XXI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Устройство для размещения взрывных шашек при добычи известняка. Взрывные работы
Автор работы награжден дипломом победителя I степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
В современном мире, разработка и внедрение новых технологий в различных отраслях промышленности являются важными аспектами экономического развития. Одной из таких отраслей является добыча полезных ископаемых, в частности, известняка, который широко используется в строительстве.
В настоящее время, для размещения взрывчатых веществ при добыче известняка используется человеческий труд.
Цель: создание устройства для размещения взрывных шашек при добыче известняка на базе конструктора LegoMindstorms
Задачи:
Изучить известняк и его свойства
Выделить способы добычи известняка
Исследовать технологию взрывных работ
Проанализировать оборудование и материалы, используемые для взрывных работ
Изучить, как происходит укладка детонирующего шнура
Рассмотреть детонирующие шашки их хранение, транспортировка и использование
Создать устройство для демонстрации укладки взрывных шашек
В результате выполнения данной работы ожидается создание прототипа устройства, обеспечивающего надежное и безопасное размещение взрывчатых шашек в процессе добычи известняка, что позволит повысить производительность и снизить затраты на проведение взрывных работ.
Глава 1.Технология для взрывных работ по добыче известняка
1.Геологическая разведка и исследование местности: Специалисты изучают состав и структуру известняковых пластов, определяют их глубину залегания и угол наклона. Также исследуется поверхность карьера и прилегающие территории, чтобы определить оптимальное расположение взрывных скважин и путей для транспортировки добытой породы
2.Бурение взрывных скважин: С помощью буровых установок и специализированного оборудования в известняковом пласте бурятся скважины определенной глубины и направления
3.Заполнение скважин взрывчатыми веществами: В скважины закладываются взрывчатые вещества, обычно в виде зарядов или смесей. Это может быть динамит, аммонал, тротил или другие виды взрывчатых веществ.
4.Подрыв заряда: После того как все скважины заполнены взрывчаткой, производится их одновременный подрыв с помощью электрических детонаторов. Взрывные волны распространяются через известняк, создавая трещины и разломы, что облегчает добычу известнка.[1]
Глава 2. Оборудование и материалы для взрывных работ.
При изучении оборудования и материалов для взрывных работ при добыче известняка мы нашли следующую информацию:
Взрывчатые вещества:
Аммиачная селитра, наиболее часто используемая как основное взрывчатое вещество.
Порох, используемый для инициирования взрыва.
Специальные добавки, такие как алюминизированные топливные частицы, для увеличения мощности взрыва.
Оборудование для доставки взрывчатых веществ на место взрыва:
Зарядные машины, используемые для транспортировки и загрузки взрывчатых материалов в шпуры.
Буровые установки, используемые для создания шпуров, куда затем закладываются взрывчатые вещества.
Оборудование для создания скважин, таких как буровые станки, перфораторы и т.д.
Средства для заряжания, которые используются для загрузки взрывчатого вещества в шпуры или скважины.(Рисунок 2.1, Приложения)
Системы взрывания:
Детонирующие шнуры, используемые для передачи детонации от инициирующего заряда к основному заряду.
Инициирующие устройства, такие как капсюли-детонаторы или электродетонаторы, используемые для инициирования детонации.
Сигнальные провода, используемые для контроля за последовательностью взрывов.
Средства управления и мониторинга:
Измерительные приборы для контроля качества взрывания.
Радиостанции для связи между рабочими на площадке.
Программное обеспечение для управления взрывными работами и планирования взрывов.
Средства защиты и безопасности:
Защитная одежда, такая как каски, перчатки, маски и спецодежда.
Звуковые и световые сигналы для предупреждения о начале взрывов.
Барьеры и ограждения для ограничения доступа к опасным зонам.
Вспомогательное оборудование:
Транспортные средства для перевозки рабочих и материалов.
Инструменты для подготовки площадки к взрывным работам, такие как отбойные молотки, лопаты и т.д.
Материалы для утилизации отходов после взрывов:
Погрузчики и самосвалы для перемещения взорванной породы.
Грузовые контейнеры или вагоны для перевозки отходов на переработку или утилизацию.(Рисунок 2.2, Приложения)
Помимо этого, для обеспечения безопасности и эффективности проведения взрывных работ необходимо также соблюдать правила техники безопасности, иметь квалифицированный персонал и обеспечивать контроль качества выполняемых работ.[2]
Глава 3.Укладка детонирующего шнура
Укладка детонирующего шнура – это процесс размещения детонирующего шнура в определенном порядке и форме для достижения определенных целей. Это может включать в себя прокладывание шнура вдоль скважин, траншей, шпуров или других объектов, а также его соединение с источником инициирования.
Процесс укладки детонирующего шнура состоит из следующих этапов:
1)Подготовка объекта: Перед укладкой детонирующего шнура необходимо подготовить объект, на котором будет производиться работа. Это включает в себя очистку объекта от мусора, посторонних предметов и т.д.
2)Размотка и резка шнура: Детонирующий шнур разматывается из бухты и режется на куски необходимой длины.
3)Укладка шнура: Укладывая шнур, следует соблюдать правила безопасности. Детонирующий шнур не должен пересекаться с другими кабелями или проводами. Шнур должен быть уложен таким образом, чтобы не было провисания или натяжений.
4)Соединение шнура с источником инициирования: После укладки шнура его следует соединить с источником инициирования, используя специальные приспособления. Соединение должно быть надежным и безопасным.
5)Проверка укладки и соединения: После укладки и соединения шнура необходимо провести проверку, чтобы убедиться, что все сделано правильно и безопасно.
6)Заземление шнура: В случае если это необходимо, детонирующий шнур заземляется
7)Завершение работы: После проверки и заземления шнура можно считать
работу завершённой.
Существует несколько видов укладки детонирующих шнуров, которые зависят от конкретной задачи и условий работы. Вот некоторые из них:
Линейная укладка: Этот вид укладки предполагает размещение шнура в одну линию. Он может использоваться для создания длинных линий инициирования или для создания линий инициирования между скважинами.
Спиральная укладка: При этом виде укладки шнур укладывается по спирали вокруг объекта. Это может быть использовано для создания более равномерного распределения энергии взрыва или для создания более сложных форм инициирования.
Укладка в виде сетки: Этот вид укладки используется для создания сеток из детонирующего шнура. Он может быть использован для создания равномерного распределения инициирования в больших объемах.
Комбинированная укладка: Этот вид укладки сочетает в себе несколько видов укладок, таких как линейная, спиральная и укладка в виде сетки. Он может быть использован для создания сложных форм инициирования или для достижения различных целей взрыва.[3](Рисунок 3.1,Приложения)
Глава 4.Детонирующие шашки для взрывных работ
Детонирующие шашки используются в промышленных взрывных работах и бывают разных типов. Т-400Г —это прессованные гидроизолированные тротиловые шашки, предназначенные для взрывания в скважинах любой обводненности, включая проточную воду, с возможностью нахождения зарядов в воде до 6 суток при давлении около 0.2 МПа1. ТГ-500 — литые тротило-гексогеновые шашки для использования в скважинах с неограниченным сроком нахождения зарядов в воде (Рисунок 4.1, Приложения)
При работе с детонирующими шашками необходимо соблюдать меры безопасности, так как они являются взрыво-, пожароопасными и токсичными веществами. Например, тротил имеет температуру вспышки 295 °C, а гексоген — 225 °C.
Важно помнить, что при использовании детонирующих шашек следует строго соблюдать технику безопасности и инструкции производителя. Это включает в себя:
Хранение: Шашки должны храниться в специально отведенных, сухих и хорошо вентилируемых помещениях, вдали от источников тепла и прямых солнечных лучей.
Транспортировка: Перевозка должна осуществляться в соответствии с правилами перевозки опасных грузов, в упаковке, обеспечивающей защиту от влаги, ударов и тряски.
Использование: Перед использованием необходимо проверить целостность упаковки и самой шашки. Не использовать продукцию с истекшим сроком годности или с повреждениями.
Утилизация: Остатки взрывчатых веществ и использованные шашки следует утилизировать в соответствии с нормативами безопасности и экологическими стандартами.
Также, при работе с взрывчатыми веществами необходимо использовать средства индивидуальной защиты и следить за тем, чтобы все работники были должным образом обучены и осведомлены о потенциальных рисках.
Для успешного проведения взрывных работ с использованием детонирующих шашек, важно также учитывать следующие аспекты:
Подготовка рабочего места: Убедитесь, что рабочая зона чиста, без посторонних предметов, которые могут стать источником искры.
Проверка оборудования: Все инструменты и оборудование должны быть проверены на исправность и отсутствие повреждений перед началом работы.
Обучение персонала: Персонал должен быть обучен правилам работы с взрывчатыми материалами и способам оказания первой помощи при несчастных случаях.
Контроль за процессом: Непрерывный мониторинг условий работы и состояния взрывчатых материалов во избежание непредвиденных ситуаций.
План действий при авариях: Наличие четкого плана действий на случай аварийных ситуаций, включая эвакуацию персонала и вызов специализированных служб.
Помимо технических аспектов, необходимо также учитывать экологические и социальные факторы, такие как воздействие на окружающую среду и местное население. Все работы должны проводиться с минимальным воздействием на экосистему и в соответствии с законодательством.
Если у вас есть дополнительные вопросы или вам требуется конкретная информация по взрывным работам, пожалуйста, сообщите мне, и я постараюсь помочь.
В дополнение к уже упомянутым мерам безопасности и рекомендациям, следует также учитывать следующие моменты при работе с детонирующими шашками:
Разрешительная документация: Перед началом взрывных работ необходимо получить все необходимые разрешения и лицензии от соответствующих органов.
Связь с общественностью: Информирование местного населения о предстоящих работах, возможных шумовых и других воздействиях, а также о мерах безопасности.
Мониторинг окружающей среды: Проведение оценки воздействия на окружающую среду и мониторинга состояния экосистемы до и после взрывных работ.
Поставка и хранение: Обеспечение надежной и безопасной цепочки поставок и хранения взрывчатых материалов, чтобы избежать их попадания в неправильные руки.
Кроме того, важно регулярно проводить тренировки и учения по действиям в чрезвычайных ситуациях, чтобы все работники были готовы к быстрой и эффективной реакции в случае нештатных ситуаций.[4]
Глава 5. Практическая часть
5.1. Создание устройства для размещения взрывных шашек при добыче известняка
После генерации и отбора идей мы приступили к созданию 3D модели в Blender. (Рисунок.5.1.1,Приложения)
После мы принялись за создание прототипа из конструктора lego ev3 mindstorms. Во-первых мы принялись за создание гусеничной базы. Она приводится в движение двумя большими моторами. Каждая гусеница имеет одно ведущее и пять опорных колес. (Рисунок. 5.1.2,Приложения)
Далее мы создали гравитационноехранилище для перемещения и хранения взрывных шашек. Постепенное поступление шашек осуществляется с помощью подъемного механизма на кулачковой передаче. Мотор приводит в движение кулачек, кулачек приводит в движение платформу, она выводит шашку.(Рисунок.5.1.3,Приложения)
Затем был создан лебедочный механизм на червячной передаче для спуска шашек в лунки. После выведения шашки она попадает на крюк на лебедке, который спускает шашку в лунку.
А также был установлен датчик для автоматического распознавания лунок, и была укреплена модель.(Рисунок. 5.1.4, Приложения)
5.2.Програмирование модели в ПО Mindstorms
После создания модели мы приступили к ее программированию в ПОMindstorms .
Нами была создана программа, чтобы робот ехал до обнаружения лунки. Осуществляет движение с помощью блока «рулевое управление» в режиме “включить ”, далее блок ожидания настроенный на ультразвуковой датчик в режиме“сравнение расстояния” измеряет, когда растояяние будет больше заданного, после этого блок «рулевое управление»срабатывает в режиме “остановить моторы”.
После робот выравнивается по лунке по блоку рулевого управления в режиме “количество градусов”, высвобождает шашку с помощью блока средний мотор в режиме “ количество оборотов” на один оборот и осторожно спускает ее в лунку с помощью блока «средний мотор» в режиме “количество секунд”.(Рисунок 5.2.1.Приложения)
Заключение
В заключении исследовательской работы можно подвести итоги проделанной работы и сделать выводы о том, что цель работы - создание устройства для размещения взрывных шашек при добыче известняка на базе конструктора LegoMindstorms - была достигнута.
В процессе работы были изучены свойства известняка и способы его добычи, проведена аналитика технологии взрывных работ и используемого оборудования, а также разработана модель устройства для укладки взрывных шашек.
На основе полученных данных был создан прототип устройства на базе конструктора LegoMindstorms и проведены его испытания. Эффективность устройства была подтверждена, и были предложены пути его оптимизации.
Таким образом, внедрение данного устройства в процесс добычи известняка позволит эффективно размещать детонирующие шашки в лунки.
Список используемых источников
-
Postupi.online
-
.https://mining-media.ru/ru/article/newtech/16657-obosnovanie-parametrov-i-tekhnologii-proizvodstva-burovzryvnykh-rabot-obespechivayushchikh-trebuemuyu-kuskovatost
3.https://www.sinref.ru/000_uchebniki/01701gornoe_delo/006_gornoe%20delo_shehurdin_1987/046.htm
4.https://expertvr.ru/explosives/shashki-detonatory_dlya_promyshlennyh_vzryvnyh_rabot_t-400g_i_tg-500/
Приложения
|
Рисунок 2.1 Бурение скважины для взрывных работ |
Рисунок 2.2 Самосвалы для перемещения взорванной породы |
|
Рисунок 4.1,Шашки-детонаторы Т-400Г и ТГ-500 |
|
Рисунок 3.1,Виды укладки детонирующих шнуров. |
|
|
Рисунок 5.1.1, 3Dмодель |
|
|
Рисунок 5..1.2, Гусенечная база |
|
|
Рисунок 5.1.3, Гравитационное хранилище и лебедка |
|
|
Рисунок 5.1.4, Ультразвуковой датчик |
|
|
Рисунок 5..2.1, Программа |
|