Обоснование технологии буровзрывных работ в карьерах и открытых горно-строительных выработках на основе деформационного зонирования взрываемых уступов

Кузнецов, Виктор Андреевич

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Обоснование технологии буровзрывных работ в карьерах и открытых горно-строительных выработках на основе деформационного зонирования взрываемых уступов
ВАК РФ 25.00.20, Геомеханика, разрушение пород взрывом, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика

Автореферат диссертации по теме "Обоснование технологии буровзрывных работ в карьерах и открытых горно-строительных выработках на основе деформационного зонирования взрываемых уступов"

084604845

На правах рукописи

ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ БУРОВЗРЫВНЫХ РАБОТ В КАРЬЕРАХ И ОТКРЫТЫХ ГОРНО-СТРОИТЕЛЬНЫХ ВЫРАБОТКАХ НА ОСНОВЕ ДЕФОРМАЦИОННОГО ЗОНИРОВАНИЯ ВЗРЫВАЕМЫХ УСТУПОВ

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

Автореферат диссертации на соискание учёной степени

доктора технических наук

1 о мюн 2010

Москва 2010

004604845

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Московский государственный горный университет» на кафедре «Взрывное дело»

Научный консультант -доктор технических наук, профессор КРЮКОВ Георгий Михайлович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор РЕПИН Николай Яковлевич

доктор технических наук ОДИНЦЕВ Владимир Николаевич

доктор технических наук, профессор ЩУКИН Юлий Григорьевич

Ведущая организация - ОАО «ВНИПИпромтехнологии» (г. Москва)

Защита диссертации состоится" № июня 2010 г. в !2> час на заседании диссертационного совета Д-212.128.05 в Московском государственном горном университете по адресу: 119991, г. Москва, ГСП, В-49, Ленинский проспект, д. 6.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного горного университета

Автореферат разослан " " ии><0:^ 2010 г.

Учёный секретарь диссертационного совета доктор технических наук __МЕЛЬНИК Владимир Васильевич

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Добыча полезных ископаемых, промышленное и гражданское строительство сопряжены с необходимостью разработки больших объёмов крепких скальных горных пород, выемка и перемещение которых требуют предварительной буровзрывной подготовки (дробления и рыхления), осуществляемой, как правило, скважинными либо шпуровыми зарядами ВВ в условиях уступной отбойки. Годовые объёмы буровзрывных работ (БВР) в России превышают 2 млрд. м3, что в стоимостном выражении составляет, по ориентировочной оценке, 45 млрд. руб. в ценах 2009 г. Столь большие объёмы и высокая стоимость ежегодно выполняемых БВР, а также существенное влияние качества взорванной горной массы на производительность последующих выемочно-погрузочных работ, транспортировки и первых стадий обогатительного передела определяет необходимость постановки научных исследований, направленных на повышение эффективности БВР. В этой же связи следует отметить целесообразность совершенствования научно-методической базы проектирования взрывных работ в соответствии с накопленным за последние десятилетия опытом.

Анализ технологии открытых горных работ позволяет выделить две наиболее существенные проблемы, связанные с БВР, - обеспечение требуемой степени дробления пород и устойчивости долговременных откосов уступов и бортов карьеров и шрно-строительных выработок.

Необходимость достижения требуемой степени дробления обусловлена отмеченным выше влиянием качества взорванной горной массы на производительность последующих горно-технологических процессов. Кроме того, в промышленном строительстве требования к качеству взорванной массы нередко ужесточаются техническими условиями, исходя из функциональных особенностей строящихся объектов. Например, в гидротехническом строительстве для отсыпки конструктивных призм плотин необходимо использовать горную массу заданного гранулометрического состава, обеспечивающего высокую плотность её укладки.

для расчёта параметров БВР являются весьма ориентировочными, а рассчитанные по ним параметры корректируются путём проведения дорогостоящих опытно-промышленных работ.

С увеличением глубины карьеров и горно-строительных выработок большое значение приобрело обеспечение устойчивости долговременных откосов уступов и бортов, поэтому существенно возросли требования к сохранности законтурного массива и качеству оформляемых бортов, что привело к разработке и широкому внедрению контурного взрывания. При этом сохранилась недооценка действия взрыва на законтурный массив, где раскрытие природных трещин и необратимые межблочные подвижки, вызванные взрывом, приводят к снижению устойчивости откосов и, следовательно, к необходимости их дорогостоящего крепления, либо к не менее затратному выполажива-нию. Поэтому при профилировании бортов карьеров и ответственных горностроительных выработок необходимо осуществлять смягчение механического воздействия БВР в тыльную часть массива, что определяет целесообразность разработки эффективной технологии щадящего взрывания в предконтурных зонах.

В соответствии с изложенным научная проблема обоснования технологии БВР, обеспечивающей заданную степень дробления пород и устойчивость бортов карьеров и горно-строительных выработок, является актуальной.

Цель работы - установление закономерностей, необходимых для обоснования технологии буровзрывных работ в карьерах и открытых горностроительных выработках, обеспечивающей требуемую степень дробления горных пород и сохранность долговременных бортов карьеров и выработок при многорядном короткозамедпенном взрывании скважинных зарядов ВВ в условиях уступной отбойки.

Идея работы состоит в использовании деформационного зонирования взрываемых уступов и учёте характера взрывного воздействия в отдельных зонах для определения рациональных параметров буровзрывной технологии.

Научные положения, представленные к защите:

1. При взрывном разрушении массива скальных горных пород в нём, кроме зон измельчения, дробления и трещинообразования, формируется зона остаточных межблочных подвижек, уменьшающая устойчивость массива в обнажениях и сопротивление разрушению породы по подошве уступа; установлены новые соотношения для размеров этих зон.

2. При короткозамедленном взрывании многорядных систем скважинных зарядов во взрываемом уступе формируется не менее четырёх деформационных зон, различающихся по степени дробления горных пород и определяющих гранулометрический состав взорванной массы; при этом средний размер куска горной массы в общем развале определяется суммой средних зональных размеров, взвешенных по относительным объёмам соответствующих зон.

3. Средний размер куска взорванной горной массы находится в обратной зависимости от удельного расхода ВВ, прямо пропорционален корню квадратному из объёмного веса породы и осреднённого размера блока в массиве, а также коршо кубическому из диаметра заряда и коэффициента крепости пород.

4. Математическая модель дробления горных пород при короткозамедленном взрывании системы многорядных скважинных зарядов, детерминированная на основе деформационного зонирования взрываемых участков массива, позволяющая повысить точность прогнозной оценки грансостава взорванной горной массы, классифицировать горные породы по взрываемости и разработать методику расчёта рациональных параметров буровзрывной технологии, учитывающую требуемую степень дробления.

5. При групповом инициировании скважинных зарядов для исключения подбоя внутрискважинной сети ДШ вследствие межблочных подвижек в массиве горных пород интервалы замедления между смежными группами должны быть не более l,l(a/d)min, где (a/d)min- минимальное отношение расстояния между зарядами смежных групп к диаметру зарядов, инициируемых первыми.

6. Для обеспечения сохранности долговременных бортов в карьерах и открытых горно-строительных выработках необходимо использовать технолоппо щадящего взрывания в приконтурных участках массива, ширина которых должна соответствовать радиусу зоны остаточных межблочных подвижек от взрывов зарядов дробления с учётом точности его определения, что составляет 70... 150 диаметров зарядов (уменьшается с увеличением глубины расположения взрываемого уступа и блочности массива).

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, содержащихся в диссертационной работе, подтверждаются:

-корректной постановкой задач и соответствующим использованием теоретических и экспериментальных методов для обоснования полученных в работе результатов, выводов и рекомендаций;

-большим объёмом экспериментальных данных, значительная часть которых относится к полномасштабным промышленным экспериментам;

-теоретическим обобщением выявленных закономерностей с использованием общепринятых апробированных критериев надёжности при обработке результатов экспериментов.

Научная новизна работы заключается в следующем:

-установлены новые закономерности изменения радиусов зон дробления, трещинообразования и остаточных межблочных подвижек при взрыве колонковых зарядов ВВ от параметров зарядов и физико-технических свойств пород; при этом доказано, что радиус зоны межблочных подвижек зависит и от глубины расположения взрываемого заряда;

-вскрыта закономерность формирования грансостава взорванной горной массы при короткозамедленном взрывании многорядной системы скважинных зарядов в условиях уступной отбойки; показано, что грансостав горной массы в общем развале является результатом «сложения» полидисперсных масс из отдельных деформационных зон, образующихся во взрываемом уступе;

-уточнена зависимость степени дробления горных пород от показателей их физико-технических свойств и параметров зарядов;

-разработана детерминированная математическая модель взрывного дробления горных пород многорядной системой скважинных зарядов ВВ с учётом блочности массива, крепости пород, параметров зарядов и особенностей каждой деформационной зоны;

-обоснованы параметры щадящего (смягчённого) взрывания, выполняемого в приконтурных зонах карьеров и профильных выемок, с целью снижения отрицательного воздействия взрывных работ на устойчивость их откосов и бортов; получены зависимости для определения рациональной ширины приконтурных зон щадящего взрывания;

-установлена зависимость величины интервалов замедлений, безопасных по подбою концевиков ДТП, от относительного расстояния между зарядами, инициируемыми в смежных группах, позволяющая повысить надёжность и безопасность взрывных работ.

Научное значение работы состоит в развитии существующих представлений о зонах взрывного разрушения в массивах горных пород, уточнённой аналитической оценке размеров (радиусов) данных зон, последующем перенесении их в условия уступной отбойки горных пород, разработке математической модели взрывного дробления пород, детерминированной с учётом деформационного зонирования взрываемых уступов и, как результат, - в совершенствовании методологии обоснования рациональных технологических параметров взрывного разрушения горных пород скважинными зарядами ВВ.

Практическое значение работы заключается в:

-разработке методики расчёта размеров зон взрывного разрушения в массивах скальных горных пород, позволяющей учитывать влияние параметров зарядов ВВ, физико-технических свойств горных пород и глубину расположения взрываемого заряда;

-обосновании технологии БВР для уступной отбойки горных пород, обеспечивающей эффективное управление грансоставом взорванной массы . при многорядном короткозамедленном взрывании скважшгаых зарядов;

-обосновании технологии щадящего взрывания в приконтурных зонах карьеров и открытых горно-строительных выработок, обеспечивающей сохранность массива горных пород за контурной поверхностью;

-разработке усовершенствованных методов оперативной оценки грансо-става взорванной горной массы по поверхности развала после взрыва, учитывающих искажения поверхностного слоя.

Реализация результатов работы. Научные положения, рекомендации и методики, представленные в диссертации, использовались при проектировании и производстве БВР на объектах энергетического строительства (Хантайская, Нурекская, Колымская, Рогунская ГЭС, гидроузел Хоабинь' в СРВ), карьерах природного камня ПО «Уралмрамор», Саяно-Шушенского КОК, ПО «Закарпатнерудпром», ОАО «Ураласбест», ООО «Карбонат», железорудных карьерах ОАО «Лебединский ГОК» и «Карельский окатыш». На горно-строительных, вскрышных и добычных работах, выполнявшихся на указанных объектах, подготовлены рекомендации по производству буровзрывных работ и соответствующие проекты БВР, осуществлены экспериментальные и промышленные взрывы по отработке

рациональной технологии БВР для получения заданной степени дробления горной массы, технологии щадящего и контурного взрывания.

Результаты диссертационного исследования безопасной (по подбою внутрискважинных концевиков ДШ) величины интервалов замедлений между смежными группами одновременно инициируемых скважинных зарядов вошли в «Технические правила ведения взрывных работ в энергетическом строительстве».

Научные и практические результаты, полученные в диссертации, изложены в публикациях и научных отчётах, используются в учебном процессе при подготовке студентов МП'У по дисциплинам «Разрушение горных пород взрывом», «Технология и безопасность взрывных работ», «Проектирование и организация взрывных работ», «Специальные способы взрывных работ», а также на курсах повышения квалификации и переподготовки специалистов-взрывников.

Апробация работы. Основные положения и результаты исследований по теме диссертации систематически докладывались на научных конференциях МГИ - МГТУ (с 1974 г.), семинарах Межведомственной комиссии по взрывному делу, IV международной научной конференции по физическим проблемам разрушения горных пород (ИПКОН РАН, 2004), технических советах ПО «Уралмрамор», «Закарпатнерудпром», «Главмоспромстройматериалы», АФ «Гидроспецстрой», ООО «Гидроспецпроект», «Загранэнергоспецмонтаж», ОАО «Лебединский ГОК», «Карельский окатыш», «Ураласбест», ООО « Карбонат» и «Промтехвзрыв».

Публикации. По результатам исследований опубликованы 32 научные работы, в том числе 16 статей в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, включает 52 рисунка, 22 таблицы, список использованной литературы из 209 наименований, 3 приложения.

Автор выражает искреннюю признательность научному консультанту, проф., д.т.н Крюкову Г. М. за ценную научно-методическую помощь в процессе подготовки диссертации и коллективу кафедры "Взрывное дело" МГТУ, - за повседневную разностороннюю поддержку. Глубокая благодарность - специалистам - производственникам, причастным к

организации и проведению трудоёмких промышленных экспериментов.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. Состояние проблемы буровзрывного разрушения скальных пород в горном деле и строительстве. Задачи исследования

Значительное возрастание объёмов горных и горно-строительных работ, выполняемых с использованием энергии взрыва, обусловило ускоренное развитие взрывного дела, особенно заметное на протяжении последнего столетия.

Существенный прогресс в области взрывного дела был бы невозможен без научных исследований и развития теоретических представлений о действии взрыва в горных массивах. Наиболее важные аспекты теории подземного взрыва разработаны выдающимися отечественными учёными, военными инженерами Фроловьм М.М. и Боресковым М.М., акад. Мельниковым Н.В., Лаврентьевым М.А., Садовским М.А., Харитоном Ю.Б., Седовым Л.И., Ржевским В.В., Трубецким К.Н., Шемякиным Е.И., проф. Баумом Ф.А., Беляевым

A.Ф., Власовым O.E., Вовк A.A., Демидюком Г.П., Ляховым Г.М., Покровским Г.И., Родионовым В.Н., Сухановым А.Ф., Ханукаевым А.Н. и их учениками. В этой же связи необходимо отметать видных зарубежных исследователей - Нобеля А., Атчисона Т.К., Густафссона Р., Дюваля В.Ж., Кука М.А, Лан-гефорса У., Олофссона С.О., Перссона П.А., Хино К., Холмберга Р. и др.

Для совершенствования физико-технических основ оптимизации буровзрывных технологий разрушения горных пород большое значение имеют труды акад. РАН Ддушкина В.В., проф. Анистратова Ю.И., Баранова Е.Г., Барона Л.И., Белина В.А., Боровикова В.А., Викторова С.Д., Гончарова С.А., Друкованного М.Ф., Казакова H.H., Крюкова Г.М., Кутузова Б.Н., Мосинца

B.Н., Репина Н.Я., Тарасенко В.П., Щукина Ю.Г., Рубцова В.К. и других отечественных учёных.

В настоящее время основу интенсифицированных буровзрывных технологий в горном деле составляет короткозамедленяое взрывание (КЗВ) многорядных систем скважинных и шпуровых зарядов промышленных ВВ, осуществляемое в условиях уступной разработки горных пород. Весьма важные экспериментальные и теоретические исследования, посвященные взрывному дроблению горных пород в условиях уступной отбойки, выполнены д.т.н. Бароном В.Л., Калашниковым А.Т., Мец Ю.С., Рубцовым С.К., Сенук В.М., Тан-гаевым И.А., к.т.н. Азарковичем А.Е., Гильмановым P.A.

Значительный вклад в совершенствование и внедрение взрывных технологий принадлежит специалистам-взрывникам: инж. Ассонову В.А., Багдаса-рову А.Г., Давыдову СЛ., Попову Г.П., Страусману Р.Я., Цейтлину Я.И.

Наиболее надёжной основой для дальнейшего развития аналитической базы буровзрывной технологии являются изучение зон взрывного разрушения в крепких горных породах, установление закономерности формирования гран-состава взорванной горной массы, разработка более совершенной математической модели взрывного дробления горных пород. Решение данных задач применительно к условиям многорядного короткозамедленного взрывания позволяет уточнить зависимость степени дробления от параметров БВР и показателей физико-технических свойств пород, а также усовершенствовать методику расчёта параметров БВР на заданное дробление.

Как уже было отмечено, повышение требований к сохранности законтурного массива и качеству оформляемых бортов, сопровождавшее увеличение глубины карьеров и профильных горно-строительных выемок, привело к внедрению технологии контурного взрывания. Наиболее существенные аспекты контурного взрывания были рассмотрены в работах Холмса Д.К., Пэйна P.C., Кларка Х.И., Давыдова С.А., д.т.н. Боровикова В.А., к.т.н. Траура М.И., Фещенко A.A., д.т.н. Фокина В.А. и других исследователей. Однако до сих пор имеет место недооценка действия взрывов на законтурный массив. Даже при наличии щелевого экрана, воздействие скважгошых зарядов рыхления способно приводить к раскрытию природных трещин, необратимым межблочным подвижкам и снижению устойчивости оформляемых откосов. Поэтому при профилировании бортов карьеров и откосов ответственных горностроительных выработок необходимо осуществлять щадящее взрывание в предконтурных зонах.

В соответствии с изложенным выше в диссертации были поставлены следующие основные научные задачи:

1. Систематизация, экспериментальное изучение и аналитическая оценка зон взрывного разрушения в скальных горных породах.

2. Деформационное зонирование взрываемых уступов (выделение в них типичных зон, отличающихся исходной структурой массива, характером взрывного воздействия и, как следствие, интенсивностью дробления); определение относительной степени дробления породы в отдельных зонах.

3. Установление закономерности формирования механического (гранулометрического) состава горной массы при взрыве многорядной системы скважинных зарядов ВВ в естественном массиве горных пород.

4. Экспериментальное исследование и обобщение зависимости диаметра среднего куска взорванной массы от параметров зарядов и показателей физико-технических свойств горных пород.

5. Разработка эффективной математической модели дробления горных пород многорядными короткозамедленными системами скважинных зарядов ВВ, детерминированной на основе деформационного зонирования, позволяющей выполнить уточнённую прогнозную оценку грансостава взорванной горной массы по фактическим параметрам БВР.

6. Разработка классификации массивов горных пород по взрываемости на дробление в условиях уступной отбойки.

7. Исследование условий надёжности и безопасности многорядного короткозамедленного взрывания скважинных зарядов ВВ, предотвращающих их отказы.

8. Обоснование технологии буровзрывных работ в условиях уступной отбойки горных пород с учётом требуемой степени дробления.

9. Обоснование технологии щадящего взрывания, позволяющей обеспечить сохранность массива горных пород за пределами взрываемого объёма.

При решении этих задач в качестве основных методов исследования использовались:

-анализ и обобщение результатов предшествующих исследований по литературным источникам и'патентным разработкам;

-изучение практики и критический анализ результатов взрывных работ в горном деле и промышленном строительстве;

-экспериментальные исследования в лабораторных и производственных условиях;

-аналитический и графоаналитический методы определения рациональных параметров БВР;

-технико-экономический анализ и сопоставление технологических вариантов ведения взрывных работ.

При обработке эмпирического материала использовались методы математической статистики.

2. Систематизация, экспериментальное исследование и аналитическая оценка размеров зон взрывного разрушения в массивах скальных горных пород

Взрыв заряда ВВ вызывает необратимые деформации и разрушения в массиве горных пород, уменьшающиеся с удалением от очага взрыва. В порядке удаления от очага взрыва в общем случае выделяются:

-Зона измельчения (..."смятия", "раздавливания", "мелкодисперсного дробления"), образующаяся на контакте породы с зарядом, в которой под воздействием большого сжимающего напряжения происходит смятие и диспергирование породы на частицы размером в доли мм;

-Зона дробления, образуемая многочисленными трещинами различной ориентации, возникающими за пределами зоны измельчения под воздействием тангенциальных и полярных растягивающих напряжений, напряжений сдвига и радиальной разгрузки массива; эта зона характеризуется полной фрагментацией естественного массива, разделением его на куски горной массы.

-Зона трещинообразования, образуемая единичными протяжёнными трещинами преимущественно радиального направления, развивающимися за пределы зоны дробления под воздействием растягивающих напряжений.

В существующих моделях взрывного разрушения горных пород (рис. 1а, б) к зоне трещинообразования примыкает зона упругих деформаций.

Учитывая естественную трещиноватость массивов скальных горных пород, их блочную структуру, целесообразно дополнить существующую модель взрывного деформирования пород зоной остаточных межблочных подвижек, характеризующейся необратимым раскрытием естественных трещин и сдвигом естественных отдельностей относительно друг друга под влиянием взрывных волн. За пределами зоны подвижек простирается зона упругих деформаций.

Первые три из названных зон разрушения, неоднократно рассматривались в работах отечественных и зарубежных исследователей. Понятие же о зоне остаточных межблочных подвижек, как весьма значимой самостоятельной области необратимых деформаций при взрывных работах, до сих пор не получило признания. Между тем размеры именно этой зоны определяют границы структурного ослабления массивов, в которых заметно изменяются его деформационно-прочностные характеристики и проницаемость. Например, по данным В НИМИ, сцепление по естественным

трещинам уменьшается в несколько раз, коэффициент внутреннего трения также снижается, коэффициент фильтрации возрастает на два порядка и более. Это явление необходимо учитывать в целом ряде случаев при оформлении бортов карьеров и строительных выработок, добыче природного камня и в других ситуациях.

1 - зона раздавливания,

2 -зона разрыва,

3 -зона упругих деформаций

1 -взрывная полость,

2-зона дробления,

3-зона радиальных трещин,

4-зона упругих деформаций

1- взрывная полость,

2-зона измельчения,

3-зона разупрочнения,

4-зона дробления,

5-зона трещинообразования,

6-зона необратимых межблочных подвижек,

7-зона упругих деформаций

Рис. 1. Зоны взрывного разрушения в массиве скальных горных пород: а- по проф. Покровскому Г.И., б- по проф. Родионову В.Н., в- предлагаемая схема (с учётом естественной структуры массива)

Размеры зон взрывного разрушения в массиве горных пород

Существующие аналитические оценки пока не позволяют осуществить достаточно точный расчёт размеров зон взрывного разрушения при взрыве скважинных зарядов ВВ, поэтому для уточнения размеров зон измельчения, дробления, трещинообразования и разупрочнения при взрыве колонковых за-

Таблица 1

Основные параметры и результаты модельных взрывов

рядов ВВ были выполнены эксперименты на физических моделях из блоков железистых кварцитов Лебединского карьера (КМА). Общий вид взорванного блока после зачистки песчано-цементной обоймы отражён на рис. 2. Основные параметры и результаты моделирования представлены в табл. 1.

Рис. 2. Взорванный блок после зачистки песчано-цеменгной обоймы

Наименование параметров Един, измер. Величина

Прочность образцов на одноосное сжатие МПа 190

То же на растяжение Мпа 13

Диаметр заряда мм 8

Масса заряда (ТЭН) г 2,4

Длина заряда В диаметрах 6,5

Линейная плотность заряда г/см 0,47

Плотность заряжания г/см3 0,91

Радиусы зон: -измельчения -разупрочнения -дробления -трещинообразования В радиусах заряда 1,8 2,6 10 38

Для оценки зоны взрывного разупрочнения железистых кварцитов в модельных экспериментах в соответствии с методикой работ были выполнены измерения скорости УЗК и предела прочности на растяжение на различных расстояниях от взорванных зарядов. С удалением от очага взрыва скорость

продольных волн монотонно нарастает до значения, характеризующего ненарушенный взрывом монолитный образец (4-4,5 км/с).

Предельная прочность образцов на растяжение определялась с помощью механического индикатора прочности камня Т-3 конструкции инж. Тимченко Н.К. по величине усилия, необходимого для раскола испытываемого образца неправильной формы между 2 соосными твердосплавными индекто-рами.

Размеры зон трещинообразования и межблочных подвижек определялись в натурных условиях при производстве промышленных и экспериментально-промышленных взрывов на строительстве гидротехнических сооружений и в карьерах природного камня. Для диагностики зон взрывного разрушения помимо визуальных наблюдений использовались средства ультразвукового контроля.

На рис. 3 приведен фрагмент зон интенсивного дробления и трещинообразования, зафиксированный на откосе гранитного уступа в процессе экскаваторной отработки. Рис. 4 иллюстрирует характер межблочных подвижек в гранитном массиве при взрыве скважинных зарядов диаметром 150 мм.

Рис. 3. Фотоснимок зоны дробления и Рис. 4. Характер межблочных подвижек

трещинообразования на откосе усту- в крупноблочном гранитном массиве

па в крупноблочных гранитах (диа- при взрыве скважинных зарядов в при-

метр заряда 150 мм) контурной зоне

Критерии разрушения и аналитические выражения для оценки размеров соответствующих зон взрывного разрушения представлены в табл. 2.

Таблица 2

Размеры зон взрывного разрушения горных пород скважинными зарядами

Наименовние зоны Граничные условия Расчётные формулы Диапазон изменения

Зона измельчения II ь" дО,ЭЗ£)0,66 Г»=1'49 Г 1033 й 1а<1 (1а) (1-2)й

Зона дробления г = к[т] щ г=адог-о,); И=05^] [<гг] 1 -м (2а) (4-8)11

Зона трещинообра -зования г =3250- /Alf-._ii_.rf УЫ (За) " \fi-f 1-м (15-зо)а

Зона межблочных подвижек [т]=с+Ш~с+к%уН (60-130)С1

Здесь аа ар т и [о^, [аД, [г] - напряжения сжатия, растяжения, сдвига и их предельные (критические) значения соответственно, Па; Д, е - плотность заряжания, кг/м3, и относительная мощность (работоспособность) ВВ, определённая по теплоте взрыва; ц - коэффициент Пуассона горной породы; у,[у] - амплитуда массовой скорости смещения часпщ на фронте сейсмовзрывной волны и ее предельное (критическое) значение, м/с; Са Ср - скорость распространения УЗК в отдельности горной породы и в массиве, м/с; у — объёмный вес породы, кг/м3; с1е - осредненный размер блока в массиве горных пород, м; () - общая масса заряда ВВ, кг; 10-относительная (в диаметрах заряда) длина заряда; кэ- коэффициент, учитывающий наличие либо отсутствие щелевого экрана; при наличии конхурной щели предварительного откола к3=0,5, при отсутствии - к,= }; Р=[ор]/[^.

На рис. 5 отражена зависимость размеров зон взрывного дробления, тре-щинообразования и межблочных подвижек от крепости горных пород, диаметра и глубины расположения скважинных зарядов.

Представленные выше исследования послужили основой 1-го научного положения диссертации.

О 5 10 \5 20 25 Коэф. крепости пород, Г

10 18 20 25

Коэффициент крепости пород. Г

Рис. 5. Зависимость радиусов зон взрывного дробления (а), трещино-образования (б) и межблочных подвижек (в) от крепости горных пород, диаметра заряда ВВ, глубины заложения заряда и блочности массива.

у=2700ш'!ч3, С=(3...4)]03и1с, ц=0,25, [а^Ор] = 1/$=- 14,6 , с=(1...3)105Па, <?=!<?,

а во<-1-1-1-1-

о- о го 4о «о во юа Глубина заложения заряда, Н, м

П, IV - категории трещиноватости массива по МВКВД

Деформационное зонирование взрываемых уступов Выполненная выше оценка размеров зон взрывного разрушения, формируемых в массиве горных пород единичными колонковыми зарядами ВВ, позволяет осуществить анализ особенностей действия взрыва многорядных систем скважинных зарядов в различных участках разрабатываемого уступа и выделить в нём зоны, различающиеся по исходной трещиноватости породы и условиям нагружения (деформирования) при взрыве. Интенсивность дробления породы в таких деформационных зонах, как показывают модельные и натурные эксперименты, существенно различается.

Типичные условия уступной отбойки, отражённые на рис. 6, характеризуются наличием нескольких (как правило, двух) наклонных боковых поверхностей откосов, что в большинстве случаев позволяет реализовать безврубовые схемы взрывания.

Рис.6. Схема расположения деформационных зон при уступной отбойке горных пород скважинными зарядами ВВ

При взрыве скважинных зарядов ВВ в толще уступа на уровне зарядных колонок образуются локальные зоны интенсивного дробления (зоны 1 на рис.6), приуроченные к зонам измельчения и дробления пород взрывом отдельных скважинных зарядов, и зоны трещинообразования (зоны 2).

Характерной особенностью уступной отбойки является наличие во взрываемой толще горных пород зоны, разупрочнённой предшествующими взрывами при отработке вышележащего уступа, имеющей изменённую («наведенную») трещиноватость и повышенное раскрытие естественных трещин (зона 3 на рис. 6).

Наведенная трещиноватость представляет элемент наследственности взрываемого полигона.

В верхней части уступа, между слоем породы, нарушенным взрывом зарядов в перебуре, и верхним уровнем зарядных колонок расположен слой пород, не испытывающий при взрыве интенсивного воздействия и разрушающийся в основном на естественные отдельности (зона 4).

Весьма специфичной по условиям взрывного деформирования является приоткосная зона (зона 5 на рис. б), в которой горная порода разрушается в основном напряжениями растяжения при трансформации волны сжатия в волну растяжения.

При использовании скважинных зарядов, рассредоточенных инертными промежутками, формируется ещё одна зона пониженного взрывного воздействия, расположенная на уровне инертных промежутков. При обосновании рациональных параметров БВР и при прогнозной оценке степени дробления

взорванной горной массы необходимо учитывать как наследственные изменения в естественной структуре массива, так и деформационные особенности охарактеризованных выше локальных зон. Аналитическая оценка относительных объёмов деформационных зон представлена в табл. 3.

Таблица 3

Аналитическая оценка относительных объёмов деформационных зон

NN зон Наименование зон Относительный объём зон

По параметрам сетки скважин По удельному расходу BB

1 Интенсивного дробления, V1 лг2(h - )/abh (5) 4r2(h-l*)q/J2Al, (5а)

2 Трещинообразо-вания, У2 (ab-w2)(h-lj(n-\) (d2bl,-4qhr>)(h-lj(n-l)

abhn d*Al,hn

3 Приповерхностная l/h (7) IJh

4 Пассивной фрагментации, У4 0*-l)/h (8) (L -U/h

5 Приоткосная, У1 (ab-m'Hh-l«) (Q)

abhn d1 b.l,hn

6 Промежуточная, Уй L,/h (10) np •

Условные обозначения, принятые в таблице: г - радиус зоны интенсивного дробления, А - высота уступа, а, Ь - соответственно расстояние между скважинами в ряду и между рядами скважин, /„, 1зб, 13 - соответственно глубина перебура, величина забойки и длина заряда, п - количество рядов скважинных зарядов, \щ, - величина инертного промежутка (для рассредоточенных зарядов), д - удельный расход ВВ.

В табл. 4 приведены значения степени дробления горной массы в каждой из охарактеризованных выше деформационных зон, определенные по результатам модельных и промышленных экспериментов, и индексы относительного дробления (за 1 принят индекс дробления в зоне трещинообразова-ния). Таблица 4

Относительные диаметры средних кусков взорванной горной массы

Индексы деформационных зон (и) 1 2 3 4 5 6

Степень дробления (!=<4/Иу 25 3,1 3,9 1,9 2,1 2,4

Относит, диаметр среднего куска (£„=(//„ ^„/^¿г) 0,12 1 0,79 1,63 1,48 1,29

Относительная степень дробления (¡0=1/12) 8,06 1 1,26 0,61 0,68 0,77

Таким образом, при короткозамедленном взрывании многорядных систем скважинных зарядов во взрываемом уступе формируется не менее 4 специфичных деформационных зон, различающихся по степени дробления горных пород; конечный гранулометрический состав взорванной массы является результатом сложения зональных грансоставов, а средний размер кусков горной массы в общем развале определяется суммой их средних зональных размеров, взвешенных по относительным объёмам соответствующих зон.

dc=dc^+dc2V2 +.....+ dc6V6 ; (11)

d50 = d?Vi+d?V2 +.....+dfVb , (12)

где dc, d;o - средний и медианный (соответственно) размеры кусков в общем развале горной массы;

dci, ....dc6 - средние размеры кусков горной массы в соответствующих деформационных зонах;

J5Q 150

«1 .... «6 - медианные размеры кусков горной массы;

V), V2, ... Vg - относительные зональные объёмы горной массы в их общей смеси (в долях единицы).

На основании исследования результатов деформационного зонирования взрываемого уступа сформулировано 2-е научное положение.

3. Исследование дробления горных пород при уступной взрывной отбойке

Зависимость грансостава горной массы от показателей физико-технических свойств горных пород и параметров БВР

В существующей технологии буровзрывной подготовки массивов горных пород к выемке доминирует многорядное короткозамедленное взрывание скважинных зарядов в условиях уступной отбойки.

Экспериментальное изучение процессов взрывного разрушения горных пород и обобщение полученных результатов позволяет выделить следующие основные природные факторы и технологические параметры, существенно влияющие на степень взрывного дробления горных пород: трещиноватость (блочность) взрываемого массива, крепость взрываемых пород и их объёмный вес, диаметр заряда, удельный расход и работоспособность (относительная мощность) ВВ. Средний размер куска горной массы, определяющий интенсивность взрывного дробления, может быть представлен в виде уравнения:

de=K-rdfred\q-ef , (13)

где / у, й, д, е - коэффициент крепости пород по проф. Протодъяконову М.М., средний размер блока в массиве, объёмный вес породы, диаметр заряда, удельный расход и относительная работоспособность ВВ соответственно; а, Д, <5, А- показатели степени; /с- коэф. пропорциональности. Для определения показателей степени и коэффициента, к, в параметрическом комплексе (13) выполнен анализ результатов 85 экспериментально-промышленных взрывов на строительстве основных сооружений Хантайской и Колымской ГЭС, гидроузла Хоабинь (СРВ), а также в карьерах ПО "Уралмрамор", ОАО "Лебединский ГОК", "Стойленский ГОК", "Карельский окатыш", ООО "Карбонат".

Зависимость грансостава горной массы от удельного расхода ВВ Удельный расход ВВ является наиболее эффективным средством управления степенью дробления горных пород, определяющим стоимостные параметры буровых и взрывных работ. С учётом же существенного влияния гран-состава горной массы на производительность выемочно-погрузочного, транспортного и дробильного оборудования удельный расход ВВ в значительной мере определяет и эффективность всего горнотехнологического комплекса.

В настоящее время наиболее обоснованной считается гиперболическая зависимость диаметра среднего куска взорванной горной массы от удельного

Однако в оценке показателя степени X существуют значительные расхождения - его величина, по данным отечественных и зарубежных исследователей, изменяется от 0,5 (Мец Ю.С.) до 2,9 (А. Рустан, Швеция). Поэтому в упомянутых выше промышленных экспериментах было обращено особое внимание на точность измерения основных результатов взрывного дробления пород.

На рис. 7 приведена зависимость диаметра среднего куска взорванной массы dc от удельного расхода ВВ q, по результатам промышленно-экспериментальных взрывов скважинных зарядов диаметром 110-220 мм в гранитных массивах III- IV категорий трещиноватости крепостью/112-14.

Анализ полученных результатов с использованием программы Excel по-.

зволяет установить зависимость осреднённого размера куска взорванной горной массы от удельного расхода ВВ в виде:

расхода ВВ в виде

dc = 0,407<7-0'98 ~q~l .

(14)

(Достоверность аппроксимации при этом составляет И2=0,77). Таким образом, в выражении (13) можно принять при этом <1с~1/ц.

д у-0.9778

Рис.7. Зависимость диаметра среднего куска взорванной массы йс от удельного расхода ВВ д в гранитах Ш-1У категорий трещиноватости, 2... 14

0 12 3

Удельный расход ВВ. q, кг/ м куб

Зависимость диаметра среднего куска взорванной массы от диамет~ разаряда

На рис. 8 отражен анализ результатов экспериментально-промышленных взрывов на строительстве основных сооружений Колымской ГЭС в крупноблочных гранитах с использованием скважинных зарядов ПВВ диаметром 89,105,150 и 220 мм.

550

5 ЬОО

я X 450

£ 400

U а. 350

а> S 300

Л) S 750

"=С

200

i \ \ 1 j I I I >4 li

"ТТ i ! I i T

* 1 ; l ; i

♦ I ! 1 и | i №

{ , ;R ! _ 0J841

! i s 1 1 <

! ! ! 1 i i i и 1 j

50 100 150 200 Диаметр зарядов, мм

250

Рис. 8. Зависимость диаметра среднего куска взорванной горной массы от диаметра скважинных зарядов по результатам экспериментальнопромыш-ленных взрывов в крупноблочных гранитах крепостью /=12-14

При этом рассматривалась усечённая выборка по массовым взрывам с удельным расходом ВВ, изменявшимся в сравнительно небольшом диапазоне от 0,9 до 1,1 кг/м3 (в целях исключения влияния данного параметра).

В соответствии с анализом

dc ~ J0,33 (R2=0,84) (15)

Влияние трещиноватости (блочности) массивов горных пород на степень взрывного дробления

Трещиноватость горных массивов и крепость слагающих их пород являются самыми существенными природными факторами, влияющими на формирование грансостава взорванной горной массы в условиях уступной отбойки. Причём трещиноватость массивов играет приоритетную роль.

Для количественной оценки трещиноватости скальных массивов используется осреднснный размер естественной отдельности (диаметр средней отдельности) de, принимаемый равным среднему расстоянию между трещинами.

Для определения влияния трещиноватости массива на взрывное дробление горных пород и удельный расход ВВ рассмотрены данные типовых проектов БВР по железорудным карьерам КМА, Кольского п-ва и Урала, разрабатывающих породы с коэффициентом крепости по М.М. Протодъяконову 8-20, объёмным весом 3,2-3,7 т/м3, на уступах высотой 15 м с использованием сква-жинных зарядов диаметром 250-270 мм (табл. 5). Диаметр среднего куска горной массы находится в диапазоне 300-400 мм.

Обработка данных табл. 5 для наиболее значимого диапазона пород II-IV категорий с использованием программы Excel (рис. 9) позволяет аппроксимировать указанную зависимость уравнением

q = A-da/, (R7=0,83) . (16)

Таким образом, в выражении (13) для dc следует принять {¡=0,5.

Влияние крепости горных пород на интенсивность их взрывного дробления при уступной отбойке

Для оценки влияния крепости горных пород на степень их взрывного дробления целесообразно рассмотреть зависимость удельного расхода ВВ от коэффициента крепости пород по проф. Протодъяконову М.М. На рис. 10 приведена зависимость нормативного расхода ВВ на разрыхление скальных пород скважинными зарядами диаметром 105-243 мм при высоте уступа 8-14 м от крепости пород по СНиП и ГЭСН 81-02-03-2001, отражающего практику многорядного короткозамедленного взрывания горных пород.

В аналитической форме зависимость цф может быть выражена уравнением

д = 0,2-^7 ,кг/м3, {К2=0,97). (17)

Таким образом, в соответствии со структурой выражения (13)

¿с-/03 (18)

Таблица 5

Зависимость удельного расхода ВВ (граммониты 79/21, -81/19) от трещиноватости взрываемых массивов по железорудным карьерам РФ

№ п/п Наименование карьера (породы) / Удельный расход ВВ, кг/м3

Категории трещиноватости пород {<1е, м)

I (0,05м) П (0,3м) III (0,75м) IV (1,25м) V (2,5м)

1 Михайловский (ж. кварциты) 10-18 0,5-0,8 0,8-1 1-1,2 1,2-1,3 1,4

2 Лебединский (ж. кварциты) 12-18 - (1,4) (1,6-1,7) (1,8-1,9) (>1,9)

3 Стойленский (ж. кварциты) 12-18 0,6 0,9 0,9-1 1-1,3 1,41,8

4 Костомукшский (ж. кварциты) 8-16 - 0,6 0,6-0,8 0,8-1 1-1,2

5 Ковдорский(мате -тигы,ийолиты) 6-18 - 0,6 0,6-0,7 0,7-1 1-1,2

6 Оленегорский (ж.кв., гранито-гнейсы, габбро) 6-18 - 0,7 0,8-1 1-1,2 1,21,4

7 Качканарский (пироксенит) 12-18 0,82 0,96 1,2 1,38 1,51

^ %

♦ шГ/- у— 11 лт* 1.«44

Р2=0ЯЗ

0.5 1 15 2

Осреднённый размер блока в массиве, (1е, м

Рис. 9. Зависимость удельного расхода ВВ от осред-нённого размера блока в массиве по данным типовых проектов БВР железорудных карьеров (табл. 5)

Рис. 10. Зависимость нормативного удельного расхода ВВ от крепости горных пород по ГЭСН 81 -02-03-2001 (и СНиП)

Влияние объёмного веса взрываемых пород на интенсивность дробления

Для оценки величины показателя степени в при объёмном весе пород в (13), можно сравнить удельные расходы ВВ, обеспечивающие одинаковую степень дробления гранитов (у=2,6 т/и3) и железистых кварцитов ЛГОК (у=3,7 т/м3). Сравнение параметров БВР для близких по трещиноватости массивов на указанных объектах приведено в табл. 6 (выборка выполнена для скважин-ных зарядов диаметром 220-250 мм, высоты уступа 15 м, среднего диаметра куска 350 мм).

Таблица 6

Влияние объёмного веса горных пород на удельный расход ВВ

Наименование породы Об. вес,у Уд. расход ВВ, д, кг/м

т/м3 III IV V

Граниты 2,6 0,94 1,06 1,14

Железистые кварциты 3,7 1,1 1,25 1,35

Параметр в 0,45 0,48 0,47

В соответствии с выполненным в табл. 6 сравнением показатель степени в принимается равным в =0,5.

Таким образом, в уравнении (13) (19)

Результаты анализа экспериментальных исследований, приведенные выше, позволяют конкретизировать обобщенный параметрический комплекс (13), выражающий зависимость диаметра среднего куска взорванной горной массы от параметров БВР и физико-технических свойств горных пород, в виде:

0-1------

О 5 10 15 20 25

Коэф. крепости породы, I

где к-коэффициент пропорциональности; в зависимости от соотношения деформационных зон (их относительных объёмов) к=0,09...0,11; модальное значение, определённое по результатам экспериментально-промышленных взрывов, к=0,1.

Таким образом, соотношение (20) для среднего диаметра куска взорванной горной массы примет вид:

(21)

q■e

В соответствии с (21), удельный расход ВВ, обеспечивающий заданный осреднённый размер куска взорванной горной массы, составляет

Необходимо отметить, что формулы (21) и (22) не учитывают высоту взрываемого уступа, количество рядов скважин и другие элементы деформационного зонирования, оказывающие влияние на степень дробления, поэтому их следует рассматривать как обобщённые зависимости, определяющие модальные значения ¿1С и д. Тем не менее точность расчётов по этим формулам существенно превосходит точность расчётов по аналогичным формулам, используемым в настоящее время при проектировании БВР. По результатам данных исследований сформулировано 3-е научное положение.

Математическая модель взрывного дробления горных пород

Совершенствование инженерных расчётов при разработке математического обеспечения САПР и АСУ, связанных с проектированием и управлением БВР, осуществляется на основе предварительной разработки соответствующей математической модели взрывного дробления горных пород. Качество такой модели оказывает существенное влияние на качество последующих расчётов, в частности на точность прогнозных оценок грансостава горной массы и надёжность определения рациональных параметров БВР.

В диссертации выполнен анализ существующих моделей взрывного дробления горных пород. В том числе модели, разработанной в 1968 г. д.т.н. Рубцовым В.К., модели Куннингэма В.Б. (ЮАР, 1987 г.), получившей название "Киг-Нат" (Кузнецов В.М.-Раммлер), и "ЗАНОВЪАБТ", разработанной шведскими учёными Очтерлони Ф. и Холмбергом Р. в 1988 г. Данные модели

реализованы при разработке программного обеспечения соответствующих САПР и АСУ. Модель "Kuz-Ram" использована в компьютерных программах американской компании "Presigen Blasting Service", "SAROBLAST" реализована в пакете прикладных программ фирмы "Dyno-Nobel". Общим недостатком существующих моделей взрывного дробления горных пород является их значительная физическая незавершенность и искажённостъ, отрицательно влияющая на точность результатов расчёта параметров БВР и прогнозных оценок грансостава.

В диссертации разработана математическая модель взрывного дробления горных пород скважинными зарядами ВВ, основанная на частном значении распределения Вейбулла для интегральной функции грансостава, установленной выше зависимости (21) и деформационном зонировании.

Предложенная модель (рис. 11), позволяя учитывать деформационные зоны взрываемого участка массива, даёт возможность оценить влияние высоты уступа, количества рядов скважин, размеров инертного промежутка (при рассредоточенной конструкции зарядов), ряда ситуационных и наследственных факторов, не учитываемых в формуле (21), что обеспечивает высокую точность прогнозирования грансостава по фактическим параметрам БВР.

Математическая модель взрывного дробления горных пород представляет 4-е научное положение.

Классификация массивов горных пород по взрываемости Критерий взрываемости массивов горных пород при уступной отбойке определяется совокупностью характеристик их физико-технических свойств, оказывающих существенное влияние на интенсивность дробления. В соответствии с (21) он принимается в виде

Я = W-5 /0-33 (23)

В инженерной практике при количественной оценке взрываемости массивов горных пород принято использовать расчётный («эталонный») удельный расход ВВ, q3, который для фиксированных условий взрывания обеспечивает одинаковый средний размер куска горной массы. В этой связи для оценки взрываемости массивов горных пород целесообразно использовать такой удельный расход ВВ, обладающих относительной работоспособностью е=1, который при многорядном КЗВ скважинных зарядов диаметром 250 мм на уступах высотой 10-15 м обеспечивает средний размер куска горной массы ¿4=250...300 мм. При этом минимальный размер негабарита, соответствующий его 2%-ному выходу, dH=d^s-4dc-\000... 1200 мм.

Аналитическая аппроксимация грансостава:

т/ = ехр(-0,7Л/</я) . V = 1 ~ехр(-0,7й?/й?50). V'=\~0,5"ы' , ? 1 1 1 ¿с = =-1,43^0 = -1,43с?50|^1™+ =1,43^

о 0

с150 = 0,7с?с . й? = ■ 1п У+; аи= -йс ■ 1п

Формирование грансостава в общем развале горной массы из полидисперсных смесей обособленных деформационных зон:

4 .....

+^с2У2+.....+ dcnvn

Аналитическая оценка грансостава: -без учёта С-Д зонирования:

¿50 = 0,07(^е)°'5(/<3 • (Де) ] < <Щ

1-зона дробления, 2-зона трещи-нообразования, 3-приповерхностная зона, 4-зона пассивной фрагментации, 5-приогкосная зона, 6-промежуточная

йе = 0Д(Я)О,5(/^)°'33 • (деУ1 ^ ¿е

-с учётом С-Д зонирования:

ас = к-с/с2(0,12^ +1-У2 +0,Щ+1,6У4 +1,5)^+1,3 У6) ¿50 =к-<*я>-2( 0Д2Кг + 1-К, +0,8^ +1,6Г4 +1,5К3 + 1,ЗКб)

к! .. к2 ,.,кб - коэффициенты степени дробления соответствующих с-д зон;

VI, у2.....у6 - относительные объемы структурно-деформационных зон;

£ у, <1е - соответственно коэффициент крепости породы по проф. Протодьяконову М.М., её объёмный вес и осреднённый линейный размер естественной отдельности (блока) в массиве; <3 - диаметр скважинного заряда, м; q - удельный расход ВВ; е- относительная работоспособность ВВ; к- коэффициент, учитывающий влияние схемы взрывания на результаты дробления; к=1 - при реализации порядных безврубовых схем, к=0,85-0,95 при использовании диагональных и врубовых схем. Удельный расход ВВ:

-по среднему размеру куска горной массы <? =---,

-по выходу негабарита

Я =

0,НГ(/-¿О"'33 [Ь У„\

Рис. 11. Математическая модель взрывного дробления массивов горных пород скважиннъши зарядами ВВ с учётом деформационного зонирования

= 0,25(Г Ч)0'5/0'33 (24)

Анализ полученного выражения показывает, что расчётные значения для реальных массивов горных пород находятся в диапазоне 0,12. ..2 кг/м3.

В табл. 7 представлена предлагаемая классификация массивов горных пород по взрываемости, в табл. 8 - её графическая интерпретация.

Таблица 7

Классификация массивов горных пород по взрываемости

Категория Наименование массивов В цэ, кг/м3

I Легковзрываемые <1,6 <0,4

II Средневзрываемые 1,6-3,2 ^ 0,4-0,8

III Трудновзрываемые 3,21-4,8 0,81-1,2

IV Весьма трудновзрываемые >4,8 >1,2

Таблица!

"Эталонный" удельный расход ВВ и взрываемость массивов горных пород (у=2,6 т/м3, ¿1=250 мм, {.}вв=1000 ккал/кг, с1с^0,25 м, с1„=1ы).

Котег. трещ-сти Расст. между трещина-ми, м Ср.раз м блока м Гоуппа грунтов по СНиП

4 5 6 7 8 9 10 11

Коэффициент крепости, f

2 В 4-5 6-7 8-10 11-13 14-18 >18

1 <0,1 0,05 0,12 0,14 0,18 0,19 0,2 0,21 0,24 0,26

2 0,1-0,5 0,3 0,3 0,35 0,39 0>43 0,47 0,50 0,58 0,62

3 0,5-1,0 0,75 0,4 0,5 0,6 0,7 0,75 , 0,80 ' цн 03

1,0-1,5 1,25 0,6 0,7 О,«

• >1,5 (г,о) 0,7 Щв Ш5 ШШшшВШ шшВИШвЩшамВДц^МшДм^ яВШяшК

Легковзрываемые Средневзрываемые

ИскЛ; трудновзрываемые

4. Обоснование рациональных параметров БВР в условиях многорядного короткозамедленного взрывания массивов горных пород

Разработанная в диссертации методика расчёта основных параметров БВР при многорядном короткозамедленном взрывании скважинных зарядов отражена в обобщённом виде в табл.9.

Таблица 9

Рациональные параметры скважинных зарядов ВВ в условиях уступной отбойки

№ Наименование параметров Зд.изм Расчётная формула

1 Высота уступа • м 50й?</г<0,8/„

2 Диаметр заряда М с1 = (0,01 ... 0,02 )й Л ш 0,2 ■№/ V / *

3 Удельный расход ВВ кг/м3

4 Глубина перебура м 4=4 (УЧ)0^ /^НЪЛЫ

5 Глубина взрывных скважин

-вертикальных м 1 = А + /„

-наклонных м / = (А + ) зт а

6 Цлиназабойки м

7 Д лина заряда м

8 Линейная плотность заряда кг/м р = 785 <*2Д

9 Масса скважинного заряда кг 0 = /*, = />(/-/„)

10 Параметры сетки скважин: ^ Ь йт

-сопротивление, и> и Ь м

-расстояние между скв. м

-предельное сопротивление м / \ 0,5 60 а ( А е V = О'25 1 Г ) Х,К' к, =0,32к, = 1,45 -0,45 т

-безопасное сопротивление м = 2 + к ■ ^ а

11 Проверка сопротивления:

-на проработку подошвы м у/ (= Ь) < У» „

-по условию безопасности м У» > У 6

12 Интервалы замедления: -по сейсмической нормализации мс t = 60d(}&)0■5/eq

-по исключению подбоя ДШ мс /6=1,1 («/¿)т4п

Определение величины интервалов замедлений при короткозамед-ленном взрывании в условиях уступной отбойки

Раздельное инициирование скважинных зарядов упорядоченными группами через определенные интервалы времени позволяет снизить сейсмические нагрузки на массив горных пород и улучшает качество дробления и рыхления пород. При этом быстротечный характер взрывного нагружения и деформирования массива ограничивает интервал замедлений определенной величиной, превышение которой приводит к подбою соединительных линий внутрисква-жинной взрывной сети, вследствие межблочных подвижек в массиве (рис. 12), отказам зарядов и ухудшению условий безопасности работ.

В «Технических правилах ведения взрывных работ на дневной поверхности» интервалы замедлений при КЗВ скважинных зарядов рекомендуется определять по формуле:

где А - коэффициент; А =3... 6, в зависимости от крепости пород; >у - ЛНС, м.

Недостатком формулы (25) является независимость интервала замедлений от диаметра заряда - основного параметра скважинного заряда, определяющего динамику деформаций (в том числе межблочных подвижек) в приповерхностной зоне массива.

По результатам промышленных взрывов, выполненных на строительстве Хоабиньского г/у (СРВ) в базальтовых порфиритах, диабазах, кластолавах и лавобрекчиях с коэффициентом крепости /= 12...16 (по Протодьяконову М.М.), в массивах мелко- и крупноблочной структуры, получена эмпирическая зависимость, отражающая влияние диаметра заряда и интервала замедления на минимально допустимое по подбою ДШ

Рис. 12. Схема подбоя внутри-скважинной взрывной сети в результате межблочных подвижек в массиве вблизи взорванного скважинного заряда: 1 - фронт прямой волны напряжений (волны сжатия); 2- контур первоначального отрыва и сдвига породы в приповерхностной зоне массива; 3- наиболее вероятное место подбоя (разрыва) ДШ.

г = А ■ V? , мс,

(25)

расстояние между смежными скважинными зарядами, инициируемыми с короткими замедлениями (рис. 13):

а> (26)

где с/ - диаметр скважинного заряда, м; г -номинальное замедление, мс. а,* , „

Рис. 13. Зависимость минимального (по подбою) расстояния между скважинными зарядами а от диаметра зарядов, ¿1, и номинала замедления г (точками на графике отмечены случаи подбоя ДШ): 1 - для г =15 мс;2- для/= Юме.

У У / * у'

/ > «- г о- 2

о,1

ог г се3,м

Таким образом безопасный по подбою внутрискважинной взрывной сети интервал замедления составляет: Ц <Ц(а/*От;„ . (27)

Соотношение (27), вошедшее в «Технические правила ведения взрыных работ в энергетическом строительстве», составляет 5-е научное положение.

5. Обоснование технологии щадящего взрывания в приконтурных зонах долговременных бортов карьеров и горно-строительных выработок

При открытой разработке месторождений полезных ископаемых и крупномасштабном промышленном строительстве одной из основных проблем является обеспечение устойчивости долговременных бортов карьеров и горностроительных выработок.

В зависимости от горно-геологических условий, способа вскрытия, высоты бортов, конструктивных особенностей строительных выработок углы наклона долговременных бортов изменяются в диапазоне 35 - 65°. Углы откосов отдельных уступов достигают 90° (откосы порталов туннелей, откосы уступов в нижней части карьеров).

По данным ВНИИМИ, значительное уменьшение сцепления горных пород в радиусе 15-20 м, т.е. в зоне необратимых межблочных подвижек, формирующейся при существующей технологии БВР, приводит к снижению расчётных углов погашения уступов и выполаживанию бортов карьеров на 10-25° (с 60-65° до 35-50°), что вызывает необходимость выполнения значительных

дополнительных объёмов вскрышных и горно-строительных работ, ЛУ, составляющих в расчёте на 1 м протяжённости борта:

ДГ = 0,5Я5 -^^.м'/м, (28)

sin at

где H- глубина карьера на конец разработки, м.

В этой связи весьма актуальной становится разработка и внедрение щадящей технологии БВР, снижающей отрицательное воздействие взрывов на массив горных пород.

В отечественной практике в большинстве случаев используется 2-ярусное профилирование контурных откосов, когда на предельном контуре объединяются два погашаемых уступа высотой 10-15 м. Данная схема обусловлена прежде всего максимальной глубиной бурения у применяемых буровых станков. При соответствующей модернизации буровых станков с увеличением глубины бурения до 45-60 м на ряде карьеров успешно реализованы схемы 3- и 4-ярусного профилирования контурных откосов, позволяющие укрупнить бермы безопасности и увеличить общий угол наклона бортов.

Обычная технология БВР способна обеспечить долговременную устойчивость бортов лишь при сравнительно малых углах их наклона, как правило, не превышающих 30е. При углах наклона борта свыше 30° возникает необходимость применения щадящего взрывания в приконтурных зонах определённой ширины.

Наиболее эффективными способами снижения воздействия взрыва скважинных зарядов на массив при щадящем взрывании являются: уменьшение диаметра взрывных скважин, отказ от котловых расширений скважин 2-го и последующих рядов, увеличение длины забойки предконтурных зарядов рыхления, применение наклонных предконтурных скважин, снижение удельного расхода ВВ, ограничение предельной мощности одновременно взрываемых зарядов ВВ; снижение общей массы зарядов, взрываемых на одну ступень замедления, использование диагональных схем короткозамедленного взрывания (КЗВ) с увеличенными интервалами замедлений и по скважинных схем, реализация методов контурного взрывания (главным образом - защитное экранирование массива с помощью предварительного хцелеобразования).

Снижение удельного расхода ВВ и увеличение длины забойки предконтурных скважин приводят к увеличению диаметра среднего куска взорванной горной массы. Поэтому при отработке приконтурных зон целесообразно планировать уменьшение производительности выемочно-погрузочных механизмов на 10-15%.

Общая трудоёмкость горных работ и удельные затраты на 1 м3 взорванной массы в приконтурных зонах возрастают на 15-20 %, что определяет целесообразность научно обоснованной минимизации объёмов данных работ.

Определение рациональной ширины зон щадящего взрывания при оформлении долговременных бортов карьеров и строительных выработок.

Ширина приконтурных зон Вк, в которых необходимо переходить к щадящему взрыванию, должна соответствовать радиусу зоны межблочных подвижек г„, при взрыве последнего ряда скважинных зарядов в переходной зоне с учётом точности его аналитической оценки (10-20 %):

В„ = (1,1...1,2)г„. (29)

В соответствии с ранее установленными зависимостями для г„(см. табл. 2)

; (30)

Вк = (0,67. ..0,73).. , \ Г, ' -d (31)

где кэ- коэффициент экранирования волн напряжения; при наличии щели предварительного откола кэ=0,5. (Примечание: По др. параметрам см. пояснение к табл. 2).

Радиус зоны остаточных межблочных подвижек, как это следует из (30) и (31), зависит от параметров заряда ВВ, характеристик физико-технических свойств пород и от глубины расположения взрываемого уступа относительно верхней бровки оформляемого откоса.

Ширина приконтурных зон, нуждающихся в смягчении параметров БВР, рассчитанная в соответствии с (30), (31), приведена в табл. 10.

Таблица 10

Ширина приконтурных зон щадящего взрывания (в диам. зарядов)

Стадия профилирования При наличии щелевого экрана Без щелевого экрана

Погашение верхнего уступа (1-го яруса) Погашение уступа 2-го яруса Погашение уступа 3-го яруса Погашение уступа 4-го яруса 70-100 50-70 40-55 30-45 100-150 70-100 55-80 45-65

(Примечание: Расчёт выполнен для уступов высотой 15м). Основными факторами, определяющими выбор технологии БВР в приконтурных зонах, являются проектный угол наклона и высота долговременно-

го борта, радиус его кривизны (в плане), ориентация и протяжённость плоскостей ослабления (трещин) в прибортовом массиве горных пород.

Расчёт параметров зарядов рыхления в приконтурных зонах осуществляется в соответствии с методикой расчёта скважинных зарядов в условиях уступной отбойки (табл. 9) с учётом принципов смягчения механического действия скважинных зарядов в тыльную часть массива, изложенных выше.

Анализ предельной сейсмобезопасной массы приконтурных зарядов, выполненный в диссертации, свидетельствует о необходимости наиболее тщательного подхода к оформлению верхней наиболее уязвимой части высоких откосов. Поэтому при погашении уступов первых ярусов необходимо: -снизить удельный расход ВВ на 20-30 %;

-ограничить диаметр скважинных зарядов в 2-3 предконтурных рядах с1=125...150 мм; при этом целесообразно использовать скважины с углом наклона б0°...70° (согласно с откосом);

-увеличить длину забойки в 1-2 предконтурных рядах зарядов в массивах 1-Ш категорий трещиноватости до (25...30)с1, IV-V категорий до (20....25)Л,

-ограничить массу единичных приконтурных зарядов до 40... 100 кг и общую массу зарядов, взрываемых на ступень замедления, до 600...900 кг.

При проектировании параметров скважинных зарядов нижних ярусов, в пределах оформляемых ими берм, необходимо значительно (в 2-3 раза) сокращать глубину перебура, а в зарядах, нависающих над верхней бровкой бермы, целесообразно исключать перебур полностью. В этом случае, чтобы обеспечить проработку подошвы уступа, необходимо уменьшать параметры сетки скважин на 20-30 %. Рациональное удаление зарядов рыхления пред-контурного ряда от оформляемой поверхности откоса определяется радиусом зоны трещинообразования и составляет (в диаметрах зарядов рыхления, с1): -при наличии защитной экранирующей щели Ь-(12... 15)с1 ; (32) -при отсутствии экрана Ь = (15...20)с1. (33)

При взрывании скважинных зарядов рыхления в приконтурной зоне необходимо использовать диагональные либо порядные поперечные схемы взрывания и увеличенные интервалы коротких замедлений (40-50 мс).

В целях интенсификации горно-строительной технологии и снижения затрат на погашение уступов при постановке долговременных бортов карьеров в предельное положение эффективным является выполаживание козырьков высоких откосов. В табл. 11 отражены стадии модификации щадящего

взрывания в приконтурных зонах с увеличением угла наклона нерабочего борта р.

Обоснование рациональных параметров контурного взрывания

При увеличении угла наклона нерабочего борта Р >40° в дополнение к указанному смягчению параметров БВР целесообразно использовать контурное взрывание - специальную технологию БВР, направленную на обеспечение сохранности законтурного массива и улучшение качества оформляемой поверхности. В условиях открытых горных работ наибольшее применение получил метод предварительного щелеобразования (МШЦ), при котором инициирование контурных зарядов опережает инициирование зарядов рыхления.

Наибольшее применение в гидротехническом строительстве получили круто наклонные контурные скважины диаметром 105 мм глубиной 15-30 м; при оформлении бортов в карьерах диаметр контурных скважин достигает 250 мм.

Таблица 11

Модификация технологии щадящего взрывания в приконтурных зонах 1-го яруса оформляемых откосов при изменении наклона долговременного борта

Угол наклона борта у? Отличительные технологические особенности БВР

<35° -Исключение котловых расширений в последнем (контурном) ряду; -Ограничение массы одновременно инициируемых зарядов до 1-1,5 т

35-45 -Исключение котловых расширений (кроме скважин 1-го ряда); -Использование в последнем ряду наклонных скв. диаметром 125-150 мм -Ограничение массы одновременно инициируемых зарядов до 1т.

45-50 -Ограничение диаметра скв. в предконгурном ряду (125-150) мм; -Применение контурного взрывания (МКО, МШЦ) - Ограничение массы одновр. инициируемых зарядов до 400-800 кг.

50-55 -Ограничение диаметра скв. в предконгурном ряду (125-150) мм; -Применение контурного взрывания (МКО, МШЦ); -Снижение уд.расхода ВВ на 15-20% - Ограничение массы одновр.инициируемых зарядов до 300-600 кг.

55-60 -Ограничение диаметра скв. в 2-х предконтурных рядах (125-150 мм); -Применение контурного взрывания (МКО, МШЦ); -Снижение уд.расхода ВВ на 20-30% - Поскважинное инициирование зарядов.

60-65 -Ограничение диаметра скважин 125-150 мм (кроме скважин 1-го ряда); -Применение контурного взрывания (МПЩ); -Снижение удельного расхода ВВ на 20-30%; -Искусственное укрепление неустойчивых участков откосов - Поскважинное инициирование зарядов. -

(Примечание: МКО- метод контурной отбойки, МПЩ -метод предварительного щелеобразования).

Глубина вертикальных и наклонных контурных скважин должна на 1,52 м превышать глубину скважин рыхления в предконтурном ряду. Расстояние между контурными скважинами находится в диапазоне

а =(5... 15)^ . (34)

Помимо диаметра расстояние между скважинами в значительной мере определяется требованиями, предъявляемыми к фактуре контурной поверхности, структурно-прочностными особенностями массива, его блочностью, ориентацией оформляемой поверхности относительно преобладающих систем трещин. С увеличением расстояния между скважинами фактура контурной поверхности ухудшается - возрастают неровности (выступы и впадины) на поверхности откоса.

В линейной аппроксимации для МПЩ зависимость величины неровностей к от расстояния между контурными скважинами диаметром 105 мм имеет

вид: К^>01а%, ; (35) (36)

/ е / е

где ка км - средняя и максимальная (соответственно) величина неровностей на поверхности откоса, м.

£/е -осреднённый размер естественной отдельности (блока) в массиве, м. В тех случаях когда фактура поверхности оформляемых откосов имеет весьма существенное значение (например при оформлении откосов, подлежащих бетонированию), рациональное расстояние между контурными зарядами рекомендуется определять с учётом допустимой величины неровностей, ¿Ъ^,

д = 60кт</фс]Ч <Ш ; (37)

«-37^-^ЛЧ <15^ ' (38>

где кт - коэффициент, учитывающий влияние ориентации преобладающих систем трещин в массиве по отношению к контурной поверхности; кт=0,9...1,1.

При последующей облицовке откосов бетоном величина неровностей, как правило, ограничивается допуском ±0,15 м, что определяет диапазон расстояний между контурными скважинами диаметром 105 мм 0,6-1,2 м. Линейная плотность контурных зарядов, обеспечивающая проработку (разрыв) массива в плоскости их расположения, составляет:

а=0,42-10'|с.(^1 ' - .кг/м (39)

где ц, [ар]- коэффициент Пуассона и предел прочности породы на растяжение (МПа) соответственно; к„ - коэффициент, учитывающий наличие свободных поверхностей; при взрывании с одной обнажённой поверхностью (МПЩ) к„ = 1, при взрывании с двумя поверхностями (МКО) к„ =0,75; А, е, О-плотность

(кг/м3), коэффициент относительной мощности (работоспособности) и скорость детонации ВВ (м/с), соответственно; ¿1, а - диаметр контурных скважин и расстояние между смежными контурными зарядами, м.

В зависимости от физико-механических свойств пород и технологического варианта взрывания линейная плотность контурных зарядов изменяется в диапазоне ' = (5... 10 )а • , кг/м, (40)

Таким образом, удельный расход ВВ на 1м2 оформляемой поверхности, в значительной мере определяющий величину механического нагружения массива при взрыве, а следовательно, и глубину зоны нарушения массива, составляет:

9. = е/в=(5 ...10 )£/ , кг/м2. (41)

Для МПЩ с использованием скважин диаметром 105 мм рекомендуемые расчётные значения данного параметра, полученные на основе обобщения опыта гидротехнического строительства, представлены в табл. 12.

Таблица 12

Расчётный удельный расход ВВ, , на оформление откоса щелью предварительного откола (с использованием скважин диаметром 105мм), кг/м2

Коэффициент Категория трещиноватости массива (по МВКВД)

крепости пород I II III ГУ V

<10 0,4-0,6 0,5-0,7 0,6-0,7 0,6-0,8 0,7-0,9

>10 0,5-0,7 0,6-0,8 0,7-0,9 0,8-1,0 0,9-1,1

При методе контурной отбойки (МКО) приведенные в табл. 12 значения необходимо уменьшать на 30-40 % в соответствии с формулой (39).

Верхнюю часть контурных зарядов (протяжённостью 0,3-0,5 их длины) рекомендуется ослаблять, уменьшая их линейную плотность вдвое по сравнению с расчётной. Нижнюю часть контурных зарядов целесообразно усиливать донными зарядами массой 0,5-2кг.

Длина незаряженной части скважины, "длина забойки", изменяется в диапазоне (15...35)й (наибольшие значения - для наиболее слабых в струк-

турном отношении массивов 1-1П категории трещиноватости). При этом сама забойка, т.е. заполнение скважин инертным материалом, в большинстве случаев не выполняется, либо выполняется засыпка только верхней устьевой части скважины на бумажную пробку, заранее установленную на глубине 1,5-2 м.

Одним из весьма существенных параметров, определяющих качество контурного взрывания и устойчивость профильных откосов, является угол наклона контурных скважин. Опыт профилирования открытых выработок гидротехнических сооружений и бортов глубоких карьеров свидетельствует о необходимости выполаживания оформляемых откосов в зонах выветривания и интенсивной разгрузки массивов до 60-65° (заложение откосов 2:1). Такое выполаживание особенно необходимо при предварительном щелеообразова-нии в массивах скальных пород с неблагоприятной структурой для смягчения зажима массива и снижения законтурных деформаций. А при наличии трещин, падающих в сторону выемки, указаное выполаживание целесообразно выполнять не только в варианте МПЩ, но и МКО.

Предварительное щелеобразование в обводнённых массивах и в массивах многолетнемерзлых пород следует осуществлять совместно с взрывом зарядов рыхления, чтобы образованная щель не заполнилась водой и льдом, существенно снижающими ее экранирующий эффект. При благоприятной структуре массива целесообразно использовать схемы неполного оконтурива-ния, предполагающие применение предварительного щелеобразования в пределах 1-2 верхних ярусов.

Аналитическая оценка предельной мощности зарядов ВВ в приконтурных зонах долговременных бортов карьеров и горно-строительных выработок

При оформлении долговременных бортов глубоких карьеров и горностроительных выработок существенное значение имеет нормализация сейсмо-динамических нагрузок от массовых взрывов в приконтурных зонах. Превышение их допустимого уровня способно свести на нет эффективность трудоёмкого дорогостоящего контурного взрывания. В диссертации выполнена аналитическая оценка предельной мощности зарядов ВВ при щадящем взрывании в приконтурных зонах долговременных бортов карьеров и горностроительных выработок. В качестве критерия разрушения массива принята величина критической массовой скорости на фронте волны напряжений

ус.

В соответствии с опытными данными, при наличии щели предварительного откола по контуру оформляемого откоса представляется возможным увеличить в 2-3 раза (в зависимости от качества щели) массу зарядов в прикон-турных скважинах рыхления.

Линейную плотность приконтурной системы зарядов, расположенных вдоль откоса (борта) выемки, и массу единичных зарядов системы рекомендуется определять по формулам:

&ш^жуиу_ (43)

е ■ эш а

дйоакун2а

е-БШ а

(44)

в,кг

Анализ полученных выше зависимостей (рис.14) свидетельствует о необходимости наиболее тщательного подхода к оформлению верхней, самой уязвимой по подбою зоны высоких откосов.

Рис. 14. Зависимость предельной сейсмо-безопасной массы и линейной плотности прикон-турных зарядов от глубины их заложения. 1, 3 - масса одиночных зарядов при V = 0,5 и 0,2 м/с; 2, 5 - линейная плотность системы

приконтурных зарядов, расположенных вдоль откоса, при V = 0,5 и ОД м/с; 4, 6- масса единичных зарядов в приконтурных линейных системах, расположенных вдоль откоса, при V = 0,5 и

ниш °'2м/с-

зт

2000

то

На рис. 15 отражены параметры щадящего взрывания, реализованные при отработке приконтурной зоны временного водосброса Колымской ГЭС в гранитном массиве с использованием предварительного щелеобразования.

Рис. 15. Параметры щадящего взрывания при отработке приконтурной зоны временного водосбросного сооружения Колымской ГЭС: а - вертикальный разрез, б - план взрываемого приконтурного полигона и схема взрывания (цифры указывают очередность взрывания выделенных групп скважинных зарядов).

Представленное выше соответствие ширины приконтурных участков щадящего взрывания радиусу зоны остаточных межблочных подвижек от взрывов зарядов дробления с учётом точности его определения составляет 6-е научное положение.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация является научно-квалификационной работой, в которой на основании выполненных актуальных исследований изложены научно обоснованные технологические решения по обоснованию технологии буровзрывных работ в карьерах и открытых горно-строительных выработках, обеспечивающей требуемую степень дробления пород и сохранность долговременных бортов карьеров и выработок при многорядном короткозамедленном взрывании скважинных зарядов ВВ; внедрение данных решений вносит значительный вклад в развитие горно-добывающей и горно-строительной отраслей промышленности.

Основные научные выводы и практические результаты, полученные лично автором в процессе исследования:

1. Дополнена систематизация зон взрывного разрушения скальных горных пород путём введения зоны остаточных межблочных подвижек в качестве самостоятельной весьма значимой зоны взрывного разрушения массива, и установлены аналитические зависимости для определения размеров зон измельчения, дробления, трещинообразования и остаточных межблочных подвижек в горных породах при взрыве скважинных зарядов в зависимости от параметров зарядов и физико-технических характеристик пород.

2. Выделены наиболее характерные деформационные зоны во взрываемом уступе, существенно различающиеся условиями нагружения при взрыве, и установлена относительная степень дробления породы для каждой зоны; установлена закономерность формирования гранулометрического состава горной массы при взрыве многорядной системы скважинных зарядов ВВ, что позволяет выполнять его уточнённую прогнозную оценку по фактическим параметрам буровзрывных работ.

3. Установлена обобщённая зависимость среднего размера куска взорванной горной массы от параметров зарядов и физико-технических характеристик пород

(й .г)°'!(Л<Л0'33

ас = 0,1 -к • 7} и <,ае, ч

где йа у, 4 <7 - соответственно коэффициент крепости пород по проф. Протодъяконову М.М., осредненный размер естественной отдельности в массиве, м, объёмный вес породы, т/м3, диаметр заряда, м, удельный расход ВВ, кг/м3.

4. Разработана математическая модель дробления горных пород при короткозамедленном взрывании скважинных зарядов, детерминированная на основе деформационного зонирования взрываемых уступов.

5. Разработана классификация массивов горных пород по взрываемости на основе критерия взрываемости В, включающего осреднённый размер естественной отдельности с1е объёмный вес у и коэффициент крепости породы по проф. М.М.Протодъяконову /: В = • /)0,5 ,33.

6. Установлена величина максимального интервала замедления / между смежными группами одновременно инициируемых скважинных зарядов, исключающая подбой внутрискважинных концевиков детонирующего шнура и отказы зарядов ВВ по данной причине:

Г £1,1 {а/<1)т1П

где (а/фт1п- минимальное отношение расстояния между зарядами смежных групп к диаметру зарядов, инициируемых первыми.

7. Выполнено обоснование технологии БВР для уступной отбойки горных пород, с учётом требуемой степени дробления (выхода негабарита и требуемого диаметра среднего куска в развале).

8. Обоснована рациональная технология щадящего взрывания в прикон-турных зонах карьеров и открытых горно-строительных выработок, обеспечивающая сохранность массива горных пород за пределами взрываемых блоков; ширина приконтурных зон составляет 70... 150 диаметров зарядов дробления, в зависимости от глубины расположения взрываемого уступа относительно верха оформляемого откоса.

9. Усовершенствованы методы оперативной оценки грансостава взорванной горной массы по поверхности развала после взрыва (учтены искажения поверхностного слоя).

Результаты диссертационных исследований использованы в «Технических правилах ведения взрывных работ в энергетическом строительстве», применяются в учебном процессе и при разработке прикладных компьютерных программ для соответствующих САПР и АСУ.

Рекомендации по производству БВР, проекты и методики БВР, реализованные на горно-строительных, вскрышных и добычных работах, выполнявшихся на объектах энергетического строительства (Хантайская, Нурекская, Колымская, Рогунская ГЭС, Гиссаракский гидроузел, гидроузел Хоабинь в СРВ), карьерах природного камня ПО «Уралмрамор», Саяно-Шушенского КОК, ПО «Закарпатнерудпром», ОАО «Ураласбест», ООО «Карбонат», железорудных карьерах ОАО «Лебединский ГОК» и «Карельский окатыш», позволили получить положительный эффект по достижению требуемой степени дробления, устойчивых бортов карьеров и строительных выработок, повышению безопасности технологии многорядного короткозамедленного взрывания скважинных зарядов промышленных взрывчатых веществ.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Кузнецов В.А. Перспективы применения контурного взрывания при стабилизации бортов карьеров//Технолопия механизация и организация горных работ. -М.: Наука, 1969. -С. 128-134.

2. Кузнецов В.А., Ситник В.А. Регулирование степени дробления долеритов при взрывной отбойке//Энергетическое строительство. - 1969. - № 6. -С. 50-53.

3. Кузнецов В.А. Расчёт параметров контурного взрывания на карьерах облицовочного и стенового камня /Тр. МГИ. -М.: МГИ, 1975. -С. 210-212.

4. Кузнецов В.А. Параметры контурного взрывания/Тр. института Гидропро-екг. -М.: 1978. -№ 67. -С. 97-101.

5. Кузнецов В.А. Отбойка мраморных блоков контурными шпуровыми зарядами детонирующего шнура/Тр. МГИ. -М.: МГИ, 1978. -С. 78-82.

6. Кутузов Б.Н., Косачёв М.Н., Кузнецов В.А. Проблемы применения контурного взрывания в промышленности //Горный журнал. -1979. -№ 1. -С. 4446.

7. Кузнецов В.А. Оперативная оценка блочности сложно-структурных массивов горных пород//Энергетическое строительство. -1979. -№ 9. -С. 30-32.

8. Кузнецов В.А. Определение дальности разлета взорванной горной массы// Взрывное дело. -1980. -№ 82/39. -С. 138-144.

9. Кузнецов В.А. Аналитическая оценка зон нарушения массива горных пород при взрывных работах//Взрывное дело. -1980. -№82/39. -С. 209-216.

Ю.Кузнецов В.А. Методические основы оценки взрываемости массивов горных пород//Тр. института Гидропроект. - 1989. -№ 141.-С. 70-78.

П.Силаев A.A., Кузнецов В.А. Контурное взрывание при строительстве гидротехнических сооружений//Горный журнал. -1980. -№ 3. -С. 37-40.

12.Кузнецов В.А. Влияние параметров скважинных зарядов ВВ на дальность разлёта кусков взорванной горной массы/Я орный журнал. -1981. -№ 9. -С. 32-33.

13.Кузнецов В.А. Методические основы натурно-статистической оценки гран-состава горной массы//Гидротехническое строительство. -1982. - № 7. -С. 47-50.

14.Кузнецов В.А. Интенсификация буровзрывной отработки приконтурных зон профильных выемок на строительстве Колымской ГЭС//Тр. института Гидропроект. - 1982. 83. -С. 26-33.

15.Кузнецов В.А., Силаев A.A. БВР в приконтурных зонах открытых профильных выемок/Совершенствование проектирования и производства горных работ с применением контурного взрьшания.-Апатиты:КФАН СССР. -1983.-С. 51-59.

16.Кузнецов В.А. Методика натурно-статистической оценки грансостава горной массы//Взрывное дело. -1984. -№ 86/43. -С. 211-216.

П.Кузнецов В.А. Производство БВР при строительстве основных сооружений гидроузла Хоабинь//Энергетическое стр-во за рубежом. -1986.- № 4. -С. 28-31.

18.Кузнецов В.А. Аналитическая оценка предельной мопщости зарядов ВВ в приконтурных зонах горных выемок// Горный журнал. -1986. -№8. -С. 3537.

19.Кузнецов В.А. Определение интервалов замедлений, безопасных по подбою соединительных линий ДШ при взрывании скважинных зарядов/Лирный журнал. -1987. - № 5. -С.35-37.

20.Кузнецов В.А. Совершенствование технологии БВР на строительстве гидроузла Хоабинь//Тр. института Гидропроект. - 1987. -№ 126. -С. 77-89.

21.Кутузов Б.Н., Кузнецов В.А., Борзенков Л.А., Попов Г.П. Обеспечение безопасности массовых взрывов //Горный журнал. -1990. -№ 8. -С. 33-36.

22.Сивенков В.И., Кузнецов В.А. Технология взрывания с применением защитных укрытий в условиях промышленного строительства.-М.: МГГУ,1994. -50с.

23.Кузнецов В.А. Проектирование буровзрывных работ. -М.: МГГУ, 1997.-68 с.

24.Кузнецов В.А. Аналитическая оценка грансостава взорванной горной мас-сы//Взрывное дело. -1998. - № 91/48. ~С. 82-85.

25.Крюков Г.М., Кузнецов В.А., Черняков Д.В. Экспериментальное изучение и аналитическая оценка зон взрывного измельчения, дробления и разупрочнения горных пород//Взрывное дело. -1999. -№ 92/49. -С. 71-79.

26.Втсторов С.Д., Кузнецов В.А. К расчёту зон, опасных по разлёту кусков взорванной породы//Взрывное дело. -1999. 92/49. -С. 233-239.

27.Кузнецов В.А. Прогнозирование грансостава взорванной массы на основе структурно-деформационного зонирования взрываемых полиго-нов//Взрывное дело. -2001. -№ 93/50. -С. 47-55.

28.Анисимов В.Н., Кузнецов В.А., Ряполов А.Н. Взрывная рудоподготовка сложно-структурных массивов железистых кварцитов/ЛТроблемы взрывного дела. -М.: МГГУ. -2003. -С. 72-83.

29.Кузнецов В.А. Определение рациональных величин перебура и забойки скважинных зарядов в проектных расчётах/ Физические проблемы разрушения горных пород// IV международной научной конференции. -М.: ИП-КОН РАН, 2005. -С. 287-290.

30.Кузнецов В.А. Обобщённая прогнозная оценка себестоимости бурения взрывных скважин./ГИАБ. -2007. -№5. -С. 127-136.

31.Кузнецов В.А. Обоснование удельного расхода ВВ в условиях уступной отбойки./ГИАБ. -2007. -№7. -С. 53-62.

32.Кузнецов В.А. Параметры и технологические особенности контурного взрывания при строительстве профильных выемок/Научные школы МГГУ, т.2. -М.: МГГУ, 2008.-С. 148-154.

Подписано в печать^? ¿'¿'^'Формат 60x90/16 Объем.-? печ.л. Тиражг^^экз. Заказ №

Типография МГГУ, Ленинский пр., 6

Содержание диссертации, доктора технических наук, Кузнецов, Виктор Андреевич

Введение

1.1. Состояние проблемы взрывного разрушения горных пород при разработке полезных ископаемых и в строительстве

1.2. Влияние качества дробления горной массы на эффективность горно-технологических процессов

1.3. Влияние буровзрывных работ на устойчивость долговременных бортов карьеров и откосов горно-строительных выработок

1.4. Основные задачи и методы исследования

2.1. Систематизация и характеристика зон взрывного разрушения в скальных горных породах

2.2. Экспериментальное изучение зон взрывного разрушения горных пород на физических моделях

2.3. Исследование зон взрывного разрушения массивов скальных горных пород в натурных условиях

2.4. Аналитическая оценка размеров зон взрывного измельчения, дробления и трещинообразования в скальных горных породах

2.5. Аналитическая оценка размеров зоны остаточных межблочных подвижек

2.6. Деформационное зонирование взрываемых уступов

2.7. Формирование грансостава в общем развале горной массы из полидисперсных смесей обособленных деформационных зон 64 Выводы

3. Исследование дробления горных пород при уступной взрывной отбойке

3.1. Анализ основных природных и технологических факторов, определяющих качество дробления горных пород при взрывной отбойке

3.2. Экспериментальные исследования степени дробления горных пород в условиях уступной взрывной отбойки

3.2.1. Организация экспериментальных работ

3.2.2. Исследование степени взрывного дробления долеритов на строительстве Хантайской ГЭС

3.2.3. Интенсификация взрывного дробления гранитов на строительстве Колымской ГЭС

3.3. Исследование зависимости грансостава горной массы от параметров БВР 83 3.3.1. Зависимость грансостава горной массы от удельного расхода ВВ 83 3.3.2.3ависимость степени дробления горных пород от диаметра заряда

3.4. Исследование зависимости грансостава горной массы от показателей физико-технических свойств горных пород

3.4.1. Влияние крепости горных пород на интенсивность их взрывного дробления при уступной отбойке

3.4.2. Влияние трещиноватости (блочности) массивов горных пород на степень взрывного дробления

3.4.3. Влияние объёмного веса взрываемых пород на интенсивность их дробления

3.5. Обобщённая аналитическая оценка диаметра среднего куска взорванной горной массы

3.6. Разработка математической модели взрывного дробления горных пород скважинными зарядами в условиях уступной отбойки 97 3.6.1. Назначение и содержание модели взрывного дробления горных пород

3.6.2. Анализ существующих моделей взрывного дробления горных пород

3.6.3. Математическая модель взрывного дробления горных пород с учётом деформационного зонирования для условий уступной отбойки 100 Выводы по гл.

4.1. Анализ существующих методов расчёта скважинных зарядов ВВ

4.2. Классификация массивов горных пород по взрываемости

4.3. Методика расчёта параметров скважинных зарядов, с учётом требуемой степени дробления горных пород

4.3.1. Содержание и последовательность расчёта параметров многорядного короткозамедленного взрывания скважинных зарядов; Формирование первоначальной базы данных

4.3.2. Обоснование рационального диаметра взрывных скважин, способа бурения и типа бурового станка

4.3.3. Обоснование удельного расхода и номенклатуры ВВ

4.3.4. Определение рациональных параметров единичного скважинногозаряда

4.3.6. Расчёт параметров сетки расположения скважин

4.4. Методика расчёта предельных параметров БВР, обеспечивающих минимальный расход бурения и ПВВ

4.5. Определение величины интервалов замедлений при КЗВ в условиях уступной отбойки 141 Выводы по гл.

5. Обоснование технологии щадящего взрывания в приконтурных зонах долговременных бортов карьеров и горно-строительных 148 выработок

5.1. Систематизация основных технологических схем оформления долговременных бортов карьеров и горно-строительных выработок

5.2. Определение рациональной ширины приконтурных зон при переходе к щадящему взрыванию

5.3. Общие принципы снижения механического действия взрывных работ при щадящем взрывании в приконтурных зонах карьеров и строительных выработок ^ ^

5.4. Расчёт параметров скважинных зарядов рыхления в приконтурных зонах

5.5. Обоснование параметров контурного взрывания

5.5.1. Методы контурного взрывания

5.5.2. Исследование зависимости размеров зон взрывного разрушения в горных породах при взрыве колонковых зарядов с пониженной плотностью заряжания

5.5.3. Исследование линейной плотности контурных зарядов

5.5.4. Обоснование рациональной величины расстояния между контурными зарядами

5.5.5. Обоснование рационального диаметра контурных скважин ^^

5.5.6. Совершенствование технологии контурного взрывания

5.6. Аналитическая оценка предельной мощности зарядов ВВ в приконтурных зонах долговременных бортов карьеров и горностроительных выработок

Выводы по гл.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Обоснование технологии буровзрывных работ в карьерах и открытых горно-строительных выработках на основе деформационного зонирования взрываемых уступов"

Актуальность работы. Добыча полезных ископаемых, промышленное и гражданское строительство сопряжены с необходимостью разработки больших объёмов крепких скальных горных пород, выемка и перемещение которых требуют предварительной буровзрывной подготовки (дробления и рыхления), осуществляемой, как правило, скважинными либо шпуровыми зарядами ВВ в условиях уступной отбойки. Годовые объёмы буровзрывных работ (БВР) в России превышают 2 млрд. м , что в стоимостном выражении составляет, по ориентировочной оценке, 45 млрд. руб. в ценах 2009 г. Столь большие объёмы и высокая стоимость ежегодно выполняемых БВР, а также существенное влияние качества взорванной горной массы на производительность последующих выемочно-погрузочных работ, транспортировки и первых стадий обогатительного передела определяет необходимость постановки научных исследований, направленных на повышение эффективности БВР. В этой же связи следует отметить целесообразность совершенствования научно-методической базы проектирования взрывных работ в соответствии с накопленным за последние десятилетия опытом.

Анализ технологии открытых горных работ позволяет выделить две наиболее существенные проблемы, связанные с БВР, - обеспечение требуемой степени дробления пород и устойчивости долговременных откосов уступов и бортов карьеров и горно-строительных выработок.

В результате исследований отечественных и зарубежных учёных установлены механизм взрывного разрушения горных пород и характер зависимости степени их дробления от структуры массива, крепости пород, технологических факторов. Но применяемые в настоящее время эмпирические формулы для расчёта параметров БВР являются весьма ориентировочными, а рассчитанные по ним параметры корректируются путём проведения дорогостоящих опытно-промышленных работ.

С увеличением глубины карьеров и горно-строительных выработок большое значение приобрело обеспечение устойчивости долговременных откосов уступов и бортов, поэтому существенно возросли требования к сохранности законтурного массива и качеству оформляемых бортов, что привело к разработке и широкому внедрению контурного взрывания. При этом сохранилась недооценка действия взрыва на законтурный массив, где раскрытие природных трещин и необратимые межблочные подвижки, вызванные взрывом, приводят к снижению устойчивости откосов и, следовательно, к необходимости их дорогостоящего крепления, либо к не менее затратному выпола-живанию. Поэтому при профилировании бортов карьеров и ответственных горно-строительных выработок необходимо осуществлять смягчение механического воздействия БВР в тыльную часть массива, что определяет целесообразность разработки эффективной технологии щадящего взрывания в пред-контурных зонах.

Цель работы — установление закономерностей, необходимых для обоснования технологии буровзрывных работ в карьерах и открытых горностроительных выработках, обеспечивающей требуемую степень дробления горных пород и сохранность долговременных бортов карьеров и выработок 7 при многорядном короткозамедленном взрывании скважинных зарядов ВВ в условиях уступной отбойки.

Научные положения, представленные к защите:

3. Средний размер куска взорванной горной массы находится в обратной зависимости от удельного расхода ВВ, прямо пропорционален корню квадратному из объёмного веса породы и осреднённого размера блока в массиве, а также корню кубическому из диаметра заряда и коэффициента крепости пород.

6. Для обеспечения сохранности долговременных бортов в карьерах и открытых горно-строительных выработках необходимо использовать технологию щадящего взрывания в приконтурных участках массива, ширина которых должна соответствовать радиусу зоны остаточных межблочных подвижек от взрывов зарядов дробления с учётом точности его определения, что составляет 70. 150 диаметров зарядов (уменьшается с увеличением глубины расположения взрываемого уступа и блочности массива).

Научная новизна работы заключается в следующем: -установлены новые закономерности изменения радиусов зон дробления, трещинообразования и остаточных межблочных подвижек при взрыве колонковых зарядов ВВ от параметров зарядов и физико-технических свойств пород; при этом доказано, что радиус зоны межблочных подвижек зависит и от глубины расположения взрываемого заряда;

-вскрыта закономерность формирования грансостава взорванной горной массы при короткозамедленном взрывании многорядной системы сква-жинных зарядов в условиях уступной отбойки; показано, что грансостав горной массы в общем развале является результатом «сложения» полидисперсных масс из отдельных деформационных зон, образующихся во взрываемом уступе;

-установлена зависимость величины интервалов замедлений, безопасных по подбою концевиков ДТТТ, от относительного расстояния между зарядами, инициируемыми в смежных группах, позволяющая повысить надёжность и безопасность взрывных работ.

Практическое значение работы заключается:

-в разработке методики расчёта размеров зон взрывного разрушения в массивах скальных горных пород, позволяющей учитывать влияние параметров зарядов ВВ, физико-технических свойств горных пород и глубину расположения взрываемого заряда;

-в обосновании технологии БВР для уступной отбойки горных пород, обеспечивающей эффективное управление грансоставом взорванной массы при многорядном короткозамедленном взрывании скважинных зарядов;

-в обосновании технологии щадящего взрывания в приконтурных зонах карьеров и открытых горно-строительных выработок, обеспечивающей сохранность массива горных пород за контурной поверхностью;

-в разработке усовершенствованных методов оперативной оценки грансостава взорванной горной массы по поверхности развала после взрыва, учитывающих искажения поверхностного слоя.

Реализация результатов работы. Научные положения, рекомендации и методики, представленные в диссертации, использовались при проектировании и производстве БВР на объектах энергетического строительства (Хантай-ская, Нурекская, Колымская, Рогунская ГЭС, гидроузел Хоабинь в СРВ), карьерах природного камня ПО «Уралмрамор», Саяно-Шушенского КОК, ПО «Закарпатнерудпром», ОАО «Ураласбест», ООО «Карбонат», железорудных карьерах ОАО «Лебединский ГОК» и «Карельский окатыш». На горностроительных, вскрышных и добычных работах, выполнявшихся на указанных объектах, подготовлены рекомендации по производству буровзрывных работ и соответствующие проекты БВР, осуществлены экспериментальные и промышленные взрывы по отработке рациональной технологии БВР для получения заданной степени дробления горной массы, технологии щадящего и контурного взрывания.

Результаты диссертационного исследования безопасной (по подбою внутрискважинных концевиков ДТП) величины интервалов замедлений между смежными группами одновременно инициируемых скважинных зарядов вошли в «Технические правила ведения взрывных работ в энергетическом строительстве».

Научные и практические результаты, полученные в диссертации, изложены в публикациях и научных отчётах, используются в учебном процессе при подготовке студентов МГГУ по дисциплинам «Разрушение горных пород взрывом», «Технология и безопасность взрывных работ», «Проектирование и организация взрывных работ», «Специальные способы взрывных работ», а также на курсах повышения квалификации и переподготовки специалистов-взрывников.

Апробация работы. Основные положения и результаты исследований по теме диссертации систематически докладывались на научных конференциях МГИ - МГГУ (с 1974 г.), семинарах Межведомственной комиссии по взрывному делу, IV международной научной конференции по физическим проблемам разрушения горных пород (ИПКОН РАН, 2004), технических советах ПО «Уралмрамор», «Закарпатнерудпром», «Главмоспромстройматериа-лы», АФ «Гидроспецстрой», ООО «Гидроспецпроект», «Загранэнергоспец-монтаж», ОАО «Лебединский ГОК», «Карельский окатыш», «Ураласбест», ООО « Карбонат» и «Промтехвзрыв».

Публикации. По результатам исследований опубликованы 32 научные работы, в том числе 16 статей в изданиях, рекомендованных ВАК Минобр-науки.

Заключение Диссертация по теме "Геомеханика, разрушение пород взрывом, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика", Кузнецов, Виктор Андреевич

Выводы по гл. 5.

1. С увеличением глубины карьеров и горно-строительных выемок одной из наиболее актуальных технических проблем становится обеспечение устойчивости их долговременных бортов; В этой связи весьма актуальной становится разработка и внедрение щадящей технологии БВР в приконтур-ных зонах оформляемых бортов, с целью снижения отрицательного воздействия взрывов на прилегающий массив горных пород.

2. Ширина таких приконтурных зон, Вк, в которых необходимо использовать щадящее взрывание определяется радиусом зоны межблочных подвижек, гп, с учётом реальной точности её аналитической оценки (10-20 %):

Вк — (1 Д--.1,2) • гп = (70.150)-d где d - диаметр основных зарядов рыхления.

3. Наиболее эффективными способами смягчения механического действия взрывных работ в приконтурных зонах карьеров и профильных выемок являются:

-уменьшение диаметра взрывных скважин (в том числе использование в 1-2-х предконтурных рядах скважин рыхления диаметром не более 90-150 мм, отказ от котловых расширений скважин 2-го и последующих рядов);

-увеличение длины забойки предконтурных зарядов рыхления;

-применение наклонных скважин (с углом наклона 60-65°);

-снижение удельного расхода ВВ на 20-30 %;

-уменьшение ширины предконтурной буровзрывной заходки до 12-15 м (2-3 ряда скважин); при этом, при разработке верхнего яруса оформляемого высокого откоса приконтурную зону целесообразно разделять на две буровзрывные заходки;

-взрывание на подобранный забой (без пригрузки ранее взорванной массой);

-использование диагональных схем короткозамедленного взрывания (КЗВ) с пониженной массой зарядов на ступень замедления и увеличенными интервалами замедлений.

4. Основными критериями при выборе технологии БВР в приконтурных зонах карьеров и профильных горно-строительных выемок являются проектный угол наклона и высота долговременного борта, радиус его кривизны (в плане), а также ориентация и протяженность плоскостей ослабления (трещин) в граничном массиве горных пород;

5. При оформлении долговременных (со сроком службы свыше 3-5 лет) крутых (с углами наклона свыше 40°) бортов карьеров и горностроительных выемок в большинстве случаев целесообразно использовать контурное взрывание (МПЩ и МКО), основанное на применении сближенных скважинных зарядов ВВ с пониженной линейной плотностью заряжания, расположенных в плоскости оформляемого откоса, или в непосредственной близости к нему;

6. Представленные в 5.2-5.6 исследования, выполненные на основе анализа размеров деформационных зон при взрывании скважинных зарядов ВВ, позволили установить зависимости для определения рациональных параметров щадящего взрывания (в том числе, линейной плотности контурных зарядов и расстояния между смежными зарядами);

7. Анализ отечественной и зарубежной практики контурного взрывания показывает, что наиболее эффективные направления интенсификации

194 горных работ при оформлении бортов карьеров и сооружении профильных выемок связаны с использованием контурных скважин диаметром 90.250 мм с повышенными до 1,5-3 м расстояниями между ними и их механизированным заряжанием шланговыми зарядами линейной плотностью 1-4 кг/м;

8. При оформлении нижних ярусов высоких откосов, сооружаемых в крупноблочных массивах Ш-У категорий трещиноватости, сложенных вязкими породами, целесообразно расширить применение метода контурной отбойки, позволяющего снизить в 1,5-2 раза удельный расход бурения и общую трудоёмкость контурного взрывания;

9. Учитывая высокую трудоёмкость и стоимость контурного взрывания, при благоприятных инженерно-геологических условиях необходимо использовать менее затратные технологические схемы неполного оконтурива-ния, ограничивающие область применения контурного взрывания верхним ярусом (уступом) оформляемого откоса; в данном случае при объединении 2-х или 3-х погашаемых уступов контурное взрывание следует выполнять только в пределах верхнего уступа.

10. При оценке качества контурного взрывания, помимо сохранности стенок скважин и отсутствия зон дробления на образованной поверхности откоса, необходимо учитывать величину межблочных смещений (определяемых по излому стенок скважин) и раскрытие естественных трещин;

11. При неблагоприятной структуре разрабатываемого массива щадящее взрывание, определяя весьма существенные предпосылки сохранения его природных деформационно-прочностных характеристик, не способно в полной мере самостоятельно решить проблему долговременной устойчивости круто-наклонных откосов и бортов выемок; Окончательное решение данной проблемы в такой ситуации может быть найдено лишь при комплексном подходе, предполагающем, помимо щадящего взрывания, искусственное закрепление бортов и откосов уступов и (или) их выполаживание;

12. Результаты исследований, изложенных в данной главе диссертации, составляют методические основы щадящего взрывания в приконтурных зонах долговременных бортов карьеров и горно-строительных выемок, и в том числе позволяют сформулировать 6-е научное положение: Для обеспечения сохранности долговременных бортов в карьерах и открытых горно-строительных выработках необходимо использовать технологию щадящего взрывания в приконтурных участках массива, ширина которых должна соответствовать радиусу зоны остаточных межблочных подвижек от взрывов зарядов дробления с учётом точности его определения, что составляет 70.150 диаметров зарядов (уменьшается с увеличением глубины расположения взрываемого уступа и блочности массива).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация является научно-квалификационной работой, в которой на основании выполненных актуальных исследований изложены научно обоснованные технологические решения по обоснованию технологии буровзрывных работ в карьерах и открытых горно-строительных выработках, обеспечивающей требуемую степень дробления пород и сохранность долговременных бортов карьеров и выработок при многорядном короткозамедлен-ном взрывании скважинных зарядов ВВ; внедрение данных решений вносит значительный вклад в развитие горно-добывающей и горно-строительной отраслей промышленности.

Основные научные выводы и практические результаты, полученные лично автором в процессе исследования:

3. Установлена обобщённая зависимость среднего размера куска взорванной горной массы от параметров зарядов и физико-технических характеристик пород ч где f, de, у, d, q- соответственно коэффициент крепости пород по проф. Протодъяконову М.М., осредненный размер естественной отдельности в маео сиве, м, объёмный вес породы, т/м , диаметр заряда, м, удельный расход ВВ, кг/м3.

5. Разработана классификация массивов горных пород по взрываемости на основе критерия взрываемости В, включающего осреднённый размер естественной отдельности de, объёмный вес у и коэффициент крепости породы по проф. М.М. Протодъяконову /: B-{de- yf'5 f0,33.

6. Установлена величина максимального интервала замедления t между смежными группами одновременно инициируемых скважинных зарядов, исключающая подбой внутрискважинных концевиков детонирующего шнура и отказы зарядов ВВ по данной причине: где (a/d)min- минимальное отношение расстояния между зарядами смежных групп к диаметру зарядов, инициируемых первыми.

8. Обоснована рациональная технология щадящего взрывания в при-контурных зонах карьеров и открытых горно-строительных выработок, обеспечивающая сохранность массива горных пород за пределами взрываемых блоков; ширина приконтурных зон составляет 70. 150 диаметров зарядов дробления, в зависимости от глубины расположения взрываемого уступа относительно верха оформляемого откоса.

Рекомендации по производству БВР, проекты и методики БВР, реализованные на горно-строительных, вскрышных и добычных работах, выполнявшихся на объектах энергетического строительства (Хантайская, Нурек-ская, Колымская, Рогунская ГЭС, Гиссаракский гидроузел, гидроузел Хоа-бинь в СРВ), карьерах природного камня ПО «Уралмрамор», Саяно-Шушенского КОК, ПО «Закарпатнерудпром», ОАО «Ураласбест», ООО «Карбонат», железорудных карьерах ОАО «Лебединский ГОК» и «Карельский окатыш», позволили получить положительный эффект по достижению требуемой степени дробления, устойчивых бортов карьеров и строительных выработок, повышению безопасности работ при многорядном короткозамед-ленном взрывании скважинных зарядов.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Кузнецов В.А. Перспективы применения контурного взрывания при стабилизации бортов карьер ов//Технология механизация и организация горных работ. -М.: Наука, 1969.-С. 128-134.

2. Кузнецов В.А., Ситник В.А. Регулирование степени дробления долеритов при взрывной отбойке//Энергетическое строительство. - 1969. - № 6. -С. 50-53. .

4. Кузнецов В.А. Параметры контурного взрывания/Тр. института Гидропроект. -М.: 1978. -№ 67. -С. 97-101.

199

6. Кутузов Б.Н., Косачёв М.Н., Кузнецов В.А. Проблемы применения контурного взрывания в промышленности //Горный журнал. -1979. -№ 1. -С. 44-46.

7. Кузнецов В.А. Оперативная оценка блочности сложно-структурных массивов горных пород//Энергетическое строительство. -1979. -№ 9. -С. 3032.

8. Кузнецов В.А. Определение дальности разлета взорванной горной массы// Взрывное дело. -1980. -№ 82/39. -С. 138-144.

10. Кузнецов В.А. Методические основы оценки взрываемости массивов горных пород//Тр. института Гидропроект. - 1989. -№ 141.-С. 70-78.

11. Силаев A.A., Кузнецов В.А. Контурное взрывание при строительстве гидротехнических сооружений//Горный журнал. -1980. -№ 3. -С. 37-40.

12. Кузнецов В.А. Влияние параметров скважинных зарядов ВВ на дальность разлёта кусков взорванной горной массы//Горный журнал. -1981. -№ 9. -С. 32-33.

13. Кузнецов В.А. Методические основы натурно-статистической оценки грансостава горной массы//Гидротехническое строительство. -1982. - № 7. -С. 47-50.

14. Кузнецов В.А. Интенсификация буровзрывной отработки приконтурных зон профильных выемок на строительстве Колымской ГЭС//Тр. института Гидропроект. - 1982. -№ 83. -С. 26-33.

15. Кузнецов В.А., Силаев A.A. БВР в приконтурных зонах открытых профильных выемок/Совершенствование проектирования и производства горных работ с применением контурного взрывания.-Апатиты:КФАН СССР.-1983.-С. 51-59.

16. Кузнецов В.А. Методика натурно-статистической оценки грансостава горной массы//Взрывное дело. -1984. -№ 86/43. -С. 211-216.

17. Кузнецов В.А. Производство БВР при строительстве основных сооружений гидроузла Хоабинь//Энергетическое строительство за рубежом. -1986.-№4.-С. 28-31.

18. Кузнецов В.А. Аналитическая оценка предельной мощности зарядов ВВ в приконтурных зонах горных выемок// Горный журнал. -1986. -№8. -С. 3537.

19. Кузнецов В.А. Определение интервалов замедлений, безопасных по подбою соединительных линий ДШ при взрывании скважинных заря-дов//Горный журнал. -1987. - № 5. -С.35-37.

20. Кузнецов В.А. Совершенствование технологии БВР на строительстве гидроузла Хоабинь//Тр. института Гидропроект. - 1987. -№ 126. -С. 77-89.

21. Кутузов Б.Н., Кузнецов В.А., Борзенков Л.А., Попов Г.П. Обеспечение безопасности массовых взрывов //Горный журнал. -1990. -№ 8. -С. 33-36.

22. Сивенков В.И., Кузнецов В.А. Технология взрывания с применением защитных укрытий в условиях промышленного строительства.-М.: МГГУ,1994. -50с.

23. Кузнецов В.А. Проектирование буровзрывных работ. -М.: МГГУ, 1997. -68 с.

24. Кузнецов В.А. Аналитическая оценка грансостава взорванной горной массы// Взрывное дело. -1998. - № 91/48. -С. 82-85.

25. Крюков Г.М., Кузнецов В.А., Черняков Д.В. Экспериментальное изучение и аналитическая оценка зон взрывного измельчения, дробления и разупрочнения горных пород//Взрывное дело. -1999. -№ 92/49. -С. 71-79.

26. Викторов С.Д., Кузнецов В.А. К расчёту зон, опасных по разлёту кусков взорванной породы//Взрывное дело. -1999. -№ 92/49. -С. 233-239.

27. Кузнецов В.А. Прогнозирование грансостава взорванной массы на основе структурно-деформационного зонирования взрываемых полиго-нов//Взрывное дело. -2001. -№ 93/50. -С. 47-55.

28. Анисимов В.Н., Кузнецов В.А., Ряполов А.Н. Взрывная рудоподготовка сложно-структурных массивов железистых кварцитов//Проблемы взрывного дела. -М.: МГГУ. -2003. -С. 72-83.

29. Кузнецов В.А. Определение рациональных величин перебура и забойки скважинных зарядов в проектных расчётах/ Физические проблемы разрушения горных пород// IV международной научной конференции. -М.: ИПКОН РАН, 2005. -С. 287-290.

30. Кузнецов В.А. Обобщённая прогнозная оценка себестоимости бурения взрывных скважин./ГИАБ. -2007. -№5. -С. 127-136.

31. Кузнецов В.А. Обоснование удельного расхода ВВ в условиях уступной отбойки./ГИАБ. -2007. -№7. -С. 53-62.

32. Кузнецов В.А. Параметры и технологические особенности контурного взрывания при строительстве профильных выемок/Научные школы МГГУ, т.2. -М.: МГГУ, 2008.-С. 148-154.

Библиография Диссертация по наукам о земле, доктора технических наук, Кузнецов, Виктор Андреевич, Москва

1. Пучков JI.A. Техника и технология взрывных работ в современных условиях. Основные проблемы и причины их возникновения, направления совершенствования. Сб. докладов всероссийской конф. «О состоянии взрывного дела в РФ». -М.: Изд. МГГУ, 2002, с. 18-23.

2. Мельников Н.В. Повышение полезной работы взрыва при отбойке полезных ископаемых. -М.: Недра, 1963.

3. Мельников Н.В., Марченко JI.H. Энергия взрыва и конструкция заряда. -М.: Недра, 1964.

4. Садовский М.А. Простейшие приёмы определения сейсмической опасности при взрывах. -М.: ИГД АН СССР, 1946, -28 с.

5. Трубецкой К.Н., Викторов С.Д. Современные проблемы разрушения массивов горных пород. Сб. Физические проблемы взрывного разрушения массивов горных пород. -М.: ИПКОН РАН, 1999, с. 7-17.

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

7. Барон Л.И. Горно-технологическое породоведение. -М.: Наука, 1977, 324 с.

8. Баум Ф.А., Орленко Л.П., Станюкович К.П. и др. Физика взрыва. -М.: Наука, 2005. -704 с.

9. Беляев А.Ф. Горение, детонация и работа взрыва конденсированных систем. -М.: Наука, 1968.

10. Власов O.E. Основы динамики взрыва. М.: Изд. ВИА им. Куйбышева, 1957. -377 с.

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

12. Миндели Э.О., Кусов Н.Ф. Комплексное исследование действия, взрыва в горных породах. -М.: Недра, 1978. -253 с.

13. Мосинец В.Н., Пашков А.Д., Латышев В.А. Разрушение горных пород. -М.: Недра, 1975. -216 с.

14. Покровский Г.И. Взрыв. -М. :Недра", 1973. -184с.

15. Родионов В.Н., Адушкин В.В., Костюченко В.М., Николаевский В.Н. Механический эффект подземного взрыва. -М.: Недра, 1971.

16. Суханов А.Ф., Кутузов Б.Н. Разрушение горных пород взрывом. -М.: Недра, 1983. -344 с.

17. Кутузов Б.Н. История развития взрывного дела.

18. Gustafsson R. Swedish blasting technique. Nora (Sweden).: Boktryckeri AB, 1973.- 324 с.

19. Коул Ф. Подводные взрывы. М.: Изд. И.Л., 1970. -388 с.

20. Кук М.А. Наука о промышленных взрывчатых веществах. -М.: Недра, 1980. -456 с.

21. Лангефорс У., Кильстрем Б. Современная техника взрывной отбойки горных пород. —М.: Недра, 1963. -284 с.

22. Oloffsson S. Applied explosives technology for construction and mining. Nora (Sweden), 1990. -304 c.

23. Persson P.A., Holmberg R., Lee J. Rock blasting and explosives engineer-ing.-CRC Press, 1993.

24. Explosives and rock blasting. Atlas Powder Company.- Dallas (USA),: MPC, 1987. -662 с.

25. Konya K.J. Blast Design. Montvill (USA). -IDC, 1995. -230 c.

26. Барон В.Л., Кантор В.Х. Техника и технология взрывных работ в США. -М.: Недра", 1989. -376 с.

27. Адушкин В.В., Сухотин А.П. О разрушении твёрдой среды взрывом. -ПМТФ, 1961, №4. -С. 94-101.

28. Белин В.А. Технология и безопасность применения утилизируемых ВВ в промышленности. -М.: МГГУ, 1999. -98 с.

29. Боровиков В.А., Лексовский A.M. Особенности амплитудно-временных характеристик волны напряжений при взрыве гранулитамалой плотности. Сб. Физические проблемы разрушения горных пород. -М.: ИПКОН РАН, 2005. -С. 255-258.

30. Викторов С.Д., Иофис М.А., Гончаров С.А. Сдвижение и разрушение горных пород. -М.: Наука, 2005. -280 с.

31. Гончаров С.А. Подготовка и складирование горной массы.

32. Казаков H.H. Взрывная отбойка руд скважинными зарядами. -М.: Недра, 1975, 185 с.

33. Крюков Г.М. Физика разрушения горных пород при бурении и взрывании. -М.: Изд. Горная книга, 2006.- 330 с.

34. Кутузов Б.Н., Рубцов В.К. Физика взрывного разрушения горных пород. М.: МГИ, 1970 г. - 178 с.

35. Тарасенко В.П. Физико-технические основы расчёта зарядов на карьерах.-М.: МГИ, 1985.- 82 с.

36. Ракишев Б.Р. Прогнозирование технологических параметров взорванных пород на карьерах. Алма-Ата, Наука, 1983, 239 с.

37. Siskind D.E., Fumanti R.R. Blast produced fractures in Lithonia granite. USBM, RI №7901, 1974, 31 pp.

38. Miller J.S., Nicholls H.R. Methods and evaluation of explosive fracturing in oil shale. USBM, RI №7729, 1973, 22 pp.

39. Atchison T.C., Tourney W.E. Comparative Studies of explosives in granite. USBM, RI №5509, 1959, 28 pp.

40. Анистратов Ю.И. Технологические процессы открытых горных работ. -М.: Недра, 1995,-531 с.

41. Репин Н.Я. Подготовка и экскавация вскрышных пород угольных разрезов. -М.: Недра, 1978.- 256 с.

42. Барон Л.И., Барон В.Л. Анализ основных параметров отбойки наклонными скважинами на отечественных карьерах. Сб. Взрывное дело №67/24. -М. :Недра", 1969.

43. Калашников А.Т. Совершенствование технологии взрывных работ на карьерах. ЦНИИ "Черметинформация", серия "Горнорудное производство", вып. 1. -М.: Черметинформация, 1989, 40 с.

44. Мец Ю.С. Исследование влияния взрывных нагрузок различной интенсивности на сопротивляемость механическому разрушению крепких магнетитовых кварцитов. ФТПРПИ, №3, 1982, с. 50-58.

45. Одинцев В.Н. Анализ риска разрушения массива горных пород как новое направление геомеханических исследований. Сб. Физические проблемы взрывного разрушения массивов горных пород. -М.: ИПКОН РАН, 1999, с. 105-109.

46. Рубцов В.К. Исследование дробимости горных пород взрывами на карьерах. Дисс. на соискание уч. степени д-ра техн. наук. -М.: МГИ, 1971.-412 с.

47. Сенук В.М. Расчёт основных параметров взрывания при разработке скальных пород. Труды ИГД МЧМ, вып. 51 «Совершенствование существующих и разработка новых методов разрушения горных пород». -Свердловск.: ИГД МЧМ, 1976, с. 28-32.

48. Тангаев И.А. Энергоёмкость процессов добычи и переработки полезных ископаемых. -М.:Недра, 1986. 231 с.

49. Авдеев Ф.А., Барон В.Л., Блейман И.Л. Производство массовых взрывов. -М.: Недра, 1977.-312 с.

50. Азаркович А.Е., Шуйфер М.И., Покровский Г.И., Лушнов Н.П. Дробление скальных массивов взрывом в практике гидротехнического строительства. -М.: Энергоатомиздат, 1993, 140 с.

51. Галкин В.В., Гильманов P.A., Дроговейко И.З. Взрывные работы под водой. -М.:Недра, 1987. -232 с.

52. Рубцов В.К. Методика расчёта параметров БВР на получение кусков заданной крупности. -М.: ЦНИГРИ, 1967. -32 с.

53. Мальгин О.Н., Рубцов В.К., Шеметов П.А., Шлыков А.Г. Совершенствование технологических процессов буровзрывных работ на открытых горных работах. -Ташкент: Изд. «Фан» АН Р. Узбекистан, 2003, -200 с.

54. Ассонов В.А. Взрывные работы. -М.: Углетехиздат, 1958.

55. Багдасаров А.Г., Давыдов С.А., Страусман Р.Я. Взрывные работы в гидротехническом строительстве. -М.: Энергия, 1969. -264 с.

56. Давыдов С.А., Рубцов В.К. Многорядное взрывание. —М.: Недра, 1965, 114 с.

57. Кутузов Б.Н., Валухин Ю.К., Давыдов С.А. и др. Проектирование взрывных работ. -М.:Недра, 1974. -328 с.

58. Страусман Р.Я. Некоторые вопросы проектирования взрывных работ. Сб. Взрывное дело, №61/18. -М.:Недра, 1966.

59. Цейтлин Я.И., Смолий Н.И. Сейсмические и воздушные волны промышленных взрывов. -М.: Недра, 1981. -192 с.

60. Эткин М.Б., Азаркович А.Е. Взрывные работы в энергетическом и промышленном строительстве. -М.: МГГУ, 2004. -318 с.

61. Седов Л.И. Методы подобия и размерности в механике. -М.: Наука, 1967,-428 с.

62. Шемякин Е.И., Кочанов А.Н. Волны напряжений при взрыве скважин-ного заряда. Сб. Взрывное дело №91/48. -М. : МВК по ВД, 1998. -С. 12-21.

63. Григорян С.С. Некоторые вопросы математической теории деформирования и разрушения твёрдых горных пород. -ПММ, 1967, т. 31, №4. -С. 157-245.

64. Баранов Е.Г. Короткозамедленное взрывание. -Фрунзе: Илим, 1971.

65. Вовк А.А., Чёрный Г.И., Смирнов А.Г. Деформирование сжимаемых сред при динамических нагрузках. -Киев: Наукова думка, 1971. -176 с.

66. Ляхов Г.М. Основы динамики взрывных волн в грунтах и горных породах. -М.: Недра, 1974. -192 с.

67. Ханукаев А.Н. Физические процессы при отбойке горных пород взрывом. -М.: Недра, 1974. -224 с.

68. Друкованый М.Ф. Методы управления взрывом на карьерах. М.: Недра, 1973.-416 с.

69. Ромашов А.Н. Особенности действия крупных подземных взрывов. -М.: Недра, 1980. -244 с.

70. Кузнецов В.М. Математические модели взрывного дела. -Новосибирск: Наука (СО), 1977. -264 с.

71. Фаддеенков H.H. Об аналитическом описании грансостава взорванной массы горной породы с учётом предварительной трещиновато-сти. -ФТРПИ, 1975, №2. -С. 37-41.

72. Трубецкой К.Н., Викторов С.Д., Закалинский В.М. Теория и практика применения крупномасштабных взрывов на рудниках. Сб. Физические проблемы разрушения горных пород. -М.: ИПКОН РАН, 2005. -С. 9-14.

73. Тюпин В.Н., Лизункин В.М., Фофанов Н.П. Интенсификация проходки восстающих горных выработок с использованием энергии взрыва. Сб. Физические проблемы разрушения горных пород. -М.: ИПКОН РАН, 2005.-С. 113-118.

74. Ефремов Э.И. Подготовка горной массы на карьерах. -М.: Недра, 1980. -240 с.

75. Кутузов Б.Н., Комащенко В.И. Техника и технология взрывных работ. -М.: МГИ. -82 с.

76. Комир В.М., Кузнецов В.М., Воробьёв В.В., Чебенко В.Н. Повышение эффективности действия взрыва в твёрдой среде. -М.: Недра, 1988.-210 с.

77. Волох A.C. Основы управления действием взрыва с помощью экранирования. -М.: Наука, 1989. -224 с.

78. Медведев C.B. Сейсмика горных взрывов. -М.: Недра, 1964. -188 с.

79. Рулёв Б.Г. Динамические характеристики сейсмических волн при подземных взрывах. Взрывное дело №64/21. М.: Недра, 1968. -С. 109-158.

80. Пергамент В.Х., Медведев C.B., Богацкий В.Ф. Прогноз скоростей сейсмических колебаний при взрывах. Сб. Сейсмобезопасное взрывание на горных предприятиях. Вып. 151. -Магнитогорск: МГМИ, 1975. -С.3-22.

81. Садовский М.А., Костюченко В.Н. О сейсмическом действии подземных взрывов. Доклады АН СССР, т. 214, №5. -М.: 1974. -С. 1097-1100.

82. Цейтлин Я.И., Ершов И.А. Снижение сейсмического эффекта взрыва при короткозамедленном взрывании. Тр. ИФЗ АН СССР, №121 (188). -М.: 1962.-С. 103-114.

83. Мелентьев Ю.И., Пестряков В.А. Сейсмическое воздействие массовых взрывов на горные машины и оборудование при ведении открытых горных работ. Сб. Сейсмобезопасное взрывание на горных предприятиях. Вып. 151. -Магнитогорск: МГМИ, 1975. -С. 29-38.

84. Мосинец В.Н. Дробящее и сейсмическое действие взрыва в горных породах. М.: Недра, 1968. -272 с.

85. Сафонов JI.B., Кузнецов Г.В. Сейсмический эффект взрыва скважин-ных зарядов. -М.: Наука, 1967. -102 с.

86. Белин В.А., Эквист Б.В., Кузнецов В.А. и др. Оценка сейсмического воздействия взрывных работ при строительстве туннеля метрополитена. Сб. докладов всероссийской конф. «О состоянии взрывного дела в РФ». -М.: Изд. МГГУ, 2002, с. 194-199.

87. Кутузов Б.Н., Совмен В.К., Эквист Б.В., Вартанов В.Г. Безопасность сейсмического и воздушного воздействия массовых взрывов. -М.: Изд. МГГУ, 2004. -180 с.

88. Технические правила ведения взрывных работ на дневной поверхности (Минмонтажспецстрой СССР). -М.: Недра, 1972. -244 с.

89. Росси Б.Д. Константы взрывчатых веществ для горной промышленности. -М.: Углетехиздат, 1948. -164 с.

90. Росси Б.Д. Ядовитые газы при подземных взрывных работах. -М.: Недра, 1966. -92 с.

91. Murphy Е. J. Comparison of methods for detecting and analyzing fumes from explosives. USBM RI №5883, 1961.

92. Van-Dolah R.V., Hanna N.E., Murphy E. J. International symposium on mining research. University of Missouri school of mines and metallurgy. Rolla Missouri, 1961.

93. Алейников H.H., Вершинин H.H., Шведов К.К. Мониторинг окружающей среды в местах проведения взрывных работ. Сб. докладов конф. «О состоянии взрывного дела в РФ. Основные проблемы и пути их решения». -М.: Изд. ГГТН РФ и МГГУ, 2002. -С. 75-79.

94. Безопасность взрывных работ в промышленности (под ред. Кутузова Б.Н.). -М.: Недра, 1992. -544 с.

95. Кукиб Б.Н., Иоффе В.Б., Жученко Е.И. О факторах, определяющих эффективность применения промышленных ВВ. Сб. Физические проблемы разрушения горных пород. -М.: ИПКОН РАН, 2005. -С. 297301.

96. Державец A.C., Перепелицын А.И., Кутьин Н.Г., Гаврилов Н.И. О состоянии, перспективах и основных проблемах взрывного дела в Российской Федерации. Сб. Физические проблемы разрушения горных пород. -М.: ИПКОН РАН, 2005. -С. 41-46.

97. Rolf S. Paine, D.K.Holmes, Harry E. Clark. Presplit Blasting at the Niagara Power Project. (Взрывание с предварительным щелеобразованием на строительстве Ниагарского гидроузла). "The Explosives Engineer", 1961, v. 39, №3 (май-июнь). -С. 72-92.

98. Пейн P.C., Холмс Д.К., Кларк Х.Е. Предотвращение переборов породы посредством предварительного щелеобразования по контуру выработки. Сб. Разрушение и механика горных пород (перевод с англ.). -М.: Госгортехиздат, 1962.

99. Atchison Т.С. The effect of coupling on explosive performance. Drilling and blasting symposium, Colorado school of mine. Quarterly 56, №1, 1961.-Pp. 166-170.

100. Давыдов С.А. Контурное взрывание. Горный журнал, 1967, №6. -С.

101. Фещенко A.A., Эристов B.C. Контурное взрывание в гидротехническом строительстве. «Энергия», М.- 1972. -120 с.

102. Фещенко A.A. Контурное взрывание на строительстве Красноярской ГЭС. Взрывное дело №61/18, 1966.

103. Траур М.И. Управление процессом разрушения пород при контурном взрывании с целью получения устойчивых откосов уступов на карьерах. Автореф. дисс. к.т.н. -М.: МГИ, 1982, 16 с.

104. Барон JI.И., Ключников A.B. Контурное взрывание при проходке выработок. -Л.: Наука, 1967. -204 с.

105. Фокин В.А. Проектирование и производство взрывных работ при постановке уступов в конечное положение на предельном контуре глубоких карьеров. -Апатиты: КНЦ РАН, 2004. -228 с.

106. Мельников H.H., Фокин В.А., Решетняк С.П. Развитие теории и практики производства БВР при увеличении угла наклона бортов карьеров. Изв. ВУЗов "Горный журнал", №6, 2005. -С. 62-78.

107. Фокин В.А. О приоритетном механизме формирования щели при контурном взрывании. Изв. ВУЗов "Горный журнал", №6, 2005. -С. 78-86.

108. Ш.Рубцов С.К. Управление сейсмовзрывным воздействием в приконтур-ной зоне карьера.//Информационный бюллетень НОИВ, 2003, № 3 (6). -С. 22-26.

109. Мельников H.H., Козырев A.A., Решетняк С.П. и др. Концепция формирования нерабочих бортов глубоких карьеров.// Горный журнал, 2004, №9. -С. 45-49.

110. Верёвочкин И.Е. Разработка метода проектирования массовых взрывов на карьерах на основе энергетического принципа расчёта параметров зарядов. Дисс. к.т.н. -М.: ИПКОН РАН, 2004. -108 с.

111. Explosives and blasting technique./ Proceedings of EFEE second world conference on explosives and blasting technique, September 2003, Prague./ Holmberg R. (ed.). -Lisse (Neverlands): Swets and Zeitlinger, 2003. ISBN 90 5809 605 X. -632 pp.

112. Анистратов Ю.И., Жабин Н.И. Рациональная степень дробления горной массы на карьерах с автомобильным транспортом// Горный журнал, 1960, № 1.-С. 32-35.

113. Анистратов Ю.И., Кузнецов В.А. Влияние грансостава горной массы на производительность экскаваторов. Тр. МГИ, М., 1971.

114. Репин Н.Я., Потапов А.И. Повышение эффективности взрывной подготовки железистых кварцитов на карьерах. Изв. ВУЗов "Горный журнал", №3, 1984. -С.57-61.

115. Репин Н.Я., Потапов А.И. Исследование эффективности дробления трудновзрываемых пород вскрыши угольных карьеров методом наклонных скважин малого диаметра.// «Взрывное дело», №57/14. -М.: Недра, 1965. -С. 220-225.

116. Юматов Б.П., Ройзман М.И. Зависимость производительности экскаваторов и локомотиво-составов от выхода крупнокусковых фракций.// Горный журнал, 1966, №5. С. 24-27.

117. Беляков Ю.И., Матушенко В.М. Влияние коэффициента разрыхления горных пород на усилие копания.// «Добыча угля открытым способом». -М.: ЦНИЭИуголь, 1967, №4. С. 37-40.

118. Потапов М.Г. Карьерный транспорт. -М.: Недра, 1985. -350 с.

119. Медников H.H. Математические методы и модели в расчётах на ЭВМ. -М.гМГГУ, 1996.-156 с.

120. Жернаков Ю.И., Василец Н.В. и др. Выбор и экономическое обоснование оптимальных размеров куска руды, обеспечивающих наименьшие затраты по её добыче, транспортированию и подготовке. Отчёт по НИР. -Свердловск: ИГД МЧМ, 1967.

121. Семунькин М.Б. Повышение производительности мельниц самоизмельчения оптимизацией кусковатости взорванной руды.// Сб. НИИК-МА «Совершенствование техники и технологии горных работ». -Губкин: НИИКМА, 1988. -140с.

122. Методика определения оптимальной степени дробления скальных пород и руд на карьерах МЧМ СССР. -Свердловск: ИГД МЧМ, 1971.

123. Подготовка минерального сырья к обогащению и переработке. Под ред. Ревнивцева В. И. М.: Недра, 1987. - 308 с.

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

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

126. Газиев Э.Г. Анализ устойчивости скальных откосов. Дисс. д.т.н. -М.: Гидропроект, 1979.

127. Кузнецов В.А. Перспективы применения контурного взрывания при стабилизации бортов карьеров.// Сб. «Технология механизация и организация горных работ». -М.: Наука, 1969. -С. 128-134.

128. Кузнецов В.А. Аналитическая оценка зон нарушения массива горных пород при взрывных работах.// Сб. "Взрывное дело" №82/39, Изд. "Недра", 1980. -С.209-216.

129. Ермаков И.И. К вопросу обеспечения максимальных углов наклона бортов карьера.// Сб. тр. ВНИМИ № 58. -Л.: ВНИМИ, 1966.

130. Фисенко Г.JI. Об углах наклона бортов в скальных породах.// Горный журнал, 1961, №3.

131. Дудушкина К.И., Попов С.И. К вопросу устойчивости бортов рудных карьеров.// «Безопасность труда в промышленности», 1962, №2.

132. Пустовойтова Т.К., Кагермазова C.B. Влияние структуры массива скальных пород на устойчивость бортов карьеров.// Сб. тр. ВНИМИ, №51.-Л: ВНИМИ, 1964.

133. Куваев H.H. Роль трещиноватости в устойчивости откосов и требования к методике ее изучения.// Сб. тр. ВНИМИ, №51. -Л.: ВНИМИ, 1964.

134. Попов В.Н., Шпаков П.С., Юнаков Ю.Л. Управление устойчивостью карьерных откосов. -М.: МГГУ (Горная книга), 2008. -688 с.

135. Мец Ю.С. и др. Исследование, разработка и внедрение технологии БВР, обеспечивающей оптимальный грансостав для комплекса горнообогатительных процессов с учётом физико-механических свойств разновидностей руд.// Отчёт по НИР. -Кр. Рог: НИГРИ, 1987.

136. Кузнецов В.А. Форма и размеры зон взрывного измельчения и разупрочнения железистых кварцитов.// Тезисы докл. конф. по БВР. -М.: МГИ, 1991, с.

137. Кузнецов В.А. Влияние плотности заряжания на размеры зон измельчения и разупрочнения пород при взрыве.// Тезисы докл. конф. по БВР. -М.: МГИ, 1991.

138. Кутузов Б.Н., Кузнецов В.А., Киселёв О.И., Калашников А.Т. Исследование зоны взрывного измельчения и разупрочнения горных породприменительно к условиям оптимизации БВР в карьере Лебединского ГОКа.// Отчёт по НИР. -М.: МГИ, 1989. -92 с.

139. Крюков Г.М., Кузнецов В.А., Черняков Д.В. Экспериментальное изучение и аналитическая оценка зон взрывного измельчения, дробления и разупрочнения горных пород.// Сб. «Взрывное дело», № 92/49. -М.: 1999.-С. 71-79.

140. Кузнецов В.А. Совершенствование технологии БВР на строительстве гидроузла Хоабинь.// Тр. ин-та "Гидропроект", № 126. -М., 1987, с. 7789.

141. Яковлев В.Л., Артемьев Э.П., Батуев М.А., Дубских A.B. Влияние порядка инициирования скважинных зарядов на величину остаточных деформаций породного массива.// Горный журнал, 1996, № 9-10. -С. 57-60.

142. Комащенко В.И., Носков В.Ф., Журочкин В.Н. Метод определения блочности (трещиноватости) массива пород по результатам взрыва.// Сб. «Горностроительные и взрывные работы». Вып. 1. -Тула: ТПИ, 1973. -С 43-50.

143. Ржевский В.В., Новик Г.Я. Основы физики горных пород. -М.: Недра, 1978. -392с.

144. Фоссэ К. Исследование давления ударной волны, создаваемой ВВ в твердом материале. (Пер. с франц.)// Экспресс-информация "Горнорудная промышленность" 1969, №15. -С.1-29.

145. Справочник «Открытые горные работы» (Авт. Трубецкой К.Н., Потапов М.Г., Виницкий К.Е., Мельников H.H. и др.). -М.: Горное бюро, 1994. .590 с.

146. Садовский М.А. Простейшие приёмы определения сейсмической опасности при взрывах. -М.: ИГД АН СССР, 1946. -28 с.

147. Технические правила ведения взрывных работ в энергетическом строительстве (ООО «Гидроспецпроект», АФ «Гидроспецстрой»). -М.: Институт Гидропроект, 1997. -232 с.

148. Фадеев А.Б., Картузов М.И., Кузнецов Г.В. Методические указания по обеспечению устойчивости откосов и сейсмической безопасности зданий и сооружений при ведении взрывных работ на карьерах. —Л.: ВНИМИ, 1977. -18 с.

149. Кузнецов В.А. Прогнозирование грансостава взорванной массы на основе структурно-деформационного зонирования взрываемых полигонов.// Сб. "Взрывное дело", № 93/50. -М.: ИГД, 2001. -С. 47-55.

150. Кузнецов В.А., Ситник В.А. Регулирование степени дробления долери-тов при взрывной отбойке.// «Энергетическое строительство», 1969, № 6. -С. 50-53.

151. Кузнецов В.А. Интенсификация буровзрывной отработки приконтур-ных зон профильных выемок на строительстве Колымской ГЭС.// Тр. ин-та Гидропроект, № 83, -М.: Гидропроект, 1982. -С. 26-33.

152. Кузнецов В.А., Давыдов С.А., Абакшин Ю.В., Ковалушкин С.И. Определение оптимальных параметров БВР на строительстве основных сооружений Колымской ГЭС. Технический отчёт №230. -М.: Гидроспецпроект (ОЭР), 1980. -80 с.

153. Кузнецов В.А. Методика фотопланиметрической оценки гранулометрического состава горной массы. Тр. ин-та "Гидропроект", № 83, М., 1982, с. 38-47.

154. Кузнецов В.А. Методические основы натурно-статистической точечной оценки грансостава горной массы.// «Гидротехническое строительство», 1982, № 7. -С. 47-50.

155. Кузнецов В.А. Методика натурно-статистической оценки гранулометрического состава горной массы.// «Взрывное дело», № 86/43. -М.: Недра, 1984. -С. 211-216.

156. Анисимов В.Н., Кузнецов В.А. Ряполов А.Н. Взрывная рудоподготовка сложно-структурных массивов железистых кварцитов.// Сб. «Проблемы взрывного дела». -М.: МГГУ, 2003. -С.72-83.

157. Olsson Н. The planning of blasting operations for street excavations and pipe-laying trenches./ Manual on rock blasting. -Stockholm: Fraenkel, K.H., ed., Esselt A.B., 1952. Chapter 8.22, pp 1-21.

158. Lundborg N. Computer program for charge calculations by bench blasting.// The Swedish detonic research foundation. Report № DS 1971: 18, April 28 -Stockholm: SweDeFo, 1971. -Pp 12-18.

159. Rustan A. Controlled fragmentation and contours in rock blasting. Teoretical and technical approaches (Doctoral thesis). -Lulea (Swedish): Lulea university of technology, 1995. -142 pp.

160. Справочник (кадастр) физических свойств горных пород (Под ред. Мельникова Н.В., Ржевского В.В., Протодъяконова М.М.) -М.: Недра, 1975. -280с.

161. Государственные элементные сметные нормы на строительные работы ГЭСН 81-02-03-2001./ Сб. №3 (Буровзрывные работы). -М.: Госстрой России, 2001.-54 с.

162. Нормативный справочник по буровзрывным работам (авт. Барон B.JL, Гуров Н.В., Кантор В.Х.). -М.: Недра, 1986. -512 с.

163. Рац М.В., Чернышёв С.Н. Трещиноватость и свойства трещиноватых горных пород. -М.: Недра, 1970. -160 с.

164. Единые правила безопасности при взрывных работах./ ФГПН России. -М.: ГУП «НТЦ по безопасности в промышленности ГГТН России», 2002 г. -2 12 с.

165. Единые правила безопасности при разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом. Госгортех-надзор России, НПО ОБТ,М. 1992 г.-110с.

166. Кутузов Б.Н. Разрушение горных пород взрывом (взрывные технологии в промышленности).- М.: МГГУ, 1994. -446 с.218

167. Кузнецов В.А. Проектирование буровзрывных работ. -М.: Изд. МГГУ, 1997. -68 с.

168. Кутузов Б.Н., Давыдов С.А., Валухин Ю.К. и др. Проектирование взрывных работ в промышленности (под ред. Кутузова Б.Н.). -М.: Недра, 1983.-360 с.

169. Временная классификация горных пород по степени трещиноватости в массиве (Применительно к взрывной отбойке на карьерах). ИГД им. A.A. Скочинского-Междуведомственная комиссия по взрывному делу. Информационный выпуск №199. -М.: Изд. ИГД, 1968. -20 с.

170. Кутузов Б.Н., Лемеш Н.И., Плужников В.Ф. Классификация горных пород по взрываемости для карьеров.// Горный журнал, 1979, № 2. -С. 41-43.

171. Кузнецов В.А. Обобщённая прогнозная оценка себестоимости бурения взрывных скважин и шпуров./ ГИАБ, Вып. 5 "Взрывное дело". -М.: 2007. -С. 127-136.

172. Щадов М.И., Виницкий К.И., Бабарика С.Д. «Буровая техника для карьеров в ближайшей перспективе».// Горный журнал, 1996 г., № 1112. -С. 92-95.

173. Маслов И.Ю., Сивенков В.И., Ненахов И.А. Определение фактических детонационных и энергетических характеристик ЭВВ Порэмит 1А в удлинённых и сосредоточенных зарядах./ Сб. Физические проблемы разрушения горных пород. -М.: ИПКОН РАН, 2005. -С. 333-336.

174. Шведов К.К. Современное состояние и проблемы использования энергии взрыва в горнодобывающей промышленности./ Сб. Физические проблемы разрушения горных пород. -М.: ИПКОН РАН, 2005. -С. 51-59.

175. Кузнецов В.А. Обоснование удельного расхода ВВ в условиях уступной отбойки./ ГИАБ; Выпуск 7 («Взрывное дело»). -М.: Изд. «Мир горной книги», 2007. -С. 53-62.

176. Кузнецов В.А. Определение рациональных величин перебура и забойки скважинных зарядов в проектных расчётах./ Сб. трудов IV международной научной конференции «Физические проблемы разрушения горных пород». -М.: ИПКОН РАН, 2005. -С. 287-290.

177. Единые нормы и расценки (ЕНиР) на строительные, монтажные и ремонтно-строительные работы./ Сб. 2. «Земляные работы». Вып. 3. БВР. -М.: Стройиздат, 1990 г.

178. Кузнецов В.А.Влияние параметров скважинных зарядов ВВ на дальность разлёта кусков взорванной горной массы.// Горный журнал, 1981, № 9. -С.32-33.

179. Кузнецов В.А. Определение интервалов замедлений, безопасных по подбою соединительных линий ДШ при взрывании скважинных зарядов.// Горный журнал, 1987, № 5. -С.35-37.

180. Кузнецов В.А. Производство БВР при строительстве основных сооружений гидроузла Хоабинь.// Энергетическое строительство за рубежом, 1986, №4. -С. 28-31.

181. Кутузов Б.Н., Кузнецов В.А., Борзенков JI.A., Гончаров А.Г., Попов Г.П. Обеспечение безопасности массовых взрывов.// Горный журнал, 1990, №8. -С. 33-36.

182. Обеспечение устойчивости бортов карьеров цветной металлургии./ Обзорная информация. Горное дело. -Вып. 5./ Попов В.Н., Зобнин В.И., Морозов В.Д. и др. -М.: ЦНИИцветмет экономики и информации, 1987. -49 с.

183. Методические рекомендации по проектированию оптимальных врезок для сопряжения бетонных плотин со скальным основанием. П-634-75 / Березинский С.А., Бронштейн В.И., Газиев Э.Г., Фишман Ю.А. и др. -М.: Гидропроект, 1978. -32 с.

184. Антоненко JI.K., Зотеев В.Г. Опыт применения специальной технологии заоткоски скальных уступов в СССР и за рубежом. ЦНИИчерме-тинформация. Горнорудное производство. -Вып. 1. -М.: Черметин-формация, 1986. -27 с.

185. Кутузов Б.Н., Косачев М.Н., Кузнецов В.А. Проблемы применения контурного взрывания в промышленности. "Горный журнал", 1979, № 1. -С.44-46.

186. Кузнецов В.А., Силаев A.A. БВР в приконтурных зонах открытых профильных выемок./ Сб. докладов конф. «Совершенствование проектирования и производства горных работ с применением контурного взрывания». Апатиты: КФАН СССР, 1983. -С.51-59

187. Кузнецов В.А. Параметры и технологические особенности контурного взрывания при строительстве профильных выемок./ Бюллетень Национальной организации инженеров взрывников (НОИВ). -М.: НОИВ, 2003, № 1. -С.17-20.

188. Давыдов С.А., Мозеров А.И. О недопустимости применения контурной отбойки вместо предварительного щелеобразования при необходимости сохранения законтурного массива ненарушенным.// Энергетическое строительство, 1986, №10. -С.49-52.

189. Баранов Е. Г., Коваленко В. А. Давление на контакте системы заряд-среда./ Сб. «Управление энергией взрыва». -Фрунзе.: Илим, 1970. -С. 4-8.

190. Кузнецов В.А. Параметры контурного взрывания./ Тр. института Гидропроект, № 67. -М.: Гидропроект, 1978. -С. 97-101.

191. Силаев A.A., Кузнецов В.А. Контурное взрывание при строительстве гидротехнических сооружений.//Горный журнал, 1980, № З.-С. 37-40.

192. Кузнецов В.А. Отбойка мраморных блоков контурными шпуровыми зарядами детонирующего шнура./ Тр. МГИ. -М.: МГИ, 1978. -С. 78-82.

193. Кузнецов В.А., Шифрин Е.И. Расчёт параметров контурного взрывания на карьерах облицовочного и стенового камня./ Тр. МГИ. -М.: МГИ, 1975.-С. 210-212.

194. Боровиков В.А., Мисник Ю.М., Моисеев С.И., Сычёв В.В. К расчёту параметров волн напряжений при взрыве удлинённых зарядов с воздушными и водяными радиальными зазорами.// Сб. «Горностроительные и взрывные работы». Вып. 1. —Тула: ТПИ, 1973. -С. 32-42.

195. Буровзрывные работы при подготовке скальных оснований бетонных гидротехнических сооружений в открытых выемках. ВСН 46-86 / Минэнерго СССР. -Л.: ВНИИГ, 1986.

196. Валухин Ю.К., Агеев М.И., Глазков В.П. Отклонение и искривление взрывных скважин при разработке крепких руд. Сб. «Научные основы создания высокопроизводительных комплексно-механизированных рудников». -М.: МГИ, 1975. -С. 32-38.

197. Кузнецов В.А. Аналитическая оценка предельной мощности зарядов ВВ в приконтурных зонах открытых горных выемок.// Горный журнал, 1986, N8. -С.35-37.

198. Азаркович А.Е., Фишман Ю.А., Шуйфер М.И. Взрывная подготовка оснований гидротехнических сооружений. -М.: Энергоатомиздат, 1990. -С. 112.

199. Кузнецов В.А. Оперативная оценка блочности сложно-структурных массивов горных пород. // Энергетическое строительство, 1979, № 9. -С. 30-32.

200. Кузнецов В.А. Определение дальности разлета взорванной горной массы.// Сб. «Взрывное дело», № 82/39. -М.: 1980. -С. 138-144.

201. Викторов С.Д., Кузнецов В.А. К расчету зон, опасных по разлету кусков взорванной породы.//Взрывное дело, № 92/49, М., 1999. -С. 233239.

202. Перечень взрывчатых материалов, оборудования и приборов взрывного дела, допущенных к применению в Российской Федерации. / Ростех-надзор России. -М.: ГУЛ «НТЦ «Промышленная безопасность», 2009. -78 с.

Информация о работе

Кузнецов, Виктор Андреевич
доктора технических наук
Москва, 2010
ВАК 25.00.20

Диссертация

Обоснование технологии буровзрывных работ в карьерах и открытых горно-строительных выработках на основе деформационного зонирования взрываемых уступов - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы