CC BY
39
КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ
УДК 622.817: 622.236
О.Г.Латышев, М.А.Азанов
КОМПЛЕКС МЕРОПРИЯТИЙ ПО БОРЬБЕ С ПЫЛЬЮ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ БУРОВЗРЫВНЫХ РАБОТ
При разработке скальных пород основным источником пыли являются буровзрывные работы (5). Особую опасность представляет пыль медноколчеданных руд, взрыв которой сопровождается выделением отравляющего людей сернистого газа и ударной воздушной волной, повреждающей крепь горных выработок и оборудование. В соответствии с действующей Инструкцией 111 критерием взрывоопасности являются коэффициент крепости сульфидных руд / и содержание в них серы Ус Повышенную опасность (II категория) представляют руды с / > 6 и К > 35 % Комплексные исследования, выполненные для Дегтярского рудника, позволили разработать экспресс-метод оценки потенциальной взрывоопасности сульфидных руд. В основу метода положена установленная взаимосвязь коэффициента крепости руд и содержания в них лирнтной серы со скоростью распространения продольной упругой волны С: .
Область применения метода - сульфидные руды в интервале изменчивости С = 2500 -7000 м/с. Точность установленных зависимостей - 9.3 - 14,4 %, что не превышает вариации свойств при непосредственном измерении показателей, наличие компактной переносной аппаратуры позволяет определять потенциальную взрывоопасность руд по пыли в шахтных условиях.
Пороговая взрывоопасная концентрация сульфидной пыли в атмосфере составляет 80 г м 11). При этом опасность представляет не только пыль, образующаяся при взрывных работах, но и пыль, сметенная с почвы и стенок выработки воздушной ударной волной Таким образом, возникает задача предотвращения выхода пыли как при бурении, так и при взрывании горных пород
Образование пыли при бурении определяется режимом работы бурового станка, степенью затупления бурового инструмента и свойствами горных пород Основной объем пыли обусловлен работой ядра уплотнения, размеры которого прямо пропорциональны квадрату прочности при растяжении аР разрушаемых пород |4] Износ и зату пление бурового инструмента зависят от абра-зивности горных пород 7.. Эффективным средством управления этими свойствами являются поверхностно-активные вещества (ПАВ). Оптимально подобранные для конкретных условий растворы ПАВ способны на 20 - 70 % снизить прочность и абразивность горных пород |3) Кроме того, введение ПАВ в промывочную жидкость уменьшает поверхностное натяжение и угол краевого смачивания воды, что обеспечивает более интенсивное слипание частиц пыли и удаление ее из шахтной атмосферы. В качестве критерия эффективности пылеподавлення можно использовать соотношение |2|
/ = 36.5 • 10~3 С -7.9:
V =0,014-С -32,7.
с
(I)
где ку = 1.15 - 1.5 - коэффициент интенсивности смачивания, равный отношению максимальной влагоемкости пород по отношению к раствору ПАВ и воде. Здесь и далее - индекс «о» относится к исходной горной породе, а индекс «л» - к обработанной раствором ПАВ.
Опыт бурения шпуров в различных условиях (СУБР. Бокситстрой. Горловскуглсстрой) показывает. что введение в промывочную жидкость активных веществ снижает выход пыли от 2 до 3.7 раза. При этом существенно увеличивается скорость бурения и снижается износ б>рового инструмента Априорная оценка эффективности использования ПАВ (уравнение 2) дает удовлетворительные результаты - расхождение теоретических оценок и результатов бурения не превышает 8 %. Для руд и пород Дегтярского медноколчеданного месторождения использование ПАВ при б> рении снижает выход пыли в 1,5 - 3,0 раза.
Образование пыли при взрывных работах в основном определяется тонкодиспсрсныч дроблением пород в ближней от заряда зоне и зависит от величины и конструкции заряда, энергетических характеристик ВВ. свойств и состояния горных пород. Снижение выхода пыли возможно путем изменения конструкции заряда и направленного изменения свойств пород поверхноетни-активными веществами В последнем случае в качестве меры эффективности пылеподавления может служить соотношение (6|
(С„/С0)' 2 ехр{1 " <*сж<0)1 <тсж<п) 1 • (31
Уменьшение прочности при сжатии ст^ горных пород и руд Дсггярского месторождения с использованием ПАВ позволяет сократить выход пыли в 1.5 - 3.5 раза Такая оценка справедлива при полном насыщении массива активным раствором Это связано с о<гановкой забоя и дополнительными затратами на процесс нагнетания раствора, что ведет к удорожанию горных работ. Однако >же б>рение шпу ров с промывкой растворами ПАВ увеличивает зону влияния шпура в 1.3 -1.7 раза и обеспечивает снижение выхода пыли не менее чем на 30 % по сравнению с расчетным Другим перспективным направлением использования ПАВ при взрывных работах может оказаться инъецирование активных растворов в массив за счет давления проду ктов детонации при размещении в шпурах ампул с раствором. Актуальной является задача разработки рецептур таких взрывчатых веществ, которые при своем разложении образуют поверхностно-активные компоненты.
Положительный эффект, с точки зрения борьбы с пылью, даст использование в констру кции заряда ВВ инертного сердечника. Наличие промежутка, заполненного инертным материалом, приводит к перераспределению напряжений и поглощению избыточной энергии материалом сердечника Все это сопровождается снижением выхода пыли за счет уменьшения юны переизмсль-чения горной породы в ближней от заряда области. Установлено, что наилучшим материалом сердечника является древесина (сосна) Оптимальный диаметр сердечника составляет 30 - 35 % от диаметра заряда.
Дня уточнения параметров предлагаемой технологии выполнены 24 опытных взрыва в забоях шахт Дегтярского. Крылатовского и Гумешевского рудников Дтя различных пород и условий при использовании сердечника достигнуто снижение запыленности шахтной атмосферы в 1.5 - 2.5 раза При этом отмечено более равномерное дробление пород и уменьшение разлета кусков (развала породы) в среднем в 1.4 раза В половине контрольных взрывов сплошным зарядом ВВ наблюдалось воспламенение сульфидной пыли. При использовании же зарядов с инертным сердечником воспламенение пыли было полностью исключено. Установлено, что эффективность предложенной констру кции заряда нелинейно возрастает с у величением крепости пород и при / > 15, т.е. там. где существует наибольшая опасность взрыва сульфидной пыли, ее концентрация в атмосфере снижается не менее чем в два раза. С учетом уравнений (1) измерение в шахтных условиях скорости распространения упругой продольной волны С позволяет прогнозировать выход пыли при взрывных работах. Промышленные испытания показали, что точность прогноза в среднем составляет 11 %.
Таким образоу*. предлагаемый коушлскс мероприятий позволяет существенно уменьшить выход пыли и опасность се взрыва при производстве буровзрывных работ. Совместное использование ПАВ и разработанной конструкции заряда ВВ сопровождается суммарным эффектом, заключающимся в том. что воздействие ПАВ на горный массив в стадии бурения шпуров частично изменяет его состояние и свойства, что увеличивает эффективность работы зарядов с инертным
сердечником на стадии взрыва Для априорной оценки этого эффекта может использоваться измеренная в разрабатываемом массиве скорость распространения продольной упругой волны Следует отметить, что помимо борьбы с пылью указанные мероприятия в целом повышаю« эффективность буровзрывных работ увеличивается производительность бурения и улучшается качество дробления пород взрывом.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Инструкция по предупреждению взрывов сулыридной пыли на подземных рудниках. разрабатывающих пиритосоОержащие колчеданные руды: Утв. Минцветметом СССР 28.04.83. - М.. 1983. - 19 с
2 Латышев О.Г.. Азанов Y/.A. Использование поверхностно-активных сред для борьбы с пылью при бурении шпуров и скважин // Известия Уральской гос. горно-геологической академии. Сер.. Горное дело. -1998 -Вып 7.-С. 140-143.
3. Латышев О.Г.. Иванова С.С.. Суворов Б.И. Влияние поверхностно-активных вешеств на физические свойства горных пород// Изв. вузов. Горный журнал. - 1985. -№12. - С. 1-5.
4 Протасов ЮН. Теоретические основы механического разрушения горных пород - М : Недра 1985.-242 с.
5 Сипягин Н А.. Сачков А.Ф. Обеспыливание атмосферы р\дников - М.: Металлургиздат. 1958
140 с.
6. Способы предотвращения пылеобразования при взрывном pajpyutenuu горных пород / Латышев О Г.. Азанов М.А.. Корнилков MB. Ермолаев А.И // Известия Уральской гос. горно-геологической академии Сер.: Горное дело. - 1998. - Вып 7. - С 136-139.
УДК 622 817
A.A. Смирнов. С.А. Горииов. Б.М. Завьялов, И.В. Соколов Институт горного дела УрО РАН
РАЗРУШЕНИЕ БЛОЧНОГО ГОРНОГО МАССИВА ВЗРЫВОМ ПЛОСКОЙ СИСТЕМЫ ЗАРЯДОВ ВВ
Подземная массовая отбойка руд в большинстве случаев осуществляется одновременным взрывом групп (вееров) удлиненных зарядов ВВ. расположенных водной плоскости При этом механизм и степень разру шения горного массива определяются характером взаимодействия одновременно взрываемых зарядов ВВ. образу ющих плоскую систему зарядов. В отличие от Покровского Г И., Черниговского A.A. и ряда других исследователей, трактующих плоску ю систему зарядов как имитацию плоского заряда ВВ. мы считаем, что понятно "плоская система зарядов" приемлема во всех случаях, когда имеет место взаимодействие зарядов ВВ при их одновременном взрыве. Критерием взаимодействия зарядов ВВ в нашей трактовке может являться эффект пробоя массива по плоскости расположения одновременно взрывающихся зарядов ВВ [41
Минимальная предельная величина пробивного расстояния между двумя одновременно взрывающимися параллельными зарядами ВВ (Lv) может быть определена по формуле, м
V' А Го {* />о (16 Д + Ö, г11 [ I+ (I +4»Р0 /Г1X*5 Г11У 9. (1)
где г» - радиус заряда ВВ. м: - среднее начальное давление проду ктов взрыва. МПа. <\ - предел прочности породы на растяжение. МПа: 3\ - величина нормальных к плоскости расположения зарядов напряжений, вызванных действием горного давления. МПа. / - показатель политропы взрывных газов: // - моду ль сдвига среды. МПа
Максимальное пробойное расстояние по некоторым соображениям может быть принято равн ы м L^ = L„p VJ.
