Обґрунтування раціональних параметрів і конструкцій шпурових зарядів для зниження розміцнення гірських порід при спрямованому розколі

АНОТАЦІЯ

Долударєва Я.С. Обґрунтування раціональних параметрів і конструкцій шпурових зарядів для зниження розміцнення гірських порід при спрямованому розколі. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.15.09 - «Геотехнічна і гірнича механіка» - Кременчуцький на-ціональний університет імені Михайла Остроградського, м. Кременчук, 2010 р.

Дисертація присвячена розробці науково обґрунтованих методів підвищення якості кам'яних блоків, отриманих спрямованим розколом за допомогою вибуху, за рахунок посилення впливу газодинамічного потоку продуктів детонації в напрямку розколу з одночасним зменшенням імовірності проникнення газів до утворених мікротріщин за межами площини розколу. У роботі теоретично досліджено вплив форми заряду вибухової речовини на розподіл полів напружень та ефективність спрямованого розколу; теоретично обґрунтовано вплив концентраторів напружень на величину й розподіл напружень поблизу них при впливі динамічних навантажень на гірський масив; експериментально встановлено вплив імпульсних навантажень, створюваних різними способами, на зміну міцності матеріалу моделей з часом після імпульсного впливу. Установлено, що після дії вибуху в зоні тріщиноутворення відбувається процес змикання ("заліковування") мікротріщин, що сповільнюється через наявність у них проникних газоподібних продуктів детонації. Час змикання тріщин залежить від кількості газоподібних продуктів детонації, що потрапляють до природних та утворених макро- і мікротріщин, ступеня їхнього розкриття, у результаті чого міцність зразків після вибухового впливу протягом часу збільшується на 18-25 % порівняно з міцністю, вимірюваною безпосередньо після вибуху. Установлено, що процес відновлення міцності тісно пов'язаний з процесом дегазації продуктів детонації, які проникають до утворених мікротріщин під час вибуху.

У результаті проведених промислових досліджень доведено, що застосування зарядів еліптичної форми в пружно-пластичних оболонках змінної товщини із вставками для спрямованого руху газодинамічних потоків зменшує хвильову дію в довколишню породу й активізує утворення тріщин, орієнтованих у напрямку розколу, що дозволяє в 1,3-1,7 рази збільшити відстань між суміжними шпурами.

Ключові слова: газодинамічний потік продуктів детонації, розміцнення породи, міцність, спеціальна конструкція, дегазація продуктів детонації, граничні умови.

кам'яний блок детонація вибух

Аннотация

Долударева Я.С. Обоснование рациональных параметров и конструкций шпуровых зарядов для снижения разупрочнения горных пород при направленном расколе. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.15.09 - “Геотехническая и горная механика” - Кременчугский национальный университет имени Михаила Остроградского, г. Кременчуг, 2010 г.

Диссертация посвящена повышению качества каменных блоков, полученных направленным расколом с помощью взрыва, за счет усиления воздействия газодинамического потока продуктов детонации в требуемом направлении с одновременным уменьшением вероятности проникновения газов в образующиеся микротрещины за пределами плоскости раскола. В работе теоретически исследовано влияние формы заряда взрывчатого вещества на распределение полей напряжений и эффективность направленного раскола; теоретически обосновано влияние концентраторов напряжений на величину и распределение напряжений вблизи них при воздействии динамических нагрузок на горный массив; экспериментально исследовано влияние импульсных нагрузок, создаваемых различными способами, на изменение прочностных характеристик материала моделей с течением времени после импульсного воздействия. Установлено, что после действия взрыва в зоне трещинообразования происходит процесс смыкания («залечивания») микротрещин, который замедляется из-за присутствия в них проникающих газообразных продуктов детонации. Время смыкания трещин зависит от количества продуктов детонации, попадающих в естественные и образующиеся макро- и микротрещины, степени их раскрытия, в результате чего прочность образцов, подвергшихся взрывному воздействию с течением времени, увеличивается на 18-25 % по отношению к прочности, измеренной непосредственно после взрыва. В результате взрывного воздействия шпурового заряда средняя прочность испытанных образцов сразу же после испытания достигает 129 МПа (71,7 % прочности эталонных образцов). С течением времени за счет процесса дегазации продуктов детонации и смыкания микротрещин происходит возрастание прочности образцов со 157 МПа (87,2 % через час после взрывного воздействия) до 163 МПа (90,6 % после 24 часов). В целом прочность образцов после воздействия на них шпурового заряда ВВ (по прошествии суток) возрастает на 18,9 % по сравнению с прочностью образцов, измеренной сразу после воздействия на них заряда ВВ. При взрыве накладного заряда прочностные характеристики образцов достигают в среднем 132 МПа (73,3 % прочности эталонных образцов), но уже через 30 мин после взрыва прочность моделей восстанавливается до 161 МПа (89,44%). При использовании накладного заряда происходит более активная дегазация продуктов взрыва, проникающих в макро- и микротрещины, что способствует более быстрому восстановлению прочности образцов по сравнению с образцами, которые подверглись взрыву шпурового заряда. С увеличением размеров образцов происходит более медленное восстановление прочностных характеристик, что объясняется большей глубиной проникновения продуктов детонации в микротрещины и увеличением продолжительности их дегазации. Результаты исследований позволяют использовать эффект разупрочнения для уточнения технологии механической обработки горных пород и снижения энергозатрат. Установлено, что процесс восстановления прочности тесно связан с процессом дегазации продуктов детонации, которые проникают в образующиеся во время взрыва микротрещины.

Применение в качестве граничных условий сред с различной акустической жесткостью дает возможность регулировать интенсивность трещинообразования разрушаемого блока. Чем меньше коэффициент отражения упругих волн на границе двух сред, тем менее интенсивное разрушение образцов. Когда коэффициент отражения упругих волн стремиться к 1, наблюдается максимальная степень трещинообразования породы образца.

В результате проведенных промышленных исследований доказано, что применение зарядов эллиптической формы в упруго-пластических оболочках переменной толщины со вставками для направленного движения газодинамических потоков уменьшает волновое действие в окружающую породу и активизирует образование трещин, ориентированных в направлении раскола, что позволяет в 1,3-1,7 раза увеличить расстояние между смежными шпурами.

Ключевые слова: газодинамический поток продуктов детонации, разупрочнение породы, прочность, специальная конструкция, дегазация продуктов детонации, граничные условия.

annotation

Doludaryeva Y.S. Motivation of rational parameters blasthole charges to reduce the softening of rocks in the directed split. - Manuscript

Thesis for the degree a candidate of sciences in specialty 05.15.09 - “Geotechnical and mining mechanics” - Kremenchug National University named after Mikhail Ostrogradskii, Kremenchuk, 2010

The dissertation is devoted to improving the quality of the stone blocks, obtained by directional split of the explosion, and by strengthening the influence of gas flow products detonation in the direction of the split with a simultaneous decrease in the probability of gases penetration into the cracks formed outside on the line division. In this thesis we theoretically investigated the influence of the shape of an explosive charge on the distribution of stress and the effectiveness of directional split; theoretically justified by the influence of stress raisers on the magnitude and distribution of stresses in their vicinity under the influence of dynamic loads on the mountain; the effect of impulse loads generated by various means, to change the strength characteristics of material models with time after pulsed exposure. It was being found that after the explosion in the cracking zone is the closing process («healing») of microcracks, which slows down due to the presence in them of the gaseous detonation products penetrating. Time of cracks closing depends on the number products detonation that fall into a natural and well-educated macro- and microcracks, the extent of their disclosure, resulting in the strength of the samples after explosive exposure over time increases by 18-25 % with respect to strength, tests immediately after the explosion. It had been established that the strength of the recovery process are closely linked with the degassing detonation products process, this is penetrate into the cracks formed during the explosion.

As a result of industrial research proved that the application of charges elliptical shape in the elastic-plastic shells of variable thickness, with inserts for directional movement of gas-dynamic flows reduces the wave action in the surrounding rock and activates the formation of cracks oriented in the direction of the split, which allows a 1,3 - 1,7 just increase the distance between adjacent holes.

Keywords: gas-dynamic flow of detonation products, softening of rock, strength, special design, decontamination of the detonation products, the boundary conditions.

Долударєва Яна Станіславівна

Обґрунтування раціональних параметрів і конструкцій шпурових зарядів для зниження розміцнення гірських порід при спрямованому розколі

Автореферат

Підписано до друку ____.11.2010. Формат 60х84 1/16. Папір білий.

Надруковано на різографі. Ум. друк. арк. _____. Зам. №________. Наклад 100 прим.

РВВ КДУ імені Михайла остроградського.

вул. Першотравнева, 20, м. Кременчук, 39600, тел. (05366) 3-61-09.

Размещено на Allbest.ru