Підвищення ефективності буровибухових робіт шляхом обґрунтування раціональних параметрів просторового розташування зарядів ВР при масових вибухах у кар"єрах. Методика досліджень впливу неруйнуючих динамічних навантажень на залишкову міцність матеріалу.
Аннотация к работе
Дисертаційна робота виконана відповідно до напряму досліджень, проведених кафедрою “Технічна механіка” Кременчуцького державного політехнічного університету імені Михайла Остроградського, і є складовою частиною держбюджетних науково-дослідних розробок, виконаних відповідно до планових завдань Міністерства освіти і науки України: “Дослідження впливу газодинамічних процесів при детонації на механізм вибухового тріщиноутворення” (5Д/02 - ТМ, № ДР 0102U000742), виконаної у 2002 - 2004 р., “Дослідження структури реакційної зони детонаційної хвилі вибухових речовин, розробка раціональних конструкцій зарядів” (10Д/05-ТМ, № ДР 0105U000325), виконаної у 2005 - 2007 р.; внутрішньовузівських тем: “Дослідження ефективності дії сумішевих зарядів у різноманітних середовищах та вплив динамічних навантажень на процес знеміцнення” (№ 92В/03 - Тмех, № ДР 0103U003991), виконаної у 2003 р., “Вплив імпульсних навантажень на процеси знеміцнення гірських порід та крихких матеріалів” (№ 126В/04 - ТМЕХ, № ДР 0104U009502), виконаної у 2004 р., у яких автор брала участь у якості виконавця. Метою роботи є підвищення ефективності буровибухових робіт шляхом обґрунтування раціональних параметрів просторового розташування зарядів ВР у додаткових скорочених свердловинах при масових вибухах у карєрах, використовуючи результати експериментального визначення залишкової міцності матеріалу в різних частинах обємних моделей, які зазнали впливу неруйнуючих вибухових навантажень. Для досягнення поставленої мети в дисертаційній роботі передбачено вирішення наступних задач: - розробити методику дослідження ступеня знеміцнення крихких матеріалів і гірських порід після впливу імпульсних неруйнуючих навантажень; Для вирішення поставлених завдань використано комплекс теоретичних й експериментальних методів: аналіз і узагальнення сучасних уявлень про механізм вибухового руйнування гірських порід; аналітичні розробки на базі використання теорії руйнування й мікротріщинуватості гірських порід; методи теорії пружності для оцінки напруженого стану масиву гірських порід та енергетичних витрат на знеміцнення матеріалів при неруйнуючих імпульсних впливах; методи статистичної обробки результатів спостережень і порівняння розрахункових даних з експериментальними результатами; методи техніко-економічного аналізу. Інтенсивність дроблення гірських порід при вибуху в різних зонах навколо заряду ВР залежить від залишкової міцності відповідних зразків, одержаних при розрізуванні моделі після впливу вибухового неруйнуючого навантаження.За законом збереження енергії, енергетичні витрати на знеміцнення одного зразка складають: (1) де ?конт - межа міцності при одноосьовому стиску зразків, що не зазнали імпульсного неруйнуючого впливу; Питому енергію знеміцнення гірських порід у різних зонах визначають за залишковою міцністю зразків у цих зонах після впливу на них вибухових неруйнуючих навантажень: , МДЖ/м3, (5) де Ед - динамічний модуль пружності гірських порід, МПА. Коефіцієнт нерівномірності розподілу енергії, переданої до масиву при вибуху, може бути визначений через межу залишкової міцності зразків: . 1 Схема експериментів для дослідження ступеня знеміцнення механічними неруйнуючими навантаженнями зразків, що становлять лінійну модель,: 1 - вантаж; 2 - кулька; 3 - зразки, що становлять модель; 4 - плита Під час дослідження ступеня знеміцнення зразків гірських порід при впливі неруйнуючих вибухових навантажень використовували вибухи накладного та шпурового зарядів.На підставі виконаних наукових досліджень у даній дисертаційній роботі викладене нове рішення актуальної науково-технічної задачі - підвищення ефективності буровибухових робіт на карєрах шляхом обґрунтування раціональних параметрів просторового розташування зарядів ВР, в тому числі, у додаткових скорочених свердловинах, використовуючи результати експериментального визначення зон зниженої міцності в матеріалі обємних моделей, які зазнали впливу імпульсних неруйнуючих навантажень. Проведений аналіз теоретичних та експериментальних досліджень вітчизняних і закордонних науковців, а також узагальнення досвіду передових підприємств гірничодобувної галузі показують, що сучасні методи підвищення ефективності дії вибуху при руйнуванні гірських порід не повною мірою враховують вплив рівномірності просторового розташування свердловинних зарядів ВР у масиві на якість підготовки відбитої гірської маси. Розробка на основі теоретичних й експериментальних досліджень нових схем розташування основних і додаткових свердловинних зарядів ВР дозволила підвищити інтенсивність і рівномірність вибухового дроблення гірських порід. Запропонована методика забезпечила надійне визначення впливу імпульсних навантажень (ударних і вибухових) на зміну механічних характеристик зразків, складових лінійних і плоских моделей з гірських порід. Визначення ділянок з найменшою энергонасиченістю масиву використано для оптимізації параметрів розташування свердловинних зарядів ВР з метою підвищення рівномірності вибухового дроблення гірських порід.
Вывод
буровибуховий карєр гірський порода
На підставі виконаних наукових досліджень у даній дисертаційній роботі викладене нове рішення актуальної науково-технічної задачі - підвищення ефективності буровибухових робіт на карєрах шляхом обґрунтування раціональних параметрів просторового розташування зарядів ВР, в тому числі, у додаткових скорочених свердловинах, використовуючи результати експериментального визначення зон зниженої міцності в матеріалі обємних моделей, які зазнали впливу імпульсних неруйнуючих навантажень.
Основні наукові положення та практичні рекомендації, отримані при виконанні даних досліджень і дослідно-промислової перевірки розробок, дозволили сформулювати наступні висновки: 1. Проведений аналіз теоретичних та експериментальних досліджень вітчизняних і закордонних науковців, а також узагальнення досвіду передових підприємств гірничодобувної галузі показують, що сучасні методи підвищення ефективності дії вибуху при руйнуванні гірських порід не повною мірою враховують вплив рівномірності просторового розташування свердловинних зарядів ВР у масиві на якість підготовки відбитої гірської маси. Розробка на основі теоретичних й експериментальних досліджень нових схем розташування основних і додаткових свердловинних зарядів ВР дозволила підвищити інтенсивність і рівномірність вибухового дроблення гірських порід.
2. Уперше розроблена методика досліджень впливу неруйнуючих динамічних навантажень на залишкову міцність та енергетичні параметри знеміцнення матеріалу в залежності від різних технологічних факторів. Запропонована методика забезпечила надійне визначення впливу імпульсних навантажень (ударних і вибухових) на зміну механічних характеристик зразків, складових лінійних і плоских моделей з гірських порід. Визначення ділянок з найменшою энергонасиченістю масиву використано для оптимізації параметрів розташування свердловинних зарядів ВР з метою підвищення рівномірності вибухового дроблення гірських порід.
3. У результаті теоретичних та експериментальних досліджень встановлено, що механічний ефект вибуху прямо повязаний з деформуванням породи і супутніми процесами, а основні енергетичні витрати механічного ефекту повязані із знеміцненням матеріалу. Енергетичні витрати знеміцнення гірських порід визначаються залишковою міцністю їхніх зразків після імпульсного неруйнуючого навантаження.
Уперше запропоновано, що нерівномірність дроблення гірських порід кількісно можна характеризувати коефіцієнтом нерівномірності просторового розподілу енергії вибухового впливу . Якщо даний коефіцієнт перевищує 1,35, то для підвищення рівномірності дроблення гірських порід вибухом необхідно змінити просторовий розподіл зарядів, зменшивши параметри сітки розташування свердловин та їх діаметр відповідно.
4. У результаті проведених промислових досліджень встановлено, що при використанні в якості зарядних порожнин свердловин малого діаметру (O 110 мм замість O 245 мм), при постійній питомій витраті ВР, скорочується вихід великих фракцій (понад 500 мм) у середньому на 50 %.
5. Як показали лабораторні і промислові дослідження, для підвищення рівномірності дроблення гірської маси за рахунок зниження виходу великих фракцій з верхньої частини уступу, додаткові заряди ВР варто розміщувати в скорочених свердловинах, глибина яких дорівнює довжині забійки в основних свердловинах. Додаткові скорочені свердловини необхідно розташовувати в зонах найменшого знеміцнення на відстані 0,35а, відносно основних свердловин (а - відстань між двома суміжними основними свердловинами).
6. Використання запропонованих схем розташування додаткових свердловин в умовах гранітних карєрів Кременчуцького регіону при відбійці 100 тис. м3 гірської маси дозволило отримати економію коштів в сумі 11,0 - 12,0 тис. грн. за рахунок зниження витрат на дроблення негабариту.
Список литературы
1. Пеева И.Э. Методика исследований влияния взрывного и механического нагружений на изменение прочностных свойств хрупких материалов / И.Э. Пеева, А.М. Пеев, С.М. Мыслицкий // Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету: Наукові праці КДПУ. - Кременчук: КДПУ, 2002. - Вип. 6(17). - С. 40-44.
2. Влияние взрывного воздействия на прочностные свойства горных пород / В.М. Комир, И.Э. Пеева, Я.С. Долударева, С.М. Мыслицкий // Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету: Наукові праці КДПУ. - Кременчук: КДПУ, 2003. - Вип. 6(23). - С. 120-122.
3. Пеева И.Э. Теоретические и экспериментальные исследования влияния неразрушающих механических нагрузок на степень разупрочнения горных пород / И.Э. Пеева // Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету: Наукові праці КДПУ. - Кременчук: КДПУ, 2004. - Вип. 1/2004(24). - С. 59-62.
4. Комир В.М. Методика исследований степени и энергоемкости разупрочнения объемных моделей из горных пород при взрывных неразрушающих нагрузках / В.М. Комир, И.Э. Пеева // Наукових вісник Національного гірничого університету: Науково-технічний журнал. - Дніпропетровськ, 11, 2004. - С. 7-10.
5. Влияние импульсных неразрушающих нагрузок на изменение прочностных характеристик горных пород / В.М. Комир, И.Э. Пеева, Я.С. Долударева, С.М. Мыслицкий // Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету: Наукові праці КДПУ. - Кременчук: КДПУ, 2004. - Вип. 4/2004(27). - С. 135-138.
6. Комир В.М. К вопросу о величине коэффициента трансформации энергии импульсных воздействий при дроблении горных пород / В.М. Комир, И.Э. Пеева // Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету. - Кременчук: КДПУ, 2005. - Вип. 1/2005(30). - С. 86-88.
7. Методика оценки механического эффекта при импульсных нагрузках / В.М. Комир, И.Э. Пеева, В.В. Блинков, С.М. Мыслицкий, В.А. Сокуренко // Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету. - Кременчук: КДПУ, 2006. - Вип. 1/2006(36). - С. 81-83.
8. Исследование интенсивности дробления моделирующих материалов и горных пород при использовании дополнительных зарядов / В.В. Костин, И.Э. Пеева, А.М. Пеев, С.М. Мыслицкий, В.А. Сокуренко // Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету імені Михайла Остроградського. - Кременчук: КДПУ, 2007. - Вип. 5/2007(46) частина 1. - С. 109-112.