Короткозамедленное взрывание при разрушении горных пород » Ремонт Строительство Интерьер

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Короткозамедленное взрывание при разрушении горных пород

14.04.2021

Интервал замедления между взрывами зарядов является основным параметром короткозамедленного взрывания. От правильности расчета его величины зависит эффективность взрывного разрушения горных пород. Оптимальный интервал замедления между взрываемыми зарядами зависит от горно-технических и технологических факторов, физико-технических свойств взрываемых массивов, параметров БВР, схемы расположения шпуров (скважин), очередности их инициирования. Значительное разнообразие естественных условий и многофакторная взаимосвязь оптимального интервала замедления с параметрами БВР и свойствами пород обусловили отсутствие единого мнения на теорию и практику короткозамедленного взрывания. В связи с этим рассмотрим существующие методы расчета оптимальных интервалов замедления.

Г.И. Покровский, исходя из предложенной гипотезы разрушения горных пород взрывом, считает, что определяющее значение отводится времени расширения полости, в которой заключены газы взрыва. Рассматривая отделение и движение породы от основного массива и образование свободной поверхности, он рассчитывает время избыточного давления tд, с,
Короткозамедленное взрывание при разрушении горных пород

где Qвв - масса взрываемого заряда.

Определив время избыточного давления, вычисляют оптимальный интервал замедления tзам с учетом обеспечения минимального сейсмического эффекта:

где а - расстояние между зарядами, м; vв.сж - скорость распространения волны сжатия в массиве, м/с.

С учетом прихода волны сжатия к свободной поверхности, ее отражения и подхода ко второму заряду для образования интерференции прямой и отраженной волн интервал замедления по формуле Г.И. Покровского равен

Рассчитанный оптимальный интервал замедления, равен 3-8 мс. На основе исследований, проведенных в МакНИИ, определено, что оптимальный интервал замедления составляет от 4 до 87 мс и зависит от крепости взрываемых пород и количества свободных поверхностей, продолжительность упругих колебаний незначительна и изменяется от 4 до 6 мс. На основании этих исследований Ф.М. Галаджий и И.В. Бобров установили, что в случае превышения указанного времени замедления разрушение горных пород при взрывании будет происходить точно так же, как и при независимо взорванных друг от друга зарядов. На основе полученных данных Ф.М. Галаджий утверждает, что интервал замедления 25 мс между взрывами электродетонаторов мгновенного и короткозамедленного действия в забоях с одной свободной поверхностью является недостаточным для образования новой дополнительной поверхности, облегчающей работу зарядов второй очереди. Для повышения эффективности разрушения необходимо отказаться от следующего промежуточного интервала замедления и перейти на инициирование зарядов с последующим интервалом замедления. Исходя из теории разрушения пород под действием отраженных волн, А.Н. Ханукаев отмечает, что при контакте разрушенной породы с целиком значительная часть энергии волн напряжений переходит во взорванную породу вследствие чего уменьшается энергия отраженной волны, поэтому для образования открытой поверхности, отражающей падающую волну, необходимо расчет интервала замедления производить для щели размером 8-10 мм.

С учетом указанных условий время, необходимое для образования дополнительной открытой поверхности после прохождения по заряду ДВ, определяют из выражения

где t1 - время распространения упругой волны от зарядной камеры до поверхности и обратно, с; t2 - время, необходимое для образования трещин, распространяющихся от свободной поверхности до зарядной камеры, с; t3 - время, необходимое для перемещения породы на расстояние 0,8-1 см от целика, с.

где cp - скорость распространения упругой волны, м/с; cтр - средняя скорость трещинообразования, м/с; Sщ - ширина щели, м; vcp -средняя скорость перемещения взорванной горной массы, м/с.

М.Ф. Друкованый и Ю.В. Гаек считают, что при короткозамедленном взрывании зарядов общее время замедления tзам состоит из времени упругого колебания массива t1, времени трещинообразования t2 и времени, необходимого для образования дополнительных открытых поверхностей, t3: tзам = t1 + t2 + t3.

На основе расчетных данных t1 = 2 - 3 мс.

Время трещинообразования

где Ктр - коэффициент учета естественной трещиноватости; стр -скорость распространения трещин в массиве при взрыве, м/с: в -угол раскрытия призмы разрушения, градус.

Время для образования дополнительной открытой поверхности рассчитывают по эмпирической формуле

где dшп - диаметр шпура (скважины), мм; рп - плотность породы, т/м3.

Е.Г. Баранов считает, что величина замедления при короткозамедленном взрывании зависит от свойств пород, глубины шпуров (скважин) и массы взрываемого заряда:

где lшп - глубина шпуров (скважин), м; Qвв - масса взрываемого заряда в шпуре (скважине), кг; k - коэффициент пропорциональности.

Для пород Кузбасса на основе расчетных экспериментальных данных при глубине шпуров lшп = 1,2-2,2 м и Qвв = 0,6-1,2 кг Е.Г. Баранов рекомендует следующие интервалы замедления: для крепких песчаников 6-10 мс, для слабых песчаников и алевролитов 8-12 мс, аргиллитов - 12-20 мс.

Э.О. Миндели и Н.Г. Петров утверждают, что интервал замедления зависит от линии наименьшего сопротивления, акустической жесткости пород и схемы инициирования, а интерференция волн не оказывает существенного влияния на качество дробления пород. Ими установлено, что открытая поверхность формируется при образовании щели шириной 2-3 мм, для чего требуется время, равное нижнему пределу замедления, верхний предел замедления определяется давлением ПД в трещинах и соударением движущейся породы. Среднее время замедления описывается зависимостью

где с - скорость звука в разрушаемой породе м/с; рп - плотность породы, т/м3.

На основе обобщения данных практики шведские ученые К. Иогансон и У Лангефорс предлагают интервал замедления вычислять по формуле

где kс = 1-2 - коэффициент, зависящий от типа породы, принятой схемы взрывания и т.д.

Американский исследователь Дж. Янас на основе экспериментальных исследований при разрушении крепких пород установил, что интервал замедления необходимо принимать от 14 до 20 мс, а для слабых пород - 9-16 мс.

Исходя из рассмотренных работ видно, что до настоящего времени отсутствует единый метод определения оптимального интервала замедления при короткозамедленном взрывании из-за сложности изучения механизма разрушения горных пород.

Однако общепризнанным является тот фактор, что при применении короткозамедленного взрывания на горно-добывающих предприятиях решают две главные задачи:

• получение заданной степени дробления с образованием необходимой формы и сечения выработки в пределах проекта и минимальным развалом горной массы;

• снижение отрицательного действия взрыва на горную выработку и другие подземные сооружения и коммуникации.

Отрицательное воздействие взрывов проявляется в формировании сейсмических волн, под действием которых происходит нарушение и контурной части массивов (вывалы), разрушение горных и строительных объектов и т.д., а также в возникновении мощных ударных воздушных волн (УВВ), вызывающих значительные разрушения подземных горных выработок, сооружений и горного оборудования.

Амплитуды сейсмических волн и УВВ пропорциональны массе одновременно взрываемых зарядов Qвв1/3 Поэтому главный и наиболее эффективный способ снижения отрицательного воздействия сейсмических волн и УВВ на охраняемые объекты - уменьшение массы одновременно взрываемых зарядов. Скорость распространения сейсмических волн составляет 5*10в3 м/с, а их длина 10 м, таким образом их длительность имеет значение 2*10в-3 с.

Скорость распространения УВВ составляет 350-500 м/с, а при движении по выработкам она может достигать 1000 м/с.

Длина УВВ равна 1 м, то есть их длительность так же составляет (2-3)10'3 с.

Учитывая фактическое различие времени срабатывания промежуточных детонаторов (патронов-боевиков), в целях исключения наложения волн и их усиления при последовательном взрывании двух и более зарядов, интервал замедления должен быть 5-6 мс.

Известно, что с увеличением числа дополнительных свободных поверхностей эффективность дробления пород взрывом повышается. Так, например, для рационального дробления гранитных массивов удельный расход при скважинной отбойке составляет 900 г/м3, а разделка негабаритов взрывом шпуровых зарядов обеспечивается при удельном расходе не более 200 г/м3.

Именно этим обстоятельством и обусловлено применение врубов, позволяющих создать при буровзрывном способе проведения выработок еще одну дополнительную свободную поверхность. Результаты измерений показывают, что скорость разлета кусков породы непосредственно у плоскости расположения зарядов составляет 50 м/с.

Для образования новой свободной поверхности при взрыве зарядов BB, необходимо разрушенную горную массу переместить на расстояние не менее 20 см от основного массива (целика), поэтому последующая серия зарядов должна быть взорвана с интервалом не менее 4*10в-3 с.

Известно, что отдельности, находящиеся на свободной поверхности, под действием взрыва приобретают значительные скорости (до 100 м/с). Их соударение обеспечивает дополнительное разрушение.

В ближней зоне взорванных зарядов находится мелкораздробленная порода, куски которой, как уже указывалось ранее, имеют скорость движения до 50 м/с.

В целях обеспечения соударения отдельностей при последующем взрыве необходимо мелкораздробленную часть породы переместить продуктами детонации на расстояние не менее чем 0,5 м от плоскости расположения зарядов для образования компенсационного пространства между разрушенной породой и не взорванным горным массивом (целиком). Поэтому время замедления очередной серии зарядов должно быть более 10 мс.

При времени замедления последующего взрыва 50 мс и более куски породы, образовавшиеся при предыдущем взрыве, удаляются от основного массива на расстояние 2-2,5 м. Траектории полета кусков породы имеют параболическую форму, при падении они формируют навал. Следовательно, в этом случае эффективное соударение отдельностей не происходит.

Учитывая эти обстоятельства, на основе теоретических и экспериментальных исследований и производственного опыта установлено, что рациональный интервал замедления взрыва последующих зарядов составляет 25-35 мс.

Для эффективного разрушения горных пород при короткозамедленном взрывании (КЗВ) важное значение имеют правильное распределение шпуров (скважин) по взрываемому забою, последовательность инициирования зарядов для образования максимального количества дополнительных свободных поверхностей. В случае ограничения числа интервалов замедления необходимо производить многоприемное короткозамедленное взрывание зарядов ВВ.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: