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

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

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

Ro.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

\

-„

-

-„

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.