Підвищення ефективності вибухового руйнування негабаритних блоків у кар’єрах

Размещено на http://www.allbest.ru/

ДЕРЖАВНИЙ КОМІТЕТ України З ПРОМИСЛОВої БЕЗПЕки,

ОХОРОНи ПРАЦІ та гірничого нагляду НАЦІОНАЛЬНИЙ НАУКОВО-ДОСЛІДНИЙ ІНСТИТУТ

ПРОМИСЛОВОЇ БЕЗПЕКИ та ОХОРОНИ ПРАЦІ

УДК 622.235.5.242

Автореферат дисертації

на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ВИБУХОВОГО РУЙНУВАННЯ НЕГАБАРИТНИХ БЛОКІВ У КАР'ЄРАХ

КОВАЛЕВИЧ СЕРГІЙ ВАСИЛЬОВИЧ

Спеціальність 05.15.09 - Геотехнічна і гірнича механіка

Київ - 2008

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Національному науково-дослідному інституті промислової безпеки та охорони праці Державного комітету України з промислової безпеки, охорони праці та гірничого нагляду

Науковий керівник доктор технічних наук, професор

КрІвцов МИКОЛА ВАСИЛЬОВИЧ,

Національний науково-дослідний інститут промислової безпеки та охорони праці, заступник директора з наукової роботи.

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор

воробйов віктор васильович,

Кременчуцький державний політехнічний університет

МОН України,

декан машинобудівного факультету;

кандидат технічних наук

щербань володимир валентинович,

Державний науково-дослідний інститут хімічних

продуктів Мінпромполітики України,

перший заступник директора.

Захист відбудеться „18” вересня 2008 р. о _10___ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.802.01 у Національному науково-дослідному інституті промислової безпеки та охорони праці за адресою: 04060, м. Київ, вул. Вавилових, 13.

З дисертацією можна ознайомитися в науково-технічній бібліотеці Національного науково-дослідного інституту промислової безпеки та охорони праці за адресою: 04060, м. Київ, вул. Вавилових, 13.

Автореферат розісланий „_20__”___06_______ 2008 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради, к.т.н., доцент Ковтун І.М.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. При існуючій в Україні на гірничодобувних підприємствах техніці й технології відбійки порід свердловинними зарядами забезпечити відсутність породних негабаритних блоків у гірській масі, як показує практика, не представляється можливим. Наявність негабаритних блоків у гірській масі погіршує техніко-економічні показники роботи кар'єрів: ускладнюється екскаваційний технологічний процес, знижується продуктивність навантажувальних робіт, підвищується собівартість видобутку корисної копалини.

Традиційно для руйнування породних негабаритних блоків у кар'єрах використовуються імпульсні методи із застосуванням тротиловміщуючих гранульованих і порошкоподібних вибухових речовин (ВР), а з 1990-1995 р.р. з використанням безтротилових аміачно-селітряних (АС): ігфаніт-М, МВС-Н та ін.

Застосування методу накладних зарядів пов'язане з підвищеною витратою ВР, методу шпурових зарядів - зі значними обсягами ручних бурових робіт і необхідністю використання в шпурах, як правило, тротиловміщуючих ВР.

Аналіз досвіду подрібнення породних негабаритних блоків шпуровими зарядами з ВР найпростішого складу (ігданіт) показав, що ефективне використання таких зарядів обмежено критичним діаметром, нестабільністю детонації, а також слабкою потужністю, особливо при подрібненні великих породних негабаритних блоків.

Тому дослідження, спрямовані на підвищення ефективності вибухового руйнування породних негабаритних блоків шляхом використання енергії вибуху зарядів удосконаленої конструкції на основі АС, становлять інтерес для всіх підприємств гірничодобувної промисловості України.

У зв'язку з цим розробка імпульсного методу руйнування породних негабаритних блоків енергією вибуху зарядів з АС становить важливе та актуальне наукове завдання.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертація є підсумком науково-дослідних робіт, що виконувалися в Національному науково-дослідному інституті промислової безпеки та охорони праці за договорами № 14-П/04/146/344 від 27.01.04 р. “Промислові дослідження технології вибухового дроблення негабаритних блоків в умовах кар'єрів ВАТ “Докучаєвський флюсо-доломітовий комбінат” (ДФДК) (№ДР 0104U010720) і № 18-П/04 від 07.12.04 р. “Впровадження технології вибухового дроблення негабаритних блоків в умовах кар'єрів ВАТ “ДФДК” (№ГР 0105U003310), а також в рамках бюджетної теми №3/06 «Розробка нормативно-правових актів до Закону України “Про поводження з вибуховими матеріалами промислового призначення” (№ДР 0106U009001), в яких автор був виконавцем

Мета й завдання досліджень. Метою роботи є підвищення ефективності вибухового руйнування негабаритних блоків шляхом використання енергії вибуху спеціальних конструкцій зарядів з АС різної дисперсності й фізико-хімічного стану для зниження витрат вибухових матеріалів і зменшення ручних бурових робіт.

Для досягнення поставленої мети визначено наступні завдання:

1. Провести аналіз відомих методів подрібнення породних негабаритних блоків у кар'єрах і фізичних моделей дії імпульсних навантажень на скельне середовище.

2. Вивчити фізико-хімічний стан і вибухові властивості АС з позиції її використання як ВР для подрібнення породних негабаритних блоків.

3. Експериментально та аналітично дослідити дію вибухів зарядів ВР різних типів під час руйнування модельних і натурних породних негабаритних блоків в умовах полігону й кар'єрів з видобутку вапняку.

4. На основі результатів проведених досліджень розробити метод вибухового руйнування породних негабаритних блоків середньої й нижче середньої міцності.

Об'єктом дослідження є процес руйнування породних негабаритних блоків імпульсними навантаженнями від вибухів зарядів з АС і різних типів промислових ВР.

Предметом дослідження є закономірності руйнування породних негабаритних блоків від імпульсного впливу вибуху зарядів ВР.

Методи досліджень. У роботі використані: метод комплексного узагальнення, аналізу й оцінки практичного досвіду й наукових досягнень в галузі руйнування скельних порід енергією вибуху; методи механіки суцільних середовищ, математичної статистики, газодинаміки; методи дослідження хвильових процесів та промислової апробації результатів досліджень.

Основні наукові положення, які виносяться на захист:

· ефективне руйнування породних негабаритних блоків порід середньої та нижче середньої міцності забезпечується імпульсними навантаженнями від вибухів шпуро-накладних зарядів з АС різного дисперсного складу, обробленою поверхнево-активною речовиною (ПАР) - контакт чорний нерафінований кількістю 0,8...1,2 % від маси АС;

· ефективність подрібнення породних негабаритних блоків середньої й нижче середньої міцності різних розмірів шпуро-накладним методом досягається за глибини шпура 0,2...0,25 товщини породного негабаритного блоку й висоти заряду із гранульованої та (або) диспергованої АС, що дорівнює глибині шпура, а накладного заряду з АС дисперсністю до 1 мм з масою, рівною 1...5 маси шпурового заряду;

· підвищення ефективності руйнування породних негабаритних блоків шпуро-накладними зарядами з АС забезпечується лінійним ініціюванням шпурової частини заряду й наступним ініціюванням цією частиною накладного заряду.

Наукова новизна отриманих результатів полягає в тому, що вперше:

· визначено умови, за яких АС різного дисперсного складу стабільно проявляє свої вибухові властивості;

· встановлено умови стабільного вибухового перетворення АС в шпуро-накладному методі руйнування породних негабаритних блоків;

· виявлено вплив лінійного ініціатора на ефективність подрібнення породних негабаритних блоків шпуро-накладними зарядами.

Обґрунтованість і достовірність наукових положень, висновків і рекомендацій підтверджується фізичною обґрунтованістю поставлених задач, використанням апробованих методів досліджень, стандартних методик та задовільною збіжністю результатів теоретичних досліджень і експериментальних даних, достатнім обсягом напівпромислових і промислових експериментів.

Наукове значення отриманих результатів полягає у встановленні закономірностей руйнування породних негабаритних блоків від імпульсного впливу вибуху шпуро-накладних зарядів із АС.

Практичне значення отриманих результатів полягає в розробці методу подрібнення породних негабаритних блоків зарядами з АС, що забезпечує якісне подрібнення породних негабаритних блоків середньої та нижче середньої міцності з одночасним зниженням витрат на ВМ і буріння.

Особистий внесок здобувача. Автором самостійно визначена ідея роботи, її мета і завдання досліджень, основні наукові положення, висновки і рекомендації, а також шляхи їх розв'язання. В роботах, опублікованих в співавторстві, здобувачем виконано: збирання матеріалів й узагальнення досвіду вибухового руйнування породних негабаритних блоків у кар'єрах [1], аналіз потенційних загроз вибухів об'єктів із ВР [2], дослідження вибухового подрібнення породних негабаритних блоків у кар'єрах [3], формулювання ідеї оперативного керування енергією вибуху [4], узагальнення результатів випробувань аміачно-селітряних зарядів [5], проведення досліджень фізико-хімічних властивостей АС [6], проведення досліджень з оцінки інтенсифікації руйнування породних негабаритних блоків імпульсними навантаженнями [9], дослідження, спрямовані на підвищення ефективності руйнування породних негабаритних блоків зарядами із АС [10].

Апробація результатів роботи. Матеріали дисертації доповідалися на семінарах лабораторії безпеки вибухової справи ННДІПБОП (Київ, 2003-2008 р.р.), науково-технічній раді ВАТ «ДФДК» (Докучаєвськ, Донецька область 2003-2005 р.р.), 3-ій міжнародній науково-технічній конференції: «Застосування промислових і конверсійних вибухових речовин при руйнуванні гірських порід вибухом та екологічна безпека» (Яремча, Івано-Франківська область, 2005 р.), 4-ій міжнародній науково-технічній конференції: «Механіка, технологія й техногенна безпека вибухового руйнування гірських порід» (Кримська АР, с. Піщане, 2005 р.).

Публікації. Основні положення та наукові результати дисертаційної роботи опубліковано в 10 наукових працях, серед них 9 - у фахових науково-технічних виданнях, визначених переліком ВАК України, і 1 стаття - в іншому виданні.

Структура й обсяг роботи. Дисертаційна робота складається з вступу, п'яти розділів, висновків, списку використаних джерел з 90 найменувань і 7 додатків на 10 стор.. Загальний обсяг дисертації - 154 сторінки і містить 17 ілюстрацій і 18 таблиць.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

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

У першому розділі викладено аналіз відомих методів і шляхів підвищення ефективності руйнування породних негабаритних блоків у кар'єрах. Показано, що руйнування породних негабаритних блоків здійснюється різними методами, які відрізняються видом застосованої енергії та принципами використання сил. За видом застосовуваної енергії розрізняють механічні й вибухові методи, а за принципами використання сил - контактні та шпурові.

На сьогоднішній день у кар'єрах використовують невибухові та вибухові методи руйнування породних негабаритних блоків. До невибухових методів, що застосовуються на практиці, в основному, належать механічні методи руйнування. Аналіз використання зазначених методів у кар'єрах свідчить про те, що вони вимагають більших капіталовкладень і мають високу собівартість оброблення негабаритних блоків. Крім того, часто вони не ефективні через низьку роботоздатність механічних додрібнюючих пристроїв (часті поломки робочих органів).

Великі обсяги виходу породних негабаритних блоків у зруйнованій гірській масі на гірничодобувних підприємствах країни обумовлюють, як показує досвід, вибір вибухового методу їхнього руйнування - шпурових або накладних зарядів. У першому випадку шпури бурять на глибину до 1/2...1/3 товщини породного негабаритного блоку, а заряд займає від 1/4 до 1/3 довжини шпуру. В другому випадку - використовують, як правило, порошкоподібний амоніт, який розміщують на поверхні негабариту шаром товщиною 2...2,5 см (є досвід застосування пластичних, рідких, піноподібних ВР).

Основний недолік цих методів порівнянно з невибуховими методами - це необхідність використання дорогих вибухових матеріалів і ручного перфораторного буріння. У шпуровому методі - істотні витрати на буріння, а в методі накладних зарядів - на вибухові матеріали. Крім того, наведені методи характеризуються інтенсивними ударно-повітряними хвилями й розльотом шматків негабаритних блоків, що руйнуються, а це, в основному, обумовлено неефективним використанням зарядів дорогих промислових ВР.

Вивчення робіт вітчизняних і зарубіжних учених: Ханукаева О.М., Коміра В.М., Кучерявого Ф.І., Кутузова Б.М., Мосинца В.М., Вовка О.О., Кравця В.Г., Ткачука К.Н., Воробйова В.Д., Воробйова В.В., Лучка І.А., Крівцова М.В., Єфремова Е.І., Петренка В.Д., Крисіна Р.С., присвячених дослідженню дії вибуху зарядів ВР у скельному середовищі та способів регулювання енерговіддачі в середовище, що руйнується, вказує на можливість підвищення ефективності вибухового руйнування породних негабаритних блоків.

З аналізу експериментальних даних О.М. Ханукаева встановлено величину напруг () в імпульсі вибуху під час руйнування скельних середовищ, що визначається з виразу:

, (1)

де q - питома маса заряду, кг/м3; R - радіус заряду, м; - величина, що враховує вплив глибини закладання заряду на руйнування середовища.

Аналіз виразу (1) показує, що ефективність руйнування скельних середовищ енергією вибуху визначається відповідністю вихідних характеристик використовуваної ВР середовищу, що руйнується, а також умовами дії вибуху заряду на це середовище.

Ґрунтуючись на такому результаті, можна сподіватися, що інтенсивність вибухового руйнування породних негабаритних блоків нижче середньої міцності може бути досягнута від вибуху зарядів із ВР найпростішого складу з конструктивними параметрами, що забезпечують збільшену тривалість імпульсного впливу на породний негабаритний блок, що руйнується.

Виходячи із проведеного аналізу, сформульовані вищевказані мета й завдання досліджень.

Другий розділ роботи присвячений дослідженню дії вибуху заряду ВР у технологіях вибухового руйнування породних негабаритних блоків і обґрунтуванню обраного напрямку досліджень.

Як відомо, головна властивість твердого тіла полягає в опорі тіла формозміні: при впливі зовнішніх сил у ньому виникають внутрішні напруження, які перешкоджають зміні його форми. На молекулярному рівні це пояснюється наявністю в твердому тілі кристалічної решітки, в якій кожен атом, молекула або іон займають конкретне положення по відношенню один до одного, а між собою вони пов'язані силовими полями. Руйнування твердого тіла на молекулярному рівні - це переміщення атома за межі решітки, яке пов'язано зі значними витратами енергії та обумовлено надзвичайно стабільним станом атомів кристалічної решітки в твердому тілі. Руйнування на макрорівні - це розпад твердого тіла на непов'язані між собою окремості (шматки).

Застосування імпульсного навантаження на тверде тіло задає процес його руйнування, який характеризується двома стадіями - докритичною й критичною. Докритична стадія характеризується зародженням і повільним в'язким утворенням мікротріщин, а критична - підростанням субкритичних тріщин, взаємодією мікродефектів та безпосереднім руйнуванням, наприклад, породного негабаритного блоку. Така особливість імпульсного впливу на тверде тіло обумовлює можливість регулювання процесу руйнування скельного середовища (негабаритного блоку) за рахунок зміни параметрів докритичної і критичної стадій. Зменшення докритичної стадії буде сприяти руйнуванню породного негабаритного блоку, що може бути здійснено відповідним імпульсним впливом.

У практиці вибухової справи, як правило, породний негабаритний блок руйнують енергією вибуху ВР, яку розміщують на поверхні матеріалу, що руйнується, (накладній заряд), рис. 1, а або ж усередині матеріалу, що руйнується (шпуровий заряд) рис. 1, б.

Як видно з рис. 1, руйнування породного негабаритного блоку енергією вибуху накладного заряду (рис. 1, а), в основному, буде визначатися тріщинами, що йдуть від поверхні контакту заряду ВР із негабаритом. Інтенсивність подрібнення під час вибухового впливу буде багато в чому залежати від вихідних фізико-механічних властивостей породи та параметрів імпульсного впливу.

При впливі енергії вибуху шпурового заряду на породний негабаритний блок (рис. 1, б) його руйнування буде визначатися тріщинами, що виникли усередині цього блоку й відповідно до теорії Грифітса його руйнування буде відбуватися за дотри-мання автокаталітичності процесу руйнування. Інтен-сивність подрібнення негаба-ритного блоку в цьому ви-падку, в основному, буде визначатися тільки парамет-рами імпульсного впливу.

На рис. 2 наведено можливі схеми імпульсного навантаження матеріалу, ана-ліз яких показує, що під час швидкого навантаження існує певний інкубаційний період (ф1), необхідний для взаємодії мікродефектів. У тому ви-падку, якщо час дії прикла-деного навантаження (фпр.нагр) менше цього інкубаційного періоду, то руйнування матеріалу відбудеться лише при напругах (ут.н), рівних або більших його теоретичної міцності (102 - 103 ГПа). У тому випадку, якщо фпр.нагр більше ф1 і дорівнює або менше ф2, то руйнування матеріалу відбудеться при напругах (укр.д), що перевищують критичні динамічні, величина яких менше теоретичної міцності матеріалу й суттєво залежить від швидкості протікання процесу навантаження ().Чим більша величина , тим при більш високих критичних динамічних напругах буде відбуватися руйнування матеріалу. При збільшенні часу впливу процесу навантаження створюються умови, коли руйнування матеріалу настає при напрузі близькій до критичної статичної (укр.ст), величина якої в скельних породах відповідає їхній міцності.

На рис. 3 наведено аналі-тично розраховані імпульси, що виникають на контакті «ВР-порода» для деяких конденсо-ваних і порошкоподібних ВР, а також для малощільного вибу-хового складу (МЩВС) «Ігфаніт-М» різної щільності. Аналіз залежностей, наведених на рис. 2 і 3, їхнє зіставлення показують, що імпульсний вплив на породу від вибухів зарядів тротилу й гексогена близький за макси-мальною амплітудою, імпульс-ний вплив на породу вибуху зарядів амоніту 6ЖВ відповідає (зі значним запасом) діаграмі динамічного навантаження мате-ріалу. Серія розрахованих ім-пульсів від вибухів зарядів МЩВС «Ігфаніт-М» різної щільності за величиною макси-мальної амплітуди у вибуховому імпульсі і їхня тривалість набли-жаються до статичної діаграми навантаження матеріалу. Наведені результати добре корелюють із отриманими раніше висновками, що регулювання процесу руйнування твердого тіла можливе за рахунок зміни в цьому процесі параметрів докритичної та критичної стадій.

Вибухове руйнування скельного середовища визначається параметрами імпульсу вибуху (I), який для шпурового й накладного заряду із забивкою визначається виразом:

, (2)

де s - площа поперечного перетину заряду, м2; - щільність ВР, г/см3; L - довжина заряду, м; Д - швидкість детонації ВР, м/с; h - товщина забивки, м; - діаметр накладного або шпурового заряду, м; f - коефіцієнт ефективності забивки, який визначається експериментально.

З аналізу формули (2) виходить, що зміна параметрів докритичної та критичної стадій процесу руйнування твердого тіла істотно залежить від експериментального параметру f, а також h і .

Враховуючи вищевикладене, найбільш ефективне вибухове руйнування породних негабаритних блоків середньої та нижче середньої міцності (за інших рівних умов), варто очікувати при спільному вибуховому впливі накладного та шпурового зарядів. При цьому використання в таких зарядах промислових ВР (амоніт 6ЖВ, грамоніт 79/21 тощо) з економічних міркувань недоцільно. Найбільш прийнятним варіантом може бути використання в якості ВР у шпуро-накладних зарядах АС, яка б виявляла стабільні вибухові властивості в технологіях вибухового руйнування породних негабаритних блоків.

У третьому розділі наведено результати вивчення фізико-хімічних властивостей АС для розробки методики її підготовки як ВР для технології вибухового руйнування породних негабаритних блоків.

Вивчення результатів аналізу випробувань АС на сприйнятливість до імпульсного впливу показало, що вона при будь-яких типах іскрових впливів не детонує навіть із домішками піроксиліну, або димного пороху і не детонує від удару. При взаємодії АС із полум'ям вона плавиться. При спалюванні АС на багаттях (до 200 кг) вибуху та розкидання її, або багаття не спостерігалося. Від полум'я вольтової дуги АС плавиться, кипить і перетворюється в білу пару, іноді з виділенням окислів азоту, але без вибуху. Тільки від 150 капсулів-детонаторів (гремучортутнотетрилових) відбувся повний вибух 35 кг АС, сильно злежалої, закупореної в паперовий мішок (0,84 % вологи). Все викладене говорить про те, що АС є нестабільною ВР і може бути ініційована за допомогою потужніх ініціаторів.

Але слід відмітити, що отримані висновки зроблені на підставі дослідів з вибуху АС різного фізико-хімічного стану без врахування параметрів атмосфери (вологість, температура повітря) і часу контакту АС з атмосферою. Головне в цих дослідах, що випробовувана АС була різної вологості й дисперсності.

Як відомо АС - це кристалічний порошок білого або злегка жовтуватого кольору з питомою масою від 1,44 до 1,79 г/см3 (залежно від кристалічної будови). Її молекулярна маса дорівнює 80 з вмістом 60 % кисню, 5 % водню й 35 % азоту.

На рис. 4 показано шість кристалічних форм АС. Кристалічну форму a і б АС має при температурах нижче -16°С. Між -16°С і 18°С кристали переходять у ромбічну форму д та е і питома маса АС дорівнює 1,726 г/см3; у такій формі АС стійка до температури 32,1°С і характеризується відсутністю спікання кристалів. За температури вище 32,1°С кристали ромбічної форми збільшуються в об'ємі на 3 %, поглинаючи тепло (5 кал на 1 г АС), і розпадаються в дрібнокристалічний порошок ромбічної форми з питомою масою 1,66 г/см3. У вологій атмосфері цей порошок швидко твердіє. За температури 84,2°С ця модифікація переходить у кристали ромбоедричної форми, які мають грані у вигляді ромбів і тригранних кутів з питомою масою 1,69 г/см3. Утворення кристалів супроводжується зменшенням об'єму й виділенням тепла кількістю 5,3 кал на 1 г речовини. За температури 125,2°С ці кристали приймають кубічну форму г і відрізняються клейкістю.

З наведених даних видно, що АС залежно від температури змінює свою внутрішню кристалічну форму. Одночасно ці процеси супроводжуються як виділенням, так і поглинанням тепла. Із чого виходить, що залежно від своєї внутрішньої будови (а, ...,е) АС взаємодіє з атмосферним повітрям неоднаково, з неоднозначною гігроскопічністю.

Вивчення досвіду з промислового використання АС і ВР на її основі в різних умовах показало, що їхнє зберігання на відкритих площадках насипом зі зміною температури (Т°) і вологості повітря (Вл) викликає відповідні зміни стану АС. При цьому АС надзвичайно гігроскопічна за умови підвищеної відносної вологості й температури повітря понад 20°С. В умовах низької відносної вологості вона віддає вологу й підсушується. Під час тривалого зберігання на відкритих майданчиках насипом АС багаторазово змінює свій фізико-хімічний стан, як правило, має високу внутрішню вологість, злежується й спікається і, як наслідок, не може бути використана як сировина для створення ВР зі стабільними вибуховими властивостями. Саме тому АС марки Б, яка випускається нашою промисловістю, через зберігання та транспортування в подібних умовах була виключена з використання як сировина для створення ВР.

Проведені спостереження за використанням АС марки А показали, що, незважаючи на те, що вона транспортується й зберігається в герметичних поліетиленових мішках і має вихідні стабільні вибухові властивості, за температури повітря понад 20°С вона починає підсихати, а при подальшому підвищенні температури до 30°С й більше починає злежуватися за рахунок кристалоутворення. Виявлений факт послужив підставою для наступного висновку: зберігання АС марки А повинно бути таким же, як і промислових ВР.

Ґрунтуючись на результатах проведених дослідів, як сировину для ВР зі стабільними вибуховими властивостями було обрано АС марки А з молекулярною масою 80, кисневим балансом +20 %, теплотою утворення при постійному об'ємі 1059 ккал/кг і з масовою часткою води в АС не більше 0,2...0,6 %.

З огляду на той факт, що використання АС марки А супроводжується розгерметизацією поліетиленового мішка, а значить на цей період вона починає взаємодіяти з атмосферним повітрям (Т°, Вл), було вивчено (погодинний до 8 годин) вплив часу контакту АС з атмосферою на стабільність її вибухових властивостей. Ці експерименти показали, що АС марки А при Т=20°С і підвищеній вологості повітря протягом півгодини втрачає свої стабільні вибухові властивості за рахунок різкого збільшення внутрішньої вологості з 0,3 % до 3 % і більше.

Одним зі способів збереження стабільних властивостей АС є їхнє укупорювання (парафінування, фарбування тощо). Автором було проведено експерименти з укупорювання гранульованої й диспергованої АС марки А.

Експерименти проводилися в такий спосіб. Готувалися зразки із гранульованої й диспергованої (до 1 мм) АС марки А, не оброблені й оброблені поверхнево-активною речовиною (ПАР) (контакт чорний нерафінований).

Зразки АС (гранульованої та подрібненої) масою по 200 г кожен, пакували в паперову й поліетиленову тару, а також розміщували насипом і витримували за наступних умов:

у закритому опалюваному приміщенні за температури 18...20ос і відносній вологості 40 % протягом 45 діб;

у неопалюваному приміщенні за температури від -5 до +5ос і відносній вологості від 60 до 90 %.

У процесі виконання експериментальних робіт велося спостереження за станом зразків АС. Як свідчать результати дослідів, фізико-механічні властивості зразків гранульованої та подрібненої АС не оброблені ПАР витримані при постійній температурі (18...20ос) і відносній вологості 40 %, за період спостережень не змінилися, ці зразки не втратили сипкості. Збільшення вологості й втрату сипкості помічено в зразках АС, витриманих в умовах, де температура змінювалася від -5 до +5ос і вологість від 60 % до 90 %. У таких зразках АС утворився поверхневий шар товщиною від 5 до 12 мм. Спостереження за зразками гранульованої та подрібненої АС, витриманими в умовах різкого перепаду температури й підвищеної вологості (100 %), показали, що в зразках гранульованої селітри захисний шар, утворений протягом перших 5 діб, залишився без видимих змін.

Спостереження за станом зразків із гранульованої та подрібненої АС, оброблених ПАР, показали, що під час зберігання в умовах постійної температури й вологості, що не перевищує 40 %, їхні властивості не змінюються.

Отримані дані показують, що ідеальними умовами зберігання АС є ті, при яких температура й вологість навколишнього середовища в період зберігання залишаються відносно постійними й знаходяться в інтервалі температур 18...20ос, а вологість - не більше 30...40 %.

Ґрунтуючись на наведених вище результатах досліджень, розроблено методику підготовки АС як ВР для технології вибухового руйнування породних негабаритних блоків, яка полягає в наступному:

використання АС марки А з обов'язковим зберіганням її як ВР;

попередня обробка з використанням ПАР (контакт чорний нерафінований) у кількості 0,8...1,2 % від маси АС;

механічне змішування та подрібнення АС на спеціальному подрібнювачі;

фасування обробленої АС у поліетиленові мішки (для зберігання та транспортування).

У четвертому розділі викладено результати промислових і полігонних експериментальних досліджень руйнування породних негабаритних блоків зарядами ВР різних типів і конструкцій.

Експериментальні роботи велися в умовах полігону й кар'єрів ВАТ «ДФДК».

Напівпромислові експерименти з вибухового руйнування модельних негабаритних блоків проводилися в умовах полігону. Модельні негабаритні блоки виготовлялися з дотриманням критеріїв моделювання й подібності. Вибуховому руйнуванню піддавалися бетонні блоки розмірами 0,5х0,5х0,5 м, виготовлені з суміші піску, цементу й вапняного відсіву. Міцність модельних блоків задавалася в діапазоні 600 - 700 кг/см2. Блоки руйнувалися вибухами накладних, шпурових і шпуро-накладних зарядів. Перед вибухом їх розміщували на рівній ущільненій земній поверхні. Для виключення розльоту шматків матеріалу кожен блок у момент вибуху захищався циліндричною оболонкою з конвеєрної стрічки. По кожному роздробленому блоку оцінювали гранулометричний склад шматків за фракціями. Шматки розміром менше 4 см визначали ситовим методом, а більші - заміряли вручну.

На рис. 5 наведено залежності для накладних, шпурових і шпуро-накладних зарядів, отримані за експериментальними даними. З аналізу цих залежностей випливає, що здатність вибуху накладного заряду до подрібнення приблизно на порядок нижча, ніж шпурового. Так, значення =30 см забезпечується при =2,2 кг/м3 у випадку накладного заряду й при 0,2 кг/м3 у випадку шпурового, тобто при в 11 разів меншому. Крупність подрібнення, оцінювана величиною =20 см, досягається за показниками =3,0 кг/м3 і =0,3 кг/м3 для порівнюваних зарядів. Тут різниця у величині дорівнює 10.

Залежності для шпуро-накладних зарядів розташовуються між залежностями для шпурового (праворуч) і накладного (ліворуч) зарядів. За глибини шпура, меншій граничної (4 - 5 см), ця залежність якісно подібна залежності для накладного заряду, але за значень в 1,7 (при =30 см) і 1,6 (при =20 см) раз менших. Якщо глибина шпура в шпуро-накладному заряді більша граничної (10 і 15 см), тоді залежності наближаються до лінійних. Вони починаються зі значення , що відповідає даній некритичній глибині шпура в шпуровому методі подрібнення й мало зменшуються зі збільшенням .

Отримані експериментальні результати свідчать про те, що здатність шпуро-накладних зарядів до подрібнення може бути істотно більшою, ніж накладного заряду, але набагато меншою, ніж шпурового заряду. Найбільшу ефективність подрібнення шпуро-накладний заряд має при глибині шпура, меншій за критичну для шпурового заряду.

Ґрунтуючись на результатах проведених модельних експериментів, були проведені уточнюючі тестові промислові експерименти з використанням як ВР грамоніта 79/21 ГС, гранульованої та диспергованої АС.

Досліди з подрібнення породних негабаритних блоків укороченими шпуровими зарядами здійснювали на доломітизованих вапняках (кар'єр «Доломітовий», гор. 127 м) і на доломітах (кар'єр «Східний», гор. 53 м) з використанням в якості ВР грамоніта 79/21 ГС. Усього було подрібнено 12 блоків доломітизованого вапняку одиночними шпуровими зарядами. Відносна довжина шпурів змінювалася від 0,45 до 0,18, потужність блоків у напрямку шпуру - від 120 до 60 см, а їхня довжина - від 110 до 205 см. У результаті вибуху блоки були інтенсивно подрібнені з утворенням шматків з максимальною довжиною ребра 45...80 см і тільки з блоку розмірами 205х120х100 см, несприятливо орієнтованого в просторі за відносної довжини шпура =0,3, максимальний розмір шматка досягав 105 см.

Укороченими шпуровими зарядами було подрібнено 10 доломітних негабаритних блоків. Їхні розміри змінювалися в наступних межах: довжина - 135...240 см, ширина - 95...195 см, товщина - 85...120 см. У блоці з довжиною 240 см було пробурено 2 шпури, в інших - по одному. Відносна довжина шпурів становила 0,18-0,33. Величину =0,18 мав блок з розмірами 220х150х105 см. У ньому радіальні й донні вибухові тріщини не досягли оголених поверхонь блоку, навколо устя шпура утворилася несиметрична вирва з максимальним радіусом до 45 см. Інші блоки були подрібнені на кондиційні шматки. Виходячи з отриманих результатів, граничною відносною довжиною шпура прийнято значення 0,2.

Критичну товщину накладного заряду за детонаційним проявом визначали для двох видів подрібненої АС: обробленої поверхнево-активною речовиною в кількості 0,8...1,2 % за масою й не підданій такій обробці.

Для оцінки критичної товщини накладного заряду з диспергованої АС за його детонацією, за кожним її різновидом проведено три досліди з товщиною шару АС 2,5; 5 і 10 см. Циліндричні заряди діаметром 20 см у паперових оболонках розміщували на горизонтальній поверхні щебеню класу 1...2 см і ініціювали петлею ДШЕ-9 у вигляді кільця діаметром 5...6 см, яке знаходилося на дні заряду в його центральній частині.

На основі проведених дослідів зроблені наступні практичні висновки. По-перше, зі збільшенням товщини накладного заряду зростає повнота вибухового перетворення подрібненої АС, а відповідно й контактна дія вибуху на скельне середовище. По-друге, обробка селітри ПАР не тільки захищає її від атмосферної вологи, але й підвищує детонаційну здатність. І, нарешті, критичну товщину накладних зарядів з диспергованої АС, обробленої ПАР, варто приймати не менше 5 см.

Експериментальне вивчення подрібнюючої дії вибухів накладних зарядів з диспергованої АС, обробленої ПАР, проводили на негабаритних блоках доломіту (кар'єр «Східний», гор. 63 м) і рядових вапняків (кар'єр «Центральний», гор. 65 м). Було використано 4 доломітних блоки з такими розмірами: 220х150х150 см, 170х125х90 см, 270х110х100 см і 190х115х85 см. Масу накладного заряду визначали з урахуванням питомої витрати АС, рівної 3 кг/м3. У ролі бойовика в них використовували 0,5 кг амоніта 6ЖВ, який ініціювали петлею ДШЕ-9. У результаті вибуху всі блоки виявилися інтенсивно роздробленими: лінійний розмір максимальних шматків становив 70...90 см. Блоки було зруйновано як радіальними тріщинами, які розвиваються від місця розташування заряду до периферії блоків, так і численними відкольними тріщинами, які максимально проявляються вдалині від заряду й часто проходять через неоднорідності й ослаблені місця в породному блоці.

На вапняках було подрібнено 8 негабаритних блоків при питомій витраті диспергованої АС 3 і 4 кг/м3. Розміри блоків були близькими до доломітних. Ініціювання накладних зарядів здійснювалося подвійною петлею ДШ. Досягнута крупність дроблення була гіршою, ніж на доломітних блоках, особливо при питомій витраті АС 3 кг/м3. Тут блоки розділялися на 3...4 великих шматки, розмір яких наближався до половини довжини блоку, і трохи відкольних шматків з периферійних частин блоків. У цілому крупність отриманих шматків перебувала на границі з негабаритними (95 - 100 см), іноді навіть трохи перевищуючи їх.

Випробування шпуро-накладного заряду проведено в широкому діапазоні зміни впливаючих факторів: типу ВР шпурової частини накладного заряду, його довжини й маси, типу ВР і маси накладного заряду, розмірів, форми й орієнтації негабаритних блоків різних різновидів порід. У шпуровій частині заряду використовували грамоніт 79/21 ГС, гранульовану АС, дисперговану АС двох видів (з добавкою ПАР та без неї). Відносна глибина шпуру змінювалася від 0,5 до 0,2. ВР зовнішнього заряду була представлена диспергованою АС з добавкою ПАР або без неї. Питома витрата ВР зовнішнього заряду становила 0,6 - 3 кг/м3. Поєднання ВР шпурового й накладного зарядів також було різним: грамоніт 79/21 ГС - диспергована АС, гранульована АС - диспергована АС, диспергована АС - диспергована АС. Експерименти проведено на негабаритних блоках вапняків, доломітизованих вапняків і доломітів. Їхні розміри (довжина) змінювалися від 110 до 265 см, а об'єм - від 0,6 до 4,6 м3. Сумарно шпуро-накладними зарядами подрібнено 123 блока загальним об'ємом 187 м3.

З результатів випробувань отримано висновки, що найбільш ефективне руйнування під час використання шпуро-накладних зарядів досягається за розміщення в нижній половині вкорочених шпурів гранульованої АС, а у верхній його половині й у накладному заряді - диспергованої АС із добавкою ПАР.

На базі результатів проведених досліджень сформульовано метод вибухового шпуро-накладного руйнування негабаритних блоків порід середньої й нижче середньої міцності, який полягає у наступному. У породному негабаритному блоці буриться шпур глибиною 0,2...0,25 висоти породного негабаритного блоку. В шпурі розміщують лінійний ініціатор і гранульовану або дисперговану АС, оброблену ПАР (контакт чорний нерафінований) у кількості 0,8...1,2 % від її маси. На поверхні породного негабаритного блоку (над шпуровим зарядом) розміщують накладний заряд з диспергованої АС і за загальноприйнятою схемою проводиться вибух такого заряду.

У п'ятому розділі наведено результати промислової апробації та техніко-економічну ефективність використання методу шпуро-накладного руйнування породних негабаритних блоків у кар'єрах ВАТ «ДФДК» з урахуванням фізико-механічних властивостей вапнякових і доломітних порід.

Продуктивна товща Єленівського родовища, що розробляється кар'єрами, складена карбонатними породами турнейського та візейського ярусів, стратифікованих на ряд горизонтів, підгоризонтів і зон, у межах яких породи відрізняються віком, речовинним складом (а відповідно й кондицією), фізико-механічними, структурними й текстурними властивостями.

Первинне подрібнення гірських порід на кар'єрах здійснюють свердловинними зарядами діаметром 250 мм (бурові верстати СБШ-250МН) на уступах висотою 10 м з питомою витратою ВР від 0,3 до 1,0 кг/м3 залежно від фізико-механічних властивостей гірських порід і використовуваної ВР.

У результаті первинного висадження в розвалі гірської маси є близько 3...5 % породних негабаритних блоків, розмір яких перевищує 1 м. Джерелом виходу цих блоків є шари великоблочних порід, які погано дробляться в укосах уступів і в зоні забивки свердловинних зарядів, а також у закольних дільницях масивів, що підриваються. Незважаючи на те, що обсяги закарстованості в зонах карстових вирв становлять до 15 %, масовий вихід великих негабаритних блоків досягає 18...25 %.

Промислову апробацію розробленого методу шпуро-накладного руйнування породних негабаритних блоків здійснено на Єленівському родовищі вапняків у кар'єрах Центральний, Доломітовий та Східний. Запропонований метод шпуро-накладного руйнування, який є вдосконаленим варіантом використовуваної в цих кар'єрах технології шпурового руйнування породних негабаритних блоків зарядами із промислових ВР, випробовувався за наступною схемою.

Руйнування породних негабаритних блоків (див. рис. 6) полягає в наступному. У блоці 1 буриться вкорочений шпур 2 діаметром 40...42 мм, у цьому шпурі розміщують спеціальні лінійні ініціатори типу ДШЕ-9 і гранульовану АС на всю його глибину. Потім над шпуровим зарядом розміщують накладний заряд 3 подрібненої АС - насипом, у паперовій або поліетиленовій оболонці 4. Після чого за загальноприйнятою схемою здійснюється вибух такого заряду.

Оскільки на характер та інтенсивність руйнування породних негабаритних блоків крім фізико-механічних властивостей породи впливають їхня форма й розміри, досліджена їхня статистична характеристика в умовах кар'єрів ВАТ «ДФДК».

Виміри здійснювали за трьома взаємно перпендикулярними напрямками, які є довжиною , шириною і товщиною прямокутної призми, описаної навколо породного негабаритного блоку на діючих уступах Центрального, Доломітового та Східного кар'єрів. При цьому виділяли три види порід: вапняки, доломітизовані вапняки й доломіти. Кількість обміряних блоків становила: вапняків - 423, вапняків доломітизованих - 312 і доломітів - 472. За результатами проведених вимірів було отримано загальні емпіричні розподіли породних негабаритних блоків за довжиною у вигляді східчастих гістограм , де - вихід (%) породних негабаритних блоків у класах крупності з діапазоном довжини м; гістограми для блоків різної форми; залежності , і , де - описаний об'єм породного негабаритного блоку.

Вміст блоків різної форми за групами характеризується даними, наведеними в табл. 1.

Таблиця 1

Вміст блоків за породами, %

Форма блоків	Вапняк	Доломітизований вапняк	Доломіт
Кубоподібна	36,6	22,5	38,1
Стовпчаста	14,7	17,9	17,4
Плитчаста	15,8	12,5	14,2
Подовжено-плитчаста	32,9	46,1	30,3
Подовжено-пластинчаста	-	1,0	-

Викладене вказує на те, що геометричні параметри породних негабаритних блоків, утворених внаслідок первинного подрібнення у кар'єрах ВАТ «ДФДК» мають певні закономірності, які можуть бути використані під час вибору й оптимізації методу їхнього вибухового руйнування. Наведені статистичні дані дають підставу припускати можливість зниження шпурового буріння в породних негабаритних блоках у силу переваги в них порівняно низьких значень товщини.

За період червень - жовтень 2005 р. у кар'єрах ВАТ «ДФДК» із застосуванням шпуро-накладних зарядів з АС було зруйновано 325 породних негабаритних блоків загальним об'ємом 590 м3. Причому питомі витрати АС в шпурах не перевищували 0,3...0,4 кг/м3. Діаметр накладних зарядів та їхня товщина в залежності від розмірів негабаритів становили відповідно 150...250 мм і 20...100 мм з питомими витратами АС у накладних зарядах від 1...2 кг/м3.

У кар'єрі „Доломітовий” проведено 5 вибухів і зруйновано 200 породних негабаритних блоків: на горизонті 127 м, екскаватор № 20 - 3 вибухи; на горизонті 10 м, екскаватор № 53 - 2 вибухи. Об'єм негабаритних блоків з доломіту й доломітизованих вапняків змінювався від 1 до 2,5 м3.

У кар'єрі «Східний» проведено 2 вибухи: на горизонті 40 м (екскаватор № 51) зруйновано 50 блоків рядового вапняку, а на горизонті 53 м (екскаватор № 49) - 35 доломітових блоків об'ємом 1...2,5 м3.

В усіх проведених вибухах не спостерігалося зарядів, що відмовили, якість подрібнення породних негабаритних блоків - задовільна.

Очікуваний економічний ефект від впровадження запропонованої технології руйнування породних негабаритних блоків шпуро-накладними зарядами АС при руйнуванні 100000 м3 вапнякових блоків становить 150,4...159,1 тис. грн., а при руйнуванні доломітних блоків - 135,6...195,8 тис. грн.

ВИСНОВКИ

У дисертаційній роботі вирішена актуальна наукова задача - підвищення ефективності вибухового руйнування породних негабаритних блоків середньої та нижче середньої міцності за рахунок зниження витрат на ВР і буріння на основі збільшення тривалості імпульсного впливу на середовище, що руйнується, шляхом використання шпуро-накладних зарядів із спеціально підготовленої АС різної дисперсності й фізико-хімічного стану.

Основні наукові й практичні результати роботи.

1. На сьогоднішній день руйнування породних негабаритних блоків у кар'єрах здійснюють, в основному, тільки вибуховими методами. Однак, в останні роки, у зв'язку з різким подорожчанням промислових ВР і перфораторного буріння істотно погіршилися техніко-економічні показники вибухових методів руйнування породних негабаритних блоків. Тому дослідження, спрямовані на вдосконалення вибухових методів руйнування породних негабаритних блоків, становлять значний науковий і практичний інтерес.

2. Ефективне вибухове руйнування негабаритних блоків порід середньої та нижче середньої міцності забезпечується створенням подовжених імпульсних навантажень від вибухів шпуро-накладних зарядів із спеціально підготовленої АС різного дисперсного складу. Встановлено, що дисперсність АС у накладній частині заряду не повинна перевищувати 1 мм, а в шпуровій частині - 3...5 мм, як подрібненої, так і гранульованої.

3. Стабільні вибухові властивості АС забезпечуються при її вологості ?0,3%, відсутності злежуваності та її зберіганні на складах, як ВР. Збереження стабільних вибухових властивостей АС досягається її обробкою ПАР (контакт чорний нерафінований) у кількості 0,8...1,2 % від маси АС. На цьому підґрунті вперше розроблено методику забезпечення стабільних вибухових властивостей АС для руйнування негабаритних блоків порід середньої й нижче середньої міцності (вапняки, доломіти) шпуро-накладними зарядами із АС.

4. Ефективне й стабільне вибухове розкладання АС у шпуро-накладних зарядах забезпечується лінійним ініціюванням шпурової частини заряду, а накладної частини заряду енергією імпульсу вибуху шпурового заряду.

5. Розроблено спосіб шпуро-накладного руйнування негабаритних блоків порід середньої й нижче середньої міцності, який полягає в бурінні в негабаритному блоці шпура глибиною 0,2-0,25 його товщини, розміщенні в ньому на всю його глибину лінійного ініціатора і спеціально підготовленої АС, формуванні над шпуром накладного заряду з подрібненої АС, обробленої ПАР (контакт чорний нерафінований) у кількості 0,8...1,2 % від її маси і підриванні.

6. Розроблений спосіб на стадії промислових випробувань використано у кар'єрах ВАТ «ДФДК». Фактичний питомий економічний ефект від використання методу при руйнуванні породних негабаритних блоків у кар'єрах ВАТ «ДФДК» в 2004-2006 р.р. склав 1,49...1,83 грн./м3. Річний очікуваний розрахунковий економічний ефект від використання методу в кар'єрах ВАТ «ДФДК» при подрібненні вапнякових негабаритних блоків склав 149 тис. грн., а при руйнуванні доломітних блоків - 183 тис. грн.

Основний зміст дисертаційної роботи викладено в наступних публікаціях:

1. Опыт взрывного разрушения негабарита на золоторудных карьерах Узбекистана / Э.И. Ефремов, В.Ф. Джос, Н.А. Зинько, В.И. Филь, С.В. Ковалевич // Металлур. и горноруд. пром. - 2002. - №1. - С. 76-77.

2. Крівцов М.В., Поплавський В.А., Ковалевич С.В. Параметри потенційної загрози аварійних вибухів об'єктів з вибуховими речовинами // Металлур. и горноруд. пром. - 2004. - №3. - С. 89-92.

3. Ковалевич С.В., Кривцов Н.А. Взрывное дробление негабаритных фракций в карьерах ОАО «Докучаевский флюсо-доломитный комбинат» // Вісник Національного технічного університету України „КПІ”. Серія „Гірництво”: Зб. наук. праць. - К.: НТУУ „КПІ”. ЗАТ „Техновибух”.- 2005. - Вип. 12. - С. 68-71.

4. Крівцов О.М., Ковалевич С.В. Про оперативне управління енергією вибуху при подрібненні негабаритних фракцій накладними зарядами на кар'єрах // Вісник Національного технічного університету України „КПІ”. Серія „Гірництво”: Зб. наук. праць. - К.: НТУУ „КПІ”: ЗАТ „Техновибух”. - 2006. - Вип. 13. - с. 81 - 84.

5. Ковалевич С.В., Дудковский Т.Г., Кривцов А.Н. Результаты испытания аммиачно-селитряных зарядов при дроблении негабаритных блоков в условиях Докучаевского флюсодоломитного комбината // Проблеми охорони праці в Україні: Зб. наук. праць. - К.: ННДІПБОП. - 2007. - Вип. 13. - С.112-119.

6. Кривцов Н.В., Пашков А.П., Ковалевич С.В. Исследование физико-химических свойств аммиачной селитры как взрывчатого вещества // Проблеми охорони праці в Україні: Зб. наук. праць. - К.: ННДІПБОП. - 2007. - Вип. 13. - С.119-127.

7. Ковалевич С.В. Физические предпосылки интенсификации разрушения негабаритных отдельностей импульсными нагрузками // Інформаційний бюлетень з промислової безпеки. - К.: ННДІПБОП. - 2007. - №1. - С. 24-26.

8. Ковалевич С.В. Эксперментальные исследования взрывного разрушения негабаритных блоков // Проблеми охорони праці в Україні: Зб. наук. праць. - К.: ННДІПБОП. - 2007. - Вип. 14. - С.91-104.

9. Кривцов Н.В., Ковалевич С.В. Интенсификация разрушения негабаритных блоков импульсными нагрузками // Вісник НТУУ „КПІ”: Серія „Гірництво”: Зб. наук. праць. - К.: НТУУ „КПІ”.- 2007. - Вип. 15. - С. 85-88.

10. Крівцов М.В., Пашков А.П., Ковалевич С.В. Ефективність руйнування негабаритних кусків новими найпростішими аміачно-селітряними зарядами.// Металлур. и горноруд. пром. - 2007. - №5. - С. 94-96.

АНОТАЦІЯ

Ковалевич С.В. Підвищення ефективності вибухового руйнування негабаритних блоків у кар'єрах. Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.15.09 - Геотехнічна та гірнича механіка. Національний науково-дослідний інститут промислової безпеки та охорони праці, Київ, 2008.

В дисертації досліджено ефективність вибухового руйнування породних негабаритних блоків у кар'єрах.

Встановлено залежність вибухового руйнування породних негабаритних блоків від типу заряду (шпуровий, накладний, шпуро-накладний).

Розроблено методику забезпечення стабільних вибухових властивостей в АС різного дисперсного й физико-хімічного стану та метод шпуро-накладного руйнування породних негабаритних блоків.

Розроблено метод шпуро-накладного руйнування негабаритних блоків порід середньої та нижче середньої міцності, який включає буріння шпурів, розміщення в них лінійного ініціатора та спеціально подготовленої АС, розташування над шпуром накладного заряду зі спеціально підготовленої подрібненої АС та підриванні шпурового заряду, а від нього - накладного.

Розроблений метод на стадії промислових випробувань використано на кар'єрах ВАТ «ДФДК». Фактичний питомий економічний ефект від використання методу при руйнуванні породних негабаритних блоків на кар'єрах ВАТ «ДФДК» у 2004-2006 р.р склав 1,49...1,83 грн./м3. Річний очікуваний економічний ефект від використання методу на кар'єрах ВАТ «ДФДК» при подрібненні вапнякових негабаритних блоків склав 149 тис. грн., а при подрібненні доломітних блоків - 183 тис. грн.

Ключові слова: негабаритний блок, імпульсне навантаження, аміачна селітра, шпуро-накладний заряд

АННОТАЦИЯ

Ковалевич С.В. Повышение эффективности взрывного разрушения негабаритных блоков в карьерах. Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.15.09 - Геотехническая и горная механика. Национальный научно-исследовательский институт промышленной безопасности и охраны труда. Киев, 2008.

Диссертация посвящена исследованию процесса разрушения породных негабаритных блоков из пород средней и ниже средней крепости импульсными взрывными нагрузками от зарядов из АС и различных типов промышленных ВВ.

На основе анализа существующих методов дробления породных негабаритных блоков в карьерах и физических представлений действия взрыва заряда ВВ в скальной среде выбрано направление повышения эффективности взрывного разрушения породных негабаритных блоков средней и ниже средней крепости.

Идея работы основана на использовании эффекта длительного импульсного воздействия эффекта нагружения пород ниже средней крепости за счет применения ВВ с низкой скоростью детонации и зарядов специальной конструкции, обеспечивающих эффективное запирание продуктов детонации ВВ в шпуре.

Изучение физико-химического состояния и взрывчатых свойств АС с позиции ее использования как слабого ВВ позволило разработать методику обеспечения стабильных взрывчатых свойств АС для технологий взрывного разрушения породных негабаритных блоков.

Проведены экспериментальные исследования действия взрывов зарядов ВВ различных типов (шпуровых, накладных, шпуро-накладных) при разрушении модельных и натурных негабаритных блоков. Установлено, что повышение эффективности разрушения негабаритных блоков достигается шпуро-накладными зарядами из АС различного физико-химического состояния.

...