Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1 Обзор исследований по изучению закономерностей формирования развала отбитой горной массы на карьерах 8
1.1 Расчетные методы определения параметров развала 8
1.2 Экспериментальные методы определения зависимостей формирования параметров развала 22
ГЛАВА 2 Разработка расчетного метода определения параметров развала 35
2.1 Основы принятой модели прогноза разрушения взрываемой горной породы - 35
2.2 Начальные условия необходимые для реализации методики прогнозирования развала 41
2.3 Расчетный метод определения параметров развала взорванной горной массы 44
2.4 Выводы по главе 2 58
ГЛАВА 3 Программная реализация предложенной модели расчета прогнозирования развала взорванного массива 59
3.1 Среда разработки программного обеспечения 59
3.2 Подготовка программного обеспечения к запуску основных систем расчета - 60
3.3 Расчетная часть и реализация интерфейса программы 62
3.4 Выводы по главе 3 72
ГЛАВА 4 Апробация разработанного программного обеспечения и определение влияний условий взрывания на параметры развала взорванной горной массы 74
4.1 Экспериментальное и расчетное определение параметров развала на
гранитном месторождении и сравнительный анализ полученных результатов ---- 74
4.2 Влияние конструкции заряда с воздушными промежутками на качество дробления и параметры развала взорванной горной массы 97
4.3 Влияние конструкции заряда с активной забойкой на качество дробления и формирование развала взорванной горной массы 110
4.4 Вывод по главе 4 122
Заключение 123
Список литературы 125
- Экспериментальные методы определения зависимостей формирования параметров развала
- Начальные условия необходимые для реализации методики прогнозирования развала
- Подготовка программного обеспечения к запуску основных систем расчета
- Влияние конструкции заряда с воздушными промежутками на качество дробления и параметры развала взорванной горной массы
Введение к работе
Актуальность работы. Параметры развала горной массы
при производстве взрывных работ оказывают существенное влияние
на последующие технологические операции горного производства,
себестоимость и безопасность горных работ. Снижение
производительности и повышение себестоимости горных работ из-за нерациональных параметров развала весьма значительны, так как время, необходимое для подготовки и производства взрыва, в 5-8 раз меньше времени простоев, возникающих при некачественном взрыве. Таким образом, повышение качества подготовки горной массы к выемке является важной задачей для горнодобывающего предприятия.
Этому направлению посвящен большой объем исследований
такими ведущими учеными, как Н.В. Мельников, Г.Г. Ломоносов,
Н.Н. Казаков, Л.А. Черниговский, Б.Р. Ракишев, А.В. Гальянов,
В.А. Белин, Г.П. Парамонов и др. Основываясь на эмпирических
расчетах и геометрических моделях поперечного сечения, авторы в
своих работах определяли высоту или ширину развала, на основе
которых выполняли расчеты для определения остальных
показателей. Такой подход не достаточно полно учитывает влияние горно-геологических и горнотехнических условий производства работ на процесс формирования развала взорванной горной массы.
Обзор существующего программного обеспечения, показал,
что на сегодняшний день решены отдельные задачи
прогнозирования развала взорванной горной массы при
производстве взрывных работ и нет окончательного теоретического описания этого процесса.
Таким образом, прогнозирование развала взорванной горной массы на карьерах строительных материалов при производстве взрывных работ, является актуальной задачей, как в научном, так и в практическом плане.
Цель работы. Прогнозирование развала взорванной горной
массы при уступной отбойке с заданными параметрами
буровзрывных работ, обеспечивающих повышение
производительности горно-транспортного оборудования.
Идея работы. Прогнозирование параметров развала взорванной горной массы следует проводить на основе численных решений математической модели разрушаемого уступа с учетом кинематических показателей его расчетных объемов.
Основные задачи исследований:
анализ современных представлений о процессе формирования развала горной массы при производстве массовых взрывов на карьерах;
анализ расчетных и экспериментальных методов определения параметров развала горной массы;
разработать расчетный метод определения параметров развала горной массы при взрыве скважинных зарядов;
анализ влияния различных параметров буровзрывных
работ на параметры развала горной массы;
разработать рекомендации по применению различных
конструкций зарядов.
Методы исследований. Анализ теории и практики
прогнозирования параметров развала горной массы при
производстве взрывных работ, аналитические методы, проведение
лабораторных испытаний, численное моделирование
прогнозирования параметров развала взорванной горной массы, проведение опытно-промышленных испытаний.
Научная новизна:
разработан расчетный метод прогнозирования параметров развала взорванной горной массы, на основе численной модели разрушаемого уступа;
установлены закономерности влияния различных конструкций заряда на высоту и ширину развала взорванной горной массы.
Основные защищаемые положения:
1. Прогнозирование параметров развала горной массы следует осуществлять на основе предложенной математической модели взрываемого уступа с учетом кинематических условий вылета его расчетных объемов.
-
Моделирование процесса формирования развала взорванной горной породы рекомендуется осуществлять при помощи разработанного программного обеспечения «РазвалПлюс».
-
При расчете ширины выброса (Kш.в.) и высоты развала (Kв.р.) взорванной горной массы, необходимо учитывать поправочные коэффициенты в зависимости от применяемой конструкции зарядов. Для конструкции заряда с воздушным промежутком – Kш.в. = 0,85, Kв.р. = 0,92; для конструкции с активной забойкой - Kш.в. = 0,90, Kв.р. = 0,95.
Практическая значимость исследований. Разработанная расчетная методика прогнозирования параметров развала горной массы обеспечивает повышение эффективности взрывных работ.
Программный комплекс «РазвалПлюс» рекомендован к применению при проектировании буровзрывных работ на карьерах строительных материалов.
Реализация результатов работы. Разработанные
рекомендации по прогнозированию параметров развала взорванной горной массы внедрены при производстве взрывных работ ООО «Евровзрывпром» на месторождении гнейсо-гранитов «Пруды-Моховое-Яскинское».
Научные и практические результаты диссертации
рекомендованы к использованию на лекционных и практических занятиях по дисциплинам: «Технология и безопасность взрывных работ», «Проектирование и организация взрывных работ».
Достоверность и обоснованность научных положений,
выводов и рекомендаций подтверждается большим объёмом
проанализированных отечественных и зарубежных научных работ
по прогнозированию развала взорванной горной массы,
удовлетворительной сходимостью расчетных данных с результатами лабораторных и производственных экспериментов, использованием разработанных рекомендаций при производстве массовых взрывов на месторождении «Пруды-Моховое-Яскинское».
Апробация исследований. Работа докладывалась на заседаниях технического совета ООО “Евровзрывпром”, на заседаниях кафедры взрывного дела и научно-технического совета по работе с аспиратами Горного университета.
Личный вклад автора заключается в проведении анализа
полученных результатов отечественными и зарубежными учеными в
области взрывного дела, на основании которого выполнены
постановка задач и разработка общей методики исследования;
разработан численный алгоритм прогнозирования параметров
развала взорванной горной массы; проведены опытно
промышленные испытания на месторождении «Пруды-Моховое-Яскинское».
Публикации. Основные результаты исследований
опубликованы в 3 печатных работах, из них все в изданиях,
рекомендуемых ВАК Министерства образования и науки
Российской Федерации.
Структура и объем работы. Диссертация общим объемом 132 страниц состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 120 источников, включает 67 рисунков и 17 таблиц.
Благодарности. Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю профессору Г.П. Парамонову, развитие идей которого, постоянное внимание и помощь способствовали успешному выполнению работы; доценту В.А. Артемову и другим сотрудникам кафедры взрывного дела за содействие в сборе материалов и практические советы при написании диссертации.
Экспериментальные методы определения зависимостей формирования параметров развала
После завершения буровзрывного комплекса работ проводится планирование дальнейших операций по добычи полезного ископаемого на месторождении. Опираясь на установленные проектом и графиком производства работ объемы добычи, строятся планограммы отработанных взрывом участков. Далее на их основании производится экскавация разрушенной раздробленной горной породы [8-11]. Для создания математической и физической модели прогнозирования развала взорванной горной массы необходимо знать процесс взрывного разрушения горных породи влияющих на него факторов.
Многочисленные научные работы позволяют в немалой степени говорить об изученности всех процессов, происходящих при взрывной отбойке. Наибольший вклад в современные представления о взрывной отбойке горных пород, применяемых технологий и прогнозирования результатов взрывных работ внесли академики Н.В. Мельников, В.В. Ржевский, Б.Р. Ракишев, профессора Л.И. Барон, Г.П. Демидюк, С.Д. Викторов, Н.Н. Казаков, В.А. Белин, В.Н. Родионов, Г.Г. Ломоносов, Б.Н. Кутузов, В.Н. Мосинец и многие другие. [67,91,92,83, 6,7,12,25,18,70]
Процесс образования развала отбитой горной массы взрывом напрямую связан с процессами дробления и перемещения горной породы. В связи с этим, был проведен достаточно большой объем работы, позволяющий сделать определенные выводы.
Действие взрыва в горной породе характеризуется целым рядом особенностей, которые затрудняют создание единой модели развития процесса взрывного разрушения горных пород. К числу этих особенностей следует отнести анизотропность разрушаемой среды; различие механических свойств пород и руд при статических и динамических нагрузках; значительные различия в скорости протекания процесса разрушения и перемещения породы; высокие напряжения, возникающие при детонации ВВ. Все это в совокупности приводит к различным представлениям о механизме разрушения среды взрывом в зависимости от того, какую роль исследователи отводят действию продуктов взрыва и действию волн напряжения в процессе разрушения породы. Так по мнению О.В. Власова, Г.И. Покровского, А.А. Черниговского [19,78,109]. Трудности решения задачи о перемещении породы при взрыве связаны с тем, что: - при взрыве зарядов ВВ в скальных массивах происходит дробление породы с широким диапозоном размеров и формы кусков (массив из естественного состояния переходит в состояние дискретного множества); - неопределенность размеров и формы затрудняет учет сопротивления воздуха при полете в воздухе и возможность перемещения кусков породы по горизонту падения; - взаимодействие и столкновение осколков породы в полете приводит к изменению направления их движения; - скорости разлета кусков породы при взрывах скважинных зарядов изменяются в широких пределах; - при массовых взрывах в карьере скважины по самым различным схемам. Вопросы, связанные с перемещением разрушенной взрывом породы, хорошо изучены для условий взрывания на выброс и сброс [61,100,111], а также при уступной отбойке скважинными зарядами и взрыводоставки [27,37,50]. В этих работах приводятся количественные значения энергозатрат на перемещение раздолбленного массива, которые, в зависимости от конкретных условий, оцениваются от 8 до 12% от полной энергии взрыва.
Из зарубежных исследований следует отметить работы [17,120] показавшие, что общая энергия взрыва, идущая на отброс горной массы прямо пропорциональна избыточной величине заряда, превышающей предельную величину заряда, идущего на дробление. Предложена зависимость для расчета дальности перемещения центра тяжести отбитой массы в функции избыточной энергии заряда, идущей на отброс. Установлено, что увеличение массы заряда приводит к одинаковому возрастанию объема отброса как при мгновенном, так и при короткозамедленном взрывании. Анализ литературных источников [41,22,21,83] – показал, что большинство авторов при расчете кинетической энергии движения горной массы и дальности перемещения используют значения начальных скоростей, полученных экспериментально в лабораторных и натурных условиях. Значения экспериментально определенных начальных скоростей изменяются в широком диапазоне от 4,0 до 80 м/с в зависимости от свойств взрываемых пород и параметров заложения заряда ВВ.
Большой объем исследований в области прогнозирования развала был проделан таким ученым, как Б.Р. Ракишев [83-85]. Он использовал анализ данных скоростных съемок, чтобы описать траекторию полета отдельного расчетного объема (рисунок 2). Регулирование геометрических размеров развала в его работе достигается за счет главного кинематического параметра движения отбиваемого слоя – вектора скорости центра масс.
Начальные условия необходимые для реализации методики прогнозирования развала
Прогнозирование параметров развала взорванной горной массы служит основным методом для определения оптимальных параметров буровзрывных работ обеспечивающих заданное качество дробления, высоту и ширину развала. Математическое моделирование процесса формирования развала взорванной горной породы позволяет представить геометрию разрушенного массива.
На основании предложенной многозонной модели, необходимо осуществить разбиение предполагаемого к взрыванию объема, на более мелкие расчетные области. Такие ячейки формируются в результате применения системы из пересекающихся плоскостей. В результате, полученные расчетные объемы являются основными рассматриваемыми объектами при прогнозировании развала взорванной горной массы. В первую очередь, требуется рассматривать распределение поля начальных скоростей и нахождение областей разрушения возникших под воздействием взрыва скважинных зарядов. Как утверждают О.Е. Власов и С.А. Смирнов [18], закон сохранения импульса должен использоваться в качестве допущения о несжимаемости среды и о мгновенности передачи энергии взрыва среде. Проинтегрировав уравнение описывающее этот закон по времени, с учетом кратковременности действия импульса получаем: p(x,y,z) t где P(pe,у,z) = jp(x,у,z,t)dt Так как значения давления при взрыве достигают очень больших величин, а различий в плотностях пород относительно невелико, то можно пренебречь градиентом плотности по сравнению с градиентом давления и внести плотность под операцию градиента. Таким образом, устанавливается потенциальное поле скоростей (ППС) под действием мгновенного импульса давления в среде [49]: , V(x, у, z) = -gradep(x, y,z), (2.2) Где p(x,y,z) = -Р(х, у, z)/p(x, у, z)- потенциал скорости в точке с координатами x,y,z. Это хорошо известный результат импульсной постановки задач гидродинамики [4,18]. Пользуясь уравнением сохранения массы (divV=Q) и пренебрегая касательными напряжениями, получим для определения потенциала P(x,y,z) уравнение Лапласа: (pxx(x,y,z) + (Pyy(x,y,z) + (Pzz(x,y,z) = 0, (2.3) Потенциал (p(x,y,z)не зависит от времени. С физической точки зрения это означает, что он является конечным результатом установления поля скоростей смещения (малого деформирования) элементарных ячеек породного массива после взрыва системы скважин, распространения, отражения и взаимодействия волн напряжений в среде, окружающей заряды.
О.Е.Власов и С.А.Смирнов предлагают вычислять уравленине Лапласа рассчитывая интеграл по поверхности: Et(pdvdF = Q (2.4) где dF - ограничивающий рассматриваемую среду, элемент поверхности; п -направление внутренней нормали; р - плотность рассматриваемой среды; Q -энергия скважинного заряда. Однако, это метод не позволяет учесть влияние друг на друга близко расположенных скважинных зарядов. Для решения этой задачи граничные условия в рассматриваемом объеме задаются на бесконечности (внешняя задача теории потенциала), используя подход [40] и для уравнения (2.3) решить задачу Дирихле в многосвязной области с постановкой граничных условий. На открытой поверхности (S0) постановка граничных условий будет обозначена: (p(x,y,z)\S0=0, (2.5) За время до вылета забойки, принимаемое равным около 10 мс [28] упругая волна (при средней скорости ее распространения 5000 м/с) проходит расстояние около 50 м. Необходимо учитывать, что массив уже нарушен под действием предыдущих взрывов и скорость распространения упругих волн в нем снижена. Следовательно, импульсом давления на расстоянии 50 м от места расположения скважин можно пренебрегать. Тогда граничные условия на таких поверхностях Sm можно представить в виде:
Подготовка программного обеспечения к запуску основных систем расчета
Как уже говорилось ранее, форма развала взорванной горной массы один из основных показателей результата проведения взрывных работ. Его характеристики напрямую демонстрируют правильность выбора параметров буровзрывной подготовки. Для апробации разработанной автоматизированной системы прогнозирования развала отбитой горной породы, нами были проведены натурные эксперименты на месторождении гнейсо-гранитов «Пруды-Моховое-Яскинское». Месторождение Пруды – Моховое – Яскинское разрабатывается с 1952 года. В настоящий момент на месторождении работают два карьера: Яскинский и Прудянский. Месторождение располагается в Выборгском районе Ленинградской области, в 39 км к северо-востоку от г. Выборга (Карельский перешеек), в 2,0 км от пос. Пруды и 7,5 км от г. Каменногорск, вблизи ж/д станции Пруды Октябрьской ж/д ОАО "РЖД". Поверхность месторождения неправильной формы, вытянутая в западном направлении (длина – 2300 м, ширина 190 – 750 м). Общий план объекта представлен на рисунке 29.
Рельеф характеризуется наличием гряд и возвышенностей, вытянутых в северо –западном направлении, совпадающим с господствующим простиранием основных структур района. Абсолютные отметки на вершинах холмов и их склонах колеблются от 60,0 до 71,8 м, в понижениях между возвышенностями – от 47,5 до 55,0 м, относительные превышения составляют 12 – 24 м. Низины часто заболочены и дренируются ручьями, пересыхающими в летнее время.
Общий план месторождения гнейсо-гранитов «Пруды-Моховое-Яскинское» Вскрышной горизонт поставлен в конечное положение в восточной части северного борта, на восточном борту и восточной части южного борта. Добычные горизонты +0,0 м, +12,0 м, +24,0 м и +43,0-40,0 в восточной части карьера поставлены в конечное положение путем сдваивания +43,0-40,0 м и +24,0 м, +12,0 м и +0,0 м. Между сдвоенными уступами оставлена предохранительная берма. Также вскрышной уступ сдвоен с верхним добычным.
Месторождение сложено интрузивными и метаморфогенно – осадочными образованиями, представленными многочисленными петрографическими разновидностями: гранито-гнейсами, мигматитами, гнейсо-гранодиоритами, сиенитами и др. Среди них встречаются в небольшом объеме жильные породы: гранит, пегматит и кварц. Оценка качества полезного ископаемого проведена как по исходной породе, так и по получаемому из неё щебню в соответствии с требованиями к крупным заполнителям ГОСТов: - 8267-82 "Щебень из природного камня для строительных работ"; - 10268-80 "Бетон тяжелый. Технические требования к заполнителям". Качество песков из отсевов дробления оценено в соответствии с требованиями ГОСТ 31424 – 2010 "Материалы строительные нерудные из отсевов дробления плотных горных пород при производстве щебня. Технические условия".
Исходная порода обладает средним по месторождению значением предела прочности при одноосном сжатии в водонасыщенном состоянии равно 1580 кг/см2, марка породы по прочности – 1400. По степени изменчивости значений предела прочности пород при одноосном сжатии месторождение относится к весьма равномерным (коэффициент вариации 6%), что позволяет считать правомерным его отработку валовым способом.
При разработке месторождения принимается система разработки с углубкой карьера комбинированными (продольными и поперечными) заходками с горизонтальными уступами и внешним отвалообразованием.
Комплекс горного производства по эксплуатации карьера включает в себя следующие технологические процессы: - горно-подготовительные работы; - вскрышные работы; - транспортирование вскрышных пород; - отвалообразование; - буровзрывные работы по полезному ископаемому; - экскавация взорванной горной массы; - транспортирование горной массы на ДСЗ для дальнейшей переработки. - транспортирование отсевов дробления к местам складирования; формирование складов отсевов дробления. Добычные работы ведутся с предварительным рыхлением массива с помощью буровзрывных работ методом скважинных зарядов. Для бурения скважин принимаются буровой станок СБШ-250МНА-32 и СБШ-200 с диаметром скважин 250 мм и 220 мм, а также буровой станок типа Atlas Copco ROC L8 с диаметром скважин 105-155 мм.
Доставка экскаватора на подуступ осуществляется самоходным способом. Минимальная ширина рабочей площадки в соответствии определяется из условия безопасного расположения на ней горного и транспортного оборудования и транспортных коммуникаций. Конструкция рабочей площадки приведена на чертеже (рисунок 30) предприятия – автосамосвалы БелАЗ 7547 (г.п. 45 т) или аналоги. Горная масса транспортируется на дробильно – сортировочный завод (ДСЗ). Согласно проекту на карьере Прудянский максимальная высота добычного уступа (h) достигает 18м, таким образом высота развала взорванной горной массы (hр) достигает до 11,8 м.В связи с этим, развал взорванной горной массы предусматривается отрабатывать одним уступом, с предварительным понижением высоты развала до значения 10,3 м бульдозером.
Однако, в настоящий момент существует необходимость отработки уступов высотой до 20 м. Более того, показатель высоты развала «до 11,8 м» сильно занижен, т.к. фактическое формирование развала достаточно сильно превышает эти значения. Основными экскаваторами, используемыми на карьере, являются ЭКГ-5А, выпуск которого начался в 1980-ом году, представляет собой гусеничный карьерный экскаватор с вместимостью ковша 5 кубометров. Данная техника – это своеобразная карьерная полноповоротная лопата с гусеничным ходом. Она предназначена для выемки вскрышных пород и полезных ископаемых, и погрузки их в транспортные средства. ЭКГ-5А используется в строительной сфере и угольной промышленности. Экскаватор применяют для выполнения значительных объемов земляных работ.
Влияние конструкции заряда с воздушными промежутками на качество дробления и параметры развала взорванной горной массы
Анализ работы демонстрирует, что увеличение ширины развала взорванной горной массы происходит за счет формирования пологой части развала в наиболее отдаленном месте от разрушаемого взрывом уступа.
На основании полученных данных были сделаны следующие выводы: - при использовании зарядов с воздушным промежутком происходит наиболее равномерное распределении фракции по размеру в развале горной массы; - при одинаковом удельном расходе обеспечивается уменьшение выхода негабаритной фракции и среднего куска. - внедрение в конструкцию зарядов воздушных промежутков уменьшает высоту и ширину развала взорванной горной массы. - определены поправочные коэффициенты при прогнозировании параметров развала взорванной горной массы с использованием в конструкции зарядов воздушных промежутков: высота развала–Kв.р.= (0,900,95); ширина выброса Kш.в.= (0,830,90).
Экспериментальными исследованиями различных авторов установлено, что забойка играет существенную роль в работе взрыва: обеспечивает полноту детонации ВВ и тем самым выделение наибольшего количества энергии взрыва заряда данной величины; увеличивает продолжительность импульса взрыва и, следовательно, степень использования энергии взрыва, а также предотвращает опасный разброс кусков породы, выносимых газами взрыва в процессе их истечения через устье скважины. Рациональная длина забойки зависит от многих факторов, характеризующих свойства ВВ и забоечного материала, конструкцию заряда, а также среду, в которой производится взрыв.
Качество забойки прежде всего зависит от применяемого материала забойки. Основными требованиями, предъявляемые к материалу, являются: обеспечение высокого запирающего эффекта, технологичность (удобство в обращении и возможность механизации забоечных работ), а также низкая себестоимость забоечных работ. По физико-механическим свойствам и характеру сопротивления истечению из скважины газообразных продуктов детонации все используемые в настоящее время типы забойки можно разбить на две группы - из сыпучих материалов и жидкостные. К первой группе относятся: забойка из пластичных материалов (глиняная, песчано-глинистая, из суглинков); мелкозернистая сыпучая забойка (песчано-гравийная, шлаковая, из отходов обогатительных фабрик-хвостов, из буровой мелочи); крупнозернистая сыпучая забойка (щебень, смесь щебня с мелочью или песком). Жидкостная забойка применяется при отработке обводненных пород. В зарубежной практике используется специальная гелевая забойка (желатинообразная), состоящая из 95% воды и 5 % органических веществ, а также из растворов быстротвердеющих вяжущих веществ. [69]
Процесс изменения давления при взрыве скважинных зарядов условно можно разбить на 3 этапа (рисунок 54): 1 – процесс детонации ВВ с линейным возрастанием давления, 2 – вылет забойки из скважины, при котором давление снижается по изотерме или адиабате, 3 – уменьшение давления вследствие свободного сверхзвукового истечения продуктов взрыва после вылета забойки. Такое разделение представляется оправданным, поскольку на каждом из указанных этапов протекают различные физические процессы, определяемые разными закономерностями. Естественно разрушение массива может произойти на каждом из указанных этапов, тем не менее при теоретическом рассмотрении вопроса формирования импульса давления можно принять условие не разрушаемости массива. Это условие позволяет провести теоретическое моделирование процессов на отдельных этапах от начала до их завершения.
При взрыве скважинного заряда имеет место сложный комплекс физических явлений, связанных с уплотнением и боковым распором забойки, ее срезом и последующим ускоренным движением в скважине. В общем случае оказывают влияние следующие факторы и явления на движении забойки: 1. давление продуктов детонации ВВ, которое изменяется при их расширении в процессе вылета забойки; 2. уплотнение и боковой распор забойки в условиях ее сжатия под действием сил инерции; 3. сила трения между забойкой и стенками скважины, определяемая величиной бокового распора; 4. разрушение и распад частиц забойки, находящейся в процессе вылета за пределами скважины.
Из рисунка видно, что прорыв газов из скважины без забойки происходит на первых миллисекундах взрыва, а из скважины забойкой – только через полсекунды с начала взрыва. До этого происходит выталкивание засыпной забойки с одновременным вспучиванием массива горных пород. У скважины без забойки такого вспучивания нет, поэтому и видимые воронки взрыва получены различных размеров из-за различий полезной работы взрыва. Поэтому мы считаем целесообразным использование забойки в обязательном порядке.
Время вылета забойки оказывает определяющее влияние на длительность импульса, которое в десятки раз больше времени детонации и свободное истечение продуктов детонации из скважины в критическом режиме. На этапе уплотнения и движения забойки в скважине давление на ее стенки уменьшается по адиабатическому закону от максимального значения, зависящего от характеристик взрывчатого вещества. Основное влиянием на движение забойки оказывают силы ее трения со стенками скважины, которые определяются физико-механическими свойствами материала забойки, его гранулометрическим составом и пористостью, а также ее геометрическими параметрами [26].
Для повышения надежности герметизации незаряженной части скважины с целью увеличения времени воздействия продуктов детонации на разрушаемую среду при взрыве была использована схема активной забойки, представляющая собой дополнительный заряд ВВ малой величины, расположенный в инертной забойке и взрываемый одновременно со скважинным зарядом.
Экспериментальные взрывы, проведенные Жариковым И.Ф. [32-36] на карьерах Алмыкского комбината, с применением активной забойки показывают рациональность применения такой конструкции заряда.
При проведении опытно-промышленных взрывов часть взрываемого блока заряжалась с применением активной забойки, а на другой части блока использовалась обычная инертная забойка. Породы были представлены плотными, трудновзрываемыми вторичными кварцитами и сиенитами.
Проведенный анализ показал, что при наличии активной забойки уменьшается выход фракции размером более 300 мм в 1,5-2 раза. Распределение гранулометрического состава по фракциям при взрыве зарядов представлен на рисунке 56.