CC BY
31
НАУКИ О ЗЕМЛЕ
ВЛИЯНИЕ ШПУРОВОЙ ЗАБОЙКИ НА КАЧЕСТВО ДРОБЛЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД ВЗРЫВОМ
12 3
Худойбердиев Ф.Т. , Максудов Ш.Ф. , Холмуродов И.И. Email: [email protected]
'Худойбердиев Фаррух Тиллаевич - базовый докторант; 2Максудов Шарифжон Фарход угли - магистрант; 3Холмуродов Исроил Исмоил угли - магистрант, кафедра геотехнологии угольных и пластовых месторождений, факультет горного дела и металлургии, Ташкентский государственный технический университет им. И. Каримова, г. Ташкент, Республика Узбекистан
Аннотация: качество внутренней забойки шпуров, прежде всего, зависит от применяемого забоечного материала. Правильный выбор материала забойки имеет большое практическое значение. Многолетняя практика ведения взрывных работ показывает, что один и тот же тип забойки в разных условиях обеспечивает неодинаковые результаты взрыва. Поэтому все новые виды забойки необходимо тщательно изучать и вопросы выбора материала для забойки шпуров следует решать на основе всестороннего учета конкретных условий ведения взрывных работ, свойств разрушаемых пород и применяемых ВВ, типа забоя и пр.
Ключевые слова: шпур, забойка, горные породы, взрывчатое вещество, величина забойки, линия наименьшего сопротивления, инициирование зарядов, дробление горных пород.
IMPACT OF A BORE-HOLES STAMPING ON THE QUALITY OF ROCK CRUSHING BY EXPLOSION Khudoyberdiyev F.T.1, Maksudov Sh.F.2, Kholmurodov LI.3
'Khudoyberdiyev Farrukh Tillayevch - PhD Student; 2Maksudov Sharifjon Farkhod ugli - Undergraduate; 3Kholmurodov Isroil Ismoil ugli - Undergraduate, DEPARTMENT OF GEOTECHNOLOGIES OF COAL AND RESERVOIR DEPOSITS, FACULTY OF MINING AND METALLURGY, TASHKENT STATE TECHNICAL UNIVERSITY NAMED AFTER I. KARIMOV, TASHKENT, REPUBLIC OF UZBEKISTAN
Abstract: the quality of internal slaughtering of boreholes primarily depends on the used slaughtering material. The correct choice of the material of the cull is of great practical importance. Long-term practice of conducting explosive works shows that the same type of bottom hole in different conditions provides different results of the explosion. Therefore, all new types of slaughtering should be carefully studied and the choice of material for slaughtering holes should be resolved on the basis of comprehensive consideration of the specific conditions of blasting, the properties of the destroyed rocks and used explosives, the type of slaughtering, etc.
Keywords: hole, stemming, rocks, explosive, length of the stemming, line of least resistance, initiation of charge, rock grinding.
УДК 622.235.36
Длительными исследованиями многих авторов [1, 2, 3] установлено, что забойка играет существенную положительную роль в работе взрыва и приводит к:
- предотвращению потерь энергии в процессе детонации заряда ВВ, обеспечивая большую полноту его детонации и высвобождению максимальной величины его потенциальной энергии;
- увеличению эффективной длины взрывной волны взрыва и начального давления газов взрыва;
- увеличению длительности поршневого действия продуктов детонации на стенки зарядной полости и длину радиальных трещин, образовавшихся при взрывах зарядов.
Качество внутренней забойки шпуров, прежде всего, зависит от применяемого забоечного материала. Специальными исследованиями[4] установлено, что величина сопротивления, приходящеюся на единицу площади поперечного сечения забойки одинаковой длины, но изготовленной из различных материалов, изменяется в широких пределах (рис. 1).
Рис. 1. График зависимости сопротивления забойки от ее длины для различных материалов (по Тейлору): 1 - песок с 50-миллиметровой пробкой из пластика; 2 - сухая сланцевая мелочь;
3 - смесь известковой мелочи с песком; 4-известковая пыль; 5 - мокрый песок;
6 - песчано-глинистая смесь при влажности 7%; 7 - смесь известковой крошки с песком;
8 - глина при влажности 7%; 9 - песчано-глинистая смесь при влажности 12%;
10 - глина при влажности 16%
Поэтому правильный выбор материала забойки имеет большое практическое значение. Основными требованиями, предъявляемыми к забоечным материалам, являются: обеспечение высокой эффективности взрыва; удобство в обращении и возможность механизации работ по забойке, а также низкая стоимость.
Многолетняя практика ведения взрывных работ показывает, что один и тот же тип забойки в разных условиях обеспечивает неодинаковые результаты взрыва. Поэтому все новые виды забойки необходимо тщательно изучать и вопросы выбора материала для забойки шпуров следует решать на основе всестороннего учета конкретных условий ведения взрывных работ, свойств разрушаемых пород и применяемых ВВ, типа забоя и пр.
Г. Йонсон и В. Хофмайстер [5], исследуя влияние забойки на результаты взрыва зарядов в шпурах диаметром 36 мм, в качестве критерия оценки эффективности взрыва приняли предельную линию наименьшего сопротивления, т.е. такую, при которой взрыв заряда еще производит отбойку породы. Опытные взрывания, проводимые в чистой однородной каменной соли на шахте «Мариаглюк» (Германия), показали, что предельная линия наименьшего сопротивления при использовании забойки выше, чем в случае взрывания зарядов без забойки (рис. 2).
Рис. 2. График изменения предельной л.н.с. при взрывании: 1 - без забойки; 2 - с забойкой из 600 г песка. Инициирование со стороны устья шпура
Исследуя влияние условий взрывания шпуровых зарядов на параметры ударных волн, А. Н. Ханукаев установил, что при использовании забойки энергия волн напряжений больше, чем при взрывании таких же зарядов без забойки. Об этом свидетельствуют данные работы [6], приведенные в табл. 1, из которых видно, что максимальные напряжения во фронте ударной волны в случае использования забойки из буровой мелочи почти в 1,5 раза выше, чем при взрывании без забойки.
Таблица 1. Влияние типа забойки на условия взрывания зарядов
Условия взрывания зарядов Максимальное напряжение во фронте ударной волны, МПа Длительность действия ударной волны, мс Длина ударной волны, м Удельный импульс, Н/см2 Плотность потока энергии, Н м/м2
Без забойки 2,25 1500 6,25 1850 12000
С водяной забойкой 3,12 1130 5,87 2450 26000
С забойкой из буровой мелочи 3,33 1610 8,35 2650 33000
Существование оптимальной величины забойки с точки зрения получения максимального эффекта взрыва подтверждают экспериментальные исследования автора [7, 8], который установил, что выход крупных фракций при увеличении длины забойки до определенного значения уменьшается, после чего практически остается неизменным. Выход мелких фракций с увеличением длины забойки, наоборот, имеет тенденцию к возрастанию. Все это еще раз подтверждает, что в каждом конкретном случае существует оптимальная величина забойки, обеспечивающая максимально возможный при прочих равных условиях эффект взрыва.
Одним из основных требований, предъявляемых к результатам буровзрывных работ при проходке горных выработок, является обеспечение достаточно мелкого и равномерного дробления разрушаемого массива, что имеет исключительно большое значение при взрывной отбойке горных пород. В этом случае хорошее дробление облегчает экскавацию и транспорт.
Многолетняя практика взрывных работ показывает, что при взрывании удлиненных (шпуровых и скважинных) зарядов неудовлетворительное дробление массива наиболее часто наблюдается в верхней, не заполненной ВВ части зарядной камеры. Такое явление автор [9] объясняет неравномерным распределением удельных импульсов вдоль боковой поверхности шпуров или скважин. Построенные им графики (рис. 3) свидетельствует о том, что наибольшее значение удельный импульс имеет в зоне расположения заряда и существенно уменьшается по мере удаления от него к устью зарядной камеры. Неравномерностью распределения импульсов вдоль шпуров и скважин и объясняется неравномерность дробления массива.
Рис. 3. Схема распределения удельных импульсов вдоль оси зарядной камеры удлиненной формы (по Ф.А. Бауму): 1 - с забойкой; 2 - без забойки
Качество дробления пород взрывом удлиненных зарядов в значительной степени определяется плотностью заряжания и величиной внутренней забойки.
Существующее мнение о целесообразности повсеместного применения забойки максимально возможной длины и прочности не подтверждается практикой. Более того, специальные исследования показывают, что для конкретных условий ведения взрывных работ соответствует вполне определенная оптимальная величина забойки, обеспечивающая максимальный эффект взрыва.
Для решения вопроса об оптимальной величине забойки необходимо проанализировать характер ее движения в шпуре во время взрыва в сочетании с процессом расширения продуктов детонации в зарядной камере и их воздействием на породу.
Анализ выполненных за последние десятилетия теоретических и экспериментальных исследований [10, 11] показывает, что комплекс воздействий на массив горных пород может быть достигнут только при одновременном использовании прочной забойки, запирающей в зарядной полости продукты взрыва до момента разрушения взрываемой среды.
Список литературы /References
1. Мурин К.М. Забойка как фактор повышения эффективности и безопасности ведения взрывных работ // Москва. Гиаб., 2011. № 4.
2. Махмудов Д.Р. Влияние конструкции забойки скважинных зарядов на эффективность дробления горных пород // Москва. Гиаб. № 4, 2017.
3. Баранов И.М. Разработка рациональных параметров забойки с учетом времени его движения по шпуру и истечения продуктов детонации. Автореферат кандидатской диссертации. Москва, 1994.
4. Ситников И.Е. Реферат по статье Б. Самара «Влияние качества забойки на эффективность взрыва» // Эксперссинформация, серия «Горнорудная промышленность», 1961. № 12.
5. Йонсон Г., Хофмайстер В. // Влияние забойки на результаты взрыва зарядов в шпурах диаметром 36 мм. Сборник докладов, прочитанных на научном VI симпозиуме в феврале 1961 г. в г. Ролла (США) по бурению, взрывчатым веществам, взрывным работам и исследованию физико-механических свойств горных пород. Госгортехиздат, 1962.
6. Ханукаев А.Н. Энергия волн напряжений при разрушении пород взрывом Москва: Наука, 1962.
7. Гогичев И.И. Исследование влияния отбойки на взрывание шпуровых зарядов и определение его эффективной длины // «Шахтное строительство». № 8, 1966.
8. Гогичев И.И. Эффективная и оптимальная длина забойки шпуровых зарядов // Взрывное дело. № 59/16. М.: Недра, 1966.
9. Баум Ф.А. К вопросу оценки эффективности действия взрыва зарядов с воздушным промежутком // Сб. «Взрывное дело». № 54/11. Изд-во «Недра», 1964.
10. Миндели О.Э., Демчук П.А., Александров В.Е. Забойка шпуров. Москва: Недра, 1967.
11. Шевкун Е.Б., Лещинский А.В., Лукашевич Н.К. Пути увеличения времени действия взрыва на массив // Санкт-Петербург. Записки горного института. Т. 171, 2007.
