CC BY
75
------------------------------------------- © Ю.Д. Норов, Ш.Ш. Заиров,
2010
УДК 622.235.5
Ю.Д. Норов, Ш.Ш. Заиров
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ДЕЙСТВИЯ ВЗРЫВА СОСРЕДОТОЧЕННОГО УКОРОЧЕННОГО СКВАЖИННОГО ЗАРЯДА ВЗРЫВ ЧА ТЫХ ВЕЩЕСТВ
Разработан способ взрывного разрушения разнопрочных горных пород на пластовых сложноструктурных месторождениях и проведены опытно-промышленные испытания с определением импульса волны напряжений.
Ключевые слова: способ, разнопрочные горные породы, дробление взрывом, опытнопромышленное испытание, двустороннее инициирование, импульс напряжений, форма импульса.
Семинар № 3
7"¥ля повышения эффективности взрывного разрушения разнопрочных горных пород на пластовых сложноструктурных месторождениях разработан способ, включающий бурение скважин, определение в процессе бурения мощности скальных пропласт-ков, размещение в скважине заряда взрывчатого вещества (ВВ), забойку и взрывание, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что при бурении скважин оставляют не-добур в крепком пропластке и взрывают его встречным инициированием с применением промежуточных детонаторов, установленных на верхней и нижней границах пропластка. Новизна способа защищена патентом Республики Узбекистан [1].
На карьере Ташкура Джерой-Сардаринского месторождения фосфоритов Навоийского горно-металлургического комбината проведены опытно-промышленные взрывы скважинных зарядов ВВ. При производстве взрывных работ применялись экспериментальная (разработанный способ) и традиционная конструкции скважинных зарядов ВВ (рис. 1).
В качестве эксперимента были выбраны участки блоков, на которых можно было выдержать параметры буровзрывных работ для определения величины импульса напряжений, передаваемого в горный массив, и визуального установления качества взрыва.
Традиционные скважины были забурены в разнопрочных горных породах в твердом пропластке слоя гравелита 6 м с перербуром в слой глины 2 м. Общая глубина скважин составила 8 м. Конструкция заряда для традиционных скважин была принята сплошной колонковой с нижним инициированием одним промежуточным детонатором (рис. 1, а).
Экспериментальные скважины были забурены в сплошном твердом пропластке - гравелите с недобуром 1 м, при этом глубина скважин также была принята 8 м. Конструкция заряда для экспериментальных скважин была принята сплошной колонковой с встречным (верхним и нижним) инициированием двумя промежуточными детонаторами (рис. 1, б).
8
Рис. 1. Конструкции скважинных зарядов ВВ для измерения взрывного импульса в разнопрочных горных породах: а - сплошная колонковая с нижним инициированием; б - разработанная сплошная колонковая со встречным инициированием; 1 - твердый пропласток (гравелит); 2 - пластичная глина (мергель); 3 - взрывчатое вещество; 4 - промежуточный детонатор; 5 - детонирующий шнур; 6 - забойка; 7 - укороченные холостые скважины; 8 - датчики для измерения взрывного импульса; 9 - электрические провода
Для заряжания обоих блоков исполь- составлял 295 кг в каждой из скважин. зовалось промышленное ВВ типа игда- Для инициирования основного заряда нит. Вес основного заряда (игданита) использовался промежуточный детона-
Параметры БВР Традиционные скважины Экспериментальные скважины
Г лубина скважин, м 8 8
Диаметр скважин, мм 250 250
Количество ВВ (игданит), кг 295 295
Количество ВВ (нобелит-2162), кг 2 4
Длина заряда, м 6,4 6,4
Длина забойки, м 1,6 1,6
Конструкция заряда сплошной колонковый сплошной колонковый
Инициирование нижнее встречное (верхнее и нижнее)
тор из взрывчатого вещества нобелит 2162 диаметром 70 мм и массой 2 кг. Взрывание скважинных зарядов производилось с применением неэлектрической системы инициирования СИНВ.
Параметры буровзрывных работ традиционных и экспериментальных скважин приведены в таблица.
Для измерения взрывного импульса ударной волны от каждого традиционного и экспериментального блока на расстояниях 50^100гзар (где гзар - радиус скважинного заряда ВВ), т.е. 7, 15 и 20 м были пробурены по три «холостых» скважин диаметром 250 мм и глубиной 4 м для установления датчиков регистрации импульсного сигнала (рис. 2).
ч ' лЯ •
Рис. 2. Холостая скважина для установления датчика СВ-10Ц
В результате, регистрируя импульсы давления по выбранному направлению от места взрыва и измеряя их параметры, предполагалось получить информацию об эффективности произведенного взрыва.
В качестве регистратора были использованы датчики СВ-10Ц, работающие в широком диапазоне частот.
На выходе датчиков наводился э.д.с. индукции, величина которой пропорциональна скорости смещения частиц грунта. Сигнал с выхода датчиков подавался на вход усилителя магнитного регистратора и записывался на запоминающее устройство.
Геометрия расположения датчиков была выбрана на основании изучения действия взрыва скважинных зарядов на горный массив. Плоскость расположения датчиков была ориентирована перпендикулярно направлению распространения энергии волны (рис. 3).
Сигналы, вырабатываемые датчиками, обычно регистрируются многоканальными самописцами или запоминающими осциллографами. Для ускоренной обработки данных применялись специальные автоматизиро-
Рис. 3. Геометрия расположения датчиков относительно исследуемого объекта
ванные измерительно-вычислительные комплексы, управляемые ЭВМ. В нашем случае определение параметров формы импульса осуществлялось с помощью персонального компьютера.
Принцип сбора и организации хранения данных взрывной волны показан на блок-схеме (рис. 4). Сигнал датчиков передавался по кабелю на магнитный регистратор с полосой пропускания 20-150000 Г ц. Объем памяти регистратора составлял 250 МБ в режиме непрерывной регистрации.
Оцифровка данных регистратора
осуществлялась с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП). Кодированная информация поступала на вход интерфейса и далее на компьютер. Программа управления интерфейса организовывала упорядоченное расположение информации об импульсе в специально отведенную область памяти компьютера (рис. 5).
Таким образом, появилась возможность провести модельные исследования зависимости вышеуказанных параметров волны напряжения, возникающей после взрыва, от конструкции заряда ВВ, состава и структуры массива, в которой производится взрыв.
Результаты обработки измерений, проведенных для двух конструкций, произведенных в идентичных условиях, приведены на рис. 6, на котором штриховой линией показан импульс, полученный при традиционной конструкции (кривая 1), осуществленном по обычно применяемой технологии взрыва. Сплошной линией представлен, соответственно, второй импульс, полученный экспериментальной конструкцией (кривая 2).
Как видно из рис. 6, площадь и длительность импульсов отличаются. В начальной стадии (порядка 0,4 мс) характер диссипации энергии в обоих случаях идентичны и близки к возрастающей экспоненциальной зависимости. При этом максимум импульса от первого взрыва приходится на время 0,5 мс, в то время как максимум импульса от вто-
Регистратор
Датчик Усилитель
Рис. 4. Блок схема регистрации импульсного сигнала, возникающего при взрыве
Рис. 5. Блок-схема канала преобразования и ввода данных на компьютер
Рис. 6. Форма импульса после преобразования на АЦП: 1 -
импульс от первого взрыва; 2 - импульс от второго взрыва; t -длительность импульса; Р - относительное значение амплитуды импульса
рого взрыва сдвинут относительно первого примерно на 0,25 мс.
Также можно отметить, что для первого импульса наблюдается относительно быстрое уменьшение амплитуды и время спада (хвост импульса) составляет примерно 0,25 мс, а второй импульс спадает заметно дольше и время спада составляет около 1,5 мс. Таким образом, характер спада импульса, полученного от первого взрыва, относительно резкий, а во втором случае импульс затухает значительно дольше. При этом характер спада заднего фронта импульса близок к спадающей экспоненциальной за-
висимости.
Сравнение амплитуд импульсов показывает, что они различаются примерно в два раза. Различие импульсов как по длительности, так и по амплитуде показывает, что они сильно отличаются по площади под кривыми импульсов, которые реально отражают экспериментально наблюдаемые волны напряжений в горном массиве.
В ходе проведения взрывов опытных скважин было визуально установлено, что при взрыве экспериментальных скважин взрыв обладает более мощным шумовым эффектом и большей зоной разлета горной массы, относительно традиционных скважин (рис. 7).
После осмотра взорванных участков было установлено, что на месте взрыва традиционных скважин образовалась воронка от взрыва глубиной 1 м в диаметре 12 м, а на месте взрыва экспериментальных скважин образовалась воронка от взрыва глубиной 2 м в диаметре 15 м.
Таким образом, проведенные иссле-
Рис. 7. Образование воронки после взрывов: а - от традиционного взрыва; б - от экспериментального взрыва
дования показали возможность идентификации взрывов, производимых по различным технологиям с помощью регистрации и последующей цифровой обработки импульса волны напряжений, возникающей при взрыве. Проведенные опытно-промышленные
испытания показали, что экспериментальная конструкция обладает лучшим взрывным эффектом. Концентрируя энергию взрыва двусторонним инициированием в твердом пропласт-ке, добилось более равномерное его дробление.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Способ разрушения массива разнопрочных горных пород на пластовых месторождениях. / Норов Ю.Д., Мислибоев И.Т., Заиров Ш.Ш. Патент на изобретение № ІАР 03941. Зарегистрирован в государственном реестре изобретений Республики Узбекистан 23.04.2009 г. IIIГЛ
— Коротко об авторах -----------------------------------------------------------------
Норов Ю.Д. - доктор технических наук, проф., зам. начальника по горным работам Центральной научно-исследовательской лаборатории Навоийского горно-металлур-гического комбината, Республика Узбекистан,
Заиров Ш.Ш. - инженер горного бюро Центральной научно-исследовательской лаборатории Навоийского горно-металлургического комбината, Республика Узбекистан.
А
------------------------------------------------------- ОТДЕЛЬНАЯ СТАТЬЯ
ГОРНОГО ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКОГО БЮЛЛЕТЕНЯ
ПРЕПРИНТ
Федаш А.В., кандидат технических наук, проректор Московского государственного горного университета, ud@msmu.ru
АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ И НАПРАВЛЕНИЯ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ СИСТЕМЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ УГЛЕДОБЫВАЮЩИХ ПРЕДПРИЯТИЙ
Дан анализ способов и форм технологического воспроизводства шахтного фонда адаптивный к рыночным условиям. Приведены и обоснованы причины необходимости изменения проектной документации, а также определены основные проектные решения и установлены отклонения от нормативных документов при подготовке проектной документации для угледобывающих предприятий.
Ключевые слова: проектная документация, строительство, реконструкция, шахта, запасы, уголь
Fedash A. V.
THE ANALYSIS OF THE CONDITION AND DIRECTION OF PERFECTION OF SYSTEM OF DESIGNING OF THE COAL-MINING ENTERPRISES
The analysis of ways and forms of technological reproduction of mine fund adaptive to market conditions is given. The reasons of necessity of change of the design documentation are resulted and proved, and also the basic design solutions are defined and deviations from standard documents are established by preparation of the design documentation for the coal-mining enterprises.
Key words: the design documentation, building, reconstruction, mine, reserves, coal.
