Введение к работе
Актуальность темы исследования. Развитие промышленного производства обусловливает повышенную потребность в основных видах минерального сырья и продуктов его переработки. Увеличение добычи полезных ископаемых влечет за собой наращивание объемов горнопроходческих работ. Анализ современного состояния комплекса буровзрывных работ на подземных рудниках при проведении горных выработок показывает, что достигнутые средние значения коэффициента использования шпуров (КИШ) не превосходят 0,8, а на шахтах ОАО «Севуралбокситруда» составляют 0,75. С учетом возрастающих объемов проведения выработок это приводит к потере темпов их строительства, снижению производительности труда и повышению себестоимости руды.
Основная причина такого положения - отсутствие единой научно обоснованной и технически осуществимой методики проектирования буровзрывных работ, в которой комплексно рассмотрены вопросы расчета и конструирования зарядов врубовых, отбойных и оконтуривающих шпуров, а также их пространственного размещения в массиве горных пород проходческого забоя.
Цель работы: решить комплексную задачу по повышению эффективности БВР при строительстве подземных горных выработок в крепких скальных породах.
Идея работы: выявление закономерностей изменения зон разрушения от взрывов одиночных колонковых зарядов в скальном массиве для определения рациональных параметров и схем расположения врубовых, отбойных и оконтуривающих шпуров в проходческих забоях.
Задачи исследования.
1. Изучить условия образования зон разрушения в горном массиве в
зависимости от его физико-механических свойств, характеристик применяемых
ВВ и способов их инициирования.
-
Установить рациональные параметры колонковых зарядов для различных горно-геологических и горнотехнических условий производства взрывных работ.
-
Разработать методику расчета рациональных параметров паспортов БВР для проведения горных выработок.
4. Провести промышленные испытания разработанных паспортов БВР.
Методы исследования включают изучение и обобщение научно-
технической информации, аналитические исследования, математическое
моделирование, промышленные эксперименты и испытания, статистическую
обработку результатов экспериментов.
Защищаемые научные положения: 1.Предельно возможные размеры зоны трещинообразования, которые пропорциональны диаметру заряда, плотности заряжания, скорости детонации ВВ и обратно пропорциональны пределам прочности пород на сжатие и срез, достигаются, если за время действия детонационного импульса волна напряжений в массиве успевает достичь ее границ. В противном случае
БИБЛИОТЕКА -
СЛатербург^^ 4 '
« 09 ЧКЬщяЯ^Э *
размеры полученной зоны трещинообразования ограничиваются пройденным за это время путем продольной волны.
2. Снижение удельных объемов бурения, расхода взрывчатых веществ и
повышение качества оконтуривания проводимой горной выработки достигается
если расстояния между отбойными и оконтуривающими шпурами в рядах по
площади забоя не превышают радиуса зоны трещинообразования, а каждый
шпур по площади забоя отбивает массив (на открытую поверхность)
мощностью не более линии наименьшего сопротивления при условии, что
минимальный угол образующейся взрывной воронки равен 60.
3. Необходимым условием достижения максимальной эффективности
взрывного разрушения скального массива, обеспечивающим КИШ не менее
0,9, при проведении выработки является, размещение шпуров во врубовой
полости: первого под углом 60 к поверхности забоя, глубиной не
превышающей линии наименьшего сопротивления, а остальных таким образом,
чтобы угол между осью обуриваемого шпура и линией, соединяющей забои
последующего и предыдущего врубовых шпуров составлял 60, при этом
расстояние между их забоями не должно превышать линии наименьшего
сопротивления.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается большим объемом промышленных экспериментов, технико-экономическими показателями результатов внедрения, соответствием результатов теоретических исследований полученным данным опытно-промышленных испытаний.
Научная новизна:
установлено влияние продолжительности действия взрывного импульса на формирование зоны трещинообразования в массиве горных пород;
определены зависимости радиуса зоны трещинообразования от скорости распространения волны напряжений в массиве, длины заряда, скорости его детонации и места инициирования;
установлено, что при инициировании взрывчатого вещества детонирующим шнуром, протянутым по всей длине заряда, в расчетах размеров зоны трещинообразования принимать скорость детонации ДШ;
разработана методика расчета паспортов буровзрывных работ, обеспечивающих оптимальные конструкции шпуровых зарядов и их пространственное расположение в проходческих забоях в широком спектре горно-геологических и горнотехнических условий проведения выработок.
Практическое значение работы состоит в разработке:
- методики расчета паспортов буровзрывных работ обеспечивающих
высокую эффективность проведения горных выработок при различных горно
геологических и горнотехнических условиях.
Личный вклад автора состоит:
в исследовании формировании зоны трещинообразования в зависимости от различных горно-геологических и горнотехнических условий;
в разработке методики расчетов параметров буровзрывных работ при проведении подземных горных выработок;
- в проведении экспериментальных исследований в промышленных условиях и опытно-промышленных испытаний разработанных паспортов буровзрывных работ.
Реализация работы: разработана методика расчета паспортов буровзрывных работ при проведении подземных горных выработок, которая внедрена на шахтах ОАО «Севуралбокситруда».
Апробация работы: основные результаты работы, а также отдельные ее положения докладывались на научно-технической конференции в СПГТИ (ТУ); на межкафедральном совете ГУЦМиЗ; на научно-технических совещаниях ОАО «СУБР», на международном симпозиуме Золото Сибири и Дальнего Востока в Улан-Уде.
Публикации: основные результаты диссертации опубликованы в 4
г статьях в периодических изданиях и сборниках материалов конференций.
Объем и структура работы: диссертация изложена на 133 страницах, состоит из введения, 4 глав, заключения и 2 приложений. Содержит 19 рисунков, 10 таблиц и список литературы из 109 наименований.
Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю, доценту, к.т.н. А.П. Андриевскому, коллективу кафедры «Шахтное и подземное строительство», профессору, д.т.н. Ю.Н. Огородникову, профессору, к.т.н В.П. Ушенину, доценту, к.т.н. В.Л. Ермолаеву и коллективу ОАО «СУБР» за оказанную помощь и поддержку в выполнении работы.
