Схемы инициирования и механизм разрушения горных пород при взрывании с внутрискважинными замедлениями

Распределение энергии взрыва во взрываемом массиве характеризуется не только пространственным расположением заряда BB и его формой, но и формой фронта динамического поля напряжений, которая существенно влияет на характер и объем разрушения.

Характер распределения динамического поля напряжений во взрываемом массиве и механизм взаимодействия продуктов детонации BB и породы определяются пространственным расположением заряда BB в массиве, типом промежутка и BB, а также точкой инициирования заряда ВВ.

рассматривая физический процесс, происходящий при взрывании зарядов, рассредоточенных воздушными промежутками, H.А. Евстропов, в частности, отмечает, что в результате детонации, возбужденной одновременным инициированием заряда по всей длине скважины, отдельное взрывание рассредоточенного заряда поочередно действует на горную среду. Взаимодействуя, ударные волны отдельных зарядов создают поле напряжений, качественно отличающееся от поля напряжений, возникающего при взрывании сплошного заряда.

Взаимодействие отдельных взрывов, во-первых, происходит между отдельными взрываемыми рассредоточенными зарядами по длине скважины. Взрывы производятся через определенные интервалы времени, периодически воздействуя на массив, во-вторых, взаимодействие происходи между взрывами отдельных зарядов смежных скважин.

Интервалы между периодическими взрывами рассредоточенных зарядов достаточны для того, чтобы действие взрывных импульсов на среду не только не ослабевало, а, наоборот, усиливалось последующими импульсами. Таким образом, разрушаемый объем горной среды под действием взрывов отдельных рассредоточенных зарядов находится в условиях резонансности. Результаты взрывов на карьерах с использованием рассредоточенных зарядов подтверждают эффективность рационального (резонансного) способа взрывания.

И практике ведения взрывных работ необходимо использовать такие конструкции зарядов, которые, обеспечивая высокие напряжения, удлиняют период действия взрыва на массив. В известных пределах изменение временных характеристик импульсе может быть достигнуто применением зарядов с воздушными промежутками.

С помощью спектральных характеристик можно показать, что мощным средством перераспределения энергии импульса по частотам является периодическое повторение импульса. В этом случае максимум энергии будет формирования на частоте повторения импульсов. Следовательно, частоту повторения импульсов необходимо выбирать такой, чтобы от обеспечила максимальную передачу энергии массиву и достаточную интенсивность в удаленных точках. Отметим характерную особенность метола повторения импульсов. При повторном приложении импульса необходимо, чтобы повторяющиеся возмущения исходили из одной точки, т. е. из одной скважины. В этом случае обеспечивается увеличение напряжений во всех точках массива, что и отличает этот метод от метода замедления между скважинами, при котором увеличение напряжений происходит в отдельных точках, определяемое условиями интерференции.

Формирование максимума передаваемой энергии нa частоте повторения импульсов тем отчетливее, чем больше повторений будет выполнено.

Таким образом, исследования показывают, что метод взрывания с использованием рассредоточенной конструкции удлиненного заряда с многократным разновременным инициированием отдельных частей заряда может стать эффективным средством управления энергией взрыва при разрушении горных пород.

Метод внутрискважинных замедлении представляет собой метод разновременного (миллисекундного) инициирования отдельных частей рассредоточенного скважинного заряда. Рассредоточение осуществляется или инертным забоечным материалом, или воздушными промежутками. Число рассредоточек зависит от условий взрывания и длины заряда (высоты уступа).

Напряжения от взрыва нижней и верхней частей скважинного заряда (рис. 62) на расстоянии r

где o1 = o0 (r0/r)k1 — напряжения на фронте цилиндрической волны напряжении; r0 — радиус заряда, м; o2 = o0 (r0/r)k1 — напряжения на фронте сферической волны напряжений; k1 = 2v/1-v — коэффициент затухания напряжений в цилиндрической волне (по Д.С. Райнхарту); k2 — коэффициент затухания напряжений в сферической волне; v — коэффициент Пуассона; о0 — напряжение на фронте ударной волны на границе заряда — порода, определяемое по формуле

где pВВ — плотность BB, кг/м3; D — скорость детонации BB, м/с; р — плотность породы, кг/м3; Cр — скорость распространения продольной волны, м/с.

Суммарные напряжения от действия двух частей скважинного заряда можно определить по формуле:

где ф = arcsin 0,7 Cp/D — угол между направлением распространения фронта цилиндрической волны и нормалью к оси скважины; f(l) = 0 при r<0, l при 0