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

уменьшается, а стоимость взрывных работ увеличивается. Минималь­ ная стоимость отбойки соответствует оптимальному диаметру. Воз­ растание стоимости взрывных работ с увеличением диаметра заряда объясняется указанным выше увеличением удельного расхода ВВ,

друг от друга несущественно, поэтому графики не строились. Ре­ зультаты, аналогичные приведенным, получены и для вскрышных пород Кузбасса [49]. « •

График зависимости стоимости вскрышных работ от диаметра скважинного заряда и емкости ковша экскаватора для различных пород показан на рис. 109. Из графика следует, что:

оптимальный диаметр резко уменьшается с ухудшением взрывае­ мости пород; если в легковзрываемых породах при уступе высотой 15 м оптимальным для экскаваторов ЭКГ-8 является диаметр 269— 195 мм, то для трудновзрываемых — 132—140 мм;

174

О влиянии типа ВВ на величину потерь энергии заряда в ближней зоне взрыва. Рекомендации по подбору типа ВВ. В гл. II и III были рассмотрены закономерности изменения энергии ударной волны и волны напряжений с расстоянием в зависимости от свойств ВВ, формы заряда и свойств пород. Было отмечено, что энергия ударной волны в породе тем меньше, чем меньше мощность ВВ и крепость пород (см. рис. 31). В мягких породах значительная часть энергии остается в продуктах взрыва. Часть энергии продуктов взрыва рас­ ходуется на сообщение взорванной массе дополнительной кинетиче­ ской энергии. Потери энергии на необратимые деформации зависят от свойств пород и условий приложения нагрузки.

На рис. 110 показан график зависимости давления от деформации для трех различных по свойствам пород — глинистого алеврита, известняка и мрамора при взрывании плоского заряда ПЖВ-20 [32].

Большие по величине деформации соответствуют высоким давле­ ниям, т. е. ближней зоне взрыва. В глинистом алеврите деформации достигают наибольших значений, что объясняется большей ударной сжимаемостью за счет находящегося в нем газа и жидкости. В зоне высоких давлений (высоких плотностей) глинистый алеврит ведет

мраморе.

Затраты энергии на разрушение пропорциональны деформациям. Наименьшими являются затраты в мраморе, наибольшими — в гли­ нистом алеврите. Уменьшения затрат энергии в глинистом алеврите можно добиться уменьшением величины прилагаемых напряжений (рис. 111). По мере уменьшения величины прилагаемой нагрузки абсолютная величина деформаций, а следовательно и затраты энер­ гии на пластические деформации уменьшаются.

На рис. 112 показана зависимость величины и характера изме­ нения деформаций от формы заряда и расстояния для глинистого алеврита и известняка, из которой видно, что с расстоянием величины относительных деформаций быстро уменьшаются и что их абсолют­ ная величина в более плотном известняке меньше, чем в глинистом алеврите. Величина относительных деформаций для плоских зарядов продолжает оставаться высокой даже на расстояниях более 5 —6R0 от центра взрыва. Это указывает на то, что потери энергии, обусло­ вленные геометрическим расхождением ударной волны, по сравне­ нию с потерями на ударное сжатие незначительны.

Из рис. 110 и 111 видно, что в зоне высоких давлений деформации линейны, что объясняется большими скоростями нагружения. Таким образом, графики (рис. 110—112) указывают на различную энерго­ емкость процесса. Энергоемкость разрушения в ближней зоне больше, чем в дальней. Для разрушения плотных твердых пород целесообра­ зен режим хрупкого разрушения. Это достигается применением мощных бризантных ВВ, обеспечивающих высокие скорости нагру­ жения и высокие давления. Для малоплотных пород целесообразно

176

5

Рис. 112. Зависимость величины характера из­ менения деформации от формы заряда и рас­ стояния:

ческий: I —глинистый алев­ рит; Л — известняк

12 Заказ 873

применять ВВ малой мощности, поскольку для их разрушения не требуются высокие напряжения.

Переход на более мощные ВВ сопровождается переизмельчением породы, в особенности в ближней зоне взрыва. Если переизмельчение нежелательно и ведет к потерям полезного ископаемого или к снижению его качества, мощность ВВ не должна быть значитель­ ной и давления на контакте «заряд — порода» не должны превышать пределы прочности породы динамическому сжатию.

Представляется целесообразным следующий порядок подбора типа ВВ.

В с л у ч а е н е ж е л а т е л ь н о с т и п е р е и з м е л ь ч е -

ни я п о р о д ы .

1.Подбирается ряд ВВ с известными детонационными характе­ ристиками (показателем изэнтропы, плотностью и скоростью детона­ ции).

2.Определяется прочность породы сжатию для условий все­ стороннего равномерного динамического сжатия.

3.Определяется давление на фронте детонационной волны.

4.По формулам (11.27) и (11.30) определяются D и Р, а затем Р пор для пары «ВВ — порода».

Результаты расчетов заносятся в сводную таблицу.

5.Производится экспериментальная проверка количества пере-

измельченной породы для выяснения правильности отмеченного в таблице ВВ. В случае несоответствия переходят на другое ближай­ шее по импедансу ВВ.

Примеры расчета по указанной методике для некоторых пород и ВВ приведены в табл. 23, 24 и 25. Данные табл. 23 получены с по­ мощью электронно-вычислительной машины. Соответствующие по­ рядковым номерам 1—17 типы ВВ и порядковым номерам 1—6 типы пород указаны в табл.24 и 25. В табл. 24 включены также дан­ ные о пределе прочности сжатию пород в условиях сложного и дина­ мического напряженных состояний и данные о давлениях во фронте детонационной волны.

Из табл. 23 видно, что ВВ № 1 (тэн) непригодно ни для одной из приведенных в таблице пород, так как его применение приведет к переизмельчению и потерям энергии ввиду весьма высоких давле­ ний на границе «заряд — порода». Эти давления значительно больше предела прочности пород сжатию.

Для диабаза могли бы быть пригодны ВВ № 2, 3 и 4, так как они обеспечивают высокие давления (235 000 кгс/см2 и более). Хотя прессованный и литой тротил и имеют высокую плотность (1,59— 1,63 г/см3), но в скважине такая плотность не может быть достигнута из-за применяемой технологии заряжания. Указанной плотностью и необходимыми детонационными характеристиками обладают только горячие льющиеся водонаполненные взрывчатые вещества (ГЛВВВ).

Для гранита ВВ, обеспечивающего давление 155 000 кгс/см2, в таблице нет (прессованный тротил не обеспечивает необходимой плотности заряжания). Необходимо изготовление ГЛВВВ с несколько

178

* ВВ, обеспечивающие давления, близкие по величине к пределу прочности сжатию.

Т а б л и ц а 24

* В стальном кольце.