Влияние детонационных характеристик на эффективность взрывного разрушения горных пород

Повышение интенсивности разрушения горных пород при проведении горных выработок была проведена Н.Ф. Кусовым, Э.О. Миндели и др. [1], которые считают, что отношение величины скорости детонации к скорости распространения продольных волн в массиве, определяет относительное время прихода напряжений сводным поверхностям.

В.Н. Мосинец [2] считает что при:

D/C _p <1,6 – эффективнее применять прямое инициирование зарядов взрывчатых веществ (ВВ);

D/C p >1,6 – обратное.

Им отмечено, что наибольшее различие между плотностями импульсов при D/C p <1, при этом удельная плотность импульса на 30 – 35% выше, чем при обратном. В связи с изложенным авторы [1, 3] утверждают, что одним из способов управления интенсивностью взрывного разрушения является направление инициирования зарядов ВВ. Исследуя взаимосвязь основных детонационных характеристик с физико-техническими свойствами пород А.Н. Ханукаев [3] вывел зависимость:

_        1к+1

° = i i 5,5p ' p(k+l)5]

_             ^D _ PBB 1               _                                _           7. ^D 4

где D = —;p =--; k – показатель изоэнтропы, к. =1 ;

Cp Pnop u – скорость движения частиц за фронтом волны.

На основе выполненных расчетов и сопоставления полученных результатов с пределом прочности пород при динамическом нагружении в ближней зоне взрыва им установлено [1], что на границе «заряд – горная порода» давление продуктов детонации (ПД) превышает пределы прочности породы, однако эти области, где наблюдается это соотношение не приведены.

Для установления области соответствия детонационных характеристик со свойствами горных пород нами сгруппированы выработки по типам пород, крепости, скорости распространения продольных волн в массиве по длине (глубине) шпуров, сечению выработок и типам применяемых ВВ:

шахты ОАО «Гуковуголь»:

песчаники: /=8…16, C p =4,8…6,6 км/с, ^шп=1,7…2,5 м. Тип ВВ: детонит М, аммонит 6ЖВ, аммонал водоустойчивый. S выр =10,5÷14,5 м²;

известняки: f =7…10, C p =3,5…4,7 км/с, ^шп=1,6…1,8 м. Тип ВВ: детонит М, аммонит 6ЖВ. S выр =10,5÷14,5 м²;

алевролиты: f =4…7, C p =2,3…4,45 км/с, ^шп=1,7…2,5 м. Тип ВВ: детонит М, аммонит 6ЖВ. S выр =10,5÷14,5 м²;

а также для ОАО «KNAUF ГИПС Новомосковск»:

гипсовый камень: f =1,6…5,7, C p =3…5,2 км/с, ^шп=2,5…6 м. Тип ВВ: аммонит 6ЖВ, игданит П. S выр =45÷60 м².

На основе этих систематизаций были построены графики (рис.1) зависимостей коэффициента использования шпуров (КИШ) от соотношения D/C p =Kэ, названном коэффициентом эффективности взрывного разрушения горных пород. Из анализа построенных графиков отчетливо видно, что эффективность взрывного разрушения горных пород зависит только от скорости детонации применяемых ВВ; свойства взрываемых пород, без воздействия на них поверхностно активных веществ, изменить нельзя. Однако если изменить первоначальную величину компенсационного пространства (сводной поверхности) корректировкой схемы расположения шпуров, эффективность разрушения измениться.

На основе проведенных исследований установлено:

Оптимальная область эффективного разрушения горных пород взрывом соответствует соотношению, при котором коэффициент эффективности Кэ=D/C p будет в пределах 1,2…1,75, а компенсационное пространство S комп ≥0,7 м² для пород крепостью f = 6÷15. При этом необходимо, чтобы соотношение D/C p =Kэ>1,2. В этом случае будет обеспечено устойчивое развитие трещин и увеличение КИШ>0,95.

а)

0,25         0,5         0,75          1          1,25         1,5         1,75 D/C _p

б)

ɳ

0,8

0,6

0,4

0,2

0,3

0,6

0,9

1,2

1,8

1,5

2,1 ^D/C p

в)

г)

соотношения D/C _p : а) песчаник f = 8÷16, шахта «Алмазная»; б) алевролит / = 4÷8, шахта «Алмазная»; в) известняк f = 6÷10 шахта «Алмазная», г)гипсовый камень f = 1,6÷5,7 шахта «KNAUF ГИПС Новомосковск».

The article describes the findings and recommendations of the various authors to control the intensity of explosive destruction. Based on experimental data set ratio of detonation of explosives characteristics and properties of rocks, the dependencies and recommendations for different types of rocks, the effective destruction of the rock mass during excavation or breaking the ore.