Общие принципы выбора параметров БВР при взрывании сложноструктурных массивов горных пород

Сложноструктурные массивы горных пород характеризуются тем, что слои слабых пород перемежаются слоями крепких пород, причем их прочностные свойства могут иметь существенные различия. Также в таких массивах наблюдается наличие включений прочных пород (твердых включений) различной формы. Взрывание массивов с твердыми включениями или слоями обычно сопровождается повышенным выходом негабаритных кусков породы.

Установлено, что образование негабаритов при взрывании сложноструктурных массивов связано с появлением неразрушенных областей в твердых включениях между соседними скважинами, в то время как во вмещающих породах они практически отсутствуют [1]. При взрыве массива с прослойкой более прочной породы скважинными зарядами 1 радиусы зон 2 и 3 регулируемого дробления (ЗРД) соответственно в прочном слое Ь^ и в массиве b оказываются неодинаковыми (рис. 1). В силу этого, при массовом взрыве на карьерах в пространстве между скважинами образуются зоны 4 нерегулируемого дробления, в которых наиболее вероятно образование негабаритов.

Одним из способов предотвращения образования негабаритов в указанных зонах является использование зарядов взрывчатых веществ (ВВ), размещаемых в дополнительных скважинах, буримых в центре между основными скважинами [2, 3]. В работе [1] выбор ВВ осуществлен при одинаковых диаметрах основных и дополнительных скважин, исходя из соотношения скоростей детонации зарядов ВВ в них в зависимости от прочностных свойств твердого включения и вмещающих пород. Равенство диаметров основных и дополнительных скважин естественно ограничивает широту выбора типа ВВ.

В настоящей работе предложен общий подход к вопросу взрывного разрушения сложноструктурных массивов при условии минимизации выхода негабаритов.

а)

по А-А

б)                в)

Рис. 1. Характер разрушения массива со слоем прочной породы

Рассмотрим часть элементарной ячейки квадратной сетки основных скважин 1, в центре которой расположена дополнительная скважина 2, в сечении, проведенном в твердом включении (рис. 2). Длина стороны элементарной ячейки (квадрата) выбирается равной удвоенному радиусу b ЗРД в вмещающих породах, исходя из условия соприкосновения этих зон. В силу большей прочности твердого включения по сравнению с прочностью вмещающих пород радиус b ЗРД во включении всегда меньше b .

Рис. 2. К обоснованию критерия выбора ВВ

б)

Основным условием при определении диаметра дополнительной скважины и типа заряда ВВ в ней является требование соприкосновения зон регулируемого дробления от основной и дополнительной скважин в сечении по твердому включению. Следовательно, при квадратной сетке скважин всегда должно выполняться равенство rтв + bтв =v2 b. (1)

Возможен случай, когда диаметры основных и дополнительных скважин и заряды (типы) ВВ в них одинаковы (рис. 2, а). Этот случай соответствует минимальному изменению технологии проведения буровзрывных работ. Исходя из (1) и геометрических соображений при r_TB = b_{T в}, имеем

где d_OCH и d_don - соответственно диаметры основных и дополнительных скважин; BB_0CH и BB^_on - мощности ВВ в них.

Пусть прочность твердого включения велика так, что b < —-j= b (рис. тв     ₂

• 2,    б). Тогда получим

  

  b тв

  b

  
  

Этот случай требует применения более мощного заряда в дополнительной скважине.

Представим теперь, что прочность твердого включения ненамного отличается от прочности вмещающих (основных) пород (на рисунке этот случай не показан), т.е. имеет место неравенство

В данном случае справедлива эквивалентность доп     осн

BBдоп  BBосн

В правой части эквивалентностей (2), (3) и (5) дана совокупность неравенств, т.е. имеет место дизъюнкция систем неравенств, входящих в совокупность.

Выражения (2), (3) и (5) полностью определяют возможные случаи выбора параметров зарядов ВВ и диаметров скважин для взрывания сложноструктурных массивов при применении дополнительных скважин.

Другой альтернативный способ минимизации или исключения негабаритов при взрывании сложноструктурных массивов заключается создании комбинированных зарядов, составленных из зарядов различной мощности, в основных скважинах, что позволяет проводить взрывание таких массивов без дополнительных скважин. В этом случае имеем единственный выбор, который сводится к увеличению мощности заряда ВВ или увеличению диаметра заряда (скважины) в пределах твердого включения

осн.тв осн.тв тв осн.тв осн.тв

где d     и BB    - соответственно диаметр и мощность заряда ВВ осн.тв        осн.тв в пределах твердого включения в основной скважине.

Полученные результаты не привязаны к какой-либо методике определения радиусов (диаметров) зон регулируемого дробления, которые обычно связаны с конкретным механизмом разрушения горной породы при взрыве. Поэтому здесь подразумевается возможность использования теоретических и эмпирических зависимостей для радиусов ЗРД.