Исследование влияния канального эффекта в шпуре на скорость и полноту детонации заряда ВВ
Статья - Физика
Другие статьи по предмету Физика
?орость ударной волны измерялась вдоль активного патрона, над стыком между патронами и вдоль пассивного патрона. Датчики 1 - 8 подключали к измерителю интервалов времени ИИВ-16/496, который измерял временные промежутки, за которые детонационная или ударная волна проходила базу измерения. Скорость детонации определялась по формуле:
,
где: Б - база измерения, м;
t1, t2 - время срабатывания первого и последнего датчика базы, с.
Фото заряда ВВ опытного образца Vкласса с размещенными датчиками представлено на рис. 2, а фото заряда, размещенного в макете шпура - на рис. 3.
Рис. 2. Заряд ВВ опытного образца Vкласса
Рис. 3. Заряд ВВ в макете шпура
Результаты измерений скорости детонации вдоль заряда ВВ, приведены в табл. 1.
В табл. 2 приведены результаты опытов по измерению скорости ударной волны распространяющейся в зазоре между стенкой модели шпура и зарядом ВВ.
Анализ результатов, полученных в данных исследованиях, позволил подтвердить факт, что на стыках между патронами наблюдается снижение скорости детонации по сравнению со средней скоростью детонации ВВ в заряде. Этот факт не нов и ранее был установлен авторами в работе [1].
Наибольший интерес вызывал анализ результатов по изменению скорости ударной волны, распространяющейся в зазоре относительно скорости детонации ВВ заряда, в зависимости от диаметра шпура и диаметра заряда. Взаимосвязь диаметра заряда и диаметра шпура можно выразить через коэффициент заряжания ВВ в шпуре - Кзар. (отношение квадратов диаметра заряда к диаметру шпура). Сводная информация по этим измерениям приведена в табл. 3.
Таблица 1. Результаты измерений скорости детонации ВВ
№ опытаВВdВВ, ммdш, ммБоевик, м/сСтык, м/сПассив-ный, м/сСредн., м/сМатериал оболочкиТолщина оболочки, мм1№6ЖВ20343459340432553338ПВХ1,52-//-2034Один патрон3243ПВХ1,53-//-24343178444441944299ПВХ1,54-//-28343926355539753895ПВХ1,55-//-3234Один патрон4383ПВХ1,56-//-28453871307739833685Пластик2,57-//-32454000393141244039Пластик2,58П-5374539383699394839011Пластик2,59Оп. Vкл.37501972152117151719Бумага5,010-//-37581596142317431613Бумага5,011-//-374115902051177618372Ст. труба2,012-//-374121021756207320302Ст. труба2,0
1 - заряд состоял из трех патронов, приведены результаты измерения скорости детонации в боевике, на первом стыке и в первом пассивном патроне, а также средняя скорость детонации по всему заряду;
2 - заряд состоял из пяти патронов, приведены результаты измерения скорости детонации в боевике, на первом стыке и в первом пассивном патроне, а также средняя скорость детонации по всему заряду.
Таблица 2. Результаты измерений скорости ударной волны в зазоре
№ опытаВВdВВ, ммdш, ммБоевик, м/сСтык, м/сПассив-ный, м/сСредн., м/сМатериал оболочкиТолщина оболочки, мм1№6ЖВ20342831496839024018ПВХ1,62-//-20342857333351613697ПВХ1,63-//-24344247473345594551ПВХ1,64-//-28344848372042594192ПВХ1,65-//-3234Одна база5028ПВХ1,66-//-28454247423245714344Пластик2,57-//-32454232416642104205Пластик2,58П-53745Одна база4134Пластик2,59Оп. Vкл.37501930144622451813Бумага5,010-//-37581810189316281770Бумага5,011-//-3741Одна база2011Ст. труба2,012-//-3741Одна база2202Ст. труба2,0
Полученные в опытах результаты определения скорости детонации ВВ и ударной волны в зазоре обработаны методами корреляционного анализа, что позволило установить эмпирическую зависимость относительной скорости V0 (отношение скорости ударной волны в зазоре к скорости детонации ВВ) от коэффициента заряжания шпура ВВ - Кзар в следующем виде:
Таблица 3. Результаты определения отношения скорости ударной волны в зазоре к скорости детонации ВВ в заряде
№ опытаВВdВВ, ммdш, ммКзарV/DМатериал оболочкиТолщина оболочки, мм1№6ЖВ20340.3461.200ПВХ1,62-//-20340.3461.140ПВХ1,63-//-24340.4981.058ПВХ1,64-//-28340.6781.076ПВХ1,65-//-32340.8861.147ПВХ1,66-//-28450.3871.132Пластик2,57-//-32450.5061.041Пластик2,58П-537450.6761.060Пластик2,59Оп. Vкл.37500.5481.054Бумага5,010-//-37580.4071.097Бумага5,011-//-37410.8141.095Ст. труба2,012-//-37410.8141.085Ст. труба2,0
;(1)
r2=0.948; S=0.018.
График зависимости относительной скорости от коэффициента заряжания шпура и результаты измерений приведены на рис. 4. Точка на графике, которая соответствует Кзар=1, получена в работе [2] как отношение начальной скорости ударной волны на торце заряда к скорости детонации аммонита №6ЖВ, снаряженного на полное сечение трубы ПВХ диаметром 34 мм, толщиной 1,6 мм.
Исследование функции (1) позволило определить ее минимум, который соответствует значению коэффициента заряжания шпура Кзар=0,56, при этом значении отношение равно V/D=1,05. Очевидно, что чем ближе значение скорости распространения ударной волны в зазоре к скорости детонации заряда ВВ, тем меньше будет время воздействия опережающей ударной волны на ту часть заряда ВВ которая еще не детонировала. Это позволит снизить до минимума влияние канального эффекта на детонацию ВВ в шпуровом заряде при наличии зазора между стенками шпура и боковой поверхностью патронов. Также очевидно, что материал оболочки макета шпура существенного влияния на проявление канального эффекта не оказывает. Это может быть объяснено тем, что разрушение материала оболочки происходит за время большее, чем время действия на заряд ВВ избыточного давления в опережающей ударной волны, движущейся в зазоре.
Таким образом, если обеспечить коэффициент заряжания шпура, близкий к оптимальному значению при канальном эффекте, то можно получить условие наиболее стабильной детонации ВВ и обеспечить полноту взрыва составного шпурового заряда ВВ.
В настоящее время при производстве буровзрывных работ в горизонтальных и наклонных горных выработках применяют, в основном, патроны промышленных ВВ диаметром 32 и 36 мм при диаметре буровых коронок 43 мм, а при проходке вертикальных стволов примен