Термическое расширение взрывных скважин эллиптического сечения Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

-------------------------------------- © Г. Г. Каркашадзе, А. С. Трофимов,

А.Л. Негурица, 2004

УДК 622.233/.235

Г.Г. Каркашадзе, А. С. Трофимов, А.Л. Негурица

ТЕРМИЧЕСКОЕ РАСШИРЕНИЕ ВЗРЫВНЫХ СКВАЖИН ЭЛЛИПТИЧЕСКОГО СЕЧЕНИЯ

Семинар № 3

~П настоящее время на карьере Михай-

-Я-М ловского ГОКа используется комбинированная технология шарошечного бурения и термического расширения взрывных скважин. Известно, что большим преимуществом буровзрывных работ с применением термического расширения заряжаемой части скважин является возможность формирования различных сечений и конфигураций скважинных зарядов. Оптимизация конфигурации скважинных зарядов позволяет повысить коэффициент полезного действия взрыва и, соответственно, степень дробления горной массы.

Научные исследования, направленные на совершенствование комбинированной технологии проводятся в МГГУ на кафедре физики горных пород более 40 лет. Результатом исследований стала разработка конструкции котловых скважинных зарядов высотой 10-12 м, диаметром от 350 до 500 мм [1]. Доказана эффективность и целесообразность применения двухкотловых скважинных зарядов высотой 3-4 м с нерасширяемым промежутком между ними 2-3 м. Комбинированная технология позволяет резко сократить объем буровых работ и производить взрывную отбойку железистых кварцитов по расширенной сетке скважин 9x10 м, что является уникальным технологическим показателем. Однако, несмотря на очевидные преимущества, существенным недостатком комбинированной технологии является сложность формирования формы и объема скважин, строго соответствующим проекту на взрыв. Как показал сравнительный статистический анализ, проектные и фактические величины удельного расхода ВВ отличаются в среднем на ± 9%. При этом, с увеличением удельного расхода имеет место перерасход ВВ и необоснованно возрастают прямые материальные затраты, а при непредвиденном уменьшении удельного

расхода ВВ возрастает выход негабарита и ухудшается качество взрывного дробления.

Используемое на МГОКе техническое средство для измерения котловых полостей представляет собой механическое устройство трех рычажного типа, которое принципиально не может обеспечить точное измерение объема котловых полостей, сечение которых имеет неправильную геометрическую форму, обусловленную неравномерным термическим разрушением пород струей реактивной горелки.

Большой практический интерес представляет совершенствование технологии БВР с обУстройство для определения профиля скважин

5 6

А-А

2 .....

разованием скважин оптимального продольного сечения. К примеру, термический способ расширения позволяет сформировать скважины эллиптического сечения. Особенностью эллиптических скважин, в отличие от круглых скважин, является возможность более рационального перераспределения в массиве энергии взрыва. Однако этот технологический резерв на практике не используется, что объясняется в первую очередь отсутствием до настоящего времени технических средств точного измерения сечения котловых полостей. В МГГУ на кафедре физики горных пород разработано оригинальное устройство для точного измерения объема и формы сечения котловых полостей.

На рисунке представлена принципиальная схема устройства, которое содержит видеокамеру 1, мерный диск 2 и горизонтальный лазерный излучатель 3, находящиеся в зоне обзора видеокамеры 1. В устройстве предусмотрено горизонтирование направления излучения. Таким образом, в видеокамеру попадает только горизонтальный контур сечения скважины 4. Информация поступает на видеомонитор 5 оператора и вычислительный блок 6. По соотношению размеров мерного диска 2 и траектории лазера в сечении скважины 4 вычисляют истинные размеры и форму поперечного сечения скважины.

Эта техническая идея апробирована на МГОКе в сентябре 2003 года. Получены фотографии круглой шарошечной части скважины, стандартных котловых полостей, а также части скважин эллиптического сечения, образованных в процессе термического расширения. Вычислена отношение полуосей эллипса, составляющая величину 1,1-1,2, при этом не исключена возможность увеличения степени эллиптичности поперечного сечения скважин. Эллиптические скважины могут быть образованы в процессе термического расширения без вращения штанги расширителя с применением сопла реактивной горелки, имеющей наклон по отношению к оси скважины. Как свидетельствуют выполненные эксперименты формирование скважины с эллиптическим поперечным сечением на практике реально и осуществимо. Что касается перспективной схемы расположения эллиптических зарядов на уступе, то большая ось эллипса должна быть направлена в область вероятного образования негабаритов, обеспечивая тем самым увеличение количества энергии именно в этой зоне. В однородном породном массиве таким направлением является линия, перпендикулярная направлению коммутации скважинных зарядов. В неоднородном массиве возможны другие более рациональные расположения эллиптических зарядов по принципу закачки большего количества энергии в зоны повышенной прочности.

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

1. Гончаров С.А. Термическое расширение взрывных скважин на карьерах: Учеб.пособие. - М.: Изд. МГГУ,

2002. - 89 с.

__ Коротко об авторах

Каркашадзе Гиоргий Григолович — зам. проректора по научной работе, Московский государственный горный университет.

Трофимов A.C., Негурица А.Л. — Московский государственный горный университет.

-А

© В.П. Малюков, 2004