Файл: Кутузов Б.Н. Взрывное и механическое разрушение горных пород учеб. пособие.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.04.2024
Просмотров: 196
Скачиваний: 5
в основном упругими свойствами (акустической жесткостью) горных пород. Эмпирическая зависимость интервала замедления от акусти ческой жесткости и л. н. с. заряда имеет вид:
* = - j ^ P F - 6 ^ p + 9,6f мс, |
(VI.39) |
УVnP
где г;п— скорость |
распространения продольных волн в породе, м/с; |
р — плотность |
породы, т/м3 . |
Разновидностью к. з. в. является взрывание с внутрискважин- |
|
ными миллисекундными замедлениями отдельных частей зарядов |
в скважинах. Таким приемом удается увеличить число очередей взрываемых зарядов и удлинить время воздействия Взрыва на мас сив, благодаря чему достигаются лучшие показатели дробления и ослабление сейсмического действия взрыва.
§ 43. Элементы теории подобия при разрушении горных пород взрывом
Согласно закону геометрического подобия при взрывах двух за рядов ВВ весом (?! и Q2 (рис. 67), проведенных в одинаковых усло виях (геометрически подобны формы зарядов, зарядные камеры, по ложение зарядов относительно обнаженных поверхностей, один
*ФRo.i |
~, |
ТА |
Рис. 67. Схема принципа подобия при взрыве
и тот же тип ВВ и т. д.), величины максимальных массовых скоро стей и напряжений на расстояниях Rx и R2 равны между собой, если выполняется соотношение
|
|
Ді |
|
Дг |
|
|
|
fol |
~ |
Vol' |
|
На |
этих |
же расстояниях Rt |
и |
i?2 время действия |
напряжений |
и длительность действия волны связаны соотношением |
|
||||
|
|
Ті |
|
т2 |
|
|
|
Vol |
|
Vol' |
|
где Тх |
и Т2 |
— время действия напряжений при взрыве, |
с. |
130
При моделировании вместо веса заряда Q удобно пользоваться величиной радиуса заряда
Ft |
т / " ~ 3 9 ~ |
г Д е Ув. в — плотность ВВ, |
кг/м3 . |
Эта формула является частным случаем энергетической формулы
|
|
|
У |
з<?*' |
|
|
|
°- 3 |
К |
4 л у в . в-ЮОО' |
|
где |
Е' — удельная |
энергия |
ВВ, |
ккал/кг. |
|
|
Если принять для тротила энергию 1000 |
ккал/кг и удельный вес |
|||
1,6, |
то |
|
|
|
|
|
|
Д„. 3 = |
0,053^0 , |
|
|
а напряжения от |
зарядов |
при |
условии / г = / 2 будут |
М. А. Садовский предложил выражать эту функцию многочленом вида
i=l
Величины, входящие в формулы, определяют экспериментально. Если взять заряды равного веса, но разной энергии, то заряд с большей энергией окажет на одинаковом расстоянии более сильное
действие. Поэтому в общем случае основным параметром закона подобия при взрывах сферических зарядов является выражение j^E'JR. Его можно применять для сравнения не только взрывов зарядов различных химических ВВ, но и взрывов существенно разной при роды, например взрывов ВВ, электрических, ядерных. Для сравне ния этих взрывов в первом приближении достаточно знать выделив шуюся в каждом случае энергию. Для сферических зарядов из за
кона |
подобия |
справедливо |
выражение |
||
|
|
|
r0 = k1r = k2pr О, |
||
где |
г 0 — радиус равного |
действия (например, дробление на куски |
|||
|
определенного |
размера), |
м; |
||
к1и |
к2 — коэффициенты, |
зависящие |
от свойств ВВ, породы и усло |
||
|
вий |
взрыва. |
|
|
|
Закон подобия неоднократно проверяли при различных про |
|||||
явлениях действия взрыва. |
Так, М. А. Садовский установил зави |
симость скоростей сейсмических колебаний почвы в дальней зоне при взрывах:
v = k(-^J, см/с, (VI.40)
9* |
131 |
где к — коэффициент, учитывающий местные условия, средняя ве
личина его |
близка к |
400; |
R — расстояние |
от центра |
взрыва, м; |
ilp — показатель |
затухания |
колебания, в ближней зоне он равен |
1,5. |
|
|
Измерения напряжений в ближней зоне, выполненные А. Н. Ха- |
нукаевым, показали также совпадение с законом подобия, выражен
ным |
в виде: |
_ |
|
/ |
33 210 , |
(—396) |
, |
36,3 |
|
|
иг |
I |
|||||||
|
max — |
\ |
-„ |
"І- |
-„ |
Г |
- |
||
|
|
|
|
ГЗ |
|
7-2 |
|
Г |
|
где |
ur т а х — максимальная |
радиальная |
скорость смещения, см/с; |
г— относительное расстояние от заряда.
В.Н. Родионовым дана зависимость радиусов разрушения (кот ловой полости и радиуса дробления) от радиуса заряда тэна при взрывах в блоках тиосульфата. Соотношение размера блока и веса заряда было таким, что действие взрыва не проявлялось на поверх ности блока (трещины не достигали поверхности). Радиус разруше ния измеряли после распиливания блока, чем обеспечивалось гео метрическое подобие в действии зарядов различного веса (размера). Установлено, что радиус разрушения (рис. 68) пропорционален с точ ностью до 15% радиусу заряда.
При взрывах цементно-песчаных моделей цилиндрической формы зарядами тэна при геометрическом подобии действия зарядов раз личного веса установлено, что выход мелких кусков прямо пропор ционален весу заряда (рис. 69). Это является подтверждением за кона подобия.
Обработка результатов отдельных промышленных взрывов под тверждает закон геометрического подобия. Замеры радиусов разру шения массива при взрывах зарядов различного диаметра на карье рах Кузбасса, проведенные Н. Я. Репиным, свидетельствуют, что радиусы разрушения прямо пропорциональны диаметрам зарядов (рис. 70). Зависимость ширины заколов, параллельных бровке уступа, от расстояния до нее (рис. 71) следующая:
|
Д = - 1 |
г , м > |
где а — размерный |
коэффициент, |
м3 ; |
L — расстояние |
до закола от |
бровки уступа, м. |
Обработкой данных ряда карьеров установлено, что с измене нием диаметра заряда от 106 до 400 мм это отношение остается прак тически неизменным, что позволяет выразить найденную закономер ность формулой
из которой следует, что на одинаковых относительных расстояниях от заряда остаточная деформация (ширина заколов)- одинакова. Это является одной из формулировок закона подобия.
во
I
20
«Є
а |
2 |
Ч |
6 |
Радиус заряда, мм
Рис. 68. Зависимость радиуса разрушения от диаметра заряда тэна при взрывах в бло ках из тиосульфата:
1 — радиус дробления; г — радиус котловой полости
Рис. 69. Зависимость выхода функции — 40 мм (дробленого продукта) от веса заряда при взрывании цилиндрических моде
лей зарядами |
тэна |
различного |
||
диаметра, |
а С ж |
= |
62 |
кгс/см2 и |
у |
~- 1,85 |
г/см 3 |
Приведенные выше соображения справедливы для однородных массивов. В трещиноватых массивах закон подобия справедлив для случаев, когда трещины не имеют решающего значения для резуль татов взрыва (например, взрывы камуфлета, проведенные В. Н. Ро дионовым, и радиусы дробления, по Н. Я . Репину). В случае дро бления трещиноватых массивов плоскости трещин, как показано многочисленными исследованиями, 'оказывают экранирующее влия ние и локализируют распространение энергии от заряда по массиву. Это можно оценить интенсивностью затухания энергии, которая, очевидно, для разных по трещиноватости массивов и для различных
^ |
|
|
масштабов |
взрывов будет неодинаковой |
|||||||||
|
|
|
(рис. 72). Этот вопрос, |
имеющий |
очень |
||||||||
|
|
|
важное |
значение |
для взрывных |
работ, |
|||||||
|
|
|
пока изучен недостаточно. Поэтому за |
||||||||||
|
|
|
кон подобия при взрывах дробления |
||||||||||
5! |
|
|
может |
быть |
принят |
приближенным. |
|||||||
I |
|
|
Трудность применения и формулировки |
||||||||||
|
|
закона подобия для трещиноватых мас |
|||||||||||
|
|
сивов заключается |
в том, что в настоя |
||||||||||
|
|
щее время не известны |
градиенты |
зату |
|||||||||
|
|
|
хания энергии взрыва при разных па |
||||||||||
|
|
|
раметрах |
трещин; |
разномасштабные |
||||||||
|
Расстояние от заряда, см |
взрывы |
в массиве с одинаковой трещи- |
||||||||||
|
новатостью строго не являются подоб |
||||||||||||
Рис |
72. Затухание |
анергии |
ными, |
а |
результаты |
взрыва, |
которые |
||||||
оцениваются |
по |
степени |
дробления |
||||||||||
Для |
массивов различных по |
||||||||||||
|
трещиноватости: |
|
(процент |
выхода |
фракции |
определен |
|||||||
1 •— монолитные породы; |
2 — тре |
ной |
крупности), тоже |
нельзя |
сравни |
||||||||
щиноватые породы; 3 — плоскости |
вать, |
так как это не отвечает |
условию |
||||||||||
|
трещины |
|
|||||||||||
|
|
|
подобия. |
Поэтому |
вопрос |
следует ре |
|||||||
шать |
сначала теоретически, |
а затем |
применительно к |
конкретным |
|||||||||
задачам взрыва в данных горнотехнических |
условиях. |
|
|
|
Достигнуть математически точного условия подобия при про мышленных взрывах невозможно, так как можно изменить только геометрические параметры расположения зарядов. Для полного подо бия взрыва, очевидно, необходимо изменить блочность и ширину трещин массива, чтобы сохранить условия 8/dcp = const (dcp — средний размер отдельности массива; б — средняя ширина трещин между блоками в массиве, м).
Это в реальных условиях осуществить нельзя, поэтому достиг нуть действительного подобия при дроблении трещиноватых масси вов весьма сложно.
§ 44. Общие принципы расчета зарядов ВВ
Зависимость веса одиночного сферического заряда рыхления от величины л. н. с. (радиуса разрушения) может быть получена следу ющим образом.