Введение к работе
Актуальность проблемы. Повышение эффективности горнодобывающих отраслей промышленности в значительной мере зависит от дальнейшего совершенствования буровзрывных работ, которые являются важнейшей составной частью процесса добычи полезных ископаемых. Затраты на эти работы достигают 30 и более процентов себестоимости добываемой горной массы. Основная доля этих затрат приходится на взрывчатые вещества (ВВ).
Значительное снижение этих расходов обеспечивает использование для отбойки горной массы водонаполненных взрывчатых веществ (ВВВ) местного производства, которые готовят из отдельных ингредиентов непосредственно на местах их применения. Использование на горных предприятиях таких взрывчатых веществ позволяет не только существенно снизить затраты на взрывные работы, но и уменьшить опасность, связанную как с транспортировкой, так и хранением больших количеств опасных веществ.
В 1996 г. в Российской Федерации производство ВВ местного изготовления превысило 30 % от общего количества ВВ, использованных в стране, а в развитых зарубежных странах оно соответствует 70-90 %.
Среди ВВ местного изготовления особое место занимают водонапол-ненные ВВ, которые применяются для взрывания обводненных массивов. Эти ВВ достаточно эффективны, так как имеют высокую плотность заряжания.
Вместе с тем для ВВВ характерна низкая физическая стабильность составов в основном из-за расслаивания заряда на отдельные компоненты, в том числе при наличии в составе ВВ жидких сенсибилизаторов, что приводит к изменению детонационных и энергетических характеристик ВВ и, соответственно, уменьшению их разрушающей способности.
Поэтому установление закономерностей разрушения горных пород во-донаполненными ВВ различных составов с высокой физической стабильностью является актуальной научной задачей.
Все это предопределяет актуальность исследований, направленных на разработку новых взрывчатых составов местного изготовления с повышенной энергией, сниженным содержанием в них сенсибилизаторов и других дорогостоящих ингредиентов. ВВ должны выделять при детонации минимальное количество токсичных веществ, обладать достаточной водоустойчивостью и реологическими свойствами, позволяющими достаточно быстро производить зарядку скважин,^о в то же время обеспечивающими минимальные потери ВВ при взрывании трещиноватых массивов горных пород.
Цель работы - установление закономерностей взрывного разрушения массива горных пород водонаполненных ВВ для разработки рациональных параметров БВР, которые обеспечивают повышение эффективности и безопасности взрывной отбойки.
Основная идея работы заключается в использовании закономерностей разрушения массивов горных пород различными по составу и характеристикам ВВВ для определения рациональных параметров взрывной отбойки.
Основные научные положения, разработанные лично автором, и новизна
1. Впервые установлена закономерность эффективности разрушения горных пород водонаполненными ВВ в зависимости от содержания в них кремнегелевого загустителя. Установлено, что при содержании кремнегеля Кт 10 % имеет место оптимальный режим загущения. При взрывной отбойке юрных пород этими ВВ исключается завышение подошвы и снижается до минимума выход негабарита.
-
Впервые установлена параболическая зависимость эффективности разрушения горных пород водонаполненными взрывчатыми веществами от содержания в них минерального масла, заменяющего тротил. Оптимальным является содержание тротила 8-й 0 % и масла 2-ьЗ %, при этом себестоимость ВВВ снижается на 25-J-28 %.
-
Впервые установлено, что физическая стабильность свойств во-донаполненных ВВ, содержащих минеральное масло, обеспечивается, если оно вводится в ВВ при температуре начала кристаллизации раствора окислителя с последующим охлаждением смеси на 5-=-10 при постоянном перемешивании.
-
Установлена новая зависимость относительной работоспособности водонаполненных ВВ от расчетного удельного расхода ЯР зарядов рыхления, соответствующего минимальному значению Ч, при котором выход негабарита не превышает 0,5 %.
Достоверность научных положений, выводов и'рекомендаций подтверждается удовлетворительной сходимостью расчетных и лабораторных данных с результатами опытно-промышленных и промышленных испытаний, положительными результатами внедрения научных рекомендаций в производство.
Значение работы. Научное значение заключается в установлении закономерности взрывного разрушения массива горных пород водонаполнен-ным ВВ, позволяющей определить рациональные параметры взрывной отбойки и оптимальную область применения новых составов ВВВ.
Практическое значение заключается в установлении рациональных параметров взрывной отбойки горных пород вновь разработанными ВВ, при-
менение которых позволило снизить себестоимость взрывных работ более чем на 25 %.
Реализации результатов исследований.
Результаты проведенных исследований послужили основой для разработки и освоения на ОАО "Карельский окатыш" технологий производства и использования Акватола Т-20ГК на кремниевом загустителе и Акватола Т-8М и АкватолаТ-lOMC, содержащих соответственно 8 и 10 % тротила и определить для них рациональные параметры взрывной отбойки.
Использование этих ВВ позволило не только снизить себестоимость взрывной отбойкіг горной массы, но и значительно улучшить санитарно-гигиенические условия труда и повысить безопасность работ.
Экономический эффект от использования Акватола Т-20ГК, Акватола Т-8М и Акватола Т-10МС составляет 2 млн. руб. в год.
Апробация работы Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на технических советах ОАО "Карельский окатыш", XVI Менделеевском съезде по общей и прикладной химии (С.-Петербург, 1998 г.), на научной конференции "Химия и химическая технология в освоении природных ресурсов Кольского полуострова" (Апатиты, 1998 г.), конференции "Взрыв-96" в Качканаре, научных симпозиумах "Неделя горняка-98", "Неделя горня-ка-99" в Москве, МГГУ. Публикации.
Основные положения диссертации опубликованы в 18 печатных работах.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения, включает 15 рисунков, 18 таблиц, список источников - 103 наименования.