Дослідження та розробка раціональних конструкцій подовжених зарядів з регулюванням динамічного навантаження донної частини свердловини - Автореферат

Робота виконана відповідно до напряму досліджень, проведених кафедрою “Технічна механіка” Кременчуцького державного політехнічного університету і є складовою частиною держбюджетних НДР, виконаних відповідно до планових завдань Міністерства освіти і науки України: “Розробка засобів підвищення ефективності вибухового і механічного дроблення гірських порід при виробництві щебеню” (2Д/99 - ТМ, № ДР 0199U004066), виконаної 1999-2001 р.р., “Дослідження впливу газодинамічних процесів при детонації на механізм вибухового тріщиноутворення” (5Д/02 - ТМ, №ДР 0102U000742), виконаної 2002-2004 р.р., внутрішньовузівської теми “Дослідження ефективності дії сумішевих зарядів у різноманітних середовищах та вплив динамічних навантажень на процес розміцнення” (№ 92В/03 - Тмех, №ДР 0103U003991), у яких автор брав участь як виконавець. Метою роботи є підвищення ефективності дії вибуху свердловинних зарядів при руйнуванні гірських порід, що досягається за рахунок керування хвильовими процесами в донній частині свердловини. Основна ідея роботи складається в посиленні динамічного впливу продуктів детонації та детонаційних хвиль на нижню частину свердловини, при одночасному зниженні динамічного впливу відбитих хвиль на матеріал забійки, що досягається за рахунок зміни форми донної частини свердловини і використання багатоточкового ініціювання нижньої частини заряду. Зміна форми донної частини свердловинного заряду або розташування в нижній частині свердловини концентратора ударних хвиль дозволяє підсилити динамічний вплив детонаційних хвиль на середовище в зоні перебуру й одночасно знизити вплив відбитих хвиль на матеріал забійки. Наукове значення роботи полягає у встановленні закономірностей зміни напруг при вибуху свердловинного заряду залежно від просторового розташування бойовиків у нижній частині свердловини, а також в обґрунтуванні та розробці концентратора ударних хвиль, який дозволяє підсилити динамічний вплив відбитих хвиль на стінки свердловини в зоні перебуру й одночасно знижує їх дію на матеріал забійки, що сприяє підвищенню ефективності дії вибуху і знижує величину перебуру.У другому і наступних рядах (крім останнього) буде ефективно працювати заряд, у якому в нижній частині розташовано три бойовики (рис. При цьому заряд розглядали як сукупність елементарних сферичних зарядів, а сумарне відносне значення нормальної напруги, що діє в танґенціальному напрямку в розглянутій точці середовища, розраховували відповідно до залежності: , (3) де ; - функція Хевісайда; Кі - коефіцієнт, що дозволяє робити підсумовування напруг; ri - відстань від центра моделюючої сфери до розглянутої точки, м; Rc - радіус сфери, м; б=н/(1-н) - безрозмірний коефіцієнт (н - коефіцієнт Пуассона); q - коефіцієнт загасання тиску в сферичному заряді, 1/с; ti - час запізнювання приходу хвилі напруги до розглянутої точки, с. Як засвідчив теоретичний аналіз числового моделювання радіальних зсувів у зоні перебуру свердловини, на початковій стадії розвитку процесу (t= =0,00006 с) площа зони руйнування максимальна для схеми 4 і набуває грушоподібної форми; у наступні моменти часу площі руйнування для схеми 3 перевищують аналогічні площі для всіх розглянутих схем розташування бойовиків. Виходячи зі сказаного вище, створюються умови, за яких, по-перше, зменшується швидкість вильоту забійки (оскільки ударна хвиля відбивається від дна не вздовж осі заряду, а в середовище), і, отже, збільшиться і час дії газоподібних продуктів детонації на середовище, а по-друге, енергія, що передавалася забійці, тепер йде на руйнування середовища і дроблення в ділянці перебуру поліпшується. Для визначення впливу розташування ініціаторів у шпурі на розвиток процесу тріщиноутворення у твердому середовищі під час вибуху заряду ВР було поставлено серію експериментів на моделях з оргскла розміром 80х80х140 мм (процес руйнування моделей реєстрували за допомогою високошвидкісної камери ВСК-5, з частотою 60000 кадр/с).У даній дисертаційній роботі викладено нове розвязання важливої науково-технічної проблеми - підвищення ефективності дії вибухових робіт під час руйнування гірських порід, основане на керуванні хвильовими процесами в донній частині свердловини. Проведений аналіз теоретичних і експериментальних досліджень вітчизняних і закордонних авторів, а також узагальнення досвіду передових підприємств гірничодобувної галузі свідчать, що сучасні методи підвищення ефективності дії вибуху під час руйнування гірських порід не повною мірою враховують процеси, що протікають у донній частині свердловини під час вибуху циліндричного заряду. У результаті теоретичних і експериментальних досліджень установлено, що для посилення процесу розвитку поперечних тріщин, що проходять на рівні дна свердловини, бойовики варто зміщати відносно вісі заряду таким чином, щоб зустріч детонаційних хвиль, що поширюються по ВР, відбувалася на лінії сполучення дна і стінок свердловини, де знаходиться концентратор напруг (патент України №7756 від 15.07.2005 р.). Уперше отримані залежності, що дозволяють визначити ві

2. Основний зміст роботи