Безопасность работ. технология и безопасность взрывных работ конференц (1). Материалы научнотехнических семинаров, 2012 г. Технология
 Скачать 3.08 Mb.
|
|
Экономическое обоснование применения пневматических заглушек при взрывании РСЗ в ОАО «Ураласбест» Показатель Ед. измерения Способ заряжания Традиционный С применением пневматических заглушек Расход ВВ кг 34 398 27 В т.ч. порэмита кг 300 26 руб Шашки ПТП-750 кг 98 руб 19984,16 НСИ – Искра С-500-18 шт. 98 руб Детонирующий шнур ДШН-10 м – 1470 руб. – 15787,8 Заглушка скважинная шт. – 49 руб. – 34 Всего ВМ руб. 426737,08 Экономия по взрывчатым материалам: На блоке руб. 35260,4 На 1 скважину руб Заряжание с помощью пневматических заглушек требует дополнительно привлекать двух человек для опускания и накачки заглушек и использовать автомобиль для подачи воздуха. Наибольший экономический эффект от применения данного приспособления (см. таблицу) можно ожидать на предприятиях, использующих дорогостоящие штатные ВВ, глубокие, более 15 м, скважины диаметром от 170 до 320 мм. Рекомендованная конструкция рассредоточенного заряда приведена на рис. Рис. 2. Конструкция рассредоточенного заряда Схема заряжания скважин сплошным зарядом Схема заряжания скважин методом рассредоточения заряда при помощи заглушки пневматической LBP-250-18 Процесс заряжания и постановки заглушки затвора заключается в следующем. Устанавливается нижний промежуточный детонатор (в нашем случае ПТ-П-750) на детонирующий шнурДШН-10. Устанавливается верхний. Опускается зарядный рукав и заряжается нижняя часть заряда в количестве, например, для метровой скважины 500 кг. 3. Зарядный шланг вынимается. На глубину 7–8 м (в зависимости от массы верхней части заряда) на шланге Ø = 6–9 мм опускается заглушка. После наполнения заглушки воздухом разъединение его с БРС производится рывком за шланг. В качестве источника сжатого воздуха используются баллоны со сжатым воздухом или ресивер компрессора зарядной машины. Воздушный шланг извлекается. Устанавливается верхний промежуточный детонатор (ПТ-П-750 и ИСКРА С. Опускается зарядный рукав и заряжается вторая (верхняя) часть заряда в количестве до 120 кг. Инициирование верхнего скважинного заряда происходит с помощью НСИ ИСКРА-С, далее передача детонации к нижнему заряду производится через ДШН-10. Данная конструкция скважинного заряда обеспечивает практически одновременное срабатывание частей заряда (разница повремени срабатывания составит 0,5 мс). Эффективность применения и отработку параметров рассредоточения с целью снижения сейсмического и акустического воздействия массовых взрывов рекомендуется проводить с одновременным инструментальным контролем сейсмики и акустики в районе ведения взрывных работ. УДК 622.023: УДЕЛЬНЫЙ ИМПУЛЬС СТАНДАРТНОГО ДРОБЛЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД О.Г. Латышев, И.С. Осипов При разрушении прочных скальных пород с акустической жесткостью C > (15÷20)·10 6 кг/м 2 с определяющим фактором является распространение волны напряжений [1]. Для моделирования этого явления широко используется глубокая аналогия результатов дробления горных пород ударом и взрывом. ЛИ. Бароном [2] доказано, что для получения наиболее информативной и адекватной характеристики дробимости горных пород испытания должны предусматривать объемное разрушение образца однократным ударом падающего груза и оценку результатов испытаний по характеристикам продуктов разрушения. Тогда можно принять тождество уд в 0 2 2 уд в (где уди в – удельный импульс дробления горных пород ударом и взрывом; J уд ив соответствующие степени дробления пород. Ударный импульс (импульс силы) как мера механического взаимодействия тел равен произведению среднего значения силы Р ср на время t ее действия I = P ср t = ½ Pt. Точное значение импульса определится интегралом 0 ( ) . t I P d (Эта характеристика тождественна понятию количества движения, те. произведению массы на скорость ударника в момент соударения тел I = m уд уд . В качестве характеристики удара и взрыва в расчетах часто используют понятие удельного импульса 0 1 ( ) , 2 t I d t (где = P/S – поверхностная плотность силы (напряжение). В этой связи слагаемые в тождестве (1) целесообразно заменить выражением уд уд 0 0 2 2 J m I I J S J (Данный показатель, имеющий размерность (Пас, представляет собой удельный импульс дробления, отнесенный к квадрату степени дробления горной породы. Он может быть назван удельным импульсом стандартного дробления или, сокращенно, стандартным импульсом (СИ. Выполненное на кафедре шахтного строительства УГГУ моделирование процесса дробления пород на ударном копре позволило определить рациональные режимы испытаний различных породи разработать соответствующую методику [3]. Экспериментальное определение данного показателя для различных скальных пород Урала показало его устойчивую связь с основными прочностными, упругими и акустическими характеристиками изученных пород. Это позволяет рассматривать удельный импульс стандартного дробления как комплексное свойство горных пород, характеризующее их разрушаемость динамическими нагрузками. Теоретическое рассмотрение физики дробящего действия удлиненного заряда позволило получить выражение для расчета величины удельного расхода ВВ, обеспечивающего заданное качество дробления пород взрывом в 2 в , J у I J q D k L (где D – скорость детонации у = l зар /d – коэффициент удлинения заряда (отношение его длины к диаметру L – длина шпура или скважины. На основании проведенных исследований разработана методика прогнозирования параметров БВР, обеспечивающих заданное качество дробления пород взрывом, которая основана на экспериментальном определении стандартного импульса Теоретическое значение коэффициента α в формуле (5) составляет 0,816. Однако для реальных условий взрывания с учетом масштаба, условий зажима, ступеней замедления и пр. его величину можно рассматривать как коэффициент условий взрывания и уточнять опытными взрывами. Для проверки адекватности предложенной методики проведены исследования горных породи выполнены расчеты параметров БВР для реальных условий проходки выработок по известнякам (I J 0 = 4,21 кПа·с) в условиях СУБРа и разработки гранита (I J 0 = =10,0 кПа·с) Шарташского карьера [4]. Расхождение между расчетными и реальными данными (при α = 0,816) не превышает 20 %, что лежит в пределах естественной вариации параметров БВР. Полное совпадение результатов получено при коэффициенте условий взрывания α = 0,64 (для условий СУБРа) и α = 0,98 (для условий Шарташского карьера. Как видим, полученные в опыте значения α достаточно близки его теоретическому значению. Таким образом, предложенный показатель – удельный импульс стандартного дробления адекватно характеризует взрываемость горных порода разработанная методика его определения позволяет прогнозировать параметры БВР по результатам лабораторных исследований. Литература 1. Ханукаев АН. Физические процессы при отбойке горных пород взрывом / АН. Ханукаев. – М Недра, 1974. – 224 с. 2. Барон ЛИ Дробимость горных пород / ЛИ. Барон, ЮГ. Коняшин, В.М. Курбатов. – М Изд. АН СССР, 1963. –167 с. Латышев О.Г. К обоснованию методики определения характеристик дроби- мости горных пород ударом и взрывом / О.Г. Латышев, АС. Жилин, И.С. Осипов // Изв. вузов. Горный журнал. –2005. –№ 1. – С. 103–107. 4. Жилин АС Прогнозирование параметров дробления горных пород в условиях направленного изменения их свойств поверхностно-активными веществами дис. … канд. техн. наук / АС. Жилин, УГГГУ. – Екатеринбург, 2006. – 138 с. УДК К ВОПРОСУ МОДЕЛИРОВАНИЯ ДРОБЯЩЕГО ДЕЙСТВИЯ ВЗРЫВА НА УДАРНОМ КОПРЕ О.Г. Латышев, И.С. Осипов, Г.П. Берсенёв При разрушении прочных скальных пород взрывом определяющую роль играет фактор распространения ударной волны. Под действием напряжений на ее фронте зарождается и развивается совокупность множества трещин. Все неоднородности в разрушаемом массиве, которые способны дать начало развитию трещин, принято называть активируемыми нарушениями. Концентрация их определяет степень дробления горных пород взрывом. На основании теоретических и экспериментальных исследований разработана методика прогнозирования качества дробления пород взрывом с заданной степенью надежности [1]. В основу методики положены следующие соображения. Распределение кусков по размерам есть результат сложного взаимодействия множества независимых факторов, определяющих взрывное разрушение горных пород. Можно предсказать результат единичного взрыва лишь с определенной долей вероятности (надежности. Функция надежности имеет вид: f н = 1 – exp(– ). (1) Каждому уровню надежности н соответствует определенное значение параметра . Так, наиболее распространенному вин- женерной практике уровню надежности в 95 % (н = 0,95) соответствует, при н = 0,99 параметр = 4,6. Получены выражения для ЛНС и расстояния между зарядами в ряду a, обеспечивающие заданное качество дробления при принятом уровне надежности 2 0 сж 3 к 0 р 2 , 2 l s u W R r C (к 0 , 2 l s u a R r C (где γ l – концентрация активируемых взрывом нарушений, σ сж и р – прочность пород при сжатии и растяжении, u 0 – массовая скорость на границе зарядной полости, C s – скорость поперечной упругой волны, r 0 – радиус заряда, к – требуемый максимальный размер куска (негабарита. Таким образом, ключевым параметром в расчетных формулах (2) и (3) является концентрация активируемых взрывом нарушений γ l , которая зависит от удельного расхода ВВ. γ l = γ 0 q n . (Здесь показатель n зависит от типа взрывной волны. От одиночного шпурового или скважинного заряда распространяется цилиндрическая волна напряжений. При совместном действии нескольких зарядов волны накладываются друг на друга и, выходя на свободную поверхность, трансформируются в плоскую волну растяжения. При достаточном числе шпуров или скважин в ряду их можно рассматривать как единый плоский заряд. Для такого плоского заряда n = 1, для цилиндрического n = ½. В.А. Безматерных разработана и опробована методика экспериментальной оценки концентрации активируемых нарушений путем опытного взрывания образцов горных пород [2]. Параметры уравнений (2), (3) предлагается оценивать путем анализа гранулометрического состава разрушенных пород в опытном взрыве. Однако в настоящее время производство опытных взрывов становится все более трудным. Поэтому, руководствуясь доказанной глубокой аналогией результатов дробления пород ударом и взрывом, мы разработали и опробовали методику определения характеристик дробления горных пород на ударном копре. Установлено [3], что зависимость линейной концентрации активируемых нарушений γ l от энергии удара Q описывается уравнением = 0,561 Q 1,109 . (Кроме того, анализ гранулометрического состава продуктов дробления позволяет вычислить комплексную характеристику горных пород – удельный импульс стандартного дробления, повели- чине которого можно осуществить прогноз параметров БВР, обеспечивающих заданное качество дробления (см. статью в данном сборнике Латышев О.Г., Осипов И.С. Удельный импульс стандартного дробления горных пород. Входящий в формулу (4) параметр γ 0 пропорционален общей концентрации нарушений в исходной породе (до взрыва. Разработанный нами метод люминесцентной дефектоскопии [4] позволяет непосредственно определять данный показатель. Более того, методическое сопровождение метода и разработанный комплекс компьютерных программ позволяют оценивать фрактальные характеристики трещинной структуры горных пород, размеры дефектов и их распределение в объеме образца. Разрушение горных пород определяется зарождением и развитием (ветвление, слияние и т. п) трещин. Взаимодействующие трещины образуют очаги нарушений – кластеры. Динамику этого процесса можно рассматривать как саморазвитие под действием нагрузки кластерной структуры горных пород. Процесс может быть представлен как последовательный ряд этапов развития трещинных кластеров и присоединения их друг к другу. Эти этапы представляют собой различные уровни иерархии структуры горных пород. Для количественной оценки данного процесса используется аппарат фрактального кластерного анализа [5]. Количественной мерой кластеров может служить фрактальная размерность поверхности образца. Для ее определения может использоваться метод покрытия. На изображение поверхности (рис. 1) накладывается сетка с изменяющимся размером квадратной ячейки δ i . Для каждого типоразмера сетки определяется количество ячеек N i , занятых изображением объекта (кластером. Фрактальная размерность поверхности определяется по углу наклона графика данной зависимости, построенного в двойных логарифмических координатах / ) f N d (На кафедре шахтного строительства УГГУ проведена серия экспериментальных исследований развития кластерной структуры по мере нагружения горных пород. На каждом уровне напряжений под микроскопом с помощью метода люминесцентной дефектоскопии выполнялась электронная фотография поверхности образцов и по разработанной компьютерной программе определялись координаты нарушений. На рис. 1 показана в качестве примера картина развития кластеров входе нагружения образцов. На каждом этапе нагружения по формуле (6) определялась кластерная размерность трещинной структуры. Анализ результатов позволил установить закономерный рост кластерной размерности с увеличением напряжений σ в породе (рис. 2). Данную зависимость можно описать уравнением параболы d f = 2,48 + 8·10 –5 (σ 2 – 8,75σ). (Коэффициент достоверности аппроксимации (коэффициент детерминации свидетельствует о статистической надежности данной зависимости. Положительная кривизна графика отражает ускоряющийся рост дефектности пород с нагрузкой, что соответствует современным представлениям о накоплении повреждений входе разрушения горных пород. Рис. 1. Развитие кластерной структуры горных пород Указанные исследования проведены в статике, те. при медленном нагружении образцов на прессе. В настоящее время проработана процедура и составлен план экспериментов по изучению закономерностей развития кластерной структуры горных пород при их динамическом нагружении. Для этого предусмотрена электронная фиксация дефектов при постепенно нарастающей энергии удара путем изменения высоты сбрасывания груза на ударном копре. Полученные результаты создадут базу для более глубокого анализа физики разрушения горных пород при динамических нагрузках, оценки энергетических характеристик разрушаемости с позиций теории трещин Гриффитса и кинетической концепции прочности. Сопоставление полученной информации с приведенными выше результатами исследований удельный импульс стандартного дробления, концентрация активируемых нарушений и пр) позволит совершенствовать методики прогнозирования рациональных параметров БВР путем моделирования дробящего действия взрыва на ударном копре. Рис. 2. Рост фрактальной размерности кластеров с увеличением нагрузки Напряжение, МПа Литература. Берсенёв Г.П. Управление качеством взрывного дробления горных пород на нерудных карьерах / Канд. дисс. – Свердловск, 1989. – 158 с. Безматерных В.А., Латышев О.Г., Черкасов В.М. Физические характеристики разрушаемости твердых горных пород // Изв. вузов. Горный журнал. – 1981. –№ 10. – С. 61–65. 3.Латышев О.Г., Корнилков МВ, Осипов И.С., Берсенёв Г.П. Оценка активируемых взрывом нарушений как критерия прогноза качества дробления горных пород Изв. вузов. Горный журнал. – 2010. –№ 2. – С. 49–53. 4. Латышев О.Г., Осипов И.С., Сынбулатов В.В., Еремизин АН. Определение фрактальной размерности трещин для оценки прочности горных пород // Изв. вузов. Горный журнал. – 2009. –№ 8. – С. 119–124. 5. Мандельброт Б Фрактальная геометрия природы. Перс нем. – М Изд-во ИКИ, 2002. – 656 с. УДК. ПЕРЕДВИЖНОЙ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ БЕЗОПАСНОГО РАЗРУШЕНИЯ НЕГАБАРИТОВ И ФУНДАМЕНТНЫХ БЛОКОВ* С.П. Тарасов При добыче руд и других полезных ископаемых в карьерах дои более горной массы уходит в негабарит, в результате чего снижается производительность карьера ив целом добыча полезного ископаемого [1]. Это вызывает значительные проблемы приведении выемочно-погрузочных операций, транспортировании горной массы, а также при подготовке и производстве буровзрывных работ. Вынужденная раскладка негабарита в забое, дополнительные материальные затраты на его обуривание и взрывание удорожает стоимость 1 м горной массы. На открытых горных работах возможно использовать различные способы дробления негабаритов (см. таблицу. Наиболее эффективным является их разрушение взрывным способом. Разрушение негабаритных кусков взрыванием в карьерах * Статья, по мнению редакции, носит дискуссионный характер Способ Метод разрушения Используемая энергия Ме то ды разрушения Недостатки Преимуще ств а Взрыв ча тые вещества Шпуровые заряды Энергия ВВ Взрыв ВВ Ост ановк а карьера на момент взрыва, пыль Небо льшая трудоемкость, возможность массового взрыва Кумулятивные заряды М ех аниче ские способы Крановый б ут обой Энергия удара Раск ол негабарита с помощью спец инструмента Низк ая производительность, быстрое истирание и выход из строя сменного оборудования Возможна работа на любом участке карьера, нет реб у- ет остановки карьера Гидро молот Пнев мо молот Элек трофизиче - ские Токи высокой частоты Теплов ой эффект Тепловой и неравно мерный диэлектрический нагрев Применимы для разрушения по лупров о- дящих породи диэлектриков, в практике практически не применяются Высок ая скорость разрушения т породы примерно равна 60–70 с. Э лек трогид - рав личе ский Разрядк а батареи конденсаторов на водный промежуток Термические Теплов ой пробой К онцент ри - ров анный нагрев Возникнов ение термических напряжений Высокая энергоемкость, применение тер- моб уров ограничено Не дает разлета кусков и образования вредных газов методов вторичного дробления негабарит |