Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время на предприятиях горнодобывающей промышленности при ведении взрывных работ определилось новое самостоятельное направление - создание и внедрение оборудования, работающего на принципах пневматического транспорта. Пневматический способ транспортирования и заряжания взрывных полостей обеспечивает высокую экономическую эффективность за счёт увеличения производительности труда, повышения плотности заряжания шпуров и скважин и позволяет использовать дешёвые ВВ, отличающиеся малой чувствительностью к механическим воздействиям. Однако пневматическому транспортированию и заряжанию россыпных ВВ при определённых условиях сопутствуют процессы электризации транспортируемого материала и различных элементов пневмотранспортирующих систем. Отдельные наэлектризованные элементы этих систем (шланг с движущейся внутри аэровзвесью ВВ, зарядный аппарат, соединительные муфты и т. д.), являясь сосредоточенными источниками зарядов статического электричества, могут привести к преждевременному срабатыванию инициирующих устройств, вызвать воспламенение пылевоздушных смесей ВВ или их компонентов. Параметры электростатических полей могут достигать значений, достаточных для возникновения искрового разряда с последующим воспламенением аэровзвеси ВВ и её детонации.
В этих обстоятельствах исследование и разработка высокоэффективных и экономичных методов механизированного заряжания взрывных полостей россыпными взрывчатыми веществами, повышающих уровень безопасности ведения горных работ, являются весьма актуальными.
Цель диссертационной работы – повышение уровня безопасности механизированного заряжания взрывных полостей россыпными взрывчатыми веществами при ведении взрывных работ на базе установленных зависимостей параметров воспламенения от гранулометрических размеров взрывчатого вещества, влажности и концентраций ВВ разной дисперсности.
Идея работы заключается в том, что для снижения интенсивности воспламенения аэрозвесей в пневмомагистрали используется искусственное смачивание гранулированных взрывчатых веществ от 2 до 4 процентов в зависимости от характеристики компонентов, входящих в их состав.
Методы исследований. В работе использовался комплексный метод исследований с применением системного анализа и математической статистики, методов, принятых в механике сыпучих сред, термодинамики, технологического экспериментирования в лабораторных и производственных условиях.
Научные положения, разработанные соискателем, и их новизна:
1. Конвективный способ является определяющим фактором передачи тепла от энергии искрового разряда потоку гранулированного ВВ, а термодинамическая температура воспламенения зависит прямо пропорционально от параметров электростатического поля, возникающего в зарядном шланге.
2. Минимальная энергия воспламенения зависит от гранулометрических размеров взрывчатого вещества, влажности и концентрации аэровзвесей разной дисперсности.
3. Снижение чувствительности к искровому разряду и воспламенению аэровзвеси из компонентов взрывчатого вещества осуществляется посредством искусственного увлажнения: 2% водой для гидрофильных составов и 4% с применением ПАВ с большой адсорбционной активностью для гидрофобных компонентов взрывчатых веществ, что повышает безопасность взрывных работ.
Научная новизна работы заключается в следующем:
- в создании математической модели процесса передачи тепла конвективным способом от энергии искрового электрического разряда гранулированным ВВ;
- в установлении общих зависимостей взаимосвязи физических параметров в ходе электризации потока аэровзвеси в зарядном шланге;
- в определении параметров воспламенения азровзвесей гранулированных взрывчатых веществ в зависимости от значений нижнего и верхнего концентрационных пределов;
- в установлении зависимостей минимальной энергии воспламенения от концентрации и дисперсности гранулитов;
- в установлении пределов области рационального применения искусственного увлажнения аэровзвесей в процессе пневмотранспортирования в зависимости от компонентов, входящих в их состав.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются применением методов, принятых в механике законов сыпучих сред, термодинамики, математической теории поля, системного анализа и математической статистики, технологического экспериментирования в производственных и лабораторных условиях, совпадением результатов экспериментальных данных и теоретического анализа работы камерных зарядчиков.
Научное значение работы заключается в обосновании характера распределения температурного поля в сечении транспортирующего трубопровода; в установлении величин нижнего концентрационного предела и верхнего концентрационного предела воспламенения двухфазных систем, обеспечивающих решение задачи безопасного применения пневматического заряжания взрывных полостей гранулированными взрывчатыми веществами.
Практическая значимость научных исследований состоит в разработке методики расчета параметров и режимов работы пневмозарядчиков, обеспечивающих повышение уровня безопасности при проведении взрывных работ.
Личный вклад автора состоит: в постановке задач, их решении и анализе полученных результатов; в обосновании методологических основ пневмозаряжания взрывчатых веществ, в выявлении зависимостей, формирующих рассматриваемую проблему.
Реализация выводов и рекомендаций работы. Рекомендации по повышению безопасности пневматического заряжания и транспортирования россыпных взрывчатых веществ приняты для реализации на горных предприятиях Северного Кавказа (Садон, Уруп и Кавдоломит.). Основные результаты диссертации используются при проведении лекций, лабораторных и практических работ.
Апробация работы. Основные положения и отдельные результаты диссертационной работы докладывались, обсуждались и получили одобрение на ежегодных научно-технических конференциях СКГМИ (ГТУ) (г. Владикавказ, 2009-2013 гг.), на заседаниях кафедры спецкурсов горного дела и Ученого Совета (СКГМИ) по мере завершения этапов исследований в 2009-2013 гг., на технических советах при главном инженере открытого акционерного общества «Кавдоломит», на техническом совете при главном инженере Садонского свинцово-цинкового комбината.
Публикации. Основные положения диссертации изложены в 6 работах, в том числе в 5 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, содержит 31 рисунок, 10 таблиц, список литературы из 85 наименований.
