Удосконалення конструкцій набійок зарядів вибухових речовин для підвищення ефективності та безпеки вибухових робіт

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Міністерство освіти і науки України

Кременчуцький державний політехнічний університет

імені Михайла Остроградського

Спеціальність 05.15.11 - "Фізичні процеси гірничого виробництва

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Удосконалення конструкцій набійок зарядів вибухових речовин для підвищення ефективності та безпеки вибухових робіт

Блінков Володимир Віталійович

Кременчук - 2007

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Кременчуцькому державному політехнічному університеті імені Михайла Остроградського Міністерства освіти і науки України

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор Комір Віталій Михайлович, Кременчуцький державний політехнічний університет Міністерства освіти і науки України, завідувач кафедри технічної механіки, м. Кременчук.

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Крисін Родерік Симонович, Національний гірничий університет Міністерства освіти і науки України, професор кафедри відкритих гірничих робіт, м. Дніпропетровськ;

кандидат технічних наук, старший науковий| співробітник Никифорова Валентина Олексіївна Інститут геотехнічної механіки ім. М.С. Полякова НАН України, м. Дніпропетровськ.

Провідна установа: Криворізький технічний університет Міністерства освіти і науки України, кафедра відкритих гірничих робіт, м. Кривий Ріг.

Захист відбудеться “_7_”_червня_ 2007 р. о _12:30_ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К45.052.02 у Кременчуцькому державному політехнічному університеті за адресою: вул. Першотравнева, 20,м. Кременчук, 39614.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Кременчуцького державного політехнічного університету імені Михайла Остроградського за адресою:

вул. Першотравнева, 20, м. Кременчук, 39614.

Автореферат розісланий “_7_”____травня____ 2007 р.

Вчений секретар спеціалізованої

вченої ради, канд. техн. наук, доц. В.М. Чебенко

Загальна характеристика роботи|

Ефективність процесів дезінтеграції гірських порід за допомогою різних дій, у тому числі й вибухових, визначається їх енергетичними характеристиками. Енергетичний підхід закладено в основу розрахунку параметрів буровибухових робіт через питому витрату ВР. Крім загальної енергії, важливим фактором, що впливає на результативність дій, є коефіцієнт передачі енергії заряду ВР у навколишнє середовище під час вибуху. Більшість розроблених методів керування дробленням гірських порід використовують інженерні рішення, до яких належать конструкції зарядів і складові їх елементи, зокрема набійки, що забезпечують збільшення коефіцієнта передачі енергії вибуху в руйновану частину масиву.

Набійки, які є одним з конструктивних елементів свердловинних зарядів, зумовлюють не тільки ефективність механічної дії вибуху на масив, але і безпеку робіт, особливо у вугільних шахтах, небезпечних щодо газу та пилу.

У результаті численних досліджень установлено, що поведінка і ефективність набійок під час вибуху залежить від фізико-механічних властивостей матеріалів, з яких вони формуються, їх дисперсності, зчеплення із стінками зарядної порожнини та ін. Підвищення герметичності замикання зарядної порожнини дозволяє більш повно використовувати енергію вибуху і підвищити інтенсивність дроблення гірської маси без збільшення питомої витрати ВР. Разом з тим, недостатньо уваги приділяється розробці раціональних конструкцій набійок, вивченню їх поведінки під час вибуху.

Запобігання в забоях гірничих виробок шахт, небезпечних щодо газу та пилу, неконтрольованих вибухів метаноповітряної суміші (МПС) є важливою не лише технічною, але і соціальною проблемою. З вище викладеного видно, що розробка нових конструкцій набійок, які підвищують безпеку робіт і коефіцієнт корисного використання енергії вибуху на дроблення, є актуальним завданням, розв'язання якого дозволяє одержати значний економічний і соціальний ефект.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконана як складова частина наукових досліджень кафедри технічної механіки Кременчуцького державного політехнічного університету імені Михайла Остроградського відповідно до планових завдань МОН України: "Дослідження структури реакційної зони детонаційної хвилі вибухових речовин, розробка раціональних конструкцій зарядів" (10Д/05-ТМ, №ДР 0105U000325), у якій автор брав безпосередню участь як виконавець.

Мета і задачі досліджень. Метою дисертаційної роботи є підвищення ефективності та безпеки вибухових робіт шляхом удосконалення конструкцій набійок зарядів ВР.

Для досягнення вказаної мети в дисертаційній роботі передбачено вирішення наступних задач:

- експериментально дослідити деформацію і рух у циліндричній порожнині під дією статичного навантаження дисперсних матеріалів, які можуть бути використані як набійка зарядів ВР;

- установити вплив розмірів частинок дисперсної фази матеріалу набійки зарядів ВР на повноту передачі енергії вибуху в навколишнє середовище;

- на основі аналізу сил, які діють на набійки під час вибуху, розробити їх конструктивні елементи, що забезпечують збільшення герметичності зарядної порожнини та тривалості дії продуктів детонації;

- обґрунтувати кількість і параметри розміщення в набійці інгібіторів та полум'ягасних речовин для ефективного формування пиловибухозахисних заслонів у забоях гірничих виробок шахт, небезпечних щодо газу та пилу;

- удосконалити методику розрахунку параметрів буровибухових робіт при проведенні гірничих виробок у шахтах, небезпечних щодо газу та пилу.

Основна ідея роботи полягає в підвищення замикаючих властивостей набійок подовжених зарядів ВР за рахунок включення до їх конструкції елементів різної жорсткості та створення в них повітряних порожнин, сполучених подовжніми каналами із зарядною камерою.

Об'єкт досліджень: процеси, що відбуваються в зарядній порожнині під час детонації подовжених зарядів ВР залежно від замикаючих властивостей матеріалу набійки.

Предмет досліджень: поведінка дисперсних матеріалів набійок, включаючи їх ущільнення і рух усередині зарядної порожнини, для розробки методів збільшення корисної роботи вибуху і запобігання займанню метаноповітряних сумішей в умовах шахт небезпечних щодо газу та пилу.

Методи дослідження. Для вирішення поставлених задач використано методи:

- теорії пружності та руйнування для оцінки енергетичних витрат на знеміцнення матеріалів при неруйнуючих імпульсних навантаженнях;

- експериментальних досліджень на моделях з гірських порід з використанням сучасних засобів реєстрації швидкоплинних процесів (високошвидкісна кінокамера ВСК-5, електронні осцилографи С 8-14 та ін.);

- математичної статистики для обробки результатів експериментальних досліджень;

- техніко-економічного аналізу.

Основні наукові положення, які виносять на захист

1. Розосередження повітряними проміжками набійок свердловинних зарядів ВР зменшує їх жорсткість і силові дії на них під час вибуху, що сприяє збільшенню в 1,25 - 1,3 рази тривалості замикання продуктів детонації в зарядній порожнині та підвищенню рівномірності дроблення гірської маси.

2. З'єднання зарядної порожнини подовжніми каналами з повітряними проміжками в розосереджених набійках свердловинних зарядів ВР збільшує під час вибуху силові дії на масив у верхній частині уступу і зменшує вихід негабаритів на 12 - 15 %.

3. Створення в патронах для набійки, заповнених гелевими, пастоподібними, пилоподібними матеріалами, а також водними розчинами, що містять інгібітори або полум'ягасні компоненти, подовжніх повітряних порожнин завдовжки 0,5 - 0,7 довжини патрона і діаметром до 0,25 діаметра шпуру забезпечує створення надійних пиловибухозахисних заслонів у забоях гірничих виробок під час вибухових робіт.

Наукова новизна отриманих результатів

1. Уперше встановлено, що при руйнуванні моделей з гірських порід збільшення розмірів частинок сипких матеріалів для набійки від 40 до 500 мкм коефіцієнт передачі енергії вибуху в навколишнє середовище зростає в 1,3 рази.

2. Уперше одержано кореляційні залежності:

- середньої швидкості вильоту набійок з пластичних матеріалів від їх вологості;

- величини статичних зусиль виштовхування сипких матеріалів з циліндричної порожнини від висоти їх стовпа.

3. На основі запропонованого механізму дії вибуху на набійку зарядів ВР обґрунтовано та експериментально підтверджено, що під дією ударної хвилі, породженої під час детонації ВР, відбувається ущільнення і перекладання частинок матеріалу набійки, при цьому з великих частинок розмірами 0,04-0,05 діаметра зарядної порожнини формується стійкий каркас, у якому заповнювачем є дрібні фракції. Продукти детонації, що розширюються, діють на каркас, що сформувався, із заповнювачем.

4. Удосконалена методика розрахунку параметрів буровибухових робіт при проведенні гірничих виробок у шахтах, небезпечних щодо газу та пилу з урахуванням утворення пиловибухозахисних заслонів з полум'ягасних компонентів, що містяться в набійці.

Обґрунтованість і достовірність наукових положень, висновків і рекомендацій, сформульованих у дисертації, підтверджуються використанням методів теорії планування експериментів; статистичними закономірностями при коефіцієнті кореляції не нижче 0,86; значним обсягом лабораторних і промислових експериментів із застосуванням сучасних засобів реєстрації швидкоплинних процесів; результатами перевірки одержаних залежностей у лабораторних і промислових умовах, практичною реалізацією розробок.

Наукове значення роботи полягає у встановленні закономірностей формування зовнішніх імпульсних навантажень на руйнований масив і на набійки залежно від їх конструкцій, а також в обґрунтуванні способів ефективного створення пиловибухозахисних заслонів під час вибухових робіт в забоях гірничих виробок вугільних шахт небезпечних з газу та пилу.

Практичне значення отриманих результатів полягає:

1) у розробці нових конструкцій набійок, а саме:

- з повітряними порожнинами, сполученими подовжніми каналами із зарядною камерою;

- з елементами різної жорсткості, що забезпечують збільшення тривалості вибухової дії на масив за рахунок щільнішого замикання продуктів детонації в зарядній порожнині;

2) у розробці нової методики визначення коефіцієнтів передачі енергії вибуху в масив за наслідками експериментальної оцінки зміни міцності зразків при неруйнуючих діях, що дозволило уникнути використання в розрахунках важковизначних величин і зменшити трудомісткість досліджень.

3) у розробці конструкції набійок шпурових зарядів ВР, які забезпечують створення пиловибухозахисних заслонів у забоях гірничих виробок і запобігають виникненню і розповсюдженню в них можливих вибухів метаноповітряних сумішей.

Практична цінність роботи полягає в обґрунтуванні раціональних конструкцій набійок шпурових і свердловинних зарядів ВР, що дозволяє на 8 - 10 % зменшити питому витрату ВР при масових вибухах на кар'єрах без погіршення інтенсивності дроблення гірських порід і підвищити безпеку вибухових робіт у шахтах, небезпечних щодо газу та пилу.

Реалізація результатів роботи. Рекомендації, за результатами досліджень, передані в ПП "Акватол" та впроваджені на кар'єрах: Рижевському гранітному, Мало-Кохнівському, Крюківському, Редутського щебзаводу, що дозволило понизити вихід негабариту на вказаних підприємствах на 8 - 10% та одержати сумарний річний економічний ефект у розмірі 49,8 тис. грн.

Рекомендації щодо використання пилоподібних набійок при проведенні гірничих виробок передані для використання в паспортах БВР об'єднання "Донецькшахтопрохідка".

Особистий внесок здобувача в розробку наукових основ методів підвищення інтенсивності й рівномірності вибухового дроблення масивів гірських порід полягає у формуванні ідеї, мети, основних наукових положень і завдань досліджень, висновків і рекомендацій. Конкретний особистий внесок здобувача в роботи, опубліковані в співавторстві, полягає в постановці й проведенні лабораторних і промислових експериментів, обробці й науковому аналізі їх результатів.

Апробація результатів дисертації. Основні положення роботи доповідалися на міжнародних науково-технічних конференціях “Механіка і технологія вибухового руйнування гірських порід” (Крим, 2004 р.; Крим, 2005 р.; Коктебель, 2006 р.), Міжнародній науково-технічній конференції “Застосування промислових і конверсійних вибухових речовин при руйнуванні гірських порід вибухом і екологічна безпека” (с.м.т. Яремча, Івано-Франківська обл., 2005 р.), Регіональній науково-технічній конференції молодих учених і спеціалістів (м. Кременчук, 2005 р, 2007 р.), а також у повному обсязі доповідалися на семінарах Кременчуцького державного політехнічного університету імені Михайла Остроградського.

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 7 друкованих робіт у наукових спеціалізованих, затверджених ВАК України, виданнях.

Обсяг і структура роботи. Дисертаційна робота складається зі вступу, чотирьох розділів, висновків, викладених на 108 сторінках друкованого тексту, містить 34 рисунків і 12 таблиць, список літературних джерел з 95 найменувань, а також додатки на 12 сторінках.

Основний зміст роботи

У вступі обґрунтовано актуальність роботи та показано зв'язок з науковими програмами, сформульовано мету й основні наукові та практичні задачі досліджень, наведено наукові положення, що виносяться на захист, показано наукову новизну і практичну цінність отриманих результатів, а також рівень апробації роботи.

У першому розділі наведено характеристики набійок подовжених зарядів ВР. Набійка подовжених зарядів ВР, перешкоджаючи вильоту газів під час вибуху, замикає їх на деякий час у навколишній гірській породі і тим самим сприяє зростанню тривалості вибухової дії та підвищенню механічної роботи газоподібних продуктів усередині середовища.

Основні питання теоретичного і прикладного характеру щодо вивчення ролі набійок зарядів ВР під час вибуху розглянуті в роботах Демидюка Г.П., Баума Ф.А., Єфремова Е.І., Воробйова В.В. Кучерявого Ф.І., Крисіна Р.С., Петренка В.Д., Мінделі Е.О., Кутузова Б.М., Коміра В.М., Баранова Є.Г. та ін.

Результатами численних експериментальних досліджень доведено, що дія набійки залежить від розмірів частинок сипкого матеріалу набійки, його зчеплення зі стінками порожнини та ін.

У гірничій промисловості найбільшого поширення набули набійки з сипких і пластичних матеріалів. Властивості сипких матеріалів для набійки залежать від їх пористості, розмірів і форми окремих шматків. Зі збільшенням розмірів частинок матеріалу, як правило, підвищується газопроникність матеріалу, але зростає ймовірність розклинювання їх у замкнутому об'ємі з утворенням жорсткого каркасу. Стійкість каркаса залежить від форми і розмірів шматків. Стійкіша форма каркаса утворюється при заклинюванні шматків неправильної форми.

Проте пористість такої набійки призводить до прискореного витоку газоподібних продуктів крізь матеріал набійки до того, як починається її зсув, тобто частина газів не бере участь у роботі щодо дроблення середовища.

Підвищення ефективності набійки при вибухових роботах досягається за рахунок зміни її конструкції з урахуванням будови і властивостей руйнованого середовища.

Відомо, що наявність набійки сприяє повнішому протіканню вторинних реакцій у продуктах детонації, що призводить до зменшення кількості токсичних газів і знижується екологічно шкідлива дія вибуху на навколишнє середовище. Крім того, скорочується дальність розльоту осколків під час вибуху та ослабляється ударна повітряна хвиля, що сприяє підвищенню безпеки під час вибухових робіт.

Проте, у розглянутих роботах не враховується зміна енергетичних витрат на дроблення твердих середовищ при використанні різних конструкцій набійок.

Аналіз робіт, у яких на основі вибору моделі середовища і моделювання різними функціями вибухової дії на неї, засвідчив, що одержані теоретичні залежності необхідно коригувати за результатами експериментальних вибухів.

У другому розділі розглянуто характеристики сил, що діють на набійки зарядів ВР, характер деформації різних матеріалів для набійок під впливом статичних і динамічних навантажень.

Вплив газоподібних продуктів детонації на середовище, з певним припущенням, може розглядатися у квазістатичному наближенні, що дає підставу в лабораторних експериментах замінити навантаження під час вибуху на торець набійки з боку заряду ВР відносно статичною силою, що поступово змінюється. Тому в проведених експериментальних дослідженнях при визначенні деформацій, ущільнення і переміщення сипких і пластичних матеріалів у циліндричній порожнині дію продуктів детонації на торець набійки моделювали статичним тиском жорсткого поршня. Результати експериментальних досліджень особливостей деформації та руху в циліндричній порожнині різних сипких і пластичних матеріалів під дією статичних навантажень можуть використовуватися для оцінювання їх придатності як набійок.

Під час досліджень в якості сипкого матеріалу використовували гранвідсів фракцій 1-2; 2-3; 3-5 і 5-7 мм, а також глину та пісок.

Зниження зусилля при переміщенні поршня і виштовхуванні сипкого матеріалу з порожнини зумовлене зменшенням сил тертя. Зменшення осьового зусилля призводить до зниження бічного розпору і, як наслідок, до подальшого зменшення сил тертя.

На підставі результатів обробки діаграм деформації встановлена робота з подолання сил опору виштовхуванню з циліндричної порожнини сипких матеріалів на різних етапах процесу. На стадії ущільнення сипкого матеріалу (гранвідсів фракції 3-5 мм) робота склала 330 Дж, при загальній роботі виштовхування 852 Дж, тобто на ущільнення сипкого матеріалу витрачається близько 40 % від загальної роботи з його виштовхування з циліндричної порожнини.

Математична обробка результатів експериментальних досліджень за відомими методиками дозволила встановити кореляційні залежності величини виштовхувальних зусиль Pi, кН, із циліндричної порожнини сипких матеріалів з різною величиною частинок від довжини стовпа сипкого матеріалу, ммпри величині частинок 1 - 2 мм:

P1 = 3.1421219*10-16* LЗ 8.1967898 ; (1)

при величині частинок 3 - 5 мм:

P2 = 1.9306323*10-15*LЗ7.7040097. (2)

При виштовхуванні з циліндричної порожнини глини механізм її деформації та виштовхування (рис. 2) істотно відрізняється від спостережуваного в аналогічних експериментах із сипкими матеріалами. Ущільнення стовпа глини на початковій стадії незначне (див. рис. 2), про що свідчить величина роботи його ущільнення - близько 64 Дж, при загальній роботі виштовхування 641 Дж, тобто робота ущільнення складає близько 10 % від загальної роботи. Це може бути пояснене порівняно невеликими силами бічного розпору, а отже, і тертя. Крім того, менша пористість глини порівняно з гранвідсівом зумовила невеликі деформації на I стадії (див. рис. 2). По досягненні певного навантаження відбувався рух глини при величині зусилля виштовхування, що зменшується (див. рис. 2, ділянка II). Далі рух глини відбувався при незначній зміні виштовхуючого зусилля, але нерівномірно (з короткими зупинками) і супроводжувався вібраціями (див. рис. 2, ділянка III), що, швидше за все, пов'язане з відмінністю коефіцієнтів тертя спокою і ковзання.

При виштовхуванні піску із циліндричної порожнини спостерігалося невелике (порівняно з виштовхуванням гранвідсіву) ущільнення (див. рис. 3, ділянка I). Робота ущільнення піску складала 66 Дж при загальній роботі виштовхування 488 Дж. При практично однакових значеннях робіт ущільнення піску і глини, частка роботи ущільнення піску в загальній роботі ущільнення складала 13,5%, а глини - 10%, що пов'язане з вищою пористістю піску.

Порівняльне оцінювання ефективності застосування різних матеріалів як набійок можна провести за величиною зусиль виштовхування за допомогою поршня із циліндричної порожнини стовпчиків з різних матеріалів однакової довжини або за здійсненою при цьому роботою виштовхування.

Сили, що впливають на набійку під час вибуху заряду ВР, зумовлені ударною хвилею, яка супроводжує процес детонації, та тиском газоподібних продуктів вибухового перетворення. Ударна хвиля на контакті заряду ВР з набійкою частково заломлюється в матеріал набійки, частково відбивається від торця набійки. Відбита хвиля, розповсюджуючись у продуктах детонації, зумовлює в них коливальні процеси. При цьому відбивання ударної хвилі від торця набійки, а потім від дна свердловини можуть повторюватися неодноразово.

Унаслідок дії активних сил на дисперсні матеріали, що знаходяться в циліндричній порожнині, виникають реактивні сили бічного розпору і тертя.

Набійку із сипких матеріалів слід розглядати як дисперсне середовище, властивості якого залежать від розмірів частинок дисперсної фази. Поведінка і кінематичні параметри руху таких набійок під вибуху істотно відрізняються від зіставних параметрів переміщення суцільних набійок. Залежно від стійкості утвореного великими фракціями каркасу і властивостей заповнювача можливі різні варіанти процесу вильоту набійки. Пластичний або дрібнозернистий заповнювач усередині жорсткого каркаса утруднює прорив продуктів детонації із зарядної порожнини, а виліт набійки зі шпуру або свердловини відбувається більш повільно, внаслідок значних сил бічного розпору і тертя матеріалу набійки.

Під впливом ударної хвилі, як правило, відбувається деформація і переукладання жорсткого каркасу, внаслідок чого змінюється величина сил опору вильоту набійки. Одночасно з цими процесами газовий потік продуктів детонації, що фільтрується через пористе середовище, залучає до руху пилоподібні та дрібнодисперсні частинки. Швидкість руху частинок залежить від їх щільності й розмірів. Легші (меншої маси) частинки набувають швидкості, близької до швидкості газового потоку, тобто під час вильоту відбувається диференціація частинок за розмірами та щільністю.

Потенційна енергія заряду ВР під час вибуху перетвориться на інші види і витратиться на виконання різних робіт, взаємозв'язок між якими можна проаналізувати на основі енергетичного балансу під час вибуху.

Експериментальні вимірювання окремих компонентів енергетичного балансу, навіть у лабораторних умовах, з достатньою точністю і вірогідністю виконати неможливо, тому співробітниками кафедри технічної механіки КДПУ запропонована детальніша схема балансу енергії під час вибуху (рис. 4) і розроблена нова методика, що дозволяє експериментально визначити величину коефіцієнта передачі енергії вибуху гірській породі залежно від конструкцій і параметрів набійок.

В основу методики покладено ідею створення таких умов під час вибуху, щоб механічний ефект при цьому виявлявся в таких формах, при яких експериментальне визначення величини його роботи не викликало б утруднень. Методика базується на оцінювання енергетичних витрат, пов'язаних із знеміцненням гірських порід при неруйнуючих імпульсних (вибухових) навантаженнях, коли іншими формами роботи можна знехтувати. Для цих експериментів з одного блока штучного каменю на каменерізальній машині виготовляли серію моделей (кубики, призми), які піддавали неруйнуючим імпульсним впливам заданої енергії, після чого моделі розрізали на стандартні зразки для випробувань при одновісному стисненні. Енергетичні витрати на знеміцнення моделей (або якого-небудь об'єму матеріалу) оцінювали за залишковою міцністю окремих зразків. Енергія знеміцнення одного зразка об'ємом V1:

, (3)

де уэ - межа міцності при одновісному стисненні зразків, що не піддавалися імпульсній неруйнуючій дії;

у1 - межа залишкової міцності зразків після імпульсної неруйнуючої дії;

Eст - статичний модуль подовжньої пружності гірської породи, з якої виготовлені зразки;

Kg - безрозмірний коефіцієнт (залежить від типу породи).

Загальна енергія U0 знеміцнення моделі або якого-небудь об'єму V0 складе

Коефіцієнт передачі енергії вибуху в гірську породу з визначався як відношення енергії знеміцнення зразка до енергії неруйнуючого імпульсного навантаження EUB (довідкова величина для промислових ВР):

. (5)

Набійками різної конструкції, кількісно оцінювали їх вплив на частку механічної енергії, що передавалась навколишньому твердому середовищу.

Третій розділ присвячений експериментальному дослідженню кінематичних параметрів руху набійок різної дисперсності та вологості під час вибуху зарядів ВР. Основний обсяг лабораторних експериментальних досліджень пов'язаний з визначенням витрат на механічні ефекти при імпульсних навантаженнях на гірські породи.

Для дослідження кінематичних параметрів руху набійок під час вибуху використовували сталеву циліндричну мортиру, по осі якої знаходився отвір діаметром 5 мм і завглибшки 50 мм, який моделював шпур. У шпурі розміщували заряд тена масою 100 мг, поверх якого встановлювали мікроелектродетонатор. Незаряджену частину шпура заповнювали по черзі різними матеріалами набійок. Процес вильоту набійки зі шпура фіксували високошвидкісною камерою ВСК-5.

У результаті обробки регістрограм установлено, що рух набійки з пластичного матеріалу вздовж осі шпуру незалежно від його вологості має коливальний характер, що, найімовірніше, зумовлено хвильовими газодинамічними процесами в зарядній порожнині. При вологості глини 3-5% у коливальному процесі переважають високочастотні складові, що, ймовірно, викликано проникненням у малозв'язний матеріал газоподібних продуктів детонації та утворенням пилогазової хмари, яка повторює динаміку коливань газового міхура в зарядній порожнині. Найбільша середня швидкість руху набійки при вологості глини 3 - 5% складає 360 м/с.

Зі збільшенням вологості матеріалу набійки спостерігається зменшення впливу продуктів детонації на характер руху набійки в напрямку, перпендикулярному до осі шпуру.

Проведені експериментальні дослідження підтвердили вплив вологості матеріалу набійки на характер її руху під час вибуху заряду ВР.

Статистична обробка результатів експериментів за допомогою програми MathCAD дозволила встановити кореляційну залежність середньої швидкості вильоту V, м/с, пластичної набійки від вологості ц, %, її матеріалу:

V = 4,5ц 2 - 84 ц + 624. (6)

Результати досліджень можуть бути використані для вибору оптимальної вологості глинистих матеріалів при формуванні набійки шпурових зарядів ВР, яка забезпечує підвищення щільності замикання продуктів детонації в зарядній порожнині й ефективності вибухового відбою порід при проведенні гірничих виробок.

Набійки для шпурових зарядів ВР з матеріалів у різних станах (рідкі, пастоподібні й под.) можуть використовуватися не тільки для підвищення коефіцієнта використання шпуру, але і для попередження та локалізації займання або вибухів метану і вугільного пилу під час проведення вибухових робіт у шахтах, небезпечних щодо газу та пилу. Ефективність попередження та локалізації вибухів метану і вугільного пилу залежить від аґреґатного стану, фізико-механічних властивостей та концентрації вогнегасника в метано- і пилоповітряних середовищах. Важливо вибрати не тільки матеріал полум'ягасника і його аґреґатний стан, але також ефективний і надійний спосіб його розпилювання з метою створення в забої виробки аерозольних завіс.

У результаті досліджень встановлено, що в початковий момент вильоту зі шпуру водяних та пастоподібних набійок розпилювання матеріалу й утворення пилоподібної хмари не спостерігається. Ці набійки після вильоту зі шпуру якийсь час рухаються компактною масою без ознак утворення аерозольних суспензій.

Водяній набійці, що має незначне зчеплення між суміжними шарами води і невеликий коефіцієнт внутрішнього тертя, властива певна специфіка в кінематиці її вильоту із зарядної порожнини. При вибуху заряду тена центральна частина набійки виштовхується з порожнини з більшою швидкістю, значно випереджаючи периферійні шари, що контактують з її стінками.

Формування аерозольної завіси повинно супроводжуватись інтенсивним розльотом матеріалу набійки (води) перпендикулярно до осі. Для водяної набійки процес бічного розльоту розвивається відносно повільно.

Процес вильоту набійок із пастоподібних матеріалів і глини підвищеної вологості ідентичні. У зв'язку з тим, що такі матеріали не встигають диспергуватися до вильоту зі шпуру, використання їх для створення пиловибухозахисних заслонів буде малоефективним, якщо не змінити конструкцію набійок.

Виліт із зарядної порожнини гелевих набійок супроводжується інтенсивнішим розльотом їх матеріалу в напрямку, перпендикулярному до осі шпуру. Ця особливість може бути пояснена наявністю в набійці бульбашок газу, які утворюються як у результаті десорбції при ударному впливі на гель під час вибуху, так і за рахунок проникнення в нього продуктів детонації. Бульбашки, що знаходяться під підвищеним тиском, під час вильоту зі шпуру сприяють бічному розльоту. Аналогічні, але більш яскраво виражені, явища спостерігаються при використанні як набійки дрібнодисперсного інертного пилу. Оскільки матеріал спочатку має необхідну дисперсність для створення пиловибухозахисного заслону, то його виліт супроводжується формуванням пилогазової хмари в початковий момент безпосередньо біля шпуру.

Для прискорення бічного розльоту і створення більш рівномірної концентрації полум'ягасника в пиловибухозахисному заслоні у водяних, гелевих і пилоподібних набійках створювали некрізний канал з боку заряду ВР. Діаметр такого каналу в патронах набійок складав діаметра шпуру, а його довжина - загальної довжини набійки.

У результаті виконаних досліджень встановлено, що пилоподібні набійки забезпечують більш тривале замикання продуктів детонації в шпурі, ніж пластичні, сприяючи підвищенню інтенсивності дроблення відбиваних гірських порід. Використання пилоподібних набійок при вибухових роботах дозволяє створювати пиловибухозахисні заслони в забоях гірничих виробок і підвищити безпеку вибухових робіт.

Для визначення впливу набійки на коефіцієнт передачі енергії вибуху зарядів ВР у гірську породу виконано чотири серії експериментів: без набійки і з використанням різних матеріалів як набійок:

-глини вологістю 5 - 7%;

- піску фракцій 0,2 - 0,5 мм;

- мармурового пилу (фракції 30 - 40 мкм).

Масу набійки брали 50 мг, в окремих експериментах 100 мг.

Коефіцієнт передачі енергії вибуху в гірську породу знаходили за формулами (3), (4), (5).

Результати експериментальних досліджень і розрахунків наведено в табл. 1.

Як випливає з наведених результатів, застосування набійки зарядів ВР приводить до збільшення в 1,71 - 2,24 раза частки енергії, що передається під час вибуху зразкам з граніту, а також викликає їх знеміцнення.

Вплив конструкції набійки на інтенсивність дроблення вивчали на моделях розмірами 130х130х130 мм з гранітів Солошинського родовища. У центрі кожної моделі виконували шпур діаметром 4 мм і завглибшки 70 мм. У шпурі розміщували заряд тена масою 375 мг і мікроелектродетонатор для ініціації вибуху. Потім модель поміщали в обичайку, заповнюючи зазори між її стінками і бічними гранями вологим піском. З одного, боку це створювало можливість невеликих переміщень зруйнованої маси під час вибуху, з іншого - дозволяло запобігати перемішуванню матеріалу верхньої та нижньої частин моделі. Після вибуху розбирали уламки, відокремлюючи ті, що належать верхній частині, від нижньої.

Таблиця

Результати лабораторних експериментів і розрахунків коефіцієнта передачі енергії вибуху зразкам гірських порід при використанні різних матеріалів як набійок зарядів ВР.

Маса заряду, мг	Матеріал набійки	Маса набійки, мг	Межа залишкової міцності, МПа	Енергія знеміцнення| зразків|взірців|, Дж	Коефіцієнт передачі енергії вибуху зразкам,|взірцях| %
15,0	без набійки	-	144,7	6,76	7,63
25,0	без набійки	-	104,7	14,815	10,03
15,0	мармуровий пил	50	122,35	11,58	13,07
15,0	мармуровий пил	100	118,24	12,38	13,97
15,0	глина	50	112,9	13,37	15,09
15,0	глина	100	109,1	14,06	15,87
15,0	пісок	100	102,8	15,13	17,08

Великі уламки (розміром більше 20 мм) обміряли поштучно і зважували, грансклад дрібних фракцій (менше 20 мм) визначали методом ситового аналізу. У результаті експериментальних досліджень зафіксована інтенсивність дроблення верхньої та нижньої частин моделі при підриванні без набійки та з використанням різних конструкцій набійки, а саме:

1) суцільна сипка набійка (дрібнодисперсний мармуровий пил з розмірами частинок 30 - 40 мкм і дрібнозернистий просіяний пісок з розмірами частинок 0,2 - 0,5 мм);

2) з повітряним проміжком між зарядом і набійкою;

3) сипка набійка, розосереджена повітрям;

4) сипкі набійки, розосереджені інертними суцільними вставками різної жорсткості.

Після руйнування моделей виміряний гранулометричний склад у їх верхніх частинах (біля незаряджених частин шпурів) і в нижніх частинах (там, де розташовувалися заряди ВР до вибуху). При всіх конструкціях гаток діаметр середнього шматка зруйнованого матеріалу верхньої частини моделі був вищий за діаметр середнього шматка зруйнованого матеріалу нижньої частини моделі.

При формуванні із сипких матеріалів набійок, розосереджених інертними суцільними вставками різної жорсткості, досягнуто найбільш інтенсивного дроблення моделей, що пояснюється зміною механізму дії продуктів детонації на стінки шпуру. Жорсткість суцільних інертних вставок однакової довжини оцінювали за величиною їх деформацій при однакових зусиллях.

У четвертому розділі наведені результати дослідно-промислових випробувань, які проведені на кар'єрах нерудбудматеріалів Кременчуцького реґіону.

Дослідно-промислові вибухи з використанням сипких матеріалів різної величини часток для формування набійок свердловинних зарядів ВР проведені на Мало-Кохнівськом гранітному кар'єрі (м. Кременчук). На контрольних ділянках при підготовці масових вибухів як набійку свердловинних зарядів ВВ використовували гранвідсів, що складається з гранітної крихти фракцій 0 -5 мм, що утворюється при вторинній переробці гірської маси на дробильно-сортувальному заводі. На експериментальних ділянках набійку свердловинних зарядів ВР формували, використовуючи глину (у сухих свердловинах) і щебінь фракцій 5 - 10 мм, 10 - 20 мм і 5 - 20 мм.

Установлено, що розміри частинок матеріалу набійки чинить вплив на інтенсивність дроблення відбитої гірської маси. Найменший діаметр середнього шматка відбитої гірської маси зафіксований, коли як матеріал набійки використовували щебінь фракцій 5 - 10 мм і 5 - 20 мм.

Вплив комбінованих набійок свердловинних зарядів ВР на інтенсивність дроблення відбитої гірської маси встановлений за наслідками масових вибухів на Рижевському гранітному кар'єрі та на гранітному кар'єрі Крюківського кар'єроуправління (м. Кременчук).

Результати промислових досліджень підтвердили, що діаметр середнього шматка відбитої гірської маси зменшується при використанні комбінованих набійок зарядів ВР у сухих свердловинах на 9,7 - 11,5 %. В обводнених умовах вплив комбінованої набійки на інтенсивність дроблення (діаметр середнього шматка) менш істотний (3,5 - 5,7 %), що можна пояснити тим, що вода, заповнюючи порожнини в грубозернистому матеріалі набійки (щебені) виконує роль прошарку з пластичного матеріалу і перешкоджає прориву продуктів детонації із зарядної порожнини.

На Рижевському гранітному кар'єрі і кар'єрі Редутського щебзаводу досліджували ефективність застосування набійок, розосереджених повітряним проміжком.

Механізм роботи таких набійок пояснює схема (рис. 7). У первинний момент часу після збудження вибухового розкладання заряду ВР частина продуктів детонації спрямовується по подовжньому каналу 5, утвореному пластиковою трубкою 3 до повітряної порожнини 2, створену газовим мішком. Решта продуктів детонації діє на нижній торець набійки й стінки свердловини, як показано на рис. 7а.

Під час руху по пластиковому каналу продукти детонації крізь перфорацію в трубці проникають у пористий матеріал набійки 4 навколо пластикової трубки. Крім того, сюди потрапляють продукти детонації також через нижній торець набійки, створюючи тиск на стінки свердловини в цій частині уступу (рис. 7б). У міру заповнення газового мішка продуктами детонації тиск у ньому зростає, що так само сприяє підвищенню інтенсивності дроблення гірських порід. Тиск у газовому мішку збільшується після відбиття ударної хвилі від верхньої частини набійки (мал. 7в). При цьому газовий потік у повітряному проміжку змінює напрямок руху на зворотний, перешкоджаючи вильоту основної маси продуктів детонації зі свердловини через її устя. При цьому значна частина продуктів детонації спрямовуються в природні тріщини, які утворилися, в навколишньому масиві, що сприяє підвищенню інтенсивності дроблення всієї відбиваної гірської маси.

Виходячи з розглянутої схеми, визначено довжину повітряного проміжку lв.п. в набійці, при якій забезпечується максимальна ефективність вибухового відбивання гірських порід.

(7)

де D та d - діаметр свердловини і подовжнього каналу, відповідно;

lн.з. - довжина нижньої частини розосередженої набійки;

U1 та U2 - швидкість руху продуктів детонації в каналі та швидкість їх фільтрації крізь матеріал набійки відповідно.

Експериментально показано, що використання набійок, розосереджених повітряними проміжками, які з'єднуються із зарядною порожниною подовжніми каналами, значно зменшує вихід фракцій, негабаритів. При цьому підвищується рівномірність дроблення гірської маси, що побічно підтверджує відповідність запропонованої схеми розвитку вибуху реальним фізичним процесам.

У цьому розділі наведені конструкції патронів для набійок шпурових зарядів ВР з метою створення пиловибухозахисних заслонів при проведенні гірничих виробок в шахтах, небезпечних щодо газу та пилу (рис. 8).

У шахтах, небезпечних що до газу та пилу, слід розмістити в шпурах як матеріал набійки таку масу флегматизуючих речовин, яка достатня для створення пиловибухозахисних заслонів.

Ефективність та надійність такого заслону залежить від інгібіторних властивостей і концентрації пилу поблизу забою виробок після вильоту набійки.

З цієї умови визначаємо

(8)

У результаті виконаних досліджень установлено, що під час вибухових робіт у забоях гірничих виробок шахт, небезпечних щодо газу та пилу, пиловибухозахисні заслони можуть створюватися за рахунок розпилювання дрібнодисперсных (аерозольних) полум'ягасників, якщо їх використовувати як набійку шпурових зарядів ВР. Створення в набійці некрізних подовжніх повітряних каналів сприяє прискореному й ефективнішому формуванню пиловибухозахисних заслонів у гірничих виробках. Після осідання пилу відбувається також часткове осланцювання виробки, що підвищує безпеку вибухових робіт у шахтах, небезпечних щодо газу та пилу.

ВИСНОВКИ

На підставі виконаних наукових досліджень у дисертаційній роботі викладено нове рішення актуальної науково-технічної задачі - підвищення інтенсивності вибухового дроблення скельних порід на кар'єрах і ефективності формування пиловибухозахисних заслонів під час проведення гірничих виробок у шахтах, небезпечних щодо газу та пилу. В основу роботи покладено теоретичні й експериментальні дослідження особливостей і закономірностей поведінки різних конструкцій набійок при вибуху для розробки науково обґрунтованих методик проектування оптимальних параметрів їх конструктивних елементів.

Основні наукові положення і практичні рекомендації, одержані в процесі досліджень і дослідно-промислової перевірки представлених розробок, дозволили сформулювати наступні висновки:

1. Теоретично і експериментально встановлено, що від величини частинок матеріалу набійки залежить коефіцієнт передачі енергії вибуху у гірський масив.

В умовах експерименту збільшення величини частинок матеріалу набійки від 30 - 40 мкм (пилоподібні) до 0,2 - 0,5 мм (пісок) коефіцієнт передачі енергії вибуху в матеріал зразків зростає в 1,3 разу (з 13 % до 17 %).

Застосування набійки зарядів ВР призводить до збільшення в 1,71 - 2,24 рази частки енергії, що передається під час вибуху зразкам з гірських порід.

2. Одержана кореляційна залежність середньої швидкості вильоту набійки зі шпуру від вологості пластичних матеріалів набійки (глина).

Збільшення вологості пластичного матеріалу (глини) набійки з 3 - 5 % до 13 - 15 % приводить до відсутності бічного розльоту матеріалу набійки після вильоту його зі шпуру. При вологості 13 - 15 % після вильоту зі шпуру набійка рухається деякий час як суцільне тіло. Рух набійки в осьовому напрямку незалежно від вологості її матеріалу є коливальним, що обумовлено динамікою розширення газоподібних продуктів детонації і хвильовими процесами в зарядній порожнині.

3. Набійка із сипких матеріалів являє собою дисперсне середовище, властивості якого залежать від розмірів складових фракцій матеріалу набійки. При переважанні в матеріалі набійки великих фракцій розмірами 0,04 - 0,05 діаметра свердловини (шпуру) і більше у замкнутому об'ємі зарядної порожнини при достатній довжині набійки під дією силових впливів формується жорсткий каркас за рахунок розклинювання частинок.

Залежно від міцності та стійкості утвореного каркаса і властивостей заповнювача на кожен компонент набійки активні сили передаються різними способами, з яких переважаючими є:

- хвильові впливи, на утворений каркас;

- газодинамічні впливи на заповнювач і каркасне утворення.

4. Експериментально визначені кінематичні параметри руху набійок різних конструкцій та їх вплив на інтенсивність дроблення матеріалу моделей у зонах розміщення заряду ВР і матеріалу набійки.

Інтенсивність дроблення моделей з гірських порід за інших рівних умов залежить від конструкції набійки. Найбільш ефективні набійки зарядів ВР із сипких матеріалів, розосереджені повітряними проміжками або інертними жорсткими вставками.

5. Досліджено особливості і характер сил діючих на різні конструкції набійок свердловинних зарядів ВР і визначено найбільш ефективні з них, які забезпечують збільшення тривалості замикання продуктів детонації в зарядній порожнині та підвищення інтенсивності дроблення гірських порід у кар'єрах.

6. Використання для формування набійки свердловинних зарядів ВР грубозернистого матеріалу набійки (наприклад, щебеню фракцій 5 - 20 мм) дозволяє поліпшити дроблення верхньої частини уступу й понизити вихід негабаритних фракцій, на 8 - 10 %, а діаметр середнього шматка гірської маси на 6 - 7 % за рахунок проникнення продуктів детонації в набійку і створення додаткового тиску на стінки свердловини.

7. Застосування комбінованих набійок у свердловинних зарядах ВР збільшує герметичність замикання продуктів детонації в зарядній порожнині за рахунок зменшення їх фільтрації крізь пористі матеріали набійки, що призводить до посилення вибухової дії на масив і підвищення інтенсивності дроблення гірської маси. Діаметр середнього шматка гірської маси при відбої необводнених порід свердловинними зарядами ВР з використанням комбінованих набійок зменшується на 9,7 - 11,5 % при у необводнених умовах.

8. В обводнених свердловинах висока герметичність зарядної порожнини досягається при формуванні набійок з грубозернистого матеріалу (наприклад, щебеню фракцій 5 - 20 мм), оскільки вода, що заповнює порожнечі в щебені, ускладнює прорив крізь набійку продуктів детонації із зарядної порожнини. У цьому відношенні вода виконує функції пластичного прошарку в набійці, забезпечуючи збільшення тривалість вибухової дії і підвищення інтенсивності дроблення гірської маси.

9. Формування в сипких набійках повітряних порожнин, сполучених із зарядними порожнинами подовжніми каналами (діаметри каналів 50 мм при діаметрі свердловин 220 і 250 мм) змінює параметри газодинамічних потоків у зарядній порожнині, силові дії на масив і покращує якість дроблення відбитої гірської маси. Діаметр середнього шматка гірської маси при використанні таких конструкцій набійок свердловинних зарядів ВР зменшується на 12 - 15 %.

10. Властивості матеріалу набійки та її конструкція зумовлюють ефективність і надійність розпилювання його в атмосфері гірсничих виробок при вибуху. Для підвищення безпеки вибухових робіт, попередження і локалізації осередків займання або вибухів у шахтах, небезпечних щодо газу та пилу, доцільно використовувати водяні, пастоподібні, гелеві й пилоподібні набійки з подовжніми каналами в патронах набійок. Діаметр каналу в патронах набійки повинен складати 1/6 - 1/5 діаметра шпуру, а його довжина - 1/2 - 1/3 його довжини.

11. Для шахт, небезпечних щодо газу та пилу розроблені конструкції набійок з флегматизуючих матеріалів і розроблена методика розрахунку параметрів буровибухових робіт при проведенні гірничих виробок. Запропоновані параметри БВР забезпечують у забоях гірничих виробок створення надійних пиловибухозахисних заслонів за рахунок розпилювання матеріалу набійки при вибуху. Створення таких заслонів запобігає або локалізує осередки займання метаноповітряних сумішей у шахтах, небезпечних щодо газу та пилу.

12. Розроблені рекомендації та конструкції набійок передані ПП "Акватол" і впроваджені при проведенні масових вибухів на Мало-Кохнівському і Рижевському гранітних кар'єрах, розрізах Редутського щебзавода і Крюківського кар'єроуправління. За рахунок підвищення коефіцієнта передачі енергії вибуху у відбивану частину масиву вихід негабариту на зазначених підприємствах знизився з 8 - 11 %, до 5 - 6 %, що дозволило одержати сумарний економічний ефект 48,7 тис. грн. в 2005 - 2006 р.

Рекомендації щодо вибору раціональних конструкцій набійок з флегматизуючих матеріалів і методика розрахунку параметрів БВР при проведенні гірничих виробок в шахтах небезпечних щодо газу і пилу передані для впровадження в об'єднання "Донецькшахтопрохідка", що підвищило безпеку праці.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Блинков В.В. Исследование особенностей движения сыпучих и пластичных материалов в цилиндрической полости при действии статических нагрузок // Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету: Наукові праці КДПУ. - Кременчук: КДПУ, 2004. - Вип. 1/2004(24). - C. 68 - 71.

2. Блинков В.В. Влияние влажности материала забойки на характер ее движения при взрыве // Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету. - Кременчук: КДПУ, 2005. - Вип. 1/2005(30). - C. 89 - 91.

3. Комир В.М., Блинков В.В. Эффективность применения пылевидных забоек шпуровых зарядов при взрывных работах в шахтах опасных по газу и пыли // Наукових вісник Національного гірничого університету: Науково-технічний журнал. - Дніпропетровськ, - № 3, 2005. - C. 14 - 16.

4. Блинков В.В., Назаренко С.В. Влияние забойки зарядов взрывчатых веществ на коэффициент трансформации энергии взрыва в горные породы // Науковий вісник Національного гірничого університету: Науково-технічний журнал. - Дніпропетровськ, - №10, 2005. - C. 10 - 13.

5. Комир В.М., Блинков В.В., Мыслицкий С.М., Пеева И.Э., Сокуренко В.А. Методика оценки механического эффекта при импульсных нагрузках // Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету. - Кременчук: КДПУ, 2006. - Вип. 1/2006(36). - C. 81 - 83.

6. Комир В.М., Блинков В.В., Манжос Ю.В. Формирование пылевидных и аэрозольных завес при проведении взрывных работ в подготовительных выработках шахт опасных по газу и пыли // Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету. - Кременчук: КДПУ, 2006. - Вип. 2/2006(37) частина 2. - C. 63 - 65.

7. Комир В.М., Блинков В.В., Ромашко А.М., Сокуренко В.А. Влияние конструкции забойки на интенсивность дробления моделей из горных пород // Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету імені Михайла Остроградського. - Кременчук: КДПУ ім. Михайла Остроградського, 2007. - Вип. 1/2007(42) - С. 90 - 92

АНОТАЦІЯ

Блінков В.В. Удосконалення конструкцій набійок зарядів вибухових речовин для підвищення ефективності та безпеки вибухових робіт. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.15.11 - Фізичні процеси гірничого виробництва - Кременчуцький державний політехнічний університет імені Михайла Остроградського, м. Кременчук, 2007 р.

Метою роботи є підвищення ефективності та безпеки вибухових робіт при руйнуванні гірських порід за рахунок удосконалення конструкцій набійок зарядів вибухових речовин.

Обгрунтування виконано теоретичним, експериментальним та дослідно- промисловими методами. У роботі вперше було досліджено вплив розмірів частинок матеріалу набійки на коефіцієнт передавання енергії вибуху в оточуюче середовище.

Вперше теоретично обгрунтовано методику розрахунку параметрів буровибухових робіт при проведенні гірничих виробок у шахтах небезпечних щодо газу та пилу з урахуванням створення пиловибухозахисних заслонів з полум'ягасних компонентів набійки.

Основні результати досліджень впроваджено на кар'єрах Кременчуцького регіону та прийняті для використання в паспортах буровибухових робіт у шахтах небезпечних щодо газу та пилу.

Ключові слова: набійка, вибух, вибухова речовина, механічний ефект, міцність, руйнування, свердловина, свердловинний заряд, енергетичні параметри.

АННОТАЦИЯ

Блинков В.В. Усовершенствование конструкций забоек зарядов взрывчатых веществ для повышения эффективности и безопасности взрывных работ. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.15.11 - Физические процессы горного производства -Кременчугский государственный политехнический университет имени Михаила Остроградского, г. Кременчуг, 2007 г.

Диссертация посвящена повышению эффективности и безопасности взрывных работ при разрушении горных пород за счет усовершенствования конструкций забоек зарядов взрывчатых веществ.

Обоснование выполнено теоретическим, экспериментальным и опытно-промышленным методами. В работе впервые исследовано влияние крупности частиц забоечного материала на коэффициент передачи энергии взрыва в окружающую среду.

На основании обработки и обобщения результатов экспериментальных исследований установлены корреляционные зависимости:

- скорости вылета пластичной забойки из шпура от влажности её материала;

- величины усилия выталкивания сыпучего материала из цилиндрической полости от длины его столба.

Разработана новая методика оценки коэффициента передачи энергии взрыва в окружающую среду по результатам определения энергии разупрочнения материала при неразрушающих импульсных воздействиях.

Впервые теоретически обоснована методика расчёта параметров буровзрывных работ при проведении горных выработок в шахтах опасных по газу и пыли с учётом создания пылевзрывозащитных заслонов из пламегасящих компонентов забойки.

Основные результаты исследований внедрены на карьерах Кременчугского региона и приняты для разработки паспортов буровзрывных работ в шахтах опасных по газу и пыли.

Ключевые слова: забойка, взрыв, взрывчатое вещество, механический эффект, прочность, разрушение, скважина, скважинный заряд, энергетические параметры.

ABSTRACT

Blinkov V.V. Improvement of designs an tamping charges of propellents for raising efficiency and safety explosive works. - Manuscript.

This dissertation thesis is submitted for a candidate degree of technical sciences on speciality 05.15.11 - Physical processes of mining. - Kremenchug state polytechnical university, Kremenchug, 2007.

...