Повышение эффективности взрывного разрушения массивов горных пород за счет выбора рациональных типов вв

СИМПОЗИУМ «СОВРЕМЕННОЕ ГОРНОЕ ДЕЛО, ОБРАЗОВАНИЕ, НАУКА, ПРОМЫШЛЕННОСТЬ»

МОСКВА. МГГУ. 29.01.96 - 2.02.96

М.Г.Г орбонос В.И.Сивенков

Московский государственный горный университет

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВЗРЫВНОГО РАЗРУШЕНИЯ МАССИВОВ ГОРНЫХ ПОРОД ЗА СЧЕТ ВЫБОРА РАЦИОНАЛЬНЫХ ТИПОВ ВВ

Несмотря на многолетнюю практику ведения взрывных работ, до настоящего времени не выработано общепринятого подхода к оценке эффективности ВВ. Анализ исследований в этом направлении показывает, что используются в основном два подхода. В первом из них основной упор делается на энергетические возможности ВВ (А.Ф.Беляев, Г П Димидюк и др.), во втором - на динамические параметры взрывчатого превращения ВВ (А.Н.Хану-каев, В.Н.Мосинец и др.). Существуют также различные мнения о распределении приоритетов между энергетическими и газовыми свойствами ВВ (У.Лангефорс, Э.И Ефремов и др.).

Отмеченная противоречивость суждений объясняется прежде всего тем, что во всех предлагаемых критериях эффективности В В отсутствует породный фактор, а также не находит отражения степень реализации энергетических и газовых ресурсов ВВ в процессе разрушения горных пород. Известно, что прочностные характеристики взрываемых пород и структурные особенности массивов оказывают непосредственное влияние на процесс их разрушения, в связи с чем предъявляются определенные требования к взрывчатым характеристикам применяемых для их разрушения ВВ.

Так, при взрывании крепких монолитных пород, рекомендуется применение ВВ с большим энерговыделением и высокой скоростью детонации. В породах же

слабых и сильнотрещиноватых хороший результат во многом обуславливается поршневым действием газообразных продуктов взрыва

Таким образом, для достижения максимальной эффективности взрывных работ необходимо, чтобы свойства пород и характеристики ВВ находились в определенной степени соответствия

Кроме того, известно, что на эффект взрыва удлиненных зарядов существенное влияние оказывает кинематическое соответствие пары ВВ - порода. Степень кинематического соответствия определяется соотношением скорости продольных волн в массиве и скорости детонации ВВ, а также направления инициирования заряда.

В общем виде можно записать, что критерий эффективности представляет собой сумму

Евв = Ч>/( <2) + пч/( V;

где

I

Ф =

К2вв К2вв+ I

;л =

к2вв + \

Параметр, учитывающий энергонасыщенность ВВ /(0), определяет относительную объемную концентрацию энергии ВВ

ВВ

Р вв(2, Рэгбэг

где рвв, Овв, Рэт, {?эг - соответственно плотность заряжания и теплота взрыва применяемого и эталонного ВВ.

Аналогично выглядит и параметр, уплывающий относительный объем газовыделен ия

где У,и и Уут - объем газов взрыва применяемого и эталонного ВВ

Таким образом, представленный критерии эффективности учитывает долю участия в разрушении как энергии ВВ, так и газообразования, причем доля вклада каждого фактора изменяется в соответствии с изменением физико-технических характеристик массива.

Для учета кинематического соответствия пары ВВ - порода необходимо включить безразмерный коэффициент (3*. Значение р* в зависимости от направления инициирования и соотношения С/Д

Направление инициирования С^Д С2>Д

Прямое Обратное 1 1

•*% 1 1

1 + 0,43% 2.43 С/д +1

Вследствие этого критерий соответствия промышленных ВВ условиям применения для удлиненных скважинных зарядов преобразуется к виду

г

Г'ВВ

Удобство применения предлагаемого критерия заключается в том, что можно получать относительную эффективность любых ВВ по сравнению с каким-то одним произвольно выбранным в качестве эталонного ВВ.

Ф<

ФввО,вв Р *

ВВ . _ IРвв^вв

+ Лі

ЭТ

Рэг£?эг Р*эг V Рэг^:

Действительно, выполнение равенства показателей соответствия двух каких-либо ВВ определяется

Е} = Е2

1'ВВ ^вв

и в заданных условиях применения означает их одинаковую разрушающую способность. При несоблюдении равенства

Г"' * Е2

^ВВ иВВ

для получения одинакового качества работ необходимо, исходя из закона геометрического подобия, при прочих равных условиях, изменение параметров взрывания Следовательно, переводной коэффициент для ВВ по массе относительно выбранного эталонного ВВ может быть найдено из выражения:

для сосредоточенного заряда

гг С _ I Рвв

вв “ £3 о

^ВВ кэ т

для удлиненного (скважинного) за-

ряда

ггУ _ 1 Р вв

1\ г, г»

ВВ 17*2

&вв Рэг

Приведенные коэффициенты XеВВ и К' вв дают представление об эффективности применения ВВ в породах различной взры-ваемости и позволяют выработать определенные требования для формирования и использования ассортимента ВВ организациям, ведущим взрывные работы в условиях широкого изменения горногеологических и технологических параметров при взрывании.

Кроме того, данные показатели позволяют провести перерасчет параметров расположения скважин с целью получения одинакового качества дробления для любого типа ВВ так как сетка скважин а и Ь изменяется пропорционально ^Квв , а именно:

авв ~ аэТI>[^ВВ’ ^вв ~ ЬЭТ/'¡Квв

По результатам этих расчетов можно оценить экономическую эффективность применения различных ВВ, зная изменение удельного расхода бурения.

В табл. 1 приведены значения коэффициентов взрывной эффективности различных типов промышленных ВВ для четырех 1рупп пород по принятой на карьерах строительных материалов классификации по СНиП. В качестве эталонного ВВ принят Аммонит N 6ЖВ. Расчеты выполнены для зарядов ВВ диаметром 250 мм.

Таблица 1

Наименование ВВ к..

Группа грунтов но СНиП

V VII IX XI

Граммонит 79/21 1,00 1,00 1,05 1,06

Граммонит 82/18 1,05 1,13 1,51 1,57

Г рану лит АС-4 0,99 1,00 1.10 1,11

Гранулит АС-8 0,99 0,98 1,05 1,06

Г ранулотол 1,04 1,02 0.97 0,93

Г ранулотол* 0,78 0.79 0,75 0,70

.Алюмотол* 0,80 0,75 0,70 0,64

Г ранитол-1 * 0,84 0,84 0,81 0,78

при взрывании в обводненных условиях.

Приведенные коэффициенты позволяют определить относительную эффективность применения ВВ при взрывании конкретных пород и выбрать оптимальные условия его применения, те. рационально использовать имеющийся в наличии ассортимент ВВ, а также сформировать определенные требования по его формированию.

Так из приведенных данных видно, что при взрывании слабых и сильнотрещиноватых пород преимущества имеют ВВ, обладающие более высокими объемами газовыделения (гранулит АС-4). В трудно-взрываемых породах необходимо применение ВВ, обладающих высокими динамическими и энергетическими показателями (гранулотол, алюмотол, гранитол-1).

В случае практически одинакового соответствия условиям взрывания нескольких типов ВВ, при разрушении средне- и трудновзрываемых пород предпочтение следует отдавать более энергонасыщенным ВВ.

Эффективность водоустойчивых ВВ (гранулотол, алюмотол, гранитол-1) в обводненных условиях заметно выше, чем в сухих, при взрывании любых пород.

© М.Г.Горбонос, В.И.Сивенков

УЧЕБНИКИ И УЧЕБНЫЕ ПОСОБИЯ

С.Г. Баженова, В. К. Щукин, В.И.Велесевич, Н.В. Назарова

Статистические методы оценивания показателей горного производства. - 151 с.

Книга посвящена статическим, экономическим показателям горной промышленности. Все показатели снабжены необходимыми теоретическими сведеюыми, подробно решенными примерами и возможными интерпретациями полученных результатов.

С. Г. Баженова

Математико-статистические методы в горной промышленности. - 149 с.

Систематизированы основные характерисгики статистической совокупности, большое внимание уделено математико-статистическим методам расчета, анализа и интерпретации полученных результатов расчета.

С. Г. Баженова

Основы статистики. - 370 с.

Рассмотрены статистические показатели, характеризующие статистическую совокупность. Рассмотрены основные этапы статистического анализа и статистико-математические методы получения обобщающих характеристик.