Производственные испытания разрушения сложноструктурного массива при предварительном динамическом нагружении Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

6. Иньков В.Н., Коваленко С.А., Анисимов В.Н. Исследование результатов воздействия магнитным полем на образцы железистых кварцитов лазерным ультразвуковым методом. ГИАБ № 6, 2006.

— Коротко об авторах

Анисимов В.Н. - Московский государственный горный университет.

------------------------------ © В.Н. Анисимов, 2007

В.Н. Анисимов

ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ РАЗРУШЕНИЯ СЛОЖНОСТРУКТУРНОГО МАССИВА ПРИ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОМ ДИНАМИЧЕСКОМ НАГРУЖЕНИИ

С

целью повышения равномерности дробления поро-гды и степени разупрочнения межкристаллических связей в процессе отбойки за счёт предварительного динамического погружения разрушаемого массива на контакте «ВВ - порода» короткозамедленные взрывами осуществляли сериями спаренных зарядов ВВ, причём внутри этих серий последующий ряд инициировался в момент прохождения максимальных значений амплитуды волны сжатия от взрыва предыдущего ряда зарядов ВВ в серии, а инициирование между рядами зарядов ВВ в серии осуществлялся петлёй магистрального ДШ длина которой определялась по формуле:

2 а + ^С*

д/ =--------* г ("П

2£* Дш ’ ' '

Р

где а - среднее расстояние между зарядами, в серии вдоль бровки уступа, м; /сж- длительность импульса волны сжатия,

с; С - скорость распространения волны сжатия в скальном

массиве, м/с; С - скорость детонации ДШ, м/с;

Инициирование последующего ряда зарядов в серии посредством петли магистрального ДШ, длину которого рассчи-

тывали при помощи приведённого математического выражения, что необходимо для детонации ряда зарядов в серии в момент прохождения через скважины максимальных значений амплитуды волны сжатия от взрыва предыдущего ряда зарядов ВВ в серии.

Расчётная формула получена из равенства АI _ а 0,5Л

ДШ р р

где Я -длина волны сжатия в разрушаемой среде, м [2].

^р

Взрывание последующего ряда в серии в момент динамического нагружения разрушаемой среды приводит к возвращению амплитуды волны сжатия и увеличению времени воздействия взрыва на массив, что способствует большему разупрочнению межзерновых связей внутри отдельных кусков отбитой горной массы, а также снижению выхода весьма крупновзорванной породы.

На чертеже (рис. 1) показана схема коммутации взрывной сети ДШ при отбойке по предлагаемому способу (вариант пологой диагонали).

Способ осуществляли путём последовательного выполнения следующих операций. Подлежащей взрывной отбойке блок 1 горных пород обуривался станком СБШ-250, затем производилось заряжание скважин 2 ВВ и их забойка. Затем монтировали взрывную сеть 3 ДШ, объединяя ряды 4 и 5 скважинных зарядов 2 в серии 6. Между предыдущим 4 и последующим 5 рядами серии 6 укладывали петли 7 магистрального ДШ, длину которого А/ рассчитывали по формуле (1). Между сериями зарядов ВВ в основную 3 и дублирующую 8 ветвь ДШ устанавливали стандартные пиротехнические замедлители 9, 10 (КЗДШ-69) затем производили инициирование взрывной сети и взрывное разрушение блока.

Пример осуществления (для условий Лебединского ГОКа).

Разрабатываемые породы - железистые кварциты с коэффициентом крепости по шкале Протодъяконова f = 12-18.

Сетки скважин 6x7 м.

Диаметр скважин 0,250 м.

Тип ВВ - гранулотол.

Плотность зарядания ВВ - 900 кг/м3.

Скорость детонации ВВ - 5000 м/с.

Скорость детонации ДШ - 6300 м/с.

Скорость распространения упругих волн в массиве (соизмерима со скоростью волны сжатия в массиве) - 4000 м/с.

Скорость взрывания - короткозамедленное взрывание серий пологих диагональных рядов, причём внутри серий последующий ряд зарядов инициируют петлёй магистрального ДШ, длина которой определяется по известной формуле.

Рис. 2. Номограмма для определения продолжительности волны сжатия ^ж в зависимости от величины среднего начального давления Рн: f - коэффициент крепости разрушаемой среды по Протодьяконову, 1 - f = 8; 2 - f = 12; 3 - f = 16; 4 - f = 18; 5 - f = 20

Для значений f = 12-18 диаметр скважин 250 мм, а также известных величин скорости детонации ВВ и насыпной плотности гранулотола определяют, используя номограмму (рис. 2), длительность волны сжатия, которая в данном случае составляет 0,37+0,43 мс. В расчёте используем среднее значение ^ст = 0,4 мс = 0,4-10"3 с.

„ Сб + 0,4-10“3-40006300 „

А1 = —-----------------^----= 10,7 м-

2-4000

В основной ветви 3 магистрального ДШ устанавливают между сериями скважинных зарядов пиротехнические замедлители КЗДШ-69 номиналом 35 мс, а в дублирующей ветви 8 - номиналом 50 мс. Длина петли - магистрального ДШ в дублирующей и основной ветви должна быть одинакова в каждой из серий зарядов.

Предлагаемый способ взрывания был впервые применён на Лебединском ГОКе в 1984-1985 гг. Общий объём горной массы по всем взорванным экспериментальным блокам составил около 500 тыс. м3 [1].

Выводы

В результате анализа взорванной горной массы по предполагаемому способу и подверженной последующему обогатительному переделу в сравнении с традиционной технологией установлено:

- уменьшение выхода переизмельченной породы в ближней зоне взрыва за счёт использования эффекта предварительного динамического нагружения разрушаемой среды на контакте ВВ - порода, что обуславливает кратковременное увеличение прочности породы в момент взрыва зарядов в последующем ряду;

- повышение степени разупрочнения межзерновых связей и в кусках отбитой породы, что способствует снижению

энергоёмкости процессов дробления и измельчения, а также повышении производительности до 20 %;

- снижение выхода весьма крупновзорванной породы за счёт увеличения амплитуды волны сжатия и времени воздействия взрыва на массив;

- снижение энергоёмкости процессов дробления и измельчения и повышения производительности мельниц само-измельчения до 20 %, что объясняется повышением степени микротрещиноватости и разупрочнения межзерновых связей в кусках отбитой породы.

Практические результаты, полученные в работе, а именно интервалы замедления (1,5-2)10-3 с, которые сегодня можно

обеспечить за счет электронных схем инициирования при взрывании сетки скважинных зарядов (ограниченных сейсмобезопасностью), обеспечивают при последующем переделе взорванной горной массы по традиционной технологии повышение производительности и снижение энергозатрат на 710 %.

-------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Отчет НИР. Совершенствование техники и технологии взрывного (комбинированного) разрушения железистых кварцитов и одновременное разупрочнение межзерновых связей высокочастотным электромагнитным полем. Рег. №01840044550.

2. Белоконь В.П., Белоконь М.П., Ольховский А.К. Механика и разрушение горных пород. Вып. 2. Киев: Наукова думка, 1974.

— Коротко об авторах

Анисимов В.Н. - Московский государственный горный университет.