Наукові основи руйнування гірських порід вибухом з урахуванням фізичних процесів в порожнині вибуху і масиві - Автореферат

Тому необхідне створення різноманітних методів і способів вибухової дії на масив, які дозволяють без збільшення енерговитрат досягати необхідного ступеня дроблення порід вибухом. Таким чином, цілеспрямоване керування енергією вибуху, підвищення к.к.д. вибуху, ефективності руйнування і дроблення гірських порід на основі розробки наукових основ керування руйнуванням і знеміцненням гірських порід вибухом шляхом встановлення закономірностей протікання фізичних і газодинамічних процесів в зарядній порожнині свердловинного заряду при вибусі вибухових речовин і в масиві гірських порід навколо цієї порожнини, а також розкриття механізму вибухового руйнування гірських порід є актуальною науково-технічною проблемою, що має важливе народногосподарське значення. Метою роботи є підвищення знеміцнюючої дії вибуху та якості дроблення гірських порід, а також розкриття механізму і встановлення закономірностей руйнування керованим вибухом гірських порід з неоднорідною структурою з урахуванням фізичних процесів, що відбуваються в зарядній порожнині і масиві. Ідея роботи полягає в комплексному врахуванні газодинамічних і термодинамічних процесів, що протікають в зарядній порожнині, фізичних процесів, які відбуваються в гірській породі при розповсюдженні в ній ударних хвиль, а також нестаціонарності і неоднорідності виникаючого поля напружень і механізму руйнування гірських порід вибухом. Швидкість детонації ВР при вибуховому дробленні монолітних і слабкотріщинуватих порід повинна бути менше швидкості хвиль напружень в породі, при цьому в залежності від її міцності слід застосовувати комбіновані заряди з різними проміжками; при руйнуванні ж сильнотріщинуватих порід і вибухах на викид заряди не повинні містити проміжки, а швидкість детонації повинна бути більше за швидкість хвилі напружень, що дозволяє більш ефективно руйнувати та подрібнювати породу.В результаті виконаного аналізу робіт, присвячених теоретичним і експериментальним дослідженням вибухового дроблення і знеміцнення гірських порід, встановлено, що до теперішнього часу недостатньо приділялося уваги вивченню газодинамічних і термодинамічних процесів, які протікають в порожнині вибуху, і фізичних процесів, що відбуваються в гірських породах при вибусі. При вивченні розповсюдження ударних хвиль в породі отримано співвідношення, які дозволяють в першому наближенні оцінити практично всі параметри, що характеризують процес розповсюдження ударної хвилі в породі, а саме: швидкість ударної хвилі D Одержано залежність радіусу порожнини вибуху rn циліндричного заряду в породі, що містить повітря в шпаровому просторі, від часу Встановлено, що при розповсюдженні УХ в породі хвиля зазнає протитиск, який приблизно дорівнює динамічній межі міцності породи при нерівнокомпонентному тривісному стисненні. Коли тиск, що викликає хвилю, зменшується, тиск у фронті УХ стає меншим ps.Дисертація є завершеною науково-дослідною роботою, в якій дано рішення актуальної наукової проблеми, яка полягає в підвищенні знеміцнюючої дії вибуху і якості дроблення гірських порід, а також в розкритті механізму їх вибухового руйнування шляхом встановлення нових закономірностей протікання фізичних і газодинамічних процесів в зарядній порожнині свердловинного заряду і в масиві гірських порід навколо цієї свердловини при вибусі вибухових речовин, що має важливе народногосподарське значення. Показано, що хоча тривалість хвильових процесів, що протікають при вибусі гелексу 650, приблизно така ж, як і при вибусі амоніту, але оскільки густина гелексу 650 на 35-45 % більше, то і тиск продуктів вибуху в кумулятивному струмені на 35-45 % вище, ніж тиск продуктів вибуху при вживанні амоніту, тому вживання гелекса 650 призводить до більш ефективного дроблення негабариту. Встановлено, що збільшити ширину зони хімічних реакцій, зменшити максимальний тиск в порожнині вибуху і частково стабілізувати тиск ПВ на рівні максимального можна, використовуючи два типи вибухових речовин або вводячи домішки у ВР, які повинні відбирати енергію у ПВ до поверхні Чепмена-Жуге і віддавати або виділяти енергію за нею. Розглянутий механізм руйнування гірських порід в ударній хвилі дозволив отримати співвідношення, що дозволяють задавати параметри ударної хвилі таким чином, щоб одержати необхідні розміри частинок, на які необхідно зруйнувати породу. Найбільш універсальним способом керування величиною і формою імпульсу вибуху, який дозволяє перерозподіляти енергію вибуху за висотою колонки заряду, є розосередження суцільних і комбінованих зарядів.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ