Файл: Ханукаев, А. Н. Физические процессы при отбойке горных пород взрывом.pdf

Заряды, получившие название ЗКП (заряд кумулятивный пло­ ский), имеют для усиления кумулятивного эффекта стальную обли­ цовку выемки и торца (рис. 101). Разработана технология изготовле­ ния кумулятивных зарядов массой от нескольких десятков граммов до нескольких килограммов. Испытания, проведенные в различных карьерах страны, показали высокую эффективность применения кумулятивных зарядов для вторичного дробления. Удельный расход ВВ составил 0,3—0,4 кг/м3 против 2—2,5 кг/м3 при накладных заря­ дах и 0,3—0,4 кг/м3 при шпуровых зарядах. Радиус разлета отдель­ ных кусков не превышает 100 м. Установлено, что предельная тол­ щина негабаритов для дробления крепких пород и руд составляет:

Рис. 101. Устройство кумулятивного заряда ЗКП:

1 — основное ВВ; 2 — промежуточный инициатор; з — стальная облицовка торца; 4 — стальная облицовка кумулятивной выемки

0,3—0,5 м для ЗКП-100; 0,5—0,8 м для ЗКП-200; 0,8—1,2 м для ЗКП-400.

Сравнительные испытания кумулятивных зарядов с торцовой облицовкой и без нее позволили установить причины повышения эф­ фективности. Во всех опытах объем зоны пластических деформаций, включая объем воронки, образовавшейся под зарядом, был больше у зарядов без торцовой облицовки, что указывает на большие затраты энергии в ближней зоне взрыва.

Данные, полученные при замерах параметров волны напряже­ ний в граните для зарядов ЗКП различной массы с облицовкой п без облицовки, приведены на рис. 102 и 103. Из графика (рис. 102) видно, что в случае применения зарядов с облицовкой торца и куму­ лятивной выемки резко растет длительность действия фазы сжатия волны и, как следствие, энергия, перешедшая в породу (рис. 103).

В табл. 22 в качестве примера приведены параметры волны на­ пряжений в граните для заряда ЭКП-100 с облицовками и без обли­ цовок. Из таблицы следует, что плотность потока энергии волны у зарядов с облицовкой больше, чем у зарядов без облицовок. Тор­ цовая облицовка при расстоянии 1 мм до породы за несколько микросекунд приобретает скорость, достигающую 3,5 км/с. Скоро­ стям полета пластины от 650 до 3500 м/с при ударе соответствуют давления от 45 000 до 300 000 кгс/см2.

На основании проведенных исследований опишем процесс разру­ шения негабарита действием кумулятивного заряда. Образовавшаяся в результате детонации струя внедряется в породу, образуя углубле­ ние и радиальные трещины. Непосредственно под зарядом образуется зона пластических деформаций. Она значительно меньше у заряда

164

Т,мс

1С5

Г л а в а VI

ВЛИЯНИЕ СТЕПЕНИ ДРОБЛЕНИЯ НА СТОИМОСТЬ ДОБЫЧИ, УПРАВЛЕНИЕ

СТЕПЕНЬЮ ДРОБЛЕНИЯ, ОЦЕНКА ВЗРЫВНОЙ И ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВВ

§ 26. Оценка степени дробления

Степень дробления взорванной массы оказывает существенное влияние на стоимость всех технологических операций, включая стоимость переработки на дробильных установках. Наиболее важ­ ными факторами, влияющими на степень дробления, являются: метод отбойки, диаметр заряда, тип ВВ, конструкция заряда, схема взрывания и интервал замедления.

Метод отбойки выбирается исходя из мощности пласта или руд­ ного тела и требований, предъявляемых к взорванной массе. При разработке мощных месторождений наиболее рациональным является скважинный метод, так как при этом имеется возможность достигнуть оптимально высокой годовой производственной мощности предприя­ тия при минимальных издержках производства. При скважинном методе отбойки погрузочно-транспортное оборудование используется наиболее полно. Шпуровой метод отбойки, как известно, целесообра­ зен при разработке маломощных пластов и рудных тел. Отбойка камерными зарядами экономически эффективна главным образом в тех случаях, когда естественный массив содержит минимальное количество некондиционных кусков, поскольку при этом методе нельзя добиться равномерного дробления.

На выбор диаметра скважинного заряда влияет ряд факторов и в первую очередь содержание некондиционных кусков в массиве до взрыва. В связи с этим важное значение имеет оценка степени естественной трещиноватости, определяемая обычно числом трещин на 1 м длины.

Изучение поверхности негабаритных кусков после взрыва пока­ зало, что во многих случаях основная масса негабаритных кусков не имеет свежих изломов, поэтому они должны быть отнесены к есте­ ственным отдельностям. Количество негабаритных кусков со свежим изломом на 5—6 гранях часто составляет не более 3—5% от общего объема некондиционных кусков. Анализ гранулометрического со­ става одного из массовых взрывов показал, что объем кусков разме­ рами более 0,5 м со свежим изломом составляет 13,5% [48]. В место­ рождениях с пластообразным залеганием обычно наименьшие размеры негабарита близки по размеру к мощности слоя, наибольшие — к основным и дополнительным трещинам. Таким образом, характери­

167

стикой степени трещиноватости массива является также содержание естественных отдельностей до взрыва.

Содержание некондиционных крупных кусков в массиве до взрыва может быть вычислено приближенно по формуле

с возрастанием среднего диаметра естественной отдельности dQср возрастает и средний размер куска взорванной массы dB3 ср.

- Из графика (рис. 104) видно, что рост de ср ведет к интенсивному увеличению dB3 ср. С увеличением среднего диаметра естественной отдельности уменьшается и зона дробления, что ведет к необходи­ мости уменьшения сетки скважин.

Классификация пород по взрываемости с учетом основных свойств в образце и в массиве (см. гл. I) облегчает предварительный выбор параметров буровзрывных работ, так как содержит данные о размерах естественных отдельностей и данные об ожидаемом содержании не­ габаритных фракций после взрыва.

В работе [48] отмечается, что в случае применения скважинных зарядов большого диаметра относительный радиус дробления умень­ шается, а средние линейные размеры кусков на развале возрастают (рис. 105). Уменьшение относительного радиуса дробления объяс­ няется тем, что увеличение длительности фазы сжатия волны, об­ условленное увеличением диаметра заряда, сопровождается боль­ шими затратами энергии в зоне пластических деформаций и в зоне первичного трещинообразования. С увеличением диаметра заряда увеличивается абсолютное значение л. н. с. С увеличением же л. н. с.

168

общее число трещин на пути распространения волны напряжений увеличивается. Это ведет к возрастанию потерь энергии волны и к ухудшению условий воздействия на массив. Кроме того, увеличе­ ние л. н. с. сопровождается необходимостью перемещения взорванной массы на большее расстояние от центра взрыва, что также требует большего расхода ВВ на единицу отбиваемого объема.

На рис. 106 показан график зависимости гранулометрического состава взорванной массы от диаметра скважинного заряда. Из гра­ фика видно, что у зарядов диаметром 105 мм интенсивность дробле­ ния больше, чем у зарядов диаметром 230 мм. Даже при диаметре

вляет 8 %. Следует отметить, что переход на большие диаметры заряда ведет к увеличению длительности фазы сжатия ударной волны и волны напряжений и, как следствие, к увеличению их энергии. С возрастанием энергии ударной волны и волны напряжений уве­ личивается кинетическая энергия взорванной массы. При оптималь­ ных схемах и интервалах замедления эта энергия в значительной степени используется на дополнительное дробление. Однако, в це­ лом с возрастанием диаметра заряда степень дробления уменьшается. Высокий процент содержания крупных кусков отрицательно влияет на производительность погрузочно-транспортного оборудования и сдерживает внедрение высокопроизводительных машин непрерыв­ ного действия (исходя из износостойкости ленты конвейера, необ­ ходимо дробить породу до 300—350 мм) [71]..

Во многих работах показано, что оптимальный размер куска

169