Введение к работе
Актуальность темы исследования. Развитие промышленного производства обуславливает повышенную потребность страны в основных видах минерального сырья и продуктов его переработки. Наращивание объемов добычи полезных ископаемых повлечет за собой дальнейшее увеличение объемов горнопроходческих работ. Анализ современного состоп-гия буровзрывных работ при проведении горных выработок показывает, что достигнутые средние значения коэффициента использования шпуров (КИШ) не превосходят 0,8. С учетом возрастающих объемов проведения выработок это приводит к потере темпов их проведения и повышению затрат на эти работы.
Одна из причин такого положения - отсутствие технически обоснованной методики проектирования буровзрывных работ, в которой были бы даны обоснованные принципы расчета рациональных конструкций врубовых, отбойных и оконтуривающих шпуров на площади забоя.
Эффективность отбойки пород при проходке выработок обеспечивается в основном рациональной конструкцией врубов и соответствующим ра решением по площади забоя отбойных и оконтурнваюших шпуров, чем дости-пкчся существенное увеличение КИШ и что способствует снижению затрат на поддержание и проветривание выработок, повышает безопасность рабо г.
Научная задача. Установление закономерностей процесса разрушения горных пород взрывом удлиненных зарядов для разработки рекомендаций по рациональным параметрам врубовых, отбойных и оконтурт* нощнх шпуров является актуальной научной задачей.
Цель работы. Установление влияния физико-технических свойств горных пород на эффективность их взрывного разрушения врубовыми, оібоіі-ными и оконтуривающими зарядами для разработки рекомендаций но рациональным параметрам паспортов буровзрывных работ для по пемных горизонтальных выработок, обеспечивающих повышение технико-экономических показателей этих видов работ.
Идея работы. Использование количественных зависимостей размеров зон смятия и ірещіїнообразовании от физико-технических свойств горных породи параметров удлиненных зарядов для определения рациональных неличин и расположения врубовых, оібойш.іх it оконтурнваюших зарядов при проходке подземных гориюнгадьных выработок.
Научные положения, разработанные лично соискателем, и их новизна:
размер образующейся при взрыве в скальном массиве удлиненного заряда зоны смятия прямо пропорционален диаметру зарядной полости и корню квадратному от давления, развиваемого продуктами детонации применяемого ВВ, и обратно пропорционален корню квадратному от предела прочности породна сжатие;
размер образующейся при взрыве в монолитном скальном массиве удлиненного заряда зоны трещннообразования (призмы разрушения) прямо пропорционален дламетру образующейся зоны смятия, корню квадратному от давления, развиваемого продуктами детонации применяемого ВВ, отношению радиусов взрывной полости и зоны смятия, и обратно пропорционален корню квадратному от предела прочности разрушаемых пород на срез;
для оценки взрывного разрушения трещиноватого скального массива удлиненными зарядами предложен коэффициент структурного ослабления, определяемый по количеству трещин, приходящихся на размер радиуса воронки взрыва призмы разрушения для условий отбойки монолитного массива;
радиус призмы разрушения при отбойке трещиноватого горного массива удлиненными зарядами прямо пропорционален диаметру образующейся при взрыве зоны смятия, корню квадратному от давления, развиваемого продуктами детонации применяемого ВВ, отношению радиусов взрывной полости и зоны смятия и обратно, пропорционален корню квадратному от произведения предела прочности разрушаемых пород на срез и коэффициента структурного ослабления, определенного для условий разрушения взрывом трещиноватого массива;
- необходимым условием достижения максимальной эффективности
взрывного разрушения скального массива, обеспечивающей КИШ не менее
0.45, при проведении выработки является размещение шпуров во ірубовой
полости: первого под углом 60 к поверхности забоя, глубиной, не превы
шающей радиус призмы взрыва, а остальных таким образом, чтобы угол
между осью обуриваемого шпура и линией, соединяющей забои последую
щего и предыдущего врубовых шпуров, составлял 60", при этом расстояние
между их забоями должно быть равно радиусу приnu.i раїрчшеїшя.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются большим объемом промышленных и математических экспериментов, технико-экономическими показателями результатов внедрения, соответствием результатов теоретических исследований полученным данным опытно-промышленных испытаний; широкой апробацией разработанных рекомендаций на горных предприятиях, их внедрением с положительным эффектом.
Научное значение работы заключается в установлении новых закономерностей формирования в скальном массиве, при его взрывном разрушении удлиненными зарядами, зон смятия и трещинообразования и разработке на их основе методов определения параметров буровзрывных работ при проведении горизонтальных подземных горных выработок.
Практическое значение работы заключается в разработке и обосновании паспортов буровзрывных работ, обеспечивающих высокоэффективную технологию буровзрывных работ при проведении горных выработок, обеспечивающих высокую эффективность разрушения пород для различных горно-геологических и горнотехнических условий.
Реализация выводов и рекомендаций работы. Основные научные положения и рекомендации диссертации использованы при разработке:
- инструкции по составлению паспортов буровзрывных работ при проведении горных выработок на Североуральских бокситовых месторождениях;
-инструкции по составлению паспортов буровзрывных работ при проведении горных выработок на шахтах треста "Бокситстрой";
-инструкции по составлению паспортов буровзрывных работ при проведении горных выработок на шахтах НПО "Споруди";
-отраслевой инструкции по составлению паспортов буров ірмшіьіх работ при проведении горных выработок .хтя иолк'мных рудников Росснйскоіі Федерации.
Суммарный годовой экономический эффект только от внедрения результатов исследовании на шахте 14-14бис Сенеро\р.ільского бокситовою рудника на проходке по известнякам составил 100 иас.руб.т. < пени mo г.)
Анробашш работы. Содержание работы и отдельные ее положения обсуждались на проіонодеіікчіно-іемімческом совещании при іам.м.івн'.чо
инженера концерна ."Совалюминий" (г.Москва, і990 г.); на производственно-техническом совещании при главном инженере треста "Бокситстрой" (г.Североуральск, 1990 г.); на производственно-техническом совещании при главном инженере НПО "Сибруда" (г.Новокузнецк, 1991 г.); на производственно-техническом совещании при начальнике горного отдела Комитета металлургии Российской Федерации (г.Москва, 1994 г.); на Международной конференции по открытым горным, земляным и дорожным работам (г.Москва, 1994 г.); на II Международной конференции по буровзрывным работам (г.Москва, 1995 г.); на II Международной конференции по открытым горным работам (г.Москва, 1996 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 печатных работ, в том числе 5 изобретений и положительных решений о выдаче патентов Российской Федерации.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 8 глав, заключения и 4 приложений, содержит 97 страниц машинописного текста, 28 рисунков, список использованной литературы из ^57 наименований и 81 страницу приложений.