Введение к работе
Актуальность работы. Качество взрыва характеризуется равномерностью и крупностью дробления скального массива, шириной и высотой развала горной массы, проработкой подошвы уступа. Два последних фактора определяют производительность последующих процессов выемки и транспортировки. Применение современных погрузочно-транспортных машин, мобильных дробильно-сортировочных установок предъявляют жёсткие требования к качеству взрывоподготовке горной массы, так как оно напрямую влияет на их производительность.
Несмотря на большое внимание, уделяемое буровзрывным работам, до сих пор основным препятствием к увеличению производительности труда, снижению себестоимости добычи и увеличению объёмов добываемой продукции, является неравномерное дробление, сопровождающееся значительным выходом крупных (негабаритных) кусков полезного ископаемого, а так же несоответствие параметров уступа проектным решениям. Поэтому, управление качеством и параметрами взрывоподготовки горной массы на карьерах строительных материалов является важной и актуальной научной и практической задачей.
Настоящая работа, посвященная проблеме дробления горных пород энергией взрыва, является продолжением научных исследований ряда ученых, таких как: Барон Л.И., Личели Г.П., Баум Р.А., Григорян С.С., Боровиков В.А., Ванягин И.Ф., Менжулин М.Г., Цирель С.В., Виноградов Ю.И., Демидюк Г.П., Друкованый М.Ф., Затонских А.Г., Казаков А.П., Кутузов Б.Н., Макарьев В.П., Парамонов Г.П., Миндели Э.О. и др.
Однако, несмотря на обширные исследования в этой области, до сегодняшнего дня, не решен вопрос о возможности регулирования заданной степени дробления горной массы за счет изменения параметров буровзрывных работ. Недостаточно изучено влияние импульса взрывного нагружения на формирование квазистатического поля напряжений и разрушения горных пород на начальной стадии взрыва.
Цель диссертационной работы. Повышение экономической эффективности БВР на основе управления параметрами гранулометрического состава развала горной массы на карьерах строительного камня Ленинградской области.
Идея работы. Управление параметрами взрывного импульса и получение заданного развала и грансостава горной массы возможно путем оперативного изменения условий установки ЗГДУ над колонкой скважинного заряда.
Задачи исследования. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
Определение эффективности разрушения массива горных пород при взрывании зарядов различных конструкций.
Выбор и обоснование параметров буровзрывных работ обеспечивающий требуемый развал горной массы по длине и высоте.
Исследование газодинамических параметров (давление в зарядной камере) при взрыве удлинённого заряда ВВ различных конструкций.
Разработка модели перемещения и формирования развала горной массы с учетом разработанных конструкций зарядов при уступной отбойке горных пород.
Исследования влияния, конструкции заряда и других параметров БВР на дробление горной массы и формирования развала.
Разработка параметров БВР, обеспечивающих экономическую эффективность при производстве массовых взрывов на карьерах строительных материалов.
Защищаемые научные положения:
-
Конструкция заряда и детонационные характеристики ВВ определяют параметры давления в зарядной полости, и как следствие конечный результат дробления горных пород.
-
Заданные параметры качества дробления и развала горной массы достигаются изменением конструкции удлиненного скважинного заряда, путем применения газодинамической запирающей забойки и управления давлением в зарядной полости за счет создания воздушного промежутка между забойкой и зарядом.
Научная новизна работы:
установлены закономерности изменения параметров давления в зарядной камере в зависимости от конструкции зарядов, состава ВВ с использованием газодинамической забойки;
теоретически обоснованна и экспериментально подтверждена взаимосвязь между параметрами развала разрушенной горной массы, качеством дробления и давлением в зарядной полости с учетом выбранной конструкции заряда;
установлена количественная зависимость выхода негабарита и заданного среднего куска горной массы при использовании разработанных новых конструкций зарядов.
Методы исследований. Обзор и анализ исследований отечественных и зарубежных работ учёных в области взрывного дела, комплексное использование теоретических и экспериментальных работ в лабораторных и полигонных условиях, применения физико-математического моделирования газодинамических процессов на ЭВМ протекающих в зарядной полости, а также сравнительный анализ результатов исследований с натурными данными.
Достоверность научных положений подтверждается, большим объёмом проанализированной и обобщённой информации отечественных и зарубежных исследований, использованием современных представлений физики и механики в области трещинообразования при динамических нагрузках, достаточной сходимостью расчётных данных с результатами лабораторных и производственных экспериментов, использованием разработанных конструкций зарядов в производстве массовых взрывов на карьерах ОАО «Каменногорского карьероуправления».
Практическая значимость работы:
разработана конструкция заряда и технология производства взрывных работ на карьерах строительных материалов, позволяющая получать оптимальный гранулометрический состав горной массы в различных горно-геологических условиях;
предложены параметры буровзрывных работ, обеспечивающие при производстве массовых взрывов на карьерах строительных материалов снижение выхода негабарита, заданный гранулометрический состав и параметры развала горной массы;
установлены количественные зависимости качества дробления горной массы и параметров развала горной массы для различных конструкций зарядов ВВ, что позволило увеличить производительность погрузочно-транспортного оборудования карьера.
Апробация работы. Содержание и основные положения диссертационной работы обсуждались и докладывались на ежегодных конференциях молодых учёных «Полезные ископаемые России и их освоения» 2003-2006 гг. (СПГГИ (ТУ), г. Санкт-Петербург) и на симпозиуме «Неделя горняка-2005» 2005г. (МГГУ, г. Москва). Целиком работа докладывалась заседаниях технического совета ОАО «Каменногорское КУ», на заседаниях кафедры Безопасность производств и разрушение горных пород и НТС СПГГИ (ТУ).
Личный вклад автора заключается в постановке задач и разработке методик исследований; в проведении экспериментальных работ по определению качества взрывоподготовки горной массы и параметров развала на карьере ОАО «Каменногорское КУ» проводимых согласно региональной целевой программы «Развитие и использование минерально-сырьевой базы Ленинградской области в 2003-2005 годах» по теме «Разработка технологий и мер по снижению уровня опасного техногенного воздействия взрывных работ на горнодобывающих предприятиях и уменьшению потерь минерального сырья»; в разработке рекомендаций по внедрению конструкции скважинных зарядов на строительных карьерах Ленинградской области.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 3 печатных работы.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения и библиографического списка. Содержит 134 страниц машинописного текста, 23 рисунков, 18 таблиц и список литературы из 118 наименований.
Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю профессору Г.П. Парамонову, развитие идей которого, помощь и постоянное внимание способствовали успешному выполнению работы, а также признательность сотрудникам кафедры Безопасности производств и разрушения горных пород за практические советы при написании.
