بررسی چاشنی ها برای آتشکاری بعد از عملیات ژئوفیزیک (IP-RS)

چکیده

گاهی اوقات در هنگام آتشکاری برقی  برخی مکان ها به خصوص معادن فلزی مانند معادن سولفوره دچار انفجار ناخواسته می شویم. این انفجارات ناگهانی ناشی از انفجار چاشنی ها در هنگام تماس با جریان های الکتریکی سرگردان موجود در منطقه است.

در این مقاله به عواملی که سبب این انفجارات ناخواسته می شود که یکی از آن ها روش های ژئوفیزیک IP-RS می باشد مورد  بررسی قرار می گیرد. در این حین گروهی از چاشنی های الکتریکی نیز معرفی خواهند شد.

در نهایت با معرفی یک نوع چاشنی جدید با نام «نانل»، پیشنهاد می شود برای جلوگیری از آن گونه انفجارات  از این سیستم آتشکاری استفاده شود.

کلمات کلیدی

پلاریزاسیون القائی، چاشنی نانل، چاشنی الکتریکی

مقدمه

آتشکاری  شامل روشهای گوناگونی می باشد که به وسیله آن ها خرج اصلی منفجر می شود. یکی از روش های آتشکاری که مورد بحث ما می باشد، آتشکاری برقی است، که از چاشنی های الکتریکی استفاده می شود .

از طرفی در برخی معادن جهت تعیین میزان ذخایر، از روش های ژئوفیزیک به طریقه ی الکتریکی (IP-RS) استفاده می گردد که اساس این روش ها وجود اختلاف پتانسیل الکتریکی در این معادن است.

حال چاشنی های الکتریکی ای که در این معادن استفاده می گردد، به دلیل وجود اختلاف پتانسیل دچار انفجارات ناخواسته می شود. همچنین به دلیل حساس بودن دینامیت به گرما و سرما و این که معادن در تابستان بسیار گرم و در زمستان بسیار سرد می باشند لذا  استفاده از این ماده ی ناریه بسیار خطرناک می باشد.

در نتیجه باید از سیستم های آتشکاری غیر الکتریکی مناسب استفاده کرد. امروزه از یک نوع چاشنی غیر الکتریکی به نام چاشنی « شوک بر» استفاده میشود. این چاشنی در اروپا با نام « نانل » معروف است، که ساخته شرکت « نیترو نوبل » می باشد.

آتشکاری برقی(Electric Firing)

در این نوع از چاشنی برقی(Electric Detonator)استفاده می شود که به کمک جریان برق فعال می شوند. خرج اصلی آن از PETN یا ازتورسرب و یا فولیمینات جیوه است.از بخش های دیگر آن خرج ابتدایی، بخش تأخیری، سرچاشنی و مقاومت الکتریکی، درپوش عایق و دو سیم چاشنی است. برحسب زمان این نوع چاشنی ها به گونه های زیر است:

1. چاشنی فوری(Electric Detonator Instantaneous) که کپسول الکتریکی آنی نیز نام دارد و بدنه ی آن آلومینیومی و مسی می باشد وطول آن حدود ۵۲ میلیمتر است.
2. چاشنی تأخیری نیم ثانیه(HF)(Half-Second)؛ که این نوع کپسول ها نیز از جنس آلومینیم و مس می باشد، طول آن ها ۶۲ الی ۸۴ میلیمتر است. ردیف زمانی آن ها صفر تا صد است.
3. چاشنی کم تأخیری میلی ثانیه(MS)(Mili-Second)؛ که کاربرد آن ها در انفجار سطوح بزرگ، تخریب بناها، استخراج معادن و حفر تونل نسبت به انواع قبلی بیشتر است. این نوع همچنین در دو نوع آلومینیومی و مسی می باشد. طول این کپسول ها از ۶۵ تا ۸۵ میلیمتر بوده و انرژی الکتریکی لازم از صفر درصد عملکرد تا صد درصد عملکرد به ترتیب ۸/۰ تا ۴ میلی ژول بر اهم است.

در کل چاشنی های فوق از نظر حساسیت در دو نوع تیپ A و F می باشد.

چاشنی های الکتریکی بر حسب مورد مصرف بر گونه ی زیر تقسیم می شود:

1. مخصوص معادن گاز دار و گرد زغال دار(Permissible Detonator)؛ که علت استفاده ی آن ها به جهت عدم پایداری شعله در زمان انفجار در معادن ذکر شده است.
2. چاشنی لرزه نگاری (Seismic Detonator)؛در آزمایش های ژئوفیزیکی جهت شناسایی و اکتشافات معادن و چاه های نفت به کار می روند. جنس آن ها آلومینیومی است وانرژی الکتریکی لازم از صفر درصد تا صد درصد عملکرد به ترتیب ۸ و ۱۶ میلی ژول بر اهم است.
3. چاشنی الکتریکی آنتی استاتیک (AntiStatic Detonator)؛ در مکان هایی که بار الکتریکی در فضاهای آنها به طور سرگردان موجود است مانند شنزارها یا نقاط مرتفع در کوهستان ها ممکن است با برخورد به زمین پوکه و سرچاشنی تخلیه ی الکتریکی انجام داده وچاشنی بی موقع منفجر شود.
4. آتشزنه الکتریکی باروت (Electrical Igniter)؛
5. آتشزنه الکتریکی برای فتیله اطمینان؛
6. آتشزنه الکتریکی برای اکسیژن مایع(LOX)

اما این که مکانیسم آتش گرفتن چاشنی های برقی ذکر شده طی دو فاصله ی زمانی به ترتیب زیر است:

• وصل جریان برق تا آتش گرفتن سرچاشنی
• آتش گرفتن سرچاشنی تا انفجار نهایی

برخی معایب آتشکاری برقی

با توجه به همه ی مزایای آتشکاری برقی در برخی موارد کاربرد آنها با اشکال مواجه می شود که در زیر به بعضی عوامل آن ها اشاره می کنیم:

الف) الکتریسیته ساکن(Static Electricity):

الکتریسیته ی ساکن ممکن است از یک طوفان شن یا برف و یا ریختن آنفو در چال یا حرکت یک نوار بوجود آید. برای همین اتمسفر این مکان ها دارای بار الکتریکی است و یا همچنین بار الکتریکی ای که در بدن انسان در محیط های خشک و بی رطوبت ذخیره می شود. به هنگام خرج گذاری ممکن است وسایل یا انسان با انرژی حدود ۱۵میلی ژول شارژ شده که سبب انفجار بی موقع چاشنی برقی معمولی که انرژی مورد نیاز آن برای انفجار ۶ میلی ژول است می شود.

ب) تشعشع الکترومغناطیسی (ElctroMagnetic Radiation):

منابعی مانند فرستنده های رادیویی تلویزیونی و یا رادار انرژی الکترومغناطیس را منتشر می کنند که سبب انفجار برخی چاشنی های برقی در بعضی شرایط می شوند. بدین صورت که سیم چاشنی مانند آنتن عمل کرده و باعث انفجار بی موقع چاشنی می شوند.

ج) جریان ولگرد (Stay Corrent):

در معادن فلزی یا مرطوب که قابلیت هدایت جریان الکتریکی زمین زیاد است ممکن است از وسایلی همچون پمپ کمپرسورها و …  جریان الکتریکی به زمین منتقل شده و زمانی که مدار انفجار با زمین تماس پیدا کند چاشنی منفجر می شود.

د) صاعقه (Lightining):

صاعقه باعث ذخیره ی پتانسیل الکتریکی در منطقه شده که در صورت تماس سرچاشنی یا سیم چاشنی با محل عبور جریان الکتریکی (پتانسیل الکتریکی) چاشنی نا خواسته منفجر می شود.

ه) پلاریزاسیون القائی (IP)  (Induced Polarization):

یکی از کاربردهای  روش های مقاومت سنجی در بحث ژئوفیزیک روش پلاریزاسیون القایی(IP) می باشد که برای اکتشافات توده های کانسنگی بالاخص برای سولفیدهای پراکنده مورداستفاده قرار می گیرد.

اصول کار بدین صورت است که هنگام استفاده از چهار الکترود ( دو الکترود پتانسیل و دو الکترود جریان )  در اندازه گیری رزیستوزیته اگر جریان الکتریکی به طور ناگهانی قطع شود ولتاژ بین دو الکترود  پتانسیل فوراً صفر نخواهد شد.پس از قطع جریان ولتاژ یک افت ناگهانی نشان می دهد و سپس به تدریج بعد از گذشت چند ثانیه به صفر نزدیک می شود که این در معادن فلزی باعث هدایت جریان الکتریکی به صورت الکترونیکی در بین کانی های فلزی سنگ ها می شود. درصورت تماس چاشنی های الکتریکی یا سیم های چاشنی های برقی باعث انفجار بی موقع وناخواسته ی آن ها می شود.

در مورد روش ژئوفیزیکی RS نیز تقریباً جریان به همین گونه اتفاق می افتد.

چاشنی های نوع A  و F

حال با توجه به موارد گفته شده تا کنون عملکردچاشنی های الکتریکی تیپ A وF را مقایسه می کنیم. نتایج این قیاس به طور خلاصه در جدول (۱) آمده است.

جدول ۱ : مقایسه خصوصیات و عملکرد چاشنی های الکتریکی A و F:

نوع چاشنی	A	F
مقاومت سیم پل (اهم Ω)	۵/۱	۶/۰
جریان عدم عملکرد (آمپرA)	۲/۰	۶/۰
جریان مورد نیاز عملکرد قطعی ۵ کپسول در مدار سری (آمپرA)	۸/۰	۸/۱
انرژی میانگین عملکرد (mws / Ω)	۸/۱	۱۴
حداقل انرژی مورد نیاز اعمالی برای عملکرد بوسیله منبع تغذیه(mws/ Ω)	۴	۲۰
نسبت ایمنی در مقابل جریان سرگردان	نوع F سه برابر نوع A  ایمن تر است
نسبت ایمنی در مقابل پالس الکتریکی (انرژی)عملکرد قطعی	نوع F  ۱۰ برابر نوع A ایمن تر است
قیمت:علیرغم تمام ویژگی های مقایسه ای فوق الذکر قیمت نوع  Fو  A یکسان می باشد.

 

تقدیر و تشکر

با تشکر از جناب آقایان مهندس یوسفی(مرحوم)، مهندس رحیمی و دکتر بابائی که در جمع آوری اطلاعات ما را به بهترین شکل راهنمایی کردند.

مراجع

[۱] استوار، رحمت الله؛ (۱۳۷۳)؛ آتشکاری در معادن؛ جهاد دانشگاهی صنعتی امیرکبیر؛ تهران؛ جلد اول.

[۲] کاتالوگ های صنایع مهمات سازی تهران

[۳] بابائی، بهنام؛ جزوه ژئوفیزیک۲، دانشگاه آزاد اسلامی واحد محلات