Введение к работе
Актуальность работы. Буровзрывные работы являются важнейшей составной частью технологического процесса добычи полезных ископаемых и составляют 20-30% затрат в их себестоимости. Повышение эффективности взрывоподготовки горной массы во многом зависит от совершенства технологий взрывных работ и максимально возможного использования энергии взрыва. При этом отбойка горной массы должна обеспечить требуемую степень дробления для получения максимальной производительности погрузочно -транспортировочных средств и дробильно - сортировочного оборудования.
Проблеме разрушения горных пород взрывом посвящены работы Адушкина В.В., Викторова С.Д., Радионова Н.Ф., Кутузова Б.Н., Ханукаева А.Н., Казакова Н.Н., Закалинского В.М., Белина В.А., Боровикова В.А., Парамонова Г.П., Жарикова И.Ф., Покровского Г.И., Колмогорова А.Н., Дейч М.Е., Ванягина И.Ф., Геокчакяна М.Г., Демидюка Г.П., Менжулина М.Г. и др., внесших значительный вклад в теорию и практику взрывных работ при разработке месторождений полезных ископаемых.
Несмотря на значительные успехи в области совершенствования технологии взрывных работ и частичного обновления ассортимента промышленных взрывчатых веществ, технико-экономические показатели последних при разрушении скальных горных пород не в полной мере отвечают возросшим требованиям горного производства.
Так, на карьерах ОАО «Каменногрское КУ» отмечены проблемы выхода значительного количества негабарита при взрывании горного массива существующей технологией ведения БВР. Эту проблему можно решить, улучшив качество передачи энергии взрывчатого превращения горному массиву.
Наиболее полно использовать энергию взрывчатого превращения при разрушении горных пород возможно на квазистатической стадии взрыва путем управления газодинамическими процессами в зарядной полости с применением специальных конструкций зарядов и типов ВВ.
Поэтому изучение газодинамических процессов в зарядной полости скважинных зарядов и совершенствование методов расчета параметров буровзрывных работ, обеспечивающих повышение качества дробления горной массы, являются актуальными научно-техническими задачами.
Цель диссертационной работы. Повышение эффективности буровзрывных работ при разработке гранитных карьеров Ленинградской области.
Идея работы. Качество дробления горной массы должно определяться на основе оптимального выбора газодинамических параметров в зарядной полости при взрыве скважинных зарядов различных конструкций.
Основные задачи исследований:
-
Анализ методов управления энергией взрыва при разрушении горных пород.
-
Исследование влияния конструкций зарядов ВВ на формирование гранулометрического состава разрушенной взрывом горной массы.
-
Определение затрат энергии взрыва при уступной отбойке гранитов методом скважинных зарядов для условий карьеров ОАО «Каменногорское КУ».
-
Исследование газодинамических процессов в зарядной полости при взрыве зарядов различных конструкций.
-
Разработка рекомендаций к типовому проекту БВР, учитывающих значение газодинамических параметров продуктов взрыва различных конструкций скважинных зарядов.
Методы исследований. Работа выполнена с использованием комплекса методов исследований, включающего анализ и обобщение отечественных и зарубежных исследований технологий взрывного разрушения горных пород, численного моделирования газодинамических процессов в зарядной полости при взрыве скважинных зарядов, проведение экспериментальных работ в лабораторных и полигонных условиях, сравнительный анализ результатов лабораторных исследований с результатами полигонных испытаний по определению гранулометрического состава взорванной горной массы от взрыва зарядов различных конструкций.
Научная новизна работы:
-
Установлена зависимость качества дробления от газодинамических параметров в зарядной полости для зарядов различных конструкций.
-
Установлены закономерности изменения размеров зон трещинообразования при взрыве зарядов различных конструкций с учетом газодинамических параметров продуктов взрыва.
Основные защищаемые положения:
-
Целенаправленное изменение газодинамических параметров продуктов взрыва достигается путем выбора оптимальных энергетических характеристик заряда и его конструкции.
-
Получение заданного качества дробления взорванного массива возможно за счет изменения уровня динамического воздействия на стадии управления газодинамическими процессами в зарядной полости.
-
Сетку скважин, обеспечивающую повышение качества дробления горной массы, необходимо рассчитывать на основе совмещения зон трещинообразования для различных конструкций зарядов.
Практическая значимость работы:
Разработаны рекомендации к расчету параметров БВР, учитывающие особенности действия продуктов детонации при взрыве скважинных зарядов различных конструкций.
Определены радиусы зон трещинообразования и распределение гранулометрического состава взорванной горной массы при взрыве зарядов различных конструкций и типов ВВ.
Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается большим объемом проанализированных исследований о механизмах взрывного разрушения горной породы, исследованиями в области управления газодинамическими параметрами в зарядной полости в зависимости от конструкций заряда и типов ВВ, удовлетворительной сходимостью расчетных данных с результатами лабораторных экспериментов и опытно - промышленных взрывов, выполненных в условиях карьеров «Каменногорский» и «Островский» ОАО «Каменногорское КУ».
Апробация работы. Содержание и основные положения диссертационной работы докладывались на симпозиуме "Неделя
горняка-2011" (г. Москва, 2011г.), на ежегодных научных конференциях молодых ученых "Полезные ископаемые России и их освоение" (г. Санкт-Петербург, 2011-2013 г.г.), на конференции в Краковской горно-металлургической академии (Польша, г. Краков, 2010 г.), на заседаниях кафедры взрывного дела и НТСА в "Национальном минерально-сырьевом университете "Горный".
Реализация результатов работы. Результаты исследований внедрены на карьерах «Каменногорский» и «Островский» при проведении массовых взрывов. Научные и практические результаты диссертации могут быть использованы в учебном процессе при чтении курсов лекций по дисциплинам: "Технология и безопасность взрывных работ", "Теория детонации ВВ", "Промышленные взрывчатые вещества".
Личный вклад автора заключается в сборе и анализе ранее полученных данных отечественных и зарубежных исследователей, в постановке цели и задач исследования, в проведении теоретических исследований, обработке полученных данных, проведении расчетов на ЭВМ, сравнении полученных теоретических и экспериментальных данных, участии в проведении промышленных экспериментов, разработке практических рекомендаций.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 научных работ, из них 3 в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки России.
Объем и структура работы. Диссертация объемом 156 страниц состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы из 105 источников, содержит 52 рисунка и 15 таблиц.
Автор выражает глубокую признательность научному руководителю профессору Г.П. Парамонову, развитие идей которого, помощь и поддержка способствовали успешному выполнению работы, а также другим сотрудникам кафедры взрывного дела при "Национальном минерально-сырьевом университете "Горный".
