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: 146
Скачиваний: 5
Вращение дуги в плазмобурах для обеспечения длительной работы электродов производится воздушным потоком с тангенциальным вводом.
При бурении в кварцитах была достигнута скорость от 5 м/ч в труднобуримых до 30 м/ч в легкобуримых породах.
На выходе из сопла плазмобура происходит взрывное догорание
ионизирующей смеси ( Н 2 + 0 2 ) , которое может быть усилено |
введе |
||||
нием в |
газовую смесь |
реагирующего |
компонента |
(керосин, |
вода |
и т. п.). |
В результате |
дополнительного |
воздействия |
ударных |
волн |
эффективность разрушения породы на забое увеличивается, а энерго емкость процесса резко снижается. Крупность продуктов разрушения
6
Рис. 210. Плазмобур: |
Рис . 211. Лазерный бур: |
|
|||
1 — электрическая дуга; |
2 — плазма; з — |
1 — когерентный луч; 2 — линзы; з — ме |
|||
механический расширитель; |
4 — промывочная |
ханический |
расширитель; |
4 — кристалл |
|
жидкость; 5 — газ; 6 — электрический кабель |
или газ; 5 — электрический |
кабель; |
6 — |
||
|
|
промывочный |
агент; 7 — отражающая |
по |
|
верхность
при этом режиме значительно возрастает. Для повышения эффектив ности плазменного бурения необходимо обеспечить высокоточную (до нескольких миллиметров) фиксацию расстояния от забоя до среза сопла.
Лазерный бур (рис. 211) мощностью порядка 1,613 Вт/см2 плавит любые породы. Лазерный луч получается посредством возбуждения или «накачивания» группы атомов в кристалле или газе до их высо коэнергетического состояния, в результате которого атомы начинают излучать фотоны, образуя когерентный световой луч..
К р |
и с т а л л и ч е с к и е |
л а з е р ы |
могут использоваться |
только |
с короткими вспышками, так как 99% |
энергии возбуждения |
|
теряется в охлаждающей жидкости. Мощный кристаллический лазер
каждые 2 с дает вспышку с энергией в 100 Дж |
продолжительностью |
в 1 мс. Это соответствует мгновенному выходу |
мощности в 100 кВт |
и среднему выходу мощности в 50 Вт. |
|
В г а з о в ы х л а з е р а х для получения различных энергети ческих уровней используется смесь газов, непрерывно накачиваемая «электронными лучами». Газовые лазеры более эффективны и имеют более высокий выход мощности, чем кристаллические. В настоящее время ведутся работы по созданию лазеров мощностью 10—20 кВт.
Лазеры можно также применять для разрушения пород вследствие
нагревания |
их до 260—583° С. Высокие температурные |
градиенты |
|
и различное |
тепловое расширение минеральных составляющих |
со |
|
здают термические напряжения, которые ослабляют и |
разрушают |
||
связи между кристаллами и зернами породы. |
|
|
|
Подсчитано, что лазерная установка мощностью 10 кВт |
расплавит |
||
скважину диаметром 200 мм со скоростью 30 мм/мин (принимая, |
что |
||
50% выходной мощности передается породе). На скорость бурения отрицательно влияют большие затраты энергии на плавление породы (500 кгс • м/см3 ) и низкий выход мощности лазеров.
Благодаря высоким концентрациям мощности лазерный бур мощ
ностью |
10 кВт может проплавить |
в |
породе |
отверстие |
диаметром |
|
2,5 мм |
со скоростью |
18 см/с. При |
увеличении |
выходной |
мощности |
|
лазеры могут найти |
применение для |
бурения горных пород. |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
СПИСОК Л И Т Е Р А Т У Р Ы |
|
|
|
|
|
|
||||
|
1. А н д р е е в |
К . |
К., Б е л я е в |
|
А. |
Ф. Теория |
взрывчатых |
веществ. |
||||||||||||
М., |
Оборонгиз, |
1960. |
590 |
с. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
2. Б а г д а с а р о в |
|
А. Г., Д а в ы д о в |
С. А., С т р а у с м а н Р . Я . |
||||||||||||||||
Взрывные |
работы |
в |
гидротехническом |
строительстве. |
М., |
«Энергия», |
1969. |
|||||||||||||
262 |
с. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3. |
Б |
а у м |
Ф . |
А., |
|
С т а н ю к о в и ч |
К . П . , Ш е х т е р |
Б . И . Физика |
|||||||||||
взрыва. М., |
Физматгиз, |
1959. 792 |
с. . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
4. Б |
о ж к |
о |
В . Л . , |
В е л ь с к а я |
Н . Р . , С и м о н о в |
А. |
А. |
Опыт |
раз |
||||||||||
работки |
выбросоопасных |
пластов |
на шахтах |
Донбасса. М., |
«Недра», |
1970. |
||||||||||||||
163 |
с. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5. В з р ы в а н и е |
|
наклонными |
скважинными |
зарядами |
на |
карьерах . |
|||||||||||||
М., «Недра», 1971, |
204 |
|
с. |
Авт.: М. М. Докучаев, А. Т. Галлимулин, |
Н . У . Т у - |
|||||||||||||||
рута, |
М. |
М. |
Зайцев . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
6. В л а с о в |
О. |
|
Е . |
Основы |
теории |
действия |
взрыва. Изд-е ВИА, |
1957. |
|||||||||||
407с.
7.Е д и н ы е правила безопасности при взрывных работах. М., «Недра»г 1972. 318 с.
8. |
И с п о л ь з о в а н и е |
взрыва в народном хозяйстве. |
Материалы |
||||||||||||||||
совещания. Ч . I — I I I . |
Киев, |
«Наукова думка», 1970. |
264, 355, 210 с. |
|
|
||||||||||||||
9. К и р е е в В . В . , Е р ш о в |
Н . Н . , П р о т о п о п о в |
|
Д . Д . П р о |
||||||||||||||||
мышленные ядерные взрывы . М., Атомиздат, 1971. 174 с. |
|
|
|
|
|
||||||||||||||
10. |
К у т у з о в |
Б . |
Н . |
Теория, |
техника |
и технология |
буровых |
работ. |
|||||||||||
М., |
«Недра», 1971. 308 |
с. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
И . |
К у т у з о в |
Б . Н . , |
Р у б ц о в |
В . |
К . |
Физика взрывного |
разрушения |
||||||||||||
горных |
пород (раздел I ) . Изд-е МГИ, 1970. |
|
176 с. |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
12. |
К у т у з о в |
Б . Н . , |
Р у б ц о в |
В . К . , |
М а р ш а к о в |
|
В . |
Н . Ф и |
|||||||||||
зика взрывного разрушения горных пород |
(раздел I I ) . Изд-е МГИ, |
1972. |
250 с. |
||||||||||||||||
13. |
К у ч е р я в ы й |
|
Ф . |
И., Н о в о ж и л о в |
М. Г., |
Д р у к о в а н - |
|||||||||||||
н ы й М. Ф . Совершенствование буровзрывных работ на карьерах . М., |
«Недра», |
||||||||||||||||||
1965. |
254 |
с. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
14. |
М и н д е л и |
Э. |
О. |
Буровзрывные работы при подземной добыче |
|||||||||||||||
полезных ископаемых . М., «Недра», 1966. 555 с. |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
15. |
П а в л о в а |
Н . Н . , |
Ш р е й н е р |
Л . |
А. |
Разрушение |
горных |
пород |
||||||||||
при динамическом нагружении . М., «Недра», 1964. |
158 с. |
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
16. |
П о к р о в с к и й |
|
Г. И . , |
Ф е д о р о в |
И. |
С. Действие |
удара |
взрыва |
||||||||||
в деформируемых средах. М., |
Стройиздат, |
1957. 275 с. |
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
17. |
С т н к а ч е в |
В . И . Создание предохранительной среды п р и |
взрывных |
|||||||||||||||
р а б о т а х . |
М., «Недра», |
1972. |
112 |
с. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
18. |
С у х а н о в |
А. Ф . , |
К у т у з о в |
|
Б . |
Н . |
Разрушение |
горных |
пород. |
|||||||||
М . , «Недра», 1967. 340 |
с. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
19. |
Т е х н и к а |
бурения при разработке месторождений полезных ископа |
||||||||||||||||
емых. М., «Недра», 1966. 377 с. Авт.: К . И. Иванов, М. И. Ермоленко, |
В . И. Д у - |
||||||||||||||||||
сев, В . - Д . Андреев. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
20. |
Х а н у к а е в |
А. |
|
Н . |
Энергия волн напряжений при разрушении пород |
||||||||||||||
взрывом. М., Госгортехиздат, 1962. 199 с. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
21. С в е т л о в |
Б . |
Я . , Я р е м е н к о |
Н . Е . |
Теория и свойства |
промыш |
||||||||||||||
ленных |
В В . М., «Недра», |
1973. 208 с. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
О Г Л А В Л Е Н И Е
|
|
|
|
|
|
С т р . |
Основные |
понятия |
|
|
|
3 |
|
Введение |
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
Р а з д е л |
I |
|
|
|
|
|
Разрушение горных |
пород |
при взрывании |
|
К р а т к а я |
история |
развития |
|
|
8 |
|
Глава |
I. |
Основы теории взрыва и взрывчатых веществ |
10 |
|||
§ |
1. |
Взрывчатые вещества и их классификация |
10 |
|||
§ |
2. |
Кислородный баланс и реакции превращения ВВ |
14 |
|||
§ |
3. |
Элементы теории ударных |
волн |
|
16 |
|
§ |
4. |
Основы |
теории детонации |
|
|
19 |
§ |
5. |
Детонация промышленных |
В В |
|
22 |
|
§6. Факторы, влияющие на скорость и устойчивость детонации —
|
|
зарядов |
В В |
|
|
25 |
|
Глава |
II. |
Методы оценки эффективности и качества промышленных ВВ |
29 |
||||
§ |
7. |
Работа и баланс энергии при взрыве |
29 |
||||
§ |
8. |
Классификация |
методов испытаний |
32 |
|||
§ |
9. |
Методы оценки взрывчатых свойств ВВ |
33 |
||||
§ 10. |
Расчетные и экспериментальные характеристики ВВ |
38 |
|||||
§ 11. Полигонные и |
промышленные испытания В В |
40 |
|||||
§ |
12. |
Методы проверки качества В В |
43 |
||||
Глава |
III, |
Непредохранительные |
промышленные В В |
46 |
|||
§ 13. В В типа химических соединений |
46 |
||||||
§ |
14. |
Аммиачно-селитренные |
ВВ |
51 |
|||
§ 15. |
Нитроэфировые |
В В |
|
59 |
|||
§ |
16. |
Пороха |
и |
оксиликвиты |
|
60 |
|
§ 17. |
Анализ |
и |
перспективы |
развития ассортимента промышлен |
|
||
|
|
ных ВВ |
|
|
|
|
61 |
Глава IV. |
Предохранительные |
промышленные |
ВВ |
|
|
|
|
66 |
|
|||||
§ 18. |
Основы теории |
воспламенения метано-воздушной |
среды и |
ме |
|
|
||||||||
|
|
тоды испытания предохранительных |
В В |
|
|
|
|
66 |
|
|||||
§ |
19. |
Причины отказов и выгорание зарядов предохранительных В В |
69 |
|
||||||||||
§ |
20. |
Принципы составления рецептур предохранительных ВВ . . . |
71 |
|
||||||||||
§ |
21. Способы |
предупреждения |
отказов и |
выгорания |
зарядов |
В В |
|
|
||||||
|
|
и предотвращения вспышки метано-пылевоздушной атмосферы |
|
|
||||||||||
|
|
угольных шахт |
|
|
|
|
|
|
|
|
73 |
|
||
§ |
22. |
Беспламенное |
взрывание |
|
|
|
|
|
|
77 |
|
|||
Глава |
V. |
Средства и способы взрывания зарядов |
промышленных В В . . |
79 |
|
|||||||||
§ 23. |
ВВ для изготовления средств взрывания |
|
|
|
|
80 |
|
|||||||
§ 24. |
Средства |
огневого |
взрывания |
|
|
|
|
|
81 |
|
||||
§ |
25. |
Электродетонаторы |
|
|
|
|
|
|
|
84 |
|
|||
§ 26. |
Импульс |
воспламенения |
электровоспламенителей |
|
|
88 |
|
|||||||
§ |
27. |
Источники тока для электрического взрывания |
|
|
91 |
|
||||||||
§ |
28. |
Контрольно-измерительная аппаратура для электрического |
|
|
||||||||||
|
|
взрывания |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
92 |
|
|
§ |
29. |
Основы расчета электровзрывных сетей |
|
|
|
|
92 |
|
||||||
§ 30. |
Детонирующий шнур |
|
|
|
|
|
|
93 |
|
|||||
§ 3 1 . |
Средства к. з. в. при взрывании детонирующим шнуром . . . . |
94 |
|
|||||||||||
§ |
32. |
Огневое и |
электроогневое |
взрывание |
|
|
|
|
|
96 |
|
|||
§ |
33. |
Электрическое |
взрывание |
|
|
|
|
|
|
97 |
|
|||
§ 34. |
Взрывание с помощью детонирующего шнура |
|
|
99 |
|
|||||||||
Глава |
VI. |
Действие взрыва в среде и общие принципы расчета зарядов |
101* |
|
||||||||||
§ |
35. |
Основные |
понятия |
|
|
|
|
|
|
|
102» |
|||
§ 36. |
Физическая сущность процесса разрушения горных пород |
|
|
|||||||||||
|
|
взрывом |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
103 |
* |
§ 37. |
Взаимосвязь |
параметров |
детонационной |
и |
ударной волн |
на |
|
|
||||||
|
|
границе з а р я д — порода |
|
|
|
|
|
|
107 |
• |
||||
§ 3 8 . |
Волны н а п р я ж е н и й в горных породах |
|
|
|
|
|
110» |
|||||||
§ |
39. |
Определение |
результатов действия взрыва сферического заряда |
120» |
||||||||||
§ 40. |
Кумулятивное |
действие |
взрыва |
|
|
|
|
|
121 |
|
||||
§ 41. |
Разрушение горных пород при серийном взрывании |
|
123 |
• |
||||||||||
§ 42. |
Разрушение горных пород при к. з. в |
|
|
|
|
126 |
|
|||||||
§ 43. |
Элементы теории подобия при разрушении горных пород взры |
|
|
|||||||||||
|
|
вом |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
130 |
|
§ 44. |
Общие принципы расчета зарядов ВВ |
|
|
|
|
|
134 |
* |
||||||
Глава |
VII. |
Неоднородность и трещиноватость горных пород |
|
|
138 |
» |
||||||||
§ 45. Неоднородность горных пород |
|
|
|
|
|
138 |
• |
|||||||
§ 46. |
Трещиноватость массива |
скальных пород |
и |
методы ее измере |
|
|
||||||||
|
|
н и я |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
139» |
|
