Введение к работе
Актуальность работы.
Для рационального использования природных ресурсов и повышения эффективности добычи в' горной промышленности весьма важным является совершенствование проектирования и производства горных работ с целью уменьшения ущерба от них окружающей среде. В связи с этим возрастает значение и объемы работ по направленному разрушению горных пород (ГП), основой которого является метод контурного взрывания шпуровых или скважинных зарядов ВВ, методы предварительного трещинообразования, "щадящего" взрывания.
В настоящее зремя при различных способах направленного разрушения предусматривается использование в основном удлине-ных осесимметричных зарядов различных конструкций, а именно: пороховых зарядов, зарядов из бризантных ВВ с воздушными промежутками и с радиальным воздушным зазором, разновидностью которых является заряд из 2-х нитей ДЩ.
Однако, ассортимент промышленных ВВ, допущенных в настоящее время к применению, не позволяет конструировать все разнообразие зарядов, необходимых при различных видах направленного взрывания.
Совершенствование зарядов для направленного разрушения на основе теоретического изучения их функционирования наряду -о исследованием вопросов зарождения и развития трещин в массиве является актуальной научной и практической задачей. При этом особенно важным представляется изучение вопроса научно-обосно-, ванных требований к свойствам ВВ и разработка методов управления газодинамическими процессами в зарядной полости при использовании зарядов различного химического сост.. за и различных конструкций. Решение этих вопросов позволит установить связь хими-ко-технологичеких характеристик зарядов ВВ с процессами трещинообразования в массиве.
І е .ль работы состоит в разработке научно-обоснованных требований к выбору составов ВВ, рекомендаций по созданию новых специальных конструкций зарядов ВВ для направленного разрушения горных пород на основе изучения гопросов инициирова-
- 4 -ния зарядов и методов управления параметрами взрывного нагруже-ния зарядной полости
Идея работы заключается в использовании низкоскоростных режимов взрывчатого превращения 6В в зарядах комбинированных конструкций докритического диаметра, обеспечивающих безбризантное действие и предназначенных для направленного раэр.-шения горных пород.
Методы и с,следований.
При решении поставленных задач использовался комплексный метод, который включает в себя анализ современного состояния способов направленного разрушения ГП, аналитические и экспериментальные исследования, лабораторные и промышленные испытания зарядов, применение математического и численного моделирования.
Научные положения, выносимые на защиту,
фи незначительных изменениях технологических параметров
пороховых зарядов процесс горения пороха неустойчив и возможен
его переход в детонацию. Это затрудняет прогнозирование резуль
татов взрыва и не позволяет в достаточной мере обеспечитьуіпро-
ведение взрывных работ. . &*лспсіЄнОегь
Традиционно используемые для направленного разрушения ГП шпуровые и скважинные заряды из бризантных ВВ, функционирующие в режиме детонации, имеют ограниченные возможности снижения бризантного действия на массив за счет- изменения химико-технологических и геометрических характеристик зарядов. Целесообразно применение зарядов ВВ специальных конструкций, реализующих низкоскоростной режим взрывчатого превращения.
, Для направленного, разрушения ГП взрывом необходимо использовать типы ВВ и конструкции зарядов, обеспечивающие снижение давления в зарядной полости, скорости нагружения массива и увеличивающие время действия взрывного импульса.
Научная нов и<з н а работы заключается в следующем: На основе математического и численного моделирования уста новлены причины и условия перехода горения пороха в детонацию приводящие,к непредсказуемости параметров нагружения массива.
На основе математического и численного моделирования опре делены предельные возможности уменьшения бризантного действия
-5-. варядов ВВ, традиционно используемых для направленного взрывания. '
Предложена схема процесса взрывчатого превращения при осевом инициировании зарядов ВВ комбинированных конструкций в радиальном направлении. Бэказано, что надежное функционирование основного заряда в низкоскоростном режиме зависит от детонационных характеристик и размеров инициатора, типа ВВ и геометрических размеров заряда.
В результате исследования процессов инициирования осесим- . метричных зарядов обоснован переход от торцевого к осевому способу инициирования зарядов ВВ специальних конструкций, обеспечивающему низкоскоростной режим взрывчатого превращения.
Обоснованность и достоверность научных пологішій, выводов и рекомендаций подтверждаются :
- достаточным объемом эксперимен.альных и натурных взрывов, выполненных на модельных материалах и в горных породах;
- корректностью постановок р-адач и использовании при их
решении методоз математического моделирования;
- сравнением результатов расчетов по разработанным прог
раммам с экспериментальными данными;
- достаточной сходимостью расчетов с результатами опыт
но-промышленных испытаний.
Практическая ценность работы состоит в
разработке научно-обоснованных требований к взрывчатым материалам для зарядов специальных конструкций; разработке рекомендаций по созданию конструкций зарядов с осевым инициированием; определении оптимальных размеров реальных зарядов из ВВ "Гранилен" и аммонит AT;
совершенствовании методики расчета и создании автоматизированной системы разработки паспортов БВР для отбойки кам-неолоков шпуровым и скважинным методами;
разработке методик инженерных расчетов для определения амплитудно-временных характерибтик-взрывного нагружения зарядной ^олости при использовании -юесимметричных зарядов различных конструкций : И8 бризантных ВВ, пороховых зарядов, зарядов с воздушным радиальным зазором, зарядов из смесевых ВВ, функ-
.-6-
ционирующих' в низкоскоростіюм режиме взрывчатого превращения;
- разработке комплекса программ для проектирования новых
конструкций шпуровых зарядов, обеспечивающего расчет парамет
ров ударной волны, распространяющейся через систему промежуточ
ных сред; расчет ударных адиабат сжатия смесевых ВВ, определе
ние условий передачи взрывного импульса между патронами.
Реализация выводов и рекомендаций работы.
Разработанные математические модели функционирования осе-симметричных зарядов реализованы в САПР "ДЩ", САПР "Заряд" НПО "Краснознаменец". Рекомендации по созданию конструкций осесим-метричных зарядов использовались в СКТБ "Технолог" и НПО "Кристалл" при разработке зарядов ЗША и ЗЭТ. Автоматизированная система разработки паспортов БВР применялась при проектировании параї .тров БВР для отделения камнеолоков от массива шпуровым и скважинным методоми на Ладожском карьере блочного камня. Апробация работы. Основные положения работы докладывались на:
научно-технической конференции "Разработка систем моделирования специальных процессов" (Москва, февраль .1990 г);
научно-технической конференции "Проблемы геотехнической .'и инженерной экологии" (Киев, 17 - 18 марта 1992 г.);
„ - научно-технических совещаниях НПО "Краснознаменец";
- научных семинарах кафедры разработки месторождений отк
рытым способом и разрушения горных пород Санкт-Петербургского
горного института.
.Публикации/ По теме диссертации опубликовано 5 научных работ.
Объем .работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 разделов и заключения, изложенных на /^страницах машинописного текста, содержит 1В рисунков, 17- таблиц, 3 приложений, список лг-'ературы из 11І чаименований. .
Автор выражает благодарность доц. Ы. А. Нефедову, с. н. с. А. Е Мурахину. проф. М. Г. Менжулину, доц. Е А.' Артемову, асе. R Н. Ковалевскому, с. н. с. А. Е Здктсвецкому, с. н. с. Е С. Куликову и другим сотрудникам кафедры РМОС и РГП.
Л*У