CC BY
10
УДК 622.235
В.А.АРТЕМОВ, С.В.ЩЕРБИЧ
Санкт-Петербургский государственный горный институт (технический университет), Россия
ПУТИ ОПТИМИЗАЦИИ ПАРАМЕТРОВ БУРОВЗРЫВНЫХ РАБОТ ПРИ ОТРАБОТКЕ КАМЕР МАЛЕЕВСКОГО РУДНИКА МЕТОДОМ СКВАЖИННЫХ ЗАРЯДОВ НА ОСНОВЕ УЧЕТА СВОЙСТВ ГОРНОГО МАССИВА
В данной статье рассматривается возможность использования данных о реакции разрушаемой среды на динамическое воздействие при взрывном разрушении, полученных путем инструментальных измерений параметров скоростей и ускорений смещений среды и позволяющих целенаправленно корректировать условия нагружения в зависимости от свойств разрушаемого массива.
In given article the opportunity of use of the data on reaction of the destroyed environment to dynamic influence at the explosive destruction is considered, the parameters of speed and acceleration displacement of environment received by tool measurements and allowing purposefully to correct conditions pressurization depending on properties of a destroyed environment.
Наиболее информативными физическими параметрами, отражающими реакцию среды на процесс взрывного нагружения, являются параметры движения (ускорение, скорость), а также возникающие при деформации среды напряжения. Учет диссипатив-ных потерь, которые в наибольшей степени определяются свойствами массива в ближней зоне взрыва, ограниченной 10-30 R0з (где Roз - радиус заряда), возможен на основе анализа изменения указанных выше параметров с расстоянием, а также их спектральных *
характеристик .
Измерения проводились в условиях производства буровзрывных работ при отработке камер Малеевского рудника. Камера 22 расположена в этаже 11-14 горизонтов Родниковой рудной зоны, представлена двумя технологическими типами руд - полиметаллическими и медно-цинковыми, большей частью полиметаллическими. Камера 1 Малеевской рудной зоны (МРЗ) расположена на южном замыкании рудного те-
* Азаркович А.Е. Взрывные работы вблизи охраняемых объектов / А.Е.Азаркович, М.И.Шуйфер, А.П.Тихомиров. М.: Недра, 1986.
ла № 3, между 14-11 горизонтами МРЗ, представлена двумя технологическими типами руд - полиметаллическими и медно-цинковыми, большей частью полиметаллическими. Камера 25 расположена в этаже 11-14 горизонтов Родниковой рудной зоны, представлена двумя технологическими типами руд - полиметаллическими и медно-цинковыми, большей частью медно-цинко-вым (по данным инженерно-технического персонала рудника) (см. таблицу).
В качестве измерительных преобразователей использовались пьезоэлектрические акселерометры, как наиболее отвечающие по своим механическим и электрическим параметрам условиям высоких динамических нагрузок.
Акселерометры устанавливались на относительных расстояниях R0з 10, 20, 30, что соответствовало расстояниям 0,5, 1, и 1,5 м от взрывной скважины диаметром 100 мм. Масса заряда 2 кг. В качестве ВВ использовался патронированный аммонит № 6ЖВ. Патроны посылали на забой скважины и утрамбовывали, высота заряда не превышала 200 мм, поэтому заряд рассматривался как сосредоточенный. Инициирование осуществлялось от стандартного электродетонатора.
Плотностные и акустические параметры руд
Плотность, р, т/м3 Скорость распространения, м/с Полученная скорость распространения
Руды продольных волн, СР поперечных волн, с, продольных волн, Ср, м/с
Медно-цинковые 4,1 7690 3950 7750
Полиметаллические 4,1 6280 3550 6800
Амплитуда, В 6 4
2
0
-0,002
0,002 0,004 Время, с
-2 -4
Рис. 1. Характерная осциллограмма ускорения
12000 10000
""о
8000
е,
ени 6000 р
ок
ск 4000 2000
3 2 1
0,5
1,5 2
Расстояние, м
а I 10,0000
й 1,0000
й
« 0,1000
я 0,0100 а
| 0,0010 <
б 10,0000 ■ 1,0000 0,1000 0,0100 0,0010
в 10,0000 1,0000
0,1000
0,0100
0,0010 0,0001
000 20000 30000 40000
Частота, Гц
Рис.2. Сравнительные данные по характеру изменения ускорения с расстоянием для типов пород Малеевского рудника
1 - камера 1 МРЗ; 2 - камера 22; 3 - камера 25
Обработка полученных осциллограмм ускорений (рис.1) проводилась с помощью программного обеспечения, прилагаемого к комплексу регистрирующей аппаратуры.
Частота, Гц
Частота, Гц
Рис.3. Амплитудные спектры ускорений в зависимости от расстояний по камерам: 22 (а); 25 (б); 1МРЗ (в) 1 - 10R; 2 - 20R; 3 - 30R
Значения ускорений получены по максимальным значениям амплитуд непосредственно с осциллограммы ускорений на экране осциллографа в режиме горизонталь-
0
1
- 101
Санкт-Петербург. 2009
ного курсора, длительности положительной фазы и периода в режиме вертикального курсора.
Значения скоростей смещений определены интегрированием осциллограммы ускорений в масштабе реального времени. Сравнительные данные по характеру изменения ускорения в зависимости от расстояния представлены на рис.2.
Амплитудные спектры осциллограмм ускорений получены методом быстрого преобразования Фурье (БПФ).
Полученные результаты экспериментальных исследований коэффициента затухания ускорений в ближней зоне взрыва (рис.2) достаточно четко определяют изменение параметров волновых процессов (амплитудные значения ускорений) как функции физико-механических свойств трех типов пород Малеевского рудника и энергетических параметров взрыва .
Сравнительный анализ амплитудных спектров (рис.3) в одинаковых условиях нагружения подтверждает различия в уровне поглощения в ближней зоне взрыва для медно-цинковых и полиметаллических руд. Так, для камер с большим содержанием полиметаллических руд (камеры 22 и 1МР3)
поглощение высокочастотной составляющей в 1,5-2 раза выше, чем для камеры 25 с преобладающим содержанием медно-цинковых руд.
Данный вывод подтверждается сравнением акустических свойств руд приведенных в таблице.
Так, при одинаковой плотности медно-цинковых и полиметаллических руд, существенное их различие наблюдается только в скорости распространения акустических волн, что свидетельствует о разных уровнях поглощения волновой энергии при взрывном нагружении.
Полученные результаты экспериментальных исследований ближней зоны взрыва (см. рис.2) достаточно четко отражают изменение амплитудных значений ускорений, как функции физико-механических свойств типов пород Малеевского рудника.
В плане практической реализации полученных выводов следует идти по пути уменьшения уровня динамического воздействия взрыва на стенки зарядной камеры. При отработке камер с преобладанием полиметаллических руд это можно осуществить путем рассредоточения заряда воздушными промежутками.
* Нефедов М.А. Исследование напряженного состояния среды для прогнозирования результатов взрыва // Физические процессы горного производства. Л., 1977. Вып.4.
