Обоснование рациональных параметров технологии добычи гранитных блоков с применением невзрывчатых разрушающих средств

Пшеничная, Елена Геннадьевна

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Обоснование рациональных параметров технологии добычи гранитных блоков с применением невзрывчатых разрушающих средств
ВАК РФ 25.00.22, Геотехнология(подземная, открытая и строительная)

Автореферат диссертации по теме "Обоснование рациональных параметров технологии добычи гранитных блоков с применением невзрывчатых разрушающих средств"

кои I голыши эк:*г,

На правах рукописи

ПШЕНИЧНАЯ ЕЛЕНА ГЕННАДЬЕВНА

ОБОСНОВАНИЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ТЕХНОЛОГИИ ДОБЫЧИ ГРАНИТНЫХ БЛОКОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ НЕВЗРЫВЧАТЫХ РАЗРУШАЮЩИХ СРЕДСТВ

Специальности: 25.00.22. - Геотехнология (подземная, открытая и строительная) 25.00.20. - Геомеханика, разрушение пород взрывом, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Магнитогорск 2004

Работа выполнена в Магнитогорском государственном техническом университете им. Г. И. Носова.

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Першин Геннадий Дальтонович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Косолапов Александр Иннокентьевич

доктор технических наук, профессор Латышев Олег Георгиевич

Ведущая организация:

ОАО « Уральские камни » (г. Учалы, Республика Башкортостан).

Защита диссертации состоится « 24 » ноября 2004 г. в 1400 час на заседании диссертационного совета Д 212. 111. 02 при Магнитогорском государственном техническом университете им. Г. И. Носова по адресу: 455000, г. Магнитогорск, пр. Ленина, 38, малый актовый зал. Тел: (3519) 29-85-20, факс 29-84-26.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГТУ им Г. И. Носова.

Автореферат разослан октября 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат технических наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. С началом установления рыночных отношений в России, несмотря на кризисное положение её экономики в целом, в последнее десятилетие на Урале, а равно и в других регионах, формируется крупный промышленный комплекс по добыче и обработке природного облицовочного камня. Основным фактором неуклонного подъёма отрасли является огромная сырьевая база, наилучшим образом освоенная в северо-западном и уральском регионах, а также рыночный спрос на строительно-облицовочные изделия из природного камня. В структуре отечественного производства преобладают изделия из мрамора и мраморизованных известняков (65%), а также гранита и других прочных пород (35%). Анализ рынка сбыта блоков облицовочных изделий показывает, что постоянно ощущается дефицит на декоративный высокопрочный камень.

Очевидно, что с повышением прочности природного камня существенно возрастают трудоёмкость и себестоимость его добычных работ, резко снижаются годовые показатели объёмов производимой продукции. Наиболее трудоёмки и капиталоёмки процессы подготовки камня к выемке, а именно процесс отделения камня от массива, который и предопределяет большую часть труда и средств (50-90%) в себестоимости блочной продукции.

Дальнейшее повышение эффективности добычных работ шпуровым способом, широко применяемым на месторождениях высокопрочного камня, связано с поиском рационального сочетания параметров буровых работ и возможностей технических средств оказывать необходимое распорное воздействие на стенки шпуров с целью образования направленной трещины отрыва на основе анализа как структуры затрат, так и энерго -силовых условий отделения объёмов камня от массива.

Поэтому научное обоснование рациональных технологических параметров добычи высокопрочного декоративного камня шпуровым способом с применением невзрывчатых разрушающих средств (НРС), обеспечивающих минимальные эксплуатационные затраты и потери блочной продукции, является актуальной научно-технической задачей.

Цель работы заключается в научном обосновании рациональных параметров технологии добычи камнеблоков шпуровым способом с применением НРС.

Идея работы состоит в том, что повышение эффективности добычи камнебло-ков достигается минимизацией удельных эксплуатационных затрат при подготовке объемов камня к выемке за счет рационального сочетания параметров буровых работ и качественно-количественного состава НРС с учетом прочности добываемых горных пород.

Для достижения поставленной цели потребовалось решить следующие задачи:

- исследовать влияние технологических параметров шпурового способа добычи, производительности и режимов работы бурового оборудования, энергосиловых показателей НРС, прочности природного камня на разрыв и технологических потерь блочной продукции на величину удельных эксплуатационных затрат в связи с подготовкой объёмов камня к выемке;

(РОС НАЦИОНАЛЬНА* 1 БИБЛИОТЕКА

- исследовать, на основе энергетического метода, условия зарождения радиальных трещин нормального разрыва и развитие магистральной трещины в массиве при статическом внутришпуровом давлении;

- обосновать путём составления энергетического баланса разрыва горной породы вдоль строчки шпуров необходимую удельную работу расширения НРС;

- разработать комплексную методику расчета оптимальных и выбора рациональных технологических параметров, минимизирующих удельные эксплуатационные затраты шпурового способа добычи блочного камня.

Основные научные положения, выносимые на защиту.

1. Рациональные значения технологических параметров шпурового способа добычи блочного камня с применением НРС достигаются минимизацией удельных эксплуатационных затрат процесса подготовки объёмов камня к выемке по разработанной экономико -математической модели, учитывающей технологические потери блочной продукции как функцию параметров способа добычи.

2. Экономико —математическая модель процесса включает стоимостную оценку трудоёмкости буровых работ , затрат на приобретение и применение распорных средств ( НРС), а также энергетические затраты на образование и развитие магистральной трещины отрыва монолита от массива вдоль строчки шпуров, и таким образом обеспечивает возможность обоснования эффективной удельной работы НРС для различных значений трещиностойкости камня.

3. Трещиностойкость материала породы характеризуется потенциальной энергией деформации чистого сдвига, которая принята в качестве критерия при создании классификации сопротивляемости природного камня разрывающему воздействию в процессе отделения объёмов камня от массива шпуровым способом. При этом установленная линейная корреляционная связь между данной энергией и пределом прочности породы на разрыв даёт возможность классифицировать материал природного камня по показателю прочности на пять классов.

4. В пределах каждого класса разработанной классификации трещиностойкости природного камня с ростом предела прочности на разрыв рациональные величины диаметра шпура увеличиваются, а расстояния между осями шпуров уменьшаются.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечива-

представительным объёмом использованной технической информации отечественных и зарубежных работ в данной области;

соответствием полученных результатов фундаментальным положениям физики разрушения горных пород, статическим и квазистатическим теориям прочности;

хорошей сходимостью прогнозных оценок расчетной эффективной работы НРС с результатами экспериментальных исследований;

апробацией и положительными результатами применения рекомендуемых рациональных технологических параметров в производственных условиях.

ется:

Научная новизна работы:

- предложена оптимизационная экономико -математическая модель шпурового способа отделения блоков камня от массива с применением распорных средств, основанная на установленной с помощью энергетического метода взаимосвязи основных технологических параметров бурения шпуров от удельной работы НРС и физико-механических свойств породы, отражающих её трещиностойкость при нормальном разрыве;

- обоснована величина эффективной удельной работы расширения НРС, обеспечивающая образование магистральной трещины разрыва вдоль строчки шпуров при минимальных эксплуатационных затратах процесса отделения объёмов камня от массива и разработаны методики для определения энергетических характеристик существующих и вновь создаваемых НРС в лабораторных условиях;

- предложена энергетическая классификация горных пород, применяемых в качестве строительного и облицовочного материалов, определяющая степень трещиностойкости природного камня в технологических процессах его добычи и разделки;

- разработан метод расчёта оптимальных технологических параметров шпурового способа добычи природного камня различной прочности, обеспечивающих минимальные эксплуатационные затраты в процессе подготовки объёмов камня к выемке.

При решении поставленных в диссертации задач использованы следующие методы научных исследований :анализ литературных данных и существующего опыта добычи блоков гранита; технико-экономический анализ, аналитические и графоаналитические методы, математическое и экспериментальное моделирование.

Практическая значимость работы состоит в разработке и возможности реализации комплекса методов и методик:

- прогноза и расчета необходимой и достаточной удельной работы НРС для добычи высокопрочного камня шпуровым способом;

- оценки работоспособности НРС с целью лабораторного экспресс-анализа исходного качества порошка и сравнения различных марок рабочей смеси;

- обоснования и выбора рациональных технологических параметров шпурового способа добычи камнеблоков в зависимости от работоспособности НРС и прочности камня, что позволяет минимизировать удельные эксплуатационные затраты и технологические потери блочного сырья.

Реализация результатов работы.

Основные выводы и рекомендации работы были использованы при разработке технологической инструкции по добыче блоков гранита на Мансуровском месторождении ( ОАО «Мансуровский комбинат строительных материалов», п. Мансурово). Кроме того, они могут быть использованы при подготовке и реализации проектов разработки, строительства и реконструкции карьеров по добыче гранитов уральского региона (Суховязского, Сибирского, Мансуровского и др.).

Расчётный экономический эффект от внедрения полученных результатов на Мансуровском месторождении облицовочного гранита составит 0,8 тыс. руб./м3 блоков (в ценах 2004 года).

Результаты исследований используются в учебном процессе при проведении практических занятий и чтении лекций по курсу: «Добыча и обработка природного камня».

Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на конференциях: «Теория и практика добычи и обработки природного камня» (Магнитогорск -2001-2004г.); «Совершенствование методов поиска и разведки, технологии добычи и переработки руд» (Красноярск, 1999г.); «Камнеобработка -2004» (г. Москва): «Итоги выполнения НИР МГТУ за 1999-2002г.(Магнитогорск)»; на заседании научного семинара кафедры МиЭГП, МГТУ (Магнитогорск, 1999-2002г.)

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 14

работ.

Автор выражает благодарность за помощь и консультации при подготовке диссертации проф.,ц.т.н. Г.Д. Першину, сотрудникам кафедр «ОРМПИ» и «МиЭГП» МГТУ, принявших активное участие в обсуждении и апробации работы.

Объём и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, библиографического списка из 116 наименований и содержит 131 стр., 11 табл., 24 рис.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Способы добычи природного камня, объединяемые буроразрывающим принципом отделения объёмов камня от массива, в настоящее время широко применяются в мировой практике. Сюда относят такие наиболее распространенные способы, как буроклиновой с применением механических клиньев, гидроклиньев, гидрораскалы-вающих устройств (ГРУ), невзрывчатых разрушающих смесей (НРС) и буровзрывной. Шпуровой способ добычи камня с применением различных распорных средств наиболее древний (клиновой) и повсеместно применяется до настоящего времени. Причиной такого долголетия является низкая трудоёмкость отделения блоков по сравнению с другими существующими способами, особенно при разработке прочных гранитов. Этому способствует природное свойство горных пород направленно разрушаться путём разрыва при существенно более низких усилиях и энергозатратах, чем при выпиливании блоков или монолитов из массива камнерезными машинами. Предел прочности породы на растяжение в 10-15 и более раз ниже, чем прочность на сжатие, что и предполагает экономичность по энергозатратам способов добычи, когда при направленном отделении объёмов камня прикладываются преимущественно разрывающие напряжения.

Невзрывчатое разрушающее средство (НРС), либо вещество (НРВ), представляет собой порошок негорючий, взрывобезопасный, изготовленный на основе модифицированной негашёной извести. При смешивании порошка с водой в определённой пропорции образуется рабочая смесь, которая и заливается в систему шпуров. Направленный отрыв монолита камня от массива происходит в результате реакции гидратации за счёт увеличения в шпурах объема рабочей смеси НРС. При этом, химическая энергия НРС, преобразуется в работу, которая расходуется на образование и развитие магистральных трещин, вдоль строчки шпуров. Следовательно, химической энергии должно быть достаточно, чтобы при выбранных технологических параметрах произвести направленный отрыв объема камня от массива. В противном случае, порода если и разрушается, то локально по стенкам шпура практически без прироста новой поверхности разрыва. Это обстоятельство требу-

ет точного расчёта технологических параметров шпуровой отбойки и строгого соблюдения правил хранения порошка, подготовки рабочей смеси и температурных режимов её эксплуатации.

Учитывая в структуре себестоимости добычи гранитных блоков существенную долю затрат, приходящуюся на процессы подготовки объёмов камня к выемке, необходимо обоснование рациональных значений основных технологических параметров шпурового способа направленного разрушения породы с применением НРС. Как показывает анализ предшествующих исследований, в настоящее время не разработаны научно-обоснованные требования к энергосиловым параметрам НРС, а также к рациональным технологическим параметрам буровых работ с учетом стойкости высокопрочных горных пород к трещинообразованию.

Поэтому для повышения эффективности шпурового способа добычи блочного камня с применением НРС актуальны дальнейшие аналитические и экспериментальные исследования по научному обоснованию комплекса технологических параметров, обеспечивающих снижение себестоимости добычных работ и увеличение выхода блочной продукции на гранитных карьерах.

Процессам и технологии открытых разработок на карьерах строительных горных пород посвящены труды Н.В. Мельникова, В.В. Ржевского, К.Н. Трубецкого, Н.Т. Бакки, Г.В. Бычкова, Ю.Г. Карасёва, А.И. Косолапова, М.Т. Мамасаидова, Г.Д. Пер-шина, Ю.И. Сычёва, В.Д. Христолюбова, А.С. Чиркова и др.

В соответствии с поставленной целью и сформулированной идеей работы, когда эффективность шпурового способа добычи блочного камня с применением НРС достигается минимизацией эксплуатационных затрат при отделении объёмов камня от массива, необходимо в первую очередь составить оптимизационный критерий. Поскольку данный критерий отражает характер и состав работ в связи с подготовкой объёмов камня к выемке, то для оценки соответствующих эксплуатационных затрат предложена следующая зависимость:

(1)

где Су - затраты на отбойку 1 м3 блоков, руб./ £ит— затраты на бурение и НРС одного погонного метра шпура, руб./п.м; Вдл - коэффициент выхода товарных блоков; Л„ш -длина набуренных шпуров при отбойке 1 м3 блоков, п.м/м3

Относительную длину набуренных шпуров, как удельный показатель, представим следующим образом:

где £„,„ - общая длина набуренных шпуров, п.м; У6л — объем блока, М3;

- удельная площадь отбойки, - высота, длина и ширина блока, м;

- межшпуровое расстояние, м.

Уравнение для определения затрат на бурение и на НРС для одного погонного метра шпура имеет вид:

где Уе - скорость бурения, м/ч; Со - стоимость одного часа работы станка строчечного бурения без учета стоимости инструмента и электроэнергии, руб./ч; коэффициент использования станка во времени; - удельная стоимость инструмента, электроэнергии и НРС, руб./м3: - диаметр шпура, м.

Удельную стоимость инструмента, электроэнергии и НРС вычисляем по формуле:

где Снрс - стоимость НРС, руб./ кг; УнРС. - удельный вес рабочей смеси, кг/м3; у„ — удельный вес инструмента, кг/м3; С„ - стоимость твердосплавного инструмента, руб./кг; Я%г) - удельный расход твердосплавного инструмента, м3/м3; Сэ — энергетический тариф, руб./Дж; А^- удельная работа бурения, Дж/м3.

Особенностью гранитных месторождений является чётко выраженная пластовая отдельность массива, посечённая в основном продольными и поперечными трещинами. На долю продольных и поперечных трещин в гранитных массивах приходится до 70% всех трещин, доля диагональных трещин чрезвычайно мала (1-2%). Взаимное расположение основной системы трещин близко к ортогональному пересечению. Таким образом, естественные структурные отдельности массива можно считать монолитами и формировать из них товарные блоки без существенных потерь кондиционного сырья. В этом случае технологические потери от природной трещиноватости массива можно свести к минимуму и условно считать коэффициент выхода блоков равным единице. Однако при этом необходимо учитывать технологические потери в массиве от применяемого шпурового способа добычи, когда данные потери пропорциональны диаметру шпура. Коэффициент выхода товарных блоков представим в виде следующего соотношения:

где к„>\- коэффициент, зависящий от межшпурового расстояния и учитывающий неплоскостность бурения шпуров.

Точность бурения шпуров, относительно запроектированных плоскостей отделения, существенно влияет на эффективность и качество отделения монолитов от массива. В случае неплоскостности бурения из-за дополнительных напряжений создаются значительные зоны нарушенности.

Основные технологические параметры с1шп и 1шп в формулах (2), (3) и (5) взаимосвязаны, т.к. с1ш„ определяет объём НРС и таким образом -усилие разрыва массива вдоль строчки шпуров. Задаваясь значением и энергосиловой характеристикой НРС, мы предопределяем величину для конкретной породы.

В энергетической постановке задача упруго-хрупкого разрыва горной породы сформулирована следующим образом:

С. - Снрс • Унрс + С„ ■/„ • + С, • А^,

(4)

(5)

где

Рот ~ нормальная к поверхности разрыва сила, приводящая к образованию трещины, Н; Рр - сила разрыва, соответствующая появлению трещин определённой длины, Н; ¿тах - перемещение, вызванное упругой максимальной деформацией растяжения, м; Л - перемещение, вызванное раскрытием трещины разрыва, м; - потенциальная энергия деформации массива от воздействия внешних сил, Дж; ур - удельная поверхностная энергия материала породы, Дж/м2; Бпр - площадь поверхности разрыва, м2.

Первая часть этого уравнения характеризует энергию, затраченную на зарождение трещин, а вторая - на их развитие. Таким образом, в условиях упруго-хрупкого разрушения при статическом разрыве объёмов горной породы работа разрывающей силы на перемещениях, обусловленных максимальной деформацией растяжения и деформацией раскрытия трещин разрыва, равна потенциальной энергии деформации объёма породы от действия внешних сил и энергии вновь образованной поверхности при разрушении.

Величину потенциальной энергии Ем определим на основе задачи Ламе для толстостенного цилиндра, нагруженного внутренним давлением р (рис.1).

Рис.1. Расчетная схема модели шпура

С учётом интегрирования выражения удельной энергии формоизменения, записанного в главных напряжениях в пределах от с1шг/2 ДО 1ии/2 при условии было получено следующее упрощённое значение потенциальной энергии:

(7)

где предельное давление, при котором зарождаются трещины разрыва, Па;

уш„. объём шпура, м3; Е„_ - модуль упругости горной породы, Па; ¡1 -коэффициент Пуассона.

Работу нормального отрыва через внутришпуровое предельное давление с учётом зависимостей (6) и (7) запишем в следующем виде:

где Иш„- высота шпура, м; птр - количество радиальных трещин разрыва.

Если отнести данную работу к объёму шпура V[НЛ и приравнять это соотношение к удельной работе НРС. то есть, СС„рС—А/Уш„1 то получим основное технологическое уравнение для расчёта межшпурового расстояния:

Г 1 2

^ шп ^I</м

4 Гр

\аНРС-атр\-,

(9)

0 + /0

где а = rp- .bLUHL -удельная энергия трещинообразования материала породы, Па.

rjip Упр

Из (9) следует, что длина магистральной трещины прямо пропорциональна поперечной площади шпура и обратно пропорциональна удельной поверхностной энергии материала породы, количеству околошпуровых радиальных трещин и растёт во времени, согласно разнице между удельной работой НРС и удельной энергией трещинообразования.

Для численного расчёта технологических параметров по формуле ( 9) необходимо определить предельное давление в шпуре р„р, при котором зарождается и распространяется магистральная трещина разрыва. Так как на зарождение трещин в массиве породы расходуется энергия, равная

2 0

•8„„ - Е.

то очевидно, что максимальное напряжение разрыва на стенке шпура £7, , достигшее

_ / _тах__ч

предельного напряжения растяжения горной породы С7р( <7, =Ор), и определит предельное давление в шпуре при котором зарождаются и распространяются трещины разрыва. Выражая Р„т и ¿лшс через компоненты растягивающего с, и сжимающего о* напряжений из задачи Ламе и подставляя в (10), получим для случая следующее условие зарождения трещин нормального разрыва:

А,,«--,.

(И)

При технологическом условии ^¡,„>4, как следует из решения задачи Ламе, имеем случай чистого сдвига материала горной породы, когда радиальное (сжимающее) напряжение в любой точке равно окружному (растягивающее) Для случая чистого сдвига энергетическая теотгая ппеттельных состояний дает следующее условие упруго-хрупкого разрушения: Сравнение данного значения с условием (11) указывает на полное соответствие результатов.

Таким образом, энергетический принцип расчёта предельного состояния, при котором зарождаются и начинают развиваться трещины разрыва на боковой поверх-

ности шпуров, подвергнутых равномерному внутреннему давлению распорных устройств, дает следующую зависимость между пределом прочности горной породы при растяжении и предельным давлением:

где

ка - коэффициент приведения сложнонапряжённого состояния к одноосному растяжению.

Поэтому для образования трещин разрыва в массиве необходимо, чтобы удельная работа НРС аи[К , или других распорных средств, была больше потенциальной

ЭНерГИИ деЛппшаттаи ии™гп рттиита иятрптшга ттороДЫ Ос С уЧвТОМ ВвЛИЧИНЫ КОЭффициента к^, т.е. аирс> к<?-аа , где а

Удельная работа чистого сдвига материала породы а„ определяет удельную работу трещинообразования, т.е. энергетическое условие зарождения трещин разрыва на стенках шпуров. Являясь комплексным, данный показатель всестороннее отражает упруго-хрупкие свойства камня при технологических операциях, связанных с его добычей и отработкой методами направленного разрыва. На основании физико-механических характеристик (Справочник - кадастр физических свойств горных пород) рассчитана удельная работа чистого сдвига для различных горных пород, применяемых в качестве облицовочного и строительного материалов, и построен график зависимости работы от прочности камня на разрыв (рис.1). Данный график с достаточной для инженерных расчётов точностью аппроксимируется линейной зависимостью вида:

где кр = 0,25-10"'

(12).

<,ю*70

МПа 60 50

Кр-0,25-10-'

■

г ,1

Рис.2. Линейная зависимость удельной работы чистого сдвига от прочности на разрыв материала породы (Я2=0,85)

20 25 ?р, МПа

Получение данной корреляционной зависимости существенно упрощает технологические расчёты по определению рациональных параметров, так как в качестве базового показателя прочностных свойств природного камня в процессе зарождения и распространения трещин принимается предел прочности на разрыв (Тр. Кроме того,

наличие тесной корреляционной связи между СХд И <Ур даёт возможность классифицировать породы по значению СС0, т. е. по удельной работе трещинообразования через показатель прочности породы на разрыв. Классификация построена по принципу, предложенному академиком В.В. Ржевским , согласно которому все горные породы, используемые в качестве строительного и облицовочного материалов, разобьём на пять классов: I кл. <тр<4 МПа; II кл. ар =4 +■ 8 МПа; III кл. сгр = 8 + 12 МПа; IV кл. 05, = 12 -5-18 МПа; V кл. с$,>18МПа.

На величину расчётного межшпурового расстояния (9) будет существенно влиять количество радиальных трещин. В первом приближении можно принять птр=2, с расположением этих трещин вдоль строчки шпуров. Однако, как показывают аналитические исследования и эксперименты, количество сквозных радиальных трещин при осесимметричном нагружении больше двух.

Техногенное разрушение горных пород применительно к технологическим процессам добычи и переработки природного камня является сложным процессом, механика которого до сих пор не раскрыта. Современное положение по механизму разрушения горных пород базируется на энергетической теории возникновения и развития трещин в упруго-хрупкой среде, при этом условие развития трещин принимается на основе задачи Гриффитса.

С учётом современной записи концепции Гриффитса к объёмным задачам разрушения тела, представляя плотность упругого потенциала осесимметричного силового поля околошпуровой зоны только через внутреннюю потенциальную энергию упруго-хрупкого нормального разрыва, отнесённую к объёму, ограниченному сквозными трещинами, было получено следующее условие для расчёта числа прогнозных радиальных трещин:

А {ктп + 0 .

"тр

(*шл ~ О

(13)

Численное значение функции / можно установить на основе экспериментальных данных по осесимметричному разрушению отдельных кусков породы. В лабораторных условиях был поставлен эксперимент по разрушению мраморного образца в виде керна диаметром 40 мм с просверленным строго по центру отверстием диаметром 8 мм на глубину 60 мм. Статическое осесимметричное нагружение образца создавалось распорным усилием от НРС. Согласно принятым условиям эксперимента, когда кщ,, ~ 5, было получено четыре сквозные радиальные трещины пжтр =4, что даёт

возможность оценить значение функции у = = Если рассмотреть случай

сплошного цилиндра, когда кш„ —► °о, то будем иметь:

Это означает для образцов цилиндрической формы разделение их на две -три части. Полученные результаты подтверждаются экспериментально работой проф. В.И. Геронтьева при разрушении образцов горных пород кубической формы металлическим стержневым индентором . При ударном разрушении образцы почти во всех случаях раскалывались на три части ( очень редко на две ), а при разрушении статиче-

ской нагрузкой образец разрывался чаще на две части. Практикой применения распорных средств при добыче камнеблоков шпуровым способом обоснованы значения ким^-г-М, для которых по формуле (13) определяем количество радиальных трещин разрыва что дает среднюю расчетную величину порядка

Численное решение (9) возможно при наличии величины поверхностной энергии Ур для широкого спектра прочностных свойств камня. Однако экспериментальное определение предельной поверхностной энергии конкретного материала горной породы сопряжено как с техническими трудностями, так и с методическими расхождениями. Поэтому на настоящий момент имеются лишь отдельные разрозненные данные относительно величины не дающие возможность комплексно оценить взаимосвязь данного энергетического параметра с другими физико-механическими свойствами породы. Линейная механика упруго-хрупкого разрушения тел для трещин нормального разрыва дает зависимость поверхностной энергии от константы материала называемой вязкостью разрушения:

кХ

Гр=-

_ с/

Ея '

Приведённая зависимость (отражает случай плоского напряжённого состояния) позволяет рассчитать значения если известна величина либо её взаимосвязь с другими константами материала породы. Такая взаимосвязь существует и определяется из теории Гриффитса-Ирвина в следующем общем виде: Ка —Ь^Ор. Коэффициент пропорциональности имеет размерность таким образом, является структурной постоянной материала, так как отражает порядок критической длины внутренней трещины (порядок максимальной крупности зёрен, слагающих породу минералов).

С учётом приведённых выше соотношений теории Гриффитса-Ирвина окончательно получим:

(14), = _ .

(1 + А)

Изложенный вариант расчёта несмотря на некоторое упрощение, позволяет в широком диапазоне изменения прочности природного облицовочного камня Ор,дос-товерно прогнозировать изменение предельной поверхностной энергии в зависимости от структурно-текстурных особенностей горной породы, что имеет большое практическое значение.

С определением всех неизвестных параметров и критериев, составляющих энергетическую модель квазихрупкого разрыва (9) материала породы в процессе отделения блоков камня от массива шпуровым способом с применением распорных средств, становится возможным: во-первых, обоснование эффективной работы расширения НРС; во-вторых, оптимизация технологических параметров буровых работ.

Для предварительных расчётов технологических параметров отбойки блоков и оценки необходимой работы НРС с целью повышения вероятности образования магистральной трещины рекомендуется принимать (равносильно условию

атр~аа), что несколько увеличит первое слагаемое баланса энергий разрушения (8). Кроме того, необходимо учитывать и дополнительные силы сопротивления, связанные

с подвижкой отрываемого монолита по пластовым (горизонтальным) трещинам, что, в основном, относится к добыче блочного гранита. В этом случае в уравнение (8) необходимо ввести третье слагаемое, отражающее дополнительные затраты энергии на преодоление сцепления по поверхности пластовых трещин.

Сопротивление на сдвиг пластовых трещин под воздействием гравитационных (нормальных) сил тяжести монолита можно охарактеризовать следующим соотношением:

(15)

где

b — ширина отрываемого монолита (блока), м; ¿f^j - подвижка монолита по трещине напластования, м; р - плотность породы, кг/м3; [Лс0 - коэффициент сдвига по пластовым трещинам (по аналогии с коэффициентом трения); g -ускорение свободного падения, м2/с.

Если сделать обозначение ктр=птрГ2. то окончательное выражение для расчёта необходимой энергии НРС примет вид:

(16)

Чтобы действительно произошёл сдвиг монолита по пластовой трещине, необходимо величину подвижки назначать из у с ;Д:а>Еу„-Ь, где £у„— упругая предельная деформация сжатия материала породы.

На рис. 3 показаны графики зависимости (16) в безразмерной форме кНрс=анре/а<г Для Двух значений соотношения *{(^Ур—0 , Ус</Ур=М2 и диаметров шпуров

Рис. 3. Зависимость удельной работы НРС в безразмерной форме от параметра кшп при различных значениях с1шп и у со

10 12 1с

1\Ц1П

Как видим из рисунка, для рассматриваемого примера в диапазоне к„т = 5 + 10, который соответствует предельным практическим значениям, работа НРС в безразмерной форме прямо пропорционально возрастает с увеличением технологического

параметра кш„. При этом доля энергии, затраченной на развитие радиальных трещин и подвижку монолита по плоскостям напластования по отношению к энергии, идущей на зарождение трещин, существенна и составляет 86 - 93% от общей расчетной энергии НРС, согласно принятой модели квазихрупкого разрушения в форме (16).

Наряду с разработкой аналитического аппарата для расчёта необходимой энергии распора НРС, для практики важны методики и лабораторные устройства по определению энергетических характеристик существующих НРС. Лабораторные исследования позволяют оперативно и достоверно произвести оценку качества исходного порошка при приготовлении смеси НРС перед его употреблением, а также сравнить работоспособность различных марок НРС. Существует несколько методов и устройств для оценки рабочих характеристик НРС. В дальнейшем рассмотрим метод расчета удельной энергии НРС применительно к устройству, разработанному «Проблемной лабораторией разрушения горных пород» МГГУ. Оценим результаты лабораторных испытаний НРС типа «FRAST AG» итальянской фирмы «Кимика Эдиле». Приведенное на рис. 4 устройство моделирует шпуровую полость составным металлическим полым цилиндром, в который заливается НРС. С помощью пружинного динамометра, смонтированного между цилиндрами и прижимным винтом, фиксируется во времени распорное усилие Рр , а по величине зазора между составными частями цилиндра АС судят об объёме расширяющейся смеси. Испытания проводились на четырёх одинаковых установках с разным по величине усилием поджатия кН соответственно с замером распорного усилия и расширения рабочей смеси. Результаты замеров приведены на рис.4 в виде графиков распорного усилия от линейного расширения смеси.

(Н—.—.—.——.—--—--

0 1 2 3 4 5

д1,мм

Рис. 4. Зависимость распорного усилия от линейного расширения НРС при различных значенияхусилия предварительного поджатия

Площадь, ограниченная графиком Рр ОТ А{ и вертикальным отрезком предельных во времени величин иМП, соответствует работе распора НРС. Если отнести величину работы к объёму расширяющейся смеси, то определим и удельную работу НРС для каждого заданного усилия поджатия. Средняя величина и будет являться энергетической характеристикой конкретного НРС. Работа распорного воздействия НРС на стенки полого цилиндра рассчитывалась по формуле:

а объём конечного расширения смеси по формуле:

где - исходный объём, высота и диаметр камеры прибора.

Средняя величина испытуемого НРС итальянского производства составила а„Рс=0,4 МПа.

лнрс

В отличие от способа определения удельной работы НРС через параметры Р и Мп разработан второй способ определения а1рс через деформационные показатели тонкостенного цилиндра, моделирующего шпур. В качестве такого цилиндра может быть использована труба, изготовленная из цветного металла. Выражение удельной работы НРС через деформационные показатели получено в виде следующего соотношения:

(19)

где

-значение наружного радиуса цилиндра в момент времени д, модуль упругости и коэффициент Пуассона материала, из которого изготовлен цилиндр, моделирующий - показатель, характеризующий толщину стенки металлического цилиндра - внешний и внутренний диаметр цилиндра).

Для полноты подобия физического моделирования воздействия НРС на горную породу посредством рассмотренного устройства необходимо, чтобы константы и (1ц материала цилиндра приближались по величине к значениям природного камня: ц=(0,15 -0,35) ;£„=(0,4 -1,0)Ю5МПа. Этому условию в большей мере отвечают цветные металлы: медь, латунь, бронза, алюминий, дюраль. Расчёты проводились для зна-чений£ч=/, 1-105МПа, /и,¡=0,25, П=1,07, соответствующих условиям эксперимента Как показали лабораторные испытания «НРС-1» (производитель ОАО «Стройматериалы» п. Красково), определённая по данному способу максимальная удельная работа состава достигает величины порядка (0,75—1,0)10'2МПа через 20 -24 ч.

Так как эффективность распорного воздействия НРС на стенки шпуров определена через показатель удельной работы , то целесообразно расходы, связанные с приобретением и применением НРС, также выразить через данный энергетический показатель, а именно: СнРС'УнрС=СтНРС'аНРС< ГДС Ст.нрс — энергетический тариф НРС, руб/Дж.

С целью оптимизации основных технологических параметров значение удельных эксплуатационных затрат запишем в следующем окончательном виде:

Анализируя данное соотношение, видим, что диаметр шпура с{ит неоднозначно влияет на затраты по отбойке блоков с помощью НРС. С увеличением С^лш одна часть затрат увеличивается, а другая часть уменьшается, т.е. затраты по отношению к ¿ш„ имеют предельное минимаксное значение. Минимальным удельным затратам соответствует условие: =р решение которого дает неполное уравнение 4-го порядка:

Таким образом, экономико-математическая модель направленного откола объёмов камня шпуровым способом с применением НРС составлена на основе взаимосвязи режимных параметров бурения и технологических параметров процесса добычи блоков природного камня, достаточно характеризующих эффективность применения этого способа на карьере.

Для численного расчета технологических параметров по уравнению (21) необходимо определить величины скорости бурения , энергозатрат на бурение, удельного расхода твердосплавного инструмента, а также проанализировать статьи эксплуатационных затрат.

При обобщении широких промышленных результатов перфораторного бурения шпуров при добыче блочного камня проф. М.Т. Мамасоидовым были получены корреляционные зависимости показателей относительно крепости пород по М.М. Протодьяконову. Используя общеизвестные соотношения между крепостью, прочностью породы на сжатие и растяжение, возможна запись вышеприведённых показателей и через ар. Определенные таким образом взаимосвязи были использованы в дальнейших численных расчетах.

Затраты Со включают расходы по заработной плате рабочих, занятых на обслуживании установки, амортизационные отчисления, стоимость содержания оборудования и ремонт. Затраты по заработной плате могут изменяться в зависимости от тарифного разряда рабочего, находящегося на обслуживании установки, от часовой тарифной ставки, от суммы доплат к заработной плате и т.д. Основу затрат по данной статье составляет заработная плата рабочих - до 75 %.

Расчет и сравнение удельных затрат по приобретению и расходу НРС, твердосплавного инструмента и электроэнергии показывают, что определяющими затратами являются расходы, связанные с приобретением и применением НРС, - до 95 %. При-

чем, расход твердосплавного инструмента и электроэнергии в значительной степени связан с прочностью горной породы.

Таким образом, анализ стоимостных параметров показывает, что определяющими поэлементными затратами являются расходы, связанные с приобретением НРС и заработной платой рабочих. Поэтому отношение параметров С(/С» в наибольшей степени оказывает влияние на конечные результаты исследуемой модели. Сравнение этих данных в пределах отрасли способствует определению возможных минимальных и максимальных значений рассчитываемого параметра:

тах С0/С. = 1,1-1(Г3 м3/ч; тт С0/С. =0,6-1(Т3 м3/ч.

Графические зависимости изменения оптимальных технологических параметров шпуровой отбойки блоков гранита с использованием НРС от предела прочности породы на растяжение при различном соотношении эксплуатационных затрат приведены на рис. 5 , при этом в расчётах были приняты следующие параметры и показатели: К„„=0,75; = 0,55 1/м; кк =0,15 (м)0-3; к„=Ъ .

С ,М °'07 Г"--—--

0,06-------

0,05----— г—- -

0,04--—г^----

0,03-------

0,02-1------

0 5 10 15 20 25 30

о,,МПа

Рис.5. Зависимости оптимального диаметра шпура сР' шл и оптимального мсжшпу-

рового расстояния Р"ш„ от прочности природного камня на разрыв ар (к - СУС. =0,6-КГ3м'/ч, ацрс~0,03 МПа; ■ - С</С. =0,85-¡(Г3 м3/ч, аНРС=0,02 МПа)

Технико-экономическая оценка оптимальных параметров подготовки объёмов камня к выемке шпуровым способом с применением НРС показывает, что с повышением прочности камня диаметр шпура необходимо увеличивать, расстояние между шпурами соответствующим образом уменьшать, этим будет достигаться минимизация эксплуатационных затрат, связанных с расходом на буровые работы и приобретение НРС (рис.5). С ростом отношения Со/С. и снижением скорости бурения У6 при прочих равных условиях параметры сРпиш и {опшп также возрастают. При этом одним из значимых факторов, влияющих на оптимальные величины помимо

экономических показателей, является коэффициент технологических потерь камня к„. С увеличением технологических потерь (кп=1+5) снижаются значения оптимальных параметров а минимальные эксплуатационные затраты связанные с подготовкой объёмов камня к выемке, повышаются на 7-5-15% с ростом прочности от ор=5МПа до ар=25МПа (рис. 6а). Влияние в е л и ч и Вфьн а оптимальное значение (Р"ш„ несущественно, если НРС имеет постоянный энергетический тариф, т.е. Ст, „рс^сопзЬ тогда как оптимальное межшпуровое р а с с т о я ^иеп р о -

(Тр.МПа

порционально возрастает с увеличением а,1рс (рис.5). При постоянном энергетическом тарифе на НРС минимальные эксплуатационные затраты Су""" незначительно зависят от величены анрс до значений прочности ар =15МПа, для высокопрочных пород, когда ар>15МПа, предпочтение следует отдавать более эффективному НРС, в этом случае обеспечивается снижение уровня Су"™1 (рис.66).

а б

СТр.МПа СУр.МПа

Рис.6. Зависимости минимальных эксплуатационных затрат от прочности природного камня на разрыв: а) для различных значений эксплуатационных потерь; б) для

различных значений удельной работы НРС (А - СУС. =0,6-1 (Г3м3/ч, аЯРС=0,03 МПа; я - С</С. =0,85-1 (Г3 м3/ч, аНРС=0,02 МПа)

Классификация горных пород по удельной работе трещиностойкости и рекомендуемые рациональные технологические параметры

Показатели Горные породы

легко разрушаемые средней трудности разрушения трудно разрушаемые весьма трудно разрушаемые чрезвычайно трудно разрушаемые

ар, МПа ДО 4 4-8 8-12 12-18 Свыше 18

аа КГ4 ,МПа доЮ 10-20 20-30 30-45 45

¿ШП . м 0,032 0,032+0,040 0,040+0,045 0,045+0,050 0,050

0,45 0,45+0,40 0,40+0,35 0,35+0,3 0,3

Кип 14 14+10 10+7,75 7,75+6 6

оИРС,КГ/М3 3,5 3,5+6,0 6,0+9,0 9,0+13 13

Согласно предложенной классификации, все горные породы, используемые в качестве строительного и облицовочного материалов, разбиты на пять классов, для которых в таблице приведены оптимальные технологические параметры, рассчитан-

ные по разработанной экономико -математической модели технологического процесса отделения блоков камня от массива с помощью НРС. В таблице также приведён расход НРС, рассчитанный на единицу объёма блочной продукции при значении удельной площади отделения монолитов от массива породы равной Рас-

чётный экономический эффект от внедрения рекомендуемых технологических параметров процесса подготовки объёмов камня к выемке для условий Мансуровского месторождения гранитов составляет 800 руб. на 1 м3 товарных блоков.

Заключение

В диссертационной работе на основе выполненных исследований решена актуальная научно -техническая задача по обоснованию рациональных технологических параметров для повышения эффективности шпурового способа добычи блочного камня с применением НРС. Основные научные результаты, выводы и технические решения:

1. Эффективность распорного воздействия раствора НРС в шпуре массива горной породы характеризуется удельной по отношению к объёму шпура работой, которую предложено оценивать в лабораторных условиях на специальном стенде по величине изменения внешнего диаметра металлического цилиндра, заполненного раствором НРС.

2. Разработанная методика оценки работоспособности НРС включает два варианта определения удельной работы НРС:

по толстостенному составному металлическому цилиндру при условии постоянства заданного усилия прижатия двух частей цилиндра (испытание смеси итальянской фирмы "Кимика Эдилс" по данному способу показали удельную энергию распора порядка

по тонкостенному металлическому цилиндру при условии соблюдения физического и геометрического подобия (в результате испытаний отечественной смеси "НРС-1" было получено О^=(0,7-0,8)10"гМПа).

Для ¿/„„=40 мм, усо/ур = 0,5 и кшп=Ю

анрс= (0,02 + 0,04) МПа при а=(5-И0)МПа; аирс= (0,07 -ь0,09) МПа при а=(20+25)МПа; для с/,„„=20 мм, усд !ур = 0,5 и кшп=10

анрН0,035 + 0,07) МПа при <т=(5-Н0)МПа; анрс=(0,140+0,17) МПа при о=(20+25)МПа.

зование (трешиностойкость) и в связи с этим является мерой при создании классификации сопротивляемости природного камня раскалывающему воздействию.

5. Установлена на основе существующих данных физико-механических свойств горных пород, применяемых в качестве строительных и облицовочных материалов, корреляционная взаимосвязь линейного типа между удельной энергией тре-щинообразования и пределом прочности на разрыв, что позволило классифицировать природный камень по показателю прочности на пять классов:

до 4 МПа - легкоразрушаемые;

4-8 МПа -средней трудности разрушения;

8-12 МПа - трудноразрушаемые;

12-18 МПа-весьма трудно разрушаемые;

свыше 18 МПа-чрезвычайно трудно разрушаемые.

6. Необходимым условием зарождения магистральной трещины разрыва в плоскости заложения шпуров является равенство удельной работы НРС и удельной энергии трещинообразования , а достаточным условием ее' развития во времени является наличие разницы между данными энергетическими характеристиками. Конечная длина магистральной трещины прямо пропорциональна поперечной площади шпура и обратно пропорциональна удельной поверхностной энергии материала породы, а также количеству наведённых радиальных трещин в околошпуровой зоне

7. На развитие магистральной трещины с относительной длиной, равной 5-10 диаметра шпура, затрачивается 65 -70% от общей удельной работы НРС, остальная энергия расходуется на зарождение радиальных трещин (15—10%) и подвижку монолита по горизонтальным плоскостям напластования (до 20%).

8. В основу разработанной экономике -математической модели процесса отделения объёмов камня от массива , построенной на балансе удельных эксплуатационных затрат с учетом технологических потерь при выемке блочной продукции, положена установленная квазистатическая зависимость развития трещин нормального разрыва от основных технологических параметров шпурового способа добычи блочного камня и его прочностных свойств. Применение разработанной модели позволяет комплексно учитывать влияние на минимальный уровень эксплуатационных затрат, как энергосиловых параметров НРС, так и показателей прочности, отражающих трещиностойкость камня при его разрыве.

9.Путём минимизации эксплуатационных затрат, согласно разработанной экономико -математической модели, определены и предложены рациональные технологические параметры шпурового способа добычи блочного камня с применением НРС в зависимости от групп прочности горной породы.

10. При постоянном энергетическом тарифе на НРС уровень минимальных эксплуатационных затрат по мере увеличения предела прочности породы на растяжение от 5 до 25 МПа:

- повышается на 7 -15% в связи с ростом коэффициента технологических потерь к„=1+5;

- снижается до 10%, если для более прочных пород (ор>15МПа) применять более эффективные НРС.

Основные научные результаты опубликованы в следующих работах:

1. Пшеничная Е. Г. Определение технологических параметров отделения монолитов камня от массива НРС//Совершенствование методов поиска и разведки технологии добычи и переработки полезных ископаемы: Тез. Всерос. на-уч.-техн. конф. /ГАЦМиЗ -Красноярск, 1999. -С.81 -82.

2. Пшеничная Е. Г., Першина Н.Г. Энергетический метод расчета предела прочности горных пород на разрыв // Там же -С. 82.

3. Першин Г.Д., Пшеничная Е.Г. Энергетический принцип расчёта параметров шпуровой отбойки блочного камня с применением невзрывчатых разрушающих средств // Камень и бизнес- 2000 г. -№3. -С. 15-16.

4. Першин Г.Д., Пшеничная Е.Г. Основы расчёта технологических параметров добычи природного камня с применением НРС // Добыча, обработка и применение природного камня: Сб. науч. трудов. - Магнитогорск, 2001. -С.77-94.

5. Першин Г.Д., Пшеничная Е.Г. Обоснование методики расчёта прочности природного камня. // Там же. - С. 129-141.

6. Першин Г. Д., Пшеничная Е. Г. Технико -экономическое обоснование оптимальных параметров подготовки гранитных блоков к выемке с применением НРС // Добыча, обработка и применение природного камня: Сб. науч. трудов. -Магнитогорск, 2002. -С. 28 -35.

7. Пшеничная Е.Г. Повышение эффективности добычи гранитных блоков буро-раскалывающим способом с применением НРС // Совершенствование технологий производства цветных металлов: Сб. материалов Всерос. науч. -техн. конф. студентов, аспирантов и молодых учёных / ГАЦМиЗ. -Красноярск, 2002-С. 194-196.

8. Пшеничная Е. Г. Классификация природного камня по энергетическому показателю трещинообразования в технологических процессах его добычи и обработки // Там же -С . 199 -200.

9. Першин Г.Д. , Пшеничная Е.Г. Метод оценки работоспособности НРС //Империя камня. -2002. №1 -2. -С. 30 -31.

10. Першин Г.Д., Пшеничная Е.Г. Энергетическая оценка трещиностойкости природного камня в технологических процессах добычи и обработки //Империя камня -2003. г. -№3-4. -С. 33 -35.

11. Першин Г.Д., Пшеничная Е.Г. Обоснование эффективной работы расширения НРС при шпуровой добычи блочного камня // Добыча, обработка и применение природного камня: Сб. науч. трудов. -Магнитогорск, 2004. -С. 70 -79.

12. Першин Г.Д., Пшеничная Е.Г., Северин Е.В. Обобщение задачи Гриффитса на объёмное разрушение упруго-хрупкого тела // Там же. -С.61 -70.

13. Першин Г.Д., Пшеничная Е.Г.,Северин.Е.В. Процесс разрушения массива при шпуровой добычи блочного камня // Там же. -С.92 -102.

14. Першин Г.Д., Пшеничная Е.Г. Рациональная технология шпурового способа добычи блочного камня с помощью НРС // Камень и бизнес. -2004 г. -№1. -С.31-34.

Подписано в печать 19.10.04. Формат 60x84 1/16. Бумага тип.№ 1.

Плоская печать. Усл.печ.л.1,0. Тираж 100 экз. Заказ 703.

455000, Магнитогорск, пр. Ленина, 38 Полиграфический участок МГТУ

»20 6 3 1

414

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Пшеничная, Елена Геннадьевна

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И

ПОСТОНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1 .Современное состояние минерально-сырьевой базы высокопрочного камня Урала.

1.2.Технологии и оборудование для разработки гранитных месторождений.

1.2.1. Буровзрывной способ отделения блоков.

1.2.2. Термогазоструйный способ отделения блоков.

1.2.3.Способ добычи блоков с помощью канатно -алмазных пил.

1.2.4.Комбинированные способы направленного отделения блоков.

1.2.5. Буроклиновой способ отделения блоков.

1.3 Исследование изученности шпурового способа добычи блочного камня с применением НРС.

1.4 Цель и задачи исследований.

2. ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ШПУРОВОГО СПОСОБА ДОБЫЧИ ГРАНИТНЫХ БЛОКОВ

ОТ ФИЗИКО -МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПРИРОДНОГО КАМНЯ И ЭФФЕКТИВНОСТИ

РАСПОРНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НРС.

2.1 .Энергетическая модель упруго —хрупкого разрыва горной породы вдоль строчки шпуров под воздействием распорных средств.

2.2.Силовое условие зарождения радиальных трещин на стенках шпуров.

2.3.Анализ взаимосвязи удельной работы трещинообразования от предела прочности материала горной породы. Классификация природного камня.

2.4.Установление зависимости удельной поверхностной энергии от физико -механических свойств материала горных пород.

2.5.Обоснование и расчёт наведённых радиальных трещин в околошпуровой зоне.

ВЫВОДЫ.

3. ИССЛЕДОВАНИЕ И ОБОСНОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОЙ РАБОТЫ РАСШИРЕНИЯ НРС

ПРИ ШПУРОВОЙ ДОБЫЧЕ БЛОЧНОГО КАМНЯ.

3.1.Расчётная величина, необходимой удельной энергии отрыва объёмов камня от массива, при шпуровом способе его добычи.

3.2.Способы и методика лабораторной оценки эффективности распорного воздействия НРС различных марок.

ВЫВОДЫ.

4. ОСНОВЫ РАСЧЁТА РАЦИОНАЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ШПУРОВОГО СПОСОБА ДОБЫЧИ ПРИРОДНОГО КАМНЯ

С ПРИМЕНЕНИЕМ НРС.

4.1.Разработка технико -экономической модели процесса подготовки объёмов камня к выемке.

4.2. Методика расчёта оптимальных

4.3. технологических параметров.

4.4. Экономический эффект от применяемых рациональных параметров технологии добычи гранитных блоков.

ВЫВОДЫ.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Обоснование рациональных параметров технологии добычи гранитных блоков с применением невзрывчатых разрушающих средств"

Природные облицовочные камни широко применялись и применяются в различных областях народного хозяйства: архитектуре, строительстве, технике, художественной обработке камня. Развитие и освоение новых методов добычи и обработки природного облицовочного камня позволило существенно расширить область использования камня и значительно снизить его стоимость.

Сооружение промышленных предприятий и объектов культурно бытового назначения, широкое строительство новых линий метрополитена, большой рост капитального строительства, а также стремление специалистов сделать эти постройки долговечными и выразительными потребовали значительного увеличения объёмов производства облицовочных материалов из природного камня. Это в свою очередь ведёт к необходимости расширения сырьевой базы -выявления новых месторождений природного облицовочного камня и увеличения его ассортимента, в том числе и разновидностей, характеризующихся высокой декоративностью. За последние годы в нашей стране значительные успехи достигнуты в выявлении и разведке новых месторождений. Камнедобывающая и камнеобрабатывающая отрасль промышленности, в России как никакая другая отрасль строительных материалов, развивается очень высокими темпами. Подтверждение того можно найти и в материалах зарубежной печати [ 108, 109 ] где освещены все аспекты развития каменной промышленности за последние годы на всемирном макроэкономическом уровне. Мировой макроэкономический анализ рынка камня показывает , что доход от экспорта каменной продукции во многих странах растёт со скоростью, которая просто немыслима для развитых стран. Помимо Китая, где был зарегистрирован максимальный процент дохода, эта тенденция наблюдается в России, Болгарии, Хорватии, Венгрии, Индии, Малайзии, Марокко, Румынии, Словакии, Словении, Южной Африке, Южной Корее, Тайване, Таиланде и Турции. А уровень благосостояния таких развивающихся стран как Китай, Россия, Индия и Австралия составляет половину благосостояния всей планеты [97].

Италия является основным экспортёром во всём мире, но за последние четыре года отмечалось ежегодное сокращение количества её товаров в размере 1,5%, значительное снижение наблюдалось также в Испании, Португалии и Греции. Китай отстаивает свои позиции лидера, его доля в производстве камня в мире на 2003 год составила свыше 20%. Основные тенденции развития рынка камня в мире освещены в специализированных научно —технических изданиях [57,58,65,97,106].

Для камнедобытчиков и камнеобработчиков актуальнейшей проблемой является увеличение изготовления необходимых полированных изделий из камня, главным образом, за счёт рациональной добычи и использования блоков. А это возможно применяя более современные, менее трудоёмкие и материалоёмкие , технологические комплексы, позволяющие снизить их себестоимость.

К настоящему времени, техника и технология добычи блоков природного камня из прочных горных пород, осуществляется преимущественно буроклиновым, буровзрывным, реже термогазоструйным и с помощью канатно -алмазных пил способами. Однако, качество добываемых блоков в части соблюдения их формы и размеров, монолитности камня, не всегда удовлетворительные. Потому как добыча блоков из высокопрочных пород, в большинстве карьеров, осуществляется с применением взрывных способов отделения камня от массива, которые приводят к резкому снижению выхода продукции из добываемого сырья и её качества, особенно в части монолитности камня . А что касается буроклиновых способов, то на данный момент, карьерами используются устаревшие технологические схемы ведения горных работ.

Существующая практика добычи блочных гранитов и другого прочного камня не располагает надёжными рекомендациями по выбору рациональных параметров шпурового способа отделения камня от массива с применением невзрывчатых разрушающих средств (НРС) и основывается на конкретном опыте каждого предприятия. Поэтому научное обоснование рациональных технологических параметров добычи высокопрочного декоративного камня шпуровым способом с применением невзрывчатых разрушающих средств (НРС), обеспечивающих минимальные эксплуатационные затраты и потери блочной продукции, является актуальной научно-технической задачей.

Идея работы состоит в том, что повышение эффективности добычи камнеблоков достигается минимизацией удельных эксплуатационных затрат при подготовке объемов камня к выемке за счет рационального сочетания параметров буровых работ и качественно-количественного состава НРС с учетом прочности добываемых горных пород.

Для достижения поставленной цели потребовалось решить следующие задачи:

- обосновать путём составления энергетического баланса разрыва горной породы вдоль строчки шпуров необходимую удельную работу расширения НРС; разработать комплексную методику расчета оптимальных и выбора рациональных технологических параметров, минимизирующих удельные эксплуатационные затраты шпурового способа добычи блочного камня.

Основные научные положения, выносимые на защиту.

1. Рациональные значения технологических параметров шпурового способа добычи блочного камня с применением НРС достигаются минимизацией удельных эксплуатационных затрат процесса подготовки объёмов камня к выемке по разработанной экономико -математической модели, учитывающей технологические потери блочной продукции, как функцию параметров способа добычи.

2. Экономико -математическая модель процесса включает стоимостную оценку трудоёмкости буровых работ , затрат на приобретение и применение распорных средств ( НРС), а также энергетические затраты на образование и развитие магистральной трещины отрыва монолита от массива вдоль строчки шпуров, и таким образом обеспечивает возможность обоснования эффективной удельной работы НРС для различных значений трещиностойкости камня.

3. Трещиностойкость материала породы характеризуется потенциальной энергией деформации чистого сдвига, которая принята в качестве критерия при создании классификации сопротивляемости природного камня разрывающему воздействию в процессе отделения объёмов камня от массива шпуровым способом. При этом установленная линейная корреляционная связь между данной удельной энергией и пределом прочности на разрыв даёт возможность классифицировать материал природного камня по показателю прочности на пять классов.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечивается: исходными данными и предпосылками предшествующих работ, отечественных и зарубежных исследований в данной области; непротиворечивостью полученных результатов фундаментальным положениям физики разрушения горных пород, статическим и квазистатическим теориям прочности; хорошей сходимостью прогнозных оценок расчетной эффективной работы НРС с результатами экспериментальных исследований; апробацией и положительными результатами применения рекомендуемых рациональных технологических параметров в производственных условиях. Научная новизна работы : предложена оптимизационная экономико -математическая модель шпурового способа отделения блоков камня от массива с применением распорных средств, основанная на установленной с помощью энергетического метода взаимосвязи основных технологических параметров бурения шпуров от удельной работы НРС и физико-механических свойств породы, отражающих её трещиностойкость при нормальном разрыве; обоснована величина эффективной удельной работы расширения НРС, обеспечивающая образование магистральной трещины разрыва вдоль строчки шпуров при минимальных эксплуатационных затратах процесса отделения объёмов камня от массива и разработаны методики для определения энергетических характеристик существующих и вновь создаваемых НРС в лабораторных условиях; предложена энергетическая классификация горных пород, применяемых в качестве строительного и облицовочного материалов, определяющая степень трещиностойкости природного камня в технологических процессах его добычи и разделки;

Практическая значимость работы состоит в разработке методических принципов:

- прогноза и расчета необходимой и достаточной удельной работы НРС, дающей возможность эффективно осуществлять добычу высокопрочного камня шпуровым способом;

- для обоснования и выбора рациональных технологических параметров шпурового способа добычи камнеблоков в зависимости от работоспособности НРС и прочности камня, что позволило минимизировать удельные эксплуатационные затраты и технологические потери блочного сырья.

Реализация результатов работы.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на конференциях: «Теория и практика добычи и обработки природного камня» (Магнитогорск -2001-2004г.); «Совершенствование методов поиска и разведки, технологии добычи и переработки руд» (Красноярск, 1999г.); «Камнеобработка-2004» (г. Москва); «Итоги выполнения НИР МГТУ за 1999-2002г.(Магнитогорск)»; на заседании научного семинара кафедры МиЭГП, МГТУ (Магнитогорск, 1999-2002г.)

При решении поставленных в диссертации задач использованы следующие методы научных исследований : анализ литературных данных и существующего опыта добычи блоков гранита; технико-экономический анализ, аналитические и графико-аналитические методы, математическое и экспериментальное моделирование.

Заключение Диссертация по теме "Геотехнология(подземная, открытая и строительная)", Пшеничная, Елена Геннадьевна

ВЫВОДЫ

1. Разработанная экономико -математическая модель процесса отделения объёмов камня от массива шпуровым способом с применением НРС построена на балансе удельных эксплуатационных затрат с учётом технологических потерь при выемке блочной продукции данным способом. При этом основой разработанной экономико -математической модели является установленная квазистатическая связь между технологическими параметрами шпурового способа добычи блочного камня и его прочностными свойствами.

2.Такие оптимальные технологические параметры, как диаметр шпуров и расстояние между ними , в зависимости от прочности камня, определяют путём минимизации эксплуатационных затрат, согласно разработанной экономико -математической модели. С ростом предела прочности оптимальные величины диаметра шпура увеличиваются, а межшпуровое расстояние уменьшается в пределах каждого класса разработанной классификации и составляют (м):

I кл. - dmn= 0,032,1шп=0,45;

II кл. - duin=0,032-0,41,1шп=0,45-0,40;

III кл. - d^O,041-0,45,1ШН=0,4-5-0,35;

IV кл. - ашп=0,45-5-0,050,1шп=0,35-0,30;

V кл. - dmn=0,050,1шп=0,30.

3.С ростом отношения эксплуатационных затрат, связанных с расходом на буровые работы к стоимости на приобретение и применение НРС, оптимальные величины dIlin и 1шп возрастают при прочих равных условиях.

4.Показано, что одним из значимых факторов, влияющих на оптимальные величины dmn и 1шп, помимо экономических показателей, является коэффициент технологических потерь камня кп. С увеличением технологических потерь снижаются оптимальные значения диаметра шпура и межшпурового расстояния.

5.При постоянном энергетическом тарифе на НРС уровень минимальных эксплуатационных затрат Cvmin по мере увеличения предела прочности ар от 5 до 25 МПа:

- повышаются на 7 -15% в связи с ростом коэффициента технологических потерь кп=1-5 ;

- снижаются до 10%, если для более прочных пород (ар>15МПа) применять более эффективные НРС.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

2. Разработанная методика оценки работоспособности НРС включает два варианта определения удельной работы НРС: по толстостенному составному металлическому цилиндру при условии постоянства заданного усилия прижатия двух частей цилиндра (испытание смеси итальянской фирмы "Кимика Эдиле" по данному способу показали удельную энергию распора порядка анрс=0,4МПа); по тонкостенному металлическому цилиндру при условии соблюдения физического и геометрического подобия (в результате испытаний отечественной смеси "НРС-1" было получено анрс^=ф,1-0,8)10"2МПа).

3. Показано, что существует технико-экономическая целесообразность установления верхних границ работоспособности НРС по показателю удельной работы в зависимости от прочности добываемого блочного камня. Условию "минимальные" технологические затраты и "необходимое" распорное воздействие соответствуют следующие показатели: для dum= 40 мм и Га1 !Гр = 0,5, кшп=10. анрс= (0,02 ч- 0,04) МПа при о=(5-Ы0)МПа; анрс= (0,07 4-0,09) МПа при о=(20-ь25)МПа; для dum=20 мм и YjYp = 0,5 , кшп=10. а,1рс=(0,035 -г 0,07) МПа при о=(5ч-10)МПа; анрс= (0,140 -г- 0,17) МПа при о=(20^25)МПа.

4. Упруго-хрупкая деформация массива от воздействия осесимметричного давления внутри шпура реализуется в состоянии чистого сдвига материала породы , поэтому потенциальная удельная энергия деформации чистого сдвига при давлении в шпуре, равном пределу прочности на разрыв, характеризует трещинообразование (трещиностойкость) и в связи с этим является мерой при создании классификации сопротивляемости природного камня раскалывающему воздействию.

5. Установлена на основе существующих данных физико-механических свойств горных пород, применяемых в качестве строительных и облицовочных материалов, корреляционная взаимосвязь линейного типа между удельной энергией трещинообразования и пределом прочности на разрыв, что позволило классифицировать природный камень по показателю прочности на пять классов: до 4 МПа - легкоразрушаемые;

4-ь8 МПа -средней трудности разрушения;

8-И 2 МПа-трудноразрушаемые;

12-И 8 МПа -весьма трудно разрушаемые; свыше 18 МПа -чрезвычайно трудно разрушаемые.

6. Необходимым условием зарождения магистральной трещины разрыва в плоскости заложения шпуров является равенство удельной работы НРС и удельной энергии трещинообразования , а достаточным условием её развития во времени является наличие разницы между данными энергетическими характеристиками. Конечная длина магистральной трещины прямо пропорциональна поперечной площади шпура и обратно пропорциональна удельной поверхностной энергии материала породы, а также количеству наведённых радиальных трещин в околошпуровой зоне .

7. На развитие магистральной трещины с относительной длиной, равной 5-10 диаметра шпура, затрачивается 65 -70% от общей удельной работы НРС, остальная энергия расходуется на зарождение радиальных трещин (15 -10% ) и подвижку монолита по горизонтальным плоскостям напластования (до 20%).

8. Разработана квазистатическая связь между основными технологическими параметрами шпурового способа добычи блочного камня и его прочностными свойствами, которая является основой для создания экономико -математической модели процесса отделения объёмов камня от массива , построенной на балансе удельных эксплуатационных затрат с учётом технологических потерь при выемке блочной продукции данным способом.

9.Путём минимизации эксплуатационных затрат, согласно разработанной экономико -математической модели определены и предложены рациональные технологические параметры шпурового способа добычи блочного камня с применением НРС в зависимости от групп прочности горной породы.

10. При постоянном энергетическом тарифе на НРС уровень минимальных эксплуатационных затрат Сушш по мере увеличения предела прочности ср от 5 до 25 МПа:

- повышаются на 7 -15% в связи с ростом коэффициента технологических потерь kn=l-i-5 ;

- снижаются до 10%, если для более прочных пород (стР>15МПа) применять более эффективные НРС.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Пшеничная, Елена Геннадьевна, Магнитогорск

1. Агеев С. Г.Разработка месторождений гранитов с использованием устройств динамического направленного раскола пород // Физикотехнические проблемы разработки и обогащения твёрдых полезных ископаемых. -М.: ИПКОН АН СССР, 1986. -С. 112 -121.

2. Алимов О.Д., Мамасаидов М.Т. Технические средства отделения блоков камня от массива. Фрунзе, 1987. - 216 с.

3. Артамонов С.М., Агеев С.Г. Добыча блоков природного камня недробящим способом // Строительные материалы. -1985 -N7 -С. 9 -10.

4. Бабин Ю. Н., Бобович В. С. Проходка щелевых выроботок в гранитном массиве // Экспресс -информация . Серия "Промышленность нерудных и неметалл орудных материалов". /ВНИИЭСМ. 1986. Вып. 1. С. 5 -8.

5. Бакка Н.Т. Возможности снижения потерь гранита при добыче блоков терморезаками // Строительные материалы. -1976. -N 5. С.8.

6. Бакка Н.Т. Газоструйный терморезак и выход гранитных блоков. // Буд1вельш материал! i конструкций 1972. -N 2. С. 16.

7. Бакка Н.Т. Комбинированный способ отбойки гранитных блоков.// Реферативная информация . Серия "Промышленность нерудных и неметаллорудных материалов". /ВНИИЭСМ. 1978. Вып. 2. С. 23 -24.

8. Бакка Н.Т. Обоснование способа пороховой отбойки при добыче гранитных блоков // Экспресс -информация . Серия "Промышленность нерудных и неметаллорудных материалов". /ВНИИЭСМ. 1986. Вып. 5. С. 18 -19.

9. Бакка Н.Т. Оптимальная схема взрывной отбойки лабродарита в условиях Головинского карьера. // Реферативная информация . Серия "Промышленность нерудных и неметаллорудных материалов". /ВНИИЭСМ. 1979. Вып. 4. С. 39-41.

10. Бакка Н.Т. Рациональные области использования термогазоструйного резания гранита. // Экспресс -информация . Серия "Промышленность нерудных и неметаллорудных материалов". /ВНИИЭСМ. 1985. Вып. 5. С. 13 -14.

11. Бакка Н.Т. Снижение потерь и улучшение качества блоков гранита при их добыче с помощью гидроклиньев. // Реферативная информация . Серия "Промышленность нерудных и неметаллорудных материалов". /ВНИИЭСМ. 1980. Вып. 9. С. 24 -28.

12. Бакка Н.Т. Снижение потерь при добыче гранитных блоков с помощью газоструйной камнерезной машины. // Техническая информация . Серия "Промышленность нерудных и неметаллорудных материалов". /ВНИИЭСМ.1976. Вып. 5. С. 37 -40.

13. Бакка Н.Т., Ильченко И.В. Облицовочный камень. Москва, "Недра", 1992.-303 с.

14. Бакка Н.Т.Технологические рекомендации по снижению потерь и отходов природных облицовочных гранитов при добыче и переработке. Киев. МПСМ УССР. 1983. -33 с.

15. Барон Л.И. Нарушения пород при контурном взрывании. Л.: «Наука» 1975 .- 340 с.

16. Бычков Г.В. Добыча и обработка природного камня. Серия: История каменного урала // Камень вокруг нас. -2000. -N 8(13). -С. 10 -22.

17. Бычков Г.В. Добыча и обработка уральского природного камня на рубеже тысячелетий // Горный журнал . -2001. -N 3. -С. 11 -15.

18. Бычков Г.В. Докторская диссертация, Екатеринбург 2004.-385 с.

19. Бычков Г.В. Освоение месторождений природного камня Урала. Месторождения камня высокой прочности // Камень вокруг нас. -2002.-N22.-С. 4-11.

20. Бычков Г.В. Эксплуатирующиеся месторождения природного камня Урала // Добыча, обработка и применение природного камня. -Магнитогорск: МГТУ им. Г. И. Носова, 2001. -С.6 -36.

21. Вересов Н. К. Разработка рациональных режимов разрушения крепких пород алмазными пмлами при обработке природного камня: Дис. .канд. техн. наук. -М.:МГИ, -1988. -103 с.

22. Вовк А.А. Основы прикладной геодинамики взрыва. — Киев.: «Наукова думка» 1976 г.-104 с.

23. Гайдуков Э.Э. Гидроклиновые устройства для разработки горных пород и пути их усовершенствования. -М.: ЦНИИТЭСстроймаш. -1985. -40 с.

24. Геронтьев В.И. Предварительные результаты и основные направления теоретических и экспериментальных исследований разрушения углей ударной нагрузкой. // Тр. ИГД. АН СССР . М.: АН СССР -т1.

25. Гудман Р. Механика скальных пород. -Москва, Строй-издат, 1987.

26. Гумеров Jl.Г. Гранитоиды // Изв. вузов. Горный журнал. -1994. -N 11 -12. -С.50-52.

27. Гумеров Л.Г. Самоцветы и облицовочные камни Среднего Урала. -Екатеринбург: Минприроды РФ, ДПР Уральского региона, ОАО УГСЭ, 2000.-126 с.

28. Гумеров Л.Г., Шангелия А.Д., Соколов Е.Ф., Голдобин А.В. Природные облицовочные камни Урала. / Под ред. К.К. Золоева, Б.А.Попова. -М.:Недра, 1981. -70 с.

29. Гуров М.Ю. Обоснование технологических параметров добычи и разделки гранитных блоков канатно -алмазными пилами. Автореф. дис. . канд. техн. наук. -М., 2002. -16 с.

30. Гуров М.Ю. Обоснование технологических параметров добычи и разделки гранитных блоков канатно -алмазными пилами. Дис. .канд. техн. наук.М: Магнитогорский Государственный Технический Университет. 120 с.

31. Давтян К. Д. Добыча мраморных блоков с применением гидроклиньев // Сб. научн. докл. аспирантов и соискателей НИИКС. -Ереван: 1969. -Вып. 4. -С. 51 -60.

32. Даниэль П. Пиление гранитных слябов становиться быстрее и чище //Камень вокруг нас. -2000. -N9(14). -С. 38 -39.

33. Десов А.Е. Метод определения прочности бетона на растяжение. "Строительная промышленность", 1953,\ 9.-С. 8-10.

34. Друкованый М.Ф, Комир В.М., Кузнецов В.М. Действие взрыва в горных породах. Киев.: «Наукова Думка» 1973 г.-ЗЗ с.

35. Дягтяренко Н. В. Исследования и разработка технологии добычи гранитных блоков при комбинированных способах подготовки их к выемке. Автореф. дис. . канд. техн. наук. -М., 1983. -22 с.

36. Зайцев Ю.В. Механика разрушения для строителей- М.: Высшая школа, 1991.-140 с.

37. Иванова B.C., Терентьев В.Ф. Природа усталости металлов. — М.: Металлургия, 1975. 455с.

38. Ильин С.А. Технология открытой разработки гранитных месторождений, (часть 2). -М.: МГИ. -90 с.

39. Ильин С.А. Технология открытой разработки гранитных месторождений, (часть 1). -М.: МГИ. -58 с.

40. Ильницкая Е.И. Определения сопротивления углей сдвигу и разрыву. Тр.ИГД АН СССР, т. 1. Изд-во АН СССР, 1954. -280 с.

41. Ильницкая Е.И., Тедер Р.И., Ватолин Е.С., Кунтыш М.Ф. Свойства горных пород и методы их определения. М.: «Недра» 1969 г. 392 с.

42. Инструкция по применению невзрывчатых разрушающих средств (НРС) для добычи камня на карьерах Министерства промышленности строительных материалов СССР (временная). -М.: МПСМСССР, 1986.-12 с.

43. Карасёв Ю. Г. Способы добычи гранитных блоков и область их использования. Деп., МГИ., М., 1992, N27/9 -25 с.

44. Карасёв Ю. Г. Технология горных работ на карьерах облицовочного камня.-М.: «Недра», 1995 г.- 198 с.

45. Карасёв Ю. Г. Формирование технологии горных работ по структурно —технологическим зонам на карьерах облицовочного камня высокой прочности. Дис. .докт. техн. наук. -СПб.: Санкт — Петербургский горный институт (технический университет), 1993. -228 с.

46. Карасёв Ю. Г., Бакка Н. Т. Природный камень. Добыча блочного и строительного камня: Учеб. пособие. -СПб., 1997. -428 с.

47. Каталог алмазного камнеобрабатывающего инструмента фирмы «SEA Utensili Diamantati S. p.A. »-Itali: Cadelbosco Sopra, 1991. -50 c.

48. Каталог алмазного камнеобрабатывающего инструмента фирмы Diamant Boart s. a. -Belgium: Brussels., 1998. -48 c.

49. Каталог алмазного камнеобрабатывающего инструмента фирмы DiamantD. -Italy: Giorgio inBosco, 1992. -20. с.

50. Каталог алмазного камнеобрабатывающего оборудования фирмы «Bidese Impianti» S.r.l. —Itali: Sandrigo, 2002. -15 с.

51. Кичигин А.Ф. и др. Алмазный инструмент для разрушения крепких горных пород. -М.: Недра, 1980. -159 с.

52. Койфман М.И., Сенатская Г.С., Чирков С.Е., Квашнина О.И Исследования масштабных изменений прочности горных пород в связи с их петрографическим строением. Сб. "Механические свойства горных пород", Изд-во АН СССР, 1963. -104 с.

53. Косолапов А.И. Научные основы формирования технологических комплексов горных работ для разработки месторождений мрамора. Докторская диссертация, Красноярск 1993.-287 с.

54. Косолапов А.И. Технология добычи облицовочного камня. Издательство Красноярского университета, Красноярск, 1990.

55. Кузнецов Г.Н. Определение механических характеристик горных пород на малых образцах. Тр. совещания по координации исследований в области отделения от массива углей и пород. Изд-во АН СССР, 1954.-304 с.

56. Ландау Л. Д., Лифшиц Е.М. Механика сплошных сред. М.: ГИТТЛ, 1954. -796 с.

57. Лебедев Ю.А. Малогабаритная автономная гидрораскалывающая установка для добычи и пассировки блоков // Экспресс -информация . Серия "Промышленность нерудных и неметаллорудных материалов". /ВНИИЭСМ. 1985. Вып. 1. С.15 -19.

58. Малышева Н.А. Сиренко В.Н. Технология разработки месторождений нерудных строительных материалов М.: Недра, 1978. -253 с.

59. Марченко JI.H. Увеличение эффективности взрыва при добыче полезных ископаемых. М.: «Наука» 1965 г. 222 с.

60. Международная торговля камнем // Камень и бизнес. -2001. -N3. -С.5 -8.

61. Международный товарооборот облицовочного камня // Камень и бизнес. -1993. -N1. -С. 35 -36.

62. Мельников Н.В, Ржевский В.В., Протодьяконов М.М. Справочник (кадастр ) физических свойств горных пород. Москва, "Недра", 1975.

63. Миндели Э.О. и др. Комплексное исследование действия взрыва в горных породах. М.: Недра, 1978. -253 с.

64. Николаев М. М. Калашников JI.B. Применение невзрывчатого разрушающего средства при отрицательных температурах . // Экспресс -информация . Серия "Промышленность нерудных и неметшиюрудных материалов". /ВНИИЭСМ. 1986. Вып. 11. С. 3 -5.

65. Новожилов М.Г. Открытые горные работы. -М.: Недра, 1956. -553 с.68.0блицовочно -декоративный камень в границах бывшего СССР:

66. Атлас -каталог / Сычёв Ю.И., Изд. Внешторгиздат, 1993. -276 с.

67. Орлов A.M. Добыча и обработка природного камня. М.:Стройиздат, 1977. -350 с.

68. Первые итоги 2002 г на итальянском и мировом рынке камня // Камень и бизнес. -2002. -N3. -С.29.

69. Першин Г. Д., Пшеничная Е. Г. Технико -экономическое обоснование оптимальных параметров подготовки гранитных блоков к выемке с применением НРС // Добыча, обработка и применение природного камня. -Магнитогорск: МГТУ им. Г. И. Носова, 2002. -С. 28 -35.

70. Першин Г.Д. , Пшеничная Е.Г. Метод оценки работоспособности НРС //Империя камня. -2002. №1 -2 С. 30-31.

71. Першин Г.Д., Пшеничная Е.Г. Обоснование эффективной работы расширения НРС при шпуровой добычи блочного камня // Добыча, обработка и применение природного камня. -Магнитогорск: МГТУ им. Г. И. Носова, 2004. -С.70 -79.

72. Першин Г.Д., Пшеничная Е.Г. Энергетическая оценка трещиностойкости природного камня в технологических процессах добычи и обработки. //Империя камня. -2003. г. №3 С. 31 -33.

73. Першин Г.Д., Пшеничная Е.Г., Северин Е.В. Обобщнние задачи Гриффитса на объёмное разрушение упругохрупкого тела // Добыча, обработка и применение природного камня. -Магнитогорск: МГТУ им. Г. И. Носова, 2004. -С .61 -70.

74. Першин Г.Д., Пшеничная Е.Г.,Северин.Е.В. Процесс разрушения массива при шпуровой добычи блочного камня. // Добыча, обработка и применение природного камня. -Магнитогорск: МГТУ им. Г. И. Носова, 2004. -С .92 -102.

75. Першин Г.Д. Обоснование технологических параметров добычи блоков мрамора канатными пилами: Дис. .докт. техн. наук. -М.: МГИ,-1992.-349 с.

76. Першин Г.Д. Повышение эффективности работы канатно -алмазных пил при добыче природного камня // Горный журнал. — 1994. №8. -С. 29-33.

77. Першин Г.Д. Энергетический принцип расчета поверхностного разрушения горных пород алмазно-абразивным инструментом // Известия вузов. Горный журнал. — 1992. №6. — С. 69-76.

78. Першин Г.Д., Косолапов А.И. Рациональная геометрия забоя при добыче мрамора канатно —алмазными пилами // Камень и бизнес. -1995. -N2. -С.10 -14.

79. Першин Г.Д., Пшеничная Е.Г. Обоснование методики расчёта прочности природного камня. // Добыча, обработка и применениеприродного камня. Магнитогорск МГТУ им. Носова 2001 г. - С. 129-141.

80. Першин Г.Д., Пшеничная Е.Г. Основы расчёта технологических параметров добычи природного камня с применением НРС. // Добыча, обработка и применение природного камня. — Магнитогорск МГТУ им. Носова 2001 г. С. 77 -94.

81. Першин Г.Д., Пшеничная Е.Г. Энергетический принцип расчёта параметров шпуровой отбойки блочного камня с применением невзрывчатых разрушающих средств. // Камень и бизнес. 2000 г. №3 С. 15-16.

82. Першин Г.Д., Северин Е.В., Пшеничная Е.Г. Определение размеров зоны и степени трещинообразования при шпуровой отбойке блочного камня. // Вестник МГТУ 2003 г.

83. Першин Г.Д., Сердюков В.В., Гуров М.Ю. Исследование силовых режимов распиловки природного камня алмазно-абразивным инструментом // Добыча, обработка и применение природного камня: Сб. науч. тр. Магнитогорск, 2001. — С. 119-129.

84. Першин Г.Д.,Караулов Н.Г., Афонин А.В. Оптимизация параметров забоя при добыче блочного камня с применением канатно — алмазных пил // Добыча, обработка и применение природного камня. Магнитогорск МГТУ им. Носова 2001 г. - С. 54-64.

85. Поздняков З.Г., Росси Б.Д. Справочник по промышленным взрывчатым веществам. -М.: Недра, 1977. -253 с.

86. Протасов Ю.И. Разрушение горных пород . М.: 1995г. -453с.

87. Ракишев Б.Р. и др. Техника и технология добычи гранитных блоков. -М.: Недра, 1989. -256 с.

88. Рахимов В.Р., Шифрин Е.И.,Фазылов С.С. Совершенствования технологии добычи блоков облицовочного камня . -Ташкент. 1976.208 с.

89. Рекомендации по применению невзрывчатых разрушающих средств (НРС) для добычи блоков природного камня на карьерах Министерства промышленности строительных материалов СССР / МГИ, ВНИПИИСТРОМСЫРЬЁ. -1986. -55 с.

90. Ржевский В.В. Открытые горные работы. Часть 1. Производственные процессы: Учебник для вузов. -4-е изд., перераб. и доп. -М.: Недра, 1985. -509с.

91. Ржевский В.В. Открытые горные работы. Часть 2. Технология и комплексная механизация: Учебник для вузов. -4-е изд., перераб. и доп. -М.: Недра, 1985. -549с.

92. Ржевский В.В., Новик Г.Я. Основы физики горных пород М.: Недра, 1984. -359с.

93. Родин Р. А. Разрушение куска горной породы ударом. // Комплексное использование сырья месторождений нерудных строительных материалов. -М.: «Стройиздат» 1982 г. -С. 109-118.

94. Руководство по применению разрушающих средств для разработки строительных конструкций и каменных горных пород. НИИСП Госстроя УССР. -Киев, 1988, 59 с.

95. Сенатская Г.С. Изучение эффекта местного контактного разрушения и уплотнения в прозрачных кристаллах. // Исследования физико-механических свойств и взрывного способа разрушения горных пород. М.: «Наука» 1970 г.-С. 107-115.

96. Синельников О.Б. Финский опыт добычи гранитных блоков // Горный журнал -1995. N5. С.36 -38.

97. Тенденция развития рынка камня в мире // Камень и бизнес. -2003. -N3.-C.13 -17.

98. Уширенко Д.Я. Перспективное оборудование на предприятия // Строительные материалы. -1983. N 8. -С. 16.

99. Хорьков П.Н., Николаев М. М. и др. Средство для добычи блоков природного камня // Строительные материалы. -1984 -N8 -С. 10.

100. Христолюбов В. Д. Разработка ресурсосберегающего способа добычи минерального сырья невзрывчатыми разрушающими смесями: Автореф. дис. . канд. техн. наук. -М., 1988. -21 с.129

101. Христолюбов В.Д., Скоробогатова JI.M. Невзрывные способы разрушения горных пород. Учебное пособие, М.: 1991.-19 с.

102. Хрущов М.М., Бабичев М.А. Исследования изнашивания металлов. М.: Из-во АН СССР, 1960. 351с.

103. Ю.Черепанов Г.П., Ершов JI.B. Механика разрушения. М.:

104. Экспортно -импортный оборот камня в России // Камень и бизнес. -1998.-N1.-C. 6-8.

105. Diamond tools for the stone industri. Brussels -Belgium, Diamant Boart S.A., 1995.-48 p.

106. Montani C. "Stone 20017 Gruppo Editorale Faenza Editrice.

107. Montani C. "Stone 2003"/ Gruppo Editorale Faenza Editrice.

Информация о работе

Пшеничная, Елена Геннадьевна
кандидата технических наук
Магнитогорск, 2004
ВАК 25.00.22

Диссертация

Обоснование рациональных параметров технологии добычи гранитных блоков с применением невзрывчатых разрушающих средств - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Обоснование рациональных параметров технологии добычи гранитных блоков с применением невзрывчатых разрушающих средств - тема автореферата по наукам о земле, скачайте бесплатно автореферат диссертации

Похожие работы