Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее и будущее время, несмотря на переживв4)мне экономические трудности в горнодобывающей промншлен--ности, объем проходки горных выработок исчисляется и будет исчисляться десятками метров в год. При этом ужесточение экономических требований в горном производстве повлечет за собой повышение эффективности темпов проходки.
Вместе с тем, до настоящего Бремени все еще возникают сомнения в необходимости применения забойки при БВР в горнодобывающей промышленности, как одного из факторов, позволяющих повысить КЩ взрыва и КИШ при проходке выработок. Правда, эти сомнения большей частью обусловлены различными техническими и технологическими причинами.
Отмену забойки не всегда оправдывают только экономическими соображениями, которые, иногда могут показаться достаточно вескими для местных специфических условий, но иногда делаются еще и попытки теоретически обосновать и экспериментально подтвердить незначительность влияния забойки на.эффективность взрыва.
Практически отказ от забойки приводит не только к повышению расхода ВВ, но и к существенному увеличению количества шпуров (скважин) или снижению КИШ В обоих случаях возрастают затраты на бурение, снижается производительность труда.
Согласно другим представлениям (которых придерживается большинство взрывников теоретиков и практиков) применение забойки приводит к:
предотвращению потерь энергии в процессе детонации заряда ВВ, обеспечивая большую полноту его детонации, и высвобождению максимальной величины его потенциальной энергии;
увеличению эффективной длины взрывной волны и начального давления газов взрыва. В соответствии с теорией разрушения горных пород (ГП) отраженной волной, именно эффективная длина волны определяет величину л.н.с, преодолеваемую взрывом заряда ВВ;
увеличению длительности поршневого воздействия продуктов детонации (ПД) на стенки зарядной полости и длину радиальных трещин, образовавшихся при взрывах зарядов и т.д..
Для выяснения фактической стороны вопроса о влиянии забойки на эффективность разрушения ГП при взрыва удлиненного заряда необходимо осуществить временное сопоставление процессов истечения ПД из шпура-с различной забойкой с процессами деформирования ГП. В нас-
- I -
тоящее иремя существует достаточно правдоподобная теория разрушения ГП, разработанная в ИФ6 РАН под руководством проф. В.Н. Родионова.
Повтому установление закономерностей снижения давления в шпурах при взрыве в них удлиненных зарядов с-различными видами забойки вследствие истечения ІЩ и разработка ее рациональных параметров, обеспечиващих наибольшее разрушение ГП, является актуальной "научіюй задачей.
Целью" работы является установление закономерностей изменения давления ПД в шпуре с учетом процессов движения забойки и истечения ПД для определения рациональных параметр*» взрывной запрессовки шпуров и соответствующего паспорта БВР,* обеспечивающих повышение эффективности разрушения ГП взрывом при подземной проходке выработок.
Идея работы заключается в использовании установленной кинематики движения различного вида .забоек и снижения давления в полости по мере истечения ПД для определения рациональных параметров забойки и взрывной запребсовки устьев шпуров.
Научные положения, разработанные лично соискателем, и новизна состоят в том, что:
установлены закономерности изменения давления ПД в шпурах пр~ взрывах удлиненных зарядов с применением обычных видов забойки, которые условно подразделяются на три этапа: на первом этапе длительностью т. давление в ПД практически постоянно и происходит вывод забойки из неподвижного состояния под действие упругих волн, генерируемых в ней ПД; на втором этапе длительностью т„ имеет место движение забойки из шпура, сопровождаемое снижением давления;.на третьем этапе происходит квазистационарное истечение ПД длительностью т3;
установлено влияние плотности и гранулометрического состава забоек на динамику изменения давления при взрыве удлиненных зарядов в шпурах;
определены рациональные'параметры для взрывной запрессовки шпуров (скважин) с учетом времени формирования полей квазистатических напряжений во взрываемой горной породе;
разработана методика численного расчета процесса-истечения ПД из шпуров (скважин);
разработана методика экспериментального определения зависимости давления внутри шпура от временя истечения и закономерности движения забойки;
разработана "Методика по определению параметров БВР с исполь-
зовэнием взрывной запрессовки устья ипуров".
Обоснованность и достоверность научішх положений, выводов и рекомендаций подтверждаются:
кг^шственннм согласованием времени рзсчета истечения ПД из ипуров па предложенной автором численной модели с результатами точных решений других авторов для отдельных предельных случаев;
достаточным объемом экспериментальных наблюдений и качеством тарировки регистрирующей аппаратуры, обеспечивающей определение параметров истечения ПД в модели шпура е зависимости от времени истечения, параметров забойки с надвгностью 95 и величиной относительной погрешности 10+15 %',
сходимостью расчетных значений давления в шпуре на всех этапах истечения с результатами натурных измерений в лабораторных условиях при относительной погрешности 8+10 %;
положительными' результатами использования методики при проектировании БВР для проходки подземных выработок.
" Значение работы. Научное значение работы заключается в установлении обобщающих закономерностей истечения ПД из ипуров (скважин)' при взрыве в них удлиненных зарядов ВВ с учетом движения забойки, а также значений рациональных параметров взрывной запрессовки с учетом механических свойств ГП и параметров выработки.
Разработаны соотношения, позволяющие осуществить инженерные расчеты давления во взрывной полости в зависимости от времени как при свободном истечении ПД, так и с применением забоек из различных материалов.
Практическое значение работы заключается в установлении рациональных параметров забойки и взрывной запрессовки устьев шпуров и скважин, позволяющих существенно повысить эффективность действия ПД при взрыве удлиненных зарядов ВВ, обеспечивая формирование квазистатических полей напряжений около зарядов и почти максимальный эффект поршневого действия взрыва. Разработана "Методика по определению параметров БВР с использованием взрывной запрессовки устья шпуров".
Реализация выводов и рекомендаций работы-. "Методика по определению параметров БВР с использованием взрывной запрессовки устья шпуров" использовалась ИГД-им.А.А. Скочинского при выполнении науч-но-гтехнической программы "Уголь России", в частности,' при Енедрении нсеой технологии взрывных работ при проходке подготовительных выработок на шахте им. Ленина" ПО "Кизелуголь".
_ 3 -
Результаты испытаний новой технологии показали, что по сравнению с существующей технологией параметры паспорта БВР, рассчитанные
по данной "Методике ", обеспечивают увеличение на І24І5Ж объема'
врубовой полости и увеличение НИШ на 15+18 процентов на каадой ззходке. Паспорт ВВР, спроектированный на основе данной "Методики.." принят для проходки штрека № 6QI указанной шахты.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на Всесоюзной школе по физике ударных волн (Азау, 1987) и на заседании кафедры ИШ МГТУ.
Публикации. По теме диссертации озубликовано 7 работ.
Объем работы. Диссертация состоит'из введения, четырех глав и заключения, изложенных на 200 страницах машинописного текста, содержит 38 рісунков, 18 таблиц, список литературы из 84 наименований и приложения-