Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство праці та соціальної політики України

Національний науково-дослідний інститут охорони праці

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

УПРАВЛІННЯ ЕНЕРГЕТИЧНИМ ПОТЕНЦІАЛОМ СПІНЕНИХ ВИБУХОВИХ СИСТЕМ ДЛЯ РУЙНУВАННЯ ГІРСЬКИХ ПОРІД

Лисюк Світлана Дмитрівна

05.15.11 - Фізичні процеси гірничого виробництва

Київ - 2002

Аннотация

Лысюк С.Д. управление энергетическим потенциалом вспененных взрывчатых систем для эффективного разрушения горных пород. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.15.11 - физические процессы горного производства. - Национальный научно-исследовательский институт охраны труда Министерства труда и социальной политики Украины, г. Киев, 2002.

Используемые в накладных зарядах для разрушения негабаритных фракций в карьерах Украины бестротиловые малоплотные взрывчатые смеси Игфанит - М и МВС - Н, как альтернатива аммонитам, характеризуются при взрыве нестабильным энерговыделением, что обусловливает недостаточную эффективность разрушения породы. Поэтому разработка вспененных взрывчатых систем (ВВС) с регулируемым на стадии их приготовления енергетическим потенциалом с учетом физико-механических свойств разрушаемых пород составляет основу метода управления взрывным воздействием накладных зарядов ВВС на негабаритные фракции.

Диссертационная работа посвящена разработке и внедрению метода управления энергетическим потенциалом ВВС, обеспечивающего эффективное разрушение негабаритных фракций горной породы. Разработанный метод включает в себя формирование энергетического потенциала взрывчатых систем и условий его эффективной реализации путем оптимизации физико-химических характеристик компонентов, рецептуры ВС, технологического режима их приготовления, а также установления рационального соотношения с физико-механическими свойствами пород, слагающих разрушаемые негабаритные фракции.

Разработана методика лабораторных исследований ВВС и метод формирования физически устойчивых ВВС с заданным энергетическим потенциалом, суть которого состоит в исследовании и оптимизации по определенным критериям их физико-химических характеристик в последовательности, обусловленной приоритетностью влияния этих характеристик на физико-химическое состояние системы. Особенностью даного метода является первоначальное формирование матрицы (АС + ПАВ) путем оптимизации дисперсности, содержания компонентов и режима приготовления системы с последующим ее насыщением энергетическими добавками.

На основании результатов исследований установлено, что физически устойчивые ВВС имеют в своем составе матрицу, состоящую из аммиачной селитры (АС) дисперсностью 0,1-0,5 мм и поверхностно-активного вещества (ПАВ) из класса анионактивных в количестве 5-6% от общего объема. Матрица энергонасыщена энергетическими добавками, выбранными исходя из принципа превышения тепловых эффектов их сгорания над тепловым эффектом разложения АС, а также способности физически стабилизировать матрицу способом “бронирования”. Энергообеспечение ВВС согласовано с близким к нулю положительным кислородным балансом - условием максимального выделения тепла при взрыве в случае образования конечних продуктов полного окисления.

В процессе исследований установлен оптимальный режим приготовления (на всех стадиях) физически стабильной ВВС, а именно: подготовки компонентов, их смешивания, перевода смеси во вспененное состояние (матрица) и бронирование матрицы (готовый продукт ВВС). исследования с помощью микрофотографии на всех стадиях приготовления позволили рационализировать последовательность операций по приготовлению ВВС. Результаты исследований легли в основу сформулированного метода формирования в ВВС энергетического потенциала, обеспечивающего при взрывном нагружении породы оптимальный взрывной импульс.

В результате проведенных исследований разработан метод управления энергетическим потенциалом вспененных взрывчатых систем за счет его регулирования на стадии приготовления путем оптимизации физико - химического состояния вспененных взрывчатых систем и установления рационального соответствия энергетической характеристики взрывного импульса (энергетической плотности накладного заряда ВВС) физико -механической характеристике породы для эффективного разрушения негабаритных фракций.

Метод управления энергетическим потенциалом накладних зарядов ВВС характеризуется поэтапной реализацией и включает в себя: а - определение акустической жесткости разрушаемой породи и размеров негабаритных кусков; б - установление согласно акустической жесткости породы необходимой удельной энергетической плотности ВВС; в - установление энергетического потенциала накладного заряда с учетом удельной энергетической плотности ВВС и размера негабарита; г - вибор рецептуры ВВС; д - приготовление ВВС по разработанному методу их формирования.

Разработанный метод управления энергетическим потенциалом накладных зарядов ВВС использован в рекомендациях по совершенствованию рецептуры и режима приготовления существующих малоплотных взрывчатых смесей в карьерах “Украгровзрывпрома”. В результате использования этого метода в условиях Богуславского, Корсунь - Шевченковского и Рокитнянского гранкарьеров в 2000 -2001г.г. получено снижение себестоимости разделки негабарита в 1.7 - 1,8 раз. удельный экономический эффект от его внедрения составил 2,35 - 2,77 грн./м³.

Ключевые слова: негабаритные фракции, вспененные системы, взрывной импульс, физическая устойчивость, дисперсность, упрочнение, энергетический потенциал, энергетическая плотность, энергоемкость образования, управление.

Анотація

Лисюк С.Д. Управління енергетичним потенціалом спінених вибухових систем для ефективного руйнування гірських порід. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук зі спеціальності 05.15.11 - фізичні процеси гірничого виробництва. - Національний науково-дослідний інститут охорони праці Міністерства праці та соціальної політики України, м.Київ, 2002.

Дисертація присвячена розробці і впровадженню методу регулювання енергетичного потенціалу спінених вибухових систем (СВС), забезпеченню ефективності руйнування негабаритних фракцій гірської породи Метод включає в себе формування енергетичного потенціалу СВС і умов його ефективної реалізації шляхом оптимізації фізико-хімічних характеристик компонентів, рецептури СВС, а також технологічного режиму їх приготування.

встановлено, що фізично стійкі СВС мають у своєму складі матрицю, яка складається з аміачної селітри (АС) и поверхнево - активної речовини (ПАР) з класу аніонактивних у кількості 5-6% від загального об'єму. Матриця енергонасичена енергетичними добавками, вибраними виходячи з принципу переважання теплових ефектів їх згорання над тепловим ефектом розкладу АС, а також здатності фізично стабілізувати матрицю способом “бронювання”. Енергозабезпечення СВС узгоджено з близьким до нуля позитивним кисневим балансом. Установлено оптимальний режим приготування (на всіх стадіях) фізично стабільної СВС. розроблено метод управління енергетичним потенціалом СВС за рахунок його регулювання на стадії приготування шляхом оптимізації фізико-хімічного стану СВС і встановлення раціональної відповідності енергетичній характеристиці вибухового імпульсу (енергетичної густини накладного заряду СВС) фізико-механічним характеристикам породи для ефективного руйнування негабаритних фракцій.

Ключові слова: негабаритні фракції, спінені системи, вибуховий імпульс, фізична стійкість, дисперсність, зміцнення, енергетичний потенціал, енергетична густина, енергоємність утворення, управління.

гірський порода енергетичний вибуховий

Annotation

S.D. Lysiyk - Management of the power potential of foamed explosive systems for the effective rock failure. - A manuscript.

A thesis for getting an academic decree of Candidate of Technical Sciences; specialty 05.15.11 - physical processes in mining production. National Scientific and Research Institute of Occupational Health and Safety of the Ministry of Labour and Social Policy of Ukraine. Kyiv, 2002.

The subject of the thesis is the efficiency of failure of the oversized fractions of rocks through elaboration and introduction of the method of regulation of power potential of the foamed explosive systems (FES). The method consists in formation of power potential of ES and terms of its effective realization through optimization of physical and chemical characteristics of the components (nature, granule composition), compounding of ES as well as through technological regime of their preparation.

Based on the findings of the researches it has been revealed that physically firm FES have in their composition a matrix consisting of ammonium nitrate (AN) with dispersibility of 0.1-0.5 mm and of surface-active substance (SAS), belonging to the class of anion-active, constituting 5-6% of the total volume. The matrix is filled with energy additions, chosen based on the principle of excess of thermal effect of their combustion over the thermal effect of decomposition of AN as well as on the capacity to physically stabilize the matrix by means of “armoring”. Energy supply of FES is adjusted with a small positive approaching to zero oxygen balance (OB) - condition of maximum heat release during the explosion in case of generation of end oxidation products.

In the course of researches the optimum regime for preparation of physically firm FES has been established, namely: preparation of the components, their mixing, transformation of the mixture in foam condition (matrix) and the armoring of the matrix (finished product - FES). The microexamination at every stage of preparation allowed improving the order of operations to prepare FES. The results of the research have are underlying the formulated method of formation of power potential in FES that ensures the optimum explosive shock under condition of explosive loading of the rock.

As a result of the research the method has been developed to manage the power potential of the foamed explosive systems at the account of its regulation at the preparation stage though optimization of physical and chemical condition of the foamed explosive systems and setting of the rational correspondence of mechanical characteristics of the rock and energy characteristics of explosive shock (energy density of attached charge of FES) for effective failure of the oversized fractions different in solidity and size.

Key words: oversized fractions, foamed systems, explosive shock, physical stability, dispersibility, hardening, energy potential, energy density, power intensity of formation, management.

1. Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. техніко - економічні показники гірничо - транспортного і дробильно - сортувального устаткування значною мірою залежать від фракційного складу висадженої гірської породи і, в першу чергу, від вмісту в ній негабаритних кусків гірської маси (негабариту). Дроблення негабариту є додатковою технологічною операцією і вимагає застосування раціональних методів руйнування з елементами ефективного управління енергією руйнування.

найефективнішими з відомих методів дроблення негабариту е методи підривання з застосуванням шпурових і накладних зарядів завдяки їх швидкій реалізації і невеликим трудозатратам. традиційно управління енергією вибуху здійснюється шляхом зміни питомої витрати промислових вибухових речовин (ВР), зокрема амонітів. Однак ці ВР мають невеликий діапазон зміни їхніх детонаційних характеристик і є малоперспективними, особливо при дробленні порід високої міцності. Серед методів управління енергією вибуху при дробленні негабариту найперспективнішим є метод регулювання енергетичної густини заряджання. Проте існуюча форма його реалізації через конструкції зарядів з використанням тротиловмісних ВР збільшує собівартість дроблення негабариту. Відомі вітчизняні безтротилові водногелеві та водоемульсійні вибухові суміші на цей час не можуть бути застосовані, зокрема через непридатність до використання в накладних зарядах і дорогу технологію приготування.

Широкі перспективи в удосконаленні методу управління енергією вибуху накладних зарядів шляхом зміни їхньої енергетичної густини відкриваються при використанні ВР типу Ігфаніт - М, МВС - Н. Це дешеві безтротилові спінені вибухові системи (СВС) місцевого приготування зі зниженою щільністю. Практика їхнього застосування в накладних зарядах показала перспективність такого типу ВР, але в той же час виявила необхідність подальшого удосконалювання з позицій здешевлення їх складів шляхом заміни дорогих компонентів, а головне - управління енергетичним потенціалом цих зарядів при руйнуванні негабаритних фракцій висаджених порід з різними фізико-механічними властивостями для досягнення необхідних результатів дроблення.

З огляду на це дослідження і розроблення СВС з регульованим енергетичним потенціалом, що визначає вибухове імпульсне навантаження і відповідає фізико - механічним властивостям руйнованих порід, є актуальною науково - практичною задачею управління енергією вибуху накладного заряду при руйнуванні негабаритів.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконана відповідно до п.38 “Розробити заходи щодо створення безтротилових вибухових речовин підвищеної вибухобезпечності, впровадити технологію їхнього приготування за місцем проведення підривних робіт і на заводах - виготовлювачах” Національної програми поліпшення стану безпеки, гігієни праці і виробничого середовища на 1996 - 2000 роки”, затвердженої постановою Кабінету Міністрів України від 02.11.96 № 1345, і згідно з пріоритетним напрямком наукових досліджень Національного НДІ охорони праці в галузі руйнування масивів гірських порід - НДР “Дослідження і розробка безпечних технологій проведення підривних робіт з використанням безтротилових вибухових речовин” (№ ДР 0196U006647), в якій автор була відповідальним виконавцем робіт.

Мета і задачі дослідження. Метою роботи є формування СВС із заданими фізико - хімічними характеристиками, що забезпечують ефективне вибухове руйнування гірських порід. Для досягнення зазначеної мети необхідно було вирішити задачі:

1) розробити методику лабораторних досліджень фізико - хімічних характеристик СВС;

2) установити залежності енергетичного потенціалу як енергетичної характеристики вибухового імпульсу СВС від їхнього фізико - хімічного стану;

3) розробити метод управління енергетичним потенціалом накладних зарядів СВС при руйнуванні негабаритних фракцій у кар'єрах.

Ідея роботи полягає у використанні залежності між енергетичним потенціалом спіненої вибухової системи та її фізико - хімічним станом для здійснення управління дією вибуху накладних зарядів на негабаритні фракції.

Об'єкт дослідження- формування енергетичного потенціалу спіненої вибухової системи на основі диспергованої аміачної селітри (АС), поверхнево - активної речовини (ПАР) і порошкоподібної енергетичної добавки (Al, Fe, Si, C).

Предмет дослідження - фізична стійкість, оптимізація фізико - хімічного стану СВС, ії раціональні параметри для ефективного дроблення негабариту.

Методи дослідження. У роботі використано комплексний методичний підхід, що включає в себе теоретичні й експериментальні методи. З теоретичних методів використано логічний, гіпотетичний, натурного моделювання, розрахунково - і графо - аналітичний, а також математичної статистики. З експериментальних: об'ємно - ваговий, об'ємний, ситовий, мікрофотографії і замірів геометричних параметрів. Послідовність використання методів дослідження визначалася специфікою формування спіненої системи. При визначенні економічної ефективності результатів роботи використано метод техніко-економічного аналізу.

Наукова новизна отриманих результатів полягає в:

· комплексному методичному підході до дослідження фізико-хімічних характеристик СВС: її компонентів, матриці й енергетики системи, а також режимів приготування і дисперсності піни - основи структури;

· установленні закономірностей зміни фізичної стійкості й енергетичного потенціалу СВС - енергетичної характеристики вибухового імульсу від вмісту і гранулометричного складу компонентів, а також режиму її приготування;

· установленні раціональної відповідності енергетичного потенціалу СВС, регульованого на стадії її приготування шляхом оптимізації фізико-хімічних характеристик компонентів і системи в цілому, та режиму приготування акустичній жорсткості руйнованої породи, яка складає негабаритні фракції, для забезпечення їхнього ефективного руйнування.

Практичне значення отриманих результатів роботи полягає в розробці методу управління енергетичним потенціалом СВС, що визначає імпульсне вибухове навантаження, для забезпечення ефективного дроблення дією вибухів накладних зарядів негабаритних фракцій різної міцності і розмірів, а також рекомендацій з удосконалення рецептури і режиму приготування існуючих малощільних ВР.

Особистий внесок здобувача в опублікованих у співавторстві роботах полягає в: обґрунтуванні шляху і формулюванні перспектив удосконалення експлуатаційних характеристик безпечних безтротилових ВР [1, 9, 11]; визначенні шляхів забезпечення фізичної стабільності аміачно - селітряних систем з метою підвищення безпечності вибухових сумішей [4]; розробці методики оцінки ефективності енергетичних добавок - стабілізаторів СВС [13]; розробці методики мікродослідження структури СВС [14].

Апробація результатів дисертації. Результати досліджень по темі дисертації доповідалися на міжнародній конференції “Проблеми гідрогеомеханіки в гірничій справі і будівництві” (1996, м. Київ), на 2 - ій міжнародній конференції “Високоенергетична обробка матеріалів” (1997, м. Дніпропетровськ), на II - ій Всеукраїнській науково-практичній конференції з охорони праці (1997, м. Київ), на семінарах лабораторії безпеки технологічних процесів і засіданнях ученої ради Національного науково - дослідного інституту охорони праці (1997 - 2002, м.Київ).

1. Основний зміст роботи

У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертації, сформульовано мету і задачі досліджень, наукову новизну і практичне значення отриманих результатів.

У першому розділі висвітлено сучасний стан проблеми руйнування негабаритних фракцій у кар'єрах підприємств гірничодобувної промисловості. Виконано аналіз застосовуваних методів руйнування й елементів управління руйнуючою енергією вибуху. Відмічено значущість теоретичних і експериментальних досліджень вітчизняних і закордонних учених: К.К. Андрєєва, Ф.А. Баума, Є.Г. Баранова, С.Д. Вікторова, В.В. Бойка, О.Є. Власова, О.О. Вовка, В.В. Воробйова, В.Д. Воробйова, Г.П. Демидюка, М.Ф. Друкованого, Л.В. Дубнова, Е.І. Єфремова, М. Кука, В.Г. Кравця, М.В. КрІвцова, Р.С. Крисіна, Ф.І. Кучерявого, Б.М. Кутузова, В.М. Кузнєцова, І.А. Лучка, М.В. Мельникова, Ю.С. Меца, Г.Й. Покровського, В.М. Родіонова, К.Н. Ткачука, П.Й. Федоренка, О.М. Ханукаєва та інших, результати котрих покладено в основу розробок численних інженерних методів ефективного управління енергією вибуху при вирішенні різноманітних технологічних задач руйнування порід.

Здійснено аналіз ефективності методів управління енергією вибуху, розроблених у рамках перспективних напрямків і застосовуваних при руйнуванні негабаритних фракцій. Оцінено з позиції управління енергією вибуху і перспективності застосування в накладних зарядах вітчизняних сумішевих аміачно - селітряних ВР. Аналіз цих ВР, у тому числі і місцевого приготування, показав їхню на даному етапі недостатню перспективність для використання в накладних зарядах при руйнуванні негабаритних фракцій. Вісвітлено перспективи руйнування негабаритних фракцій вибухами накладних зарядів безтротилових ВР, виготовлених на основі порошкоподібної селітри, які характеризуються змінною щільністю (Ігфаніт - М, МВС - Н). Ефект зміни щільності при цьому забезпечується спінюючою здатністю поверхнево - активних речовин (ПАР), які входять до складу ВР. При всіх достоїнствах цього типу ВР відзначено неоднозначність результатів дії вибуху на негабаритні куски породи, обумовлену емпіричним підбором компонентів без урахування їхнього фізико-хімічного стану, а також традиційним методом управління енергією вибуху шляхом зміни питомих витрат без урахування фізико-механічних властивостей порід, які руйнуються. Недосконалість складів, що проявляється в необґрунтовано великому діапазоні розкиду у вмісті компонентів і їхній дисперсності, обумовлює нерегульований енергетичний потенціал ВР та утруднює управління дією вибуху накладних зарядів з цих ВР. Такого типу склади ВР перспективні у випадку цілеспрямованого регулювання їх енергетичним потенціалом співвідносно з фізико-механічними властивостями порід, які руйнуються.

У зв'язку з цим розробка СВС з регульованим на стадії їхнього приготування енергетичним потенціалом, що співвідноситься з фізико-механічними властивостями руйнованих порід і становить основу методу управління вибуховою дією накладних зарядів СВС на негабаритні фракції, являє собою актуальну науково - практичну задачу.

Виходячи з аналізу сучасного стану розглянутої проблеми, сформульовано вищевказані мету і задачі досліджень.

У другому розділі обґрунтовано об'єкт, предмет і вибір методів досліджень. Виконано натурне моделювання СВС, розроблено методику дослідження фізико-хімічних характеристик СВС і метод формування СВС із заданими властивостями.

Вибір методів дослідження і послідовність їхнього використання визначено цільовим призначенням методів, їх простотою і надійністю з урахуванням особливостей об'єкта, предмета дослідження і пріоритетності досліджуваних характеристик у формуванні СВС.

Досліджувана СВС охарактеризована як матриця, стабілізована енергетичними добавками. Установлено фактори впливу на стійкість СВС, розроблено алгоритм лабораторних досліджень, що включає вибір і оцінку компонентів СВС і діапазону їхнього дослідження; вивчення впливу вмісту ПАР, дисперсності АС, режиму приготування, вмісту енергетичних добавок на стійкість матриці, а також перелічених факторів на дисперсність піни в матриці СВС і вмісту енергетичних добавок на її енергетичний потенціал.

Розроблено методику лабораторних досліджень фізико-хімічних характеристик СВС, як сукупність методичних обґрунтувань по кожному блоку алгоритму, що являє собою визначену послідовність використання методів у вивченні тенденції зміни стану системи під впливом фізико-хімічних характеристик. Розроблено метод формування СВС, представлений у вигляді схеми на рис. 1, суттю якого є оптимізація в процесі дослідження фізико-хімічних характеристик СВС за визначеним критерієм і в послідовності, обумовленій пріоритетністю впливу досліджуваних характеристик на фізико-хімічний стан системи.

Третій розділ присвячено експериментальним дослідженням впливу фізико-хімічних характеристик СВС на їхню стійкість і енергетичний потенціал, а також формуванню СВС із заданими властивостями. При цьому визначено компонентний склад досліджуваної СВС, представлений: окислювачем - диспергованою АС з діапазоном фракційності 0,1...3,0 мм; спінюючим агентом - ПО-1 з діапазоном вмісту 3...8%; твердим паливом - порошкоподібними енергетичними добавками заліза, алюмінію, кремнію і вуглецю з дисперсністю в діапазоні 0,1...0,5 мм.

У процесі досліджень визначено тенденцію в зміні стійкості матриці СВС при варіації в ній вмісту ПАР, дисперсності АС, тривалості просочування компонентів при їхньому змішуванні, кратності механічних впливів при спіненні суміші, вмісту енергетичних добавок. Наведені результати дослідження впливів перелічених факторів на дисперсність піни в матриці СВС, а також вмісту добавок на енергетичний потенціал СВС. Проведеними дослідженнями встановлено, що фізично стійка оптимальна матриця має у своєму складі АС дисперсністю 0,1...0,5 мм і 5...6% ПАР. Причому, оптимальний режим приготування матриці включає 16...24 годинну витримку суміші АС+ПО - 1 (з метою просочування селітри) і дво - три кратне спінювання просоченої суміші.

Ефект стабілізації СВС при встановленому оптимальному режимі приготування забезпечується додатковим диспергуванням при спінюванні титульної фракції АС, ослабленої в процесі просочування.

Рис. 1. Схема методу формування СВС із заданим енергетичним потенціалом

Аналіз одержаних результатів досліджень показав, що оптимальними для енергонасичення і додаткової стабілізації оптимальної матриці є енергетичні добавки дисперсністю 0,1...0,25 мм, вибрані за принципом перевищення теплового ефекту їхнього горіння над тепловим ефектом розкладу селітри і здатності стабілізувати матрицю способом “бронювання”. Вміст їх у СВС розраховано оптимізацією по кисневому балансу за умови максимального виділення тепла при вибуху у випадку повноти реакцій вибухового розкладу. Фізико-хімічні характеристики СВС оптимальної рецептури наведено в табл. 1, де E_v. - енергетична густина СВС; Vг и - обґєм газоподібніх продуктів реакціі вибухового розкладу за нормальних умов та при температурі вибуху, відповідно; Q_мах - максимальний тепловий ефект при вибуху СВС; Т_в - температура вибуху СВС.

Проведеними мікрофотографічними дослідженнями СВС установлено залежність дисперсності піни в СВС від розміру частинок АС, виду ПАР і енергетичних добавок, а також режиму приготування. Аналіз динаміки руйнування СВС у залежності від перелічених факторів дозволив установити раціональну послідовність операцій приготування СВС. За результатами досліджень сформульовано метод формування оптимального енергетичного потенціалу СВС і його регулювання, що являє собою комплексну оптимізацію як компонентного і рецептурного складів, так і режиму приготування. Безпосередньо процес формування оптимального енергетичного потенціалу зображено у вигляді схеми на рис. 4.

Таблиця 1 - Характеристика СВС оптимальної рецептури

Рис. 4. Звґязок єнергетичної густини заряду СВС, вміщуючого енергетичні добавки(1 - Fe; 2 - C; 3 - Si; 4 - Al) з акустичною жорсткістю порід

Принцип раціональної відповідності полягає в тому, що енергетичні потенціали зарядів СВС (енергетична густина), застосовуваних для оптимального руйнування негабаритів з різними фізико - механічними властивостями, співвідносяться між собою так само, як акустичні жорсткості порід, які руйнуються ними: .

Цей принцип покладено в основу методу управління енергетичним потенціалом накладних зарядів СВС і використано при розробці рекомендацій із застосування СВС для дроблення негабаритних фракцій в кар'єрах України.

Метод управління енергетичним потенціалом накладних зарядів СВС характеризується поетапною реалізацією і містить у собі: а - визначення акустичної жорсткості породи, яка руйнується, і розмірів негабаритних кусків; б - установлення відповідно до акустичної жорсткості породи необхідної питомої енергетичної густини СВС; в - установлення енергетичного потенціалу накладного заряду з урахуванням питомої енергетичної густини СВС і розміру негабариту; г - вибір рецептури СВС; д - приготування СВС за розробленим методом їхнього формування.

Питомий економічний ефект від промислового застосування розробленого методу склав 2,35...2,77грн /м³ у залежності від застосовуваних у рецептурі СВС компонентів. При цьому отримано зниження собівартості оброблення негабариту в 1.7...1,8 разів.

Висновки

Дисертація є завершеною науково - дослідною роботою, у якій вирішено актуальну науково - практичну задачу, суть якої полягає в розробці спінених вибухових систем з регульованим на стадії приготування енергетичним потенціалом шляхом оптимізації їхніх фізико-хімічних характеристик для ефективного руйнування негабаритних фракцій з різними фізико-механічними властивостями в умовах кар'єрів України.

Основні наукові і практичні результати, отримані при виконанні дисертаційної роботи:

1) застосовувані в накладних зарядах при руйнуванні негабаритних фракцій у кар'єрах України безтротилові малощільні вибухові суміші Ігфаніт - М і МВС - Н, як альтернатива амонітам, характеризуються нестабільним енерговиділенням при вибуху, що обумовлює низьку ефективність руйнування негабаритних фракцій породи;

2) розроблено методику лабораторних досліджень СВС. На її основі розроблено метод формування стійких СВС із заданим енергетичним потенціалом, суть якого полягає в оптимізації в процесі досліджень їхніх фізико-хімічних характеристик за визначеними критеріями й у послідовності, обумовленій пріоритетністю впливу досліджуваних характеристик на фізико-хімічний стан системи. Особливістю даного методу є первинне формування матриці (АС + ПАР) шляхом оптимізації дисперсності, вмісту компонентів і режиму приготування системи з наступним її насиченням енергетичними добавками;

3) розроблені СВС з максимальним енергетичним потенціалом містять у своєму складі матрицю, приготовлену на основі подрібненої до 0,1...0,5 мм АС і 5...6 % ПАР (з класу аніонактивних), стабілізовану і насичену енергетичними добавками Al, Fe, C і Si дисперсністю ? 0,25 мм у кількості, відповідно, 10; 17,3; 3,8; 8,14 (%);стабільність енергетичного потенціалу вказаних систем забезпечується їхньою фізичною стійкістю, обумовленою великою питомою поверхнею піни в системі, яка залежить від режиму приготування матриці, вмісту в ній ПАР і дисперсності АС;

4) уперше установлено вплив режиму приготування компонентів і системи в цілому на її стійкість. Виявлено, що подрібнювання селітри з добавкою 1,0...1,5% ПАР забезпечує стабільність систем, попереджаючи гідратацію диспергованої АС, а також знепилює процес диспергування. Просочування суміші (АС + ПАР) і збільшення кратності механічних аплікацій на систему забезпечує фізичну стійкість СВС;

5) уперше розроблено метод управління енергетичним потенціалом СВС за рахунок його регулювання на стадії приготування шляхом оптимізації їх фізико - хімічного стану і встановлення раціональної відповідності енергетичної густини накладного заряду СВС - енергетичної характеристики вибухового імпульсу фізико-механічним властивостям породи для ефективного руйнування негабаритних фракцій;

6) метод управління енергетичним потенціалом накладних зарядів СВС характеризується поетапною реалізацією і містить у собі: а - визначення акустичної жорсткості породи, яка руйнується, і розмірів негабаритних фракцій; б - установлення відповідно до акустичної жорсткості породи необхідної питомої енергетичної густини СВС; в - встановлення енергетичного потенціалу накладного заряду з урахуванням питомої енергетичної густини системи і розміру негабариту; г - вибір рецептури СВС; д - приготування СВС за розробленим методом їхнього формування;

7) розроблений метод управління енергетичним потенціалом накладних зарядів СВС використано в рекомендаціях по удосконалюванню рецептури і режиму приготування існуючих малощільних вибухових сумішей в кар'єрах, які обслуговуються “Украгровибухпромом”. У результаті використання цього методу в умовах Богуславського, Корсунь - Шевченківського і Рокитнянського гранкарґєрів у 2000 -2001роках отримано зниження собівартості дроблення негабариту в 1.7...…1,8 разів. Питомий економічний ефект від його впровадження склав 2,35...2,77 грн. /м³.

Список опублікованих праць за темою дисертації:

1. Ткачук К.Н., Кривцов Н.В., Лысюк С.Д. О технологических схемах приготовления бестротиловых взрывчатых смесей // Проблемы гидрогеомеханики в горном деле и строительстве. - К.: Знание, - 1996. - Ч - 2. - С. 40 - 41.

2. Лысюк С.Д. Устойчивость пенных структур на основе аммиачной селитры разной дисперсности //Высокоэнергетическая обработка материалов. - Днепропетровск: Арт - Пресс. -1997. - С. 92 - 95.

3. Лисюк С.Д. Забезпечення фізичної стабільності аміачно-селітряних систем для підвищення безпеки вибухових сумішей //Проблеми охорони праці в Україні: Зб. наук. праць. -К.: ННДІОП. - 1998. - Вип. 1. - С. 90 - 93.

4. Савенко П.В., Лисюк С.Д. Визначення оптимального складу трикомпонентної аміачно-селітряної суміші //Проблеми охорони праці в Україні: Зб. наук. праць. - К.: ННДІОП.- 1998. - Вип. 1 - С. 94 - 96.

5. Лысюк С.Д. Влияние природы стабилизаторов на взрывные характеристики аммиачно-селитренных вспененных систем // Проблемы создания новых машин и технологий. - Кременчуг: КГПИ.- 1998. - Вып. 2. - С. 241 - 242.

6. Лисюк С.Д. Про перспективи удосконалення експлуатаційних характеристик безпечних безтротилових вибухових систем //Інформаційний бюлетень з охорони праці. - 1998 - №3. - С. 25-26.

7. Лысюк С.Д. Устойчивость вспененных аммиачно-селитренных композиций как фактор безопасности взрывчатых систем на их основе // Труды 11 Всеукр. конф. “Охрана труда в Украине: состояние, проблемы, перспективы”. - К.:Основа. - 1998. - С. 321 - 323.

8. Лысюк С.Д. Оценка оптимальности содержания поверхностно-активного вещества во вспененных аммиачно-селитренных системах // Проблемы создания новых машин и технологий. - Кременчуг.: КГПИ.- 1999. - Вып. 1. - С. 446 - 448.

9. Ткачук К.Н., Лысюк С.Д., Кривцов Н.В. Безопасные технологические схемы приготовления бестротиловых взрывчатых смесей // Метод. пособие. - К.: ННИИОТ. НТУУ - “КПИ”. 1999. - 32 с.

10. Лысюк С.Д. Вспененные аммиачно-селитренные системы для разрушения негабаритных кусков породы // Уголь Украины. - 2000. - № 2-3. - С. 36 - 39.

11. Ткачук К.Н., Лисюк С.Д., Крівцов Н.В. Перспективи удосконалення спінених вибухових систем // Проблеми охорони праці.- К.: ННДІОП. - 1999. - Вип. 2. - С. 117 - 123.

12. Лисюк С.Д. Оцінка ефективності спінених вибухових систем // Вісник НТУУ “КПІ”. Сер. “гірництво”: Зб. наук. праць. - .2000. - Вип. 3. - С. 62 - 69.

13. Крівцов Н.В., Лисюк С.Д. Методика оцінки ефективності домішок, стабілізуючих матрицю спінених вибухових систем // Проблеми охорони праці в Україні.- К.:ННДІОП, - 2000. - Вип. 3. - С. 54 - 58.

14. Лисюк С.Д., Лисюк О.М. Мікрофотографічне дослідження структури спінених вибухових систем //Інформаційний бюллетень з охорони праці. - К.:ННДІОП. - 2000. - N4. - С.28 - 30.

Размещено на Allbest.ru