Содержание к диссертации
Стр.
ВВЕДЕНИЕ . . . . 6
-
ОБЗОР МЕТОДОВ И СРЕДСТВ «ЙДЯЦЕГО ВЗРЫВАНИЯ,ПРИМЕНЯЕМЫХ
В ГОРНОМ ДЕЛЕ И СТРОИТЕЛЬСТВЕ . . И
-
-
Особенности ведения буровзрывных работ при щадящем взрывании . . . 11
-
Обзор ассортимента промышленных взрывчатых веществ, применяемых при взрывании в щадящем режиме ..... 22
* 1.3. Анализ состояния вопроса о механизме детонации низ
коплотных взрывчатых смесей типа "аммиачная селит-
ра-ненополистирол" 28
Цель и задачи исследований . . . . 33 ,
-
ИЗУЧЕНИЕ МЕХАНИЗМА ДЕТОНАЦИИ ВЗРЫВЧАТЫХ СМЕСЕЙ НА ОСНОВЕ
АММИАЧНОЙ СЕЛИТРЫ И ПЕИОПОЛИСТИРОЛА . . . . . 35
-
-
Определение роли пенополистирола в процессе детонации сверхнизкоплотных взрывчатых смесей 35
-
Исследование структуры детонационной волны 50
-
Определение строения зоны химической реакции в детонационной волне сверхнизкоплотных взрывчатых смесей 66.
-
Установление спинового характера детонации ..... 84 Выводы ....................... 93
РАЗРАБОТКА ОПТИМАЛЬНОГО КОМПОНЕНТНОГО СОСТАВА СВЕРХНИЗКО-
ПЛОТНЫХ СМЕСЕЙ ДЛЯ ЩйДЯЦЕГО ВЗРЫВАНИЯ . 97
3.1. Классификация взрывчатых смесей типа "аммиачная се-
литра-пенополистирол" 97 *
3.2. Определение условий устойчивого распространения де- - литра-пенонолистирол" 97
3.2. Определение условий устойчивого распространения детонации в сверхнизкоплотных зарядах . . 104
т 3.3. Установление оптимального компонентного состава
сверхнизкоплотных взрывчатых смесей . 114
-
Определение основных взрывчатых характеристик сверхнизкоплотных взрывчатых смесей .... 117
-
Установление особенностей инициирования детонации в
сверхнизкоплотных зарядах . . . . 126
Выводы 134
-
-
УСТАНОВЛЕНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ ДЕЙСТВИЯ ВЗРЫВА ЗАРЯДОВ СВЕРХНИЗКОПЛОТНЫХ ВЗРЫВЧАТЫХ СМЕСЕЙ НА МАССИВ ПРИ ЦАДЯ|ЕМ
ВЗРЫВАНИИ 136
» 4.1. Определение относительной работоспособности сверхнизкоплотных смесей 136
-
-
-
Анализ условий взрывного нагру*ения массива при применении сверхнизкоплотных зарядов 146
-
Определение области рационального применения зарядов сверхнизкоплотных взрывчатых смесей при различных видах щадящего взрывания 158
& Выводы . 173
-
-
РАЗРАБОТКА ЦАДЯЩЕЯ ТЕХНОЛОГИИ ВЗРЫВНЫХ РАБОТ С ПРИМЕНЕНИЕМ СВЕРХНИЗКОПЛОТНЫХ ВЗРЫВЧАТЫХ СМЕСЕЙ ........ 174
Разработка технологии получения сверхлегкого пено- полистирола ........... .... 176
Разработка технологий приготовления сверхнизкоплотных взрывчатых смесей и механизированного заряжаем ния мпуров и скважин 183
Разработка конструкций сверхнизкоплотных зарядов
для различных условий щадящего взрывания 194
5 Стр.
Разработка методики расчета параметров буровзрывных работ с применением сверхнизкоплотных взрывчатых смесей 199
Кадящие технологии взрывных работ при контурном взрывании и разработке месторождений блочного камня 204 Выводы . 209
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 210
ЛИТЕРАТУРА . 213
ПРИЛОЖЕНИЕ. Документы о полученном экономическом эффекте 220
Введение к работе
Современное состояние взрывного дела в странах СНГ характеризуется резким повышением себестоимости работ, обусловленным удорожанием взрывчатых материалов, бурового инструмента, электроэнергии, горючесмазочных материалов, а также острой их дефицитностью. В этих условиях весьма актуальной является разработка более экономичных и эффективных технологий взрывных работ, в особенности при щадящих видах взрывной отбойки, таких как контурное взрывание, добыча блочного камня, строительство профильных выемок, где расходы на взрывные работы составляют до 60К от общей стоимости БВР, а ассортимент применяемых ВВ ограничивается детонирующим шнуром, порохом и патронированным аммонитом. Первостепенная роль в более эффективном использовании известных щадящих технологий взрывных работ отводится созданию ВВ с оптимальными энергетическими и детонационными характеристиками, простых в обращении и пригодных к механизированному заряжанию.
Одним из перспективных направлений щадящей отбойки является взрывание с использованием в качестве ВВ простейших низкоплотных взрывчатых смесей (НВС) на основе аммиачной селитры(АС) и пенополистирола (ПИ), плотность заряжания которых может регулироваться в диапазоне от 0,2 до 0,8 г/смЗ. Технологии, разработанные на основе НВС, отличаются простотой и высокой эффективностью, что позволяет снизить затраты на ВВ более чем на 202. Однако применение указанных смесей резко ограничивается при таких видах работ как контурное взрывание, строительство дорожных выемок, добыча блочного камня и т.д., поскольку даже при мини- мально возможной плотности заряжания 0,2 г/смЗ наблюдаются заколы до 3-4м в глубь массива, а также значительный отброс отбиваемых блоков, приводящий к их раскалыванию. Уменьшение плот- ности за счет увеличения объемного содержания ПП приводит к ухудшению детонационной способности НВС, а при содержании 902 и более - к отказам в шпурах и скважинах.
В зтой связи создание простейших взрывчатых смесей плотностью менее 0,2 г/смЗ и разработка на их основе эффективной технологии взрывных работ является актуальной задачей.
Целью работы является разработка эффективной щадящей технологии взрывных работ при добыче блочного камня, контурном взрывании, строительстве профильных выемок на основе применения сверхнизкоплотных взрывчатых смесей плотностью менее 0,2 г/смЗ.
Основная идея работы заключается в использовании в качестве взрывчатого вещества механических смесей аммиачной селитры и сверхлегкого пенополистирола плотностью 0,005-0,015 г/смЗ при снижении до минимально возможных значений объемной концентрации энергии заряда, давления продуктов детонации, скорости детонации, кинетической энергии газов в продуктах взрыва.
Методы исследований. В диссертационной работе использован комплексный метод исследований, включающий изучение механизма детонации СИВС на основании следовых отпечатковприменение скоростной фоторегистрации, датчиков ионизации; микроскопирование следов детонации на стальных трубах и свечения в детонационной волне; регистрацию параметров взрыва с помощью сейсмо- и киноаппаратуры; теоретическую оценку параметров взрыва зарядов СНВС; методы системного анализа, математической статистики;проведение <* натурных экспериментов в производственных условиях.
Научные положения, выносимые на защиту :
1. Детонация СНВС сопровождается эффектами, проявляющимися в виде спекл-полей, что свидетельствует о нелинейном характере процессов и высокой неоднородности плотности энергии в зоне химической реакции детонационной волны.
Способность СНВС к устойчивой детонации обеспечивается за счет использования в их составе сверхлегкого ПП плотность» 0,005-0,015 г/смЗ и введения в заряд воды и солей-катализаторов, равномерно распределенных на поверхности гранул ПП, в результате чего в зоне химической реакции создаются условия для взрывчатого разложения аммиачной селитры.
Метательное действие взрыва зарядов СНВС определяется объемным содержанием ПП во взрывчатой смеси и мало зависит от его массового содержания.
Местное действие взрыва зарядов СНВС выражается в термическом воздействии плазменных струй, образующихся в детонационной волне, что приводит к снижению сопротивляемости породы взрывному нагружению при щадящем взрывании.
Применение зарядов ВВ плотностью от 0,2 до 0,02 г/смЗ позволяет обеспечить нагружение массива в квазистатическом режиме при предельно низких значениях объемной концентрации энергии заряда, скорости детонации, давления продуктов детонации на стенки зарядной полости, кинетической энергии продуктов взрыва, за счет чего достигается высокая эффективность щадящей технологии взрывных работ при контурном взрывании и разработке месторождений блочного камня.
Достоверность научных положений обеспечивается и подтверждается использованием современной измерительной аппаратуры при определении детонационных характеристик СНВС и параметров взрывной волны в массиве, применением апробированных методов аналитических и экспериментальных исследований, положительными результатами внедрения разработанных технологий щадящего взрывания на карьерах блочного камня и строительных объектах.
Научная новизна работы заключается в следующем :
Обнаружены тонкая и сверхтонкая структуры следовых отпечатков и интерференционные картины в зоне свечения, характер которых позволяет отнести их к спекл-структурам и вращающемся' ( спекл-полям, возникающим при взаимодействии потоков высококогерентного излучения.
Установлен спиновый характер детонации, связанный с вращением плазмы, сжимаемой расширяющимися продуктами детонации.
Установлены связи между составом и энергетическими и детонационными характеристиками СНВС (пол.реи.на выдачу патента по заявке N4805270, 1990; N1764390, 1992 г.по заявке N 4855270, 1990).
4. Созданы СНВС, позволяющие осуществлять взрывное нагруже- ние массива при предельно низких значениях энергетических и детонационных характеристик (пол.реш.на выдачу патента по заявке N 4855269, 1989 г.).
Установлены особенности щадящего действия зарядов СНВС на массив при контурном взрывании и добыче блочного камня, связанные с одновременным снижением до предельно низких значений объемной концентрации энергии заряда, скорости детонации, давления продуктов детонации, содержания газов в продуктах взрыва в расчете на единицу объема заряда.
Определены условия надежного инициирования зарядов в шпурах и скважинах при щадящем взрывании в зависимости от плотности ПП, входящего в состав взрывчатой смеси, диаметра заряда, способа взрывания (пол.реш.на выдачу а.с. на изобр. по заявке N4855270, 1990).
Практическая ценность работы заключается в разработке методики расчета параметров БВР с применением СНВС при шпуровом и скважинном методах взрывания; разработке способов получения сверхлегкого ПП плотностью 0,005-0,015г/смЗ,создании технологий щадящего ведения взрывных работ, отличающихся простотой и эффективностью применения; определении параметров ОВР с применением СНВС для случаев контурного взрывания, вскрытия месторождений блочного камня и добычи блоков, проходки пионерных троп и создания полок в дорожном строительстве.
Реализация работы. Разработанные взрывчатые составы и технологии щадящего взрывания на их основе практически применяются на карьерах предприятия "Кыргызтам", объектах Киргизского СУ "Союзвзрывпром", СУ N93 "Трансвзрывпром". Составлен проект разработки месторождения Гуль-Дерек, в котором предусмотрено использование СНВС при вскрытии продуктивных толщ мраморов. Экономический эффект от внедрения результатов исследований составил : на объектах Киргизского СУ "Союзвзрывпром"- 200 тыс.руб., СУ N93 "Трансвзрывпром"- 300 тыс.руб. (в ценах 1991 г. ).
Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались и обсуждались на Ученом совете ИФиМГП АН КР в 1990-1992 г.г., Всесоюзном семинаре "Проблемы разработки полезных ископаемых в условиях высокогорья", Бимкек, 1987 г.; IX Всесоюзной конференции по механике горных пород, Бимкек, 1989 г.; Международном симпозиуме "Мирный-91" "Проблемы открытой разработки глубоких карьеров", Удачный, 1991 г., на семинарах в институте Гидродинамики (г.Новосибирск) в 1992-1993 г.г.,на тех- советах предприятий "Кыргызтам", "Союзвзрывпром",СУ N93 "Трансвзрывпром".
Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 статей, получено 5 авторских свидетельств, 2 положительных ремения на выдачу авторских свидетельств, 3 положительных решения на выдачу патентов.
Похожие диссертации на Разработка щадящей технологии взрывных работ на основе применения сверхнизкоплотных взрывчатых смесей
-
-
-
-
-
-