ȘTIINȚA ȘI TEHNICA FOLOSIRII EXPLOZIVILOR ÎN INDUSTRIE

  CUPRINS:
Capitolul 1. Obiectivele lucrarilor de impuscare in industrie 17
1.1. Generalitati 17
1.2. Cariere de roci utile si minereuri 19
1.3. Lucrari publice la suprafata 19
1.4. Mine si lucrari publice subterane 19
1.5. Impuscari speciale 20
Capitolul 2. Studiul masivului de roci 21
2.1. Studiul documentelor existente 21
2.2. Studiul terenului prin vizite si observatii realizate de echipe multidisciplinare 21
2.3. Studii specifice aprofundate 23
2.4. Studiul masivului de roci 25
2.4.1. Clasificarea rocilor si proprietatile fizico-mecanice ale acestora 25
2.4.1.1. Clasificarea rocilor dupa criteriul genetic 26
2.4.1.2. Clasificarea rocilor dupa criteriul tehnic 32
2.4.2. Proprietati fizico-mecanice ale rocilor 36
2.4.2.1. Proprietati fizice ale rocilor 36
2.4.2.2. Proprietati elastice si mecanice ale rocilor 46
2.5. Conditii hidrogeologice 76
2.6. Cercetarea masivelor de roci si aprecierea discontinuitatilor si heterogenitatii acestora 78
2.6.1. Amplasarea forajelor de cercetare 79
2.6.2. Cuantificarea discontinuitatilor si heterogenitatii masivelor 80
2.7. Clasificarea masivelor de roci 85
2.7.1. Clasificarea RMR 86
2.7.2. Clasificarea Q 87
2.7.3. Indicele da calitate din carotajul seismic IQcs 91
2.8. Influenta masivelor de roci asupra proiectarii lucrarilor de forare-impuscare 92
2.8.1. Influenta naturii rocilor si a structurii geologice a masivului asupra impuscarii 93
2.8.2. Influenta discontinuitatilor 97
2.8.3. Influenta prezentei apei 104
Capitolul 3. Produse utilizate pentru derocarea cu explozivi 106
3.1. Explozivi industriali 106
3.1.1. Generalitati 109
3.1.2. Caracteristicile explozivilor 109
3.1.2.1. Caracteristici termo-chimice 110
3.1.2.2. Caracteristici balistice ale explozivilor 138
3.1.2.3. Caracteristici fizico-chimice si tehnologice ale explozivilor 167
3.1.2.4. Caracteristicile de sensibilitate si siguranta ale explozivilor 178
3.1.3. Explozivi utilizati in industrie 188
3.1.3.1. Clasificarea explozivilor 188
3.1.3.2. Prezentarea explozivilor folositi in industrie 191
3.1.3.2.1. Compusi chimici explozivi 191
3.1.3.2.2. Explozivi pe baza de amestec al compusilor chimici 199
3.2. Mijloace de initiere a explozivilor 249
3.2.1. Initierea pirotehnica a explozivilor 250
3.2.2. Initierea electrica a explozivilor 254
3.2.3. Sisteme non-electrice de amorsare 289
3.2.4. Fitilul detonant si sisteme de amorsare cu fitil detonant 299
3.2.5. Dispozitive mixte de amorsare 313
3.3. Masuri de siguranta pe timpul pregatirii si executarii operatiilor de initiere 320
3.4. Alegerea explozivilor si a mijloacelor de initiere pentru folosirea acestora in industrie 324
3.5. Transportul, depozitarea si distrugerea explozivilor 331
3.5.1. Transportul explozivilor 331
3.5.2. Depozitarea materialelor explozive 336
3.5.3. Verificarea calitatii materialelor explozive 349
3.5.4. Distrugerea explozivilor 352
Capitolul 4. Executarea gaurilor de mina si de sonda 356
4.1. Generalitati 356
4.2. Scurta privire asupra metodelor clasice de perforare si a utilajului folosit 360
4.3. Executarea gaurilor in lucrarile miniere subterane 364
4.4. Executarea gaurilor in exploatarea la zi 372
4.4.1. Perforarea gaurilor cu diametrul obisnuit 374
4.4.2. Forarea gaurilor cu diametru mare 379
4.4.2.1. Forarea percutanta a gaurilor de sonda 385
4.4.2.2. Forarea rotativa a gaurilor de sonda 387
4.4.2.3. Forarea roto-percutanta a gaurilor de sonda 398
4.4.2.4. Echipamentul de forare 404
4.4.3. Compararea metodelor de foraj si caracteristicile forajului gaurilor de impuscare 409
4.4.4. Alegerea metodei de forare a gaurilor de impuscare 413
4.4.5. Productivitatea instalatiilor de foraj 415
4.4.6. Costul realizarii gaurilor de impuscare 418
4.4.7. Tendinte in perfectionarea forajului clasic 421
Capitolul 5. Actiunea exploziei in masivul de roca 423
5.1. Generalitati 423
5.2. Incarcaturi explozive 423
5.3. Mecanismul de rupere a rocilor prin explozie 425
5.4. Efectele exploziei 430
5.5. Transferul de energie spre masivul de roca 431
5.6. Analiza efectelor impuscarii 434
5.6.1. Dislocarea volumului de roca prestabilit 436
5.6.2. Sfaramarea rocii in bucati 436
5.6.3. Proiectarea rocii dislocate 437
5.6.4. Sfaramarea excesiva a rocii 437
5.6.5. Proiectarea la distanta a rocii 437
5.6.6. Deformarea si fisurarea masivului 437
5.6.7. Efectul seismic 438
5.6.8. Comprimarea aerului la suprafata (suprapresiunea aerului) 438
5.6.9. Bilantul energetic total 439
Capitolul 6. Tehnici de impuscare la suprafata 441
6.1. Generalitati 441
6.2. Principii de baza pentru intocmirea schemelor de impuscare 442
6.3. Definirea si alegerea parametrilor de forare-impuscare 446
6.3.1. Inaltimea treptelor 446
6.3.2. Diametrul gaurilor 449
6.3.3. Inclinarea gaurilor 455
6.3.4. Subadancirea 456
6.3.5. Lungimea barajului 457
6.3.6. Linia de rezistenta la talpa si distanta dintre randurile de gauri 458
6.3.7. Distanta relativa dintre gauri 458
6.3.8. Distributia explozivilor in gaura de impuscare 458
6.3.9. Modul de initiere si intervalul de intarziere 460
6.4. Metode de impuscare folosite la suprafata 461
6.4.1. Impuscarea de aruncare 461
6.4.2. Impuscarea de afanare 472
6.4.2.1. Saparea santurilor si transeelor 472
6.4.2.2. Extragerea treptelor in cariera 475
6.4.3. Impuscarea cu incarcaturi paralele apropiate 511
6.4.4. Impuscarea cu conturarea prealabila a masivului de taiat 513
6.4.5. Impuscarea in mediu comprimat 516
6.4.6. Impuscarea pentru anrocamente 519
6.5. Monografia de impuscare 520
6.6. Optimizarea retelei de amplasare a gaurilor de sonda 521
6.7. Folosirea calculatoarelor electronice in proiectarea si urmarirea lucrarilor de impuscare in cariere 525
Capitolul 7. Tehnici de impuscare in subteran 531
7.1. Generalitati 531
7.2. Teoria schemelor de impuscare 532
7.3. Impuscarea cu gauri de mina obisnuite 534
7.3.1. Impuscarea cu gauri de mina la saparea galeriilor in roci omogene 534
7.3.2. Calculul parametrilor incarcaturilor la saparea lucrarilor miniere 542
7.3.3. Scheme de amplasare a gaurilor de mina la saparea galeriilor in roci neomogene 554 7.3.4. Impuscarea cu gauri de mina la saparea suitorilor si puturilor 555
7.3.5. Saparea camerelor subterane prin lucrari de perforare-impuscare 564
7.3.6. Impuscarea cu gauri de mina obisnuite in abataje 570
7.4. Lucrari de impuscare cu gauri lungi 578
7.4.1. Impuscarea cu gauri lungi la executarea suitorilor (rostogoalelor) 578
7.4.2. Impuscarea cu gauri lungi in abatajele din minele de carbuni 581
7.4.3. Impuscarea cu gauri lungi in abatajele minelor de minereuri 583
7.4.4. Calculul parametrilor retelelor gaurilor de mina 583
7.5. Impuscarea cu gauri de sonda in subteran 594
7.5.1. Alegerea schemei de amplasare a gaurilor de sonda 597
7.5.2. Calculul lungimii totale a gaurilor de sonda 599
7.5.3. Calculul cantitatilor de explozivi si distanta dintre gaurile de sonda 600
Capitolul 8. Metode de lucru pentru obtinerea de lucrari miniere profilate si taluzuri stabile 602 8.1. Generalitati 602
8.2. Impuscarea de prefisurare sau predecupajul 605
8.3. Abatarea cu pereti netezi 621
8.4. Impuscarea de amortizare 631
8.5. Perforarea in linie 633
8.6. Metode de impuscare combinate 634
Capitolul 9. Incarcarea si burarea incarcaturilor 639
9.1. Pregatirea gaurilor 639
9.2. Pregatirea incarcaturii 640
9.3. Incarcarea gaurilor 640
9.3.1. Incarcarea gaurilor cu explozivi sub forma de cartuse 640
9.3.2. Incarcarea gaurilor cu explozivi sub forma de pulberi 642
9.4. Burarea 652
9.5. Constructia incarcaturilor explozive si initierea acestora 656
9.5.1. Constructia incarcaturilor 656
9.5.2. Aprinderea incarcaturilor 661
9.6. Masuri necesare de luat dupa impuscare 678
9.7. Rateurile si lichidarea acestora 678
Capitolul 10. Urmarirea si controlul lucrarilor de impuscare 683
10.1. Aprobarea metodelor de lucru si documentele necesare de intocmit la inceputul lucrarilor 683
10.2. Reglementari generale 685
10.3. Verificarea metodelor propuse prin impuscari experimentale 685
10.4. Urmarirea lucrarilor pe santier 686
10.4.1. Urmarirea si controlul extragerilor curente de afanare 686
10.4.2. Urmarirea si controlul predecupajului 700
10.4.3. Urmarirea si controlul impuscarilor cu pereti netezi 702
10.4.4. Folosirea materialului extras masuri de precautie 702
Capitolul 11. Aspecte economice ale extragerii rocilor prin lucrari de forare-impuscare 703
11.1. Generalitati 703
11.2. Costul forarii 705
11.3. Costul impuscarii 706
11.4. Costul maruntirii secundare 709
11.5. Costul incarcarii materialului 709
11.6. Costul transportului 710
11.7. Costul concasarii 711
11.8. Optimizarea costurilor la fragmentarea rocilor 713
Capitolul 12. Lucrari de impuscare speciale 714
12.1. Lucrari de impuscare la demolarea constructiilor 715
12.1.1. Generalitati 715
12.1.2. Impuscarea zidurilor 717
12.1.3. Impuscare de rupere a colturilor zidurilor 722
12.1.4. Impuscarea zidurilor de sprijin 724
12.1.5. Impuscarea stalpilor si a coloanelor de sustinere 726
12.1.6. Impuscarea boltilor 728
12.1.7. Impuscarea cosurilor 732
12.1.8. Impuscarea cladirilor inalte si a turnurilor cu dirijarea caderii in sensul dorit 735 12.1.9. Impuscarea cladirilor rezidentiale 739
12.1.10. Impuscarea elementelor metalice 747
12.1.11. Impuscarea grinzilor de beton armat liber sustinute 749
12.1.12. Impuscarea grinzilor continue 750
12.1.13. Impuscarea podurilor 750
12.2. Impuscari in metalurgie 752
12.3. Impuscari subacvatice 755
12.3.1. Alegerea metodei de forare si impuscare 756
12.3.2. Parametrii lucrarilor de forare-impuscare la efectuarea impuscarilor subacvatice 762
12.3.3. Explozivii folositi, incarcarea gaurilor si initierea acestora 764
12.3.4. Impuscari de deblocare sub apa 770
12.3.5. Impuscarea subacvatica de protejare 772
12.4. Lucrari de impuscare la spargerea blocurilor de dimensiuni mari 775
12.5. Impuscari pentru nivelarea terenurilor, pentru realizarea de santuri pentru cabluri si conducte si pentru plantarea stalpilor 784
12.6. Extragerea rocilor ornamentale si a pietrelor decorative cu ajutorul explozivilor 786
12.7. Distrugerea ghetii 792
12.8. Impuscari in silvicultura 794
12.9. Impuscarea solului inghetat 797
Capitolul 13. Impactul folosirii explozivilor asupra mediului inconjurator 800
13.1. Impactul asupra proprietatilor fizico-mecanice ale rocilor 801
13.2. Impactul asupra geometriei taluzului 802
13.3. Impactul asupra utilizarii materialului extras 803
13.4. Impactul asupra fazelor de executare a lucrarilor 803
13.5. Impactul asupra mediului inconjurator 803
13.5.1. Poluarea aerului cu praf si gaze 804
13.5.2. Aruncarea de material 812
13.5.3. Efectul de suprapresiune atmosferica 819
13.5.4. Efectul seismic asupra mediului 823
Capitolul 14. Masuri pentru folosirea si realizarea corecta a lucrarilor de impuscare cu ajutorul explozivilor 835
14.1. Calificarea si numirea pe post a artificierilor si a personalului ajutator 836
14.2. Alegerea explozivilor si a sistemelor de initiere 836
14.3. Depozitarea in teren 837
14.4. Transportul in teren al materialelor explozive 837
14.5. Planificarea impuscarilor si conditiile generale de siguranta 838
14.6. Pregatirea amorsarii 839
14.7. Incarcarea gaurilor de sonda 840
14.8. Pregatirea pentru aprindere 841
14.9. Masuri de precautie inainte si dupa amorsare 843
14.10. Aspecte privind detectarea si lichidarea rateurilor 844
14.11. Factorii de mediu 845
14.12. Impuscarea in subteran 847
14.13. Impuscarea treptelor la suprafata 848
14.14. Impuscarea in cadrul activitatilor de constructii civile 849
14.15. Impuscarea pentru demolari 850
14.16. Impuscarea sub apa 851
14.17. Impuscarea in materiale calde 852
14.18. Impuscarea cu pulbere neagra 854
14.19. Impuscarea in zapada si gheata 854
14.20. Impuscarea in scopuri agricole 855
Capitolul 15. Concluzii 856
Anexe 865
Anexa 1. Unitatile de masura ale Sistemului International (S.I.) 866
Anexa 2. Istoria aparitiei si folosirii explozivilor in industrie 875
Anexa 3. Firme constructoare de utilaj de forare 878
Anexa 4. Produse pentru forarea gaurilor de impuscare 883
Bibliografie 885
  PREZENTARE:
DESPRE AUTOR:
Prof. univ. dr. ing. Dumitru FODOR - Dr. H.C. Este absolvent al Institutului de Mine din Petrosani, promotia 1961.
De la absolvirea facultatii, activeaza in cadrul catedrelor de specialitate ale Institutului de Mine din Petrosani (astazi Universitatea din Petrosani) si in unitati productive din Valea Jiului, Oltenia si Muntii Apuseni.
Face o serie de stagii si vizite de documentare in unitati de invatamant, cercetare, proiectare si productie din tara si strainatate, fapt ce i-a permis sa cunoasca foarte bine, in diferite etape, problemele majore ale mineritului din Romania si din multe tari ale lumii.
Prof. univ. dr. ing. Dumitru Fodor este specialist de marca in probleme de: Mecanica rocilor si pamanturilor; Exploatarea in subteran si la suprafata a zacamintelor de substante minerale utile; Explozivi industriali si tehnica folosirii lor si Tehnologii speciale si neconventionale aplicate in minerit.
Este conducator de doctorat, membru al mai multor societati si asociatii stiintifice din tara si din strainatate si membru titular al Academiei de Stiinte Tehnice din Romania.
A elaborat singur sau in colaborare peste 30 de tratate, carti si manuale de specialitate si peste 200 de lucrari stiintifice, publicate in reviste de specialitate din tara si din strainatate sau sustinute la sesiuni stiintifice si congrese nationale si internationale.
A rezolvat pentru industrie, pe baza de contract, peste 120 de lucrari stiintifice si a facut parte din colectivele de expertizare a studiilor si proiectelor de punere in exploatare a unor mari zacaminte de substante minerale utile din tara si strainatate.
Participa si sustine o serie de lucrari, reprezentand Romania la Congresele Mondiale Miniere de la Bucuresti, Istambul, New Delhi, Beijing, Madrid, Sofia, Las Vegas, Teheran, Cracovia si Montreal.
A contribuit la pregatirea a peste 50 de promotii de ingineri in domeniul mineritului si a detinut functii de raspundere in diverse organisme la nivel national si la Institutul de Mine din Petrosani, printre care si cele de prorector si rector, timp de 14 ani.
Pentru munca depusa si rezultatele obtinute a primit o serie de premii, ordine si medalii, printre care: Ordinul Muncii cl. III, Ordinul National pentru Merit in Grad de Cavaler, Premiul „Opera Omnia" pentru intreaga activitate de cercetare stiintifica, Premiul National al Asociatiei Generale a Inginerilor din Romania.
In prezent este profesor consultant la Universitatea din Petrosani, conducator de doctorat, presedinte al Comitetului National Minier Roman si membru activ al Comitetului Mondial Minier.
  PREFATA:
In Romania se exploateaza anual peste 150 milioane tone de diverse substante minerale si roci utile de tarie mare si foarte mare prin lucrari de forare - impuscare. Aceasta mare cantitate de materii prime minerale este obtinuta dintr-o serie de mine si cariere amplasate aproape in 30 de judete ale tarii si in care lucreaza un numar apreciabil de specialisti si muncitori de diverse calificari. De asemenea lucrarile de forare-impuscare sunt folosite pentru demolarea cladirilor civile si industriale, adancirea si largirea senalelor navigabile, scoaterea cioatelor si radacinilor arborilor, distrugerea ghetii etc.
Pentru a veni in sprijinul celor care activeaza in aceste importante domenii de activitate ale economiei nationale, s-a hotarat sa se editeze tratatul "Stiinta si Tehnica Folosirii Explozivilor in Industrie" in care sa fie subliniat esentialul si noul din aceasta sfera de activitate.
Lucrarea de fata reprezinta de fapt o sinteza si o reeditare a unor materiale publicate de autor sub forma de articole, carti si tratate in cei peste 40 de ani de activitate didactica in invatamantul superior, in care a avut preocupari sustinute in domeniile cercetarii, fabricarii si folosirii explozivilor de uz civil.
Detasarea prin explozie a rocilor din masiv sau distrugerea anumitor elemente constructive din cadrul constructiilor civile si industriale, reprezinta fenomene complexe, care depind de o serie de factori printre care mai importanti sunt:
- caracteristicile fizico-mecanice ale rocilor sau elementelor constructive ce trebuie distruse;
- marimea incarcaturilor de explozivi si dispunerea acestora in masiv sau element constructiv;
- caracteristicile termodinamice si balistice ale explozivilor utilizati;
- cantitatea de energie exploziva eliberata la declansarea exploziei unei incarcaturi;
- secventele temporale ale declansarii exploziei incarcaturilor folosite;
- tipul mijloacelor de initiere folosite etc.
Analiza si utilizarea unor tehnologii de impuscare presupune cunoasterea metodelor si procedeelor de derocare posibile de aplicat, precum si a caracteristicilor materialelor explozive folosite, a mijloacelor si sistemelor de initiere aplicabile, a modului in care se face constructia incarcaturii, a schemelor de impuscare adoptate, precum si a masurilor de tehnica securitatii muncii necesare a fi luate pentru conditiile concrete si specifice fiecarei tehnologii de impuscare intrebuintate.
In tratat se gaseste expusa cu foarte mare claritate baza teoretica si stiintifica a fabricarii si folosirii explozivilor in industrie, metodele si tehnicile de lucru aplicate in diverse situatii la suprafata si in subteran, impactul folosirii explozivilor asupra mediului inconjurator, aspecte economice ale extragerii rocilor prin lucrari de forare-impuscare, etc.
Tratatul inglobeaza experienta nationala si mondiala in folosirea explozivilor de uz civil in diverse sectoare de activitate ale economiei nationale. Este vorba de folosirea explozivilor in minerit, dar si pentru realizarea tunelelor, autostrazilor, drumurilor si cailor ferate, peste tot acolo unde intervine extragerea unor cantitati mari de roci tari din masiv. De asemenea se prezinta folosirea explozivilor pentru demolarea fundatiilor de beton si beton armat devenite inutilizabile, distrugerea rapida a stancilor submarine si a blocurilor de gheata, fragmentarea unor piese metalice care urmeaza a fi topite etc.
In tratat sunt prezentati cei mai noi explozivi de uz civil folositi pe plan national si mondial ca si cele mai moderne sisteme de initiere a exploziilor efectuate in diverse conditii de lucru. Se prezinta si se analizeaza cele mai moderne si eficiente metode de lucru pentru extragerea rocilor din masiv ca si metodele speciale aplicate pentru realizarea unor lucrari bine profilate si stabile in timp.
Experienta detinuta de autor in domeniul folosirii explozivilor in industrie a permis sa faca recomandari pertinente pentru imbunatatirea metodelor de lucru si a indicatorilor tehnico-economici pe parcursul intregului lant tehnologic de lucru cu explozivi.
Tratatul se adreseaza corpului tehnico-ingineresc din productie, cercetare si proiectare din domeniul minier, geologic si al constructiilor de drumuri si cai ferate, precum si a celor care se ocupa cu impuscari speciale cum ar fi: impuscari pentru demolari, impuscari sub apa, impuscari in medii calde, impuscari in silvicultura si agricultura, impuscarea ghetii si terenurilor inghetate etc.
Lucrarea de fata reprezinta un material deosebit de util pentru toti cei care doresc sa se informeze, sa invete si sa se perfectioneze in domeniul folosirii explozivilor industriali, umpland astfel un gol in literatura noastra de specialitate privind explozivii si tehnica folosirii lor in industrie.
De asemenea tratatul, prin continutul sau, poate fi util pentru toti cei care au sarcini de indrumare si control a unitatilor care folosesc in activitatile lor materiale explozive de uz civil.
Autorul aduce multumiri tuturor celor care au ajutat, intr-un fel sau altul, la realizarea acestui tratat si in special domnilor Prof.univ.dr.ing. Constantin Semen si Cercetator stiintific principal dr.ing. Constantin Ciocoiu, care cu bunavointa si multa preocupare au facut recenzia stiintifica a materialului si de asemenea conducerii Editurii AGIR care a facilitat publicarea materialului.
Prof.univ.dr.ing. Dumitru Fodor
Membru Titular al Academiei de Stiinte Tehnice din Romania
  CUVINTE CHEIE: