CC BY
35
Ч.С. Лайдабон, Ж.Г. Дамбаев, В.Н. Ковалевский и др. Обоснование физических основ буровзрывного способа для получения строительных материалов из природного камня
Могнонов Дмитрий Маркович, доктор химических наук, профессор, зав. лабораторией химии полимеров, Байкальский институт природопользования СО РАН, 670047, Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6, dmog@binm.bscnet.ru
Аюрова Оксана Жимбеевна, ведущий инженер, лаборатория химии полимеров, Байкальский институт природопользования СО РАН, 670047, Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6, Лет88@таП.ги
Буянтуев Сергей Лубсанович, доктор технических наук, профессор, зав. лабораторией физики плазмы и плазменных процессов, Бурятский государственный университет, 670000, Улан-Удэ, ул. Смолина, 24а, buyantuevsl@mail.ru
Корнопольцев Василий Николаевич, кандидат технических наук, директор ООО МИП «МЕГАРЕСУРС», 670047, Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6, kompo@mail.ru
Mognonov Dmitriy Markovich, Doctor of Chemistry, Professor, Head of Laboratory of Polymer Chemistry, Baikal Institute of Nature Management SB RAS, dmog@binm.bscnet.ru
Ayurova Oxana Zhimbeevna, engineer, Laboratory of Polymer Chemistry, Baikal Institute of Nature Management SB RAS, сhem88@mail.ru
Buyantuev Sergey Lubsanovich, Doctor of Technical Sciences, Professor, Head of Laboratory of Physics and Plasma Processes, Buryat State University, buyantuevsl@mail.ru
Kornopoltsev Vasiliy Nicolaevich, candidate of technical sciences, director of “MEGARESURS” Ltd., Baikal Institute of Nature Management SB RAS, kompo@mail.ru
УДК 691.4 © Ч.С. Лайдабон, Ж.Г. Дамбаев, В.Н. Ковалевский, А.Ч. Лайдабон
ОБОСНОВАНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ОСНОВ БУРОВЗРЫВНОГО СПОСОБА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ ИЗ ПРИРОДНОГО КАМНЯ
Определено расстояние между соседними шпурами (скважинами) при буровзрывном способе добычи блочного камня. Описывается оптимальный комплексный подход управления расстояния между зарядами с учетом минимальной зоны нарушенности законтурного массива для обеспечения процесса добычи строительных материалов из природного камня.
Ключевые слова: строительные материалы, природные камни
C.S. Laydabon, Zh.G. Dambaev, V.N. Kovalevsky, A.Ch. Laydabon
PHYSICAL JUSTIFICATION OF BLAST-HOLE DRILLING METHOD OF BUILDING MATERIALS EXTRACTION FROM NATURAL STONE
The article is devoted to the estimation of distance between neighboring boreholes with the blast-hole drilling method of extraction of block stones. It describes the optimum complex procedure of distance estimation between charges with a glance to a minimal zone of boundary massif disturbance
Keywords: mm'truc^on materials, natural stone
Разработка месторождений блочного камня должна вестись с позиций ресурсосбережения и рационального использования этого ценного минерального сырья с сохранением его естественных физико-механических свойств. При разработке в основном используется буровзрывной способ отбойки блоков, при котором выполнение указанных требований является весьма сложным. Применяемые технологии взрывной отбойки камнеблоков обеспечивают в настоящее время выход качественного блочного камня лишь в пределах 20-25% от объема добываемой горной массы [1]. Поэтому решение этой актуальной проблемы повышения выхода качественной продукции должно базироваться на совершенствовании способов управления энергией взрыва и разработке физических основ направленного разрушения горных пород для обоснования технологий щадящего взрывания, при которых обеспечивается сохранность прочностных свойств добываемых блоков и законтурного массива.
В связи этим необходима разработка новых физических методов направленного разрушения горных пород. Для решения данной проблемы целесообразен системный подход, учитывающий весь спектр вопросов эффективного управления энергией взрыва, что является актуальной научной проблемой и позволит выявить существенные резервы для увеличения объемов добычи и уменьшения себестоимости качественных строительных материалов из природного камня. Известно, что с увеличением
расхода взрывчатых веществ на один погонный метр длины заряда растет расстояние между смежными скважинами (шпурами) и, соответственно, увеличивается зона нарушенности законтурного массива. Таким образом, масса заряда и расстояние между ними находятся в противоречии с обеспечением сохранности тыльной стороны массива: чем больше это расстояние, тем большими будут размеры зоны нарушенности законтурного массива. Поэтому необходимо обоснование рационального соотношения между величиной заряда и расстоянием между шпурами (скважинами) в ряду, для чего нужно использовать взаимосвязь амплитудно-временных параметров импульса давления продуктов взрыва (ПВ) в зарядной камере с интенсивностью формирования волн напряжений.
При возникновении магистральной трещины по линии расположения шпуров (скважин) происходит остановка развития побочных (азимутальных) трещин за счет разгрузки контурной части, что экспериментально доказано многими исследователями. Процесс развития магистральной трещины при хрупком разрушении наиболее адекватно описывается критерием А.Ф. Иоффе - критерием максимальных растягивающих напряжений. Условием продвижения трещины является соблюдение локального уровня напряженно-деформированного состояния в области острия трещины, когда деформация у вершины движущейся трещины инвариантна и равна критической.
Учитывая, что область массива между смежными зарядами подвержена квазистатическому напряженному состоянию за счет установления равномерного нагружения горной породы давлением продуктов взрыва, то целесообразно определить длину магистральной трещины путем приведения динамической задачи к статической. Для определения максимальной длины развития магистральных трещин воспользуемся моделью Дагдайла-Билби-Коттрелла-Свиндена, в которой применена теория непрерывно распределенных дислокаций [2]. При этом теорией линейной механики разрушения допускается, что разрушение наступает тогда, когда раскрытие трещины в вершине достигает некоторого критического значения 8о. Раскрытие трещины вычисляется по формуле:
8 =
4 L • а
cos K
sin К
(к + у )
(К - у )
dK
где
sin у = cos
sin a = sin
2 а
L
ж l„
sin к =
у=
ж.-И -
где L-рaсстояние между шпурами (скважинами), см; ^--критическое растягивающее напряжение, МПа; Е -модуль Юнга, МПа; т- растягивающее напряжение, МПа; 1тр - длина радиальной трещины, см; х - расстояние от центра зарядной полости до оси симметрии между зарядными, см.
К
sin a
- sin
a
E
71
L
жа
а
sin a
а
ж x
L
sin a
-біІУ, см
12
10
Єг)"80 = 9,2
8
В 4 2
20 ^0 60 80 100 120 L, CM
Рис. Зависимость раскрытия трещин (б) от расстояния между зарядными полостями
Результаты расчетов раскрытия трещин представлены в виде графиков на рис. При этом используется критерий разрушения, который основан на допущении определенного раскрытия трещин, т.е. разрушения при достижении некоторого критического значения, в нашем случае равного 80 = 3-10-4см. Из графика видно, что каждой длине радиальной трещины (1тр) существует
Б.Г. Базаров, У. Чинсух, С. Норжинбадам и др. Суперпластификаторы на основе отходов угледобывающей и деревообрабатывающей промышленности при производстве строительных материалов
максимальное расстояние между шпурами (скважинами). Приведенные расчетные зависимости для определения максимальных расстояний между зарядными полостями L и не превышают размеры зон нарушенности блочного камня, согласно требованиям ГОСТ 79-84.
Таким образом, процесс раскола блочного камня отражает физическую модель направленного разрушения горных пород и может служить основой для выбора оптимального расстояния между шпурами (скважинами).
Литература
1. Блохин В.А. Добыча блочного камня буровзрывным способом // Строительные материалы. - 1977. -№6 - С. 10-11.
2. Сиратори М., Миеси., Мацусита Х. Вычислительная техника разрушения. - М.: Мир, 1986. - 336 с.
Лайдабон Чимит Сандабович, доктор технических наук, профессор, Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления. 670013, Улан-Удэ, ул. Ключевская, 40а.
Дамбаев Жаргал Гомбоевич, доктор технических наук, профессор, Улан-Удэнский институт железнодорожного транспорта.
Ковалевский Владимир Николаевич, кандидат технических наук, доцент, Санкт-Петербургский государственный горный университет.
Лайдабон Аюр Чимитович, инженер, Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления.
Laydabon Chimit Sandabovich, Doctor of Technical Sciences, Professor, East-Siberian State University of Technologies and Management, 670013, Ulan-Ude, Kluchevskaya St., 40a.
Dambaev Zhargal Gomboevich, Doctor of Technical Sciences, Professor, Ulan-Ude Institute of Railway Transport.
Kovalevsky Vladimir Nikolayevich, candidate of technical sciences, Associate Professor, Saint-Petersburg State University of Mining.
Laydabon Ayur Chimitovich, engineer, East-Siberian State University of Technologies and Management, 670013, Ulan-Ude, Kluchevskaya St., 40a.
УДК 666.97 © Б.Г. Базаров, У. Чинсух, С. Норжинбадам, Р. Санжаасурен, Л.А. Урханова
СУПЕРПЛАСТИФИКАТОРЫ НА ОСНОВЕ ОТХОДОВ УГЛЕДОБЫВАЮЩЕЙ И ДЕРЕВООБРАБАТЫВАЮЩЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Получены новые пластифицирующие добавки в бетон на основе отходов целлюлозно-бумажной и угольной промышленности. Изучено влияние комплексных модификаторов для цементных растворов в виде гуматных реагентов из бурых углей и лигносульфонатов на реологические и физико-механические свойства цементного теста и бетона. Установлено, что пластифицирующие добавки снижают водопотребность на 20% и более, повышают прочностные характеристики и подвижность цементных растворов.
Ключевые слова: суперпластификаторы, водопотребность, цемент, прочность.
B.G. Bazarov, U. Chinsookh, S. Norjinbadam, R. Sanzhaasuren, L.A. Urkhanova
SUPERPLASTICIZING ADDITIVES BASED ON THE MINING AND LUMBERING WASTES DURING BUILDING MATERIALS PRODUCTION
New plasticizing additives to concrete based on pulp and paper and mining industrial wastes are obtained. The influence of complex modifiers for cement solutions in the form of humate reagents from brown coals and lignosulfonates on the rheological and mechanical properties of cement solutions and concrete was studied. It was found out that the plasticizing agents reduce water requirement by 20% and more, increase mobility and strength characteristics of cement solutions.
Keywords: superplasticizers, water requirement, cement, strength.
При производстве строительных материалов, например бетона, для повышения прочности и долговечности применяются химические добавки. Добавки обладают высоким разжижающим эффектом и получили название суперпластификаторы (СП). В последние годы, в целях модернизации техноло-
