Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Физико-техническое обоснование параметров разрушения горного массива взрывом удлиненных зарядов
ВАК РФ 25.00.20, Геомеханика, разрушение пород взрывом, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика

Автореферат диссертации по теме "Физико-техническое обоснование параметров разрушения горного массива взрывом удлиненных зарядов"

003482Э38

На правах рукописи

АНДРИЕВСКИЙ Александр Порфирович

ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ РАЗРУШЕНИЯ ГОРНОГО МАССИВА ВЗРЫВОМ УДЛИНЕННЫХ ЗАРЯДОВ

Специальность 25.00.20 - «Геомеханика, разрушение горных пород,

рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика»

12 г-:ся

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Новосибирск - 2009

003482998

Работа выполнена в Институте химии и химической технологии

(ИХХТ СО РАН).

Научный консультант: доктор физико-математических наук

ШЕР Евгений Николаевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

ЕРЕМЕНКО Андрей Андреевич

Ведущая организация - Московский государственный горный университет

Защита диссертации состоится « 4 » декабря 2009 г. в 11 часов на заседании диссертационного совета Д 003.019.01 при Институте горного дела СО РАН (630091, г. Новосибирск, Красный проспект, 54)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИГД СО РАН

Автореферат разослан 2 ноября 2009 г.

доктор технических наук, профессор ЕРМОЛАЕВ Александр Иванович;

доктор технических наук, профессор КОРОСТОВЕНКО Вячеслав Васильевич.

Ученый секретарь диссертационного со1 доктор технических наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Взрывные работы являются основным методом отделения породы от массива в горном деле. Как отмечают ведущие ученые, наблюдается прямая зависимость уровня развития горной промышленности от уровня организации процессов разрушения горных пород при добыче полезных ископаемых. Объемы ведения взрывных работ в Советском Союзе считались наибольшими в мире. Потребление взрывчатых веществ (ВВ) для нужд горного производства приближалось к 2 млн. т в год. К середине 90-х годов прошлого века их потребление в России уменьшилось в два раза. В настоящее время с увеличением промышленного производства происходит рост потребления ВВ. При таких масштабах взрывных работ даже незначительное общее снижение удельного расхода ВВ и повышение выхода дробленной горной массы с 1 м скважины (шпура) приводит к большому экономическому эффекту в масштабах горнодобывающих отраслей России.

Во многих случаях неоправданный перерасход ВВ, а также низкие показатели выхода дробленной горной массы с 1 м скважины (шпура) обусловлены недостаточной теоретической обоснованностью применяемых методик расчета параметров БВР. Практическая проблема надежного обеспечения высоких показателей БВР лежит в створе важнейших задач горной науки о разрушении горных пород: определение механизма разрушения горной породы и изучение явлений, сопровождающих процессы разрушения и отделения горной породы от горного массива.

Таким образом, физико-техническое обоснование параметров разрушения породного массива удлиненными зарядами представляет актуальную проблему, имеющую важное научное и практическое значение.

Цель работы - получение закономерностей развития зон нару-шенности и установление факторов, влияющих на процессы трещинооб-разования для физико-технического обоснования параметров взрывного разрушения горного массива удлиненными зарядами.

Идея работы заключается в использовании при проектировании БВР установленных закономерностей по определению формы, размеров и динамики развития зон разрушения, комплексно учитывающих физические свойства взрываемых массивов скальных пород, характеристики ВВ, геометрические размеры и места инициирования удлиненных зарядов.

Задачи исследований.

1. Проведение экспериментальных исследований параметров зон смятия и трещинообразования на реальных массивах скальных пород с последующей математической обработкой данных экспериментов для подтверждения и уточнения аналитических исследований.

2. Разработка теоретических моделей для расчета параметров зон смятия и трещинообразования при разрушении породного массива взрывом удлиненных зарядов, и согласование их с полученными экспериментальными данными.

3. Оценка влияния нарушенности массива на параметры зоны трещинообразования.

4. Определение влияния временных параметров процесса взрыва на развитие зон разрушения при различных физических свойствах взрываемых массивов скальных пород, характеристик ВВ, параметров и места инициирования удлиненных зарядов.

5. Разработка теоретических основ расчета рациональных параметров БВР при проведении горных выработок и скважинной отбойке полезных ископаемых.

Методы исследований.

Анализ и обобщение научно-технической информации, применение результатов теории сопротивления материалов, математическое моделирование, промышленные эксперименты и испытания, корреляционный и регрессионный анализ результатов экспериментов.

Научные положения, выносимые на защиту.

1. Определяющие параметры разрушения горного массива - радиус зоны смятия и предельно возможный радиус зоны трещинообразования, образующиеся при воздействии на монолитный скальный массив взрыва удлиненного заряда, описываются закономерностями в виде произведения степенных функций от диаметра заряда, плотности заряжания, скорости детонации ВВ, пределов прочности массива на сжатие и срез.

2. В трещиноватом массиве предельный радиус зоны трещинообразования увеличивается обратно пропорционально коэффициенту структурного ослабления, являющемуся функцией отношения предельно возможного радиуса зоны трещинообразования для монолитного массива к среднему расстоянию между трещинами.

3. Предельный размер зоны трещинообразования достигается при условии, что за время действия взрывного импульса волна напряжений в массиве успевает охватить всю зону, в противном случае размеры этой зоны ограничиваются расстоянием, пройденным продольной волной.

4. Разрушение массива по длине заряда происходит в объеме фигуры, состоящей из цилиндра с радиусом зоны трещинообразования и примыкающей к нему со стороны недозаряда (торца заряда, находящегося вблизи свободной поверхности) выпуклой половины тора с радиусом равным половине радиуса зоны трещинообразования. Граница воронки взрыва определяется линией пересечения половины тора с поверхностью обнажения, При длине недозаряда большей, чем половина радиуса зоны трещинообразования, происходит камуфлетное взрывание.

5. Установленные закономерности, подтвержденные представительными экспериментами, позволяют проектировать параметры БВР, обеспечивающие высокие технико-экономические показатели взрывных работ, как при проходке горных выработок, так и при очистной выемке полезных ископаемых и в комплексе составляют физико-техническое обоснование параметров разрушения горного массива взрывом удлиненного заряда.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций

подтверждается представительным объемом промышленных экспериментов и испытаний, соответствием результатов теоретических исследований полученным данным опытно-промышленных испытаний, технико-экономическими показателями результатов внедрения.

Научная новизна работы:

1. Экспериментально определены размеры радиусов зон смятия и трещинообразования при взрыве удлиненных зарядов в различных горно-геологических и горнотехнических условиях.

2. На основе применения решения статической задачи теории упругости при оценке размеров зон смятия и трещинообразования при взрывном воздействии на породный массив удлиненными зарядами получены зависимости, описывающие данные проведенных экспериментов с достаточной степенью точности.

3. Получена эмпирическая зависимость влияния естественной нарушенное™ массива на размер предельно возможного радиуса зоны разрушения массива.

4. Определено влияние времени действия взрывного импульса и скорости распространения продольной волны в массиве на развитие зоны трещинообразования.

5. Установлено, что образующаяся в массиве зона разрушения приближенно имеет форму цилиндра с примыкающей к нему со стороны торца заряда выпуклой половиной тора.

6. Получены аналитические зависимости для определения минимальной длины заряда, при которой достигается полное развитие фигу-

ры зоны разрушения в горном массиве в случаях прямого, обратного и центрального инициирования.

7. Разработан методологический подход определения схемы расположения зарядов и их параметров для проектирования взрывных работ при строительстве горных выработок и скважинной отбойки, комплексно учитывающий физические свойства горного массива, характеристики ВВ, размеры, форму и динамику образования зон разрушения.

Личный вклад автора состоит в:

- постановке задач и их решении;

- участии в промышленных экспериментах и испытаниях;

- анализе полученных результатов и выявлении зависимостей и ограничений, описывающих изучаемые явления;

- установлении научных и методологических основ физико-технического обоснования параметров разрушения горного массива удлиненными зарядами;

- разработке методических основ по определению параметров БВР при проведении подземных горных выработок и скважинной отбойки.

Практическое значение работы:

- разработана методика определения схемы расположения шпуровых зарядов и расчета их параметров для проектировании взрывных работ при проведении подземных горных выработок, позволяющая надежно обеспечивать снижение удельных расходов бурения и ВВ (от 15 % до 30 %) по сравнению с существующими их значениями при высоких значениях коэффициента использования шпуров (от 0,95 до 0,98);

- разработана методика определения схемы расположения сква-жинных зарядов и расчета их параметров при проектировании взрывных работ для открытых горных работ, исключающая необходимость перебура и обеспечивающая снижение удельных расходов бурения и ВВ на 15 % при снижении выхода негабарита до 1,7 % (абсолютных);

- предложен способ взрывного разрушения кристаллосодержащих горных пород удлиненными зарядами, позволяющий практически полностью исключить дробление добываемых кристаллов (Патент РФ № 2142610).

Реализация работы в промышленности. Разработанные методики и рекомендации работы внедрены и используются при проектировании скважинной отбойки на ОАО «Севуралбокситруда», ОАО «Боксит Тимана» и при проектировании паспортов БВР для подземных горных выработок на ОАО «Севуралбокситруда».

Апробация работы. Содержание работы и отдельные ее положения обсуждались на производственно-технических совещаниях: концерна «Совалюминий» (г. Москва,

1990 г.), треста «Бокситстрой» (г. Североуральск, 1990 г.), НПО «Сибру-да» (г. Новокузнецк, 1991 г.), горного отдела Комитета металлургии Российской Федерации (г. Москва, 1994 г.), ОАО «Севуралбокситруда» г. Североуральск 2004 г., ОАО «Боксит Тимана» г. Ухта 2006 г.; на Международной конференции по открытым горным, земляным и дорожным работам (г. Москва, 1995 г.); на II Международной конференции по буровзрывным работам (г. Москва, 1995 г.); на II Международной конференции по открытым горным работам (г. Москва, 1996 г.); на третьей Международной научно-технической конференции «Современные технологии освоения минеральных ресурсов» (г. Кемер, Турция, 2005г.); на четвертой Международной научно-технической конференции «Современные технологии освоения минеральных ресурсов» (г. Пекин, Китай 2006 г.).

Публикации. Основные положения диссертации изложены в 29 научных работах, в том числе 9 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, в открытии, в монографии, в авторском свидетельстве СССР, в 6 патентах РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, трех приложений, списка использованной литературы из 226 наименований, изложена на 351 страницах машинописного текста, содержит 36 таблиц и 60 рисунков.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Изучением процесса разрушения горных пород взрывом занимались известные отечественные ученые: Ф.А. Баум, Е.Г. Баранов, А.Ф. Беляев, В.А. Боровиков, Д.М. Бронников, O.E. Власов, С.С. Григорян, Г.П. Демидюк, М.Ф. Друкованый, Н.Г. Дубынин, Э.И. Ефремов, В.М. Кузнецов, Б.Н. Кутузов, Ф.И. Кучерявый, Н.В. Мельников, Н.Э. Миндели, В.Н. Мосинец, Г.И. Покровский, В.В. Ржевский, В.Н. Родионов, М.А. Садовский, А.Ф. Суханов, А.Н. Ханукаев, Е.И. Шемякин, E.H. Шер и другие, которые заложили фундаментальные теоретические основы дальнейшего совершенствования методов расчета технологических параметров буровзрывных работ.

В первой главе приведен обзор состояния вопроса теории и практики взрывного разрушения горных пород.

Анализ существующих методик по расчету ЛНС при отбойке скальных пород на обнаженную поверхность показывает, что несмотря на их многофакторность они основаны на эмпирических зависимостях и работают в сравнительно узком спектре горно-технических условий. При значительном изменении условий проведения взрывных работ эти методики необходимо уточнять и корректировать.

Как известно, при взрыве заряда в массиве образуются три зоны: смятия (раздавливания), трещинообразования и упругих деформаций. В границах зон смятия и трещинообразования происходит разрушение массива, а их образование является общим при взрывном разрушении всех скальных массивов. Отсюда следует, что выявление закономерностей формирования этих зон может служить основой для разработки общих методологических основ определения параметров БВР в различных горно-геологических и горнотехнических условиях.

В главе 2 приводятся зависимости, позволяющие рассчитать размеры зон смятия и трещинообразования при взрыве удлиненного заряда.

На основании теории сопротивления материалов получена зависимость для определения размеров зоны смятия при взрывном нагружении скального массива удлиненными зарядами, согласно которой:

где Ясл, - радиус образующейся зоны смятия, м; с1 - диаметр заряжаемого шпура, м;

£> - скорость детонации применяемого ВВ, м/с; д - плотность ВВ в заряде, кг/м3; а - предел прочности пород на сжатие, Па.

Работоспособность полученной зависимости (1) проверялась в породах с различными физико-механическими свойствами. Всего были забурены 161 пара сближенных шпуров с различными расстояниями между ними. Диаметры шпуров в парах изменялись от 36 до 55 мм. В процессе экспериментов один из спаренных паралельных шпуров заряжали различными ВВ, отличающимися по скоростям детонации и плотности заряжания, а второй (компенсационный) не заряжался. Оценка размеров зоны смятия проводилась по характеру разрушения компенсационного шпура (учитывалось свойство пород в зоне смятия приобретать свойство текучести, т.е. должно происходить заполнение компенсационного шпура перемятой породой, если он находится в пределах радиуса зоны смятия). Данные, полученные в экспериментах,

(1)

для установления степени достоверности зависимости (1), были обработаны методами статистической проверки гипотез.

Математическая модель связи имеет вид мультипликативной функции:

= (2) где Я°"а, й, , д,, О,, <т, - соответственно радиус зоны смятия, диаметр заряда, плотность заряжания, скорость детонации ВВ и предел прочности пород на сжатие при /'-м опытном взрыве; / - порядковый номер опытного взрыва; а0, ..., ¿^-неизвестные параметры модели.

В результате регрессионного анализа мультипликативной функции (2) были получены оценки неизвестных параметров (а0,..,а4) и оценена степень тесноты множественной статистической связи (индекс корреляции Л =0,88; расчетный критерий Фишера Р(Е) = 19,26, табличный критерий Фишера Р(КтаЪ.) = 5,67).

Полученная по результатам опытных взрывов регрессия имеет

вид

/С - 0,3557^9177-Я0АШ ■ Д1'051 • <7-°'5094 (3)

и хорошо согласуется с теоретической зависимостью (1).

Для определения размеров зоны трещинообразования при взрывном нагружении скального массива удлиненными зарядами на основании теории сопротивления материалов использовались две теории прочности: третья теория прочности и теория прочности О. Мора. При выводе аналитических зависимостей учитывалось влияние зоны смятия, в которой порода мелко измельчается, за счет чего происходит перераспределение напряжений в массиве. Окончательно зависимости имеют вид:

- по третьей теории прочности

Кт =1,4/? \EalB- =0,2102</У'75.015-а~0-25 т"0'5. И«-г

- по теории прочности О. Мора

Рв-Ъ-

Ят = Л,,

ч

1 + ^ а

= 0,1486

г \

СТ

\

где Ят- радиус зоны трещинообразования, м*, ¡ и — давление, развиваемое продуктами детонации ВВ, Па; гв - радиус заряжаемого шпура; ар -предел прочности пород на разрыв, Па; т - предел прочности пород на срез, Па.

С целью проверки работоспособности полученных зависимостей (4), (5) в производственных условиях были забурены параллельные ряды шпуров различного диаметра (по три в ряду; 101 ряд) с переменной линией наименьшего сопротивления. Отбойка шпуров проводилась на параллельную относительно шпуров плоскость. После взрывов измерялись радиусы взрывных воронок.

Проведен сравнительный анализ между фактическими и теоретически возможными (4), (5) радиусами взрывных воронок. Из сравнительного анализа установлено, что при расчете радиуса зоны трещинообразования по зависимости (4) из всей выборки за пределы вышли 3 % данных, а по зависимости (5) вышли 30 % данных, поэтому в дальнейшем проводился анализ закономерности (4).

Для установления степени достоверности выведенной зависимости (4) по определению радиуса воронки взрыва (зоны трещинообразования) методами статистической проверки гипотез обработан статистический материал, полученный в экспериментах.

Как и при исследованиях зоны смятия, математическая модель связи представлена мультипликативной функцией, а полученная эмпирическая зависимость имеет вид:

Ят = 0,1995 • с1] ■ д°'75т ■ О1'4998 • а'0-2499 ■ г"0'5001 . (6)

В результате регрессионного анализа были получены оценки неизвестных параметров зависимости (ао,.., а5) и оценена степень тесноты множественной статистической связи (/? = 0,891; Р = 29,88; Рта6л= 3,99).

Поскольку ¥(Е. )= 29,88 > Рта5я„ а-о,оо5 = 3,99, то с вероятностью 99,5 % можно утверждать, что вариация экспериментальных радиусов воронки взрыва обусловлена на 79,3 % изменением уровней входных параметров (диаметра шпура, плотности заряжания, скорости детонации, пределов прочности пород на сжатие и срез).

Из вышеизложенного следует, что важнейшие параметры разрушения породного массива - радиус зоны смятия и предельно возможный радиус зоны трещинообразования, формирующиеся при воздействии на монолитный скальный массив взрывом удлиненного заряда, описываются закономерностями в виде произведения степенных функций от диаметра заряда, плотности заряжания, скорости детонации ВВ, пределов прочности массива на сжатие и срез.

Так как трещиноватостью обладает подавляющее большинство пород разрабатываемых месторождений, то возникает необходимость в ее изучении как фактора влияния на параметры взрывной отбойки.

Для расчета радиуса зоны разрушения трещиноватого массива при его взрывном нагружении удлиненными зарядами использовалось формула, аналогичная (4):

("см и оке "с

где Кр]— радиус зоны трещинообразования в нарушенном массиве, м; Кс — коэффициент структурного ослабления взрываемого трещиноватого массива; ст жв - эквивалентное напряжение разрушения пород взрывом, Па.

Из принятой схематизации трещиноватого массива следует, что при взрыве происходят процессы, аналогичные разрушению либо тонкостенных цилиндров, либо балок с одним или двумя защемленными концами.

Согласно теории сопротивления материалов расчет «тонкостенных цилиндров» ведется на разрыв, а «балок» по эквивалентному напряжению, равному пределу прочности материала на срез или на разрыв.

Таким образом, для расчета радиуса взрывной воронки получаем две зависимости:

^^¡-ГТ^Г'-Г'' (9)

\ Кем -Яр- кс

где Кт и Кру - соответственно радиусы зоны трещиообразования монолитного и нарушенного массива, определенные по разрывному разрушающему напряжению.

Объемы зоны развала, зоны дробления и их соотношения зависят от мощности применяемого ВВ, диаметра заряда и от прочностных ха-

рактеристик массива. Если, например, расстояние между трещинами 0,5 м, то блочность массива 0,5x0,5 м окажет различное влияние на результаты взрывов скважинного и шпурового зарядов.

Величина взрывного импульса и прочностные характеристики массива аккумулированы в величине радиуса зоны трещинообразования, определенном для условий отбойки монолита. При этом влияние трещи-новатости для условий взрывного разрушения нарушенного массива целесообразно определять в зависимости от количества трещин, приходящихся на радиус зоны разрушения, определенный для условий отбойки монолита.

С целью проверки данного предложения на шахтах Североуральского бокситового рудника была проведена серия экспериментов по шпуровой отбойке трещиноватого массива на обнаженную плоскость с изменением диаметров зарядов и типов взрывчатых веществ (взорвано 88 шпуров). Из формул (8), (9) можно получить выражение для Кс:

где Rf- фактический радиус взрывной воронки, образующийся при разрушении трещиноватого массива.

лиз. Из регрессионного анализа установлено, что отношение (11) (в интервале от 0 до 10,2), осталось больше 1, что противоречит здравому смыслу, поэтому в дальнейшем рассматривалась схема расчета по пределу прочности на срез (8). Для выяснения вида функциональной связи коэффициента структурного ослабления Кс с трещиноватостью массива 1т были рассмотрены три модели:

(Ю)

(П)

Для полученных значений Кс и Кс выполнен регрессионный ана-

*с1 ~/(1т)',

(12)

V I" у

Ч У

(14)

Коэффициенты корреляции между функцией и аргументом для всех моделей значимы и равны соответственно: 0,648, - 0,719, - 0,722.

Функция Кс =/(Ят, 1т) находилась методами регрессионного анализа по лучшим в совокупности характеристикам; наилучшей оказалась регрессия вида:

со следующими показателями: полная дисперсия 5,15; дисперсия регрессии 2,78; остаточная дисперсия 2,57; критерий Фишера 43,7 (табличный 13,1); коэффициент множественной корреляции 0,72.

Таким образом установлено: в трещиноватом массиве предельно возможный радиус зоны трещинообразования увеличивается обратно пропорционально коэффициенту структурного ослабления, являющемуся функцией отношения предельно возможного радиуса зоны трещинообразования для монолитного массива к среднему расстоянию между трещинами.

В пп. 2.2 работы исследовано влияние продолжительности действия взрывной нагрузки на размер зоны трещинообразования.

На результаты взрыва удлиненных зарядов существенное влияние оказывает длина заряда, а именно: увеличение длины заряда до какой-то определенной величины улучшает качество дробления разрушаемого массива и увеличивает объем образующейся взрывной воронки. Дальнейшее увеличение длины заряда никакого влияния на результаты взрыва не оказывают.

Исследования Э.И. Миндели показывают, что на результаты взрыва оказывает влияние не только длина, но и место инициирования колонкового заряда - прямое, центральное, обратное.

В зависимости от принятой схемы инициирования удлиненного заряда время действия взрывного импульса определяется по формулам:

1

0,97+0,13^-

(15)

т

где /р, 1С, 10 - соответственно время действия взрывного импульса при прямом, центральном и обратном инициировании, сек; /2 - длина заряда, м.

Исходя из продолжительности действия взрывного импульса, волна напряжений в массиве распространяется по радиусу от точки инициирования:

где , Я,с , Яю - соответственно радиусы распространения волн напряжений в массиве за время действия взрывной нагрузки при прямом, центральном и обратном инициировании удлиненных зарядов, м; ср-скорость распространения продольной волны в массиве, м/с.

За основу расчета разрушения массива принята схема разрушения толстостенных цилиндров, у которых наружний диаметр равен бесконечности. Изменяя длину заряда, место его инициирования (а значит и длительность действия взрывного импульса) можно установить влияние продолжительности действия взрывного импульса на радиус образующейся взрывной воронки . На практике могут возникнуть две

ситуации:

1) времени действия взрывного импульса достаточно для охвата предельно возможной области разрушения для данных условий взрыва (рис.

2) времени действия взрывной нагрузки недостаточно для охвата предельной области разрушения для данных условий взрыва (рис. 2).

Наиболее наглядно возможные ситуации можно наблюдать при взрыве удлиненного заряда, расположенного перпендикулярно обнаженной плоскости.

Для определения зависимости радиуса взрывной воронки от длины заряда, схемы его инициирования, скорости детонации применяемого ВВ и физико-механических свойств горных пород на шахтах ОАО "Севуралбокситруда" был поставлен ряд экспериментов

(17)

(18)

(19)

1-);

а

Рис.1 Схема образования воронки взрыва для случаев, когда Л„>ЛГ при а -прямом, б - центральном, в - обратном инициировании зарядов (цифрой 1 обозначена точка инициирования заряда)

Рис. 2 Схема образования воронки взрыва для случаев, когда К,,<Яр при а -прямом, б - центральном, в - обратном инициировании зарядов

В ходе экспериментальных работ определяли физико-механические свойства пород в выработках, где проводились эксперименты, путем выбуривания кернов и их исследования в лабораторных условиях; бурение шпуров производили перпендикулярно обнаженной плоскости массива; заряд формировался на всю глубину шпура (с целью исключения влияния длины недозаряда). В процессе экспериментов изменялись длина и диаметр зарядов, тип (аммонит, аммонал) и плотность заряжания применяемого ВВ, и производился замер фактического радиуса образующейся взрывной воронки Rf (рис. 1,2).

При обработке результатов экспериментов производился расчет радиусов: зоны трещинообразования (4); распространения волн напряжений в массиве (17)-(19); действия волны напряжений на поверхности обнажения - Яи.

а

б

«

Анализ результатов эксперимента показал:

1. Для случаев, когда Яц>Ят, Я1г>Ят • Я,3>ЯТ , образующиеся фактические радиусы Я/ взрывных воронок оказались практически равными расчетному радиусу Ят зоны трещинообразования.

2. Для случаев, когда Яц<Ят , Я,}<Ят, Я,г<Ят , образующиеся радиусы взрывных воронок Я/ оказались практически равными радиусам распространения волны напряжений на поверхности обнажения массива за время действия взрывной нагрузки соответственно при прямом (Ян), центральном (Я,2) и обратном (Я,3) инициировании.

Выполнен статистический анализ результатов теории и экспериментов, коэффициент кореляции составляет 0,96, что говорит о высокой степени достоверности предсказанных теоретических данных.

С целью исключения влияния разброса по скорости детонации на результаты взрывов аналогичные эксперименты проведены с использованием ДШ, протянутого по всей длине заряда (48 экспериментов). В этом случае коэффициент кореляции теоретических и экспериментальных результатов также равен 0,96.

Таким образом, установлено, что предельно возможные размеры радиуса зоны трещинообразования достигаются, если за время действия взрывного импульса волна напряжений в массиве успевает охватить всю зону, в противном случае размеры этой зоны ограничиваются расстоянием, пройденным продольной волной.

В пн. 2.3. приведены результаты исследования влияния длины шпурового или скважинного заряда и его недозаряда на размеры зоны разрушения.

На сегодняшний день единого мнения о влиянии недозаряда на эффективность взрывной отбойки не существует.

Определять величину недозаряда рекомендуют в зависимости от крепости взрываемых пород, диаметра патрона, линии наименьшего сопротивления, либо от удельного расхода ВВ и вместимости шпуров или скважин.

С другой стороны, выше установлено, что на эффективность взрыва существенное влияние оказывают длина заряда (или связанная с ним продолжительность действия взрывной нагрузки) и расположение точки инициирования, исходя из которых радиус раствора взрывной воронки определяется:

ЯТ, если Я, > Ят;

Я,, если Я, < Я-

где Яц - радиус раствора взрывной воронки при полном заряде, м; -радиус распространения волны напряжения на поверхности обнажения за период действия взрывной нагрузки, м; - предельный радиус зоны трещинообразования.

При рассмотрении схемы разрушения массива с недозарядом (рис. 3) возникающие в области недозаряда напряжения определяются трехмерным осесимметричным полем напряжений.

Рис. 3 Схема образования воронки взрыва в области недозаряда: /.,— длина шпура; /, - длина заряда; 1ц - длина недозаряда; г, - радиус распространения волны напряжения в массиве за период действия взрывной нагрузки; 0 - точка инициирования заряда; г - радиус поверхности критических напряжений в области недозаряда; Л/ - максимально возможный радиус зоны трещинообразования; Я2 -минимально возможный радиус зоны трещинообразования; Р1 - максимально возможный радиус раствора воронки взрыва; Р2 - минимально возможный радиус раствора взрывной воронки; Я, - радиус распространения волны напряжения на обнаженной плоскости за период действия взрывной нагрузки

Приближенно такое поле можно описать исходя из решения задачи о сосредоточенной силе, действующей на упругое полупространство. Напряжение, возникающее в массиве от действия сосредоточенной силы Р, определяется выражением:

-9

3Р соэ2 д

2V г2

ч

где агг - напряжение, возникающее в искомой точке от действия сосредоточенной силы; г, - текущий радиус; д - угол между направлением действия сосредоточенной силы и радиусом, в котором определяется напряжение. Отсюда приближенно граница зоны разрушения описывается формулой

где гР - радиус, на котором возникающие напряжения будут критическими (радиус зоны трещинообразования по направлению действия приложенной нагрузки).

Учитывая выше изложенное, принимаем, что с некоторыми допущениями по аналогии с (22) для расчетов можно воспользоваться закономерностью (4):

Согласно принятой схеме (рис.3) и расчетных моделей (22), (23) в массиве выше уровня заряд-недозаряд должна образоваться поверхность, ограничивающая верхнюю часть зоны трещинообразования. Эта поверхность имеет форму половины тора с радиусом равным половине расчетного радиуса Щ-, т.е. г = 0,5 Щ- ■

Очевидно, если контакт заряд - недозаряд находится на глубине менее 0,5 , то данная поверхность пересекает обнаженную плоскость в двух точках, и теоретически радиус раствора воронки не может быть более Р\ и менее Р2 (рис.3), т.е. возможны следующие ситуации:

1) если 1к>г,то Я0 = 0, (24)

где г - радиус окружности поверхности равных критических напряжений;

(22)

Я, = ЯТ • собЗ = 0,21 • д015 ■ 2)1'5 ■ ст

-0.25 _ г-0.5

(23)

Рх,если ^ > Р\\

2) если 1И <г, то Л0 =

ЯпеслиР2 <Р\,

/ '

1>

0, если К( < Р2;

3) если Я, = 0, то ^ = 0 ,

где R0 - теоретически возможный радиус раствора взрывной воронки, м;

- радиусы раствора взрывных воронок при углах раствора d¡ и д2; (P¡ = R¡cosdí, R¡ = Rrcosdü P2-R¡-cosd2; R¡ = Rrcosd2).

Для проверки работоспособности предложенных вариантов расчетов на шахтах Североуральского бокситового рудника были проведены промышленные испытания (505 взрывов). В различных выработках перпендикулярно обнаженной плоскости бурились шпуры разной длины (0,2-3 м), в которых формировался заряд разной длины (0,2-3 м) с различной величиной недозаряда (рис. 3). Шпуры размещались вдоль стенки выработки на расстоянии до 4 метров (с целью исключения их взаимного влияния).

В ходе экспериментальных работ определялись физико-механические свойства пород, измерялись длина заряда и недозаряда; диаметр заряда; радиус раствора взрывной воронки; количество ВВ, размещенного в шпурах. Производились расчеты плотности сформированного заряда, радиусов распространения продольных волн за время действия взрывной нагрузки.

Результаты расчетов по экспериментам следующие:

- 105 случаев согласно расчетным данным не могут иметь взрывную

воронку т.к. /дг > г ;

- 168 случаев не могут иметь взрывную воронку т.к. волна напряжений не выходит на поверхность обнажения за период действия взрывной

нагрузки (Rt =0);

- 79 случаев не могут иметь взрывную воронку т.к. lN > г и одновременно R¡ =0;

- 311 случаев могут иметь взрывную воронку т.к. ¡n > г и одновременно ^ 0.

По результатам экспериментов выполнен анализ, согласно которого из всех 505 взрывов воронка образована в 311 случаев, что говорит о высокой сходимости предсказанных результатов. Статистическая обработка 311 экспериментов по определению радиусов образующихся воронок взрыва показала высокую сходимость фактических и теоретически предсказанных параметров образующихся воронок взрыва: коэффициент корреляции составил 0,87.

Таким образом, установлено, что разрушение массива по длине заряда происходит внутри сложной фигуры, при этом:

- образующаяся в массиве фигура состоит из цилиндра с радиусом зоны трещинообразования и примыкающей к нему со стороны недозаряда выпуклой половины тора с радиусом равным половине радиуса зоны трещинообразования;

- при полном заряде вся половина тора является «мнимой», но с ростом длины недозаряда «мнимая» часть половины тора уменьшается, а «действительная» возрастает;

- граница воронки взрыва определяется внешней линией пересечения половины тора с поверхностью обнажения;

- при длине недозаряда большей, чем половина радиуса зоны трещинообразования происходит камуфлетное взрывание.

Вопрос глубины отрыва в зависимости от глубины бурения, длин заряда и недозаряда на сегодняшний день не решен. Из литературных источников известно, что с увеличением глубины бурения шпуров глубина отрыва увеличится до какой-то определенной величины и далее остается неизменной, либо начинает уменьшаться. В тоже время из вышеизложенного следует, что воронка взрыва образуется, если недозаряд меньше критического радиуса зоны равных напряжений и время действия взрывной нагрузки достаточно для выхода волны напряжений до точки касания критических равных напряжений с поверхностью обнажения.

Как правило, на практике возникает необходимость определения глубины отрыва образующей взрывной воронки в зависимости от длин заряда, недозаряда и глубины шпура. В качестве интерполяционной, описывающей экспериментальные данные, была рассмотрена функция:

» _ 1 °о . / а1 . ]>аг . и

'о - «г Ло + ° ■ (26)

Здесь 10 - глубина образующейся взрывной воронки, м; /, - глубина шпура, м; Яи- радиус раствора взрывной воронки (25); а0, аи а2, Ъ - искомые коэффициенты.

После согласования функции (26) с экспериментальными данными получена следующая зависимость:

/0=/1-01-/2°-39.Л0-0-,-0.49 . (27)

С ее использованием выполнена статистическая обработка данных.

Полученная закономерность (27) дает хорошую сходимость с фактическими данными (коэффициент корреляции 0,89) и может быть предложена для практического применения при определении глубины отрыва взрывной воронки в зависимости от длин заряда, недозаряда шпура, характеристик взрываемого массива, применяемого взрывчатого

вещества и точки инициирования заряда (т.к. последние три характеристики учитываются при определении Л)).

В пн. 2.4 исследованы особенности взрывания наклонных шпуров и скважин.

Угол наклона шпуров и их глубина имеет существенное значение для определения параметров БВР при проведении подземных горных выработок с использованием клиновых врубов. Однако на сегодняшний день данное явление изучено недостаточно. Некоторые авторы считают, что оптимальный угол наклона шпуров при формировании клинового вруба должен быть равным 45 , а их глубина должна быть 1,5 м. По данным шведских ученых оптимальный угол наклона равен 60 , по данным других авторов угол наклона врубовых шпуров рекомендуется принимать равным 53-55° в породах с/> 12 и 65-70° в породах с/< 12. Причины необходимости использования таких параметров не объясняются.

Если рассматривать работу одиночного шпура, пробуренного под углом к обнаженной плоскости (рис. 4), то максимальная ширина взрывной воронки (Я, вдоль линии шпура по поверхности массива) определяется исходя из размеров расчетной линии наименьшего сопротивления (IVи расстояния прохождения продольной волны на поверхности массива за период действия взрывной нагрузки с учетом, что минимальный угол воронки равен 60°, следующим образом:

\УР-!,\х\а~1, если Я, > (V -апа"1;

К =

Я,, если Л, < • бша 1; (28)

0, если К, = 0;

где

'Цгр,если №Г>№Р; 1Г = -1ГГ, если Щ- < ШР\ (29)

0, если \\'т = 0.

Здесь Я - максимальная ширина образующейся взрывной воронки, м; IV - максимально возможная линия наименьшего сопротивления, м; Шт -линия наименьшего сопротивления, определенная с учетом продолжительности действия взрывной нагрузки, м; \¥Р -расчетная линия наименьшего сопротивления, м.

С целью проверки работоспособности зависимостей (28), (29) на шахтах ОАО «Севуралбокситруда» было поставлено 34 эксперимента.

Для этого в выработках бурились шпуры под разными углами к обнаженной поверхности, в которых формировался заряд на всю глубину шпура. Шпуры разносили вдоль стенки выработки на расстояние друг от друга 4-5 м (с целью исключения их взаимного влияния). Для точного определения размеров образующейся взрывной воронки вдоль линии шпура (от его устья) проводили линию, которая позволяла после взрывных работ (по оставшейся краске) определять размер этой воронки. В ходе экспериментальных работ определяли физико-механические свойства пород. Измерялись: углы наклона шпуров к обнаженной плоскости (се); длина и диаметр зарядов; радиус образующейся на поверхности взрывной воронки (Л/); фактическая ЛНС (И^); глубина оставшегося после взрыва шпура (/я- , стакана); количество ВВ, размещенного в шпурах. Производились расчеты плотности сформированного заряда (<у); радиусов распространения продольных волн за время действия взрывной нагрузки (Е,, И^г); радиуса взрывной воронки и ее ЛНС (Кг, Яр) (без учета времени действия взрывной нагрузки).

Расчетная линия наименьшего сопротивления определяется по формуле:

= Дг -созЗО0 =0,21-^-<7°-75 -£>15 - о""0'25 т"0-5 - сое30° . (30)

Рис. 4 Схема разрушения горного массива от действия одиночного заряда наклонного шпура

По результатам экспериментов выполнена статистическая обработка данных фактических и расчетных величин стаканов, где расчетная величина стакана определялась:

. (31)

Расчеты показывают высокую степень сходимости фактических и теоретических результатов, коэффициент корреляции для стаканов 0,82, для ЛНС 0,987.

Таким образом, установлено, что глубина отрыва (по перпендикуляру к обнаженной плоскости) от наклонных зарядов пропорциональна расчетной линии наименьшего сопротивления умноженной на косинус угла наклона шпура к поверхности.

При образовании врубовой полости с помощью клинового вруба используют по 2, 3 параллельных наклонных шпура с каждой стороны. Рассмотрим схему взаимодействия двух или трех параллельно сближенных шпуров (рис. 5, 6).

Рис. 5. Схема взаимодействия Рис. 6. Схема взаимодействия

двух сближенных зарядов трех сближенных зарядов

Как видно из схемы от каждого из шпуров при взрыве образуется в массиве напряжение сг\, действующее на нормальной к радиусу площадке в виде направленного вектора. Складывая тензорные поля от каж-

дого заряда, получим, что на расстоянии RT от линии расположения зарядов вдоль оси их симметрии, на горизонтально расположенной площадке такое напряжение будет определяться следующим образом:

а2 = 2o-! -cos(2a3); (32)

сг3 =2<т, -cos^a^) + ст,/eos2(a4), (33)

где С] - эквивалентное напряжение от действия одного заряда, Па; <Т2 - эквивалентное напряжение (суммарное) от одновременного действия двух зарядов, Па; <г3 - эквивалентное напряжение (суммарное) от одновременного действия трех зарядов, Па. При этом аъ =arctg(0,5a-RT~l); а4 = arctg(a■ RT~]У, а- расстояние между шпурами в ряду. Очевидно при «г 0 , cosa, -» 1:

а2~2а1; (34)

03*3oV> (35)

<т„=па(36)

тогда

RT2=RT42- (37)

Дгз=Дгл/3; (38)

RTn = RT-y[ñ\ (39)

где RT2, Rn Rin - соответственно радиусы зоны трещинообразования при одновременном действии двух, трех и п параллельно сближенных шпуров, м.

По аналогии с формулой (29) максимально возможная (fV2) и расчетная (WP2) линии наименьшего сопротивления для спаренных шпуров определяются из выражений

W, =

Wp2, если Wr > Wp2-,

WT, если WT <WP2; (-4Q-)

О, если Wr - 0;

WP2 = Wp-j2cos(2a3) ,

(41)

а расчетная величина «стакана» по формуле

lSTP =ls-Wp-42- cíga. (42)

Для проверки достоверности зависимостей (40)-(42) на шахте Североуральского бокситового рудника были поставлены 29 экспериментов, в которых вместо одиночных наклонных шпуров обуривали по два параллельно сближенных шпура. Статистическая обработка данных показала высокую степень совпадения расчетных JIHC с фактическими (коэффициент корреляции 0,87) и расчетных длин стаканов с фактическими (коэффициент корреляции 0,82).

Оптимальный угол наклона шпура должен быть таким, чтобы глубина отрыва ( h, по перпендикуляру к обнаженной плоскости) была максимальной, а отношение длины шпура (ls) к глубине отрыва минимальной. Это обеспечивается, если h2• —* мах.

Из тригонометрических зависимостей следует (рис. 4):

h = W ■ cos а; (43)

ls=W-ctga. (44)

Отсюда h2 ■ ls'x = sin a ■ cos a = 0,5 sin 2a ■ Тогда максимальному

значению h2 • /s-' соответствует a = 45°.

В главе 3 на основе полученных закономерностей предложены методические основы расчета удлиненных зарядов, обеспечивающих оптимальную их работу при уменьшении затрат на бурение и расходование ВВ.

Рассмотрим модели разрушения массива при различных схемах инициирования.При разных способах инициирования зарядов важно определить их длину, обеспечивающую развитие зоны разрушения по всей длине шпура или скважины, при максимально возможном недозаряде в конкретных горно-геологических и горнотехнических условиях. Учитывая, что максимально допустимая длина недозаряда равна 0,5RT, из схем, приведенных на рис. 7, следует:

<45)

Ьс = /-г; (46)

Ср -0.25-й

г-я-г-Ср-й

' (47)

где Ьр'ЬсЬо - длина заряда соответственно при прямом, центральном и обратном его инициировании, м.

Рис. 7 Схемы разрушения горного массива при различных способах инициирования заряда: а - при прямом; б - при центральном; в - при обратном. Обозначения параметров такие же, как на рис. 3

Дальнейшее увеличение длины заряда не приведет к улучшению качества дробления и будет иметь отрицательный результат - разлет горной массы.

Из расчетных схем (рис. 7) видно, что в области недозаряда образуются зоны, не подвергающиеся дроблению (область за зоной разрушения), чем и объясняется повышенный выход негабарита из верхней части уступов, упоминаемый в исследованиях многих ученых.

Из уравнения (45) видно, что при СР<В решения нет. В данном случае для увеличения длительности воздействия взрывного импульса возникает необходимость перебура, который часто используют при скважинной отбойке. Различные авторы предлагают определять его по разным критериям. Одни авторы считают, что величина перебура зависит от крепости породы и принимается в пределах (0,5-0,4) 1УР . По дан-

ным Б. Н. Кутузова, глубина перебура скважин обычно составляет 0,1 -0,2 высоты уступа или (10 - 15) (12 и уточняется на основе анализа результатов предыдущих взрывов. По данным М.Ф. Друкованого, величина перебура определяется в зависимости от физико-механических свойств взрываемого массива и изменяется от 1 до 3,5 м.

Согласно предложенной расчетной схемы (рис. 8) величина перебура может быть определена в зависимости от соотношения величин

Ср и £>, действительно, из равенств

ь с

гт +Кт =

следует, что

(48)

£Ьд//2 + Ят Си

Рис. 8 Схема определения необходимой длины перебура при прямом инициировании заряда (СР< Б)

Зная длину заряда, можно определить величину перебура из выражения

1Р=12-{1у-г), (50)

где, 12- длина заряда, м; 1У- высота уступа (величина ухода за цикл) м; / -длинна заряда до почвы уступа, м; 1Р- величина перебура, м.

При инициировании заряда в текущей точке можно определить место инициирования с целью исключения необходимости перебура.

Действительно (рис. 9):

■\jlz2 +

(51)

где ^ - радиус распространения продольной волны за период действия взрывной нагрузки:

В главе 4 разработанная методика применяется для определения параметров взрывания при проходке горных выработок.

При строительстве подземных горных выработок буровзрывным способом для образования врубовой полости чаще всего используют клиновой вруб. Однако до сегодняшнего дня надежных расчетов пара-

122-Ср-0 1 ,если1г\ <1 /3-/2; г, =• 2-1ц ■СР • £)"',если 12) >1/3-/г; 2/3-/71 •СР ■0~\если121 =1/3

(52)

Рис. 9 Схема определения места инициирования заряда для исключения перебура

метров клинового вруба не существует. Как следует из изложенного, основным ограничением при образовании клинового вруба является ограничение по продолжительности действия взрывной нагрузки, так как размер радиуса зоны трещинообразования можно регулировать количеством и расстоянием между параллельно сближенными шпурами, а также местом инициирования заряда.

Действительно для разрушения массива продолжительность взрывной нагрузки должна быть достаточной для охвата зоны равной радиусу зоны трещинообразования:

2-1-- С„

п = КТп = д (53)

где Г1 - радиус распространения волны напряжения за период действия взрывной нагрузки при обратном инициировании, м; Щ„ - радиус зоны трещинообразования, образованной от п шпуров. Радиус зоны трещинообразования для параллельно сближенных шпуров определяется:

RT1 = RT • д/2 ■ cos ; (54)

Rn = RT ■ yj2cos/2 +1 , (55)

где у, =arcig(0.5-a-Rj)); уг = arctg(a■ R}1); a - расстояние между параллельно сближенными шпурами; Rji , &тз - соответственно радиусы зон трещинообразования при двух и трех параллельно сближенных шпуров, м.

При <2 = 2RCM :

V2; (56)

RT3=RT-S. (57)

Тогда, зная продолжительность действия взрывной нагрузки, можно определить количество необходимых параллельно сближенных шпуров для условий, когда параллельные шпуры располагаются на расстоянии, равном диаметру зоны смятия:

го2

где п - количество параллельно сближенных шпуров (принимают ближайшее большее целое число).

Глубина отрыва будет зависеть от угла наклона шпуров к плоскости забоя, определить которую можно из геометрических соображений:

И = г{-соэа-созЗО0 , (59)

где к - глубина ухода от одной ступени; а - угол наклона шпуров к плоскости забоя, град. Остальные обозначения те же.

Зная глубину отрыва одной ступени в клиновом врубе можно определить необходимое количество ступеней исходя из заданного ухода за цикл. При расположении вспомогательных и оконтуривающих шпуров по плоскости забоя на расстоянии между ними, равном радиусу зоны трещинообразования, можно определить линию наименьшего сопротивления, на которой они располагаются исходя из зависимости:

Ж2 г-соэЗО0 =1.3Щ , (60)

где Щ - линия наименьшего сопротивления от действия одиночного шпура (скважины), м; - линия наименьшего сопротивления от действия двух параллельных шпуров, расположенных на расстоянии а, равном радиусу зоны трещинообразования от одиночного шпура, м.

Тогда минимальная длина заряда для вспомогательных и оконтуривающих шпуров определяется:

/20= А.С1-* ' (61)

где Ят2 радиус зоны трещинообразования от действия двух параллельно сближенных шпуров:

ЯТ2 =ЯТ.1,3. (62)

В 5 главе разработана технология при скважинной отбойке на открытых горных работах, позволяющая достичь высокой эффективности буровзывных работ в широком спектре горно-геологических и горнотех-

нических условий, подтвержденная актом промышленных испытаний и внедрением технологии на действующих предприятиях.

Таким образом, установленные закономерности, подтвержденные представительными экспериментами, позволяют проектировать параметры БВР, обеспечивающие заданные высокие технико-экономические показатели взрывных работ, как при проходке горных выработок, так и при очистной выемке полезных ископаемых и в комплексе составляют физико-техническое обоснование параметров разрушения горного массива взрывом удлиненного заряда.

На основе установленных закономерностях разработано программное обеспечение, позволяющее производить расчет параметров БВР, как при проходке горных выработок (рис. 10), так и при очистной выемке полезных ископаемых (рис. 11).

* • -О 1 а

х. Л п 4» ...... „л.,..

р- ж ;■» —Н» * :з

\ . .1.....

ЛЗИО

1-1

г*н ..

* I

Рис. 10 Схема расположения шпуров по площади забоя

Рис.11 Схема расположения скважин на уступе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация является законченной научно-квалификационной работой, в которой на основании выполненных автором исследований изложены научно обоснованные технические и технологические решения по физико-техническому обоснованию параметров разрушения горного массива взрывом удлиненных зарядов, внедрение которых вносит значительный вклад в развитие экономики страны.

Основные научные результаты, выводы и рекомендации, полученные в результате завершенных исследований, сводятся к следующему.

1. Доказано, что исходные определяющие параметры разрушения горного массива - радиус зоны смятия и предельно возможный радиус зоны трещинообразования, формирующиеся при воздействии на монолитный скальный массив взрывом удлиненного заряда, описываются определенными закономерностями в виде произведения степенных

функций от диаметра заряда, плотности заряжания, скорости детонации ВВ, пределов прочности массива на сжатие и срез.

2. Установлено, что в трещиноватом массиве предельно возможный радиус зоны трещинообразования увеличивается обратно пропорционально коэффициенту структурного ослабления, зависящему от отношения предельно возможного радиуса зоны трещинообразования для монолитного массива к среднему расстоянию между трещинами.

3. Выявлены ограничения размеров зоны разрушения, комплексно определяемые физическими свойствами массива, техническими характеристиками ВВ, параметрами заряда и местом его инициирования: предельно возможные размеры зоны трещинообразования достигаются при условии, что за время действия взрывного импульса волна напряжений в массиве успевает охватить всю зону, в противоположном случае размеры этой зоны ограничиваются расстоянием, пройденным продольной волной.

4. Установлены геометрическая форма зоны разрушение массива по длине заряда и условия образования взрывной воронки на поверхности обнажения:

- образующаяся в массиве фигура состоит из цилиндра с радиусом зоны трещинообразования и примыкающей к нему со стороны недозаря-да выпуклой половины тора с радиусом равным половине радиуса зоны трещинообразования;

- граница воронки взрыва определяется внешней линией пересечения половины тора с поверхностью обнажения;

- при длине недозаряда большей, чем половина радиуса зоны трещинообразования происходит камуфлетное взрывание.

5. Получены аналитические зависимости для определения минимальной длины заряда, при которой обеспечивается полное развитие фигуры зоны разрушения в горном массиве, для случаев прямого, обратного и центрального инициирования.

6. Определено, что эффективное формирование врубовой полости на проектную глубину уходки проходческого забоя за цикл осуществляется путем ее последовательного углубления и расширения многоступенчатым взрыванием одиночных или параллельно сближенных врубовых шпуров с разными длинами и углами наклона к поверхности забоя в серии, при этом:

- угол наклона шпуров взрываемых первыми не должен превышать 60°, а их длина определяется возможностями размещения бурового оборудования;

- углы наклона врубовых шпуров и их длины во второй и последующих ступенях выбираются таким образом, чтобы угол между шпурами и линией, соединяющей забой центрального шпура с вершиной воронки от взрыва предыдущей ступени, составлял не менее 60°;

- количество параллельно сближенных шпуров в каждой ступени определяется из условия обеспечения необходимых размеров зоны трещинообразования для получения максимальной глубины воронки взрыва.

7. Максимальные значения коэффициента использования вспомогательных и оконтуривающих шпуров в проходческих забоях достигаются при их последовательном многоступенчатом взрывании от врубовой полости до контура выработки и соблюдении следующих условий:

- расстояние между шпурами одной ступени замедления не должно превышать размера предельного радиуса зоны трещинообразования;

- расстояния между линиями шпуров ближайших ступеней принимать не более длины линии наименьшего сопротивления, при которой формируются воронки взрыва с углом раскрытия 60°.

8. При проектировании скважинной отбойки качественное дробление и минимизация перебура обеспечивается соблюдением следующих условий:

- длина заряда должна обеспечивать полное развитие фигуры зоны разрушения в горном массиве;

- максимальная длина недозаряда не должна превышать половины предельного радиуса зоны трещинообразования, в оптимальном случае должно обеспечиваться касание свободной поверхности с фигурой зоны разрушения, иначе будет наблюдаться повышенный выход негабарита из верхней части уступа;

- расстояния между скважинами в рядах не должно превышать размера предельного радиуса зоны трещинообразования, а между их рядами - линии наименьшего сопротивления, при которой формируются воронки взрыва с углом раскрытия 60°;

- при равенстве скоростей детонации ВВ и распространения продольной волны в массиве, а также при суммарной длине расчетного заряда и недозаряда большей высоты уступа, следует переходить с прямого на промежуточное или обратное инициирование зарядов.

9. Все вышеизложенные результаты, выводы и рекомендации подтверждаются представительным объемом промышленных экспериментов и испытаний, соответствием результатов теоретических исследований полученным данным опытно-промышленных испытаний, технико-экономическими показателями результатов внедрения, в частности:

- проведены промышленные испытания паспортов БВР на рудниках «Заполярный» и «Маяк» ЗФ ОАО ГМК «Норильский никель», на «Абаканской», «Казской» и «Шерегешской» шахтах ОАО «Сибруда», в тресте «Бокситстрой», на шахтах ОАО «Севуралбокситруда»;

- по заказу Комитета металлургии РФ разработана и передана для использования на подземных рудниках «Инструкция по составлению паспортов буровзрывных работ при проведении горных выработок»;

- по результатам внедрения на 6 рудных шахтах ОАО «Севуралбокситруда» паспортов БВР для проходки выработок достигнуто снижение удельных расходов ВВ и бурения до 20 %, при увеличении значения КИШ до 0,97, а при внедрение методики для определения параметров отбойки на очистной выемке позволило снизить удельные расходы ВВ и бурения на 20% при снижении выхода негабарита с 10 % до 2 %;

- внедрение методики по расчету параметров БВР на карьере ОАО «Боксит Тиммана» позволило исключить перебур скважин, снизить выход негабарита с 11 % до 1,3 %, удельный расход ВВ на 27 % и удельный расход бурения на 15,5 %.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Андриевский, А.П. Методика определения расстояния между шпурами и скважинами для щелеобразования / А.П.Андриевский //ФТПРПИ. -1983,-№4.-С. 34-38.

2. Андриевский, А.П. Методика расчета оптимальных параметров паспортов буровзрывных работ при проходке с прямым щелевым ярусным врубом /А.П. Андриевский // ФТПРПИ. -1992. - № 5. - С. 71-77.

3. Андриевский, А.П. К вопросу образования зоны смятия в скальном массиве при его взрывном нагружении колонковыми зарядами / А.П. Андриевский, Б.Н. Кутузов, П.Ф. Матвеев и др. // ФТПРПИ. -1997. - № 1.-С. 39-44.

4. Андриевский, А.П. Влияние физико-механических свойств и тре-щиноватости массива на параметры образующейся взрывной воронки при отбойке на обнаженную плоскость / А.П. Андриевский, Б.Н. Кутузов, Б.Д. Половов и др. // ФТПРПИ. - 1997. - № 4. - С. 59-61.

5. Андриевский, А.П. О возможности повышения эффективности буровзрывных работ с использованием детонирующего шнура

/А.П.Андриевский, A.M. Авдеев, Г.П. Зилеев, А.Г. Зилеев // Изв. Вузов. Горный журнал. - 2004. - № 3. -С.92-96.

6. Андриевский, А.П. Влияние продолжительности действия взрывного импульса удлиненного заряда на радиус образующейся взрывной воронки / А.П. Андриевский, A.M. Авдеев, Г.П. Зилеев, А.Г. Зилеев // Изв.вузов. Горный журнал. - 2004. - № 2. -С. 92-96.

7. Андриевский, А.П. Влияние конструкции удлиненного заряда ВВ на параметры взрывной воронки /А.П. Андриевский, A.M. Авдеев // Изв. Вузов. Горный журнал. -2005. -№ 4. -С. 112-117.

8. Андриевский, А.П. Разрушение горных пород энергией взрыва удлиненных зарядов, расположенных под углом к обнаженной плоскости/ А.П. Андриевский, A.M. Авдеев // Изв. Вузов. Горный журнал. -2006. -№ 1.-С. 100-106.

9. Андриевский, А.П. Методика определения параметров взрывания при очистной добыче и проходке горных выработок/ А.П. Андриевский, A.M. Авдеев // Изв. Вузов. Горный журнал. -2006. - № 6. -С. 60-65.

10. Открытие Диплом № 70 от 27.02.98г. Регистрационный номер №81/82. Закономерность формирования зон смятия и трещинообразова-ния при воздействии на скальный массив энергией взрыва удлиненного заряда /А.П. Андриевский, Б.Н. Кутузов.

11. Андриевский, А.П. Новая теория и новые технологии разрушения горных пород удлиненными зарядами взрывчатых веществ/ Б.Н.Кутузов, А.П.Андриевский - Новосибирск: Наука, 2002. - 96 С.

12. A.c. № 1438372. Заряд для отбойки горных пород / А.П.Андриевский, Ю.И. Николаев, A.B. Богайчук. бюл. №42, 1988 г. не подлежит публикации (ДСП).

13. Патент РФ № 2006581. Способ разрушения горных пород при проходке горных выработок. / А.П.Андриевский - Опубл. 30.01.94 г. бюл.№2 - 4 с.

14. Патент РФ № 2052103. Способ отделения блоков природного камня / А.П.Андриевский, Кузнецов А.Г. - Опубл. 10.01.96 г. бюл. №1-Зс.

15. Патент РФ № 2081392. Способ образования врубовой полости / А.П. Андриевский - Опубл. 10.06.97 г. бюл.№16 - Зс.

16. Патент РФ № 2101673. Способ взрывного разрушения трещиноватого горного массива при отбойке на обнаженную плоскость / А.П. Андриевский. - Опубл. 10.01.98. бюл.№1 - Зс.

17. Патент РФ № 2133447. Способ взрывного разрушения трещиноватых горных пород при отбойке на открытую поверхность /А.П. Андриевский. - Опубл. 20.07.99г. бюл.№20-4с.

18. Патент РФ № 2142610. Способ взрывного разрушения кристаллосо-держащих горных пород удлиненными зарядами/А.П. Андриевский. -Опубл. 10.12.99г. бюл.№34-4с.

19. Андриевский, А.П. Методика расчета щелевых врубов/А.П.Андриевский // Управление технологическими процессами добычи на больших глубинах / Сб. научн. трудов под ред. Академика Е.И. Шемякина, - Новосибирск: ИГД СО АН СССР, 1983. - С. 89-97.

20. Андриевский, А.П. Методика расчета линии наименьшего сопротивления при отбойке на обнаженную плоскость/ А.П.Андриевский // Моделирование технологических процессов при подземной разработке рудных месторождений / Сб. научн. Трудов, под ред. Академика Е.И. Шемякина. - Новосибирск: ИГД СО АН СССР, 1987. - С. 172-149.

21. Андриевский, А.П. Влияние физико-механических свойств горных пород на параметры взрывной отбойки при проведении горных выработок /А.П.Андриевский, В.Ф.Петров, Ю.И.Николаев и др. // Сб. докладов Международной конференции по открытым горным, земляным и дорожным работам. - М.: ЦНИИОМТП,1994. -С. 107-119.

22. Андриевский, А.П. Рациональные параметры буровзрывных работ при проведении горных выработок с использованием клинового ступенчатого вруба / А.П.Андриевский // Сб. докладов II Международной конференции по буровзрывным работам. - М.: ЦНИИОМТП, 1995. - С. 2326.

23. Андриевский, А.П. Влияние трещиноватости и физико-механических свойств горных пород на параметры взрывной воронки при отбойке на обнаженную плоскость/ А.П.Андриевский, Б.Н.Кутузов, Б.Д.Половов и др. // Сб.докладов второй Международной конференции по открытым горным работам. - М.: ЦНИИОМТП, 1996. - С. 200-204.

24. Андриевский, А.П. Оптимизация параметров буровзрывных работ/ А.П. Андриевский, A.M. Авдеев, М.Ю. Харитонова, В.Г. Васильева // Передовые технологии и технико - экономическая политика освоения месторождений в XXI веке / Сб. научных трудов, материалы международной конференции 20-23 ноября, - Красноярск: ГУЦМиЗ, 2000. - С 6972.

25. Андриевский, А.П. Оптимизация параметров буровзрывных работ/ А.П. Андриевский, A.M. Авдеев, М.Ю. Харитонова // Промышленная безопасность и эффективность новых технологий в горном деле. - М.: МГГУ, 2001.-С. 456-462.

26. Андриевский, А.П. Новые технологии освоения месторождений полезных ископаемых / M.JI. Медведев, А.Г. Михайлов, В.И. Брагин,

А.П. Андриевский // Наука - производству. Специальный выпуск СО РАН, 2003. -№1. - С. 47-49.

27. Андриевский, А.П. Влияние длин заряда и недозаряда, физико-механических свойств пород и характеристик применяемого ВВ на параметры взрывной воронки при расположении заряда перпендикулярно обнаженной плоскости / Современные технологии освоения минеральных ресурсов // Материалы третьей Международной научно - технической конференции. - Красноярск: ГУЦМиЗ, 2005 . - С. 70 - 77.

28. Андриевский, А.П. Влияние длины заряда и недозаряда, физико-механических свойств пород и характеристик применяемого ВВ на параметры взрывной воронки при расположении заряда перпендикулярно обнаженной плоскости / А.П. Андриевский //Сб. докладов третьей Международной научно-технической конференции «Современные технологии освоения минеральных ресурсов» г. Кемер (Турция), 2005. - С. 7077.

29. Андриевский, А.П. Методические положения по определению параметров взрывания при очистной добыче и проходке горных выработок /А.П. Андриевский // Сб. докладов 4-й Международной научно-технической конференции «Современные технологии освоения минеральных ресурсов» г. Пекин (Китай), 2006. - С. 177-185.

Подписано в печать 20.10.2009. Формат 60 х 84 /16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Уч. печ. л. 2,3 Тираж 100 экз. Заказ № &

Учреждение Российской академии наук Институт горного дела СО РАН. 630091, г. Новосибирск, Красный проспект, 54.

Содержание диссертации, доктора технических наук, Андриевский, Александр Порфирович

ВВЕДЕНИЕ

СОДЕРЖАНИЕ

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ТЕОРИИ И ПРАКТИКИ РАЗРУШЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД.

1.1 Краткий анализ современных взглядов на процесс разрушения горных пород взрывом.

1.2 Анализ тенденций развития технологии буровзрывных работ.

1.3 Обоснование метода и программы исследования.

2 ВЛИЯНИЕ ГОРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ, ГОРНОТЕХНИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ПРОИЗВОДСТВА ВЗРЫВНЫХ РАБОТ НА ПАРАМЕТРЫ ОБРАЗУЮЩИХСЯ ЗОН РАЗРУШЕНИЯ.

2.1 Закономерности формирования зон разрушения при воздействии на скальный массив взрывом удлиненного заряда.

2.1.1 Закономерность формирования зон смятия.

2.1.2 Закономерность образования зоны трещинообразования.

2.1.3 Влияние нарушенности массива на размер зоны трещинообразования.

2.2 Влияние продолжительности действия взрывной нагрузки на размер зоны трещинообразования.

2.3 Влияние длин заряда и недозаряда на размер зоны трещинообразования.

2.4 Влияние угла наклона удлиненных зарядов на размеры зоны трещинообразования.

3 МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ НА ОСНОВЕ УСТАНОВЛЕННЫХ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ОБРАЗОВАНИЯ ЗОН РАЗРУШЕНИЯ.

4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ВЗРЫВАНИЯ ПРИ ПРОХОДКЕ

ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК.

4.1 Известные технологии взрывания и методики расчета параметров БВР при проходке горизонтальных выработок.

4.1.1 Способы формирования врубовой полости.

4.1.2 Основные способы расчета параметров буровзрывных работ при проведении выработок.

4.1.3 Распределение шпуров по площади и контуру проводимой выработке.

4.2 Новая методология расчета расположения шпуровых зарядов в забое.

4.2.1 Формирование врубовой полости.

4.2.2 Размещение вспомогательных и оконтуривающих шпуров по площади и контуру поперечного сечения выработки.

4.3 Практическая реализации новой методологии проектирования параметров БВР при проходке горных выработок.

5 НОВАЯ МЕТОДОЛОГИЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ

ВЗРЫВАНИЯ СКВАЖИННОЙ ОТБОЙКИ.

5.1 Некоторые известные технологии и методики расчета параметров скважинной отбойки.

5.2 Новая методология расчета скважинной отбойки.

5.2.1 Преодоление линии сопротивления по подошве одиночными скважинами или пучками сближенных скважин без учета совместной работы зарядов.

5.2.2 Преодоление линии сопротивления по подошве совместной работой равномерно сближенных зарядов.

5.2.3 Регулирование радиуса распространения продольной волны за время действия взрывной нагрузки в первой от кромки уступа ряда зарядов.

5.3 Определение параметров взрывания массива горных пород при добыче кристаллосодержащих руд.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Физико-техническое обоснование параметров разрушения горного массива взрывом удлиненных зарядов"

Актуальность темы исследования. Взрывные работы являются основным методом отделения породы от массива в горном деле. Как отмечают ведущие ученые, наблюдается прямая зависимость уровня развития горной промышленности от уровня организации процессов разрушения горных пород при добыче полезных ископаемых. Объемы ведения взрывных работ в Советском Союзе считались наибольшими в мире. Потребление взрывчатых веществ (ВВ) для нужд горного производства приближалось к 2 млн. т в год. К середине 90-х годов прошлого века их потребление в России уменьшилось в два раза. В настоящее время с увеличением промышленного производства происходит рост потребления ВВ. При таких масштабах взрывных работ даже незначительное общее снижение удельного расхода ВВ и повышение выхода дробленной горной массы с 1 м скважины (шпура) приводит к большому экономическому эффекту в масштабах горнодобывающих отраслей России.

Во многих случаях неоправданный перерасход ВВ, а также низкие показатели выхода дробленной горной массы с 1 м скважины (шпура) обусловлены недостаточной теоретической обоснованностью применяемых методик расчета параметров БВР. Практическая проблема надежного обеспечения высоких показателей БВР лежит в створе важнейших задач горной науки о разрушении горных пород: определение механизма разрушения горной породы и изучение явлений, сопровождающих процессы разрушения и отделения горной породы от горного массива.

Таким образом, физико-техническое обоснование параметров разрушения породного массива удлиненными зарядами представляет актуальную проблему, имеющую важное научное и практическое значение.

Цель работы — получение закономерностей развития зон нарушенности и установление факторов, влияющих на процессы трещинообразования для физико-технического обоснования параметров взрывного разрушения горного массива удлиненными зарядами.

Идея работы заключается в использовании при проектировании БВР установленных закономерностей по определению формы, размеров и динамики развития зон разрушения, комплексно учитывающих физические свойства взрываемых массивов скальных пород, характеристики ВВ, геометрические размеры и места инициирования удлиненных зарядов.

Задачи исследований.

1. Проведение экспериментальных исследований параметров зон смятия и трещинообразования на реальных массивах скальных пород с последующей математической обработкой данных экспериментов для подтверждения и уточнения аналитических исследований.

2. Разработка теоретических моделей для расчета параметров зон смятия и трещинообразования при разрушении породного массива взрывом удлиненных зарядов, и согласование их с полученными экспериментальными данными.

3. Оценка влияния нарушенности массива на параметры зоны трещинообразования.

4. Определение влияния временных параметров процесса взрыва на развитие зон разрушения при различных физических свойствах взрываемых массивов скальных пород, характеристик ВВ, параметров и места инициирования удлиненных зарядов.

5. Разработка теоретических основ расчета рациональных параметров БВР при проведении горных выработок и скважинной отбойке полезных ископаемых.

Методы исследований.

Анализ и обобщение научно-технической информации, применение результатов теории сопротивления материалов, математическое моделирование, промышленные эксперименты и испытания, корреляционный и регрессионный анализ результатов экспериментов.

Научные положения, выносимые на защиту.

1. Определяющие параметры разрушения горного массива — радиус зоны смятия и предельно возможный радиус зоны трещинообразования, образующиеся при воздействии на монолитный скальный массив взрыва удлиненного заряда, описываются закономерностями в виде произведения степенных функций от диаметра заряда, плотности заряжания, скорости детонации ВВ, пределов прочности массива на сжатие и срез.

2. В трещиноватом массиве предельный радиус зоны трещинообразования увеличивается обратно пропорционально коэффициенту структурного ослабления, являющемуся функцией отношения предельно возможного радиуса зоны трещинообразования для монолитного массива к среднему расстоянию между трещинами.

3. Предельный размер зоны трещинообразования достигается при условии, что за время действия взрывного импульса волна напряжений в массиве успевает охватить всю зону, в противном случае размеры этой зоны ограничиваются расстоянием, пройденным продольной волной.

4. Разрушение массива по длине заряда происходит в объеме фигуры, состоящей из цилиндра с радиусом зоны трещинообразования и примыкающей к нему со стороны недозаряда (торца заряда, находящегося вблизи свободной поверхности) выпуклой половины тора с радиусом равным половине радиуса зоны трещинообразования. Граница воронки взрыва определяется линией пересечения половины тора с поверхностью обнажения, При длине недозаряда большей, чем половина радиуса зоны трещинообразования, происходит камуф-летное взрывание.

5. Установленные закономерности, подтвержденные представительными экспериментами, позволяют проектировать параметры БВР, обеспечивающие высокие технико-экономические показатели взрывных работ, как при проходке горных выработок, так и при очистной выемке полезных ископаемых и в комплексе составляют физико-техническое обоснование параметров разрушения горного массива взрывом удлиненного заряда.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается представительным объемом промышленных экспериментов и испытаний, соответствием результатов теоретических исследований полученным данным опытно-промышленных испытаний, технико-экономическими показателями результатов внедрения.

Научная новизна работы:

- экспериментально определены размеры радиусов зон смятия и трещинообразования при взрыве удлиненных зарядов в различных горно-геологических и горнотехнических условиях;

- на основе применения решения статической задачи теории упругости при оценке размеров зон смятия и трещинообразования при взрывном воздействии на породный массив удлиненными зарядами получены зависимости, описывающие данные проведенных экспериментов с достаточной степенью точности;

- получена эмпирическая зависимость влияния естественной нарушенно-сти массива на размер предельно возможного радиуса зоны разрушения массива;

- определено влияние времени действия взрывного импульса и скорости распространения продольной волны в массиве на развитие зоны трещинообра-зования;

- установлено, что образующаяся в массиве зона разрушения приближенно имеет форму цилиндра с примыкающей к нему со стороны торца заряда выпуклой половиной тора;

- получены аналитические зависимости для определения минимальной длины заряда, при которой достигается полное развитие фигуры зоны разрушения в горном массиве в случаях прямого, обратного и центрального инициирования;

- разработан методологический подход определения схемы расположения зарядов и их параметров для проектирования взрывных работ при строительстве горных выработок и скважинной отбойки, комплексно учитывающий физические свойства горного массива, характеристики ВВ, размеры, форму и динамику образования зон разрушения.

Личный вклад автора состоит в: постановке задач и их решении, участии в промышленных экспериментах и испытаниях; анализе полученных результатов и выявлении зависимостей и ограничений, описывающих изучаемые явления; установлении научных и методологических основ физико-технического обоснования параметров разрушения горного массива удлиненными зарядами; разработке методических основ по определению параметров БВР при проведении подземных горных выработок и скважинной отбойки.

Практическое значение работы:

- разработана методика определения схемы расположения шпуровых зарядов и расчета их параметров для проектировании взрывных работ при проведении подземных горных выработок, позволяющая надежно обеспечивать снижение удельных расходов бурения и ВВ (от 15 % до 30 %) по сравнению с существующими их значениями при высоких значениях коэффициента использования шпуров (от 0,95 до 0,98);

- разработана методика определения схемы расположения скважинных зарядов и расчета их параметров при проектировании взрывных работ для открытых горных работ, исключающая необходимость перебура и обеспечивающая снижение удельных расходов бурения и ВВ на 15 % при снижении выхода негабарита до 1,7 % (абсолютных);

- предложен способ взрывного разрушения кристаллосодержащих горных пород удлиненными зарядами, позволяющий практически полностью исключить дробление добываемых кристаллов (Патент РФ № 2142610).

Реализация работы в промышленности. Разработанные методики и рекомендации работы внедрены и используются при проектировании скважинной отбойки на ОАО «Севуралбокситруда», ОАО «Боксит Тимана» и при проектировании паспортов БВР для подземных горных выработок на ОАО «Севуралбокситруда».

Апробация работы. Содержание работы и отдельные ее положения обсуждались на производственно-технических совещаниях: концерна «Совалю-миний» (г. Москва,

1990 г.), треста «Бокситстрой» (г. Североуральск, 1990 г.), НПО «Сибруда» (г. Новокузнецк, 1991 г.), горного отдела Комитета металлургии Российской Федерации (г. Москва, 1994 г.), ОАО «Севуралбокситруда» г. Североуральск 2004 г., ОАО «Боксит Тимана» г. Ухта 2006 г.; на Международной конференции по открытым горным, земляным и дорожным работам (г. Москва, 1995 г.); на II Международной конференции по буровзрывным работам (г. Москва, 1995 г.); на II Международной конференции по открытым горным работам (г. Москва, 1996 г.); на третьей Международной научно-технической конференции «Современные технологии освоения минеральных ресурсов» (г. Кемер, Турция, 2005г.); на четвертой Международной научно-технической конференции «Современные технологии освоения минеральных ресурсов» (г. Пекин, Китай 2006 г.).

Публикации. Основные положения диссертации изложены в 29 научных работах, в том числе 9 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, в открытии, в монографии, в авторском свидетельстве СССР, в 6 патентах РФ.

Заключение Диссертация по теме "Геомеханика, разрушение пород взрывом, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика", Андриевский, Александр Порфирович

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация является законченной научно-квалификационной работой, в которой на основании выполненных автором исследований изложены научно обоснованные технические и технологические решения по физико-техническому обоснованию параметров разрушения горного массива взрывом удлиненных зарядов, внедрение которых вносит значительный вклад в развитие экономики страны.

Основные 'научные результаты, выводы и рекомендации, полученные в результате завершенных исследований, сводятся к следующему.

1. Доказано, что исходные определяющие параметры разрушения горного массива — радиус зоны смятия и предельно возможный радиус зоны трещинообразования, формирующиеся при воздействии на монолитный скальный массив взрывом удлиненного заряда, описываются вполне определенными закономерностями в виде произведения степенных функций, зависящие от диаметра заряда, плотности заряжания, скорости детонации ВВ, пределов прочности массива на сжатие и срез.

2. Установлено, что в трещиноватом массиве предельно возможный радиус зоны трещинообразования увеличивается обратно пропорционально коэффициенту структурного ослабления, зависящему от соотношения предельно возможного радиуса зоны трещинообразования для монолитного массива к среднему расстоянию между трещинами.

3. Выявлены ограничения размеров зоны разрушения комплексно определяемые физическими свойствами массива, техническими характеристиками ВВ, параметрами заряда и местом его инициирования: предельно возможные размеры радиуса зоны трещинообразования достигаются, если за время действия взрывного импульса волна напряжений в массиве успевает достичь ее границ, в противном случае радиус этой зоны ограничивается пройденным путем продольной волны.

4. Установлены геометрическая форма зоны разрушения массива по длине заряда и условия образования взрывной воронки на поверхности обнажения: о образующаяся в массиве фигура состоит из цилиндра с радиусом зоны трещинообразования и примыкающей к нему со стороны недозаряда выпуклой половины тора с радиусом равным половине радиуса зоны трещинообразования; о граница воронки взрыва определяется внешней линией пересечения половины тора с поверхностью обнажения; о при длине недозаряда большей, чем половина радиуса зоны трещинообразования происходит камуфлетное взрывание.

5. Получены аналитические зависимости определения минимальной длины заряда, при которой обеспечивается полное развитие фигуры зоны разрушения в горном массиве, для случаев прямого, обратного и центрального инициирования;

6. Определено, что эффективное формирование врубовой полости на проектную глубину уходки проходческого забоя за цикл осуществляется путем ее последовательного углубления и расширения многоступенчатым взрыванием одиночных или параллельно сближенных врубовых шпуров с разными длинами и углами наклона к поверхности забоя в серии, при этом: о угол наклона шпуров взрываемых первыми не должен превышать 60°, а их длина определяется возможностями размещения бурового оборудования; о углы наклона врубовых шпуров и их длины во второй и последующих ступенях выбираются таким образом, чтобы угол между шпурами и линией, соединяющей забой центрального шпура с вершиной воронки от взрыва предыдущей ступени, составлял не менее 60°. о количество параллельно сближенных шпуров в каждой ступени определяется из условия обеспечения необходимых размеров зоны трещинообразования для получения максимальной глубины воронки взрыва.

7. Максимальные значения коэффициента использования вспомогательных и оконтуривающих шпуров в проходческих забоях достигаются при их последовательном многоступенчатом взрывании от врубовой полости до контура выработки и соблюдении следующих условий: о - расстояние между шпурами одной ступени замедления не должно превышать размера предельного радиуса зоны трещинообразования; о - расстояния между линиями шпуров ближайших ступеней принимать не более длины линии наименьшего сопротивления, при которой формируются воронки взрыва с углом раскрытия 60°.

8. При проектировании скважинной отбойки качественное дробление и минимизация перебура обеспечивается соблюдением следующих условий: о длина заряда должна обеспечивать полное развитие фигуры зоны разрушения в горном массиве; о максимальная длина недозаряда не должна превышать половины предельного радиуса зоны трещинообразования, то есть должно обеспечиваться касание свободной поверхности с фигурой зоны разрушения, в противном случае будет наблюдаться повышенный выход негабарита из верхней части уступа; о расстояния между скважинами в рядах не должно превышать размера предельного радиуса зоны трещинообразования, а между их рядами -линии наименьшего сопротивления, при которой формируются воронки взрыва с углом раскрытия 60°; о при равенстве скоростей детонации ВВ и распространения продольной волны в массиве, а также при суммарной длине расчетного заряда и недозаряда большей высоты уступа, следует переходить с прямого на промежуточное или обратное инициирование зарядов.

9. Все вышеизложенные результаты, выводы и рекомендации подтверждаются представительным объемом промышленных экспериментов и испытаний, соответствием результатов теоретических исследований полученным данным опытно-промышленных испытаний, технико-экономическими показателями результатов внедрения, в частности: при исследовании явлений развития зон нарушенности и выяснении роли различных факторов, влияющих на процессы трещинообразования при взрывном воздействии на массив, проведено более 900 взрывов одиночных и спаренных зарядов; проведены промышленные испытания паспортов БВР на рудниках «Заполярный» и «Маяк» ЗФ ОАО ГМК «Норильский никель», на «Абаканской», «Казской» и «Шерегешской» шахтах ОАО «Сибруда», в тресте «Бокситстрой», на шахтах ОАО «Севуралбокситруда»; по заказу Комитета металлургии РФ разработана и передана для использования на подземных рудниках «Инструкция по составлению паспортов буровзрывных работ при проведении горных выработок»; по результатам внедрения на 6 рудных шахтах ОАО «Севуралбокситруда» паспортов БВР для проходки выработок достигнуто снижение удельных расходов ВВ и бурения до 20%, при увеличении значения КИШ до 0,97, а при внедрении методики для определения параметров отбойки на очистной выемке позволило снизить удельные расходы ВВ и бурения на 20% при снижении выхода негабарита с 10% до 2%; внедрение методики по расчету параметров БВР на карьере ОАО «Боксит Тиммана» позволило исключить перебур скважин, снизить выход негабарита с 11% до 1,3, удельный расход ВВ на 27% и удельный расход бурения на 15,5%.

Библиография Диссертация по наукам о земле, доктора технических наук, Андриевский, Александр Порфирович, Красноярск

1. Покровский, Г.И. Взрыв Текст. / Г.И.М. Покровский-М.: изд-во Недра, 1980- 190 с.

2. Мельников, Н.В. Развитие горной науки в области открытой разработки месторождений СССР Текст./ Н.В.Мельников М.: Углетехиздат, 1957.

3. Ханукаев, А.Н. О физической сущности процесса разрушения горных пород взрывом Текст. //Вопросы теории разрушения горных пород действием взрыва. М.: АН СССР, 1958. - С.7-43.

4. Ханукаев, А.Н. Энергия волн напряжений при разрушении пород взрывом Текст. / А.Н. Ханукаев -М.: Госгортехиздат, 1962. -200 с.

5. Белаенко, Ф.А., Исследование полей напряжений и процесса образования трещин при отбойке пород в карьерах Текст./ М.Ф.Друкованый, Ф.И.Кучерявый// Проблема дробления горных пород взрывом. -М.: Углетехиздат, 1959.

6. Власов, О.Е. К основам теории разрушения горных пород действием взрыва Текст. / О.Е.Власов -М.: АН СССР, 1958.

7. Баум, Ф.А. О научных исследованиях в области действия взрыва и влияния физико-механических свойств горных пород на эффективность взрыва Текст. /Вопросы теории действия взрыва в горной породе. -М.: ИГД им. А.А. Скочинского, 1962.

8. Барон, JI.И. Проблема дробления горных пород при взрывной отбойке Текст. / Проблема дробления горных пород взрывом. -М.: Углетехиздат, 1959.

9. Кузнецов, В.М. Взрыв на поверхности грунта Текст./В кн: Народнохозяйственное использование взрыва. Новосибирск СОАН СССР, 1959, № 8 С. 18-24.

10. Кузнецов, В.М. Импульсно-гидродинамические схемы расчета взрыва на выброс шпуровых зарядов Текст./ В.М. Кузнецов , Э.Б. Поляк //ФТПРПИ, №4. 1973. с 32-39.

11. Кузнецов, В.М., О гидродинамическом взаимодействии шпуровых зарядов ВВ Текст./ В.М. Кузнецов, Э.Б. Поляк, Е.Н.Шер ПМТФ, 1975 № 5 С. 93-101.

12. Кузнецов, В.М., О некоторых особенностях взрывов на выброс в слоистых грунтах Текст./ В.М.Кузнецов, Н.А.Труфанов ФТПРПИ № 6, 1982. С.114-116.

13. Лаврентьев, М.А. Вариационный метод краевых задач для систем уравнений эллиптического типа Текст./ М.А.Лаврентьев М: АН СССР, 1962- 136 с.

14. Кузнецов, В.М. О форме воронки выброса при взрыве на поверхности грунта Текст./ В.М. Кузнецов ПМТФ, 1960 № 3 С. 152-156.

15. Григорян, С.С. Некоторые вопросы математической теории деформирования и разрушения твердых горных пород Текст./ С.С.Григорян ПММ, 1967 т. 31 № 4 С. 157-245.

16. Григорян, С.С. О постановке динамических задач для идеально пластических сред Текст./ С.С. Григорян — ПММ, 1955 № 6 С. 27-33. .

17. Кузнецов, В.М. О взрыве на поверхности пластинки Текст./ В.М.Кузнецов ПМТФ, 1962, № 3 С. 40-43.

18. Шер, Е.Н. Оценка дробящего действия удлиненного заряда в хрупкой среде Текст./ Е.Н. Шер ФТПРПИ, 1975 № 1. С. 88-91.

19. Григорян, С.С. К решению задачи о подземном взрыве в мягких грунтах Текст. / С.С. Григорян ПММ, 1964. т. 28 № 6 С.75-83.

20. Родионов, В.Н. Механический эффект подземного взрыва Текст./ В.Н.Родионов, В.В.Адушкин, В.Н.Костюченко и др М: Недра. 1971 - 200 с.

21. Шимякин, Е.И. Расширение газовой полости в незжимаемой упруго-пластичекой среде Текст./ Е.И. Шимякин ПМТФ. 1961 № 5, С. 111-116.

22. Чедвик, П. Механика глубинных подземных взрывов Текст./ П.Чедвик,

23. A.Кокс, Г.Гопкинс М: Мир, 1966 - 126 с.

24. Кузнецов, В.М. Математичекие модели взрывного дела Текст./

25. B.М.Кузнецов Новосибирск: Наука, СО. 1977 - 264 с.

26. В.Н. Родионов, И.А. Сизов, В.М. Цветков Образование полости и излучение волны сжатия при сдвиговом разрушении среды.- Взрывное дело, 1976, Сб. №76/33, С.40-54.

27. Шер, Е.Н. Динамика развития зон разрушения при взрыве сосредоточенного заряда в хрупкой среде Текст. / Е.Н.Шер, Н.И.Александрова — ФТПРПИ, 2000 № 5.

28. Шер, Е.Н. Оценка влияния работы забойки и проникания газов в среду на разрушающего действие скважинного заряда Текст. /Е.Н.Шер, Н.И.Александрова// Физические проблемы разрушения горных пород -Новосибирск: Наука, 2003.

29. Шер, Е.Н. Исследование влияния конструкции скважинного заряда на размер зоны разрушения и время ее развития в горных породах при взрыве Текст. / Е.Н.Шер, Н.И.Александрова ФТПРПИ, 2007 № 4. С. 76-85.

30. Друкованый, М.Ф. Новые методы и перспективы развития взрывных работ на карьерах Текст./ М.Ф.Друкованый, Л.М.Гейман, В.М.Комир М.: Наука, 1996.

31. Ефремов, Э.И. Основные теории и методы взрывного дробления горных пород Текст./ Э.И. Ефремов Киев.: Наукова Думка, 1979. -224 с.

32. Ефремов, Э.И., Взрывание внутрискважинными замедлениями Текст./ Э.И. Ефремов -Киев.: Наукова Думка., 1971, 168с.

33. Друкованый, М.Ф. Разработка комплекса мероприятий по интенсификации дробления горных пород взрывом на Криворожских карьерах при применении техники непрерывного действия. / М.Ф. Друкованый // В кн Взрывное дело. 62/19 М.: Недра, 1967 - С. 52-76.

34. Ефремов Э.И. Подготовка горной массы на карьерах Текст./ Э.И. Ефремов М.: Недра. 1980 -271 с.

35. Ефремов, Э.И. О распространении волны напряжений при разновременном взрывании отдельных частей скважинных зарядов в однородной среде

36. Текст./ Э.И. Ефремов В кн Взрывное дело, 70/27, 1971- С.80-86.

37. Ефремов, Э.И. Разрушение горных пород энергией взрыва Текст./ Э.И.Ефремов, В.С.Кровцов, Н.И.Мячина и др. -Киев.: Наукова Думка, 1987. — 258с.

38. Петряшин, Л.Ф., О зависимости поля напряжений и процесса разрушения от конструкции заряда и направления детонации Текст./ Л.Ф.Петряшин, Н.И.Мячина // В кн.: Взрывное дело 62/19, М.: Недра, 1967 - С. 150 -156.

39. Будько А.В., Закалинский В.М., Рубцов С.К., Блинов А.А. Совершенствование скважинной отбойки. -М.: Недра, 1981. — 199с.

40. Ефремов Э.И., Петренко В.Д., Рева Н.П., Кратковский И.Л. Механика взрывного разрушения пород различной структуры. -Киев.: Наукова Думка., 1984- 192с.

41. Щербаков Г.С., Ансабаев А.О. О рациональном применении целевых скважин. В кн: Взрывное дело, №59/16, -М.: Недра, 1966.

42. Галченко Ю.П., Закалинский В.М. Отбойка сближенными зарядами -новые идеи перспективы // Горный вестник. 1999. №2-3.

43. Мосинец В.Н. Дробящее и сейсмическое действие взрыва в горных породах. — М.: Недра, 1976,- 271 с.

44. Мосинец В.М., Рубцов С.К. Применение параллельно-сближенных зарядов на карьерах сложноструктурных месторождений // Горный журнал. 2002. №3. С. 39-43.

45. Викторов С.Д., Закалинский В.М., Галченко Ю.П. Параллельно-сближенные заряды как средство увеличения полезных форм работы взрыва

46. Горный журнал. 2001. №12. С. 38-42.

47. Ермак Г.П., Бендюга В.И., Машуков И.В., Покровский Б.В. Совершенствование буровзрывных работ на Абаканском руднике // Горный журнал.1997. №11. С.45-47.

48. Мухамедов А.К., Раммэ В.Ю., Чередниченко Н.Г., Аранович B.JI. Буровзрывные работы на карьерах АлмалыкскогоГМК // Горный журнал. 2002. Специальный выпуск. Узбекистан. С. 87- 88.

49. Алавьев С.Г., Деловеров В.Б., Штырко А.Н., Филипповский Ю.В. и др. Оборудование и технологии применения эмульсионных взрывчатых веществ на карьерах компании // Горный журнал. 2000. №7. С. 42-44.

50. Дубынин Н.Г., Рябченко Е.П., Иванова Л.И. Отбойка руды скважинами. Новосибирск.: изд. ИГД СО АН СССР, 1970. -167 с.

51. Машуков В.И. Действие взрыва на окружающую среду и способы управления им. М.: Недра, 1976. -61 с.

52. Уваров В.Н., Фридман А.Г., Протасов С.И. Промышленное освоение кумулятивных зарядов в профилированных оболочках // Горный журнал.1998. №11-12. С. 113-114.

53. Госгортехнадзор России. Перечень взрывчатых материалов, оборудования и приборов взрывного дела, допущенных к постоянному применению в РФ. М.: изд. Информпресс-94, 1997. -50 с.

54. Соснин В.А., Илюхин B.C., Страхов А.Г. Развитие сырьевой базы для производства промышленных ВВ в России // Горный журнал. 1999. №10. С. 63-66.

55. Демидюк Г.П. О механизме действия взрыва и свойствах ВВ // В кн. Взрывное дело №45/2. М.: Госгортехиздат, 1960. С. 20-35.

56. Корнеева Л.В., Кутузов Б.Н., Работинский Н.И., Соснин В.А. Современные промышленные взрывчатые вещества в России и за рубежом // Горный журнал. 1998. №7. С. 45-49.

57. Перепелицын А.И., Колганов Е.В., Соснин В.А. Опыт создания установок для производства эмульсионных ВВ // Горный журнал. 2001. №12. С. 512.

58. Шабанов А.И., Раммэ В.Ю., Гайдышев С.А. Совершенствование буровзрывных работ // Горный журнал. 1999. №4. С. 19-21.

59. Макеев А.В., Третьяков J1.A., Добмайер Э.Э., Тельнов Д.Б. Состояние и пути совершенствования производства буровзрывных работ на щахте ОАО СП «Гипс Кнауф» // Горный журнал. 2000. №11-12. С. 58-59.

60. Ржевский В.В. Процессы открытых горных работ. М.: Недра, 1978.-541 с.

61. Репин Н.Я., Потапов А.И., Томаков В.И. Зависимость прочностных свойств железистых кварцитов от режимов взрывного нагружения // Научные основы создания высокопроизводительных комплексно-механизированных карьеров. М.: МГИ. 1981. С. 20-27.

62. Репин Н.Я. Потапов А.И. Повышение эффективности взрывной подготовки железистых кварцитов на карьерах // Изв. Вузов. Горный журнал. 1984. С. 57-61.

63. Мец Ю.С. Управление действием взрыва при дроблении и разупрочнении горных пород. В кн: Разработка рудных месторождений. -Киев: Техника Вып 41 С. 64-68.

64. Мосинец В.Н., Рубцов С.К. Технология взрывания рудных уступов с сохранением геологической структуры // Горный журнал. 2001. №12. С. 35-38.

65. Мельников Н.В., Марченко J1.H. Новое в разрушении пород взрывом на открытых разработках // В кн.: Проблема разрушения горных пород взрывом. -М.: Недра, 1967.

66. Гончаров С.А. Разрушение горных пород, пути повышения его эффективности // Горный журнал. 1996. №5 С. 10-12.

67. Гончаров С.А. Оптимизация дробления руды в забое — резерв повышения эффективности обогатительного передела. Горный журнал, №10 1988. — С. 55-57.

68. Кутузов Б.Н. Взрывные работы. М: Недра, 1980 - 392 с.

69. Миндели Э.О. Разрушение горных пород. М.: Недра, 1974. - 600с.

70. Миндели Э.О., Салганик В.А., Воротеляк Г.А. и др. Методы и средства взрывной отбойки руды. М.: Недра, 1977. - 312 с.

71. Нурмухамедов Ю.К. Примеры и задачи по технологии горного производства. М.: Недра, 1973 - 296 с.

72. Жариков И.Ф. Рациональные конструкции зарядов при дроблении горных пород взрывом. В кн: Взрывное дело, 86/43. М.: Недра, 1984. — С. 121135.

73. Сеинов Н.П., Марченко JI.H., Жариров И.ГТ. и др. Исследование эффективности действия взрыва при многоточечном инициировании удлиненных зарядов в кн: Взрывное дело № 71/28, М.: Недра, 1972. С. 102-108.

74. Селективное разрушение минералов / Под редакцией В.И. Ревнивцева. -М.: Недра, 1988.

75. Долгов Ю.В., Лихачев С.А., Турегельдиев В.Д. Опыт применения системы СИНВ на разрезе «Черниговский» // Горный журнал. 2001. №12. С. 2933.

76. Григорьев А.В., Листопад Г.Г., Доильницын В.М. и др. Опыт и перспективы применения неэлектрических средств инициирования на карьерах ОАО «Аппатит» // Горный журнал. 2001. №8. С. 38-40.

77. Граевский М.М., Кутузов Б.Н. Технико-экономическое сопоставление электрических и неэлектрических систем инициирования зарядов ВВ // Горный журнал. 2000. №5. С. 54-59.

78. Бахтин А.К., Харапьяк С.У., Шушаков A.M. и др. Совершенствование взрывных работ на Малеевском руднике // Горный журнал. 2000. №4. С. 3538.

79. Повышение эффективности взрывных работ в трещиноватых скальных породах // Взрывное дело. №89/46. М.: Недра, 1986.

80. Федоренко П.И., Пашков А.П., Дуплякин А.Т., Борисов В.И. Причины отказов скважинных зарядов на карьерах в обводненных условиях и их предупреждение //Горный журнал. 1991. №9. С. 40-43.

81. Каркашадзе Г.Г., Таран Н.О., Олименко В.М., Мачулин Н.И. Технология буровзрывных работ с предварительным осушением отбойных скважин // Горный журнал. №8. 2001. С. 29-32.

82. Гришин А.Н. Применение программируемой электронной системы взрывания на каменных карьерах строительных материалов // ФТПРПИ, 2007 № 4. С. 76-80.

83. Мучник С.В. Турбовзрывание скважинных зарядов взрывчатых веществ на карьерах // ФТПРПИ, 2002 № 5. С. 65-68.

84. Мучник С.В. О релаксационном состоянии и температуре продуктов детонации взрывчатых веществ // ФТПРПИ, 2005 № 5. С. 40-49.

85. Викторов С.Д., Иофис М.А., Гончаров С.А. Сдвижение и разрушение горных пород. -М.: Наука, 2005. -277с.

86. Федоренко П.И., Садовой И.П., Ященко С.С. Определение оптимальных значений переменного диаметра колонкового заряда ВВ по высоте уступа// Разработка рудных месторождений. Киев: Техника, 1982. - С.65-68.

87. Жигур Л.Ю., Мезин А.И. Исследования механизма взрывного нагруже-ния пород в зоне недозаряда скважин // Взрывное дело, сб.86/43. М.: Недра, 1984. -С.221-225.

88. Белаенко Ф.А. Исследование полей напряжений и процесса образования трещин при взрыве колонковых зарядов в скальных породах// Вопросы теории разрушения горных пород действием взрыва. М.: Недра, 1958.-С. 126139.

89. Тюпин В.Н. Рациональные параметры буровзрывных работ в ударо-опасных массивах горных пород// Горный журнал, 1992, -N 7. С. 27-30.

90. Бычков Г.Н. Проектирование буровзрывных работ на месторождениях природных облицовочных камней // Горный журнал: Изв. ВУЗов, 1985. -N 2. С.44-48.

91. Дунин С.З., Сироткин В.К. Расширение газовой полости в хрупкой породе учетом дилатансионных свойств грунта/ШМТФ, 1977. -N 4. -С. 106-109.

92. Цейтлин Я.И., Смолий Н.И. Сейсмические и ударные воздушные волны промышленных взрывов. -М.: Недра, 1981.

93. Шапурин А.В., Лимин И.В. Увеличение зоны действия сильной волны напряжение/Разработка рудных месторождений. Киев: Техника, 1982. -С.50-56.

94. Данилин О.П. Эффективная технология взрывной отбойки при проходке горизонтальных выработок//Подземная добыча руд черных металлов. — Кривой Рог: НИГРИ, 1981. -С.27-29.

95. Подозерский Д.С., Козырев С.А., Лукичев С.В. Повышение эффективности использования энергии взрыва при отбойке горных пород на глубоких горизонтах // Взрывная отбойка на рудниках Хибин. Апатиты, 1983.-С.8-13.

96. Шапиро В.Я. Совершенствование технологии буровзрывных работ на основе районирования руд и пород по взрываемости // Передовая технология горных работ в цветной металлургии ВНИИЦВЕТМЕТ. -Усть-Каменогорск, 1986.-С.119-128.

97. Данилин О.П., Ляхов В.Ф. Рациональные параметры контурного взрывания при проведении горизонтальных горных выработок: Шахтное строительство, 1988.-N3.-C. 16-18.

98. Краснопольский И.А., Полищук С.З. Взаимодействие статических и динамических полей напряжений в породах//Повышение эффективности разрушения горных пород. -Киев: Наукова думка, 1991. -С. 18-24.

99. Воробьев В.В., Литовченко С.А. Создание горизонтальных трещин в дне шпура//Повышение эффективности разрушения горных пород. -Киев: Наукова думка, 1991.-C.33-35.

100. Ткачук К. К. О ширине раскрытия трещин при разрушении горных пород статическими нагрузками//Взрывные работы в геотехнологии. -Киев: Наукова думка, 1991. -С.59-62.

101. Луговской В.А. Расчет величины линии наименьшего сопротивления при скважиной отбойке//Подземная разработка мощных рудных месторождений. -Свердловск, 1977. -С.75-78.

102. Ефремов Э.И., Харитонов В.Н., Семенюк И.А. Расчет удельного расхода взрывчатого вещества для разрушения напряженных горных пород/взрывное дело, 86/43. М.: Недра, 1984. - С. 162-167.

103. Шуйфер М.И., Азаркович А.Е. Определение параметров контурного взрывания для метода предварительного оконтуривания.- Гидротехническое строительство, 1982. -N5. С. 17-21.

104. Пастухов А.И., Темкин В .Я., Шеленок В.В. Действие системы скважин-ных зарядов ВВ//Повышение эффективности разрушения горных пород. -Киев: Наукова думка, 1991. -С.28-33.

105. Шнайдер М.Ф. Расчет параметров скважинной отбойки руд жильных месторождений на персональных ЭВМ//Горный журнал, 1991. -N3. -С.28-29.

106. Ауэзов М.Т. Влияние выемочной мощности жилы на величину линии наименьшего сопротивления//Технология процессов разработки месторождений твердых полезных ископаемых. -Алма-Ата, 1982. -С.50-52.

107. Ерофеев И.Е. Об отбойке руды без негабарита//Взрывное дело, 86/43. -М.: Недра, 1984. -С. 174-181.

108. Дубынин Н.Г., Коваленко В.А. Теоретические основы проведения горных выработок. Новосибирск: Наука, 1992.

109. Кривошта В.П., Едигарев С.А. К вопросу регулирования степени дробления различных типов пород// Взрывная отбойка на рудниках Хибин. Апатиты, 1983. -С.46-50.

110. Мосинец В.Н. Деформация горных пород взрывом. Фрунзе: Илим, 1971.-188 с.

111. Ракишев Б.Р. Аналитическое определение кусковатости взорванной горной массы//Горный журнал: Известия ВУЗов, 1977. -N7. -С.73-80.

112. Лукьянов В.Г., Щукин А.А. Выбор прямых врубов для проведения горно-разведочных выработок//Геология и разведка: Известия ВУЗов, 1986. -N8.

113. Забудкин И.Л., Зордунов А. И. Аналитический метод расчета параметров при шпуровой и скважинной отбойке руды//Горный журнал: Известия ВУЗов, 1970. N1.

114. Ш.Белин В.А., Белина Е.П. Влияние трещиноватости массива на распространение взрывных волн//Исследование физических свойств горных пород и процессов горного производства//Сб. науч. трудов. -М, 1984. -С.28-36.

115. Нагорный В.П., Глоба В.М., Гнедько Н.А. Определение границ взрывного разрушения в нерастворимых пластах при размыве подземных хранилищ в соли// Взрывные работы в геотехнологии. -Киев: Наукова думка, 1991 .-С.21-32.

116. Петросян М.И. Разрушение горных пород при взрывной отбойке. -М.: Недра, 1991.

117. Шемякин Е.И. О волнах напряжений в прочных горных поро-дах//ПМТФ, 1963. -N5. -С.83-93.

118. Бейсебаев A.M., Долгов А.С., Узаков А.Б., Чеботарев Б.А. Метод определения параметров буровзрывных работ, обеспечивающих повышенный выход горной массы на подземных рудниках при скважинной отбой-ке//Взрывное дело, 86/43. М.: Недра, 1984. - С. 182-198.

119. Романов В.И. Оценка влияния трещиноватости массива при отбойке уступов на карьерах//Сдвижение горных пород и охрана сооружений при открытой и подземной разработках месторождений полезных ископаемых Центрального Казахстана. Караганда, 1981. -С.46-51.

120. Краснопольский И.А., Кузнецов В.М., Петренко В.Д., Шацукевич А.Ф. О механизме разрушения горных пород шпуровыми и скважинными зарядами ВВ// Взрывное дело, 83/40. -М.: Недра, 1982. -С.85-92.

121. Лукичев С.В. Влияние длины скважинного заряда на коэффициент передачи его энергии в массив горных пород//Совершенствование технологических процессов при подземной разработке мощных рудных месторождений. -Апатиты, 1987. -С.83-85.

122. Кутузов Б.Н., Тюпин В.Н. Определение размера зоны регулируемого дробления при взрыве заряда в трещиноватом массиве//Изв. ВУЗов: Горный журнал, 1979. -N8. -С.30-35.

123. Магойченков М.А. и др. Мастер-взрывник//М.А. Магойченков, Ф.М. Га-ладжий, Н.Л. Росинский. М.: Недра, 1975. -288 с.

124. Покровский Г.И., Федоров И.С. Действие удара и взрыва в деформируемых средах. М.: Промстройиздат, 1957. -276 с.

125. Родионов В.Н., Сизов И.А., Цветков В.М. Исследование развития полости при камуфлетном взрыве// Взрывное дело, 1968. -N64/21. С.5-24.

126. Баум А.Ф., Орленко А.П., Станюкович К.П. и др. Физика взрыва. -М.: Недра, 1977.-260 с.

127. Ханукаев А.Н. Физические процессы при отбойке горных пород взрывом. -М.: Недра, 1974. -223 с.

128. Юхансон К. Детонация взрывчатых веществ. -М.: Мир, 1973. -352 с.

129. Ерофеев И.Е. Повышение эффективности буровзрывных работ на рудниках. -М.: Недра, 1988.

130. Суханов А.Ф., Кутузов Б.Н. Разрушение горных пород взрывом. -М.: Недра, 1983.

131. Ракишев Б. Р. Прогнозирование технологических параметров взорванных пород на карьерах. -Алма-Ата: Наука, 1983.

132. Боровиков В.А., Ванягин И.Ф. Моделирование действия взрыва при разрушении горных пород. -М.: Недра, 1990.

133. Кратковский И.Л., Петренко В.Д., Логвина Л.А. Влияние макроструктуры магнетитовых кварцитов на результаты взрывного разрушения //Повышение эффективности разрушения горных пород. Киев: Наукова Думка, 1991.-С.72-75.

134. Демидюк Г.П., Ведутин В.Ф. Эффективность взрыва при проведении выработок. -М.: Недра, 1973. -153 с.

135. Русаков В.Л., Храмцов В.Л., Данилин О.П. Анализ эффективности буровзрывных работ при проходке выработок с применением самоходной тех-ники//Горный журнал, 1987, N2. -С.34-37.

136. Крюков Г.М., Русаков В.Л., Бердюгин В.В. Особенности процесса запрессовки породы в компенсационном шпуре при взрывании удлиненного заряда//Проблемы физических процессов в горном деле. М. 1988. -С. 109113.

137. Ханукаев А.Н. О закономерностях распространения волн напряжений в твердых горных породах при взрывании одиночных и групповых удлиненных зарядов//Проблемы разрушения горных пород взрывом /под ред. Н.В. Мельникова. М.: Недра, 1967.

138. Бротанек И., Вода И. Контурное взрывание в горном деле и строительстве. -М.: Недра, 1983/Пер. изд. ЧССР, 1981.

139. Густафссон Р. Шведская техиика взрывных работ. -М.: Недра, 1977.

140. Драбчук Ю.В. Конструирование прямых врубов для проведения горных выработок в скальных породах// Повышение эффективности разработки месторождений полезных ископаемых Восточной Сибири. -Иркутск, 1989.-С. 15-23.

141. Баум Ф.А., Станюкович К.П., Шехтер Б.И. Физика взрыва. -М.: Физмат-издат, 1960.

142. Беляев Н.М. Сопротивление материалов. -М.: Наука,1976. 608с.

143. Андриевский А.П. Методика определения расстояния между шпурами и скважинами для щелеобразования // ФТПРПИ. 1983. N 4. С.34-38.

144. Андриевский А.П. Методика расчета щелевых врубов // Управление технологическими процессами добычи на больших глубинах / Сб. научн. тр.под ред. академика Е.И. Шемякина. Новосибирск: ИГД СО АН СССР. 1983.-С.89-97.

145. Андриевский А.П., Кутузов Б.Н., Матвеев П.Ф. и др. К вопросу образования зоны смятия в скальном массиве при его взрывном нагружении колонковыми зарядами // ФТПРПИ. 1997. N 1. С.39-44.

146. Айвазян С.А., Енюков И.С., Мешалкин Л.Д. Прикладная статистика: Исследование зависимостей. -М.: Финансы и статистика, 1985, т.2.

147. Четыркин Е.М., Калихман И.Л. Вероятность и статистика. -М.: Финансы и статистика, 1982.

148. Турчанинов И.А., Иофис М.А., Каспарьян Э.В. Основы механики горных пород. -Л.: Недра, 1989. -488 с.

149. Падуков В.А. Введение в механику разрушения горных пород. -Л.: ЛГИ, 1979.-52 с.

150. Падуков В.А., Маляров И.П. Механика разрушения горных пород при взрыве. Иркутск: Изд-во Иркут. ун-та, 1985. -128 с.

151. Гаев Ю.В., Друкованый М.Ф., Мишин В.В. О скорости распространениятрещин в горных породах и твердых телах и методы ее измерения// Взрывноедело. -М.: Госгортехиздат, N19, 1963, N 51/8. -С.85-96.

152. Марченко JI.H. Исследование процесса образования и развития трещин в твердых средах в зависимости от конструкции заряда.//Взрывное дело. -М.: Недра, 1964, N54/11. -С.224.

153. Мосинец В.Н. Условия хрупкого и пластического разрушения горных пород взрывом//Проблема разрушения горных пород взрывом. -М.: Недра, 1967. С.77-100.

154. Максимова Е.П. Лабораторные исследования характеристик ку-сковатости при дроблении взрывом// Взрывное дело. -М.: Госгортехиздат, 1962, N 50/7.-С. 103-109.

155. Баум Ф.А. Процессы разрушения горных пород взрывом//Взрывное дело. -М.: Госгортехиздат, 1963, N 52/9. -С. 263-285.

156. Филипов В. К. Направление распространения трещин, образовавшихся при разрушении крепких горных пород взрывом//Взрывное дело. -М.: Госгортехиздат, 1961, N47/4. -С.172-177.

157. Друкованый М.Ф. О механизме разрушения горных пород при коротко-замедленном взрывании//Взрывное дело. -М.: Госгортехиздат, 1961,N 47/4, С. 184-196.

158. Калиниченко И.В., Чернягина Л.Ф. Расчет параметров буровзрывных работ для проведения выработок в напряженных породах // Интенсификация процессов разрушения горных пород. -Киев: Наукова Думка, 1986. С. 124130.

159. Андриевский А.П. Методика расчета оптимальных параметров паспорIтов буровзрывных работ при проходке с прямым щелевым ярусным врубом // ФТПРПИ. 1992. N 5. С.71-77.

160. Андриевский А.П., Кутузов Б.Н., Матвеев П.Ф. и др. К вопросу образования воронки взрыва (зоны трещинообразования) в скальном массиве при его взрывном нагружении колонковыми зарядами // ФТПРПИ. 1996. N5.-С.58-64.

161. Друкованый М.Ф., Комир В.М. Механизм разрушения горных пород взрывом и управление им // Взрывное дело /Под ред. М.Г.Новожилова, М.Ф.Друкованого. -М.: Недра, 1965, N 57/14. -С. 13-26.

162. Друкованый М.Ф., Гаев Ю.В., Мишин В.В. Дробление горных пород при мгновенном и короткозамедленном взрывании//Взрывное дело. -М.: Гос-гортехиздат, 1962, N 50/7. Под ред. Л.И.Барона.

163. Белоконь М.П. Аналитическое определение рациональных параметров буровзрывных работ//Повышение эффективности разрушения горных пород. -Киев: Наукова думка, 1991. -С.42-48.

164. Самуль В.И. Основы теории упругости и пластичности. -М.: Высшая школа, 1982.

165. Открытие. Диплом № 70 от 27.02.98 г. Регистрационный номер № 81/82. Закономерность формирования зон смятия и трещинообразования при воздействии на скальный массив энергией взрыва удлиненного заряда. Андриевский А.П., Кутузов Б.Н.

166. Барон Л.И., Личели Г.П. Трещиноватость горных пород при взрывной отбойке. -М.: Недра, 1966.

167. Кантор В.Х. Влияние удельного расхода энергии ВВ на качество отбойки пород на карьерах// Взрывное дело. -N80/37. -М.: Недра, 1978. -С.52-63.

168. Ржевский В.В., Новик Г.Э. Основы физики горных пород. -М.: Недра, 1973. -226 с.

169. Ржевский В.В. Процессы открытых горных работ. -М.: Недра, 1978.

170. Фисенко Г.Л. Устойчивость бортов карьеров и отвалов. -М.: Недра, 1965.

171. Фисенко Г.Л. Методы количественной оценки структурных ослаблении массива горных пород в связи с анализом их устойчивости//Современные проблемы механики горных пород. -Л.: Наука, 1972. -С.21-29.

172. Рац М.В., Чернышев С.Н. Трещиноватость и свойства трещиноватых горных пород. -М.: Недра, 1970.

173. Калманок А.С. Расчет пластинок. -М.: Госстройиздат, 1959.

174. Борщ-Компаниец В.И. Механика горных пород, массивов и горное давление. -М.: МГИ, 1968. -484 с.

175. Баклашов И.В., Картозия Б.А. Механические процессы в породных массивах. М.: Недра, 1986. -272 с.

176. Мосинец В.Н., Абрамов А.В. Разрушение трещиноватых и нарушенных горных пород. -М. Недра, 1982.

177. Андриевский А.П., Кутузов Б.Н., Половов Б.Д. и др. Влияние физико-механических свойств и трещиноватости массива на параметры образующейся взрывной воронки при отбойке на обнаженную плоскость // ФТПРПИ. 1997. N 4. С.59-61.

178. Кантор В.Х. Влияние длины заряда на эффективность взрывания сква-женных зарядов рыхления // Направленные взрывы на склонах. Фрунзе: Илим, 1980. -С.84-95.

179. Сорокин В.Т. Рациональная длина зарядов // Повышение эффективности разработки месторождений полезных ископаемых Восточной Сибири. Иркутск: 1986-С.77-80.

180. Мурзиков И.М. Разрушение горных пород взрывом // Изв. ВУЗов. Горный журнал. 2001. -N 6. С. 102-105.

181. Кутузов Б.Н., Андриевский А.П. Новая теория и новая технология разрушения горных пород удлиненными зарядами взрывчатых веществ. — Новосибирск: Наука, 2002, 96с.

182. Андриевский А.П., Авдеев A.M., Зилеев Г.П., Зилеев А.Г. Влияние продолжительности действия взрывного импульса удлиненного заряда на радиус образующейся взрывной воронки // Изв.вузов. Горный журнал. 2004 №.2 С.92-96.

183. Андриевский А.П., Авдеев A.M., Зилеев Г.П., Зилеев А.Г. О возможности повышения эффективности буровзрывных работ с использованием детонирующего шнура.// Изв. Вузов. Горный журнал. 2004, №3. С.92-96.

184. Безухов Н.И. Основы теории упругости, пластичности и ползучести / М.: Высш. школа, 1961 -537 с.

185. Шехурдин Е.К., Холобаев Е.Н., Несмотряев В.И. Проведение подземных горных выработок. — М.: Недра, 1975 -288с.

186. Андриевский А.П., Авдеев A.M. Влияние конструкции удлиненного заряда ВВ на параметры взрывной воронки. // Изв. вузов. Горный журнал. 2005. №4. С. 112-117.

187. Будько А.В., Закалинский В.М., Рубцов С.К. и др. Совершенствование скважинной отбойки. М: Недра, 1981 - 199 с.

188. Баранов Е.Г., Березин А.И., Байков Б.И. Взрывание высоких уступов в зажатой среде на Кальмакырском руднике. В кн: Взрывное дело, №62/19.М.: Недра, 1967, С. 184-192.

189. Таранов П.Я., Гудзь А.Г. Разрушение горных пород взрывом / М.: Недра, 1976. -253с.

190. Кутузов Б.Н. Взрывные работы. М.: Недра, 1988 — 383 с.

191. Друкованый М.Ф., Дубнов JI.B., Миндели Э.О. Справочник по буровзрывным работам. -М.: Недра, 1976, 631с

192. Гребеньков А.З., Кузнецов Ю.С. Рациональные паспорта БВР при проведении горных выработок в Норильском шахтопроходческом тре-сте//Горный журнал, 1985, N 1.

193. Берешвили Г.А. Короткозамедленное взрывание при проведении выработок. — М.: Недра, 1969.

194. Суханов А.Ф. Разрушение горных пород взрывом // Вопросы теории разрушения горных пород действием взрыва. — М.: Изд-во АН СССР, 1958.

195. Лыхин П.А. Механизация и организация проведения горизонтальных горных выработок. — М.: Недра, 1968.

196. Покровский Н.М. Сооружение и реконструкция горных выработок. Гос-гортехиздат, ч. 1. —М.: 1962.

197. Петухов С.М., Ярмак М.Ф. Буровзрывные работы при строительстве тоннелей. -М.: Недра, 1972.

198. Скоба Н.Д. Скоростное проведение горизонтальных горных выработок. -М.: Недра, 1967.

199. Мангуш С.К. Взрывные работы при проведении подземных горных выработок. М.: Издательство московского государственного горного университета, 1999. 120 с.

200. Рыбин Н.И. Определение удельного расхода ВВ при проходке тоннелей // Транспортное строительство. 1964. №10. С. 32-35.

201. Тюпин В.Н. Рациональные параметры буровзрывных работ в ударо-опасных массивах горных пород// Горный журнал, 1992, -N 7. С. 27-30.

202. Лангефорс У., Кильстрем Б. Современная техника взрывной отбойки горных пород / пер. с англ. М.: Недра, 1968.

203. СНиП 3.02.03.-84 Подземные горные выработки. Взамен СНиП III-11-77; М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1985. 15 с.

204. Методическое руководство по составлению паспортов буровзрывных работ при проведении горных выработок с применением самоходного оборудования на рудниках цветной металлургии. -Усть-Каменогорск, изд. ВНИИцветмета, 1987. 96 с.

205. Технические правила ведения взрывных работ в энергетическом строительстве. -М.: Энергия. 1967. -207с.

206. Легастаев Е.Г., Соколов Б.А., Брыгин О.П. О расчете параметров БВР при применении веерных скважин // В кн.: Взрывное дело. N78/35. -М.: Недра, 1977.-С.54-60.

207. Дубынин Н.Г., Рябченко Е.П. Отбойка руды зарядами скважин различного диаметра. Новосибирск: Наука, 1972.-136с.

208. Дубынин Н.Г. Разработка рудных месторождений. Новосибирск: ИГД СО АН СССР, 1971.-159с.

209. Лыхин П.А., Зильбершмидт В.Г., Правин А.Б. Комплекты шпуров при проведении горных выработок. -М.: Недра, 1973. -144с.

210. Демидюк Г.П. Современные теоретические представления о действии взрыва в среде/Тезисы докладов и сообщений на начно-техническом совещании по буровзрывным работам. -М.: ИГД им. А.А. Скочинского, 1961. -С.48-66.

211. Фадеев Ф.Б. Расчет скважинных зарядов с позиции волновой теории взрыва// В кн.: Взрывное дело. N55/12. -М.: Недра, 1964. С.46-60.

212. Демидюк Г.П., Дубнов Л.В., Стоянов В.В. и др. Техника и технология взрывных работ на рудниках. -М.: Недра, 1978. -238с.

213. Мосинец В.Н., Пашков А.Д., Латышев В.А. Разрушение горных пород. -М.: Недра, 1975.

214. Ткачук К.Н., Ильин П.П., Ртищев В.А. Эффективность повышения объемной концентрации энергии зарядов при взрывной отбойке железных кварцитов// В кн.: Взрывное дело. N76/33. -М: Недра, 1976. С. 109-113.

215. Андриевский А.П. Рациональные параметры буровзрывных работ припроведении горных выработок с использованием клинового ступенчатоговруба // Сб. докладов II Международной конференции по буровзрывным работам. М.: ЦНИИОМТП. 1995.- С.23-26.

216. Патент Российской Федерации № 2006581 от 30.01.94. Способ разрушения горных пород при проходке горных выработок. Андриевский А.П.

217. Патент Российской Федерации № 2081392 от 10.06.97. Способ образования врубовой полости. Андриевский А.П.

218. Патент Российской Федерации № 2101673 от 10.01.98. Способ взрывного разрушения трещиноватого горного массива при отбойке на обнаженную плоскость. Андриевский А.П.

219. Патент Российской Федерации № 2133447 от 20.07.99. Способ взрывного разрушения трещиноватых горных пород при отбойке на открытую поверхность. Андриевский А.П.

220. Козеев А.А., Ведин А.Т. Теоретические и практические предпосылки создания кристаллосберегающей технологии добычи алма-зов//Ресурсосберегающие технологии при открытой отработке полезных ископаемых Севера. Якутск: ЯНЦ СО РАН СССР. 1990. С. 8-10.

221. Патент Российской Федерации № 2142610 от 10.12.99. Способ взрывного разрушения кристаллосодержащих горных пород удлиненными зарядами. Андриевский А.П.