CC BY
35
_Известия ТулГУ. Науки о Земле. 2013. Вып. 3_
ТулГУ, 2007. 220 с.
Лукиенко Леонид Викторович, д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой, lukienko_lv®,mail. ги, Россия, Новомосковск, РХТУим. Д.И. Менделеева,
Исаев Владимир Владимирович, асп., lukienko lvamail ги, Россия, Новомосковск, РХТУим. Д.И. Менделеева
ABOUT DEFINING STRENGTH PROPERTIES OF TRACTIVE ELEMENT FOR MINING
ELECTRIC LOCOMOTIVES
L. V. Lukienko, V. V. Isayev
Using rack dented transmissions for increasing application sphere of mining electrical locomotives in workings with large incidence angle was proposed at the paper. The construction of proposed technical solution and results of analyzing stressed state of the tractive elementwere described.
Key words: mining locomotives, rack dented transmissions, stressed state of the tractive element.
Leonid Viktorovich Lukienko, doctor of technical sciences, professor the Head of chair, lukienko l vamail. ru, Russia, Novomoskovsk, RHTU of D.I. Mendeleyev,
Vladimir Vladimirovich Isayev, postgraduate, lukienko lv a mail ru, Russia, Novomoskovsk, RHTU of D.I. Mendeleyev
УДК: 622.235
РЕШЕНИЯ ПО СОВЕРШЕНСТВОВАНИЮ РАСЧЕТНОГО АППАРАТА ПОДГОТОВКИ ПАСПОРТА БВР
В.П. Сафронов, A.B. Панкратов
Представлены решения по совершенствованию расчетного аппарата подготовки паспорта БВР за счет введения параметров, которые характеризуют породный массив выемочного блока с позиции волновой теории и межэкранного эффекта взрыва. Приведены способы формирования в породном массиве экранов взрывом или с применением гидроструйных технологий.
Ключевые слова: волновая теория, породный массив, буровзрывные работы, гранулометрический состав, гидроструйные технологии, межэкранный эффект взрыва.
При подготовке к экскавации массивов карбонатных пород, к которым относятся известняки и доломиты, с помощью буровзрывных работ (БВР) требуется получить в забое гранулометрический состав, отвечающий
технологическим требованиям выемки, погрузки, транспортировки и пункта приема полезной массы. В случаях, когда размеры кусков взорванной горной массы не отвечают технологическим требованиям, отдельности относят к «негабаритным кускам». Негабаритные куски, как правило, являются проявлениями последствий взрыва природных блоков, так как совокупность природных отдельностей породного массива («геоупаковка отдельностей») определяет природный гранулометрический состав. Размеры фрагментов породного массива задаются значениями геометрических параметров систем трещин. Чем больше расстояние между трещинами в слое и больше мощность рассматриваемого слоя, тем больше размер природного фрагмента породного массива[1]. Если скважина, подготовленная под заряд, проходит через отдельность, то данный природный фрагмент с большой вероятностью будет раздроблен и с меньшей вероятностью подлежит дроблению, если скважинный заряд размещен относительно природной отдельности. Такой вывод следует в соответствии с газовой теорией взрыва. Однако в практике производства БВР в условиях открытых горных работ присутствуют случаи, когда фрагменты разрушаются от соударений, а в зажатой среде разрушение отдельностей взрывом происходит на значительном расстоянии от скважинного заряда. Для уточнения результатов поведения взрыва в трещиноватом массиве авторами проведена серия экспериментов. Эксперименты проводились в массиве известняков Грызловского карьера Тульской области. Закладка скважинных зарядов выполнена по пяти вариантам (рис. 1):
1) ось скважины располагалась в природной трещине;
2) ось скважины располагалась в узле двух систем трещин;
3) ось скважины располагалась на расстоянии от трещины;
4) ось скважины располагалась в центре природной отдельности;
5) ось скважины располагалась в центре природной отдельности, а скважинный заряд изолировался толстостенной металлической оболочкой от стенок скважины.
Рис. 1. Варианты закладки скважинных зарядов
91
_Известия ТулГУ. Науки о Земле. 2013. Вып. 3_
Результаты экспериментов по вариантам 1 и 2 подтвердили то, что газы от взрыва раскрывают трещины, а по варианту 4 происходит интенсивное дробление природной отдельности. По варианту 3 происходит частичное дробление отдельности и раскрытие ближайшей к скважине трещины. Следовательно, дробление естественных отдельностей осуществляется в тех случаях, в которых ось скважины проходит через отдельность. По варианту 5 получен результат, подтверждающий, что разрушение происходит от взрывной волны [2].
Газы от взрыва совершают работу по дроблению природных отдельностей на локальном уровне организации вещества. За пределами этого уровня дробление отдельностей осуществляет взрывная волна.
Прогноз результатов подготовки породного массива к экскавации взрывом носят вероятностный характер, который часто сопровождается нарушениями технологического режима горного предприятия. На практике каждый последующий выемочный блок, как правило, уже обработан взрывом при подготовке к экскавации предыдущего выемочного блока, то есть все системы трещин выведены из естественного состояния, что необходимо учитывать при подготовке паспорта БВР для очередного выемочного блока [3]. Поэтому акцент в исследованиях сделан на волновую теорию взрыва - поведение взрывной волны в структурных лабиринтах породного массива выемочного блока.
Идея совершенствования расчетного аппарата подготовки паспорта БВР состоит в ведении в расчетный аппарат параметров, которые характеризуют породный массив выемочного блока с позиции волновой теории и межэкранного эффекта взрыва. Межэкранный эффект взрыва положен в основу межэкранной взрывной технологии подготовки выемочного блока к экскавации с соблюдением принципиального подхода: «не выпускать энергию взрыва за пределы объема подготавливаемого к экскавации выемочного блока и не дробить в нем ничего лишнего». Использование «возвращенной» энергии взрыва позволяет существенно снижать эксплуатационные затраты на комплекс буровзрывных работ. Распределение зарядов в массиве выемочного блока, с учетом поведения взрывных волн в межэкранном пространстве, позволит управлять гранулометрическим составом полезной массы в выемочном блоке.
Результаты анализа расчетного аппарата подготовки паспорта БВР(рис.2), утвержденного в нормах технологического проектирования открытых горных работ, позволили выделить 4 группы параметров: 1 -оценивающие физико-механические свойства пород массива; 2 -оценивающие технологию горного производства; 3 - геометрические параметры взрываемого блока; 4 - параметры, оценивающие способ взрывания [4], [5].
Рис. 2. Расчетный аппарат подготовки паспорта БВР, принятый е нормах технологического проектирования открытых горных работ
Из рис. 2 следует, что в расчетном аппарате преобладают геометрические параметры взрываемого блока. Параметры, оценивающие блочность трещиноватого породного массива и характеризующие распределение скважинных зарядов в среде природных отдельностей выемочного блока, выражены через коэффициенты или не явно выражены.
По ряду вопросов, связанных с расчётом значений технологических параметров ведения взрывных работ (расстояние между скважинами, расчет массы заряда ВВ и др.), нет единого мнения среди специалистов в данной области, но то, что в расчетном аппарате паспорта БВР должны быть параметры, оценивающие структурные особенности трещиноватого породного массива, едины во мнении все специалисты. Поэтому параметры, характеризующие форму отдельности, слоевую гипсометрию, форму берегов систем трещин и формы свободных поверхностей выемочного блока, должны входить в расчетный аппарат БВР.
В данной статье сделана попытка формализовать эти параметры и ввести их в расчетный аппарат БВР. Поэтому технология БВР строиться на межэкранных эффектах взрыва. Межэкранная технология отличается от контурного взрывания тем, что скважинные заряды по функциональному назначению разделяются на экраносоздающие и дробящие. Экрано-создающие скважинные заряды настраиваются по естественным системам трещин. Взрываются заряды с определенным интервалом замедления, относительно дробящих скважинных зарядов. Дробящие скважинные заряды закладываются в природные отдельности и взрываются в определенной последовательности.
Эффективное экранирование энергии взрывных волн, смыкание (размыкание) естественных и техногенных трещин внутри экранированного объема достигается при соблюдении условий:
_Известия ТулГУ. Науки о Земле. 2013. Вып. 3_
индивидуальных конструкций скважинных зарядов, создания экранов из систем трещин или иным способом и последовательности инициирования зарядов.
В случаях с неярко выраженной системой природных трещин для создания экранов в выемочном блоке предлагается использовать гидроструйные технологии.
Практическая реализация гидроструйной технологии формирования экранов в породном массиве заключается в следующем. В пробуренную горизонтальную скважину помещается гидроструйный инструмент, установленный на составной штанге длиною в соответствии с глубиной скважины (рис. 3).Диаметр рабочего инструмента соответствует диаметру скважины. В штанге имеется канал для подачи воды под высоким давлением в забой. Путем вращения гидроструйного инструмента и подачи струи воды высокого давления образуется в забое экран, полусферической формы с радиусом, который можно задавать.
Рис. 3. Схема формирования гидроструйной установкой экранов полусферической формы в забое скважины: 1 - породный массив;
2 - гидроструйная установка;3 - скважина; 4 - штанга;
5 - гидроструный рабочий орган; 6 - струи высокого давления;
7-экран полусферической формы
Реализация гидроструйной технологии для создания экранов сопровождается увлажнением выемочного блока и изменениями акустической жесткости массива пород, что тоже применимо в управлении взрывом.
Результаты опробования межэкранной технологии взрывной подготовки выемочного блока к экскавации в условиях карьера «Берники» и карьера «Гуровский» (Тульская область) позволили выявить, что на техногенный гранулометрический состав взорванной массы влияет расположение зарядов в среде отдельностей с максимальными геометрическими параметрами. Отдельности с максимальными параметрами принадлежат мощным слоям, то есть мощность слоя является тем основным параметром, который влияет на расположение зарядов в среде отдельностей и удельный расход ВВ.
Зависимость удельного расхода ВВ от мощности слоя внедрена в расчетный аппарат вычисления значений параметров буровзрывных работ (рис.4).
массива
(МЬуСЧуИС^к/рОО-ш)]
>||чсскпну
а=\Ут
Е»1Лв6-(п11тр-1№ф п>
HJ.IV
массива, трсоуюшая:
Ё *1(-(Ь,с1Ё<1+С)М30(3-т)] !
Я?р-ЙШ( 1/л)+((зоо+куу( 1мнас))чФ
У/бИгус^а+С
■с1 чф=№ га™)/Лу А-
-С* 0,6-Ю,85)1_с={0,65~1 )ИУ
500(3+<кР)
I
О I .в,-.-(п1|в-1К[ф
о|Ср-500(3+^ср)
| Л[К1б.1СН11< Приметши: кцц.ц!
Отношение сторон
Рис. 4. Усовершенствованный расчетный аппарат подготовки
паспорта БВР
Управление гранулометрическим составом полезной массы в выемочном блоке начинается с расчета геометрических параметров отдельностей каждого слоя и построения объемной модели выемочного блока. В среде данной виртуальной модели вычисляются координаты точек заложения зарядов с учетом действия взрывной волны, отражённой от экранов, которые формируются из естественных трещин путем взрыва экраносоздающих скважинных зарядов или с использованием гидроструйных технологий.
Усовершенствованный расчетный аппарат позволяет установить удельный расход взрывчатого вещества, который обеспечит трансформацию части природного гранулометрического состава породного массива в техногенный гранулометрический состав полезной массы, отвечающий технологическим параметрам оборудования, участвующего во всех звеньях технологической цепи горного и перерабатывающего производств.
_Известия ТулГУ. Науки о Земле. 2013. Вып. 3_
Список литературы
1. Друкованный М.Ф., Гаек Ю.В., Мишин В.В. К вопросу о влиянии трещиноватости на характер разрушения породного массива взрывом // Взрывное дело. 1962. №50. С. 98-107.
2. Кутузов Б.Н., Тюпин В.Н. Определение размеров зон деформирования трещиноватого массива взрывом заряда ВВ // Изв. вузов. Горный журнал. 1983. №4. С. 53-58.
3. Чирков А.С. Добыча и переработка строительных горных работ. М.: Изд-во МГГУ. 2005. С. 181-192.
Сафронов Виктор Петрович, д-р техн. наук, проф., geotims&,list.ги, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Панкратов Антон Валерьевич, асп., pankrat@,drummer.ги, Россия, Тула, Тульский государственный университет
SOLUTIONS ТО IMPROVE THE CURRENT STAFF TRAINING PASSPORT DRILLING
AND BLASTING OPERATIONS
V.P. Safronov, A. V. Pankratov
The solutions to improve the design of the passport drilling and blasting operations unit training through the introduction of parameters that characterize the rock mass excavation unit from a position located behind the wave theory and the effect of the explosion are presented. There are ways in the formation rock mass or blast screens hydrojet with application technologies.
Key words: wave theory, rock mass, blasting, grading, hydro-jet technology, located behind the explosion effect.
Safronov Viktor Petrovich, doctor of technical sciences, professor, geotimsalist. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Pankratov Anton Valerevich, postgraduate, pankratadrummer. ru, Russia, Tula, Tula State University
