Методика определения дальности перемещения вскрышных пород при их взрывной перевалке

Для уточнения качественной схемы взрывной перевалки и изучения характерных особенностей формирования развала взорванной горной массы были выполнены эксперименты на физических моделях из песчаногипсовой смеси в лабораторных условиях кафедры «Взрывное дело» МГГУ.

В целях приближения к натурным условиям слоистый характер массивов вскрышных пород угольных разрезов Вьетнама [1] моделировался слоями песчано-гипсового материала скрепленными гипсовым раствором. Поверхность слоев на откосе модельного уступа окрашивалась в маркирующие цвета, что позволяло в последствии определить первоначальное положение взорванных на уступе. Толщина слоев в моделях составляла 1-1,5 см (рис. 1).

Рис. 1. Конструкция лабораторной модельной установки.

1, 2, 3 – внешняя оболочка; 4 – оргстекло;

5 – вставка для моделирования угольного пласта;

6 - слой печено-гипсовой смеси; 7 - модельные скважины.

Модельные заряды моделировались из пиротехнического состава, включающего дымный порох с добавками пудры алюминии. Их инициирование производилось в двух точках разрядами электроимпульсной установки.

Основные параметры взрывов: прочность образцов на сжатие – 2,27 МПа, высота уступа – 100 мм, диаметр заряда – 5 мм, удельный расход ВВ – 0,7 кг/м3, длина забоя – 10 мм, длина заряда – 90 мм.

Результаты модельных взрывов (рис. 2б) показали, что дальность перемещения породы определяется перемещением фрагментов породы из центральной приоткосной зоны уступа.

А

б

Рис. 2. Общий вид взорванного блока (а – до взрыва; б – после взрыва)

Пользуясь известными законами внешней баллистики, представляется возможным определить траектории движения кусков взорванной массы.

А Б В

Рис 3. Схема дробления и перемещения породы взрывом скважинного заряда а – фаза деформации сжатия при распространении волны сжатия; б – фаза фрагментации и первоначального перемещения пород;

г – формирование развала взорванной горной массы.

Начальная  скорость перемещения породы определяется по формуле [2]:

₀      K _{117 p} 0,39                                                          ₍₁₎

w, где K – коэффициент, зависящий от крепости породы, K = 15-33;

w - величина линии наименьшего сопротивления, м; p - линейная плотность заряда, кг/м.

В соответствии с принятой в РФ практикой оценки крепости пород коэффициентом крепости по проф. Протодьяконову М.М. целесообразно принять:

K 12 f ^0,33

При квадратной сетке расположения зарядов:

w 0,9 ^p ;         P 0,785 d ²                              (3)

Таким образом с учетом (1)…(3) ⁰ можно представить в виде:

3,5 f ^0,33 q ^0,6

0          _d 0,4

где q - удельный расход ВВ, кг/м3; d - диаметр скважин, м; -плотность заряжания ВВ, кг/м3.

Дальностью перемещения горной массы является расстояние из приоткосной зоны уступа (точка R) до точки R' .

Рис 4. Схема определения дальности перемещения горных пород при взрыве скважинного заряда.

Траектория движения кусков породы из центральной приоткосной зоны взорванного уступа определяется уравнениями:

x      sin t

gt ²

y   yi    0 cos t где yi = 0,5h + M; g - ускорение силы тяжести, м/с2; M - мощность угольного пласта, м; □ - угол наклона скважины, градус; t - продолжительность времени, с.

При y = 0. Из уравнения (7):

cos        ² cos 2 gy

00   i

g

Из формул (5), (6), (7) дальности перемещения горных пород примет вид:

0,33  0,6

B ~      4   70,5h +M1+ 0,35sin 2р- d0,4           ,                   ,

Полученную зависимость (8) рекомендуется использовать для оценки формы развала коэффициента сброса при взрывной перевалке вскрыши.