Научно-техническое обоснование рациональных средств и методов разрушения скальных пород при открытых горных работах

Лещинский, Александр Валентинович

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Научно-техническое обоснование рациональных средств и методов разрушения скальных пород при открытых горных работах
ВАК РФ 25.00.20, Геомеханика, разрушение пород взрывом, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика

Автореферат диссертации по теме "Научно-техническое обоснование рациональных средств и методов разрушения скальных пород при открытых горных работах"

На правах рукописи

Лещинский Александр Валентинович

НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ СРЕДСТВ И МЕТОДОВ РАЗРУШЕНИЯ СКАЛЬНЫХ ПОРОД ПРИ ОТКРЫТЫХ ГОРНЫХ РАБОТАХ

25.00.20 - «Геомеханика, разрушение горных пород, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика»

4856435

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

О [.(АР

Хабаровск - 2010

4856435

Работа выполнена на кафедре «Транспортно-технологические системы в строительстве и горном деле» ГОУ ВПО "Тихоокеанский государственный университет".

Научный консультант: доктор технических наук, профессор

Шевкун Евгений Борисович

Официальные оппоненты: доктор технических наук

Козырев Сергей Александрович

Горный институт Кольского научного центра РАН

доктор технических наук, профессор Корнилков Михаил Викторович Уральский государственный горный университет

доктор технических наук, профессор Фаткулин Анвир Амрулович

Дальневосточный государственный технический университет

Ведущая организация: Институт горного дела Сибирского

отделения РАН

Защита диссертации состоится « 17 » марта 2011 г. в 10 час. на заседании диссертационного совета ДМ005.009.01 в Институте горного дела ДВО РАН по адресу: 680000, Хабаровск, ул. Тургенева, 51. E-mail: adm@igd.khv.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института горного дела ДВО РАН по адресу: 680000, Хабаровск, ул. Тургенева, 51.

Автореферат разослан «

Ученый секретарь диссертационного совета канд.техн.наук

Г^ф ^ с-и- Корнеева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Экономическое развитие России непосредственно связано с добычей и переработкой богатейших запасов твердых полезных ископаемых и в значительной мере предопределяется эффективностью открытого способа добычи. Для скальных горных пород практически единственным высокоэффективным универсальным способом подготовки к выемке является разрушение породы энергией взрыва. Взрывные работы отличаются быстротой и различными масштабами исполнения, поэтому широко применяются при разнотипных открытых горных работах не только в горной промышленности, но и во многих отраслях народного хозяйства, технологически связанных с разрушением горных пород: при строительстве и прокладке автомобильных и железных дорог и различных сооружений. Развитие открытых горных работ и повышение их эффективности связано с комплексом исследований, направленных на разработку технологий рыхления полускальных и скальных горных пород с наименьшими затратами и минимальным негативным воздействием на окружающую среду.

Изменение механизма передачи энергии взрыва окружающей твердой среде, которое приводит к значительному увеличению полезной работы взрыва (без повышения удельного расхода взрывчатых веществ (ВВ)) возможно благодаря перераспределению его энергии применением для дробления горных пород скважинных зарядов с воздушными промежутками и забоек с повышенной запирающей способностью. Испытания на протяжении почти 40 лет практически во всех горнотехнических условиях наряду с высокой эффективностью показали несовершенство и низкую технологичность способов разделения зарядов на части. Также в настоящее время не решен вопрос создания эффективных забоек с повышенной запирающей способностью.

На карьерах применение прогрессивной циклично-поточной технологии (ЦПТ) ограничивает необходимость проведения массовых взрывов, требующих значительных затрат времени и труда на проведение подготовительно-вспомогательных работ. При строительстве автомобильных дорог взрывные работы затруднены стесненными условиями, когда в непосредственной близости от места проведения взрывных работ находятся действующие или строящиеся промышленные здания и сооружения, жилые дома и другие объекты. При строительстве железных дорог в условиях развития (вторые пути и пр.) для проведения буровзрывных работ выделяются специальные «окна», представляющие собой короткий промежуток времени между движением поездов по участку, на котором производятся работы. Все это требует организовать буровзрывные работы так же, как и все остальные технологические процессы -вести их без простоев.

Для подготовки горной массы к транспортированию ленточными конвейерами в настоящее время используются перегрузочные системы с дробилками крупного дробления, которые в недостаточной степени отвечают предъявляемым к ним требованиям. Необходима дробилка крупного дробления, которая

имела бы сравнительно небольшие массу и высоту, обладала достаточной производительностью и не переизмельчала материал.

Научно-техническому обоснованию рациональных методов разрушения скальных пород при разнотипных открытых горных работах с разрабатываемыми уступами высотой до 15 м и посвящена настоящая диссертационная работа.

Работа основана на результатах НИОКР, выполненных в Тихоокеанском государственном университете по гранту для государственных нужд Хабаровского края, а также по прямым хоздоговорам с ОАО «Корфовский каменный карьер» (Хабаровск), ОАО «Амурвзрывпром» (Хабаровск) в 1989-2009 г.г. при непосредственном участии автора.

Цель работы - научно обосновать и разработать рациональные средства, методы и параметры взрывного рыхления скальных горных пород при разнотипных открытых горных работах.

Основная идея работы заключается в том, что поставленная цель может быть достигнута эффективным безразлетным взрыванием скальных горных пород на основе сочетания рассредоточенных скважинных зарядов взрывчатых веществ, эффективных забоек с локализацией массовых взрывов, а также последующим дроблением взорванной горной массы.

Объект исследований - процессы разрушения скальных пород при разнотипных открытых горных работах.

Предмет исследований - методы и средства разрушения скальных пород при осуществлении разнотипных открытых горных работ.

.Задачи исследования:

1. Теоретически и экспериментально обосновать технические средства и технологические методы рассредоточения скважинных зарядов ВВ во взрывных скважинах при различных условиях работы.

2. Установить область эффективного применения и параметры забоек скважин в зависимости от формы и нарушенности стенок взрывных скважин.

3. Научно обосновать и разработать технологию локализации массовых взрывов при разнотипных открытых горных работах.

4. Аналитически и экспериментально обосновать параметры дробилки со ступенчатой камерой дробления для внутрикарьерного дробления, отвечающей требованиям применения непрерывного транспорта.

5. Обосновать и разработать рациональные технологии проведения взрывных работ в стесненных условиях на базе безразлетного и качественного рыхления скальных горных пород.

Методы исследований. В процессе выполнения исследований использован комплекс методов, включающий: анализ и обобщение литературных и производственных данных о применяемых методах разрушения горных пород; теоретические и экспериментальные исследования; математическое и физическое моделирование; лабораторные, полигонные и промышленные испытания рациональных технических средств и методов; технико-экономическая и экологическая оценка результатов исследований, разработок и рекомендаций.

Основные научные положения, представляемые к защите:

1. Повышение энергетической и экономической эффективности взрывного разрушения скальных горных пород в массиве обеспечивается использованием в комплексе рациональных технических средств и организационно-технологических методов, теоретически и экспериментально обоснованных и апробированных в производственных условиях:

- рациональные конструкции скважинных зарядов ВВ, формируемых с пассивными и активными газовыми промежутками, установление и параметры которых предопределяются прочностью и структурой горных пород, степенью обводненности скважин и их глубиной;

- эффективные забойки взрывных скважин, обеспечивающие надежное сцепление забойки со стенками скважин и прочность материала забойки при взрывном разрушении трещиноватых горных пород.

2. Социально- и экологически безопасное взрывное разрушение горных пород осуществляемое, прежде всего, в производственно стесненных условиях карьерного и дорожного строительства, достигается безразлетным взрыванием, производимым под квазиэластичным газопроницаемым пыле-газосдерживаю-щим укрытием.

3. Повышение эффективности механического разрушения взорванной горной массы, осуществляемого на заключительной внутрикарьерной технологической стадии подготовки горной массы к погрузке, транспортированию и переработке, обеспечивается на базе аналитически обоснованного конструктивного совершенствования широко применяемых щековых дробилок, заключающегося, в оборудовании их ступенчатой камерой дробления. В таком конструктивном усовершенствовании данный тип дробилки может послужить основой для создания самоходного дробильного агрегата крупного дробления.

4. Предметное решение проблемы существенного повышения эффективности и безопасности разрушения скальных горных пород при производстве разнотипных открытых горных работ, в целом, достигается на основе научного обоснования, разработки и практической апробации системы рациональных технических средств, технологических методов и параметров взрывного разрушения горных пород в массиве и внутрикарьерного механического дробления взорванной горной массы.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Установлены закономерности взаимодействия забоек со стенками взрывных скважин в зависимости от их формы и нарушенности стенок.

2. Теоретически и экспериментально обоснованы технические средства и технологические методы рассредоточения скважинных зарядов ВВ во взрывных скважинах при различных условиях работы.

3. Разработаны математические модели комбинированного способа рассредоточения заряда ВВ пенополистиролом и функционирования активного (газо-генерирующего) устройства для рассредоточения зарядов ВВ и взаимодействия газопроницаемого укрытия с взрываемым массивом горных пород.

4. Установлены область эффективного применения и параметры комбинированных забоек скважин в зависимости от формы и нарушенности стенок

взрывных скважин.

5. Научно обоснованы и разработаны методы локализации массовых взрывов при разнотипных открытых горных работах.

6. Аналитически и экспериментально обоснованы параметры дробилки со ступенчатой камерой дробления для внутрикарьерного дробления, отвечающей требованиям применения непрерывного транспорта.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечена использованием апробированных методов моделирования, теорий динамики сплошной среды и гидрогазодинамики, результатами проведенных численных и инструментальных исследований, выполненных в лабораторных, полигонных и производственных условиях, сходимостью их результатов, реализацией ряда разработок на горных предприятиях с экономическим эффектом, апробацией результатов на международных конференциях, симпозиумах, признанием приоритета работ патентами Российской Федерации.

Практическая значимость работы заключается в том, что полученные результаты исследований, обоснований и апробаций позволяют решить в едином комплексе ряд сложных и актуальных для горной промышленности задач:

- повысить использование энергии взрыва для разрушения скальных горных пород и снизить расход ВВ рассредоточением зарядов ВВ газовыми промежутками независимо от гидротехнических и горно-геологических условий. Увеличить степень дробления горной породы за счет более полного использования энергии взрыва установкой коротких запирающих забоек различных конструкций, зависящих от горно-геологических условий;

- обеспечить социально и экологически безопасное взрывное разрушение горных пород в производственно стесненных условиях карьерного и дорожного строительства, на основе безразлетного взрывания под газопроницаемым пыле-газосдерживающим укрытием;

- обеспечить эффективное внутрикарьерное дробление горной массы применением самоходного дробильного агрегата крупного дробления с щековой дробилкой со ступенчатой камерой дробления;

- реализовать рациональные средства и методы разрушения скальных горных пород, обеспечивающие повышение их дробления и сокращение трудоемкости подготовительно-восстановительных работ. Это достигается рассредоточением воздушными промежутками зарядов ВВ и использованием надежных забоек взрывных скважин, расположенных под газопроницаемым укрытием.

Реализация результатов работы. Основные результаты исследований по совершенствованию параметров буровзрывных работ внедрены на объектах, обслуживаемых ОАО «Амурвзрывпром» в 2005-2009 ег. В частности, на ОАО «Корфовский каменный карьер», при строительстве федеральной автомобильной дороги «Амур», в карьере Теплоозерского цементного завода.

хоокеанский государственный университет», ОАО «Амурвзрывпром», ОАО «Корфовский каменный карьер». Есть совместные публикации, патенты РФ на изобретения, ссылки на которые приведены в диссертации.

Апробация результатов работы. Основные положения диссертации доложены и одобрены на научных симпозиумах «Неделя горняка - 2005-2009» (Москва), на Пятой международной научной конференции «Физические проблемы разрушения горных пород» (Санкт-Петербург, 2006), на Международных научно-технических конференциях «Чтения памяти В. Р. Кубачека» (Екатеринбург, 2005, 2008), на Республиканской научно-технической конференции «Вопросы создания и внедрения новых конструкций и технологий СДМ» (Вильнюс, 1989), на III Региональной научно-практической конференции «Обеспечение качества дорожных работ в соответствии с современными нормами, новыми материалами и технологиями в условиях Дальнего Востока и проблемы поддержания сети дорог в нормативном транспортно-эксплуатационном состоянии» (Хабаровск, 2007), на Международной научно-технической конференции «Интерстроймех - 2005» (Тюмень, 2005), на Международной научно-практической конференции «Проблемы комплексного освоения минерального сырья Дальнего Востока» (Хабаровск, 2005), на Международной научной конференции «Проблемы комплексного освоения георесурсов» (Хабаровск, 2007, 2009). На XII Международной выставке-конгрессе «Высокие технологии. Инновации. Инвестиции» (Санкт-Петербург, 2007) работа удостоена диплома в номинации «Лучший инновационный проект в области производственных технологий». На XV Международной выставке-конгрессе «Высокие технологии. Инновации. Инвестиции» (Санкт-Петербург, 2009) работа удостоена золотой медали.

Публикации. Основное содержание диссертации отражено в 104 опубликованных работах, включая две монографии, 30 статей, в том числе 21 статья в журналах и изданиях, включенных в Перечень, определенный ВАК, и 72 авторских свидетельства и патента на изобретения.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 разделов, заключения, списка использованных источников из 265 наименований и приложений с актами испытаний и внедрения результатов работы. Основной текст изложен на 329 страницах машинописного текста и иллюстрирован 142 рисунками и 9 таблицами.

Автор весьма признателен научному консультанту доктору технических наук профессору Е. Б. Шевкуну за ценные советы и замечания, Заслуженному деятелю науки РФ, доктору технических наук профессору Г. В. Секисову, осуществлявшему консультирование на завершающем этапе моей работы над диссертацией, а также докторам технических наук С. Д. Викторову, Ю. П. Галчен-ко, и И. Ю. Рассказову за полезные советы в ходе работы над диссертацией.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Состояние проблемы. Решение научно-технической проблемы значительного повышения эффективности подготовки к выемке горных пород связано с комплексом исследований, направленных на разработку средств и методов разрушения скальных пород с наименьшими затратами и минимальным негативным воздействием на окружающую среду.

Совершенствование буровзрывных работ, направленное на снижение непроизводительных потерь энергии взрыва и регулирование крупности кусков материала взрывом, идет в направлении взрывания породы в зажатой среде, применении многорядного короткозамедленного взрывания и применении рациональных конструкций зарядов в скважине.

В настоящее время два первых направления довольно полно разработаны и испытаны на горнодобывающих предприятиях. Изменение механизма передачи энергии взрыва окружающей горной массе требует применения рациональных конструкций заряда ВВ в скважине. Исследования показали, что благодаря перераспределению энергии взрыва применением для дробления горных пород скважинных зарядов с воздушными промежутками и забоек с повышенной запирающей способностью происходит значительное увеличение полезной работы взрыва без повышения удельного расхода взрывчатых веществ. Испытания на протяжении почти 40 лет практически во всех горнотехнических условиях наряду с высокой эффективностью показали несовершенство и низкую технологичность способов разделения зарядов на части. Также в настоящее время не решен вопрос создания эффективных забоек с повышенной запирающей способностью.

Перспективным видом карьерного транспорта для доставки скальных руд и пород в глубоких карьерах являются ленточные конвейеры. Поточность, низкая стоимость и малая трудоемкость ленточных конвейеров, несомненно, делают их наиболее перспективным видом транспорта в глубоких карьерах при большой мощности и сравнительно простой конфигурации месторождений полезных ископаемых. Стоимость чистого транспортирования горной массы ленточными конвейерами является наименьшей по сравнению со всеми другими видами карьерного транспортирования. Наряду с огромными достоинствами технологическая схема открытой разработки с применением конвейерного транспорта при доставке скальных пород имеет недостатки, одним из которых является необходимость в демонтаже конвейера и удалении его с уступа на время проведения взрывных работ. Решение этой задачи возможно при применении новой технологии локализованного взрывания на карьерах.

Кроме того, существенным недостатком является необходимость обеспечения заданной кусковатости. Ликвидация этого недостатка возможна при регулировании крупности кусков породы взрывом, а также при работе самоходного дробильного агрегата.

При строительстве автомобильных дорог взрывные работы затруднены стесненными условиями, когда в непосредственной близости находятся действующие или строящиеся промышленные здания и сооружения, жилые дома

и другие объекты. При строительстве железных дорог в условиях развития (вторые пути и пр.) для проведения буровзрывных работ выделяются специальные «окна», представляющие собой короткий промежуток времени между движением поездов по участку, на котором производятся работы. Все это требует организовать буровзрывные работы так же, как и все остальные технологические процессы - вести их без простоев.

Основные научные и технологические решения в области разрушения горных пород взрывом разработаны в трудах акад. Н. В. Мельникова, М. А. Садовского, Е. И. Шемякина, д-ров наук Е. Г. Баранова, В. А. Белина, В. А. Боровикова, С. Д. Викторова, Ю. П. Галченко, С. А. Гончарова, Г. П. Демидюка, М. Ф. Друкованого, В. М. Закалинского, Н. Н. Казакова, С. А. Козырева, Б. Н. Кутузова, Л. Н. Марченко, М. Г. Менжулина, В. А. Михайлова, В. Н. Мо-синца, В. И. Нифадьева, Г. П. Парамонова, Б. Р. Ракишева, В. Н. Радионова, Н. Я. Репина, И. А. Тангаева, В. П. Тарасенко, А. А. Фаткулина, А. Н. Ханукае-ва и ряда других; в области технологических процессов открытых горных работ - в трудах акад. Н. П. Лаверова, В. В. Ржевского, К. Н. Трубецкого, чл,-корр. В. Л. Яковлева, д-ров наук Ю. И. Анистратова, В. Ф. Баранова, Л. А. Вайсберга, О. Н. Мальгина, К. К. Мулухова, А. А. Пешкова, М. Г. Потапова, А. В. Рашкина, А. А. Сапакова, Г. В. Секисова, В. П. Смирнова, С. А. Филиппова, Е. Б. Шевкуна, Е. Ф. Шешко и многих других. Проделан большой объем работ по регулированию крупности кусков материала взрывом. Однако отсутствует технологическое и техническое обеспечение отдельных направлений, поэтому весь комплекс исследований предполагается разделить на отдельные разделы: создание рациональных конструкций зарядов в скважинах, укрытие мест взрыва трансформируемыми газопроницаемыми укрытиями; разработка техники и технологии проведения массового взрыва под укрытием и, наконец, обеспечение безопасности и максимально возможной экологической чистоты выполнения работ.

Исходя из приведенного анализа современного состояния проблемы разрушения скальных пород определена цель настоящей работы - научно обосновать и разработать рациональные средства, методы и параметры взрывного рыхления скальных горных пород при разнотипных открытых горных работах. Поставленная цель может быть достигнута эффективным безразлетным взрыванием скальных горных пород на основе сочетания рассредоточенных скважин-ных зарядов взрывчатых веществ, эффективных забоек с локализацией массовых взрывов, а также последующим дроблением взорванной горной массы.

Основные результаты выполненных исследований отражаются в обоснованиях следующих защищаемых научных положений.

Выполненными ранее рядом авторов исследованиями установлено, что повышению полезного использования энергии взрыва в значительной мере способствует применение воздушных промежутков во взрывных скважинах - при рассредоточении зарядов воздушными промежутками достигается более мелкое и равномерное дробление, чем при сплошных зарядах.

Существующие способы рассредоточения зарядов ВВ в сухих скважинах имеют определенные недостатки. Наиболее технологичным и дешевым в настоящее время является выполнение воздушного промежутка из вспененного полистирола. Определена величина давления сыпучего материала (гранул ВВ и частиц забойки) на столб пенополистирола в скважине: максимальное давление в интервале диаметров скважин 146-265 мм составляет 15-45 КПа, и рост давления прекращается при И = (2...4) О в зависимости от физико-механических свойств исследуемого материала. Причем относительная нагрузка, передаваемая на нижерасположенный заряд ВВ, также незначительна.

Вспененный полистирол, как показали экспериментальные исследования, имеет достаточную жесткость. Просадка полистирола под давлением столба сыпучего материала незначительна и не влияет на высоту воздушного промежутка.

При механической зарядке используют пенополистирол, а при ручной можно создавать воздушные промежутки в скважинах элементами из пенопласта различной формы, свободно проходящими в скважину.

Определена целесообразность выполнения воздушных промежутков в скважинах элементами из пенопласта в виде тел вращения. В наибольшей степени предъявляемым требованиям отвечают элементы в форме шара.

Зависимость величины коэффициента заполнения скважины шарами К3 от соотношения размеров шаров и сечения скважины ¿4/1) имеет экстремальное значение (рис. 1), при котором обеспечивается минимальный расход пенопласта для заданной высоты воздушного промежутка Н„ в скважине. Оптимальное соотношение ¿4Д) равно 0,6, а коэффициент заполнения К, при этом составляет 0,322.

Рассмотрена возможность использования элементов прямоугольной формы, которые легко изготовить из стандартных плит пенопласта, широко применяемого в строительной индустрии. В скважинах правильной цилиндрической формы и с вывалами стенок воздушные промежутки целесообразно создавать параллелепипедами с длиной одной из граней, равной Нп. Максимальный размер грани параллелепипеда рекомендуется принимать Ь» 0,65 И.

Элементы из пенопласта, имеющие форму коротких параллелепипедов, целесообразно применять для создания воздушных промежутков в скважинах,

пробуренных в горных породах с нарушенной структурой и имеющих вывалы стенок скважины. Рациональные размеры параллелепипеда: длинной стороны 6 = 0,7Ш, а стороны квадратного основания я = 0,43.0. По мере формирования воздушного промежутка необходимо производить замеры для определения соответствия фактической высоты воздушного промежутка заданной.

Рис. 1. Изменение величины К3 степени заполнения скважины шарами

из пенопласта от соотношения

¿иь

В скважинах, пробуренных в породах нарушенной структуры и искривленных относительно продольной оси, целесообразно выполнять воздушные промежутки кубиками из пенопласта.

Анализ литературных источников показал, что имеется опыт гидроизоляции зарядов ВВ в обводненных скважинах, а опыт создания воздушных промежутков в таких скважинах отсутствует.

В осушаемых скважинах формирование заряда в скважине производят, пока в ней нет воды, например, сразу после бурения или после осушения специальными машинами. Предложены технологии формирования в обводненных скважинах зарядов ВВ, рассредоточенных вспененным полистиролом: в гидроизоляционную оболочку и непосредственно в скважину.

Для выявления возможности применения пенополистирола в качестве воздушных промежутков в обводненных скважинах определено его водонасыще-ние. Водонасыщение отдельных гранул вспененного полистирола практически отсутствует, а вот водонасыщение насыпной массы пенополистирола значительно. Относительный объем пустот в скважине, образовавшихся после засыпки гранул пенополистирола, равен к = 1 - 0,62^, где у/ - коэффициент, учитывающий пустоты между стенками скважины и гранулами пенополистирола, равный 0,94. Поскольку пустоты затем заполняются водой, то коэффициент к и определяет водонасыщение пенополистирола.

Результаты лабораторных исследований по определению водонасыщения насыпного пенополистирола показали, что, чем крупнее фракция пенополистирола, тем больше ее водонасыщение. Нефракционированный (полифракционный) пенополистирол имеет меньшее водонасыщение по сравнению с монофракционным, поэтому для получения наименьшего водонасыщения воздушного промежутка следует использовать нефракционированный пенополистирол. В случае невозможности осушения скважин для рассредоточения зарядов ВВ раз-

работана технология применения активных газовых промежутков. При этом на нижнюю часть заряда ВВ опускается мягкая оболочка, выполненная, в частности, из полиэтиленовой пленки. Предварительно внутрь оболочки помещают химические реагенты, например, карбонат кальция (известняки, мел, мрамор), карбонат натрия (сода) или карбонат калия (поташ) и водный раствор соляной кислоты; карбид кальция и воду и т. п. Верхний конец оболочки герметизируют. По мере протекания реакции газообразования оболочка расширяется, прижимается к стенкам скважины, образуя газовый промежуток.

Просадка оболочки с увеличением высоты столба воды растет, что может привести к разрушению оболочки и затрудняет соблюдение заданной высоты промежутка между частями заряда ВВ (рис. 2).

¿к X

оА

ОЛ

о,1

Рис. 2. Изменение отношения величины просадки оболочки ЛИ к ее первоначальной I г з 4 5 ( к(,м высоте Л от высоты столба воды Л» над ней

Для предотвращения просадки оболочки необходимо создание в ней избыточного давления, равного давлению р вышележащих слоев на оболочку.

Повышению полезного использования энергии взрыва способствует увеличение продолжительности запирания продуктов детонации в зарядной полости с помощью забойки, роль которой, согласно современным теоретическим представлениям, многообразна. Она обеспечивает полноту детонации ВВ и тем самым выделение наибольшего количества энергии взрыва заряда с данными параметрами; увеличивает продолжительность импульса взрыва и, следовательно, степень использования энергии взрыва, а также предотвращает опасный разброс кусков породы газами взрыва в процессе их истечения через устье скважины. Обеспечиваемое забойкой завершение вторичных реакций дополнительно уменьшает количество ядовитых газов в продуктах детонации в 8-14 раз. При отсутствии или недостаточности забойки возникает сильная воздушная ударная волна, с расстоянием перерождающаяся в звуковую.

Практика показала, что полный отказ от забойки привел к увеличению в 3 раза затрат энергии ВВ и в 1,7 раза - объема бурения. Именно поэтому в последнее время все чаще отмечаются поиски новых видов и способов забойки, которые позволили бы повысить эффективность использования энергии зарядов ВВ.

К забойке предъявляются следующие требования: она должна иметь ограниченную длину, располагаться у устья скважины и надежно запирать скважину до момента разрушения горного массива. В настоящее время отсутствуют рекомендации по обеспечению такой забойки взрывных скважин, которая отвечала бы предъявленным выше требованиям.

В результате анализа конструкций и работы существующих забоек нами были разработаны и апробированы новые конструкции запорных забоек сква-жинных зарядов.

В зависимости от структуры горной породы скважины бывают с гладкими стенками, с вывалами и трещинами в стенках по всей высоте забойки и с вывалами и трещинами в стенках в устье скважины.

Бетонная монолитная забойка в скважинах с гладкими, ненарушенными стенками после взрыва удерживается только силами трения и сцепления забойки со стенками скважины. Под давлением продуктов детонации срез материала происходит не по самой бетонной забойке, а по поверхности контакта забойки со стенками скважины. В связи с этим упрочнение материала забойки не ведет к увеличению сил сцепления и трения между забойкой и стенками скважины. Повысить сопротивление забойки выбросу из скважины взрывными газами можно увеличением ее длины, что приводит к росту выхода негабарита.

Таким образом, в скважинах с гладкими, ненарушенной структуры стенками применение бетонной монолитной забойки нецелесообразно.

В скважинах с вывалами и трещинами в стенках при формировании монолитной бетонной забойки бетонная смесь заполняет впадины и трещины в стенках скважины, и забойка после взрыва удерживается в скважине за счет того, что бетон работает на срез, возникающие при этом сопротивления соизмеримы с сопротивлениями горной породы. Относительная длина бетонной забойки определяется из выражения: й,/0 = р /4тср, где р - давление газов взрыва, МПа; И3 - длина забойки, м; Б — средний диаметр скважины, м; тср - предел прочности бетона на срез, МПа.

Расчет сделан из условия, что забойка выдерживает давление газов и не вылетает из скважины до тех пор, пока не будет разрушена порода вокруг забойки. Анализ приведенных на рис. 3 графиков показывает, что для удержания забойки в скважине требуется ее относительно большая длина.

Для устранения этого недостатка предлагается использовать в скважинах с вывалами и трещинами в стенках комбинированные бетонно-засыпные забойки. Верхний участок комбинированной бетонно-засыпной забойки выполнен в виде монолитной пробки из бетона. Нижняя часть комбинированной засыпной забойки состоит из засыпного участка, заполненного песком, песчано-глинистой смесью, буровым шламом и т. п.

После детонации заряда ВВ в зарядной полости происходит удар газов по засыпной забойке. В результате забойка уплотняется и в зоне контакта со стенками скважины возникают силы бокового распора. Длина уплотненной в виде пробки засыпной части забойки, которая в первую очередь воспринимает удар продуктов детонации:

4 А /'

Я - коэффициент бокового распора засыпной забойки.

.80

: во

5 20

%40 а

■§ . 3

А *

г &

8 а?

у*

1000 2000 Давление газов взрыва, МПа

3000

Рис. 3. Изменение относительной длины бетонной забойки йу© с увеличением давления газообразных продуктов взрыва р:

--для бетонов марки 600;

----для бетонов марки 800

При коэффициенте внутреннего трения забойки из бурового шлама, равном 0,3, и коэффициенте бокового распора засыпной забойки равном единице, длина засыпной части комбинированной забойки

1ЗС>—— »0,83£>. ~ 4-0,3

После среза засыпной части комбинированной забойки ее движению препятствует бетонная часть забойки. К этому времени произошло разрушение горного массива детонационным воздействием и идет интенсивное развитие трещин. Наличие монолитной бетонной пробки позволяет давлению газообразных продуктов взрыва окончательно разрушить горный массив.

В целях проверки теоретических положений проведены полигонные испытания бетонных и комбинированных забоек. Вокруг каждой взрывной скважины размещали пригрузку из связанных между собой трех упругих элементов (изношенных автомобильных шин от автомобиля БелАЗ массой около 280 кг каждая).

Анализ объемов воронок взрыва (рис. 4, а) и перемещения пригрузки (рис. 4, б) показал, что комбинированная бетонно-засыпная забойка существенно увеличивает долю энергии на дробление. Высота подброса горной массы с при-грузкой массой около 0,9 т снижается в 1,80 раза против бетонной забойки. Объем воронки разрушения увеличивается в 1,28 раза по сравнению с бетонной забойкой, в 1,86 раза - по сравнению с засыпной и в 2,04 раза - против взрыва без забойки.

Для забойки взрывных скважин бетонной смесью предложена новая конструкция автобетоносмесителя комбинированного перемешивания. Сухая смесь готовится в основном барабане, а для приготовления малых порций готовой смеси к основному барабану добавлен навесной дозирующий бункер-смеситель.

. ■ ' ' ■ ...... ..■■■ . у'

Ъ .

и „

____В

К; ■:-'

* :

»п

| . лл.;......

: -К ' . . .

:;'.:,..;-!.:-.,.;:..-,; .... ..

а о II ■

£ 8

Рис. 4. Объемы воронок взрыва (а) и высота подброса пригрузки (б) при взрывании скважин с различными типами забойки

Для забойки скважин с гладкими стенками разработана конструкция распорной забойки. В принципе, она представляет собой полый разрезной цилиндр, в который вставлен распорный конус (рис. 5). В первый момент после взрыва распорный конус под действием газообразных продуктов взрыва работает как клин.

Рис. 5. Схемы для расчета основных параметров распорной забойки:

а - положение распорного конуса до взрыва;

б - положение распорного конуса после взрыва

■яг

Сила Р, с которой давят газообразные продукты взрыва на торцевую поверхность забойки и выдавливают ее из скважины, равна Р = ряД2/ 4, где р -давление газов взрыва, МПа; Д, - наружный диаметр разрезного цилиндра, м.

Сила Рк, с которой распорный конус вдавливается газами в разрезной цилиндр, определяется как Рк = рлБ] / 4, где Ок - диаметр нижнего основания распорного конуса.

Сила трения распираемой конусом части цилиндра о стенки скважины равна

где 0 - сила, с которой разрезные элементы цилиндра прижимаются к стенкам скважины;/} - коэффициент трения разрезного цилиндра о стенки скважины.

Для того чтобы забойка не вылетела из скважины до разрушения породы в устье скважины, должно соблюдаться условие Рк < или

£>2 Б2

лр—- <р/, а коэффициент трения /; забойки о стенки скважины

2Д

(3)

Анализ выражения (3) показывает, что коэффициент трения разрезного цилиндра о стенки скважины должен быть в несколько раз больше единицы, что невозможно. Отсюда можно сделать вывод о том, что нельзя удержать забойку в скважине при взрыве только за счет трения о стенки скважины расклинивающим действием распорного конуса.

Забойка предложенной конструкции удерживается в скважине не только благодаря расклиниванию распорного конуса в цилиндре, но и давлению газов, прижимающих разрезные элементы цилиндра к стенкам скважины. В этом случае сила трения, удерживающая забойку в скважине,

2 2

& г ч

/> > (4)

IУ

где Изг - высота площади контакта забойки со стенками скважины за счет прижатия газами.

С учетом условия невылета забойки из скважины до разрушения породы в устье скважины определяется минимально необходимая высота площади контакта забойки со стенками скважины Изг за счет прижатия газами:

Л 2 ^

По результатам экспериментальных взрывов был сделан вывод о том, что распорные забойки, установленные в скважины с ровными и гладкими стенками, хорошо удерживаются в скважине и запирают газы. После разрушения породы вокруг забойки она выбрасывается из скважины. Для устранения этого недостатка целесообразно применение комбинированных распорно-засыпных забоек (рис. 6). В связи с этим над зарядом ВВ в скважине формируется воздушный промежуток, в частности, из вспененного полистирола. На высоту скважины, равную ее четырем диаметрам, засыпается инертный материал 2, затем в скважину опускается распорная забойка 1. и подсыпается в скважину на высоту в два-три ее диаметра инертный материал 3.

После детонации заряда ВВ нижняя засыпная забойка воспринимает первый детонационный удар, в результате которого в ней образуется пробка. В дальнейшем пробка разрушается и инертный материал с продуктами детонации перемещается вверх, давит на распорный конус 4, который вдавливается дальше в стакан и увеличивает распор в стенки скважины.

а б в

Рис. 6. Комбинированные распорно-засыпные забойки: а- с конической распорной частью; б - распорная часть забойки типа «чулок» после опускания в скважину на заданную глубину; в - забойка типа «чулок» в сборе

По мере разрушения породы в устье скважины верхняя засыпная забойка не теряет контакта с разрушаемой породой, а потерявшая контакт распорная забойка при передвижении вверх по скважине встречает сопротивление сыпучей среды, расклинивает ее, и образуется новая пробка. При этом продукты детонации прорываются сквозь образовавшиеся в разрушенном массиве трещины, давление падает и распорная забойка не вылетает из скважины.

Аналитические предпосылки работы распорных забоек были проверены экспериментальными исследованиями на объектах ОАО «Амурвзрывпром». Скважины диаметром 110 мм и глубиной 2 м были пробурены в породе с ненарушенной структурой, стенки скважин - ровные и гладкие, разрушения в устье скважины отсутствовали. Комбинированные забойки при взрыве обеспечили полное запирание продуктов детонации в скважинах, выброса распорно-засыпных забоек не произошло, а получился полный камуфлет.

По результатам взрывов можно сделать вывод о том, что комбинированные распорно-засыпные забойки, установленные в скважины с ровными и гладкими стенками, надежно запирают продукты детонации и удерживаются в скважине.

2. Социально- и экологически безопасное взрывное разрушение горных пород осуществляемое, прежде всего, в производственно стесненных условиях карьерного и дорожного строительства, достигается безразлетным взрыванием, производимым под квазиэластичным газопроницаемым пы-ле-газосдерживающим укрытием.

Наиболее распространенным способом снижения разлета кусков горной породы при взрывных работах является установка над поверхностью специальных

укрытий различных конструкций. Нами разработано новое газопроницаемое укрытие - маты из связанных между собой упругих элементов (изношенных шин от большегрузных автосамосвалов). Ввиду сравнительной легкости и упругости элементы отражают удар горной массы вниз, сами подлетают вверх и поэтому всегда остаются на поверхности горной массы после взрыва.

Для обеспечения надежной работы укрытия необходимо определить его массу укрытия, предопределяющую подброс укрытия при взрыве на минимальную высоту, а также наибольшее значение силы натяжения, возникающей в связях, что позволит установить необходимый диаметр сечения соединительных элементов.

Процесс взрыва от начала детонации до подброса укрытия на установленную высоту можно разделить на два основных этапа: действие ударного импульса (от начала детонации до начала движения укрытия); движение укрытия от поверхности взрываемого блока до верхней точки подъема. Упругий элемент укрытия укладывается соосно со скважиной. На первом этапе ударный импульс сообщает укрытию скорость, которая является начальной скоростью, на втором этапе укрытие движется вверх, замедляя движение под действием сил тяжести.

Для определения величины ударного импульса использованы основные положения и уравнения теории удара, а для определения начальной скорости движения укрытия - теорема о движении центра масс всего укрытия. В расчетах используются данные, полученные с помощью видеосъемок экспериментальных взрывов. В частности, по кадрам с использованием видеосъемки с достаточной степенью точности можно определить высоту подъема центров тяжести упругих элементов и их углы поворота в различные моменты времени движения укрытия.

Ударный импульс, действующий на укрытие, зависит от основных параметров взрыва скважинного заряда. Закон распределения вертикальной составляющей ударного импульса, действующего на укрытие по основанию воронки взрыва, нелинейный, близкий к шаровому сегменту. Ударный импульс, действующий на укрытие от взрыва сосредоточенного скважинного заряда рыхления, предопределяется, в основном, глубиной заложения заряда, типом забойки и количеством свободных поверхностей и может быть представлен математической зависимостью:

(6)

где - удельный ударный импульс; IV- линия наименьшего сопротивления; кп - коэффициент, учитывающий показатель взрыва (постоянный для зарядов рыхления согласно рекомендациям Союзвзрывпрома); кх - коэффициент, учитывающий влияние забойки; кг - коэффициент, учитывающий наличие дополнительных свободных поверхностей взрываемого массива.

Величина удельного ударного импульса была определена на основе экспериментальных данных, полученных при видеосъемках полигонных и промышленных взрывов.

Как видно из рис. 7, при одинаковой глубине скважин высота подброса укрытия в значительной мере зависит от массы заряда и резко возрастает при пе-

реходе от взрыва на рыхление ко взрыву на выброс. При массе укрытия 840 кг (из трех шин, масса каждой 280 кг) заряды ВВ массой 1 и 2 кг дают взрыв на рыхление, при 3 кг - на выброс. В последнем случае высота подброса в 2,5 раза больше, чем при заряде 2 кг, и в 12,5 раз больше, чем при заряде 1 кг.

Рис. 7. Изменение высоты перемещения укрытия во времени при его массе 840 кг (три упругих элемента):

1 - масса заряда ВВ I кг;

2 - масса заряда ВВ 2 кг;

3 - масса заряда ВВ 3 кг; масса укрытия 1120 кг (четыре упругих элемента):

4 - масса заряда ВВ 3 кг;

5 - масса заряда ВВ 4 кг

Сопоставление объемов воронок можно перевести во взрыв на рыхление за счет увеличения массы укрытия. В частности, при взрывании заряда ВВ массой 3 кг под укрытием из трех упругих элементов произошел взрыв на выброс, увеличив массу укрытия на один упругий элемент, получили взрыв на рыхление. При этом высота подброса укрытия из трех упругих элементов в 4, 5 раза больше, чем у укрытия из четырех элементов при той же массе и глубине заложения заряда (см. рис. 7). Это свидетельствует о том, что масса укрытия положительно влияет на перераспределение энергии взрыва, увеличивая долю энергии, идущую на рыхление (воронка рыхления больше), и уменьшая - на подброс разрыхленной породы и укрытия.

На основе экспериментальных данных установлены зависимости величины ударного импульса от массы заряда ВВ при разных массах укрытия (рис. 8). Графики показывают, что при увеличении массы заряда ВВ возрастает ударный импульс, действующий на укрытие. При этом при одинаковой массе заряда ВВ величина действующего на укрытие из трех упругих элементов ударного импульса почти в 2 раза больше, чем на более массивное укрытие из четырех элементов. Таким образом, увеличение массы укрытия повышает долю энергии взрыва на рыхление.

Анализ изменения величин ударного импульса при различной глубине скважин показал, что для линейных зарядов рыхления, выполняемых согласно рекомендациям Союзвзрывпрома, глубина скважины практически не влияет на величину ударного импульса, действующего на упругие элементы укрытия. Это объясняется тем, что в направлении верхней площадки уступа действует не весь скважинный заряд ВВ, а лишь его верхняя часть, называемая приустьевым зарядом. Для линейных зарядов ВВ ударный импульс предлагается определять по зависимости:

3.5

3.0 }«

; го

им-- *"

-А

« О.ОЗ ОМ 015 020 025 «30 0 35 вахня I, с

взрыва показало, что взрыв на выброс

где Яо - ударный импульс для скважин с засыпной забойкой и одной свободной поверхностью. При расчетах величину его с достаточной степенью точностью можно принимать равной 5 ООО кг-м/с.

12000г

»Г 8000

и |

£•6000

3 4000

I &

^ 2000

) /

/ /

у (V

/ / .

Л О"

Рис. 8. Зависимость величины ударного импульса от массы заряда при:

1 - массе укрытия 1120 кг (4 упругих элемента);

2 - массе укрытия 840 кг (3 упругих элемента)

0 1 2 3 4 5 6 Заряд О, кг

Влияние забойки на ударный импульс, действующий на укрытие, установлено экспериментально при проведении серии взрывов отдельных скважинных зарядов одинаковой массы ВВ и глубины заложения (с разными забойками). Забойка скважин в значительной мере влияет на распределение энергии взрыва на рыхление и на выброс породы: чем дольше удерживается забойка в скважине, тем большая доля энергии взрыва идет на дробление горной породы, и меньшая - на ее выброс. Это подтверждают графики изменения высоты под-броса укрытия во времени (рис. 9) и гистограммы ударных импульсов, действующих на укрытие (рис. 10) при разных типах забоек скважин.

0.05 0-Ю 0.15 0.20 0.25 0.30 0. Время с

Рис. 9. Изменение высоты перемещения Рис. 10. Величины ударных импульсов, дейст-укрытия во времени при различных типах вующих на укрытие при различных типах забоек забоек

Наименьшая высота подъема, а, следовательно, и наименьший ударный импульс, действующий на укрытие, наблюдаются при взрывании скважин без забойки. Это связано с тем, что продукты взрыва, ударяясь о стенки зарядной полости, не задерживаясь, вырываются в атмосферу, и не участвуют в дальнейшей работе взрыва.

Наибольшая высота подброса и, соответственно, наибольший ударный импульс на укрытие наблюдаются при засыпной забойке, это объясняется тем, что происходит взрыв на выброс.

4> 10000

Бетонная забойка достаточно надежно запирает продукты детонации зарядов, однако после разрушения породы вокруг нее значительная часть энергии взрыва идет на перемещение укрытия с горной массой. Наиболее эффективно работает комбинированная забойка, обеспечивающая при небольшой высоте подлета укрытия значительное увеличение объема воронки взрыва.

Коэффициент кх для засыпной забойки принят равным единице, для остальных забоек значения поправочного коэффициента определены по отношению к засыпной забойке: без забойки - 0,33, для бетонной забойки - 0,85, для комбинированной забойки - 0,46.

Определение коэффициента кг произведено на основе данных экспериментального взрывания отдельных скважинных зарядов (уступ высотой 10 м, скважины диаметром 100 мм, глубиной 11,4 м, заряд 60 кг граммонита 79/21). Забойки скважин № 1 и 2 засыпные (длиной 5,2 и 1,4 м), комбинированные и бе-тонно-засыпные (длиной 1,4 м) с воздушным промежутком из пенополистирола.

С помощью видеосъемки взрыва определены высоты подброса упругих элементов в разные моменты времени и скорости их движения (рис. 11) и вертикальные ударные импульсы, действующие на укрытие (рис. 12).

Рис.11. Изменение высоты перемещения Рис.12. Величина ударных импульсов, дейст-

укрытия во времени при различных рас- вуюгцих на укрытие при различных расстоя-

стояниях от оси скважины до верхней ниях от оси скважины до верхней бровки ус-

бровки уступа: тупа

/~4м;2-2м;3-2м;¥-3м

На гистограмме для сравнения показан ударный импульс, действующий на укрытие при взрыве скважинного заряда с одной свободной поверхностью. Для таких скважин коэффициент к2= 1. Из графиков и гистограмм видно, что у скважин, расположенных на расстоянии 2 и 3 м от верхней бровки уступа, влияние дополнительной свободной поверхности практически одинаковое (коэффициент к2 = 0,5). При расстоянии 4 м влияние дополнительной свободной поверхности меньше (к2 = 0,59).

Одним из основных параметров укрытия является его масса, которая нами определяется из основного уравнения теории удара. Зная ударный импульс,

сообщаемый укрытию скважинным зарядом, можно определить необходимую массу укрытия МР, при которой подброс укрытия произойдет не более чем на заданную высоту кР:

М„ =

(В)

где g - ускорение свободного падения.

Исследование работы газопроницаемого укрытия из упругих элементов выполнялось при проведении массовых экспериментальных взрывов ОАО «Амурвзрывпром». Анализ видеограмм данных взрывов позволил выяснить поведение отдельных упругих элементов укрытия, увязанных в единый мат. Установленная зависимость высоты подброса упругих элементов укрытия от времени с начала их полета, полученная в результате видеосъемки массового взрыва под укрытием с порядным замедлением в 20 мс, представлена на рис. 13. На основе этой зависимости построена схема полета упругих элементов соседних рядов (рис.14). При этом каждый последующий упругий элемент в полете отставал от предыдущего на 20 мс, соответственно высота подброса упругих элементов разная. С увеличением высоты подброса эта разница уменьшается и в верхней точке исчезает

г и

I 3

5 2.5

✓

Л'

0.1 0.г 0.3 0.4 0.5 и,в 07 04 0$ Время подброса шины, с

3,0

Рис. 13. Изменение высоты перемеще- Рис. 14. Схема подъема упругих элементов ния упругого элемента сплошного газо- соседних рядов газопроницаемого укрытия проницаемого укрытия во времени

Связующие элементы охватывают упругие элементы укрытия с зазором, образуя провисание, поэтому перепад высот при подлете соседних автошин в 0,2 м не позволяет выбрать зазоры, и соседние упругие элементы не влияют на траекторию полета друг друга. Это обстоятельство приводит к выводу о том, что упругие элементы, связанные в сплошное укрытие, работают как одиночные, и для расчета их массы вполне употребимы зависимости, предложенные для укрытий одиночных взрывных скважин.

Надежность укрытия в значительной степени зависит от прочности связующих элементов. Они используются в укрытиях как для соединения упругих элементов, уложенных в пригруз на одну скважину, так и для соединения этих

пригрузов в сплошной мат укрытия.

Силы натяжения в связях устанавливались нами на основе уравнения движения твердого тела, исходя из того, что сила натяжения соединительных элементов пригруза из трех упругих элементов (каждый упругий элемент которого соединен с двумя соседними) устанавливалась с использованием зависимости:

р =-Ь-__6а>{+2а>__/9)

" ЗД этЦ/3 + я/ + а^ + а4)'

где 1С - момент инерции упругого элемента; 2? - радиус упругого элемента; Г -время; о;...^- постоянные коэффициенты.

Угловое ускорение упругого элемента при его подъеме, установленное из выражения 6а, г + 2а2 = ф, отрицательно (потому что вращение его замедляется), и значение силы натяжения Ри будет положительным.

Сила натяжения связей пригруза из трех упругих элементов, соединенных

через центр, определится из выражения:

±---

Я эт(а/ +а2Г + а3( + аА) '

Из сопоставления выражений (9) и (10), установлено, что при пригрузе из трех упругих элементов, связанных по бокам, сила натяжения связи в три раза меньше, чем при связи трех элементов, соединенных через центр.

С использованием данной методики определены силы натяжения в связях локализаторов взрывов с пригрузом из трех упругих элементов (рис. 15, а). Из графика видно, что при жестких системах в начале движения пригруза должны развиваться огромные силы натяжения, разрывающие связи. Однако этого на практике не происходит, что объясняется упругостью как самих элементов пригруза, так и связей, а также обвязкой упругих элементов связями с зазором, и провисанием связей. При этом в начале движения элементов укрытия связи еще не работают на полную нагрузку, а выбираются зазоры и их провисания, деформируются упругие элементы. Сила натяжения в связях нарастает плавно. И лишь после того, как упругие элементы будут развернуты на наибольший угол ср (рис. 15, б), упругая система становится достаточно жесткой, связи нагружаются полностью, а сила натяжения изменяется как в жесткой системе. Однако таком угле разворота силы натяжения еще относительно малы и воспринимаются связями без разрывов.

Аналогично получена зависимость для расчета натяжения связей упругих элементов при производстве массовых взрывов.

Если рассматривать систему как жесткую, то сила натяжения связи может быть определена на основе зависимости:

р т(6Дг + 2/72+г)(ае„-21ц)

Экспериментальные исследования жесткости связей показали, что данная система не переходит из упругой в жесткую и развиваемые усилия в связях не

разрушают их.

Время, с о

а б

Рис.15. Изменение основных параметров упругой системы во времени:

а - силы натяжения связи; б - угла поворота <р упругого элемента

Таким образом, применение в локализаторах взрыва связей, позволяющих пригрузу в начале подброса работать в режиме упругой гибкой системы (за счет зазоров и провисаний связей), создает возможность избежать разрушающего воздействия ударного импульса от взрыва на соединительные элементы при-груза.

Совместно с ОАО «Амурвзрывпром» в промышленных условиях испытано трансформируемое газопроницаемое укрытие из упругих элементов, позволяющее укрывать взрываемые блоки с различной конфигурацией в плане и перепадами по высоте уступа.

Важным качеством такого укрытия является то, что оно при взрыве не отрывается от поверхности массива горных пород, а поднимается вместе с горной массой и опускается после взрыва на нее. Все элементы укрытия - как упругие элементы, так и соединительные элементы - остаются на поверхности горной массы.

В ходе промышленных испытаний трансформируемого укрытия из упругих элементов взорвано более 300 тыс. м3 горных пород. При этом упругие элементы и соединительные канаты диаметром 19 мм повреждений не имели. Поэтому трансформируемое укрытие мест взрыва, собираемое в единый мат из отдельных элементов непосредственно на взрываемом блоке соответственно его конфигурации в плане и топографии поверхности, может быть рекомендовано для широкого применения на карьерах.

3. Повышение эффективности механического разрушения взорванной горной массы, осуществляемого на заключительной внутрнкарьерной технологической стадии подготовки горной массы к погрузке, транспортированию н переработке, обеспечивается на базе аналитически обоснованного конструктивного совершенствования широко применяемых щековых дробилок, заключающегося, в оборудовании их ступенчатой камерой дробления. В таком конструктивном усовершенствовании данный тип дробилки может послужить основой для создания самоходного дробильного агрегата крупного дробления.

Применяемые в настоящее время для дробления горной массы в карьерах полустационарные, передвижные и самоходные дробильные установки имеют значительные недостатки, так как на них установлены щековые дробилки для крупного дробления, предназначенные для получения большой степени дробления материала. Такие дробилки имеют значительные габаритные размеры и массу. Дробилка для внутрикарьерного дробления горной массы должна развивать большие раздавливающие усилия, высота дробилки должна соответствовать высоте выгрузки породы из ковша экскаватора, а масса дробилки - давать возможность установки ее на самоходное шасси для перемещения по мере углубления карьера. Выпускаемые промышленностью щековые дробилки с простым движением щеки развивают большие раздавливающие усилия, однако обладают большими габаритными размерами и массой.

Так как в дробилку загружаются крупные куски горной массы, то в работах, направленных на исследование перегрузочных систем, отмечается, что она работает в тяжелом режиме. Однако анализ условий работы дробилок для внутрикарьерного дробления показал, что при дроблении крепких, трудновзрывае-мых пород режим работы их является средним и легким - при дроблении пород средней и ниже средней крепости.

Одним из основных требований, предъявляемым к обеспечению рациональных параметров щековых дробилок для внутрикарьерного дробления, является их компактность, включая, прежде всего, высоту. Как показывают выполненные нами обоснования, снизить их высоту возможно и целесообразно сокращением высоты камеры дробления, сделав ее конструкцию ступенчатой (рис. 16). При этом угол захвата каждой ступени камеры дробления должен быть меньше предельной величины, тогда как угол наклона всей подвижной щеки ( ащ) больше.

Высота верхней ступени камеры дробления определяется из условия размещения в дробилке загружаемого материала (рис. 17) на основе предлагаемой зависимости:

' Кш - 0,5(1+ СОЭ а) Л

И =Д

шах

- + 0,3 Ща

(12)

где £>,„<„ - максимальный размер загружаемых в дробилку кусков горной массы; с1тах - максимальный размер кусков готового продукта; Кш - коэффициент, учитывающий превышение ширины зева дробилки над максимальным разме-

ром загружаемых в дробилку кусков горной массы. Кш = (1,15-1,20); а - угол захвата ступени камеры дробления.

В средней камере дробления усовершенствованной дробилки крупные осколки материала, раздробленного в верхней ступени, измельчаются до размера <3тах, предопределяемого шириной забойного ленточного конвейера. В нижней камере дробилки происходит гарантированное додрабливание материала до размера <1,тах .

При этом высота нижних ступеней дробилки определяется из предположения, что ширина разгрузочного отверстия нижней камеры дробления Ън (см.

рис. 16) должна быть равной Ъ, = , а ширина разгрузочного отверстия

1,8... 2,2

средней камеры дробления Ьс =КСЬП, где Кс - коэффициент, учитывающий соотношение между шириной разгрузочного отверстия средней и нижней камер дробления.

Рис. 16. Схема для расчета высоты верхней ступени камеры дробления

Рис. 17. Схема для расчета высоты нижних камер щековой дробилки

Высоты нижних камер дробления одинаковы и определяется из выражения:

й„=0,5 (Нс-\), (13)

а высота камеры дробления ступенчатой дробилки Нс - из зависимости:

Ф-ь.)

н=-

(14)

В-2ЬС+Ь„ где В - ширина зева дробилки.

Общий угол между образующими подвижной и неподвижной щек (а„) в 1,5 раза больше угла захвата (а) в ступенчатой камере дробления. Так, например, для дробилки традиционной конструкции с шириной загрузочного зева В = 1200 мм и разгрузочной щели Ън = 150 мм угол захвата а = 21°, а высота камеры дробления Я = 2730 мм. Для ступенчатой дробилки при тех же величинах В и Ьн

угол захвата ащ = 30°, а высота камеры дробления Нс = 1820 мм, т. е. на треть меньше, чем у дробилки традиционной конструкции.

При одинаковом ходе подвижной щеки внизу (5) во время хода сжатия угол захвата дробилки уменьшенной высоты увеличивается больше, чем в дробилках традиционной конструкции. Это обеспечивает увеличение хода подвижной щеки в верхней части дробилки, а это ведет к уменьшению «холостых» ходов щеки и повышению производительности дробилки.

Существующие методики определения производительности щековых дробилок не могут быть непосредственно использованы к модернизируемым дробилкам, поэтому для них установлена следующая зависимость, м3/ч:

„ , А я.02кЬп

П = 10—к-—, (15)

где Д . - средний диаметр загружаемых кусков горной массы; Ь - длина зева дробилки; п - число двойных ходов подвижной щеки, мин.; т - число нажатий подвижной щеки, которое необходимо для разрушения куска Ц, до размера с1К. Общее число повторных нажатий (т) можно выразить суммой т = тх+тр, где

тх - число «холостых» качаний щеки, прежде чем произойдет первое раздавливание загружаемого куска.

Определение числа рабочих качаний щеки тр, необходимых для раскалывания куска горной массы, проводилось с использованием лабораторной дробилки. При этом определялась степень измельчения куска материала за один ход подвижной щеки (рис. 18).

5 §

5 2,53,54,5 5,5 2

. . ¿г3 3,3 6 Степень дробления

Стелет, дробления Степень дробления

а б в

Рис. 18. Вероятность Р достижения степени дробления г куска гранодиорита за один ход подвижной щеки: 4 - ход подвижной щеки; Ъ - ширина разгрузочного отверстия дробилки

Из приведенных гистограмм следует, что ожидаемая средняя степень дробления за один ход щеки равна двум.

На основе результатов исследований разработана конструктивная схема самоходной дробильной установки на базе щековой дробилки со ступенчатой камерой дробления (пат. № 2272671).

4. Предметное решение проблемы существенного повышения эффективности и безопасности разрушения скальных горных пород при производстве разнотипных открытых горных работ, в целом, достигается на основе научного обоснования, разработки и практической апробации системы рациональных технических средств, технологических методов и параметров взрывного разрушения горных пород в массиве и внутрикарьерно-го механического дробления взорванной горной массы.

Анализ применяемых на карьерах технологических схем циклично-поточной технологии показал, что они в настоящее время характеризуются наличием нескольких подготовительно-восстановительных операций. В связи с этим в целях значительного их сокращения (и в идеале - ликвидации) нами обоснована минимизация кусковатости горной массы, позволяющая эффективно использовать конвейерный транспорт. Разработан новый вариант ЦПТ разработки карьеров (пат. № 2362877), направленный на решение следующих задач:

- сокращение подготовительно-восстановительных операций применением специальных укрытий для локализации взрывов;

- минимизацию размера кусков взорванной породы увеличением времени действия взрыва на массив рассредоточением заряда ВВ воздушным промежутком в комбинации с не вылетающей до разрушения массива короткой забойкой;

- доизмельчение неизбежно остающихся крупных кусков породы до размеров, определяемых возможностями ленточных конвейеров, применением самоходного дробильного агрегата с дробилкой специальной конструкции.

Разрабатываемая часть уступа (рис. 19) делится на три эксплуатационных блока: блок обуривания 3, блок подготовки к взрыву 2 и блок выемки 1.

Рис. 19. Технологическая схема выемки горных пород в условиях применения непрерывного транспорта

Блок 3 обуривают по принятой сетке взрывными скважинами 9, начиная работу бурового станка 12 с противоположной от блока' подготовки к взрыву стороны. После взрыва добуривают запретную 30-метровую зону.

Для решения первой задачи - сокращению подготовительно-восстановительных работ - после зарядки скважин на блоке 2 самоходным краном 10 укладывается укрытие из упругих элементов 11. Размещают их в направлении от блока 1 к блоку 3, с постепенным перемещением грузоподъемной техники по

свободному пространству блока 2. После размещения упругих элементов по всей укрываемой поверхности блока 2 их связывают в единое укрытие гибкими связями, выполненными из цепей, канатов, проволоки-катанки и т. п. Под матом из упругих элементов можно размещать сетку, тогда вероятность разлета даже мелких кусков будет полностью исключена. Это позволяет на время взрыва не убирать технику, оставляя ее на месте. Для обеспечения полной безопасности взрывы можно производить в разрыв между сменами или в обеденное время, когда рабочие уходят из карьера.

Вторая задача - минимизация размера кусков взорванной породы увеличением времени действия взрыва на массив - решается следующим образом. Необходимым и достаточным критерием максимальной передачи энергии взрыва в массив является рассредоточенный воздушным промежутком заряд в комбинации с не вылетающей до разрушения массива короткой забойкой.

Третья задача - доизмельчение неизбежно остающихся крупных кусков -решается применением самоходного дробильного агрегата с щековой дробилкой со ступенчатой камерой дробления.

На блоке выемки экскаватор 4 выгружает горную массу в приемный бункер самоходного дробильного агрегата 5. На вибрационном грохоте приемного бункера порода предварительно сортируется на две фракции: куски породы размером до 300 мм отправляются на конвейер б под дробилку, более крупные куски измельчаются в дробилке и подаются на тот же конвейер, с которого горная масса поступает на забойный конвейер 7, а с него - на сборочный конвейер 8.

Аккуратное разрушение горных пород зарядами рыхления под укрытием при строительстве автомобильных дорог в стесненных условиях исключает разлет осколков и позволяет оставлять технику на месте, и за пределы опасной зоны, радиус которой значительно сокращается, уводить только людей.

Данная технология разрушения горных пород зарядами рыхления под газопроницаемым трансформируемым укрытием может эффективно использоваться при строительстве железных дорог в условиях их развития (защищает железнодорожный путь, контактную и электрическую сети, устройства блокировки, железнодорожные сооружения и пр.), позволяет оставлять технику на месте, что значительно сокращает длительность «окна» для проведения взрывных работ, и, следовательно, уменьшает затраты на строительство.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основе выполненных научных исследований и технических разработок решена актуальная научно-техническая проблема, внедрение результатов которой вносит значительный вклад в развитие горнопромышленного производства. Решение направлено на повышение эффективности разрушения скальных пород при разнотипных открытых горных работах - открытой разработке месторождений скального и полускального типа, в стесненных условиях дорожного строительства, при строительстве железных дорог в условиях развития, связанных с разрушением прочных пород.

Основные научные и практические результаты заключаются в следующем:

1. Теоретически и экспериментально обоснованы технические средства и технологические методы рассредоточения скважинных зарядов ВВ во взрывных скважинах при различных условиях работы.

2. Разработаны математические модели комбинированного способа рассредоточения заряда ВВ пенополистиролом и функционирования активного (газо-генерируклцего) устройства для рассредоточения зарядов ВВ, а также взаимодействия газопроницаемого укрытия с взрываемым массивом горных пород.

3. Установлены закономерности взаимодействия различных типов забоек со стенками взрывных скважин в зависимости от их формы и нарушенности стенок.

4. Определены область эффективного применения и рациональные параметры комбинированных забоек скважин в зависимости от их основных горнотехнических и технологических особенностей.

5. Обоснованы и разработаны методы локализации массовых взрывов при разнотипных открытых горных работах.

6. Аналитически и экспериментально обоснованы рациональные параметры модернизированной дробилки, оборудованной ступенчатой камерой дробления, способствующей применению непрерывного транспорта при внутрикарьерном дроблении горной массы.

7. Установлено, что рассредоточение зарядов ВВ газовыми промежутками независимо от гидротехнических и горно-геологических условий и установка коротких запирающих забоек различной конструкции в комплексе позволяют существенно повышать использование энергии взрыва при разрушении скальных горных пород.

8. Выявлено, что обеспечение социально и экологически безопасного взрывного разрушение горных пород в производственно стесненных условиях карьерного и дорожного строительства достигается на основе безразлетного взрывания под газопроницаемым пыле-газосдерживающим укрытием.

9. Установлено, что применение самоходного дробильного агрегата крупного дробления с щековой дробилкой со ступенчатой камерой дробления обеспечивает повышение эффективности внутрикарьерного дробления горной массы.

10. Выявлена возможность существенного снижения пылеобразования при взрывании скальных горных пород на основе использования рациональных забоек взрывных скважин и газопроницаемых укрытий взрываемых блоков за счет исключения разброса горной массы.

Установленный чистый дисконтный доход (при норме дисконта 0,2) составляет более 336 млн. руб.

Основное содержание диссертации опубликовано в наиболее важных работах: А. Монографии

1. Лещинский А. В. Забойка взрывных скважин на карьерах / А. В. Лещинский, Е. Б. Шевкун. - Хабаровск : Изд-во ТОГУ, 2008. - 230 с.

2. Лещинский А. В. Рассредоточение скважинных зарядов / А. В. Лещинский, Е. Б. Шевкун. - Хабаровск: Изд-во ТОГУ, 2009. - 160 с.

Б. Публикации в журналах и изданиях, включенных в перечень, определенный Высшей аттестационной комиссией

3. Лещинский А. В. Определение режима работы дробилки для внутрикарьерного дробления / А. В. Лещинский // Горный информационно-аналитический бюллетень. Региональное приложение «Дальний Восток». - 2005. - С. 351-356.

4. Лещинский А. В. Пути снижения вредного воздействия взрывных работ на окружающую среду / Е. Б. Шевкун, А. В. Лещинский // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2005. - № 11. - С. 190-195.

5. Лещинский А. В. Выбор основных параметров щековых дробилок для внутри-карьерного дробления / А. В. Лещинский, Е. Б. Шевкун /У Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2006. - № 2. - С. 327-333.

6. Лещинский А. В. Скважинные заряды с укороченной забойкой / Е. Б. Шевкун, А. В. Лещинский // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2006. -№4.-С. 139-146.

7. Лещинский А. В. Особенности конструкции щековых дробилок самоходных дробильных агрегатов / А. В. Лещинский, Е. Б. Шевкун // Горные машины и автоматика. - 2005. - № 3. - С. 38-40.

8. Лещинский А. В. Рассредоточение скважинных зарядов пенополистиролом / Е. Б. Шевкун, А. В. Лещинский // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2006.-№5.-С. 116-123.

9. Лещинский А. В. Взрывные работы под укрытием из автошин / А. В. Лещинский, Е. Б. Шевкун, И. М. Уренев // Горный информационно-аналитический бюллетень.-2007,-№5.-С. 117-123.

10. Лещинский А. В Формирование газовых промежутков в взрывных скважинах / А. В. Лещинский, Е. Б. Шевкун // Дальний Восток : сб. науч. тр. (Отдельный выпуск Горного информационно-аналитического бюллетеня). - 2007. - № ОВ9 - С. 251-261.

11. Лещинский А. В. Пути увеличения времени действия взрыва на массив / Е. Б. Шевкун, А. В. Лещинский, Н. К. Лукашевич // Физические проблемы разрушения горных пород: записки Горного института. - СПб. 2007. - Т. 171. - С. 236-241.

12. Лещинский А. В. Новый вид укрытия для локализации взрывов / Е. Б. Шевкун, А. В. Лещинский // Дальний Восток-3 : отдельный выпуск Горного информационно-аналитического бюллетеня. - 2007. - № ОВ 16. - С. 272-284.

13. Лещинский А. В. Расчет соединительных элементов локализатора взрыва / А. В. Лещинский, Н К. Лукашевич, Е. Б. Шевкун // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2009. - № 4. - С. 151-158.

14. Лещинский А. В. Пылеподавление при взрывных работах / Шевкун Е. Б., Лещинский А. В., Уренев И. М., Вагина Г. П. // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2009. - № 4. - С. 379-384.

15. Лещинский А. В. Буровзрывные работы в сложных геокриологических условиях / А. В. Лещинский, Е. Б. Шевкун // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2009. - № 5. - С. 341-343.

16. Лещинский А. В. Определение рациональных параметров элементов из пенопласта для создания воздушных промежутков скважинных зарядов / А. В.Лещинский, Е. Б. Шевкун // Современные проблемы горного производства и экологии / Санкт-Петербургский гос. горный институт (технический университет). - СПб., 2009. - С. 155-160. (Записки Горного института. Т. 180).

17. Лещинский А. В. Защита скважинных зарядов от несанкционированного проникновения / А. В. Лещинский, Е. Б. Шевкун, С. Н. Иванченко // Горный информа-

ционно-аналитический бюллетень. - 2009. - № 6. - С. 226-231.

18. Лещинский А. В. Поточная технология выемки горных пород в глубоких карьерах / А. В. Лещинский // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2009. -№ 7. -С. 309-316.

19. Лещинский А. В. Трансформируемое укрытие для локализации взрывов в сложных условиях / Е. Б. Шевкун, А. В. Лещинский, Н. К. Лукашевич, А. В. Языков // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2009. - № 8. - С. 246-251.

20. Лещинский А. В. Средства и способы рассредоточения скважинных зарядов / А. В. Лещинский, Е. Б. Шевкун // Дальний Восток-1 : сб. статей : "Горная книга", -2009. - № ОВ4. - С. 23-34. (Отдельный выпуск Горного информационно-аналитического бюллетеня).

21. Лещинский А. В. Пылеподавление при взрывных работах / А. В. Лещинский, И. М. Уренев, Г. П. Вагина // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2009. -. № 4. - С. 379-384.

22. Лещинский А. В. Буровзрывные работы в сложных геокриологических условиях / Е. Б. Шевкун, А. В. Лещинский // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2009. - № 5. - С. 341-343.

23. Лещинский А. В. Определение рациональных параметров элементов из пенопласта для создания воздушных промежутков скважинных зарядов / А. В. Лещинский, Е. Б. Шевкун И Современные проблемы горного производства и экологии / Санкт-Петербургский гос. горный институт (технический университет). - СПб., 2009.

- С. 155-160. (Записки Горного института. Т. 180).

В. Доклады, статьи

24. Лещинский А. В. Об увеличении разгрузочной щели щековых дробилок // Вопросы создания и внедрения новых конструкций и технологий СДМ : материалы рес-публ. науч.-техн. конф. / Вильнюсский инж-стр. ин-т. - Вильнюс, 1989. - С. 36.

25. Лещинский А. В. Увеличение производительности щековых дробилок крупного дробления / А. В. Лещинский, А. Р. Райт, С. А. Шемякин // Повышение эффективности использования строительных машин в условиях Дальнего Востока : сб. науч. тр. ХПИ,-Хабаровск, 1991.- С. 16-19.

26. Лещинский А. В. Взрывные работы под укрытием в дорожном строительстве / Е. Б. Шевкун, А. В. Лещинский // Вестник СибАДИ. - Вып. 2. - Омск, 2005. - С. 73 - 76.

27. Лещинский А. В. Влияние крупности кусков загружаемого материала на производительность дробилок для внутрикарьерного дробления / А. В. Лещинский // Интер-строймех-2005 : материалы международной науч.-техн. конф. / ТГНГУ. - Тюмень, 2005.

- С. 63-67.

28. Лещинский А. В. Расчет производительности щековых дробилок для внутри-карьерного дробления / А. В. Лещинский, Е. Б. Шевкун // Качество, инновации, наука, образование : материалы Международной науч.-техн. конф. / СибАДИ. - Омск, 2005. -Книга 1.-С. 168-171.

29. Лещинский А. В. Концепция аккуратного взрывного рыхления скальных горных пород / Е. Б. Шевкун, А. В. Лещинский // Вестник ТОГУ. - Хабаровск, 2005. -Вып. 1.-С. 115-126.

30. Лещинский А. В. Формирование зарядов с воздушными промежутками из пе-нополистирола в обводненных скважинах / А. В. Лещинский, Е. Б. Шевкун, Г. Г. Воскресенский // Вестник ТОГУ. - Хабаровск, 2006. - Вып. 2 (3). - С. 71-80.

31. Лещинский А. В. Безразлетное взрывание горных пород / А. В. Лещинский, Н. К. Лукашевич // Мир транспорта. - 2009. - № 3 (27). - С. 158-163.

32. Ленинский А. В. Локализация взрывов в дорожном строительстве / А. В. Лещинский, Н. К. Лукашевич //Наука и техника в дорожной отрасли.-2009.-№ 1,-С. 12-13.

Г. Изобретения

33. Лещинский А. В. Автобетоносмеситель : пат. 2101177 Рос. Федерация : 6 В 28 С 5/42. / Лещинский А. В. ; заявитель и патентообладатель Хабар, политехи, ин-т. - № 96105131/03 ; заяал. 13.03.96 ; опубл. 10.01. 98, Бюл. № 1 - 2 с.

34. Лещинский А. В. Щековая дробилка : пат. 2272671 Рос. Федерация : МПК В 02 С 1/04./ Лещинский А. В., Секисов Г. В., Шевкун Е. Б., Эунап Р. А. ; заявитель и патентообладатель Хабар, гос. техн. ун-т. - № 2004114056/03 ; заявл. 06.05. 04 ; опубл.

27.03.06, Бюл. №9.-3 с.

35. Лещинский А. В. Распорная комбинированная забойка : пат. 2291392 Рос. Федерация : МПК F 42 D 1/08. / Лещинский А. В., Шевкун Е. Б., Левин Д. В., Матушкин Г. В. ; заявитель и патентообладатель Тихоокеан. гос. ун-т. - № 2005116790/03 ; заявл. 01.06.05 ; опубл. 10.01. 07, Бюл. №1.-4 с.

36. Лещинский А. В. Комбинированная распорная забойка : пат. 2291393 Рос. Федерация : МПК F 42 D 1/08. / Лещинский А. В., Шевкун Е. Б. ; заявитель и патентообладатель Тихоокеан. гос. ун-т. - № 2005116833/03 ; заявл. 01.06.05 ; опубл. 10.01.07, Бюл. №1.-6 с.

37. Лещинский А. В. Комбинированная забойка : пат. 2291394 Рос. Федерация : МПК F 42 D 1/08. / Лещинский А. В., Шевкун Е. Б., Иванченко С. Н. ; заявитель и патентообладатель Тихоокеан. гос. ун-т. - № 2005117119/03 ; заявл. 03.06.05; опубл.

10.01.07, Бюл. №1.-5 с.

38. Лещинский А. В. Способ формирования рассредоточенных зарядов в обводненных скважинах : пат. 2306523 Рос. Федерация : МПК F 42 D 1/08. / Лещинский А. В., Шевкун Е. Б. ; заявитель и патентообладатель Тихоокеан. гос. ун-т. -№ 2006103613/03 ; заявл. 07.02.06; опубл. 20.09.07, Бюл. № 26. - 7 с.

39. Лещинский А. В. Способ формирования комбинированного заряда в частично обводненной скважине : пат. 23114486 Рос. Федерация : МПК F 42 D 1/08, F 42 D 3/04. / Лещинский A. В., Шевкун Е. Б., Левин Д. В., Сас П. П.; заявитель и патентообладатель Тихоокеан. гос. ун-т. - № 2006108373/03 ; заявл. 16.03.06; опубл. 10.01.08, Бюл. № 1.-5 с.

40. Лещинский А. В. Укрытие мест взрыва изношенными автомобильными шинами : пат. 23114489 Рос. Федерация : МПК F 42 D 5/05. / Лещинский А. В., Шевкун Е. Б., Уренев И. М. ; заявитель и патентообладатель Тихоокеан. гос. ун-т. - № 2006109907/03 ; заявл. 27.03.06; опубл. 10.01.08, Бюл. №1.-5 с.

41. Лещинский А. В. Способ формирования воздушных промежутков элементами из пенополистирола : пат. 2317519 Рос. Федерация : МПК F 42 D 1/08. / Лещинский А. В., Шевкун Е. Б., Лукашевич Н. К. ; заявитель и патентообладатель Тихоокеан. гос. ун-т. - № 2006112163/03 ; заявл. 12.04.06 ; опубл. 20.02. 08, Бюл. №5.-6 с.

42. Лещинский А. В. Способ формирования промежутков элементами из пенополистирола : пат. 2319922 Рос. Федерация : МПК F 42 D 1/08. / Лещинский А. В., Шевкун Е. Б., Лукашевич Н. К., Сергейцов Д. В. ; заявитель и патентообладатель Тихоокеан. гос. ун-т. -№2006112161/03 ; заявл.12.04.06; опубл.20.03.08, Бюл. №8.-8 с.

43. Лещинский А. В. Укороченная монолитная забойка : пат. 2329463 Рос. Федерация : МПК F 42 D 1/08. / Лещинский А. В., Шевкун Е. Б. ; заявитель и патентообладатель Тихоокеан. гос. ун-т. - № 2006139570/03 ; заявл. 07.11.06 ; опубл. 20.07.08, Бюл. № 20.-4 с.

44. Лещинский А. В. Бетонная комбинированная забойка : пат. 2331042 .Рос. Федерация : МПК Р 42 Б 1/08. / Лещинский А. В., Шевкун Е. Б.; заявитель и патентообладатель Тихоокеан. гос. ун-т. - № 2006139243/03 ; заявл. 07.11.06 ; опубл. 10.08.08, Бюл. № 22.-4 с.

45. Лещинский А. В. Способ формирования воздушных промежутков из пенопо-листирола и автономная мобильная установка для его осуществления : пат. 2341766 Рос. Федерация : МПК Р 42 В 1/08. / Лещинский А. В., Шевкун Е. Б.; заявитель и патентообладатель Тихоокеан. гос. ун-т. - № 2006142593/03 ; заявл. 01.12.06 ; опубл.10.06.08, Бюл. № 35. - 6 с.

46. Лещинский А. В. Способ циклично-поточной отработки скальных горных пород : пат. 2362877 Рос. Федерация : МПК Е21С 41/26. / Лещинский А. В., Шевкун Е. Б.; заявитель и патентообладатель Тихоокеан. гос. ун-т. - № 2008103889/03 ; заявл. 01.02.08 ; опубл. 27.07.09, Бюл. № 21. - 6 с.

47. Лещинский А. В. Комбинированная забойка : пат. 2372583 Рос. Федерация : МПК Р 42 Б 1/08. / Лещинский А. В., Шевкун Е. Б., Языков А. В.; заявитель и патентообладатель Тихоокеан. гос. ун-т. - № 2008121347/03 ; заявл. 27.05.2008; опубл. 10.11.2009, Бюл. №31.-5 с.

Лещинский Александр Валентинович

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Подписано в печать 03.11.10. Формат 60x84 '/¡6. Бумага писчая. Гарнитура «Тайме». Печать цифровая. Усл. печ. л. 2.0. Тираж 120 экз. Заказ 265.

Отдел оперативной полиграфии издательства Тихоокеанского государственного университета. 680035, Хабаровск, ул. Тихоокеанская, 136.

Содержание диссертации, доктора технических наук, Лещинский, Александр Валентинович

Введение.

1. Состояние решения проблемы разрушения скальных пород при разнотипных открытых горных работах.

1.1. Основные исходные положения.

1.2. Обзор производственных методов и проектных решений взрывного разрушения горных пород.

1.3. Состояние внедрения циклично-поточной технологии, включая методы снижения выхода негабарита.

1.4. Применяемые и рекомендуемые технологии осуществления 26 буровзрывных работ под укрытиями.

1.5. Состояние применения самоходных дробилок для внутрикарьерного дробления скальных горных пород.

1.6. Объект, предмет, цель, задачи и методы исследований.

2. Исследование и разработка рациональных технических средств и технологических методов рассредоточения скважинных зарядов ВВ.

2.1. Роль воздушных промежутков в процессе разрушения горных пород.

2.2. Оценка современного состояния взрывных работ с воздушными промежутками.

2.3. Установление материальных средств и методов формирования воздушных промежутков в сухих взрывных скважинах.

2.4. Средства и методы создания воздушных промежутков в обводненных скважинах.

2.5. Выводы.

3. Установление влияния забойки взрывных скважин на эффективность и безопасность взрывных работ.

3.1. Роль забойки взрывных скважин.

3.2. Анализ технологических и конструктивных решений по забойкам скважинных зарядов ВВ.

3.3. Исследование работы бетонных забоек скважинных зарядов ВВ.

3.4. Установление работоспособности распорных забоек.

3.5. Выявление работоспособности комбинированных забоек.

3.6. Выводы.

4. Исследование локализации массовых взрывов.

4.1. Оценка современного состояния взрывных работ под укрытием.

4.2. Определение работоспособности локализаторов взрыва из упругих элементов при взрывании одиночных скважин.

4.3. Экспериментальные исследования работы локализаторов взрыва отдельных скважин.

4.4. Установление работоспособности газопроницаемого укрытия из упругих элементов.

4.5. Определение сил натяжения соединительных элементов укрытий.

4.6. Разработка методики расчета параметров газопроницаемого эластичного 224 укрытия из упругих элементов

4.7. Выводы.

5. Обоснование рационального типа дробилок для внутрикарьерного 228 дробления горной массы и их главных параметров.

5.1. Исходные положения.

5.2. Определение рационального режима эксплуатации дробилок при внутрикарьерном дроблении горной массы.

5.3. Установление возможности уменьшения высоты камеры дробления применяемых щековых дробилок.

5.4. Определение рациональных параметров дробилки со ступенчатой камерой дробления и с верхним подвесом подвижной щеки.

5.5. Установление производительности дробилки для внутрикарьерного дробления горной массы.

5.6. Определение рациональных параметров дробилки со ступенчатой камерой дробления и с нижним подвесом подвижной щеки.

5.7. Выводы.

6. Усовершенствования технологических методов разрушения скальных пород при разнотипных и разномасштабных открытых горных работах и оценка их эффективности.

6.1. Обоснование циклично-поточной технологии горных работ на карьерах с безразлетным рыхлением скальных горных пород.

6.2. Обоснование малозатратной безопасной технологии проведения взрывных работ в стесненных условиях автодорожного строительства.

6.3. Усовершенствование методов взрывных работ при строительстве железных дорог в условиях их развития.

6.4. Оценка экологической эффективности рациональной технологии рыхления горных пород.

6.5. Экономическое обоснование рациональной технологии с укрытием взрываемых блоков на карьерах.

6.6. Выводы.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Научно-техническое обоснование рациональных средств и методов разрушения скальных пород при открытых горных работах"

Экономическое развитие России непосредственно связано с добычей и переработкой богатейших запасов твердых полезных ископаемых и во многом предопределяется эффективностью открытого способа разработки. Для скальных горных пород практически единственным высокоэффективным универсальным способом подготовки к выемке является разрушение породы энергией взрыва. Взрывные работы отличаются быстротой и большими масштабами исполнения, поэтому широко применяются при разнотипных открытых горных работах не только в горной промышленности, но и во многих отраслях народного хозяйства, технологически связанных с разрушением горных пород: в строительстве, при прокладке автомобильных и железных дорог. Решение научно-технической проблемы значительного повышения эффективности подготовки к выемке горных пород связано с комплексом исследований, направленных на разработку технологий рыхления полускальных и скальных горных пород с наименьшими затратами и минимальным негативным воздействием на окружающую среду.

Первое направление исследований предусматривает изменение механизма передачи энергии взрыва окружающей твердой среде, которое приводит к значительному увеличению полезной работы взрыва (без повышения удельного расхода взрывчатых веществ (ВВ)) благодаря перераспределению его энергии. Такое перераспределение энергии взрыва возможно применением для дробления горных пород сква-жинных зарядов с воздушными промежутками и забоек с повышенной запирающей способностью.

Столь важные преимущества зарядов с воздушными промежутками вызвали повышенный интерес к ним - на протяжении около 40 лет проведены промышленные испытания практически во всех горнотехнических условиях. Эти испытания, наряду с высокой эффективностью такой конструкции зарядов, показали несовершенство и низкую технологичность способов разделения зарядов на части. И постепенно интерес к рассредоточенным зарядам снизился.

С приходом частных инвесторов в горную промышленность вопрос рассредоточения зарядов воздушными промежутками снова актуален, однако отсутствуют дос4 таточно удачные технические решения рассредоточения зарядов ВВ, особенно в обводненных скважинах.

Длительными исследованиями различных авторов установлено, что забойка играет существенную положительную роль в работе взрыва: она обеспечивает полноту детонации ВВ и, тем самым, выделение наибольшего количества энергии взрыва заряда с данными параметрами; увеличивает продолжительность импульса взрыва и, следовательно, степень использования энергии взрыва, а также предотвращает опасный разброс кусков породы газами взрыва в процессе их истечения через устье скважины. Однако в настоящее время не решен вопрос конструкции и основных параметров укороченных забоек с повышенной запирающей способностью.

Второе направление исследований предусматривает создание эффективной техники для дробления горной массы в карьере. В настоящее время для механического дробления горной массы в глубоких карьерах используются перегрузочные системы с дробилками крупного дробления, которые в малой степени отвечают предъявляемым к ним требованиям, поскольку предназначены для обогатительных фабрик с целью обеспечить максимальную производительность при наибольшей степени дробления. Высота и масса таких дробилок велики, при установке на гусеничный ход они с трудом перемещаются с одного концентрационного горизонта на другой по мере углубления карьера и требуют применения экскаваторов с увеличенной высотой погрузки. Поэтому необходима дробилка крупного дробления, которая имела бы сравнительно небольшие массу и высоту, обладала достаточной производительностью и не переизмельчала материал.

Третье направление исследований связано с необходимостью организовать буровзрывные работы так же, как и все остальные технологические процессы - вести их без простоев. В настоящее время на карьерах массовые взрывы проводят, как правило, один раз в неделю. При этом в течение всей предшествующей взрыву недели завозятся ВВ и производится зарядка блоков с их круглосуточной охраной, привлекается большое количество людей на подготовку и проведение массового взрыва. При такой технологии происходит омертвление оборотных средств, образуется большая опасная зона, которую необходимо охранять. Все это приводит к значительным затратам на производство взрывов, целосменным простоям карьеров и оборудования. Каждое крупное предприятие теряет до 500 ч в год, поэтому назрела необходимость организации буровзрывных работ так же, как всех остальных технологических процессов - вести их без простоев. Эта проблема приобретает в настоящее время все большую актуальность в связи с уменьшением размеров рабочих площадок по мере роста глубины горных работ и нарастанием в связи с этим стесненности условий выполнения БВР.

На строительных площадках взрывные работы затруднены стесненными условиями, когда в непосредственной близости находятся различного рода действующие или строящиеся промышленные здания и сооружения, жилые дома и другие объекты.

Идея аккуратного разрушения горных пород на карьерах взрывом зарядов рыхления в шпурах или скважинах под укрытием впервые была выдвинута проф. Г. В. Секисовым. Большой вклад в развитие технологии взрывания под укрытием внес Е. Б. Шевкун. Разрушение горных пород зарядами рыхления под укрытием полностью исключает разлет осколков и позволяет оставлять технику на месте, и за пределы опасной зоны, радиус которой значительно сокращается, отводить только людей. Эта технология взрывной отбойки позволит радикально преобразовать технологию ведения взрывных работ на породах скального типа в целом.

Между тем действующие правила безопасности не предусматривают систематическое проведение взрывных работ в условиях населенных пунктов или вблизи промышленных предприятий. Единые правила безопасности при ведении взрывных работ разрешают в этих условиях производство только таких взрывных работ, которые носят разовый, единовременный характер (обрушение старых зданий, валка дымовых труб и т. д.).

Существующие в настоящее время методы и средства укрытия мест взрыва весьма дорогостоящие, кроме того, позволяют укрывать поверхности сравнительно небольших площадей. В условиях рыночных отношений первоочедное значение принимают малозатратные технологии проведения буровзрывных работ, отвечающие требованиям экологической и социальной безопасности. Все это вызывает не6 обходимость разрабатывать более эффективные и менее затратные укрытия, позволяющие укрывать большие взрывные поверхности в условиях массовых взрывов.

Научно-техническому обоснованию рациональных методов разрушения горных пород при разнотипных открытых горных работах и посвящена настоящая диссертационная работа.

Работа основана на результатах НИОКР, выполненных в Тихоокеанском государственном университете по гранту для государственных нужд Хабаровского края, а таюке по прямым хоздоговорам с ОАО «Корфовский каменный карьер» (г. Хабаровск), ОАО «Амурвзрывпром» (г. Хабаровск) в 1989-2009 г.г. при непосредственном участии автора.

Цель работы — научно обосновать и разработать рациональные средства, методы и параметры взрывного рыхления скальных горных пород при открытых горных работах.

Объект исследований — процессы разрушения скальных пород при разнотипных открытых горных работах.

Предмет исследований -методы и средства разрушения скальных пород при осуществлении разнотипных открытых горных работ.

Задачи исследования:

Основные научные положения, представляемые к защите:

Научная новизна работы заключается в следующем:

3. Разработаны математические модели комбинированного способа рассредоточения заряда ВВ пенополистиролом и функционирования активного (газогенери-рующего) устройства для рассредоточения зарядов ВВ и взаимодействия газопроницаемого укрытия с взрываемым массивом горных пород.

4. Установлены область эффективного применения и параметры комбинированных забоек скважин в зависимости от формы и нарушенности стенок взрывных скважин.

- повысить использование энергии взрыва для разрушения скальных горных пород и снизить расход ВВ рассредоточением зарядов ВВ газовыми промежутками независимо от гидротехнических и горно-геологических условий. Увеличить степень дробления горной породы за счет более полного использования энергии взрыва установкой коротких запирающих забоек различной конструкции, зависящей от горногеологических условий;

Реализация результатов работы. Основные результаты исследований по совершенствованию параметров буровзрывных работ внедрены на объектах, обслуживаемых ОАО «Амурвзрывпром» в 2005-2009 гг. В частности, на ОАО «Корфовский каменный карьер», при строительстве федеральной автомобильной дороги «Амур», в карьере Теплоозерского цементного завода.

Личный вклад автора. Автору принадлежат постановка проблемы и задач исследований, разработка методик экспериментальных и теоретических исследований, их анализ и обобщение. В решении отдельных задач, проведении полигонных и промышленных экспериментальных исследований и внедрении полученных автором результатов участвовали коллеги автора из ГОУ ВПО «Тихоокеанский государственный университет», ОАО «Амурвзрывпром», ОАО «Корфовский каменный карьер». Есть совместные публикации, патенты РФ на изобретения, ссылки на которые приведены в диссертации.

Апробация результатов работы. Основные положения диссертации доложены и одобрены на научных симпозиумах «Неделя горняка - 2005-2009» (Москва), на Пятой международной научной конференции «Физические проблемы разрушения горных пород» (Санкт-Петербург, 2006), на Международных научноI технических конференциях «Чтения памяти В.Р. Кубачека» (Екатеринбург, 2005, 2008), на Республиканской научно-технической конференции «Вопросы создания и внедрения новых конструкций и технологий СДМ» (Вильнюс, 1989), на III Региональной научно-практической конференции «Обеспечение качества дорожных работ в соответствии с современными нормами, новыми материалами и технологиями в условиях Дальнего Востока и проблемы поддержания сети дорог в нормативном транспортно-эксплуатационном состоянии» (Хабаровск, 2007), на Международной научно-технической конференции «Интерстроймех - 2005» (Тюмень, 2005), на Международной научно-практической конференции «Проблемы комплексного освоения минерального сырья Дальнего Востока» (Хабаровск, 2005), на Международной научной конференции «Проблемы комплексного освоения георесурсов» (Хабаровск,

2007, 2009). На XII Международной выставке-конгрессе «Высокие технологии. Инновации. Инвестиции» (Санкт-Петербург, 2007) работа удостоена диплома в номинации «Лучший инновационный проект в области производственных технологий». На XV Международной выставке-конгрессе «Высокие технологии. Инновации. Инвестиции» (Санкт-Петербург, 2009) работа удостоена золотой медали.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 разделов, заключения, списка использованных источников из 265 наименований и приложений с актами испытаний и внедрения результатов работы. Основной текст изложен на 327 страницах машинописного текста и иллюстрирован 142 рисунками и 9 таблицами.

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

6.6. Выводы

1. Установлено, что в настоящее время отсутствует схема циклично-поточной технологии, позволяющая ликвидировать подготовительно-восстановительные операции и достаточно эффективно минимизировать размер кусков взорванной породы до размеров, определяемых возможностями ленточных конвейеров.

2. Определено, что для создания циклично-поточной технологии выемки горных пород на карьерах, требуется рассредоточение воздушными промежутками зарядов в комбинации с невылетающими до разрушения массива забойками, на взрываемом блоке должно устанавливаться укрытие в виде мата, связанного из изношенных автомобильных шин, а доизмельчение крупных кусков породы - в самоходном дробильном агрегате.

3. Выявлено, что малозатратная безопасная технология проведения взрывных работ в стесненных условиях дорожного строительства обеспечивается при аккуратном разрушении горных пород зарядами рыхления под укрытием.

4. Установлено, что предложенная технология разрушения горных пород зарядами рыхления под газопроницаемым трансформируемым укрытием из эластичных элементов защищает железнодорожный путь, контактную и электрическую сети, устройства блокировки, железнодорожные сооружения и пр., позволяет оставлять технику на месте, и за пределы опасной зоны, радиус которой значительно сокращается, отводить только людей, что значительно сокращает длительность «окна» для проведения взрывных работ, и следовательно, значительно уменьшает стоимость строительства.

4. Установлено, что пылеобразование при взрыве с применением невылетающей забойки и под газопроницаемым укрытием из автошин снижается за счет отсутствия разброса горной массы.

5. Подсчитано, что чистый дисконтный доход при норме дисконта 0,2 составляет более 336 млн .руб., проект окупается в течение года.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные научные и практические результаты заключаются в следующем:

2. Разработаны математические модели комбинированного способа рассредоточения заряда ВВ пенополистиролом и функционирования активного (газогенери-рующего) устройства для рассредоточения зарядов ВВ, а также взаимодействия газопроницаемого укрытия с взрываемым массивом горных пород.

5. Обоснованы и разработаны методы локализации массовых взрывов при разнотипных открытых горных работах.

11. Определено, что предпочтительной областью применения являются карьеры со взрывными скважинами небольшого диаметра.

Установленный чистый дисконтный доход (при норме дисконта 0,2) составляет более 336 млн:'руб.

Библиография Диссертация по наукам о земле, доктора технических наук, Лещинский, Александр Валентинович, Хабаровск

1. Андреев В.В. Обзор состояния российских средств взрывания / В.В. Андреев // Проблемы взрывного дела. № 1, 2002. С.61-67.

2. Тарасенко В.П. Дополнение и развитие научных принципов, определяющих эффективность многорядного короткозамедленного взрывания / В.П. Тарасенко // Проблемы взрывного дела. № 1, 2002. С.19-24.

3. Друкованый М.Ф. Разработка комплекса мероприятий по интенсификации дробления горных пород взрывом на Криворожских карьерах при применении техники непрерывного действия /М.Ф. Друкованый II Взрывное дело № 62/19. М.: 1967. С. 52-76.

4. Тогунов М.Б. Основные направления совершенствования техники и технологии буровзрывных работ / М.Б. Тогунов, Ю.А. Шитов, Г.В. Мелик-Гайказов и др. // Горный журнал. № 9,2007. С.40-44.

5. Акаев М. С. Скважинные заряды с воздушными промежутками / М. С. Акаев, Б. Г. Трегубов, А. А. Крутилин, А. Г. Трофимович. Новосибирск : Наука, 1974. - 91 с.

6. Жариков И. Ф. Энергосберегающие технологии ведения взрывных работ на разрезах / И. Ф. Жариков // Взрывное дело. 1998. - № 91/48. - С. 191-195.

7. Буравцов В.П. Физико-техническое обоснование параметров забойки и оценка ее роли в управлении действием взрыва скважинных зарядов на карьерах / В.П. Буравцов, В.П. Тарасенко // Проблемы взрывного дела. № 1, 2002. С.5-9.

8. Вайсберг Л.А. Состояние и перспективы развития циклично-поточных технологий / Л.А. Вайсберг, В.Ф. Баранов // Горный журнал № 4, 2002, С. 35-40.

9. Тарасов Г.Е. Развитие циклично-поточных технологий добычных и вскрышных работ / Г.Е. Тарасов, A.A. Данилкин, В.Н. Ястремский, В.В. Берлович / Горный журнал, 2007, № 9. С. 34-36.

10. Луцишин C.B. Технологические схемы ведения горных работ на кимберлито-вых карьерах / C.B. Луцишин, A.B. Рассудов, A.B. Дерешеватый, М.А. Файнблит // Горный журнал. 1994.-№ 12. С. 14-18.

11. Шевкун Е.Б. Прогрессивная технология открытой разработки месторождений скального типа / Е.Б. Шевкун, В.И. Мирошников Владивосток, Хабаровск: ДВО РАН, 1997.-88 с.

12. Мартыненко В.И. Первый дробильно-конвейерный комплекс фирмы KRUPP на Полтавском ГОКе / Мартыненко В.И., Элиас К.Х. // Горная промышленность. -1996. № 3. С.27-29.

13. Горная энциклопедия. / Гл. ред. Е.А. Козловский — М.: Сов. энциклопедия, Т. 4. 1989. 623 с.

14. Тарасов П.И. Сокращение загазованности карьерного пространства при применении новых видов карьерного транспорта / П.И. Тарасов и др. // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2008. - № 2. - С. 260-271.

15. Филатов С.С. Вентиляция карьеров. М.: Недра, 1981. - 206 с.

16. Морин A.C. Трубопроводная вентиляция на карьерах. / A.C. Морин // Горная промышленность. 2002. - № 3. — С. 40-43.

17. Яковлев В.Л. Теория и практика выбора транспорта глубоких карьеров. Новосибирск: "Наука", 1989. - 240 с.

18. Ляхов В.П. Развитие циклично-поточных технологий добычных и вскрышных работ / В.П. Ляхов, В.А. Александров, Н.Н Мельников, и др // Горный журнал. 2002. — Специальный выпуск.- С. 21-26.

19. Мельников H.H. Аспекты устойчивости горнопромышленного комплекса страны / H.H. Мельников // Развитие новых научных направлений и технологий освоения недр земли: материалы юбилейной сессии 24-26 ноября 1999 г.

20. Новожилов М.Г. Глубокие карьеры. / Новожилов М.Г., Селянин В.Г., Троп А.Е. -М.: Госгортехиздат, 1962. 277 с.

21. Шеметов П.А. Транспортирование горной массы межуступным крутонаклонным перегружателем / П.А. Шеметов, О.Н. Мальгин // Горный журнал. — 2007. -№ 5. С. 46-47.

22. Бабаянц Г.М. Совершенствование взрывных работ на горнорудных предприятиях / Г.М. Бабаянц, В.Г. Евсин, К.П. Николаев // Горный журнал. 1995. - № 12.- С. 40-42.

23. Шевкун Е.Б. Взрывные работы под укрытием / Шевкун Е.Б. — Хабаровск: Изд-во Хабар, гос. техн. ун-та, 2004. 202 с.

24. Авдеев Ф.А. Новый вид защиты от разлета кусков породы при взрывах / Ф.А. Авдеев, С.В. Южаков // Взрывное дело № 61/18. М.: Недра. 1966. С. 218-223.

25. Рыбалко С.А. Создание на АО «НКМЗ» дробильно-перегрузочных установок для использования в системе ЦПТ / С.А. Рыбалко, В.М. Граматный, В.Н. Желябов-ский, В.А. Дзержинский // Горные машины и автоматика № 3, 2004. С. 14-16.

26. Мельников Н. В. Энергия взрыва и конструкция заряда. / Н. В. Мельников, JI. Н. Марченко. М. : Недра, 1964. - 146 с.

27. Мельников Н. В. Увеличение эффективности взрыва при дроблении и выбросе горных пород / Н. В. Мельников, Л. Н. Марченко // Горный журнал, 1971. — №2. С. 18-22.

28. Кривошлык И. Р. Выбор рациональной конструкции заряда на Всеволодо-Вильвенском карьере / И. Р. Кривошлык, М. И. Рудник, Г. С. Коркунов // Взрывное дело.-1963.-№51/8.-С. 159-169.

29. Баум Ф. А. К вопросу оценки эффективности действия взрыва зарядов с воздушными промежутками / Ф. А. Баум // Взрывное дело. 1964. - № 54/11. -С. 48-52.

30. Марченко JI. Н. Исследование процессов образования и развития трещин в твердых средах в зависимости от конструкции заряда / JT. Н. Марченко // Взрывное дело.-1964.-№54/11.-С. 102-113.

31. Ким М. Ф. Опыт применения зарядов с воздушными промежутками на карьерах Казахстана / М. Ф. Ким // Взрывное дело. 1967. - № 62/19. - С. 215-225.

32. Новожилов М. Г. Исследование эффективности зарядов с воздушными промежутками / М. Г. Новожилов, М. Ф. Друкованый, Л. М. Гейман, В. М. Комир, И. А. Семенюк // Взрывное дело. 1964. - № 54/11. - С. 113-125.

33. Тиховидов А. Ф. Воздушные промежутки и простейшие ВВ — важные резервы повышения эффективности взрывной отбойки / А. Ф. Тиховидов // Взрывное дело. — 1964. № 54/11. - С. 241-244.

34. Грачев Ф. Г. Опыт применения рассредоточенных зарядов с воздушными промежутками на апатитовом карьере Расвумчорр-Цирк Ф. Г. Грачев, В. П. Павлов, А. А. Кулешов // Взрывное дело. 1966. - № 59/16. - С. 113-117.

35. Марченко Л. Н. Увеличение эффективности взрыва при добывании полезных ископаемых / Л. Н. Марченко. -М. : Наука, 1965. 154 с.

36. Ткачук К. Н. Разрушение и перемещение уступа горных пород взрывом / К. Н. Ткачук // Колыма. 1965. - № 3. - С. 25-28.

37. Мельников Н. В. К вопросу о работе и механизме действия взрыва в твердых средах / Н. В. Мельников, Л. Н. Марченко // Взрывное дело. 1960. - № 45/2. -С 5-19.

38. Китач Г. М. Факторы, предопределившие высокую степень дробления породы на горно-обогатительных комбинатах Кривбасса / Г. М. Китач // Взрывное дело. — 1967. № 62/19. - С. 76-84.

39. Марченко Л. Н. Методические указания по применению скважинных зарядов, рассредоточенных воздушными промежутками на открытых горных разработках / Л. Н. Марченко, В. С. Кудряшов // Взрывное дело. 1963. -№ 51/8. - С. 199-206.

40. Демидюк Г. П. Влияние формы одиночного заряда на дробление твердой среды взрывом / Г. П. Демидюк, В. С. Иванов // Взрывное дело. 1963. - № 53/10. -С. 47-59.

41. Жаркенов М. И. Результаты промышленных испытаний скважинных зарядов с промежутками из гранулированного пенополистирола/ М. И. Жаркенов, Е. Б. Бекетаев, Т. А. Кинеев, К. Н. Жунусов // Взрывное дело. 1977. - № 78/35. -С. 102-106.

42. Сорокин В. Т. Эффективность отбойки породы на слюдяных карьерах зарядами с воздушными промежутками / В. Т. Сорокин, А. И. Ляхов, В. П. Федоров, Л. Г. Рубцов // Взрывное дело. 1967. - № 62/19. - С. 211-215.

43. Алексеенко А. Ф. Совершенствование параметров буровзрывных работ на известняковом карьере Камышбурунского железорудного комбината / А. Ф. Алексеенко // Взрывное дело. 1966. - № 59/16. - С. 125-134.

44. Волынский В. И. Применение скважинных зарядов с воздушными промежутками при отбойке руды и трещиноватых пород / В. И. Волынский // Взрывное дело. -1964. № 54/11. - С. 253-257.

45. Бурштейн М. П. Опыт применения скважинных зарядов, рассредоточенных воздушными промежутками, на карьерах Алтын-Топканского комбината / М.П. Бурштейн, Н.П. Сеинов // Взрывное дело. -1964.- № 54/11. С. 257-265.

46. Симанов В.Г. Многорядный короткозамедленный взрыв при сдвоенном уступе зарядов, рассредоточенных воздушными промежутками / В.Г. Симанов, В.А. Рухлов // Взрывное дело. 1977. - № 78/35. - С. 160-165.

47. Лавыгин В.А. Буровзрывные работы на карьере Сорского комбината / В.А. Лавыгин // Взрывное дело. 1964. - № 54/11. - С. 267-271.

48. Садыков Г.Х. Применение игданитов на некоторых карьерах Казахстана / Г.Х. Садыков // Взрывное дело. 1964. - № 54/11. - С. 271-279.

49. Малинин В. А. Результаты применения игданитов, зарядов с воздушными промежутками и комбинированного заряжания скважин / В. А. Малинин, А. М. Фай-зуллин // Взрывное дело. 1964. - № 54/11. - С. 282-291.

50. Экштейн Л.О. Регулирование гранулометрического состава взорванной горной массы методом перераспределения энергии взрыва / Л.О. Экштейн // Взрывное дело. 1964.-№ 54/11. - С. 303-310.

51. Кучерявый Ф.И. Опыт применения воздушных промежутков при -взрывании скважинных зарядов на карьерах / Ф. И. Кучерявый, В. Ф. Костриков, Р. С. Крысин // Взрывное дело. 1964. - № 54/11. - С. 310-317.

52. Кроловецкий М Н. Опыт взрывных работ с применения воздушных промежутков / М.Н. Кроловецкий // Сб. Взрывное дело. 1964. - № 54/11. - С. 318-322.

53. Губкин В.И. Повышение эффективности скважинных зарядов с воздушными промежутками / В.И. Губкин // Проблема разрушения горных пород взрывом. — М.: Недра.-1967.-С. 149-159.

54. Логунов А.Н. Из опыта применения зарядов с воздушными промежутками и игданита на предприятиях Казахстана / А.Н. Логунов, А.Н. Величкин // Взрывное дело. 1964. - № 54/11. - С. 342-349.

55. Устройство для создания рассредоточенного скважинного заряда: а.с. 1059960 : МКИ Е 21 С 37/00, F 42 D 3/04. /С. П. Акинфеев, А. И. Незговоров, Ю.Г. Терехов (СССР). № 3412233/22-03; заявл. 23.03.82 ; опубл. 15.02.85. Бюл. № 3. -4 с.

56. Способ рассредоточения заряда в скважине: пат. 2235971 : МПК F 42 D 1/02, F42D1/08. / С.М. Федотенко (Рос. Федерация).- № 2003123657/03 ; заявл. 25.07.03 ; опубл. 10.09.04. Бюл. № 19. 5 с.

57. Шевкун Е.Б. Управлением действием взрыва скважинных зарядов / Е. Б. Шевкун. М.: Наука, 1992. - 181 с.

58. Armbrust J. Blastung and dewotering a drop out at Morenci open pit mine // Mining Tng. Ia88.-Vol. 40, № 12. -P.l 107-1108.

59. Коломоец В. В. Технология буровзрывных работ с предварительным взрывным разупрочнением массива / В. В. Коломоец, В. И. Мочалов, А. И. Клейн и др. // Горный журнал. — 1992. — № 7. — С. 31-32.

60. Тибельгорн А. А. Пути решения проблемы обводненности вскрышных уступов на разрезе «Назаровский» // А. А. Тибельгорн, С. В. Калабухов, О. Н. Либерцев // Уголь. 1987. -№ 4. - С. 27-28

61. Скважинный заряд: а. с. 1820177: МКИ Б 42 В 3/08 / В. И. Штеле (СССР). -№ 4915283/23; заявл. 27.02.91; опубл. 07.06.93. Бюл. № 21. 3 с.66. 2ршоЬ ос!е1гапоуаш уос1у г угШ ротоса ЬсЪауту : а.с. ЧССР №230935, МКИ4 Е 21 Б 16/00. N 833-83. 1986.

62. Устройство для удаления воды из скважины: а. с. 402659: МКИ Е 21 С 37/00 /

63. A. И. Иголкин (СССР). № 1677392/22-3; заявл. 05.07.71; опубл. 19.10.73. Бюл. № 42. - 2 с.

64. Устройство для осушения скважин: а. с. 735772: МКИ Е 21 С 37/00 /

65. B. К. Волобуев и др. (СССР). № 2689310/22-03; заявл. 28.11.78; опубл. 25.05.80. Бюл. № 19.-3 с.

66. Устройство для удаления воды из скважины: а. с. 714011: МКИ Е 21 С 37/00 / Н. М. Бондаренко и др. (СССР). -№ 2584838/22-03; заявл. 20.02.78; опубл. 05.02.80. Бюл. №5.-2 с.

67. Установка для удаления воды из скважин: а. с. 1328687: МКИ Е 21 С 37/12 / Е. А. Тихомиров и др. (СССР). № 3977276/22-03; заявл. 30.09.85; опубл. 23.06.87. Бюл. № 23. - 3 с.

68. Устройство для осушения нисходящих взрывных скважин: пат. 2007568: МКИ Е 21 С 37/00 / В. В. Стадник и др. (Рос. Федерация). -№ 4949658/03; заявл. 25.06.91; опубл. 15.02.94. Бюл. № 28/2000. 6 с.

69. Установка для осушения взрывных скважин : а. с. 1032111 : МКИ Е 02 Б 19/10 / Г. К. Ахтулов и др. (СССР). № 3385012/29-33 ; заявл. 20.01.82 ; опубл. 30.07.83. Бюл. № 28. - 3 с.

70. Установка для осушения взрывных скважин: а. с. 1328431 : МКИ Е 02 D 19/10, Е 21 С 37/12 / Г. К. Ахтулов и др. (СССР). № 3977041/22-03; заявл. 19.11.85; опубл. 07.08.87. Бюл. № 29. - 3 с.

71. Устройство для осушения скважины и образования в ней воздушной подушки: а. с. 1693316: МКИ Е 21 С 37/00 / К. Жунусов и др. (СССР). № 4717761/03; заявл. 12.07.89; опубл.23.11.91. Бюл. № 43.- 3 с.

72. Устройство для удаления жидкости из скважины и образования в ней воздушной подушки: а. с. 1317166: МКИ Е 21 С 37/12 / К. Жунусов и др. (СССР). -№3992646/22-03; заявл.17.12.85; опубл. 15.06.87. Бюл. № 22. -4 с.

73. Устройство для удаления жидкости из скважины и образования в ней воздушной подушки: а. с. 977772: МКИ Е 21 С 37/00 / К. Жунусов (СССР). -№ 3260932/22-03; заявл. 16.03.81; опубл. 30.11.82. Бюл. № 44. -4 с.

74. Лещинский A.B. Средства и способы рассредоточения скважинных зарядов / A.B. Лещинский, Е.Б. Шевкун // Дальний Восток-1: Сборник статей. Отдельный выпуск Горного информационно-аналитического бюллетеня. 2009. № ОВ4.-М.: Изд-во «Горная книга».- С. 23-34.

75. Жунусов К. Отбойка скальных пород зарядами с воздушной подушкой / К. Жунусов. Алма-Ата: Наука, 1979. - 120 с.

76. Лавров Г. М. Об одном из способов фиксации заряда в скважине / Г. М. Лавров, А. В. Григорьев // Взрывное дело. 1986. - № 89/46. - С. 191-194.

77. Вентцель Е. С. Теория вероятностей и ее инженерные приложения / Е. С. Вентцель, Л.А. Овчаров. -М.: изд-во Академия, 2003. 464 с.

78. Щиголев Б. М. Математическая обработка наблюдений / Б. М. Щиголев. — М: изд-во Наука, 1969. 344 с.

79. Пугачев B.C. Введение в теорию вероятностей / B.C. Пугачев. — М. : изд-во Наука, 1968.-368 с.

80. Планирование эксперимента в исследованиях технологических процессов, пер. с нем. Г.А. Фомина Н.С. Лецкого / под ред. Н.С. Лецкого. М.: изд-во Мир, 1977. -552 с.

81. Способ формирования воздушных промежутков элементами из пенополисти-рола: пат. 2317519: МПК F 42 D 1/08. / А. В. Лещинский, Е. Б. Шевкун, Н. К. Лукашевич (Рос. Федерация). № 2006112163/03; заявл. 12.04.06; опубл. 20.02.08. Бюл. № 5. — 6 с.

82. Степанов А. В. Проектирование и ведение буровзрывных работ на предприятиях строительных материалов / А. В. Степанов, А. Д. Гдалин Л. : Стройиздат, 1973.-184 с.

83. Шевкун Е.Б. Рассредоточение скважинных зарядов пенополистиролом. / Е.Б. Шевкун, A.B. Лещинский // Горный информационно-аналитический бюллетень. № 5, 2006 МГТУ. с. 116-123.

84. Способ формирования воздушных промежутков из пенопласта: пат. 2322647: Рос. Федерация. МПК F 42 D 1/08. / Е. Б. Шевкун, А. В. Лещинский -№ 2006126864/03; заявл. 24.07.06; опубл. 20.04.08. Бюл. № 11, 5 с.

85. Способ формирования воздушных промежутков из пенополистирола: пат. 2314487: МПК F 42 D 1/08. / Е. Б. Шевкун, А. В. Лещинский, П. П. Сас (Рос. Федерация). -№ 2006109908/03; заявл. 27.03.06; опубл. 10.01.08. Бюл. № 1. -4 с.

86. Лещинский A.B. Буровзрывные работы в сложных геокриологических условиях / A.B. Лещинский, Е.Б. Шевкун // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2009 МГТУ. № 5. с. 341-343.

87. Сеинов Н. П. Технология заряжания обводненных скважин неводоустойчивыми взрывчатыми веществами / Н. П Сеинов., Б. С. Валиев // Взрывное дело. — 1986. — №89/46.-С. 204-215.

88. Меньшиков Б.А. К расчету плотности и пустотности смесей гранулированных материалов/Б.А.Меньшиков/ЛЗзрывное дело-1974- № 74/31 С. 84-90.

89. Дорожные машины: Ч. II. Машины для устройства дорожных покрытий / К.А. Артемьев и др. -М.: Машиностроение, 1982. — 396 с.

90. Хайлов Б. А. Технология производства и опыт применения в строительстве пе-нополистирольных комплексных систем ТИГИ-Кнауф / Б. А. Хайлов, А. И. Палиев // Строительные материалы. — 1995. № 3 - С. 24-29.

91. Способ формирования рассредоточенных зарядов в обводненных скважинах: пат. 2306523: МПК F 42 D 1/08 / A.B. Лещинский, Е.Б. Шевкун (Рос. Федерация). -№ 2006103613/03 заявл. 07.02. 06; опубл. 20.09.07, Бюл. № 26. 7 с.

92. Способ формирования рассредоточенных зарядов в обводненных скважинах: пат. 2306522: МПК F 42 D 1/08 / A.B. Лещинский, Е.Б. Шевкун (Рос. Федерация). -№ 2006103605/03 заявл. 07.02.06; опубл. 20.09.07, Бюл. № 26. 5 с.

93. Лещинский A.B. Формирование газовых промежутков во взрывных скважинах / A.B. Лещинский, Е.Б. Шевкун // Горный информационно-аналитический бюллетень. Отдельный выпуск № 9 «Дальний Восток», М.: Изд-во «Мир горной книги», с. 251-261.

94. Юматов Б. П. Экспериментальные исследования конструкции «плавающего заряда» / Б.П. Юматов, A.A. Шебаршов, В.М. Власов // Взрывное дело. — 1974. -№74/31.-С. 173-178.

95. Демидюк Г. П. О повышении степени полезного использования энергии взрыва / Г. П. Демидюк // Взрывное дело № 60/17. М.: Недра, 1966. С. 237-254.

96. Субботин А. И. Безопасность при взрывных работах: сборник док. / А. И. Субботин, Н. И. Гаврилов, С. В. Колесникова Сер. 13. Вып. 1. 2-е изд., испр. и доп. М.: ГУП «НТЦ «Промышленная безопасность», 2002. - 252 с.

97. Фокин В. А. Развитие теории проектирования буровзрывных работ на предельном контуре карьера: Автореф. дис. д-ра техн. наук. Апатиты, 2005. 45 с.

98. Беляев А. Ф. О природе фугасного и бризантного действия взрыва / А. Ф. Беляев, М. А. Садовский // Физика горения и взрыва. 1952. № 1. С. 32-38.

99. Демидюк Г.П Влияние забойки на степень дробления горных пород взрывом / Г.П. Демидюк и др // Взрывное дело № 53/10. М.: Недра. 1963. С. 96-105.

100. Сумин И. П. Исследование влияния длины забойки на степень дробления горной массы взрывом скважинных зарядов / И.П. Сумин, П.А. Гордеев, В.В. Зольников //Взрывное дело № 54/11. М.: Недра, 1964. С. 185-189.

101. Способ взрывания под укрытием из шин: пат. 2329464: МПК F42D 5/045 / Е.Б. Шевкун, A.B. Лещинский, И.М. А.Н. Адмайкин, А.Д. Ловцов (Рос. Федерация). -№ 2006142594/03 заявл. 01.12.06; опубл. 20.07.08. Бюл. № 20. - 10 е..

102. Кутузов Б. Н. Разрушение горных пород взрывом / Б. Н. Кутузов. — М.: Изд-воМГИ, 1992.-516 с.

103. Способ взрывания под укрытием из шин: пат. 2329464: МПК F42D 5/045 / Е.Б. Шевкун, A.B. Лещинский, И.М. А.Н. Адмайкин, А.Д. Ловцов (Рос. Федерация). — № 2006142594/03 заявл. 01.12.06; опубл. 20.07.08. Бюл. № 20.-10 с.

104. Справочник. Открытые горные работы / К.Н. Трубецкой, М.Г. Потапов, К.Е. Винницкий, H.H. Мельников и др. — М.: Горное бюро, 1994.- 590 с.

105. Ментгес У. Практика применения полустационарных дробильных установок. Горная промышленность №2. 2005. - С.32-34.

106. Юдин A.B. Перегрузочные системы комбинированного транспорта в карьерах. — Екатеринбург, изд. Уральской гос. горно-геологич. академии, 1993. — 230 с.

107. Дудко A.A., Клушанцев Б.В. Передвижные дробильно-сортировочные установки. М.: Транспорт, 1975. 144 с.

108. Ляхов В.П., Александров В.А., Мельников H.H. и др. Развитие циклично-поточных технологий добычных и вскрышных работ // Горный журнал. — 2002. — Специальный выпуск.- С. 21-26.

109. Вайсберг Л.А., Картавый А.Н. Дробильно-измельчительное оборудование НПК «Механобр-техника» для переработки минерального и техногенного сырья. — Горные машины и автоматика, № 3, 2004. С. 16-22.

110. Друкованый М.Ф., Петряшин Л.Ф., Кравцов B.C., Мячина Н.И. Влияние типа ВВ на интенсивность дробления при взрывной отбойке гранитов. // Взрывное дело:

111. ГОУ ВПО «Тихоокеанский государственный университет»1. На правах рукописи

112. Лещииский Александр Валентинович05201150765

113. НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ МЕТОДОВ РАЗРУШЕНИЯ СКАЛЬНЫХ ПОРОД ПРИ ОТКРЫТЫХ1. ГОРНЫХ РАБОТАХ

Информация о работе

Лещинский, Александр Валентинович
доктора технических наук
Хабаровск, 2010
ВАК 25.00.20

Диссертация

Научно-техническое обоснование рациональных средств и методов разрушения скальных пород при открытых горных работах - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы