech serii pomiarowych zaobserwowano dużą zmianę prędkości detonacji wzdłuż kolumny MW (rys. 9), pomimo tego, że badane ładunki pochodziły z tych samych dostaw. Największa rozbieżność wyników została zaobserwowana w trzeciej serii pomiarowej, w której prędkość detonacji zmierzona dla ładunku z sondą pomiarową wewnątrz ładunków była o 2 215 m/s większa niż w wariancie z sondą na zewnątrz ładunku. Tak duża różnica związana jest najprawdopodobniej ze zbyt małym początkowym impulsem energetycznym (inicjacja ZE o masie ładunku wtórnego równej 0,65 g pentrytu), przez co MW dłużej rozpędzał się do prędkości detonacji stabilnej. Mimo dużej różnicy w zarejestrowanych wartościach, nie zaobserwowano wpływu sposobu umieszczenia sondy pomiarowej wewnątrz ładunku MW na zarejestrowaną prędkość detonacji. Tabela 2. Wyniki pomiarów prędkości detonacji dynamitu o średnicy 36 mm dla wybranych sposobów umieszczenia sondy pomiarowej względem ładunku Położenie sondy seria I Prędkość detonacji [m/s] seria II seria III wewnątrz ładunku 3225 / 5610 4750 3345 / 5605 na zewnątrz ładunku 3225 / 5630 4850 3585 / 3390 różnica 0 / 20 100 240 / 2215

13 Dla serii I i III w tabeli zamieszczono podwójne wartości prędkości detonacji, które oznaczają średnią prędkość na odcinku pierwszego ładunku oraz średnią prędkość na odcinku ładunku drugiego i trzeciego, jak na rys. 9. Jak wspomniano powyżej, takie zachowanie może świadczyć o zbyt małej energii początkowej wybuchu, dlatego też przebadane ładunki MW osiągają stabilną/ustaloną prędkość detonacji dopiero po pewnym czasie. Odległość [m] 5610 m/s 3225 m/s 5630 m/s 3225 m/s Rys. 9. Wyniki pomiarów prędkości detonacji w I serii pomiarowej dla dynamitu o średnicy 36 mm Ostatnim przebadanym materiałem wybuchowym był materiał wybuchowy emulsyjny nabojowany o średnicy 40 mm. Kolumna MW o długości ok. 110 cm składała się z dwóch ładunków o masie 750 g każdy. Wyniki zamieszczono w tabeli 3. Wyniki pomiarów dla tego rodzaju materiału wybuchowego były do siebie najbardziej zbliżone. Największą różnicę w zarejestrowanych prędkościach detonacji zaobserwowano w drugiej serii pomiarowej, gdy ładunki MW z sondą przymocowaną do zewnętrznej części próby detonowały z prędkością o 50 m/s wyższą niż w wariancie z sondą umieszczoną wewnątrz kolumny MW. W drugiej serii pomiarowej różnica w zarejestrowanej prędkości detonacji wynosiła odpowiednio 25 m/s. Pomiary wykonane w trzeciej serii były ze sobą zbieżne. Przykładowe zapisy prędkości detonacji dla I serii pomiarowej dla badanych położeń sondy przedstawiono na rys. 10.

14 Odległość [m] 4575 m/s 4550 m/s Rys. 10. Wyniki pomiarów prędkości detonacji w I serii pomiarowej dla MWE nabojowanego o średnicy 36 mm Tabela 3. Wyniki pomiarów prędkości detonacji MWE nabojowanego o średnicy 40 mm dla wybranych sposobów umieszczenia sondy pomiarowej względem ładunku Położenie sondy seria I Prędkość detonacji [m/s] seria II seria III wewnątrz ładunku 4575 4125 4465 na zewnątrz ładunku 4550 4175 4465 różnica 25 50 0 W ramach badań uzupełniających autorzy przeprowadzili równoległe pomiary prędkości detonacji tych samych materiałów wybuchowych w otworze strzałowym oraz poza nim. Celem badania był określenie wpływu otoczki na prędkość detonacji MW. Do badań wykorzystano dynamity o średnicy 36 mm, lecz różniące się składem mieszanki wybuchowej. Każda z prób, zarówno w otworze strzałowym, jak i poza nim, składała się z czterech ładunków o masie 450 g każdy. Średnica otworu strzałowego wynosiła 45 mm. Pomiar w otworze strzałowym przeprowadzono z użyciem elastycznej sondy pomiarowej o nominalnej rezystancji, wynoszącej 10,80 Ω/m, oraz równolegle pomiar poza otworem z sondą sztywną o nominalnej rezystancji, wynoszącej 331,7 Ω/m, przymocowaną do zewnętrznej części ładunku. Wyniki pomiarów przedstawiono w tabeli 4. Tabela 4. Wyniki pomiarów prędkości detonacji MWE nabojowanego o średnicy 40 mm dla wybranych sposobów umieszczenia sondy pomiarowej względem ładunku Rodzaj pomiaru MW 1 Prędkość detonacji [m/s] MW 2 MW 3 w otworze strzałowym 5225 5385 5400 poza otworem strzałowym 5430 5640 5715 różnica 205 255 315

15 Z przeprowadzonych badań wynika, że prędkości detonacji przebadanych ładunków MW są nieznacznie wyższe dla prób przeprowadzonych poza otworem strzałowym. Może to być wynik efektu kanałowego, związanego np. z niewłaściwym dobiciem ładunków, a co za tym idzie pozostawianiem pustek pomiędzy ładunkami i ścianą otworu strzałowego. Niemniej w warunkach prowadzenia badań i dla rodzajów przebadanych materiałów wybuchowych otoczka ładunków w postaci masywu skalnego nie przekładała się na wzrost prędkości detonacji. W celu potwierdzenia tej zależności, należałoby przeprowadzić dodatkowe badania na większej liczbie prób, aby oszacować statystycznie wpływ otoczki na prędkość detonacji MW. Wnioski Wyniki pomiarów jednoznacznie wskazują na brak wpływu sposobu umieszczenia sondy pomiarowej w ładunku MW na prędkość detonacji. W siedmiu z dziewięciu serii pomiarowych różnica w rejestrowanych prędkościach detonacji nie przekraczała 2,1%, co jest wartością oscylującą w granicach błędu pomiarowego. Istotne różnice zaobserwowano jedynie w przypadku dynamitu o średnicy 36 mm. Niemniej i wówczas wyższą prędkość detonacji zarejestrowano dla wariantu, w którym sonda pomiarowa umieszczona była wewnątrz kolumny MW. Taka sytuacja wskazuje na brak negatywnego wpływu osiowo umieszczonej sondy pomiarowej na wartość prędkości detonacji. Wyniki analizy pozwoliły wyciągnąć jeszcze jeden, istotny z punktu widzenia dokładności pomiaru wniosek. Mianowicie, w przypadku zmian prędkości detonacji wzdłuż kolumny MW, jak doszło do tego w dwóch z trzech serii pomiarowych dynamitu o średnicy 36 mm, metoda odcinkowa, której czujniki umieszcza się w określonej odległości od miejsca pobudzenia, może wskazywać błędne wyniki prędkości detonacji, gdyż nie daje pełnego obrazu o przebiegu detonacji na całej długości kolumny materiału wybuchowego. Podsumowując, sposób umieszczania sond pomiarowych względem badanego ładunku MW stosowanych w ciągłym systemie rejestracji MicroTrap TM nie wpływa na obniżenie prędkości detonacji badanego materiału wybuchowego. Bibliografia [1] Arvanitidis I., Nyberg U., Ouchterlony F., 2004, The diameter effect on detonation properties of cylinder test experiments with emulsion E682. Swedish Rock Engineering Research, SveBeFo Report 66, Stockholm. [2] Dobrilović M., Bohanek V., Žganec S., 2014, Influence of Explosive Charge Temperature on the Velocity of Detonation of ANFO Explosives. Central European Journal of Energetic Materials, T. 11, nr 2, s. 191-197. [3] Dziennik Ustaw, 2017, poz. 321, Rozporządzenie Ministra Energii z dnia 9 listopada 2016 roku w sprawie szczegółowych wymagań dotyczących przechowywania i używania środków strzałowych i sprzętu strzałowego w ruchu zakładu górniczego. [4] Informacje Wyższy Urząd Górniczy, Katowice, luty 2014. [5] Mertuszka P., Fuławka K., Cenian B., Kramarczyk B., 2017, Wpływ sposobu pobudzenia materiału wybuchowego emulsyjnego luzem na prędkość detonacji na przykładzie Emulinitu 8L. Przegląd Górniczy, T. 73, nr 5, s. 8-16.

16 [6] Mertuszka P., Fuławka K., Szumny M., Zdrojewski A., 2018, Wpływ przestrzennego położenia zapalnika w ładunku materiału wybuchowego emulsyjnego luzem na skuteczność detonacji. Przegląd Górniczy, T. 74, nr 4, s. 17-24. [7] Mertuszka P., Kramarczyk B., Cenian B., 2017, Zmiany prędkości detonacji MW emulsyjnego luzem w funkcji czasu na przykładzie Emulinitu 8L. Przegląd Górniczy, T. 73, nr 3, s. 10-14. [8] Morawa R., Barański K., 2013, Analiza kosztów środków strzałowych przy różnym sposobie inicjowania w metodzie strzelania długimi otworami. Wyd. Instytut Przemysłu Organicznego, T. 5, s. 45-58. [9] Pradhan M., 2010, Sleep time: Its consequences on performance of bulk emulsion explosive, Journal of Scientific and Industrial Research, T. 69, s. 125-128. [10] Sitkiewicz-Wołodko R., Maranda A., 2016, Analiza wybranych parametrów saletroli i emulsyjnych materiałów wybuchowych. Chemik, T. 70, nr 1, s. 3-18. [11] Tete A.D., Deshmukh A.Y., Yerpude R.R., 2013, Velocity of detonation (VOD) measurement techniques practical approach. International Journal of Engineering and Technology, T. 2, nr 3, s. 259-265.