Sposoby.doc

Inicjowanie ładunków MW

Inicjowanie

proces wzbudzania detonacji materiału wybuchowego

Wprowadzenie

-         układ wybuchowy jest bardziej wrażliwy im mniejszej energii wymaga do rozpoczęcia detonacji

-         ze względów bezpieczeństwa w górnictwie używa się MW o możliwie małej wrażliwości, dlatego impuls inicjujący musi mieć odpowiednią energię zdolną rozpocząć reakcję chemiczną.

Wzbudzenie detonacji (inicjacja)

Rodzaje impulsów:

-         oddziaływanie cieplne

-         oddziaływanie mechaniczne (uderzenie, tarcie)

-         promieniowanie świetlne

-         ładunkiem elektrycznym,

-         energią detonacji innego MW.

Niezależnie od rodzaju impulsu inicjującego wybuch rozpoczyna się zawsze od zapalenia cząstek MW i jeżeli ilość wydzielonej energii cieplnej jest dostateczna to reakcja ulega gwałtownemu przyspieszeniu prowadzącemu do powstania detonacji.

W zjawisku inicjacji rozróżnia się następujące stadia:

-         zainicjowanie reakcji chemicznej (zapalenie),

-         przyspieszenie spalania,

-         przejście w detonację początkowo z małą prędkością,

-         gwałtowne przyspieszenie i rozprzestrzenianie się detonacji z pełną prędkością

Tylko MW inicjujące przechodzą momentalnie w detonację bez stadiów przejściowych

Inicjacja detonacji zależy od:

-         energii impulsu,

-         warunków w jakich znajduje się MW,

-         masy wzbudzanego ładunku MW,

Impuls inicjujący

energia zewnętrznego oddziaływania powodującego detonację

Minimalny impuls potrzebny do zainicjowania ładunku jest różny dla poszczególnych MW i jest on kryterium oceny wrażliwości.

Masa krytyczna MW

minimalna ilość danego MW potrzebna do powstania detonacji

-         MW inicjujące – kilka gramów, wtórne – kilkadziesiąt gramów,

-         saletra amonowa – kilkadziesiąt kilogramów

Wrażliwość MW na działanie cieplne

Impuls cieplny powoduje detonację, gdy przyrost ciepła jest większy od jego rozpraszania

-         temperatura wybuchu – temperatura przy której zaczyna się detonacja

-         czas zapłonu – czas doprowadzający do wybuchu

Wrażliwość MW na uderzenie

cecha mająca bardzo znaczenie w praktyce – duże zagrożenie w stosowaniu

-         zjawisko reakcji punktowej – lokalne centra reakcji w postaci tzw. gorących punktów, np. pęcherzyki powietrza

Wrażliwość MW na tarcie

MW mogą zdetonować na skutek tak tarcia zewnętrznego jak i wewnętrznego

-         zjawisku temu towarzyszy wydzielanie się ciepła koncentrującego się w płaszczyźnie tarcia, a proces wzbudzania tłumaczy się zgodnie z cieplną teorią inicjacji

Wzbudzanie detonacji falą uderzeniową

wzbudzenie detonacji falą uderzeniową może nastąpić przy przypadkowym silnym uderzeniu w MW (o prędkości powyżej 100 m/s), a najczęściej przy inicjowaniu detonacji innym ładunkiem MW.

W obu przypadkach wzbudzenie detonacji polega na wytworzeniu strefy wysokiego ciśnienia, w zasięgu której rozpoczyna się reakcja chemiczna podtrzymująca swym ciepłem energię fali.

Wysokie ciśnienie przyczynia się do odpowiedniego wzrostu temperatury w czole fali ściskającej, która zapala substancję wybuchową.

Ciśnienie wzbudzenia:

-         dla MW wieloskładnikowych – (10 ¸ 50) · 108 N/m2, temp. 700 ¸ 1800 K,

-         dla MW jednoskładnikowych – 10 · 1010 N/m2, temp. rzędu 1000 K.

W górnictwie podstawowe znaczenie ma inicjacja ładunku innym MW, a więc inicjacja falą detonacyjną

Do wzbudzenia ładunku MW stosuje się spłonkę, a więc silniejszy MW pobudza słabszy. Jeżeli dwa takie ładunki stykają się bezpośrednio ze sobą i mają zbliżone właściwości fizyczne (gęstość, ściśliwość), to fala detonacyjna przechodzi z jednego do drugiego bez zmiany prędkości.

Do inicjacji mało wrażliwych, przemysłowych MW używa się gotowych układów – spłonek górniczych, które zawierają dwa rodzaje ładunków.

-         pierwszy azydek ołowiu, o bardzo dużej wrażliwości i prędkości detonacji

-         drugi trotyl z pentrytem o niższych parametrach, co przyczynia się do wydłużenia czasu działania spłonki na inicjowany ładunek.

Sposoby inicjowania ładunków MW

-         elektryczny – zapalnikami elektrycznymi,

-         nieelektryczny – systemy Nonel,

                                        - lont detonujący

Inicjowanie elektryczne- zapalniki elektryczne

Impuls zapłonowy – najmniejsza ilość energii przypadającej na jednostkę

                                       oporu elektrycznego powodującą odpalenie ZE

Kz – impuls zapłonowy, mWs/Ω

I   – natężenie prądu, A

tz  – czas zapłonu, ms

Prąd bezpieczny - może płynąć przez zapalnik w czasie 5 minut

                                   bez jego odpalenia

Prąd odpalający serie ZE – najmniejsza wartość natężenia prądu,

           który przepływając przez szeregowo połączone ZE powoduje ich odpalenie

Grupy oporowe główek zapalczych: