УПРАВЛЕНИЕ ЭНЕРГИЕЙ ВЗРЫВА ПРИ ДРОБЛЕНИИ ГОРНЫХ ПОРОД СКВАЖИННЫМИ ЗАРЯДАМИ ВВ

АННОТАЦИЯ

В работе исследовано напряженно-деформированное состояние массива и Технология буровзрывных работ на карьерах основные характеристики разрушений, а также влияющие на них геологические и горнотехнические факторы

ABSTRACT

The paper investigates the stress-strain state of the massif and the technology of drilling and blasting in open pits, the main characteristics of destruction, as well as the geological and mining factors affecting them.

Ключевые слова: Технология буровзрывных работ на карьерах, скважинного заряда ВВ, напряженно-деформированное состояние массива, борт, взрывной волны, управление качеством дробления горного массива, устойчивость

Keywords: The technology of drilling and blasting in quarries, borehole explosive charge, stress-strain state of the massif, edge, blast wave, rock mass crushing quality control, stability.

Большое число методов управления действием взрыва обусловлено многообразием факторов, влияющих на степень дробления. К ним можно отнести [1-7]:

• управление качеством дробления горного массива;
• управление воздействием на массив и борт карьера;
• управление формированием развала массива горных пород;
• оптимизацию параметров БВР;
• увеличение высоты отрабатываемых уступов.

К управлению качеством дробления горного массива относятся методы, основанные на изменении начальных условий: выбор типов и удельного расхода ВВ, диаметр заряда, параметры БВР, конструкция скважинного заряда, а также методы управления действием взрыва, базирующиеся на изменении граничных условий: создание большого числа свободных поверхностей, применение многорядного короткозамедленного взрывания (КЗВ) по различным схемам взрывания, обеспечивающим постоянное напряженное состояние взрываемого массива и соударение разлетающихся взорванных кусков.

Качество взрывного рыхления горного массива в карьерах принято характеризовать размером среднего куска разрушенных пород, поэтому рациональные параметры взрывных работ невозможно установить без изучения их гранулометрического состава в развале [3].

Рисунок 1. Параметры БВР, основные характеристики разрушений, а также влияющие на них геологические и горнотехнические факторы

Наиболее значимым методом управления взрывом является применение короткозамедленного взрывания [2, 4]. При этом применение рационализации интервалов замедлений неэлектрических систем инициирования позволяет разместить ту же массу ВВ равномерно во взрываемом объёме, что обуславливает образование свободной поверхности для взрыва каждого последующего заряда на небольшом их расстоянии друг от друга.

Известно, что при распространении ударной волны (волны напряжений) наблюдается значительное поглощение энергии с удалением от центра взрыва. Если, например, взорвать заряд Q, разрушающий объём х³, и заряд такой же массы, состоящий из зарядов, размещённых в этом же объёме, но расположенных в n точках, то в первом случае, для всего заряда волна до поверхности распространяется на расстояние х₁ во втором – на расстояние  описываемого уравнением экспоненты [5].

Следовательно, поглощение энергии взрыва при n зарядах на расстоянии х₂ значительно меньше, чем на расстоянии х₁. Этим обстоятельством, по существу, характеризуется эффект КЗВ. Действительно, если выразить затухание энергии с расстоянием в виде следующих аналитических выражений:

              ,                    (1)

то энергии, участвующие в дроблении, относятся как:

        (2)

Таким образом, во втором случае полезная работа на дробление будет в экспоненциале (1-1/ ) раз больше, чем в первом случае. В этом по существу и заключается эффективность короткозамедленного взрывания.

Управление сейсмическим воздействием при массовых взрывах в приконтурных зонах карьера предполагает целенаправленное изменение энергии взрывных волн во времени и пространстве с тем, чтобы обеспечить целостность борта карьера.

Для сохранения устойчивости бортов карьера необходимо уменьшение сейсмического воздействия на них взрывных работ, что накладывает определенные ограничения на массу одновременно взрываемых зарядов, общую массу ВВ на взрыв и предполагает использование многозарядного КЗВ – взрывания с широким спектром интервалов замедлений, в частности, применением систем неэлектрического инициирования, позволяющего реализовывать принцип взрывания «скважина-замедление».

Управление энергией взрывного воздействия на горный массив возможно как за счет рационализации энергетических характеристик скважинного заряда, повышения степени использования энергии взрыва на разрушение породы в зоне отрыва от массива, уменьшения доли энергии взрыва на разброс породы, так и за счет управления формированием развала горных пород.

Взрывные работы в карьерах сопровождаются значительными деформациями разрушаемого горного массива, проявлением которых являются поднятие кровли уступа в результате разрыхления горных пород или ее понижение в результате смещения части пород в горизонтальной плоскости. При этом, в зависимости от применяемой технологии вскрышных и добычных работ перед взрывными работами могут ставиться задачи по обеспечению смещения массива в весьма широких пределах, что может быть реализовано изменением расположения и величины скважинных зарядов ВВ в массиве, а также условиями работы взрыва. От того, насколько смещения массива при взрыве будут соответствовать заданным значениям, зависит эффективность принятой технологии. Из этого следует, что смещением массива при ведении взрывных работ в карьерах следует управлять, а такое управление является непременным условием эффективной подготовки горного массива к разработке.

При открытой разработке сложно-структурных месторождений для уменьшения потерь и разубоживания полезного ископаемого взрывное рыхление смешанных рудно-породных массивов требуется вести без значительных нарушений их геологической структуры. Теоретические основы взрывания с сохранением геологической структуры базируются на: ограничении смещений разрушаемого массива с помощью подпорной стенки из неубранной массы (взрыв в «зажатой среде»); короткозамедленном взрывании при многорядном расположении скважин – не менее 7-9 в ряду и не более 6-8 по ширине взрываемого блока; применении качественной забойки.

Таким образом, рассмотренные методы управления качеством взрывных работ при подготовке горного массива к выемке обеспечивают необходимую степень дробления для эффективной работы горнотранспортного оборудования, полноту извлечения полезного ископаемого из недр и снижение сейсмического воздействия на борта карьера.

Список литературы:

1. Norov Y., Karimov Y., Latipov Z., Khujakulov A., Boymurodov N. Research of the parameters of contour blasting in the construction of underground mining works in fast rocks // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering 1030 (1), 012136
2.  Бибик И.П., Рубцов С.К., Сытенков Д.В. Управление взрывной подготовкой пород в технологических потоках карьеров. – Ташкент: Фан, 2008. – 424 с.
3. Друкованный М.Ф., Кукиб Б.Н., Куц В.С. Буровзрывные работы на карьерах. – М.: Недра, 1990. – 367 с.
4. Заиров Ш.Ш. Интенсификация технологических процессов буровзрывных работ при разработке месторождений кызылкумского региона открытым способом // Дисс. … докт. техн. наук. ‒ Навои, 2016. ‒ 230 с.
5. Кутузов Б.Н., Скоробогатов В.М., Мосинец В.Н. и др. Справочник взрывника. – М.: Недра, 1988. – 511 с.
6. Мосинец В.Н. Дробящее и сейсмическое действие взрыва. – М.: Недра, 1978. – 271 с.
7. Уринов Ш.Р., Каримов Ё.Л., Норов А.Ю., Авезова Ф.А., Турсинбоев Б.У. Проблема управления энергией взрыва при формировании развала взорванной горной массы на карьерах // Journal of Advances in Engineering Technology – Navoi, 2021. – №2(4). P. 65-71.