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: 199

Скачиваний: 5

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

Г л а в а V I I I

РЕГУЛИРОВАНИЕ СТЕПЕНИ ДРОБЛЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД ВЗРЫВОМ

§47. Степень дробления горных пород взрывом

иметоды ее определения

Крупность взорванной горной массы характеризуется степенью дробления (кусковатостью). Наиболее полно степень дробления ха­ рактеризуется гранулометрическим составом горной массы, выражен­ ным в виде простых или кумулятивных кривых (рис. 81). Практиче­ ское определение таких гранулометрических характеристик сложно

а

 

5

% Выхода

 

I % Выхова

30

 

 

го

 

 

w

 

 

1,0 1,5 2,0

2,5 J,ff

4,0 4,5 >2,0 >2,5 >J,0

Размер /уст,

м

Крупность класса

Гис. 81. Изображение

гранулометрического со­

става горной массы в виде простых (о) и куму­ лятивных (б) кривых

и трудоемко. Поэтому обычно пользуются следующими характери­

стиками: о т н о с и т е л ь н ы м

в ы х о д о м к р у п н ы х ( н е ­

г а б а р и т н ы х ) к у с к о в

и их гранулометрическим составом;

о т н о с и т е л ь н ы м в ы х о д о м м е л к и х к у с к о в ; с р е д ­

н и м д и а м е т р о м к у с к а горной массы; ч и с л о м

н е

г а ­

б а р и т н ы х к у с к о в н а ї м 3 горной массы. Между

этими

ха­

рактеристиками существуют четко выраженные соотношения, опре­ деляемые закономерностями дробления при взрыве.

Основное влияние на показатели работы погрузочных машин, производительность выпуска руды из камер и расходы на вторичное дробление оказывает выход крупной негабаритной фракции при


взрыве. Этой фракцией чаще всего и характеризуют качество взрыва. На ряде предприятий переизмельченное полезное ископаемое бра­ куется или реализуется по сниженным ценам. В этом случае важней­ шей характеристикой качества взрыва по дроблению является про­ цент отходов.

При поточной и циклично-поточной технологии важно знать ха­ рактеристику крупности всей взорванной массы. Для этого качество взрыва оценивают по среднему диаметру куска.

При исследованиях иногда степень дробления оценивают величи­ ной вновь образованной поверхности, отношением объема массива, приходящегося на один заряд до взрыва, к среднему диаметру куска.

При практических расчетах и в исследованиях применяют следу­ ющие методы определения выхода негабарита и гранулометрического

состава породы после

взрыва.

 

 

П о ш т у ч н ы й

у ч е т обмером всего

негабарита,

подлежа­

щего вторичному взрыванию.

 

 

П л а н и м е т р и ч е с к и е м е т о д ы

измерения,

при кото­

рых выход негабарита определяется как отношение суммарной пло­ щади негабаритных кусков (выбранной крупной фракции) в плане к площади, на которой проводятся измерения.

При ф о т о п л а н и м е т р и ч е с к о м м е т о д е развал фо­ тографируют и подсчитывают выход негабарита по фотографиям. При этом учитывают геометрические искажения масштаба при фото­ графировании развала не под прямым углом.

По с т е р е о ф о т о г р а м м е т р и ч е с к о м у методу можно оценивать гранулометрический состав взорванной горной массы.

При к о л и ч е с т в е н н о м м е т о д е подсчитывается число негабаритных кусков, находящихся на измеренной площади. Число

штук негабарита на 1 м3 горной массы вычисляют по формуле

 

 

 

 

(

V I I U )

где п — число негабаритных кусков на площади замера SH1

м2 .

Выход негабарита

вычисляют

по формуле

 

 

 

VH = NVcp,

 

(VIII.2)

где У с р

— средний объем негабарита,

м3 .

 

При

л и н е й н о м

м е т о д е

по

развалу через определенный

интервал проводят линии и измеряют длину негабаритных кусков, пересеченных каждой линией. Выход негабарита определяют как

отношение суммарной длины негабаритных кусков

к суммарной

длине линии 2 L

 

T/H = ~ L 1 0 0 , %•

( v m - 3 )


При с и т о в о м а н а л и з е или выборочных объемных изме­ рениях средний диаметр куска горной массы определяют по формуле

где d(- — диаметр среднего куска данной фракции (середина класса), см;

Vt выход кусков данной фракции, %.

§ 48. Зоны дробления трещиноватого массива

Разрушаемый взрывом массив горных пород разбит системой трещин, интенсивность которых определяется его генетическими и тектоническими особенностями. Трещины оказывают экраниру­ ющее действие на распространение энергии взрыва, локализируют разрушение отдельностей, расположенных вокруг заряда.

Чем больше размер взрываемого массива, тем более неравно­ мерно распределение энергии взрыва по нему и тем большее коли­ чество отдельностей разрушается от их механического взаимодействия при со­

ударении.

Во взрываемом массиве можно вы­ делить две характерные зоны дробле­ ния (рис. 82). В непосредственной бли­ зости от заряда все отдельности раз­ рушаются на значительное число кусков

 

от действия волн напряжений и давле­

 

ния газов

взрыва. Эту зону

называют

 

з о н о й р е г у л и р у е м о г о

д р о б ­

 

л е н и я .

Размеры зоны увеличиваются

Р и с . 82. Характерные зоны

с увеличением

диаметра заряда

ди­

скретно, т. е.

на одну, две, три,

раз­

дробления взрываемого трещи­

новатого массива:

рушаемые

отдельности.

 

 

1 — зона регулируемого дробления;

Отдельности, слагающие

остальной

2 — зона практически нерегулируе­

объем

взрываемого

массива,

разруша­

мого дробления

 

ются

в

результате

динамического воз­

действия на него породы

зоны

регулируемого

дробления. Разру­

шение отдельностей в этой зоне носит вероятностный характер: от­ дельность разрушается на две-три части, если в ней имеются де­ фекты или неоднородности, ослабляющие ее в отдельных сечениях.

По

этим

ослабленным сечениям и происходит дробление отдельности.

Эту

зону

называют

з о н о й

п р а к т и ч е с к и

н е р е г у л и ­

р у е м о г о д р о б л е н и я .

Задача регулирования

дробления

состоит в том, чтобы

тем или иным способом увеличить

объем зоны

регулируемого дробления и максимально уменьшить зону практи­ чески нерегулируемого дробления.


§ 49. Методы регулирования степени дробления горных пород

Методы регулирования дробления можно разделить в зависимо­ сти от диапазона их влияния на конечный результат взрыва на два класса (табл. 17).

Т а б л и ц а 17 Регулирование степени дробления параметрами взрывания

Класс

 

Параметры

 

 

I

Расчетный расход

В В ,

диаметр

заряда,

 

величина

с. п. п . ,

сетка

расположения

I I

зарядов

 

 

зарядов,

высота

Вид В В , конструкция

 

уступа,

последовательность

взрывания,

 

схема и

интервал замедления,

число р я ­

дов скважин, материал забойки

Пределы регулирования выхода негабарита, %

(1-0,1) vH

(0,1-0,01) vH

Из параметров I класса основными являются расчетный рас­ ход ВВ и диаметр заряда, остальные параметры производные и за­ висят от величины расхода ВВ. Изменяя параметры I класса, можно достигнуть желаемого дробления пород любой категории.

Возможности регулирова­ ния дробления параметрами I I класса ограничены преде­ лами точности опыта (10— 15%), а потому их количе­ ственная оценка на совре­ менном этапе развития науки о взрыве затруднена.

Рассмотрим физическую сущность регулирования дро­ бления каждым параметром.

Рис. 83. Силовые схемы механического.(в) и взрывного (б) дробления

Расчетный расход ВВ. Для разрушения данного объема породы до определенной крупности требуется затратить некоторое количество энергии. С увеличением степени измельчения удельный расход энер­ гии (энергоемкость) увеличивается.

От механического взрывное дробление отличается односторонней схемой приложения сил (рис. 83), а также тем, что трещины экрани­ руют распространение энергии при взрыве, уменьшают возможность дробления и в некоторых случаях требуют увеличения расхода энер­ гии для достижения требуемого дробления.

При увеличении удельного расхода ВВ сначала интенсивно уси­ ливается дробление массива (рис. 84), а затем наступает состояние насыщения массива энергией взрыва и энергия расходуется беспо­ лезно. Увеличение интенсивности дробления при этом прекращается и кривая изменения выхода негабарита становится почти параллельной

10*

147


оси абсцисс. Кривая будет выполаживаться также вследствиевлияния зоны практически нерегулируемого дробления. При малом диаметре заряда кривая пройдет ниже и в некоторых случаях можег достигнуть оси абсцисс (выход негабарита будет равен нулю). При

большом диаметре заряда

 

(>200

мм) кривая

пройдет

выше

и при

любом

расходе

ВВ будет

иметь

место выход негабарита

 

F H 2

и У н 3 .

Кривые

сверху

 

пересекут

ось ординат в точке, которая

 

характе­

ризует

содержание

негабаритных отдельностей

в

массиве

пород

до

 

взрыва.

В

зависимости от

категории

трещиноватости

пород

и

абсолютного

 

размера

 

негабарита

содержание

негабарита

мо­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

жет

составлять

от нуля

до

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

100%

объема

 

взрываемого'

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

массива.

Выбор

рациональ­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ного

расхода

ВВ

является

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

технико-экономической зада­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

чей,

решаемой на основе под­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

счета

конечной

 

 

стоимости

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

добычи

 

полезного

 

ископае­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

мого

по

всем

 

процессам.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Однако

 

в большинстве

слу­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

чаев следует стремиться к по­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

лучению в результате

взрыва

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

выхода

 

негабарита

близкого-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

к нулю.

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.

84.

Зависимость

выхода

негабарита

В. К. Рубцов

предложил

 

 

от расчетного расхода

 

В В :

 

принять

прямолинейную

за­

 

 

И Vh 3

выход негабарита из зоны практи­

VH 2

 

висимость выхода

негабарита

чески

нерегулируемого

дробления

соответственно

от

расхода

ВВ. Расход В В

 

 

при диаметре

заряда d2

и ds

 

 

vн —>- и

 

 

 

 

 

 

 

для данного диаметра

заряда

и

может

оыть

 

найден

в

точках

 

пересечения

прямых

с осью абсцисс по двум точкам (см. рис. 84) исходя из двух вариантов:

а)

одна точка на оси ординат характеризует содержание

негабарита

Ун

в массиве до взрыва, точка А — опытный взрыв с удельным рас­

ходом <7Х; б) две точки получены из опытных взрывов

при суще­

ственно разных удельных расходах ВВ q2 и qa (точки А и В). Соеди­ няя эти точки прямой и продолжая ее до оси абсцисс, найдем расход ВВ q0, обеспечивающий получение нулевого выхода негабарита. В эту величину могут быть внесены поправки в соответствии с тех­ нологическими ограничениями ширины развала породы, требуемых размеров рабочих площадок уступов и других параметров.

На современных карьерах характерны тенденции увеличения рас­

хода ВВ с 0,4 до 0,8 кг/м3

и более, так как это в конечном счете по­

зволяет благодаря

улучшению

дробления

повысить техник о-эконо­

мические

показатели работы

карьера.

 

 

Диаметр заряда,

л. н. с. (с. п. п.) и сетка расположения скважин.

Практикой

установлено,

что

для каждой категории

пород

существует линейная зависимость вида W = Ы (рис. 85). С увели­

чением диаметра заряда

процент выхода

крупных фракций

при