Керування якістю вибухової відбійки в кар"єрах при видобуванні флюсових і будівельних матеріалів - Автореферат

Дисертаційна робота виконувалася відповідно до наукових планів досліджень: Донецького національного технічного університету, зокрема: "Впровадження нових засобів і технології вибухового подрібнення негабариту на карєрах Докучаєвського флюсодоломітного комбінату" (1986-1987 рр., номер державної реєстрації 01860047209), "Розробка і впровадження високоефективних, сейсмобезпечних способів ведення підривних робіт на шахтах ПО "Артемсіль" (1985-1986 рр., номер державної реєстрації 01830010974), "Розробка кумулятивних зарядів і конструкцій устрою для спільного їхнього висадження в умовах протитиску до 40 МПА при розробці скельного масиву" (1988-1989 рр., номер державної реєстрації 0188053601). Для досягнення мети в роботі сформульовані та вирішені наступні задачі: розробити принципи оптимізації параметричного ряду "ВР - гірська порода" за рахунок встановлення співвідношення між енергією ВР і його детонаційними параметрами, що визначають показники дії вибуху в різних гірських породах; уточнити механізм дії кумулятивного струменя в гірській породі на основі запропонованого механізму дроблення гірських порід вибухом; Предмет досліджень - технологія та параметри буро-вибухових робіт при руйнуванні гірських порід, що використовуються при виготовленні щебенів з урахуванням їх оптимального рівня навантаження вибухом. Розподіл енергії вибуху () свердловинного заряду ВР у скельних масивах на роботу дроблення () визначається енергією вибуху й перебуває в статечній залежності від швидкості детонації заряду ВР (D) і щільності заряджання (), а дисипативні втрати () залежать не тільки від фізико-механічних властивостей породи й параметрів вибуху, а й від їхнього спільного обліку, що визначається законом зміни внутрішньої енергії продуктів вибуху (ПВ).У другому розділі представлено математичне моделювання процесів видобутку флюсової сировини й оптимізацію параметрів навантаження гірських порід вибухом. На підставі запропонованого механізму дії ПВ у гірських породах представляється можна визначити: дисипативні втрати енергії вибуху або роботу переподрібнення (), роботу подрібнення гірської породи (), роботу з переміщення подрібненої гірської породи (). Максимальні витрати енергії вибуху на подрібнення при , що відповідає умові раціонального енергонасичення, досягаються за умов співвідношення детонаційних характеристик ВР і фізико-механічних властивостей порід з розвитком вибуху за 3 й 7-м варіантами. Таким чином, час (тэф) ефективного впливу кумулятивного струменя на перешкоду буде дорівнювати часу падіння тиску від величини до величини . Час існування кумулятивного струменя (1) буде визначатися часом пробігу фронту відбитої ударної хвилі від границі розподілу середовищ (2) до вершини кумулятивної виїмки (3) кумулятивного заряду (4), тому що в цьому випадку відбувається перетворення відбитої ударної хвилі на хвилю розрідження, що спричиняє до падіння тиску в кумулятивному струмені.Аналіз параметрів, що характеризують середовище, показує, що інтегральною характеристикою гірської породи при вибуховому руйнуванні може служити межа динамічної міцності на стиск (), а подрібнення породи буде відбуватися в діапазоні зміни міцності від динамічної () до статичної (). Виявлено закономірності й взаємозвязки між параметрами вибуху (швидкість детонації ВР, енергія вибуху) і його роботою в конкретних гірських породах, що дозволяє побудувати параметричний ряд "ВР - гірська порода". Установлено, що робота дроблення (Адр.) визначається енергією вибуху у всім діапазоні гірських порід і залежить від швидкості детонації ВР. Встановлено, що під впливом вибухових навантажень гірські породи змінюють параметри фізико-механічних властивостей за циклічними законами із чергуванням зон ослаблення й підвищення пружних і міцностних властивостей, прагнучи до граничної величини на значних видаленнях від центра вибуху. Розроблено методику розрахунку раціональних параметрів БВР, засновану на дотриманні умов тиску ПВ, що розвивається у свердловинному заряді фізико-механічним властивостям гірських порід.Оберемок О.Н., Гонохова Л.В., Клочко И.И., Чистяков Ю.Н. Баранов Е.Г., Оберемок О.Н., Клочко И.И. Баранов Е.Г., Клочко И.И., Оберемок О.Н. №1588072 (СССР) Заряд для дробления горных пород /Баранов Е.Г., Клочко И.И., Петелин Е.А. Баранов Е.Г., Клочко И.И., Петелин Е.А., Грибовода А.Ф.

Основний зміст роботиОсновний зміст дисертації опублікований у наступних джерелах

Дисертація є завершеною науково-дослідною роботою у якій на підставі досліджень вирішена актуальна науково-технічна проблема вибухової підготовки скельної гірської маси при відкритій розробці родовищ флюсових і будівельних матеріалів. Вирішення цієї проблеми дає можливість без додаткових капітальних вкладень зменшити втрати сировини з одночасним зниженням собівартості видобутку й підвищенням якості кінцевого продукту.

Результати виконаних теоретичних і експериментальних досліджень дозволяють зробити загальні висновки.

1. Аналіз параметрів, що характеризують середовище, показує, що інтегральною характеристикою гірської породи при вибуховому руйнуванні може служити межа динамічної міцності на стиск ( ), а подрібнення породи буде відбуватися в діапазоні зміни міцності від динамічної ( ) до статичної ( ).

2. Виявлено закономірності й взаємозвязки між параметрами вибуху (швидкість детонації ВР, енергія вибуху) і його роботою в конкретних гірських породах, що дозволяє побудувати параметричний ряд "ВР - гірська порода". Установлено, що робота дроблення (Адр.) визначається енергією вибуху у всім діапазоні гірських порід і залежить від швидкості детонації ВР. Витрати на дисипативні втрати (Адис) залежать не тільки від характеристик середовища й параметрів детонації ВВ, але й від їхнього спільного урахування, що визначає закон зменшення внутрішньої енергії ПВ при розширенні.

3. Встановлено, що під впливом вибухових навантажень гірські породи змінюють параметри фізико-механічних властивостей за циклічними законами із чергуванням зон ослаблення й підвищення пружних і міцностних властивостей, прагнучи до граничної величини на значних видаленнях від центра вибуху. Циклічність зміни, наприклад, міцністних властивостей приводить до того, що в гранітах ослаблені зони перебувають на віддаленнях і . При цьому, на видаленні прагне до граничного значення. У випадку доломіту найменше значення має місце на віддаленнях і , . При цьому абсолютна величина становить 30-50 МПА, що в 1,3-1,8 раза менше, ніж у зонах підвищеної міцності й в 2,5-4,0 раза менше материнської міцності. Доведено, що зміна абсолютного значення величини залежить від енергії вибуху: чим більше енергія, тим більше різниця параметрів фізико-механічних властивостей між різними зонами.

4. Розроблено методику розрахунку раціональних параметрів БВР, засновану на дотриманні умов тиску ПВ, що розвивається у свердловинному заряді фізико-механічним властивостям гірських порід.

5. Підвищення ефективності видобутку будівельних і флюсових матеріалів при одночасному поліпшенні їхньої якості досягається за рахунок раціонального енергонасичення масиву, що підривається. Це досягається за рахунок застосування технології вибуховий відбійки, заснованої на перерозподілі енергії вибуху між частинами масиву з різними фізико-механічними властивостями, рівномірним розміщенням ВВ по масиві, створенні спрямованого витікання ПВ, утворення в масиві зон розвантаження.

6. Запропоновано методику розрахунків параметрів газових кумулятивних зарядів. Установлено параметри, що характеризують газовий кумулятивний струмінь: швидкість струменя (U), тиск, надаваний струменем на перешкоду (Рх), його щільність (r0), час існування струменя (тэф). Установлено, що тиск, надаваний струменем на перешкоду (Рх) залежить від показника акустичної твердості порід (А), чим нижче А, тим нижче Рх. Найменші значення Рх мають місце у випадку камяної солі, а найбільші - у випадку доломіту. У випадку граніту ( Па) і мармуру ( Па) величини Рх практично не відрізняються, незважаючи на те, що граніт є породою більш міцною, чим мармур і доломіт.

7. За допомогою запропонованого механізму дії газового кумулятивного струменя показано, що величина проникнення струменя в гірську породу досить незначна (до 30 мм) і залежить тільки від параметрів детонації ВР заряду. Величина проникнення струменя не може характеризувати ефективність дії кумулятивного заряду в гірській породі, а відома методика випробування кумулятивних зарядів, заснована на пробиванні набору металевих пластин не відповідає умовам дії кумулятивного струменя у гірській породі.

8. Установлено закономірності формування кумулятивних потоків у газокумулятивних зарядах. Показано, що в зарядах, які мають форму кумулятивної виїмки, відмінну від конуса або сфери забезпечується взаємодія ПВ і УХ у режимах нерегулярного відбиття, що спричиняє виникнення в КС високошвидкісних потоків на значних віддаленнях від заряду, а працездатність таких зарядів в 1,2-1,6 раза вища, ніж зарядів без зустрічного ініціювання.

9. Розроблена технологія ведення підривних робіт на основі ВР із пенополістіролом випробувана й впроваджена на карєрах Докучаєвського ФДК, що дозволило в 1,1 раза скоротити кількість погонних метрів свердловин, збільшити на 1% вихід готового продукту, скоротити на 0,4% вихід негабариту, знизити в 1,1 рази вартість 1 м3 ВР і одержати економію в сумі 20,0 млн. карбованців у цінах 1987-1988 років. Упровадження технології вибухової відбійки на карєрах Ходжаіканського солерудника (республіка Узбекистан) дозволило знизити вихід негабариту в 1,7 раза, скоротити кількість погонних метрів свердловин в 1,1 раза й одержати економію в сумі більше 10,0 млн. карбованців (у цінах 1990-1991 р.,р.). Упровадження розробок на солеруднику ВО Артемсіль дозволило в 1,1 рази знизити собівартість видобутку 1 т. Упровадження розробок на гранітних карєрах Донбасу в 2003-2005 роках дозволило знизити собівартість відбійки й одержати економію в сумі 7875 грн. при руйнуванні 35,0 тис. м3 гірської породи. Упровадження способу вибуховий відбійки на карєрах ВАТ "Комсомольське РУ" в 2006 р. дозволило при відбійці 30,0 тис. м3 скельної гірської породи одержати 10672 грн. економічного ефекту.