Разрушение горных пород вблизи свободной поверхности
Общеизвестно, что с увеличением количества свободных поверхностей процесс разрушения горных пород взрывом облегчается, а интенсивность дробления растет.
Влияние свободной поверхности на дробящее действие взрыва особенно заметно при применении шпуровых зарядов для проведения горных выработок с использованием удлиненных зарядов, центры которых находятся на значительном расстоянии от донной части шпура, т.е. в этом случае эффективность разрушения, главным образом, определяется именно этим расстоянием.
При взрыве заряда вблизи свободной поверхности частицы породы, находящиеся на ней, под действием достигшей этой поверхности волны напряжений получают большую возможность перемещаться в сторону от заряда. В результате этого частицы породы приобретают существенно большие перемещения в сторону свободной поверхности.
Ориентировочно оценка этого явления осуществлялась путем размещения относительно свободной поверхности мнимого отрицательного заряда (рис. 5.1), имеющего одинаковую величину с действительно взорвавшимся зарядом и расположенного во внешней части породы на расстоянии, равном линии наименьшего сопротивления (л.н.с) действительно взрываемого заряда. Таким образом, суммарные растягивающие напряжения на самой свободной поверхности от действия фактического и мнимого зарядов увеличиваются в 2 раза, а главное радиальное напряжение orr = 0. Чем дальше от л.н.с. расположены на свободной поверхности частицы породы, тем меньше этот эффект вследствие того, что падение волн сжатия на свободную поверхность от взрыва реального заряда происходит все под меньшим углом, поэтому незначительная часть энергии падающей волны растяжения действует на породу.
В результате этого с приближением заряда к свободной поверхности из глубины массива трещина формируется в первую очередь по л.н.с.
Дальнейшее приближение заряда к свободной поверхности приводит к выбросу, при котором зона разрушения, направленная от центра заряда в глубь массива, будет существенно меньшей, чем протяженность зоны по л.н.с.
Если дополнительная свободная поверхность образуется в массиве при короткозамедленном взрывании (КЗВ), то в этом случае возможен еще один процесс разрушения кусков при их соударении.
Изложенный механизм дает правдоподобное описание процессов разрушения горных пород взрывом сосредоточенного и удлиненного зарядов и позволяет качественно оценить влияние основных термодинамических параметров зарядов BB и физико-технических свойств пород на процессы деформирования и разрушения последних при взрыве зарядов ВВ. Вместе с тем при реальных процессах разрушения горных пород взрывом удлиненных зарядов при проведении горных выработок установленных нами взаимосвязей недостаточно для разработки рациональных параметров буровзрывных работ (БВР). Это обусловлено тем, что процессы разрушения пород взрывом удлиненных зарядов, расположенных в разных частях забоя, имеют свои особенности. Напомним основное назначение различных групп удлиненных зарядов, расположенных на забое.