CC BY
49
1. Жамьян Ж., Старшинов А.В., Андреев В.В., Пехтерев Е.А./Опыт применения и испытаний неэлектрических систем инициирования в Монголии. Промышленная безопасность и эффектность новых технологий в горном деле. Сборник материалов. - М.: МГГУ, 2001, с.559-566.
2. Григорьев А.В., Листопад Г.Г., Доильницын В.М. и др. //Опыт и перспективы применения неэлектрических средств инициирования на карьерах ОАО «Апатит». Горный журнал. №8, 2001, с. 37-41
3. Melvin A. Cook. The Science of Industrial Explosives. USA. Graphic Service and Supply. Inc. 1974.
4. Физика взрыва. Под ред. К.П.Станюковича. М.: Наука, 1975.
5. Беляев А.Ф., Боболев В.К., Коротков А.И. и др. Переход горения конденсированных систем во взрыв. М.: Наука, 1973.
6. Тутов Н.Г., Оберемок О.Н., Краснопольский И.А. Взрывание скважинных зарядов на флюсовых и железорудных карьерах. Днепродзержинск: Проминь, 1974.
7. Патенты РФ №2157501, №2242700.
|— Коротко об авторах----------------------------------------------
Андреев В.В. - ФГУП НМЗ «Искра»,
Ананьин И.А., Нейманн В. Р., Старшинов А. В., Ферафонтов В. П.
- ЗАО «Сибвзрывкомплект».
--------------------------------------------- © В.Н. Анисимов, 2007
В.Н. Анисимов
ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОГО ИНТЕРВАЛА ЗАМЕДЛЕНИЯ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО ВЗРЫВАЕМЫХ СКВАЖИННЫХ ЗАРЯДОВ РУДОПОДГОТОВКИ ПРИ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО ВЗРЫВАЕМЫХ СКВАЖИННЫХ ЗАРЯДАХ
Теоретической оценке степени взрывного дробления горных пород на карьерах при различных способах инициирования зарядов посвящено достаточное количество работ, среди которых можно выделить последние работы Г.М. Крюкова [1].
Исследования в области влияния амплитуды взрывной нагрузки на физико-технические свойства и показатели обо-гатимости железистых кварцитов были начаты в начале 80-х годов XX века [2].
В настоящее время всё более актуальной становится решение проблемы снижения энергозатрат на измельчение пород и показатели рудоподготовки.
Одним из путей решения проблемы является вопрос о влиянии интервала замедления последовательно взрываемых зарядов на эффективность взрывного разрушения горного массива.
В качестве критерия разрушения принимается условие достижения максимальным главным растягивающим напряжением величины динамической прочности породы, равной Е1 д = к •Е1, где к - коэффициент динамической прочности породы.
Согласно работам [3, 4] для скальных пород значение коэффициента к колеблется от 2 до 6. Для крепких скальных пород в дальнейших расчетах примем среднее значение к = 4.
С этой целью в прямоугольной системе координат 0хуъ рассмотрим два удлиненных заряда ВВ (аммонит 6ЖВ) длиной 1_ = 12 м, диаметром 0,250 м каждый, расположенные на расстоянии 6 м друг от друга. В расчетах полагаем, что скальный горный массив сложен крепкими породами со следующими физико-техническими свойствами: ур = 4000 м/с,
= 2400 м/с, плотность р = 3000 кг/м3, предел прочности на
растяжение ¿1=10 МПа.
Расчет напряжений осуществим в плоскости, проходящей через середину зарядов (ъ = 1_ / 2) перпендикулярно к их осям. Для расчета воспользуемся формулами работы [5].
Полагаем, что заряд имеет длину 12 м, радиус 0,125 м, расположен на глубине Н = 5 м, расстояние от оси заряда до верхней бровки уступа Э = 3 м. Пусть боковая поверхность имеет угол наклона а = 600. Для физико- технических свойств крепких скальных пород примем следующие усредненные значения [6, 7]: скорость продольных волн Ур = 4000 м/с, скорость
поперечных волн уз = 2400 м/с, плотность р = 3000 кг/м3, предел прочности на растяжение !1=10 МПа. Следовательно, изо-
бара Е1 д =40 МПа будет являться границей зоны разрушения
на стадии волнового действия взрыва.
На рис. 1 линией 2 обозначена граница зоны разрушения при инициировании заряда с нижнего основания. Как следует из анализа представленных расчетов, зона разрушения вследствие эффективного наложения волн элементарных зарядов, а также из-за взаимодействия падающих и отраженных волн охватывает практически всю верхнюю часть массива над зарядом. В то же время вблизи нижней части радиальный размер воронки разрушения достигает чуть более 1,5 м. Это обстоятельство способно привести к плохой проработке подошвы, несмотря на последующее развитие макротрещин под действием давления продуктов детонации.
На рис. 2 представлена граница зоны разрушения для случая инициирования скважинного заряда в его верхней части. В этом случае воронка разрушения у нижнего основания значительно увеличивается: ее радиальный размер достигает примерно 3,5-4 м (линия 2). В то же время вблизи верхнего основания заряда размеры зоны разрушения становятся весьма незначительными, что способно привести к повышению выхода негабарита из верхней части уступа.
Рис. 1. Формирование зоны волнового разрушения при инициировании заряда с нижнего его конца
В результате ряда расчетов удалось выбрать оптимальное расположение боевика в заряде: предложено располагать его посередине заряда. В этом случае, как следует из рис. 3, удается обеспечить удовлетворительную проработку подошвы без заметного уменьшения размеров зоны разрушения в верхней части уступа. Полученный результат подтверждает данные расчета зо-
ны разрушения для двух скважинных зарядов, взрываемых в массиве и расположенных на расстоянии Ь = 6 м друг от друга, с двумя плоскостями обнажения. В ходе ряда проведенных расчетов удалось выбрать оптимальное расположение боевиков в зарядах ВВ: в крайнем от боковой поверхности заряде предложено боевик располагать посередине заряда, а в следующем заряде наиболее рациональным призвано расположение боевика на высоте 1/3 его длины от нижнего основания заряда (рис. 2).
Приведем результаты расчета зоны разрушения (границей её является изобара Е1 д = 4 • Е1), полученной для двух скважинных зарядов, инициируемых снизу с различными интервалами замедления (¿3 = 0,1,2 мс).
Рис. 2. Формирование зоны волнового разрушения при инициировании заряда с верхнего его конца
скважинного заряда
Рис. 4. Оптимальный вариант инициирования двух скважинных зарядов
На рис. 5, а представлена граница зоны волнового разрушения (Е1 д = 4 • Е1), полученная для срединной плоскости
зарядов, инициируемых одновременно (1 з = 0).
Как следует из анализа полученных результатов, в этом случае в срединной области между зарядами происходит заметное увеличение размеров зоны разрушения (формируется зона А). Это происходит вследствие взаимного усиления при наложении растягивающих составляющих тангенциальных напряжений обоих зарядов. В то же время в области В происходит наложение и взаимная нейтрализация сжимающих составляющих тангенциальных напряжений другого заряда. Это приводит к тому, что зону В пересекают изобары плавного напряжения £1д, отличающиеся относительно низкими значениями. Следовательно, при одновременном инициировании зарядов из зоны В возможен повышенный выход негабаритов.
При выборе замедления в 1 мс (1 з = 10-3 с) эффективность взаимодействия волн напряжений между зарядами сохраняется (зона А перемещается ближе ко второму заряду).
Однако в этом случае удается избежать формирования зоны зажатия среды, т.е. зоны В (рис. 5, б). При взрыве зарядов с интервалом замедления 2 мс и более (но менее времени формирования одной из воронок разрушения, когда придется рассматривать отраженные от этой воронки волны напряжений) взрывные волны практически не взаимодействуют. Формирование зон разрушения каждого заряда происходит практически независимо (рис. 5, в).
Из анализа представленных на рис. 5 результатов расчета можно сделать вывод о целесообразности выбора интервала замедления порядка 1 мс. Действительно, в этом случае обеспечивается эффективное взаимодействие волн напряжений между зарядами, а также избегается формирование зон зажатия среды.
Кроме этого, при эффективном взаимодействии волн напряжений между зарядами под действием различных деформаций на границах разнородных минералов, например, кварц-магнетита, формируются касательные напряжения, под действием которых происходит формирование и накопление микронарушенностей, существенно влияющих на снижение энерго-
а) =0
б) /3=1 мс
в) ^=2 мс
Рис. 5. Формирование зон разрушения при различных интервалах замедления взрывных двух скважинных зарядов
затрат последующего передела горной массы. Указанные интервалы замедлений реализуются применением электронного инициирования зарядов ВВ. Как показали дальнейшие исследования, в производственных условиях при обеспечении условий эффективного взаимодействия волн напряжений между зарядами на трудновзрываемых, труднообогатимых участках сложноструктурных массивов железистых кварцитов снижение энергозатрат достигает 25-30 % в сравнении со схемами, не обеспечивающими взаимодействия волн напряжений между зарядами.
1. Крюков Г.М., Глазков Ю.В. Теоретической оценке степени взрывного дробления горных пород на карьерах при различных способах инициирования зарядов: Отдельные статьи Горного информационно-
аналитического бюллетеня. - М.: Изд-во МГГУ, 2003.
2. Клейн А.И. Исследование влияния взрывной нагрузки на физикомеханические свойства и показатели обогатимости железистых кварцитов. В кн. Геология и особенности технологии разработки железорудных месторождений КМА, Воронеж, 1983, с. 59-62.
3. Боровиков В.А., Ванягин И.Ф. Динамическая прочность при отколе и ее определение поляризонно-оптическим методом. В кн. Прикладные задачи механики горных пород. - М.: Недра, 1997, с. 28-30.
4. Ионин А.А. Исследование пределов прочности горных породы в условиях взрывного нагружения. - Автореферат дисс. на соис. уч. степ. канд. техн. наук. - Л.: ЛГИ, 1975, 22 с.
5. Кошелев Э.А. Взаимодействие волн напряжений при взрыве двух скважинных зарядов. ФТПРПИ, 1983, №1, с. 52-59.
6. Ломтадзе В.Д. Инженерная геология. - Л.: Недра, 1984, 511 с.
7. Ржевский В.В., Новик Г.Я. Основы физики горных пород. - М.: Недра, 1978, 390 с.
|— Коротко об авторах---------------------------------------
Анисимов В.Н. - Московский государственный горный университет.
