Модели дробления горных пород взрывом удлиненных шпуровых зарядов

Теоретическими и экспериментальными исследованиями [1, 2] установлено, что при точечном инициировании удлиненных зарядов промышленных взрывчатых веществ (ПВВ) (электродетонаторами) на расстоянии  х≥2dзр  (где  dзр

–

диаметр заряда) по этому заряду

распространяется автомодельная детонационная волна. На переднем фронте этой волны имеют место соотношения:

где V пд – массовая скорость частиц продуктов детонации (ПД), направленная в сторону распространения фронта детонационной волны, м/с;

D – скорость детонации;

• у – показатель политропы ПД;

Cp – скорость распространения продольных волн по ПД, м/с;

P ж – давление ПД на фронте детонационной волны, Па;

• ∆ – плотность заряжания ПВВ в шпуре, кг/м³;

• ρ ж – плотность ПД на переднем фронте детонационной волны, кг/м³.

В заданном сечении шпура после прохождения по нему фронта детонационной волны давление, скорость, частицы ПД и их плотность убывают почти по линейному закону до некоторых стабильных значений за время ^de — ^de/^, причем ^e — 0,5 • %!, где JC 1 – расстояние данного сечения до точки инициирования заряда. Одновременно с этим происходит еще снижение давления ПД в данном сечении шпура за счет расширения зарядной полости по закону:

где a = a₀ + U , м

U – радиальное изменении стенок шпура под действием ПД.

Учитывая это обстоятельство в [3] доказано, что процессы деформирования и разрушения горных пород при взрывах в них удлиненных зарядов ПВВ происходят в следующей последовательности: распространяющаяся по заряду детонационная волна формирует в породе взрывную волну малой амплитуды (не ударную волну);

передний фронт взрыва не является одновременно и фронтом разрушения, так что за ним происходит ее упругое деформирование с радиальными перемещениями частей породы;

под действием радиальных перемещений в породе формируются квазистатические напряжения, при достижении которыми критических значений происходят разные процессы разрушения;

радиальное трещинообразование происходит при достижении полярными растягивающими напряжениями критических значений σ рас ;

дезинтеграция клиновидных секторов на отдельные куски (в дальнейшем этот процесс будем называть просто дроблением породы) происходит при достижении радиальными сжимающими напряжениями критических значений 2τ сдв ;

интенсивное мелкодисперсное дробление породы на частицы в десятые, сотые и менее доли мм происходит при достижении радиальными сжимающими напряжениями критических значений раздавливания породы σмд;

параметр   σмд   практически полностью описывается соотношениями:

• •при f ≤ 5,5, а_щ =/■ 10⁸ Па;

• •при f > 5,5, о^ = 13[1 + 0,079(f - 15) + 0,0019^ - 15)²] ■ 10⁸ Па.