CC BY
12
УДК 662.215.121
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ЗАБОЙКИ НА ПРИМЕРЕ РАЗРУШЕНИЯ БЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ МЕТОДОМ
ДЕФЛАГРАЦИИ
Е. Н. Казарина, А. А. Галимьянов, А. В. Рассказова, В. И. Мишнев
Обширный практический опыт ведения буровзрывных работ подтверждает актуальность применения забойки в контексте качества взрыва. Однако, исходя из опыта некоторых карьеров, появляются сомнения в необходимости применения забойки как одного из основных факторов повышения коэффициента полезного действия и соответственно отказ от нее. Авторы разных исследований разделяются во мнениях. Многие исследователи утверждают, что забойка способствует повышению полезного использования энергии взрыва, однако в определённых условиях забойка не влияет на эффективность разрушения. Представлено лабораторное исследование эффективности забойки при дроблении способом дефлаграции.
Ключевые слова: забойка, дефлаграция, дробление, фракционный состав, разрушение бетонных конструкций.
Введение
Забойка имеет важную роль при вторичном дроблении, обеспечивает полноту детонации взрывчатых веществ, увеличивает продолжительность импульса взрыва. Также забойка оказывает значительное сопротивление и удерживает продукты детонации взрывчатых веществ внутри скважины [1]. Забойка может также иметь малую длину, располагаться у устья скважины и надежно запирать скважину до момента разрушения массива [2]. Основными требованиями, предъявляемыми к забоечным материалам, являются: обеспечение высокой эффективности взрыва, удобство в обращении и возможность механизации работ по забойке [3]. От конструкции и материала забойки зависит время удержания газообразных продуктов взрыва [4]. Качественная забойка способствует повышению полезного использования энергии взрыва на дробление горных пород и приводит к снижению величины ударно-воздушной волны и дальности разлета кусков взорванной породы [5]. Однако в зимний период при наличии сезонного промерзания пород забойка может оказывать отрицательное воздействие на эффективность разрушения верхней части подготавливаемого массива [6]. Многие исследователи [7, 8] придерживаются мнения о положительном эффекте применения забойки. Другие утверждают обратное, к примеру, имеются исследования бывш. ИГД Минчермета СССР, согласно которым забойка не влияет существенно ни на качество дробления породы, ни на разлет кусков породы [9], что подтверждается современными исследованиями Дальневосточных ученых на основе эффекта увеличенных интервалов замедлений [10]. Учитывая вышесказанное, есть основания полагать, что использование забоечного материала при ведении
взрывных работ на многих горнодобывающих предприятиях на современном этапе развития технологий является неотъемлемой частью повышения эффективности и качества разрушения горной массы.
Методы исследования
Для уточнения эффективности применения забойки сотрудниками ИГД ДВО РАН начата работа в этом направлении, где на первом этапе произведен эксперимент с применением дефлагрирующего патрона «ЭНАМАТ». Следует отметить, что вещество «ЭНАМАТ» относится согласно патента [11] к пиротехническому составу (конкретнее к термитному) для разрушения негабаритных кусков горных пород и неметаллических строительных конструкций.
Эксперимент заключался в разрушении 3-х бетонных конструкций при помощи «ЭНАМАТ» (рис. 1), с применением забоек разных видов, и проводился целью определения эффективности процесса дефлаграции при разных конструкциях забойки. Коэффициент крепости по шкале проф. Протодьяконова используемых образцов согласно ГОСТ 21153.1-75 [12] составил 0,39.
Рис. 1. Экспериментальные заряды: 1 - без забойки, 2 - с забойкой из глины, 3 - с бетонной забойкой
Результаты эксперимента по дефлаграции патрона «ЭНАМАТ» представлены в табл. 1
При проведении первого опыта, в шпур бетонной конструкции образца №1 опускался дефлагрирующий патрон, без дальнейшего формирования забойки. Далее в результате срабатывания патрона дробление не зафиксировано.
На втором опыте в шпуре бетонной конструкции №2 формировалась забойка из глины с включением мелких камней. В результате де-
флаграции заряда зафиксировано хорошее дробление соответствующей заготовки на куски относительно средней крупности (табл. 2), что говорит о недостаточном запирающем эффекте забойки, вследствие слабого сцепления забойки со стенками шпура.
Таблица 1
Фото бетонных конструкций до и после дефлаграции
Эксперимент с бетонной конструкцией №3 проводился с аналогичными параметрами за исключением одного - формирования забойки из бетона, в результате чего получены наилучшие результаты дробления, что подтверждается соответствующим анализом фракционного состава (табл. 2).
Таблица 2
Анализ фракционного состава в разрушенных бетонных конструкций
Размер фракции, мм Образец
№2 №3
г % г %
+20 11 080 90,82 8 810 73,9
-20+10 180 1,46 610 5,12
-10+5 170 1,40 430 3,61
-5+0 770 6,32 2 070 17,37
Итого 12 200 100 11 920 100
Анализ результатов эксперимента показывает, что наиболее эффективным забоечным материалом, применяемым с патроном «ЭНАМАТ» яв-
ляется бетонная забойка. Это обусловлено наиболее полным сцеплением забойки с бетонной конструкцией, и образованием наилучшего запирающий эффекта, где забойка оказывает наибольшее сопротивление газам, выделяющимся в процессе дефлаграции заряда с огромным давлением.
Следующим этапом рекомендуется проведение исследований на предмет уточнения запирающего эффекта забоек при разрушениях негабаритных кусков породы разной крепости на карьере методом дефлаграции, с дальнейшим переходом на испытания при разных взрывных технологиях, в том числе в горном массиве с различными параметрами БВР.
Исследования проведены с использованием ресурсов Центра коллективного пользования научным оборудованием «Центр обработки и хранения научных данных ДВО РАН», финансируемого Российской Федерацией в лице Минобрнауки России по соглашению № 075-15-2021-663. Технологические исследования выполнены на базе ЦКП «ЦИМС» ХФИЦ ДВО РАН.
Список литературы
1. Особенности производственных испытаний комбинированных забоек взрывных скважин / Е. Б. Шевкун, А. В. Лешинский, А. А. Галимь-янов, К. А. Рудницкий // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2014. № 4. С. 97-107.
2. Лещинский А. В., Шевкун Е. Б. Влияние конструкции забойки взрывных скважин на снижение выхода негабаритных кусков горной массы // Проблемы недропользования. 2020. № 1(24). С. 93-102.
3. Худойбердиев Ф. Т., Максудов Ш. Ф., Холмуродов И. И. Влияние шпуровой забойки на качество дробления горных пород взрывом // Вестник науки и образования. 2020. № 11-1(89). С. 87-91.
4. Конструктивные решения запирания продуктов взрыва во взрывной полости / Д. В. Молдован, В. И. Чернобай, С. Т. Соколов, А. В. Баженова // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2022. № 6-2. С. 5-17.
5. Комков В. Г. Лабораторный стенд для исследования запирающей способности забоек взрывных скважин // Сб. науч. тр. Молодые ученые -Хабаровскому краю: XXI краевого конкурса молодых ученых и аспирантов, Хабаровск. 15-18 января 2019 года. Хабаровск: Тихоокеанский государственный университет, 2019. С. 145-148.
6. О целесообразности использования забойки в условиях взрывания разнопрочных горных пород / В. А. Маккоев, С. В. Хохлов, Ю. И. Суворов, И. А. Сивцев // Взрывное дело. 2021. № 133-90. С. 137-148.
7. Эффективность применения забойки в скважинах / Г. С. Курчин, М. А. Лобацевич, Т. А. Петушкова, П. Ю. Ефремов // Сб. науч. тр. Науки о Земле: вчера, сегодня, завтра: IV Международной научной конференции,
Казань, 20-23 мая 2018 года. Казань: Общество с ограниченной ответственностью "Издательство Молодой ученый", 2018. С. 17-19.
8. Вохмин С. А., Курчин Г. С., Кирсанов А. К. Процесс разрушения породы при взрыве заряда взрывчатого вещества // Вестник Забайкальского государственного университета. 2015. № 11(126). С. 10-22.
9. Кутузов Б.Н. Методы ведения взрывных работ. Ч. 1. Разрушение горных пород взрывом: учеб. для вузов. М.: Издательство «Горная книга», 2007. 471 с.
10. Особенности взрывного рыхления при увеличенных интервалах замедления / Е. Б. Шевкун, А. В. Лещинский, Ю. А. Лысак, А. Ю. Плотников // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2017. № 4. С. 272-282.
11. Термитный состав для разрушения негабаритных кусков горных пород и неметаллических строительных конструкций: пат. № 2660862 C1 РФ. № 2017146202; заявл. 27.12.2017: опубл. 10.07.2018.
12. ГОСТ 21153.1-75 Породы горные Метод определения коэффициента крепости по Протодьяконову. Введен в действие постановлением Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР от 25 сентября 1975 г. N 2491: дата введения 1976-07-01. - URL: https://docs.cntd.ru/document/1200023972 (дата обращения: 24.10.2019).
Казарина Елизавета Николаевна, инженер, [email protected], Россия, Хабаровск, Институт горного дела ДВО РАН,
Галимьянов Алексей Алмазович, канд. техн. наук, вед. науч. сотр., руководитель сектора, [email protected], Россия, Хабаровск, Институт горного дела ДВО РАН,
Рассказова Анна Вадимовна, канд. техн. наук, вед. науч. сотр. лаборатории, [email protected], Россия, Хабаровск, Институт горного дела ДВО РАН,
Мишнев Владимир Игоревич, инженер сектора, mishnev. vl@mail. ru, Россия, Хабаровск, Институт горного дела ДВО РАН
THE EFFECTIVENESS OF THE APPLICATION OF THE FACE ON THE EXAMPLE OF THE DESTRUCTION OF CONCRETE STRUCTURES BY DEFLAGRATION
E. N. Kazarina, A. A. Galimyanov, A. V. Rasskazova, V. I. Mishnev
Extensive practical experience in conducting drilling and blasting operations confirms the relevance of the application of the face in the context of explosion quality. However, based on the experience of some quarries, there are doubts about the need to use slaughtering as one of the main factors in increasing the efficiency and, accordingly, abandoning it. The authors of different studies are divided in their opinions. Many researchers claim that the slaughtering contributes to an increase in the useful use of the energy of the explosion, however, under certain conditions, the slaughtering does not affect the efficiency of destruction.
The article presents a laboratory study of the effectiveness of the slaughtering during crushing by deflagration method.
Key words: slaughtering, deflagration, crushing, fractional composition, destruction of concrete structures.
Kazarina Elizaveta Nikolaevna, engineer of the sector, [email protected], Khabarovsk, Russia, Institute of Mining, FEB RAS,
Galimyanov Alexey Almazovich, candidate of technical sciences, leading researcher, head of the sector, [email protected], Russia, Khabarovsk, Institute of Mining, FEB RAS,
Rasskazova Anna Vadimovna, candidate of technical sciences, laboratory leading researcher, annbot87@,mail.ru, Russia, Khabarovsk, Institute of Mining, FEB RAS,
Mishnev Vladimir Igorevich, engineer of the sector, mishnev.vl@,mail. ru, Russia, Khabarovsk, Institute of Mining, FEB RAS
Reference
1. Features of production tests of combined blast wells / E. B. Shevkun, A.V. Leshinsky, A. A. Galimyanov, K. A. Rudnitsky // Mining information and analytical bulletin (scientific and technical journal). 2014. No. 4. pp. 97-107.
2. Leshchinsky A.V., Shevkun E. B. The influence of the design of blasting wells on reducing the yield of oversized pieces of rock mass // Problems of subsoil use. 2020. No. 1(24). pp. 93-102.
3. Khudoiberdiev F. T., Maksudov Sh. F., Kholmurodov I. I. The influence of the hole face on the quality of rock crushing by explosion // Bulletin of Science and Education.
2020. No. 11-1(89). pp. 87-91.
4. Constructive solutions for locking explosion products in an explosive cavity / D. V. Moldovan, V. I. Chernobai, S. T. Sokolov, A.V. Bazhenova // Mining information and Analytical Bulletin (scientific and technical journal). 2022. No. 6-2. pp. 5-17.
5. Komkov V. G. Laboratory stand for the study of the locking capacity of blast wells // Collection of scientific tr. Young scientists - Khabarovsk Krai: XXI regional competition of young scientists and graduate students, Khabarovsk. January 15-18, 2019. Khabarovsk: Pacific State University, 2019. pp. 145-148.
6. On the expediency of using a face in conditions of explosion of multi-strength rocks / V. A. Makkoev, S. V. Khokhlov, Yu. I. Suvorov, I. A. Sivtsev // Explosive business.
2021. No. 133-90. pp. 137-148.
7. The effectiveness of the application of the downhole in wells / G. S. Kurchin, M. A. Lobatsevich, T. A. Petushkova, P. Yu. Efremov // Collection of scientific tr. Earth Sciences: yesterday, today, tomorrow: IV International Scientific Conference, Kazan, May 20-23, 2018. Kazan: Limited Liability Company "Young Scientist Publishing House", 2018. pp. 1719.
8. Vokhmin S. A., Kurchin G. S., Kirsanov A. K. The process of rock destruction during the explosion of an explosive charge // Bulletin of the Trans-Baikal State University. 2015. No. 11(126). pp. 10-22.
9. Kutuzov B.N. Methods of conducting blasting operations. Part 1. Destruction of rocks by explosion: textbook. for universities. M.: Publishing house "Mountain book", 2007. 471 p.
10. Features of explosive loosening at increased deceleration intervals / E. B. Shev-kun, A.V. Leshchinsky, Yu. A. Lysak, A. Yu. Plotnikov // Mining information and analytical bulletin (scientific and technical journal). 2017. No. 4. pp. 272-282.
11. Thermite composition for the destruction of oversized pieces of rocks and non-metallic building structures: pat. No. 2660862 C1 of the Russian Federation. No. 2017146202; application 27.12.2017: publ. 10.07.2018.
12. GOST 21153.1-75 Mountain rocks Method for determining the strength coefficient according to Protodyakonov. Put into effect by the resolution of the State Standards Committee of the Council of Ministers of the USSR of September 25, 1975 N 2491: date of introduction 1976-07-01. - URL: https://docs.cntd.ru/document/1200023972 (accessed: 24.10.2019).
УДК 624.19.034.5
ГЕОМЕХАНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ЗОНЫ УКРЕПЛЕННЫХ ПОРОД НА НЕСУЩУЮ СПОСОБНОСТЬ ОБДЕЛКИ ПОДВОДНОГО ТОННЕЛЯ
И.Ю. Воронина, А.С. Саммаль, К.Е. Залесский
Предлагается подход к оценке напряженно-деформированного состояния и несущей способности монолитных обделок подводных тоннелей, сооружаемых с применением укрепительной цементации окружающего грунтового массива который позволяет определять необходимые параметры подземных конструкций на основе построения границ областей их применения. С целью реализации разработанных теоретических положений использовано оригинальное аналитическое решение соответствующей плоской задачи теории упругости, реализованное в виде компьютерной программы.
Ключевые слова: подводные тоннели, инъекционное укрепление пород, обводненный массив, метод расчета, напряженное состояние, область применения конструкции.
В настоящее время в Российской Федерации прорабатываются вопросы практической реализации стратегии развития железнодорожной инфраструктуры Сибири и Дальнего Востока, предусматривающие, в том -числе строительство транспортного перехода на остров Сахалин. В качестве одного из вариантов пересечения пролива Невельского рассматривается возобновление на новом техническом уровне проекта сооружения подводного тоннеля, экономическое обоснование которого выполнено еще в 1950. г [1 - 3].
Одним из перспективных способов повышения несущей способности подводных подземных сооружений является инъекционное укрепление окружающего массива с целью создания вокруг выработок зон, в которых существенно повышаются однородность, водонепроницаемость и прочность грунтов. При этом повышение деформационных характеристик в зо-
