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

меньшим содержанием тротила, чем у ВВ № 17. Для известняков

спределом прочности сжатию 45 000 кгс/см2 наиболее подходит ВВ

№6 (гранулированный тротил), при этом он легко поддается меха­ низированной зарядке. Аммонит № 6 должен привести к сильному переизмельчению известняка. Гранулированный тротил дороже ам­ монита № 6 и его применение вызовет удорожание взрывных работ, однако можно ожидать, что выход товарной продукции увеличится, а стоимость единицы добычи понизится.

Из табл. 23 (графы 5 и 6) видно, что для горючих сланцев и ка­ менного угля ВВ, указанные в таблице, включая аммонит ПЖВ-20, приведут к сильному переизмельчению и что для этих пород требуется применение других ВВ.

В с л у ч а е н е о б х о д и м о с т и д о с т и ж е н и я в ы ­ с о к о й с т е п е н и д р о б л е н и я .

1.Исходя из экономической эффективности намечается группа ВВ, обладающая высоким импедансом *. Устанавливается возможно высокий коэффициент передачи энергии породе.

2.Определяется прочность породы сжатию для условий все­ стороннего равномерного динамического сжатия, давление во фронте

детонационной волны и по формулам (11.27) и (11.30) D и Р.

3. Производится экспериментальная проверка степени дробле­ ния и влияния степени дробления на экономическую эффективность единицы добычи, включая стоимость дробления на обогатительной фабрике.

Представляется целесообразным сопоставление коэффициента передачи энергии породе, рассчитанного по формуле (11.16) с резуль­ татами взрыва для подобного типа ВВ. Замер вновь образованной поверхности (по данным о гранулометрическом составе) и замер скорости полета взорванной массы позволит определить затраты энергии на дробление и перемещение взорванной массы для деталь-

* В трещиноватых породах с акустическойжесткостью до 10-105 кг/см3-см/с величина импеданса ВВ не должна превышать величину акустической жесткости породы, так как это может привести к ухудшению степени дробления из-за быстрого распространения трещин от заряда до бли­ жайших естественных трещин.

180

ной оценки подобного ВВ и учета влияния степени дробления на. тех­ нико-экономические показатели.

В с л у ч а е н е о б х о д и м о с т и д о с т а в к и п у с т ы х

лям лучше всего подходит водонаполненное ВВ с небольшой скоро­

затраты в ближней зоне взрыва и максимальные на перемещение горной массы.

Оценка взрывной эффективности ВВ. Влияние свойств ВВ на дро­ бящую способность горных пород изучено недостаточно. Это объяс­ няется сложностью задачи. Сопротивляемость разрушению или дробимость, как было показано в гл. I, даже для однородного об­ разца постоянной формы и размера зависит от величины, формы и длительности приложенной нагрузки. К сожалению, для оценки степени дробления часто пользуются критериями, не соответству­ ющими полученной степени дробления: процентом выхода какого-либо произвольно установленного размера куска, например +1000 или —100 мм; процентом выхода средневзвешенного куска, например

200, 500 мм и др.

Высокая стоимость мощных ВВ вынуждает производственников пользоваться комбинированными ВВ, поэтому в литературе очень мало сопоставимых данных о дробящей способности ВВ с различными детонационными характеристиками.

Анализ свойств применяемых ВВ показывает, что для большин­ ства из них теплота взрыва пропорциональна работоспособности, определяемой с помощью свинцовой бомбы [76].

Опубликованные данные о полигонных испытаниях одиночных зарядов массой 600 г в шпурах, пробуренных под углом 60°, показы­ вают, что объем образующейся взрывной воронки пропорционален теплоте взрыва [77]. Примерно такие же результаты получены при отбойке руды ВВ с различной теплотой взрыва или ВВ различной

181

Более мощные ВВ обычно выделяют больше тепла, поэтому они сопоставляются с эквивалентным по теплоте взрыва ВВ и для соблю­ дения условий подобия (при одной и той же массе заряда) заклады­ ваются на большую глубину. Увеличение же абсолютной глубины заложения заряда должно приводить к возрастанию удельного рас­ хода ВВ и к нарушению энергетического подобия.

Удельный расход существенно возрастает при переходе на сравни­ тельно большие л. н. с. Изложенное указывает на отсутствие прямой пропорциональности между удельным расходом ВВ и взрываемым объемом. Однако при одинаковых условиях взрывания зарядов и при ВВ, у которых детонационные характеристики отличаются друг от друга не столь резко, можно допустить, что взрываемые объемы пропорциональны величине зарядов.

В некоторых работах приводится оценка влияния теплоты взрыва на дробящие свойства образцов пород различной крепости. Отме­ чается, что при одной и той же теплоте взрыва с возрастанием кре­ пости пород кусковатость увеличивается и для достижения большей степени дробления теплота взрыва должна увеличиваться. С воз­ растанием теплоты взрыва на 100 ккал/кг вновь образованная по­ верхность увеличивалась на 10 м2 на 1 м3 породы [77].

Для оценки дробящей способности ВВ взрывались образцы бетона кубической формы, при этом взвешивались куски массой до 10 г [79].. Согласно этим данным, дробящая способность ВВ пропорциональна теплоте взрыва и не зависит от скорости детонации. Однако этот вывод справедлив только для определения суммарного выхода мелких фракций, но не для определения степени дробления, характеризуемой вновь образованной поверхностью и зависящей от всего грануло­ метрического состава взорванной массы.

Легко представить, что для ВВ с одной и той же теплотой взрыва основной характеристикой является плотность, от которой зависит концентрация энергии в единице объема и скорость детонации, или импеданс ВВ.

Энергия, передаваемая породе, пропорциональна концентрации энергии в единице объема (уQ) или пропорциональному этой величине импедансу ВВ (yD) и диаметру заряда. Для выявления влияния ско­ рости детонации на дробящую способность ВВ эксперименты должны проводиться при постоянном диаметре заряда, при геометрическом подобии образца и заряда и при одинаковых концентрациях энергии в единице объема (ккал/дм3), носВВ, обладающими различным импе­ дансом. Для исследования влияния импеданса ВВ на степень дро­ бления было проведено несколько серий экспериментов в лаборатор­ ных условиях. Все они показали, что с возрастанием yQ или уD степень дробления увеличивается. Это объясняется увеличением количества энергии, передаваемой породе, и полезных составляющих этой энергии. Хотя с возрастанием yQ и yD увеличивались потери энергии в ближней зоне взрыва, увеличение потерь шло менее интен­ сивно, чем увеличение количества передаваемой энергии. В первых двух сериях указанных экспериментов были постоянными: тип ВВ,

182

теплота взрыва, масса заряда, форма и размеры образца. Изменялись размеры заряда: в первой серии изменялся диаметр заряда, а его длина была постоянной; во второй — изменялась длина заряда, а его диаметр был постоянным.

В качестве ВВ был использован тэн, при этом плотность заряда была равна 0,6; 0,9; 1,3; 1,6 г/см3. За счет этого изменялся импеданс или объемная концентрация энергии. В третьей серии изменялся тип пород. Были взорваны диабаз, гранит, мрамор, горючий сланец. В четвертой серии изменялся удельный расход ВВ. В пятой серии были постоянными тип породы, формы и размеры заряда, форма и размеры образца. Изменялся тип ВВ и незначительно масса заряда. Объемная концентрация энергии четырех типов ВВ — тэна (р = = 0,84 г/см3), аммонита № 6 (р = 1,18 г/см3), ГЛВВВ (р = 1,51 г/см3) и гексогена (р = 0,91 г/см3) была одинаковой (1180 ккал/дм3). Ре­ зультаты последней серии экспериментов приведены на рис. ИЗ.

Рис. ИЗ. Зависимость степени дробления от скорости детона­

Во всех сериях экспериментов по мере увеличения скорости детона­ ции степень дробления увеличивалась, что свидетельствует о лучшем использовании энергии взрыва на дробление. С увеличением удель­ ного расхода ВВ и уменьшением крепости пород степень дробления увеличивалась. Следует отметить, что в экспериментах с постоянным диаметром и увеличивающейся длиной заряда (за счет уменьшения плотности тэна — вторая серия) степень дробления была выше у зарядов с большей плотностью и меньшей длиной заряда. Несмотря на худшее (неравномерное) размещение заряда в образце, степень дробления была выше в экспериментах с большим импедансом ВВ.

Из перечисленных экспериментов следует, что энергетическое подобие при взрывании ВВ с различным импедансом не соблюдается. Последнее объясняется изменением условий воздействия на породу, в частности, изменением величины, формы и длительности действия ударной волны. Как следует из гл. I, сопротивляемость действию взрыва, или прочность горных пород, не является постоянной вели­ чиной и зависит от условий нагружения.

Процесс разрушения массива отличается от процесса разрушения образца числом обнаженных поверхностей, наличием естественных трещин, условиями соударения кусков при взрыве, в свою очередь, зависящими от схем взрывания и интервалов замедления. В связи с изложенным оценка дробящей способности ВВ при взрывании образцов по указанной методике может служить основанием лишь для ориентировочного выбора детонационных характеристик ВВ.

183