Спосіб визначення надійності детонуючого шнура

Изобретение относится к области взрывного дела и может быть использовано для контроля качества средств инициирования, в частности, детонирующего шнура. Наиболее близкое техническое решение изложено в ГОСТ 6196-78 на детонирующие шнуры (ДШ), согласно которому предусмотрены многочисленные тестирования качества ДШ, среди которых для контроля надежности важнейшими являются: 1. Испытания на установление навески в сердцевине ДШ, осуществляемые непрерывно в процессе производства аппаратурой, определяющей общую плотность ДШ вместе с оболочкой. Кроме этого, не менее 2-х раз в смену отбирают навески тэна. 2. Испытания на надежность срабатывания по схемам, приведенным в приложении на рис. 1-4. Эти испытания предполагают использовать 64 м ДШ, состоящих из серии отрезков длиной от 1 до 10 м, поразному соединенных между собой. Указывается, что вероятность срабатывания по приведенным схемам должна составить 0,9997 при доверительной вероятности 0,9. 3. Испытания на скорость детонации, проводимые на трех отрезках по 1,25 м длиною каждый. База измерений составляет 1 м. Скорость детонации ДШ должна быть не ниже 6,5 км/с. В одной партии разброс скорости ±10%. Для высшей категории качества ДШ скорость детонации должна составлять 7000 км/с для ДШ-В и 6700 для ДШ-А или ДШ-Б. Разброс скорости детонации не должен превышать ±5%. На установление навески взрывчатой сердцевины в ДШ специальной аппаратурой большую роль играет вариация плотности оболочки ДШ, что вызывает необходимость параллельного отбора проб навесок тэна не реже 2-х раз в смену. В известном способе не совсем точную количественную оценку навески тэна в ДШ никак не связывают с вероятным количеством отказов в партии ДШ. Кроме того, масса навески тэна в сердцевине ДШ не характеризует наиболее полно надежность его срабатывания. Большую роль играет плотность упаковки сердцевины, крупность зерен тэна в ней, ее влажность. Наиболее общим показателем, характеризующим надежность ДШ, является скорость его детонации, учитывающая все перечисленные факторы. Анализ испытаний на надежность ДШ показывает, что для подтверждения вероятности срабатывания 0,9997 необходимо взорвать хотя бы 10000 м ДШ. При этом должно быть не более трех отказов. Если же учесть доверительную вероятность 0,9, согласно которой три отказа должны иметь место в 90% случаев, а в 10% их может быть меньше или больше, станет ясно, что для подтверждения этих цифр испытанию сплошным взрыванием необходимо подвергнуть несколько партий ДШ. Отведенные в ГОСТ 6196-78 для испытаний на надежность срабатывания 64 м ДШ явно не обоснованы. Таким образом, вместо количественной оценки надежности детонирующего шнура (в цифрах) дается качественная (при испытаниях "есть отказы" или "нет отказа"). Испытания на скорость детонации обоснованы не лучшим образом. Говорится о допустимости использования датчиков на разрыв. При их использовании ионизированные продукты детонации могут замыкать цепь разомкнутого датчика и искажать показания. В ГОСТе 6196-78 указано, что скорость детонации должна быть не менее 6,5 км/с, а ее разброс не более ±10%. Если 6,5 км/с брать за нижнюю границу скорости, то ее средняя величина согласно 10% разбросу - 7,22 км/с, а верхняя граница - 7,94 км/с. Все это превышает значения для ДШ высшей категории качества. Если 6,5 км/с -среднее значение скорости, то по 10% раз -бросу нижняя граница 5,85 км/с. Как понимать слова: не ниже 6,5 км/с. Само количество замеров три - на базе измерения 1 м никак не обосновано. Испытания на скорость детонации β известном способе поставлены так, что не дают количественного ответа о вероятном количестве отказов в испытуемой партии ДШ. Приведенный анализ свидетельствует о несовершенстве известного способа испытаний надежности ДША. Недостатками прототипа является невозможность обоснованного принятия решения о степени дублирования поступающей партии ДШ или уровне ответственности работ, выполняемых с ее помощью, поскольку в известном способе не вычисляется вероятность появления отказов в ней, поскольку в известном способе не предусмотрено описание математической зависимостью отклонений скорости детонации ДШ от средней величины присущих технологии его изготовления, позволяющей установить долю брака в нем по средней скорости детонации поступающей партии ДШ, которую тоже не определяют. Предусмотренные в известном способе испытаний дают лишь качественную картину: появился отказ в результате предусмотренных ГОСТом испытаний незначительного количества ДШ-64 м от партии содержащей 40000 м, что бывает редко, поскольку вероятность срабатывания по ГОСТу 0,9997, или отказ не произошел. При успешных испытаниях по известному способу так и остается невыясненной количественно вероятность срабатывания ДШ, что в конечном итоге, при производстве работ с применением ДШ приводит к отказам скважинных зарядов, повышающих опасность и стоимость выполнения работ. Своевременность необходимости совершенствования известного способа контроля надежности ДШ вызвано значительным количеством отказов скважинных зарядов, повышающих стоимость и опасность взрывных работ, отсутствие количественной информации о вероятности появления отказов в поступившей на склад партии ДШ, что не позволяет осуществить обоснованное принятие решения о степени дублирования ДШ или использования его на работах различного уровня ответственности. Задачей изобретения является усовершенствование способа контроля надежности поступающей партии детонирующего шнура, в котором путем предварительного описания математической зависимостью отклонений скорости его детонации от средней величины, присущих технологии его изготовления, позволяющей установить долю брака в нем за счет определения средней скорости детонации для поступающей партии ДШ с вычислением по математической зависимости вероятности отказов в ней, что позволяет принять решение о степени дублирования партии шнура, или уровне ответственности работ, выполняемых с ее помощью. Поставленная задача решается тем, что в известном способе контроля надежности детонирующего шнура, включающем отбор его образцов от поступившей на склад партии для измерения скорости их детонации, отличающемся тем, что, предварительно от партии детонирующего шнура соответствующей требованиям к его надежности, из разных бухт отбирают его образцы и по ним определяют скорость детонации на различных базах измерения, что позволяет установить период наибольших отклонений скорости детонации от ее средней величины и, таким образом, выявляются бракованные участки в детонирующем шнуре, появляющиеся с частотой, характеризующей известную технологию его изготовления, с последующим описанием известной технологии математической зависимостью, экспериментально устанавливают достаточную длину образца детонирующего шнура, характеризующего среднюю скорость детонации, а также определяют необходимое количество тестируемых бухт для характеристики всей партии детонирующего шнура по средней скорости детонации, а от каждой вновь поступающей на склад партии отбирают достаточной длины образцы детонирующего шнура от необходимого количества тестируемых бухт с установлением по ним средней скорости детонации по всей партии детонирующего шнура, что дает возможность вычислить по полученной ранее математической зависимости вероятность возникновения в ней отказов. Существенными признаками в данном изобретении являются: - отбор образцов детонирующего шнура; - определение скорости детонации детонирующего шнура на различных базах измерения; - выявление бракованных участков в детонирующем шнуре; - установление достаточной длины образца детонирующего шнура, характеризующего среднюю скорость детонации в его бухте; - определение необходимого количества тестируемых бухт для характеристики всей партии детонирующего шнура по средней скорости детонации; - отбор достаточной длины образцов от необходимого количества тестируемых бухт для определения средней скорости детонации по всей партии. Новыми существенными признаками являются: - определение скорости детонации детонирующего шнура на различных базах измерения; - выявление бракованных участков в детонирующем шнуре; - установление достаточной длины образца детонирующего шнура, характеризующего среднюю скорость детонации в его бухте; - определение необходимого количества тестируемых бухт для характеристики всей партии детонирующего шнура по средней скорости детонации; - отбор достаточной длины образцов от необходимого количества тестируемых бухт для определения средней скорости детонации по всей партии; а также новое сочетание существенных признаков, включающее: - отбор образцов детонирующего шнура; - определение скорости детонации детонирующего шнура на различных базах измерения; - выявление бракованных участков в детонирующем шнуре; - установление' достаточной длины образца детонирующего шнура, характеризующего среднюю скорость детонации в его бухте; - определение необходимого количества тестируемых бухт для характеристики всей партии детонирующего шнура по средней скорости детонации; - отбор достаточной длины образцов от необходимого количества тестируемых бухт для определения средней скорости детонации по всей партии. Все новые существенные признаки являются необходимыми и достаточными во всех случаях осуществления способа контроля надежности детонирующего шнура. Благодаря тому, что по образцам ДШ из партии детонирующего шнура соответствующей требованиям к его надежности, отобранным из разных бухт, определяют скорости детонации детонирующего шнура на различных базах измерения удается установить период наибольших отклонений скорости детонации от ее средней величины, характерный для известной технологии его изготовления. При этом, отклонениям в меньшую сторону соответствуют участки с меньшим количеством взрывчатой сердцевины в ДШ и меньшей плотностью его упаковки. В случаях, когда на участке ДШ уменьшение выходит за рамки, установленные технологическим регламентом, участок следует считать бракованным и такие бракованные участки появляются с определенной частотой, характерной для технологии изготовления ДШ, а вышеуказанными измерениями их выявляют. Поскольку наряду с выявленными бракованными участками регистрируют частоту появления участков более высокого качества, но различной сортности, этот статистический материал можно описать вероятностной математической зависимостью, в которой запечатлен характер отклонений скорости детонации от средней величины, присущий известной технологии изготовления ДШ. благодаря предварительному экспериментальному установлению длины образца ДШ, характеризующего среднюю скорость детонации в его бухте, а также определению необходимого количества тестируемых от партии бухт для характеристики всей партии детонирующего шнура по средней скорости детонации, удается установить этот опорный параметр полученной ранее математической зависимости для каждой конкретной партии ДШ, поступающей на склад, при минимальном количестве испытаний. Логика здесь проста. Если существует длина отрезка ДШ (период) с наибольшими отклонениями скорости детонации от ее средней величины, то существует также и длина отрезка, на которой противоположные по знаку значения скорости детонации усредняются, нивелируются и при определенной, достаточной длине отрезка можно достичь уменьшения отклонений до заранее заданных допустимых значений. Таким же образом, бухты в партии ДШ по параметру средней скорости детонации также отличаются между собой и разброс этих отличий также характерен для известной технологии изготовления ДШ и, анализируя этот разброс, можно установить количества тестируемых бухт, усреднение по которым данных замеров скорости детонации, позволяет с достаточной точностью охарактеризовать всю партию ДШ. Для вновь поступающей на склад партий ДШ достаточно определить (кон к ретизировать) опорный параметр полученной математической зависимости - среднюю скорость детонации в ней, что и делают на отобранных достаточной длины образцах от необходимого количества тестируемых бухт. Если средняя скорость детонации отклонилась от нормативной (соответствующей требованиям регламента) в большую сторону -количество бракованных участков в партии уменьшается, а если в меньшую - напротив увеличивается и все это поддается вычислениям по полученной ранее математической зависимости с достаточной для практики точностью, что, в свою очередь, позволяет принимать обоснованное решение о степени дублирования взрывных сетей из ДШ этой партии, или использования его на работах различной степени ответственности. Благодаря совокупности перечисленных выше известных и новых существенных признаков, стало возможным усовершенствование способа контроля надежности поступающей партии детонирующего шнура, которое осуществляется поэтапно. Первоначально анализом экспериментального материала замеров скорости детонации на различных базах измерения в отобранных из различных бухт ДШ его образцах, от партии, соответствующей требованиям технологического регламента, получают математическую зависимость, описывающую отклонения скорости детонации от ее средних значений, позволяющую установить долю брака в партии ДШ. Затем эта зависимость используется постоянно, как характеристика известной технологии изготовления ДШ, а от каждой поступающей партии отбирают достаточной длины образцы ДШ от необходимого количества тестируемых бухт и по ним определяют среднюю скорость детонации для поступившей партии ДШ. Используя этот параметр, а также полученную ранее математическую зависимость, устанавливают для каждой поступившей партии ДШ вероятность появления в ней отказов, что позволяет принять решение о степени дублирования ДШ из этой партии, или степени ответственности работ, выполняемых с его помощью. Известным способом (прототипом) контроля надежности детонирующего шнура невозможно решить задачу, поставленную изобретением, поскольку испытания, им предусмотренные, нацелены на получение качественной картины, а именно, если в процессе испытаний получен "отказ" - это плохо, если "отказа" не получено - это хорошо, а насколько плохо, или на сколько хорошо такие испытания количественного ответа не дают, поскольку они не предполагают предварительного анализа технологии изготовления ДШ с точки зрения определения вероятности возникновения брака в нем по имеющимся экспериментальным данным отклонений скорости детонации от ее средней величины, а также описания этих отклонений математической зависимостью, используя которую, можно по малому количеству правильно спланированных испытаний (определение скорости детонации по отрезкам ДШ достаточной длины от необходимого количества тестируемых бухт) и имеющейся математической зависимости, определить количественно вероятность возникновения определенного количества отказов и принять меры по их предотвращению. Приведем пример конкретного выполнения предлагаемого способа на примере детонирующего шнура марки ДШ-А. На полигоне предприятия "Кривбассвзрывпром" было проведено комплексное исследование качества детонирующего шнура марки ДШ-А. Испытаниям подвергали качественную партию ДШ-А, навеска тэновой сердцевины в которой колебалась в пределах 10,75-15 г/м при среднем значении 12,05 г/м. Средняя скорость детонации составила 7,238 км/с. Эти показатели согласуются с требованиями ГОСТа. Согласно положениям математической статистики была взята 10%-ая выборка, т.е. испытаниям подвергали 80 бухт от партии. В качестве измерительной аппаратуры использовали автономный портативный многоканальный регистратор, разработанный и изготовленный в лаборатории взрыва Криворожского горнорудного института, и аналитические весы. На первом этапе на отрезках ДШ длиной 1,5 м измеряли скорость детонации одновременно на базах 0,05; 0,1; 0,2; 0,3; 0,4 м, при этом соответственно получали 28, 14, 7, 4 и 3 замеров на каждом из отрезков. Параллельно взвешивали навеску взрывчатой сердцевины в отрезках ДШ длиной 0,15 м, взятых, от испытуемой бухты с участка, прилегающего к контрольному отрезку длиной 1,5 м. Интерес представляют результаты. Так, навеска тэна в 0,15 м отрезках, соседствующих между собой, зачастую колебалась в значительных пределах, например: 11,66; 12,0; 13,0 г/м, для другой бухты - 10,8; 12,0; 12,86; еще 11,33; 12,33; 12.66 г/м и т.д. Аналогичные результаты получены при измерениях скорости детонации на малых (0,1 м) базах. Типичные результаты одного из замеров приведены в таблице. Колеблемость скорости детонации вокруг средней величины при меньших базах (0,05 м) была практически такой же, как при базах 0,1 м. Средняя скорость детонации в этом случае составила 7,4 км/с. Интересным оказался другой отрезок ДШ длиной 1,5 м, в пределах которого был видимый излом. Вероятно, на небольшом участке длиной, например, 0,5 см отсутствовала тэновая сердцевина. Такие участки при визуальном осмотре подлежат вырезанию, как бракованные. При испытаниях весь отрезок сработал, но на участке с изломом зарегистрирована скорость детонации 6,13 км/с, а на соседнем с ним участке - 9,34 км/с. В пределах этого отрезка были еще два экспериментальных и соседствующих друг с другом значения скорости детонации 6,32 и 9,52 км/с. Эти результаты, как и взвешивание сердцевины, свидетельствуют о нестабильности свойств ДШ по его длине, вызывающих скачки скорости детонации. На одном из таких низкоскоростных скачков может иметь место ее затухание. Анализ изменения скорости детонации, полученной в пределах тех же 1,5 м отрезков ДШ, но при базе измерения 0,2 м, т.е. усреднялись значения по соседним участкам по 0,1 м, указывает на значительное снижение ее вариации. Редко встречаются значения скорости детонации менее 7 км/с, а если попадают, то их величины обычно составляет 6,8; 6,9 км/с. На отрезке, имеющем брак (излом), минимальная скорость детонации уже 6,5 км/с, а с ней соседствует участок со скоростью 7,63 км/с. Значения скорости детонации 8,0 км/с и более зарегистрированы редко, тогда как при базе измерений 0,1 м они встречались довольно часто. Дальнейшее увеличение базы измерений до 0,3 до 0,4 м еще более выравнивало показания. Отклонения скорости детонации от средних значений находятся в пределах 1-2%, т.е. бракованный участок, как таковой не зарегистрирован вообще. Вариация скорости детонации и навесок тэна на малых базах, соседствующих между собой, вызвана причинами, заложенными в технологии изготовления ДШ, и период этих колебаний близок к 0,1 м. Анализ распределения скорости детонации в различных замерах указывает, что математическое ожидание (средняя величина скорости) не изменяется в зависимости от базы измерений. При этом, если опробование отрезков длиною 0,1 м, позволяет зафиксировать неоднородности, встречающиеся по длине шнура, и характеризовать его еще с этой позиции, а не только по величине средней скорости, то измерения на базах 0,3 м или 0,4 м с высокой точностью позволяют установить среднюю скорость детонации. Так, при измерениях на базах 0,3 м 83,62 (отрезков длиной 0,3 м имели скорость детонации в пределах 7,007,49 км/с при среднем значении ее 7,238 км/с. При испытаниях на базах 0,4 м в этот интервал попало 86,34% замеров. Другими словами, от бухты достаточно испытать два отрезка по 0,3-0,4 м, чтобы с большой долей вероятности говорить о средней скорости детонации в ней. Анализ приведенного vs-териала говорит о нормальном законе распределения скоростидетонации, параметры которого изменяются в зависимости от степени детализации рассмотрения протекающего процесса, позволяющей улавливать или не улавливать существующие неоднородности по длине ДШ, связанные с наличием в нем бракованных участков. Таким образом, установлено, что для детонирующих шнуров марки ДШ-А, максимальные отклонения скорости детонации соответствуют базе измерений 0,1 м, что, очевидно, заложено в технологии изготовления шнура этой марки. Математическая зависимость, характеризующая вероятность (Р(д)) попадания случайного экспериментального значения скорости детонации (Д) в интервал Д1