Разработка основ технологий отбойки блочного камня с применением пластичных веществ.

Цыганков, Дмитрий Анатольевич

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Разработка основ технологий отбойки блочного камня с применением пластичных веществ.
ВАК РФ 25.00.22, Геотехнология(подземная, открытая и строительная)

Автореферат диссертации по теме "Разработка основ технологий отбойки блочного камня с применением пластичных веществ."

. На правах рукописи

ЦЫГАНКОВ ДМИТРИЙ АНАТОЛЬЕВИЧ

РАЗРАБОТКА ОСНОВ ТЕХНОЛОГИИ ОТБОИКИ БЛОЧНОГО КАМНЯ С ПРИМЕНЕНИЕМ ПЛАСТИЧНЫХ ВЕЩЕСТВ

Специальность 25.00.22 - Геотехнология (подземная, открытая и строительная)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени доктора технических наук

1 о СЕН

Новосибирск 2009

003476230

Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Институте горного дела Сибирского отделения РАН

Научный консультант -доктор технических наук Кю Николай Георгиевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Кулаков Геннадий Иванович

доктор технических наук, профессор Герике Борис Людвигович

доктор технических наук Катанов Игорь Борисович

Ведущая организация - Институт горного дела Уральского отделения РАН

Защита состоится 2_ октября 2009 г. в 14 часов на заседании диссертационного сов Д 003.019.01 в Учреждении Российской академии наук Институте горного дела Сибирсю отделения РАН по адресу: 630091, г. Новосибирск, Красный пр., 54

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИГД СО РАН

Автореферат диссертации разослан

Учёный секретарь диссертационного совета

доктор технических наук

Попов Н. А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

В настоящее время в большинстве стран мира спрос на строительные материалы из натурального камня достаточно высок и продолжает увеличиваться. При этом в последние десятилетия изобретаются, апробируются и внедряются новые способы его разрушения, направленные на повышение эффективности разработки месторождений полезных ископаемых и сохранение природного качества добываемого сырья. Согласно общей тенденции, при разработке натурального камня, применяются все известные способы разрушения горных пород, в том числе буроклиновые. Одним из путей их усовершенствования является внедрение в процесс отбойки пластичных веществ, вытесняемых из шпуров в формируемые трещины ударным способом. Наиболее значимым направлением в области разработки природного камня является его отбойка от массива в виде монолитов или блоков, что обусловливает возможность последующего изготовления из него изделий любой формы, размеров и назначения.

Актуальность работы. Одним из приоритетных направлений развития горной науки является повышение эффективности разработки месторождений полезных ископаемых, которое относится ко всем областям горного дела, включая добычу природного камня. Это тесно связано с разработкой и внедрением новых технологий горных работ, основанных на эффективных и безопасных способах отбойки полезных ископаемых, а также соответствующих им комплексах оборудования. При этом решается проблема максимального сохранения естественных свойств природного камня, что связано с внедрением технологий, исключающих формирование систем искусственных трещин в массиве горных пород.

В связи с этим, разработка и обоснование технологий отбойки блочного камня с применением пластичных веществ является актуальной научной и практической задачей.

Диссертация выполнена в соответствии с планами научно-исследовательских работ ИГД СО РАН, программой научных исследований «Сибирь» (1998-2000 гг.), интеграционным проектом фундаментальных исследований СО и УрО РАН № 73 (2003-2005 гг.), заказным междисциплинарным интеграционным проектом СО РАН № 89 (2006-2008 гг.), а также по Президентскому гранту «Ведущие научные школы России» - НШ 3803.2008.5 (2008-2010 гг.).

Цель работы - создание эффективных технологий отбойки блочного камня, основанных на новых принципах управляемого разрушения хрупкой среды пластичными веществами в режиме их ударного вытеснения из шпуров в формируемые трещины.

Идея работы заключается в использовании закономерностей разрушения хрупких материалов пластичными веществами, за счёт которых создаются эффективные технологии отбойки блочного камня, сохраняющие его природные свойства.

Задачи исследований:

- установить закономерности развития трещин ударного происхождения, формируемых в хрупких материалах в зависимости от их пространственного расположения по отношению к осям шпуров, из которых происходит вытеснение пластичных веществ, а также разработать и экспериментально проверить методику расчёта их основных геометрических параметров;

- установить взаимосвязи энергетических показателей ударной системы с реологическими и объёмными характеристиками пластичного вещества, физико-механическими свойствами разрушаемого хрупкого материала и геометрическими параметрами применяемых шпуров;

- обосновать технологии ударного разрушения хрупких материалов с применением пластичных веществ в зависимости от областей их эффективного применения;

- обосновать технологии ударной отбойки блочного камня с применением пластичных веществ по воздействию на окружающую природную среду и условия труда для открытого способа разработки месторождений полезных ископаемых.

Методы исследований:

- обобщение сведений из литературных источников;

- анализ проектных решений и данных практики;

- физическое моделирование на эквивалентных материалах;

- компьютерное моделирование;

- статистическая обработка результатов лабораторных и натурных экспериментов.

Основные научные положения, защищаемые автором:

- главной особенностью развития трещины, формируемой вдоль оси шпура в ходе ударного разрушения хрупких материалов пластичными веществами, является переход её формы от эллипса к кругу, а поперёк оси шпура - носит круговой характер и не зависит от дальнейшего увеличения своих размеров;

- энергия одиночного удара инструмента, служащего для формирования направленных трещин с применением пластичных веществ в природном камне, может находиться в пределах 100 Дж при условии того, что с учётом применяемых технических средств разрушения, её уровня достаточно для начала развития и доведения этих трещин до размеров 2 м;

- изменением взаимосочетания величины текучести пластичного вещества, геометрических параметров шпура, герметизации и концентраторов напряжений на его стенках, конфигурации клиньев, а также энергетических показателей применяемой ударной системы определяется эффективность технологий направленного разрушения естественного или искусственного камня любых физико-механических свойств и минералогического состава;

- снижение негативного воздействия на воздушную среду, а также опасности и вредности труда при отбойке блочного камня в условиях открытого способа разработки месторождений полезных ископаемых достигается переходом к механизированным вариантам технологий, основанных на применении пластичных веществ.

Достоверность научных результатов, изложенных в диссертации, обоснована применением апробированных широкой практикой методов исследований, использованием достоверной информации, сходством результатов реализации моделей с данными лабораторных и натурных экспериментов, а также реализацией основных разработок в промышленности.

Новизна научных положений:

- определены закономерности формирования конфигурации трещины, образуемой вдоль и поперёк оси шпура, а также доказана возможность управления ходом её развития путём задания начальной ориентации относительно осей шпуров, из которых происходит вытеснение пластичных веществ при ударном разрушении хрупких материалов;

- определена необходимая величина энергии одиночного удара инструмента, предназначенного для отбойки блочного камня с применением пластичных веществ, которая служит основой выбора его типа;

- доказана возможность использования ударного разрушения хрупких материалов с применением пластичных веществ для отбойки камня любой прочности и минералогического состава при условии подбора необходимого взаимосочетания текучести пластичного вещества, геометрических параметров, герметизации, концентраторов напряжений на стенках шпура, конфигурации клиньев, а также энергетических показателей применяемой ударной системы;

- доказано минимальное негативное воздействие на воздушную среду, а также максимальная безопасность и безвредность механизированных вариантов технологий ударной отбойки блочного камня, основанных на применении пластичных веществ.

Личный вклад автора заключается в развитии теоретических основ статического и ударного формирования направленной трещины в хрупких материалах с применением пластичных веществ; в проведении лабораторных экспериментов по разрушению хрупких материалов пластичными веществами; в обосновании и изготовлении оборудования для лабораторных и промышленных экспериментов; в разработке и обосновании технологий отбойки блочного камня, разрушения негабаритов горных пород, а также монолитных каменных строительных конструкций с применением пластичных веществ; в проведении сравнительной оценки технологий отбойки блочного камня по воздействию, оказываемому на окружающую среду и условия труда; в реализации технологий отбойки блочного камня, разрушения негабаритов горных пород, а также монолитных каменных строительных конструкций с применением пластичных веществ в промышленности.

Практическая ценность работы заключается в разработке технологий, а также обосновании оборудования, материалов и дополнительных технических средств, служащих для разрушения хрупких материалов с применением пластичных веществ посредством их ударного вытеснения из шпуров в формируемые трещины.

Реализация работы в промышленности. Основные результаты и производственно-технологические рекомендации работы реализованы на горнодобывающих предприятиях: ООО «Мрамор» - технология отбойки монолитов мраморизованного известняка (экономический эффект - 81,1 руб./ м3, 2005 г.) и ОАО «Искитиммраморгранит-Н» - технология разрушения негабаритов известняка (экономический эффект - 2,32 руб./ м\ 2005 г.). Технология формирования проёмов в кирпичных стенах внедрена на предприятии строительной отрасли - ООО «Простор» (экономический эффект - 781,48 руб./ м3, 2004 г.).

Апробация работы. Основные положения диссертации представлялись и обсуждались на научных и научно-практических конференциях (1999-2009 гг.), научных семинарах ИГД СО РАН (2005-2007 гг.), а также производственно-технологических совещаниях промышленных предприятий (2003-2005 гг.). Среди них научные конференции: «Геотехнологии на рубеже XXI века» (Россия, Новосибирск, 1999 г.); «Неделя горняка» (Россия, Москва, 2002 г.);

«Строительство и строительное машиностроение» (Украина, Полтава, 2005 г.); «Двадцатый мировой горный конгресс» (Иран, Тегеран, 2005 г.); «Современные технологии освоения минеральных ресурсов» (ОАЭ, Дубай, 2007 г.); «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники» (Австралия, Мельбурн, 2008 г.); «Фундаментальные исследования» (Италия, Неаполь, 2008 г.); «Современные наукоёмкие технологии» (Испания, Тенериф, 2008 г.); «Проблемы и опыт реализации Болонских соглашений» (Черногория, Бар,

2008 г.); «Новая техника и технологии» (Таиланд, Бангкок-Паттайя, 2008 г.); «Фундаментальные и прикладные исследования» (Бразилия, Рио де Жанейро,

2009 г.); «Проблемы интеграции мировых образовательных стандартов» (Великобритания, Лондон - Франция, Париж, 2009 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 62 работы, 35 из которых отражают её основное содержание, в том числе 4 патента Российской Федерации на изобретения и 1 на полезную модель.

Объём и структура диссертации. Рукопись состоит из диссертации, включающей предисловие, список условных обозначений и сокращений, введение, 6 глав, заключение, список литературы из 234 наименований, 111 рисунков и 54 таблицы, изложенной на 300 страницах машинописного текста, а также 5 приложений, изложенных на 28 страницах машинописного текста.

Автор выражает признательность своему научному консультанту - д. т. н. Кю Николаю Георгиевичу за умение вызвать интерес к данной тематике исследований, посвящение в её научные и практические основы, а также содействие в проведении первых лабораторных экспериментов по разрушению хрупких материалов пластичными веществами. Автор благодарен чл.-корр. РАН Опарину Виктору Николаевичу за научное консультирование, а также усилия, благодаря которым начало этой работы, её проведение и последующее успешное завершение стали возможными. Автор благодарит д. т. н. Тапсиева Александра Петровича за помощь в опубликовании наиболее важной части её результатов.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе приводятся результаты анализа проблем и прогноза перспектив разработки природного камня в мире. При этом рассматриваются применяемые для этой цели способы разрушения горных пород, оборудование и материалы. Она завершается сравнительным анализом технологий отбойки блочного камня, а также их обоснованием в качестве главного фактора,

определяющего фактическое состояние условий окружающей среды и труда при производстве добычных работ.

Согласно известному факту мировым лидером производства наиболее популярных видов природного камня является КНР. По данным 2007-2008 гг. добыча блочного гранита в этой стране составила 400 млн. т/ г., а мрамора

- 150 млн. т/ г. Наибольшее количество блочного камня других видов (базальт, кальцит, кварц, кварцит, песчаник, серпентин, сланец, травертин) производится в ФРГ и, по данным того же периода времени, составляет в сумме 180 млн. т/ г. При сохранении существующей тенденции по объёмам производства ежегодная добыча блочного гранита в КНР к 2017 г. достигнет 800 млн. т, мрамора - 350 млн. т, а других видов блочного камня в ФРГ - 200 млн. т. Российская отрасль декоративного камня представлена 240-250 добывающими и обрабатывающими компаниями, подавляющая часть которых имеет статус малых предприятий. Ежегодный объём добычи сырья по данным 2007-2008 гг. составляет 400-450 тыс. т. Доля гранита и близких к нему по прочности горных пород в общем объёме производства составляет 31%, мрамора и мраморизованного известняка - 64%, а оставшиеся 5% приходятся на известняк, песчаник, сланец, травертин, кварц и кварцит. Наиболее важным регионом РФ с точки зрения добычи блочного камня является Урал (68% блоков и 27% обработанной продукции). Самые крупные месторождения мрамора на Урале - Коелгинское (100-120 тыс. т/ г.) и Мраморское (50-55 тыс. т/ г.). Третье по величине месторождение мрамора - Кибек-Кордонское (20-25 тыс. т/ г.) находится в Сибири. Самое большое месторождение гранита

- Возрождение (25-30 тыс. т/ г.) расположено в Карелии.

Как следует из приведённого анализа, в мире происходит наращивание объёмов добычи блочного камня всех видов. Проведёнными исследованиями установлено, что свыше 98% мирового производства камня связано с открытым способом разработки месторождений полезных ископаемых, а клиновой способ отделения монолитов (блоков) от массива широко распространён. Для его реализации наиболее часто применяются буровые установки с количеством перфораторов от 1 до 4, ^максимальной глубиной бурения от 1,8 м до 4,5 м, рассчитанные на шпуры диаметром от 22 мм до 150 мм с углом наклона от 0° до 90° (Dazzini, JS, Lochtmans, Marini, Perfora). Клинья внедряются в шпуры с помощью гидравлических клиновых установок, развивающих разрывные усилия от 100 т до 385 т при их количестве от 1 до 6 и собственном весе от 7,2 кг до 280 кг (Benetti, Darda, Vikay). Наряду с этим на карьерах мира широко применяются установки для забивания традиционных клиньев, характеризуемые энергией удара от 40 Дж до 60 Дж при частоте от 23 Гц до 60 Гц, диаметром стержня от 32 мм до

36 мм и собственным весом от 6 кг до 24 кг (Сга\у<3ег, Шратопи). Клинья, применяемые для внедрения в шпуры, имеют диаметр от 22 мм до 34 мм, длину от 130 мм до 750 мм при рекомендованном расстоянии между шпурами от 50 мм до 300 мм. Характерным признаком добычи природного камня является возможность применения нескольких способов разрушения горных пород при отбойке монолита (блока), одним из которых является клиновой. В обозримом будущем эта тенденция сохранится. Она будет дополнена изысканием и внедрением новых способов разрушения горных пород при одновременном использовании и дальнейшем усовершенствовании имеющихся. В работе обосновываются технологии производства горных работ по отбойке блочного камня на основе клинового способа, усовершенствованного путём внедрения в процесс пластичных веществ, сущность которого приведена на рис. 1.

Рис. 1. Принципиальные схемы формирования направленной А и ненаправленной Б продольной I и поперечной II трещины при статическом и динамическом вытеснении пластичного вещества из шпура. I: 1 - цилиндрическая штанга; 2 - вставка (вставки) из твёрдого сплава; 3 - борозды-концентраторы напряжений; 4 - шпур, заполненный пластичным веществом; 5 - направление приложения нагрузки; 6 - фронт трещины; 7 - фронт зоны заполнения трещины

пластичным веществом; 8 - герметизирующая пробка из сыпучего материала; 9 - клиновидный наконечник. II: 1 - цилиндрическая штанга; 2 - труба, заполненная пластичным веществом; 3 - внутренняя коническая фаска; 4 - инициирующая щель дисковой формы; 5 - направление приложения нагрузки; 6 - фронт трещины; 7 - фронт зоны заполнения трещины пластичным веществом; 8 - герметизирующая пробка из сыпучего материала; 9 - шпур

В работе приводится единый методологический подход к решению проблемы учёта воздействия горного производства на окружающую природную среду в обоснованиях эффективных параметров технологий горных работ. Согласно ему, во-первых, оценку воздействия горного производства на окружающую природную среду необходимо проводить в пределах региона, характеризуемого местной спецификой. Во-вторых, состав природных объектов, по воздействию на которые оценивается рассматриваемый фактор, должен быть ограничен основными природными средами (воздушная, водная, земельная (почвы), недра), находящимися во внутреннем взаимодействии. Каждая из этих сред характеризуется двумя уровнями состояния - требуемым (высоким) и текущим (низким). При этом мероприятия, направленные на обеспечение требуемого состояния основных природных сред, определяются технологиями горных работ, находящимися в зависимости от применяемых способов разрушения горных пород. В-третьих, состояние, которому должны отвечать природные среды в экологически благополучной ситуации (требуемый уровень), как и состояние природных сред в текущий момент времени (исходный уровень) должны быть известными. В-четвёртых, все сравниваемые варианты технологий проведения горных работ должны быть приведены в сопоставимый вид по показателям состояния окружающей природной среды.

Аналогичный методологический подход используется при оценке воздействия применяемых технологий горных работ на условия труда. Во-первых, оценку воздействия применяемой технологии горных работ необходимо производить в пределах пространственных ограничений, свойственных рассматриваемому рабочему месту, по требованиям техники безопасности и производственной санитарии. Во-вторых, состав объектов, по воздействию на которые оценивается рассматриваемый фактор, должен быть ограничен человеком, находящимся во взаимодействии с применяемыми способами и средствами выполнения работ. Требования, предъявляемые к условиям труда, характеризуются двумя уровнями состояния - требуемым (высоким) и текущим (низким), а мероприятия, направленные на обеспечение требуемого состояния

условий труда, определяются технологией горных работ и находятся в зависимости от применяемых способов разрушения горных пород. В-третьих, показатели состояния, которым должны удовлетворять условия труда в благополучной ситуации (требуемый уровень), как и показатели состояния условий труда в текущий момент времени (исходный уровень) должны быть известными. В-четвёртых, все сравниваемые технологии горных работ должны быть отождествлены по показателям техники безопасности и производственной санитарии.

Во второй главе приводится теоретическое обоснование параметров технологий ударной отбойки блочного камня с применением пластичных веществ. В результате проведённого анализа известного и широко применяемого оборудования (ВепеИ1, БаЬко, У1шап§), служащего для распиловки отбитого камня на заводах, выяснилось, что для его эффективной работы требуется ширина блока на уровне 2 м. При этом аналогичный показатель по высоте блока составляет 1,2 м. В этой связи в работе выполнено обоснование параметров технологий ударной отбойки блоков с размерами, близкими к указанным.

Вначале обосновывается формула расчёта радиуса формируемой трещины Ь, которая во время производства работ является невидимой:

где ¿1 - объём пластичного вещества, необходимый для формирования трещины радиуса Ь\ Т - величина тангенциального напряжения на стенках трубы (щели с плоским фронтом), превышение которой соответствует появлению текучести находящегося в ней пластичного вещества; Б — параметр, определяемый физико-механическими характеристиками разрушаемого хрупкого материала:

(1)

£> = — 2(1-к2)

(2)

где Е - модуль Юнга; V - коэффициент Пуассона; т - безразмерный объём пластичного вещества, находящийся в зависимости от степени объёмного заполнения им формируемой трещины у (рис. 2).

—0,51пя> = 17,35 ехр(-0,12у).

О 10 20 30 40 50 60 70 80 Степень объемного заполнения трещины пластичным веществом у , %

Рис. 2. Теоретическая зависимость безразмерного объёма со внедрённого пластичного вещества от степени объёмного заполнения им формируемой трещины у

В случае практического использования зависимости, приведённой на рис. 2, когда разрушаемые хрупкие материалы таковы, что формируемая в них трещина не видна, степень её объёмного заполнения применяемым пластичным веществом у может быть задана. В качестве ориентировочных данных могут быть использованы результаты экспериментального определения величины уо, полученные при разрушении органического стекла (ГОСТ 15809-70) пластилином (ОСТ 6 15-1525-86), приведённые на рис. 3.

Рис. 3. Экспериментальная зависимость радиуса продольной трещины Ь от степени её объёмного заполнения пластилином уо

500

30 40 50 60 70 ХО 90 100 Степень объемного заполнения трещины пластилином

Далее приводится методика выбора ударного инструмента, необходимого при производстве горных работ, по величине энергии его одиночного удара. Приближённо, энергия удара, необходимая для внедрения пластичного вещества в формируемую трещину, может быть определена из уравнения:

W = (3)

где Р - общее давление, возникающее в пластичном веществе в точке воздействия на него ударным инструментом и достаточное для начала развития трещины в месте его нагнетания, Па; Р{ - составляющая давления Р, создаваемая совместным воздействием веса ударной системы и усилия, прилагаемого к ней человеком, на пластичное вещество, Па; V - объём пластичного вещества, внедряемого в формируемую трещину за один удар инструмента в серии, м3; к/ - коэффициент, учитывающий потери энергии в ударной системе. В случае формирования продольной трещины (рис. 4А) общее давление Р определяется из выражения:

Р = Р0, (4)

а поперечной (рис. 4Б):

Р = Р0 + к2/{х, 0, (5)

где Р0 ~ давление, которое необходимо создать в точке б нагнетания пластичного вещества в формируемую трещину с целью начала её развития, Па; к2 - коэффициент, учитывающий соотношение параметров Т и Т0 (Т0 - величина тангенциального напряжения на стенках трубы, превышение которой соответствует появлению текучести находящегося в ней пластилина); /(х>0 ~ Функция распределения давления, возникающего в пластилине в зависимости от расстояния х, м, точки контакта 8 штанги 3 ударного инструмента 7 с пластилином от точки его нагнетания в трещину 6 и времени между ударами с (рис. 4А и 4Б).

Рис. 4. Принципиальная схема ударного формирования продольной А и поперечной Б трещины в хрупком материале с применением пластичных веществ и лёгких ударных инструментов: 1 - разрушаемый объект; 2 - шпур, заполненный пластичным веществом; 3 - штанга ударного инструмента; 4 - фронт формируемой трещины; 5 - фронт зоны заполнения формируемой трещины пластичным веществом; 6 - точка нагнетания пластичного вещества в формируемую трещину; 7 - ударный инструмент; 8 - точка контакта штанги ударного инструмента с пластичным веществом; 9 - вставка (вставки) из твёрдого сплава; 10 - борозды-концентраторы напряжений на стенках шпура, формируемые при внедрении в него штанги ударного инструмента

Если технология проведения работ предусматривает применение концентраторов напряжений на стенках шпура, то:

Р««г„ (6)

где 0р - предел прочности хрупкого материала при его разрушении растягивающими усилиями, Па. Если концентраторы не предусматриваются, то:

Р„=<г,, (7)

Коэффициент к.2 определяется по формуле:

(8)

Составляющая часть общего давления, возникающего в пластичном веществе и создаваемая совместным воздействием ударной системы и человека Р¡, определяется по формуле:

(9)

1 Ы1 '

где Р2 - усилие (вес), создаваемое ударной системой, Н; Р3 - усилие, создаваемое человеком при нажатии на ударный инструмент 7, Н; <1 - диаметр шпура 2, м (рис. 4А и 4Б). Исходя из норм вибрационной безопасности, величина усилия Р3 принимается приближённо равной 200 Н.

Объём пластичного вещества V, внедряемого в формируемую трещину за один удар инструмента в серии, определяется по формуле:

К = (10)

где И - внедрение штанги 3 в шпур 2 за один удар инструмента в серии, м (рис. 4А и 4Б).

Коэффициент потерь энергии в ударной системе к] может быть определён по формуле:

к, (11)

где а/ - потери энергии в ставе штанг в пересчёте на 1 м его длины, м"1; а2 - потери энергии в одном соединении става штанг; / - длина става штанг, м; п - число соединений в ставе штанг.

С учётом экспериментально определённой функции распределения давления в пластилине формула (5) может быть представлена в виде:

Р = Ра + кг(5,26 + 0,96* + 1,461(^(0) • (12)

В практических целях время между ударами выражается через паспортную характеристику ударного инструмента/следующим образом:

"Т ,13>

где/- частота ударов, Гц.

В третьей главе рассматриваются результаты экспериментальной проверки параметров ударной отбойки блочного камня с применением пластичных веществ в лабораторных условиях. Важнейшим результатом проделанной работы явилось определение конфигурации и закономерностей ударного формирования продольной трещины (рис. 5).

Рис. 5. Стадии формирования продольной трещины в блоке из органического стекла: 1а, 2а, За - последовательно формирующиеся границы зоны распространения пластичного вещества в трещине; 16, 26, 36 - последовательно формирующиеся границы трещины; 4 - шпур, заполненный пластичным

веществом; 5 - штанга; 6 - разрушаемый объект; 7 - направление приложения нагрузки

При этом проводилось сравнение экспериментальных данных и теоретических расчётов, результаты которого представлены на рис. 6.

100 150 200 Радиус трещины, мм

Рис. 6. Сравнение экспериментальных данных и теоретических расчётов по разрушению органического стекла пластилином, нагнетаемым в ударном режиме при формировании продольной трещины: 1 - теоретические расчёты; 2 - экспериментальные данные

Для получения теоретической кривой 1 (рис. 6) использовалась формула:

П = (14)

При производстве расчётов использовались следующие исходные данные для органического стекла и пластилина: £ = 3300000 кПа; V = 0,33; О = 1851644 кПа; Т = 12,7 кПа.

Вторым важнейшим результатом проделанной работы явилось определение конфигурации и закономерностей ударного формирования поперечной трещины (рис. 7).

Рис. 7. Стадии формирования поперечной трещины в блоке из органического стекла. Условные обозначения как на рис. 5

При этом проводилось сравнение экспериментальных и теоретических данных (рис. 8).

Рис. 8. Сравнение экспериментальных и теоретических данных по разрушению органического стекла пластилином, нагнетаемым в ударном режиме при формировании поперечной трещины: 1 - теоретические данные; 2 - экспериментальные данные

Для получения теоретической кривой 1 (рис. 8) использовалась формула (14). Исходные данные для расчёта по физико-механическим свойствам разрушаемого материала и пластичного вещества соответствуют данным для продольной трещины.

Третьим важным результатом явилось выяснение особенностей применения одиночных ударов с различной величиной энергии. Для этого проводилась серия лабораторных экспериментов по ударному вытеснению пластичного вещества в пространство, находящееся между двумя параллельными плоскостями с использованием двух отдельных блоков из органического стекла, которые были соединены болтами и гайками (рис. 9).

Рис. 9. Результаты экспериментов по вытеснению «Литола 24» в пространство между двумя параллельными плоскостями: А - серия ударов с энергиями от 0,13 до 1,52 Дж; Б - серия ударов с энергиями от 0,13 до 1,01 Дж

В результате проделанной работы выяснилось, что для достижения одинаковых размеров зоны распространения пластичного вещества путём применения ударов с меньшей единичной энергией её суммарные затраты снизились примерно в 6 раз. Результаты сопоставления данных, полученных в ходе проведения этих экспериментов, представлены на рис. 10.

Энергия одиночного удара. Дж

Рис. 10. Зависимость суммарного количества затраченной энергии от величины энергии последовательных одиночных ударов при формировании зоны

распространения «Литола 24» в пространстве между двумя параллельными плоскостями одинаковых размеров: 1 - одиночный удар с энергией 18,98 Дж; 2 - серия ударов с энергиями от 0,13 до 1,52 Дж; 3 - серия ударов с энергиями от 0,13 до 1,01 Дж; 4 - серия ударов с энергиями от 0,13 до 0,88 Дж

Четвёртая глава посвящена обоснованию и экспериментальной проверке технологий отбойки блоков с применением пластичных веществ в условиях открытого способа разработки месторождений полезных ископаемых. Здесь приведены технологические схемы производства горных работ по отбойке прочного камня. Римскими цифрами отмечена рекомендуемая последовательность выполнения отколов в указанных плоскостях (рис. 11а и 116). Наиболее перспективной признана технологическая схема А - термическим скалыванием, пластичными веществами, а также взрывной отбойкой в постельной плоскости (рис. 11а).

I (Термическое скалывание) К (Плвстичмие «в!И»ства)

Свободные поверхности

(Термическое скалывание от предыдущего откола) IU (Бурение и взрывание)

I (Пластичные вещества) !|(Лл*сгичньювешеств«)

Свободные поверхности

пластичны* вещества от предыдущего откола щ (Бурение к взрывание}

Рис. 11а. Технологические схемы производства горных работ по отбойке прочного камня: А - термическим скалыванием, пластичными веществами, взрыванием; Б - пластичными веществами и взрыванием

I порошкообразные НРС) и (Пластичные вещества)

I (Пластичные вещества) II (Порошкообразные НРС)

Рис. 116. Технологические схемы производства горных работ по отбойке прочного камня: В - порошкообразными НРС, пластичными веществами и взрыванием; Г — пластичными веществами, порошкообразными НРС и взрыванием

Общей характеристикой технологических схем (рис. 11а и 116) является присутствие взрывной отбойки в горизонтальной плоскости. В вертикальной тыльной плоскости предпочтительно применение пластичных веществ. Здесь возможно применение пустых шпуров, буримых через один по отношению к заполненным пластичными веществами. Это возможно в связи с высокой хрупкостью прочного камня и его склонностью к раскалыванию под воздействием удара, а с другой стороны - с необходимостью создания условий для отодвигания отбитого монолита. Далее приводятся технологические схемы производства горных работ по отбойке блочного камня средней прочности. Римскими цифрами отмечена рекомендуемая последовательность выполнения отколов в указанных плоскостях (рис. 12). Их общим признаком является наличие подсечного пропила, выполненного баром или алмазным канатом в горизонтальной плоскости. Этот пропил должен всегда выполняться в первую очередь и служить местом расположения расклинивающих подкладок, удерживающих отбиваемый монолит от опускания на почву уступа и формирующих специальный зазор, служащий для

обеспечения условий его отодвигания. Пластичные вещества используются для отбойки через шпуры, расположенные в вертикальных плоскостях.

Ш (Пластичны» вещества) В (Алмазный канат)

(Пластичные вещества от предыдущего откола) I (Бар)

П1 (Пластичные вещества) II (Бар)

(Пластичные вещества от предыдущего откола) I (Бар)

ГО (Пластичные вещества) К (Алмазный канат)

(Пластичные вещества от предыдущего откола) I (Алмазный канат)

Рис. 12. Технологические схемы производства горных работ по отбойке блочного камня средней прочности: А - баром, алмазным канатом, пластичными веществами; Б - баром, пластичными веществами; В - алмазным канатом, пластичными веществами

Наиболее перспективной признана технологическая схема А - баром, алмазным канатом, пластичными веществами (рис. 12).

При реализации технологических схем (рис. 11а, рис. 116 и рис. 12) могут быть использованы четыре варианта выполнения отколов с применением пластичных веществ (рис. 13а и рис. 136).

ГГСТ1

Рис. 13 а. Варианты выполнения работ, основанные на применении нескольких шпуров и однократного вытеснения пластичного вещества для откола в заданной плоскости отделяемого монолита (блока): А - постоянная глубина шпуров; Б - переменная глубина шпуров. 1 - отделяемые монолиты; 2 - вертикальные торцевые отрезные щели; 3 - естественная (постельная) трещина; 4 - направление приложения ударной нагрузки; 5а - шпуры, заполненные пластичным веществом; 5Ь - пустые шпуры; И - глубина шпуров; г - расстояние между шпурами

Первый вариант А (рис. 13а) характеризуется постоянством длины применяемых клиньев и расстояния между шпурами, переменным количеством шпуров на блок различных размеров, а также возможностью перебуривания

отделяемого блока по отношению к постельной трещине. Второй вариант Б (рис. 13 а) характеризуется переменностью длины применяемых клиньев и расстояния между шпурами, постоянным количеством шпуров на блок различных размеров, а также отсутствием перебуривания отделяемого монолита по отношению к постельной трещине.

Рис. 136. Варианты выполнения работ, основанные на применении одного шпура и многократного вытеснения пластичного вещества для откола в заданной плоскости отделяемого монолита (блока): В - постоянная глубина шпура; Г - переменная глубина шпура. Условные обозначения такие же, как на рис. 13а

Третьему варианту В и четвёртому Г (рис. 136) свойственна возможность применения клиньев постоянной или переменной глубины, а также проведение работ с перебуриванием постельной трещины или без него. Здесь достигается максимальное снижение объёмов буровых работ, но возможно возникновение сложностей при формировании трещин больших размеров и вытеснении в них необходимого количества пластичного вещества. Дополнительным недостатком

является необходимость периодического извлечения штанги из шпура, что связано с определёнными трудностями.

Следующим важным этапом работы явилась экспериментальная проверка разработанной технологии отбойки блока трещиноватого мраморизованного известняка в натурных условиях. Римскими цифрами обозначен порядок производства отколов в различных плоскостях (рис. 14).

К (Шпур) III (Бар) я (Алмазным канат)

III (Алмазный канат) IV (Шпуры, заполненные пластичным веществом)

Рис. 14. Технология отбойки блока трещиноватого мраморизованного известняка в карьере ООО «Мрамор»: А - применяемая; Б - предлагаемая

Основной целью применения откола с использованием пластичных веществ в вертикальной (тыльной) плоскости являлась замена алмазно-канатного пиления из-за сильной трещиноватости камня и периодического присутствия в нём твёрдых породных включений. Согласно принятому решению в тыльной плоскости отбиваемого блока было пробурено девять шпуров через каждые 200 мм с учётом длины этого блока -2 м. Диаметр шпуров равнялся 16 мм, а их глубина - 400 мм. Шпуры заполнялись пластичным веществом местного приготовления - очищенной глиной в смеси с водой по консистенции доведенным до пластилина с добавлением

небольшого количества отработанного минерального масла. Вытеснение пластичного вещества в формируемые одиночные трещины производилось при помощи пневматического отбойного молотка МО-7, а также специально приспособленного к нему устройства в виде штанги с клиновидным наконечником и вставки из твёрдого сплава (рис. 4А). Вставка из твёрдого сплава располагалась вдоль плоскости намечаемого откола. Работы начинались с того, что баровой камнерезной машиной МРБ-1 был сформирован горизонтальный пропил в постельной плоскости шириной 40 мм и находившийся на уровне почвы отбиваемого уступа. После этого в него были вставлены металлические подкладки прямоугольной формы исходя из расчёта того, чтобы они могли удерживать от опускания на почву уступа отбиваемый блок длиной 2 м. В месте пересечения плоскостей вертикальной отрезной щели и тыльной плоскости был пробурен одиночный шпур диаметром 40 мм и длиной 1,7 м при помощи ручного пневматического перфоратора ПП-63П до точки пересечения с горизонтальным подсечным пропилом. Аналогичные шпуры бурились в той же плоскости через каждые 2 м по длине намеченного к отбойке уступа. В эти шпуры, по очереди, протягивался алмазный канат, формировавший вертикальные отсечные пропилы при помощи установки алмазно-канатного пиления «Сибирь». Отколы с применением пластичных веществ производились в последнюю очередь. Отбитый монолит с размерами 2x1,7x0,6 м (длина, высота, ширина) опрокидывался при помощи лебёдки, канат которой протягивался через один из шпуров, служивших для откола с применением пластичных веществ, на настил из глины, песка и земли. После этого он зацеплялся двумя стропами и доставлялся до перегрузочной площадки краном МКР-25. В результате внедрения предлагаемой технологии на этом предприятии производительность труда рабочего возросла на 43,9%, затраты на эксплуатацию применяемых машин и механизмов снизились на 2,17%, а фактический экономический эффект составил 81,1 руб./ м3 добываемого камня (в ценах 2005 г., третий квартал).

Пятая глава связана с обоснованием дополнительных областей эффективного применения технологий разрушения хрупких материалов с применением пластичных веществ, а также приведением результатов испытания соответствующих технологий производства работ. В данном случае под дополнительными областями применения технологий разрушения хрупких материалов с применением пластичных веществ подразумеваются сферы деятельности прямо не связанные с отбойкой камня в блочном виде. Перспективными дополнительными областями признана разработка месторождений твёрдых полезных ископаемых, а также промышленное и

гражданское строительство. В большинстве случаев они ограничиваются раскалыванием негабаритов горных пород и разрушением искусственного камня при утилизации монолитных каменных строительных конструкций. Одна из таких технологий может служить заменой взрывному разрушению негабаритов камня естественного происхождения средней прочности. Она включает бурение одиночных вертикальных шпуров диаметром 43 мм при помощи пневматических перфораторов ПП-63 (63,7 Дж, 30,0 Гц) в каждом разрушаемом негабарите со средними размерами, не превышающими 1000x1100x1200 мм. Каждый шпур глубиной, равной 0,9 высоты негабарита, заполнялся смесью сухой порошкообразной глины с минеральным маслом. После этого по устьям шпуров наносились удары гидропневмомолотом ГПМ-120 (1200 Дж, 2,5-3,0 Гц) посредством специально приспособленной металлической цилиндрической штанги (пики). Ударный механизм был установлен на тракторе «Беларусь» ЮМЗ-6АЛ/6АМ. За время примерно равное 1 ч, с учётом подготовительно-заключительных операций, было разрушено десять таких негабаритов. При этом по каждому негабариту гидропневмомолот успевал сделать несколько ударов. Из десяти разрушенных негабаритов семь раскололись на две большие части и несколько мелких, а три - на три большие части и несколько мелких. Герметизации устьев шпуров не потребовалось. В результате внедрения предлагаемой технологии на этом предприятии себестоимость производства работ снизилась на 5,04%, а фактический экономический эффект составил 2,32 руб./ м3 разрушаемого негабарита (в ценах 2005 г., третий квартал).

Вторая технология предназначена для формирования проёмов в кирпичных стенах. Для производства работ использовались переносные пневматические перфораторы ПП-63П, пневматические отбойные молотки МО-ЮП, два устройства для формирования продольных (рис. 4А) и поперечных (рис. 4Б) трещин и пластичное вещество (порошкообразная глина в смеси с водой и минеральным маслом, завёрнутая в бумагу). Планируемый к обустройству проём был разбит на три захватки одинаковых размеров (рис. 15). По количеству, направлению и очерёдности формирования трещин все шпуры диаметром 40 мм были условно разбиты на три группы. Шпуры А бурились с универсальных пакетных подмостей ППУ-4 насквозь с целью ограничения возможности выхода формируемой трещины за габариты формируемого проёма. Затем были пробурены шпуры Б глубиной 0,15 м каждый. Они заполнялись пластичным веществом на всю глубину, после чего в них с помощью отбойного молотка вводились клиновые устройства (рис. 4А). При этом производители работ следили за тем, чтобы в шпурах Б, необходимых для формирования горизонтальных трещин,

твердосплавная вставка находилась в плоскости, параллельной полу, а вертикальных - перпендикулярной ему. Отбитый таким образом блок первой захватки стропился двумя универсальными кольцевыми стропами и грузился с помощью автомобильного крана в автосамосвал. Блок второй захватки отбивался аналогично блоку первой. После разрушения материала первой и второй захватки и его удаления с производственной территории посередине толщины стены были пробурены шпуры В на глубину 0,5 м каждый. Они заполнялись пластичным веществом и, далее, в них с помощью отбойных молотков вводились устройства (рис. 4А) с образованием вертикальных продольных трещин.

Рис. 15. Производство работ по формированию проёма в кирпичной стене по технологии, основанной на применении пластичных веществ

После этого шпуры В были углублены до отметки пола. Для образования горизонтальных поперечных трещин, подсекающих материал третьей захватки снизу, цилиндрические устройства (рис. 4Б) предварительно заполнялись пластичным веществом. После этого они вводились в шпуры В с помощью отбойных молотков. Полученные таким образом в последней захватке три блока стропились клещевым захватом и с помощью автомобильного крана грузились в автосамосвал. В результате внедрения предлагаемой технологии на этом предприятии произошло снижение затрат труда рабочего на 80%, снижение времени использования применяемых машин и механизмов составило 83,3%, а фактический экономический эффект составил 781,48 руб./ м3 формируемого проёма (в ценах 2004 г., третий квартал).

В шестой главе приводятся результаты сравнительного анализа процессов отбойки блочного камня по удельным показателям воздействия на окружающую среду и условия труда при открытом способе разработки месторождений полезных ископаемых, включая способ, основанный на применении пластичных веществ. Данные, полученные в результате этих исследований, представлены на рис. 16 и рис. 17 (в квадратных скобках приведена степень токсичности рассматриваемых веществ).

8000 х 7000

6000 I 5000 | 4000 | 3000 £ 2000 т 1000

1400 г 1200 а 1000

a 800

| 600

¡5 400

m 200

Буровзрывной

[¿ЕЗ [0,600] Кремния диоксид - гранит Г51 [1,000] Кремния диоксид - мрамор ГШ [0,500] Азота оксид - гранит Щ [0,600] Азота оксид - мрамор ^ [0,050] Углерода оксид - гранит ЕдЦ ¡6,050] Углерода оксид - мрамор I I [0,200] Масла индустриальные

Буроклиновой динамический

Г5П [0,500] Кремния диоксид - гранит В5Ц [1,000] Кремния диоксид - мрамор Г«~1 [0,200] Масла индустриальные ГЛ Пластичные вещества

Буроклиновой статический

Го"1 [0,600] Кремния диоксид - гранит ро! [1,000] Кремния диоксид - мрамор ! ; [0,200] Масла индустриальные

Бурорастворный с НРС

[23 [0,500] Кремния диоксид - гранит Го~1 [1,000] Кремния диоксид • мрамор I | [0,200] Масла индустриальные

в нрс

Рис. 16. Воздействие, поступающее в окружающую среду в результате применения способов: А - буровзрывного; Б - буроклинового в динамической форме; В - буроклинового в статической форме; Г - бурорастворного с НРС

На рис. 16 приведено воздействие на окружающую среду, поступающее от применения способов отбойки полезного ископаемого, в основе которых находится бурение. Работа проводилась с использованием статистических данных предприятия по добыче гранита и мрамора открытым способом - ООО «Мраморгаз» (г. Екатеринбург). В работе определено, что наиболее

приемлемым подходом, который объективно оценивает воздействие процессов горного производства на условия окружающей среды и труда, является подход, основанный на учёте загрязнений, поступающих непосредственно от применяемых технологических процессов. Такой подход не предусматривает учёт эффективности применяемых средств защиты и степени фоновой загрязнённости окружающей среды. Он может быть использован для предварительной оценки загрязнений, поступающих в результате проведения горных работ, характеризуемых определённой техникой, технологией и материалами, а также их сравнительной оценки. Из анализа воздействия, производимого на окружающую среду, следует, что из всех способов отбойки блочного камня, основанных на бурении, наиболее опасен буровзрывной. Остальные способы, основанные на бурении, можно считать одинаково менее опасными.

Канатные пилы

■

ГЗЗ [0,500] Кремния диоксид - гранит ши [1,000] Кремния диоксид - мрамор ГП [0,200] Масла индустриальные

2600 -2400 i 2200 ■Ь 2000

Р 1800 I 1600

* 1400 ? 1200 g 1000

>i и кольцевые фрезы

Го! [0,500] Кремния диоксид - гранит Го7! [1,000] Кремния диоксид • мрамор

Термическое скалывание

х 14000

■С 12000

3 10000

4000 2000

ЕоЗ [0,500] Кремния диоксид - гранит Г°"1 (1,000] Кремния диоксид - мрамор

[33 [0.500] Кремния диоксид - гранит (30 [1.000] Кремния диоксид - мрамор И® [0,500] Азота оксид • гранит [0,500] Азота оксид - мрамор [0,050] Углерода оксид • гранит [0,050] Углерода оксид - мрамор ggjl [100,000] Свинца соединения - гранит GP [100,000] Свинца соединения - мрамор [53 [0,003] Углеводороды предельные - гранит 830 10,003] Углеводороды предельные - мрамор gi [0,250] Сажа чёрная - гранит ЗШ [0,250] Сажа чврная - мрамор BS [1,000] Окалина каменная - гранит Q3 [1.000] Окалина каменная - мрамор

Рис. 17. Воздействие, поступающее в окружающую среду в результате применения способов: А - канатного пиления; Б - пиления дисковыми пилами и кольцевыми фрезами; В - барового пиления; Г - термического скалывания

На рис. 17 приведены результаты оценки воздействия на окружающую среду, поступающего при отбойке блочного камня способами, основанными на резании и термическом скалывании. Из этого следует, что из всех способов отбойки блочного камня, основанных на резании, наиболее опасно баровое, а наименее - канатное. Скалывание термическим газовым способом является опасным, поскольку оказывает разнообразное и интенсивное воздействие на окружающую среду (выбросы большого количества разнообразных токсичных веществ, световое и шумовое воздействие, температура).

Вторым важным результатом являлся анализ состояния техники безопасности (табл. 1) и производственной санитарии (табл. 2) выполнения работ по добыче природного камня для различных способов отбойки. При этом были использованы данные предприятий по его добыче и первичной переработке, полученные на основе натурных измерений и оценённые в соответствии с действующими нормативными документами.

Табл. 1. Сравнение техники безопасности выполнения работ по отбойке блочного камня различными способами__

Источник данных Способы отбойки блочного камня Классы условий труда по травмобезопасности

Оптимальный Допустимый Опасный

I Сплошное обуривание •

I Термомеханический •

I Электротехнический •

III Откол распорными устройствами •

III Откол винтовыми устройствами •

I Буровзрывной •

II Буроклиновой (гидроклинья) •

II Буроклиновой (традицион. клинья) •

I Бурорастворный •

II Резание пилами (кольцевыми, баровыми, канатными, фрезами) •

I Резание струями (водяной, термической газовой) •

I - ООО «Мраморгаз», II - ООО «Мрамор», III - другие источники

Табл. 2. Сравнение производственной санитарии выполнения работ по отбош

блочного камня различными способами

Источник данных Факторы воздействия Классы условий труда по вредности и опасности

Оптимальный Допустимый Вредный Опасны

1 2 3 4

I Шум (постоян.) 7,8 1, ю, 11

I, II Шум (перемен.) 7,8 1, 6 10, 11

II Вибрация (общая) 1,7,11 8, 10

I Вибрация (локал.) 7,10,11 8 1

I Тепловое излучение 2,3 11

I Электрич. поле 3

III Инфразвук 10, 11

UI Ультразвук ю, 11

1,11 Тяжесть труда 1,2, 3,6,7,9, 10, 11 4, 5 8

I, Н Напряженность труда 1,2,3,4,5,6, 7,8,9 10,11

Источники данных такие же, как в табл. 1

1- сплошное обуривание, 2 - термомеханический, 3 - электротехнический, 4 - откол распорными устройствами, 5 - откол винтовыми устройствами, 6 - буровзрывной, 7 - буроклиновой (гидравлические клинья), 8 - буроклиновой (традиционные клинья), 9 - бурорастворный (НРС), 10 - резание пилами (кольцевыми, баровыми, канатными, фрезами), 11 - резание струями (водяной, термической газовой).

Наименее опасными и вредными признаны клиновые способы (табл. 1 и табл. 2).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации, являющейся научно-квалификационной работой, на базе проведённых теоретических и экспериментальных исследований процессов разрушения хрупких материалов с применением пластичных веществ изложены научно обоснованные технологические решения, внедрение которых вносит значительный вклад в развитие экономики страны. Они связаны с отбойкой блочного камня при разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом, а также разрушением монолитных каменных конструкций в промышленном и гражданском строительстве.

Основные научные и практические результаты проделанной работы заключаются в следующем:

1. Экспериментально доказано, что главной особенностью развития трещины, формируемой вдоль оси шпура в ходе ударного разрушения хрупких материалов пластичными веществами, является переход её формы от эллипса к кругу, а поперёк оси шпура - носит круговой характер и не зависит от дальнейшего увеличения своих размеров.

2. Экспериментально доказано, что размеры формируемой трещины зависят от количества вытесненного пластичного вещества, его реологических свойств, характера приложения нагрузки и физико-механических характеристик разрушаемого твёрдого тела.

3. Экспериментально доказано, что суммарные энергетические затраты на формирование трещины одинакового размера с применением пластичных веществ будут тем больше, чем больше энергия одиночного удара применяемого инструмента при условии того, что её величина достаточна для начала и продолжения процесса развития трещины.

4. Предложены и экспериментально проверены теоретические зависимости, связывающие энергию одиночного удара применяемого инструмента и средний объём пластичного вещества, внедряемого в формируемую трещину за один удар. Эти зависимости позволяют оценить производительность ударного разрушения хрупкого материала с применением пластичных веществ.

5. Экспериментально доказано, что энергия одиночного удара инструмента, служащего для формирования направленных трещин с применением пластичных веществ в природном камне, может находиться в пределах 100 Дж при условии того, что с учётом применяемых технических средств разрушения,

её уровня достаточно для начала развития и доведения этих трещин до размере в пределах 2 м.

6. Установлено, что внутреннее давление в пластичном веществ перераспределяемое в нём длительное время и способствующе самостоятельному дальнейшему развитию ровной трещины, может бьп использовано на любом этапе формирования отдельных сходящихся трещш служащих для обустройства единой магистральной трещины, формируемой помощью строчки шпуров.

7. Теоретически и экспериментально доказано, что изменением взаимосочетани величины текучести пластичного вещества, геометрических параметро! герметизации и концентраторов напряжений на стенках шпура, а такж энергетических показателей применяемой ударной системы определяется эффективность технологий направленного разрушения естественного или искусственного камня любых физико-механических свойств и минералогического состава.

8. Разработаны и экспериментально проверены базовые технологические схемы, а также порядки производства работ при отбойке монолитов горных пород различной прочности с применением пластичных веществ для условий открытого способа разработки месторождений полезных ископаемых.

9. Теоретически обоснован и экспериментально проверен методологический подход по сравнительной оценке воздействия горных работ на окружающую природную среду и условия труда, который исключает учёт эффективности применяемых средств защиты с целью объективного учёта загрязнений, поступающих непосредственно от проводимых технологических процессов.

Ю.Установлено, что снижение негативного воздействия на воздушную среду, а также опасности и вредности труда при отбойке блочного камня в условиях открытого способа разработки месторождений полезных ископаемых достигается переходом к механизированным вариантам технологий, основанных на применении пластичных веществ.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Цыганков Д. А. Оценка воздействия подземных рудников Горной Шории и Хакасии на экосреду / Д. А. Цыганков // Горный журнал. - 2000. - № 1. -С. 62-64.

2. Пат. 15361 Российская Федерация, МПК7 Е 21 С 37/00. Устройство для образования поперечных полостей в стенках скважин / О. И. Чернов, Ю. М. Леконцев, Д. А. Цыганков (РФ): заявитель и патентообладатель

- Институт горного дела СО РАН. - 2000110844/20; заявл. 27.04.00; опубл. 10.10.00, Бюл. № 16.

3. Цыганков Д. А. Состояние, перспективы и экологические проблемы разработки железной руды в Сибири / Д. А. Цыганков // Изв. академии промышленной экологии. - 2002. - № 3. - С. 37-43.

4. Цыганков Д. А. Экологическая безопасность разработки рудных месторождений / Д. А. Цыганков // Безопасность труда в промышленности. -2002,-№9.-С. 20-24.

5. Кю Н. Г. Направленное разрушение пластичным веществом / Н. Г. Кю, Д. А. Цыганков // Изв. вузов. Строительство. - 2003. -№ 2. - С. 130-133.

6. Цыганков Д. А. Проблемы охраны окружающей среды горнорудных предприятий Сибири / Д. А. Цыганков // Горный журнал. - 2003. - № 3. -С. 79-81.

7. Кю Н. Г. О методе направленного разрушения горных пород пластичными веществами / Н. Г. Кю, Д. А. Цыганков // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. - 2003. - № 6. - С. 57-63.

8. Пат. 2209969 Российская Федерация, МПК7 Е 21 С 37/04. Устройство для образования направленных трещин в скважинах / Н. Г. Кю, Д. А. Цыганков (РФ): заявитель и патентообладатель - Институт горного дела СО РАН. -2002105300/03; заявл. 26.02.02; опубл. 10.08.03, Бюл. № 22.

9. Цыганков Д. А. Новые технологии направленного разрушения строительных конструкций / Д. А. Цыганков // Изв. вузов. Строительство. - 2004. - № 9.

- С. 56-60.

10. Цыганков Д. А. Безопасная технология подготовки облицовочного мрамора / Д. А. Цыганков // Безопасность труда в промышленности. - 2004. - № 11. -С. 37-38.

11. Цыганков Д. А. Новая технология подземной добычи природного камня / Д. А. Цыганков // Изв. вузов. Горный журнал. - 2005. - № 1. - С. 25-29.

12. Цыганков Д. А. Новая технология подземной добычи слюд / Д. А. Цыганков // Изв. вузов. Горный журнал. - 2005. - № 2. - С. 7-11.

13. Tsygankov D. A. New Rock Breaking Method / D. A. Tsygankc // Russian Mining. - 2005. - № 3. - P. 36-40.

14. Цыганков Д. А. Новая технология добычи крепких горных поре / Д. А. Цыганков // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 200:

- № 3. - С. 98-102.

15. Цыганков Д. А. Новый способ отбойки горных пород в технология открытой разработки полезных ископаемых / Д. А. Цыганков // Маркшейдери и недропользование. - 2005. - № 5. - С. 23-31.

16. Цыганков Д. А. Новые подходы в технологиях отбойки и пассировки блоке строительного камня на карьерах / Д. А. Цыганков // Проблемы и перспектив] комплексного освоения месторождений полезных ископаемых криолитозонь докл. междунар. науч. конф., Якутск, Российская Федерация, 16-20 июля 200Í

- Якутск: Изд-во Института мерзлотоведения ЯФ СО РАН, 2005. - Т. 1 -С. 310-313.

17. Цыганков Д. А. Безопасные способы отбойки природного камня / Д. А. Цыганков // Безопасность труда в промышленности. - 2005. - № 7. -С. 11-13.

18. Цыганков Д. А. Одно из применений пластических масс в горных технологиях / Д. А. Цыганков // Пластические массы. - 2005. - № 10. - С. 46-49.

19. Цыганков Д. А. Промышленные испытания новых вибрационных технологий в строительстве / Д. А. Цыганков // Сборник научных трудов ПолтНТУ (отраслевое машиностроение, строительство): докл. междунар. науч. конф., Полтава, Украина, 4-7 октября 2005. - Полтава: ПолтНТУ, 2005. - Вып. 16.

- С. 292-297.

20. Oparin V. N. Fracture of Solid Bodies by Plastic Materials / V. N. Oparin, N. G. Kiou, D. A. Tsygankov // 20th World Mining Congress. 7-11 November 2005. Tehran. Iran. Mining and Sustainable Development. - P. 931-933.

21. Пат. 226408 Российская Федерация, МПК7 Е 21 С 37/02, 27/10. Способ разрушения горных пород / Д. А. Цыганков (РФ): заявитель и патентообладатель - Институт горного дела СО РАН. - 2004120212/03; заявл. 01.07.04; опубл. 20.12.05, Бюл. № 35.

22. Цыганков Д. А. Совершенствование технологий подземной выемки облицовочного известняка / Д. А. Цыганков // Проблемы и перспективы развития горных наук: докл. междунар. науч. конф., Новосибирск,

Российская Федерация, 1-5 ноября 2005. - Новосибирск, 2006. - Т. 2. Машиноведение. Геотехнологии. - С. 316-320.

23. Цыганков Д. А. Новая технология дробления крепких горных пород на карьере / Д. А. Цыганков П Горный информационно-аналитический бюллетень. -2006.-№1,-С. 356-361.

24. Цыганков Д. А. Особенности применения пластичных веществ при вторичном дроблении скальных пород / Д. А. Цыганков // Горное оборудование и электромеханика. - 2006. - № 6. - С. 42-46.

25. Tsygankov D. A. The Theory and Practice of Application of Plastic Substances in Mining Industry / D. A. Tsygankov // Современные технологии освоения минеральных ресурсов: докл. междунар. науч. конф., Дубай, ОАЭ, 20-30 марта

2007 г. - Красноярск, 2007. - С. 141-144.

26. Цыганков Д. А. Вопросы ударного разрушения горных пород / Д. А. Цыганков // Маркшейдерия и недропользование. - 2007. - № 4. -С. 35-45.

27. Цыганков Д. А. Методика выбора ударного инструмента для разрушения горных пород / Д. А. Цыганков // Современные технологии освоения минеральных ресурсов: докл. междунар. науч. конф., Мумбай (Бомбей)

- Бангалор, Индия, 14-29 февраля 2008 г. - Красноярск, 2008. - С. 198-204.

28. Tsygankov D. A. Experimental Works on Crack Development in Brittle Materials Using Plastic Substances and Use of Obtained Results at Working Out and Realization of Cap Stone Breaking-Out Technologies / D. A. Tsygankov // International Journal of Applied and Fundamental Research. - 2008. - № 3. -P. 10-11.

29. Цыганков Д. А. Научно-методические основы учёта воздействия горного производства на окружающую природную среду и условия труда / Д. А. Цыганков // Актуальные проблемы науки в России: докл. всеросс. науч. конф. - Кузнецк, Российская Федерация, 17-19 сентября

2008 г. - Кузнецк, 2008. - Вып. 5. - Т. 3. - С. 161-165.

30. Тапсиев А. П. Обоснование параметров ударного разрушения хрупких материалов пластичными веществами / А. П. Тапсиев, Д. А. Цыганков // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. - 2008.

- № 4. - С. 43-58.

31. Tsygankov D. A. Problems and Prospects of Natural Stone Development / D. A. Tsygankov // European Journal of Natural History. - 2008. - № 4. - P. 95-97.

32. Tsygankov D. A. Substantiation of Parameters of Technologies of Sh< Destruction of Facing Stone with Application of Plastic Substani / D. A. Tsygankov // European Journal of Natural History. - 2008. - № 4. - P. 97-9!

33. Tsygankov D. A. Basic Results of Working out and Introduction of Technolog of Destruction of Fragile Materials with Application of Plastic Substances in Mini and Building / D. A. Tsygankov // European Journal of Natural History. - 20( - № 5. - P. 90-91.

34. Tsygankov D. A. Cap Stone Breaking-Out Performance Safety Metho / D. A. Tsygankov // European Journal of Natural History. - 2009. - № 1. - P. 86-87

35. Tsygankov D. A. Configuration of Cross Cracks Formed in Brittle Materials 1 Means of Plastic Substances and External Loading on Fractured Samp / D. A. Tsygankov // European Journal of Natural History. - 2009. - № 3. - P. 9-10.

Типография ЗАО «Компания «ГРАФ» 630015 г. Новосибирск, пр. Дзержинского, 7

(юридический адрес) Тел. (383) 222-06-50, E-mail: grafnsk@ngs.ru Заказ № 103009, тираж 100 шт. 1.06.2009 г.

Содержание диссертации, доктора технических наук, Цыганков, Дмитрий Анатольевич

Предисловие.

Условные обозначения и сокращения.

Введение.

Глава 1. Проблемы и перспективы разработки блочного камня.

1. 1. Особенности природного камня, отличающие его от других видов твёрдых полезных ископаемых.

1. 2. Анализ способов разрушения горных пород, применяемых при отбойке и пассировке блочного камня.

1.3. Анализ технологического оборудования и материалов, применяемых при отбойке и пассировке блочного камня.

1.4. Анализ технологий отбойки и пассировки блочного камня.

1.5. Технологии горных работ как основополагающий фактор состояния окружающей среды и условий труда.

1. 6. Обоснование направления, цели и задач научных исследований.

Выводы по первой главе.

Глава 2. Обоснование параметров технологий ударной отбойки блочного камня с применением пластичных веществ.

2. 1. Основные задачи, решаемые при разрушении горных пород с применением пластичных веществ.

2. 2. Учёт свойств пластичных веществ, используемых при ударной отбойке блочного камня.

2. 3. Учёт свойств разрушаемых горных пород, используемых при ударной отбойке блочного камня с применением пластичных веществ.

2. 4. Учёт размеров монолитов (блоков) при отбойке природного камня с применением пластичных веществ.

2. 5. Учёт особенностей трещин, формируемых с применением пластичных веществ.'.

2. 6. Учёт особенностей технических средств, используемых при ударной отбойке блочного камня с применением пластичных веществ.

Выводы по второй главе.

Глава 3. Экспериментальная проверка параметров ударной отбойки блочного камня с применением пластичных веществ в лабораторных условиях.

3. 1. Основные задачи, решаемые в ходе экспериментальной проверки параметров ударной отбойки блочного камня с применением пластичных веществ в лабораторных условиях.

3. 2. Разрушение образцов из хрупких материалов в статическом режиме нагнетания пластичного вещества в формируемую трещину.

3. 3. Разрушение образцов из хрупких материалов в динамическом режиме нагнетания пластичного вещества в формируемую трещину.

3. 4. Обоснование относительной величины энергии одиночного удара инструмента, применяемого для ударного разрушения хрупких материалов с применением пластичных веществ.

Выводы по третьей главе.

Глава 4. Обоснование технологий отбойки блочного камня с применением пластичных веществ и их экспериментальная проверка в условиях открытого способа разработки месторождений полезных ископаемых.

4. 1. Факторы, рассматриваемые при проектировании технологий отбойки блочного камня с применением пластичных веществ.

4. 2. Обоснование технологии отбойки монолитов (блоков) прочного камня с применением пластичных веществ для условий открытого способа разработки месторождений полезных ископаемых.

4. 3. Обоснование технологии отбойки монолитов (блоков) камня средней прочности с применением пластичных веществ для условий открытого способа разработки месторождений полезных ископаемых.

4. 4. Обоснование технологии отбойки монолитов (блоков) камня низкой прочности с применением пластичных веществ для условий подземного способа разработки месторождений полезных ископаемых.

4. 5. Разработка универсальных технологических схем разрушения природного камня различной прочности в плоскостях, намечаемых к отбойке с применением пластичных веществ.

4. 6. Факторы, рассматриваемые при экспериментальной проверке технологий отбойки блочного камня с применением пластичных веществ. 183 4. 7. Экспериментальная проверка технологии отбойки блоков природного камня средней прочности (мраморизованного известняка) с применением пластичных веществ в условиях открытого способа разработки месторождений полезных ископаемых.

4. 8. Экспериментальная проверка технологии разрушения уступов некондиционного природного камня средней прочности (мраморизованного известняка) с применением пластичных веществ в условиях открытого способа разработки месторождений полезных ископаемых.

4. 9. Экспериментальная проверка технологии пассировки монолитов природного камня средней прочности (мраморизованного известняка) с применением пластичных веществ в условиях открытого способа разработки месторождений полезных ископаемых.

Выводы по четвёртой главе.

Глава 5. Дополнительные области применения технологий разрушения хрупких материалов с применением пластичных веществ.

5. 1. Краткая характеристика дополнительных областей применения технологий разрушения хрупких материалов с применением пластичных веществ.

5. 2. Факторы, рассматриваемые при разработке технологий разрушения естественного и искусственного камня с применением пластичных веществ для дополнительных областей их применения.

5. 3. Обоснование технологии дробления негабаритов прочных горных пород падающим грузом с применением пластичных веществ для условий открытого способа разработки месторождений полезных ископаемых.

5. 4. Обоснование технологии дробления негабаритов горных пород средней и низкой прочности гидропневмомолотом с применением пластичных веществ для условий открытого способа разработки месторождений полезных ископаемых.

5.5. Обоснование технологии отбойки слюды с применением пластичных веществ для условий подземного способа разработки месторождений полезных ископаемых.

5. 6. Обоснование технологии разрушения кирпичной кладки стеновых строительных конструкций с применением пластичных веществ.

5. 7. Обоснование технологии разрушения фундаментов из монолитного бетона с применением пластичных веществ.

5. 8. Обоснование технологии разрушения каркасных строительных конструкций из сборного железобетона с применением пластичных веществ.

5. 9. Факторы, рассматриваемые при экспериментальной проверке технологий разрушения естественного и искусственного камня с применением пластичных веществ для дополнительных областей их применения.

5. 10. Экспериментальная проверка технологии дробления негабаритов прочных горных пород падающим грузом с применением пластичных веществ в условиях открытого способа разработки месторождений полезных ископаемых.

5. 11. Экспериментальная проверка технологии дробления негабаритов горных пород средней и низкой прочности гидропневмомолотом с применением пластичных веществ в условиях открытого способа разработки месторождений полезных ископаемых.

5. 12. Экспериментальная проверка технологии разрушения кирпичной кладки стеновых строительных конструкций с применением пластичных веществ.

5. 13. Использование результатов диссертационной работы в учебном процессе высшего учебного заведения.

Выводы по пятой главе.

Глава 6. Проектирование технологий отбойки блочного камня с применением пластичных веществ с учётом воздействия горных работ на окружающую среду и условия труда.

6. 1. Основные принципы, факторы и показатели воздействия горных работ на окружающую среду, применяемые при оценке технологий отбойки блочного камня с применением пластичных веществ.

6. 2. Учёт специфики технологий отбойки блочного камня с применением пластичных веществ при оценке воздействия горных работ на окружающую среду.

6. 3. Сравнительный анализ процессов отбойки блочного камня по удельным показателям воздействия на окружающую среду при открытом способе разработки месторождений полезных ископаемых.

6. 4. Основные принципы, факторы и показатели оценки воздействия горных работ на условия труда, применяемые при оценке технологий отбойки блочного камня с применением пластичных веществ.

6. 5. Учёт специфики технологий отбойки блочного камня с применением пластичных веществ при оценке воздействия горных работ на условия труда.

6. 6. Сравнительный анализ процессов отбойки блочного камня по удельным показателям воздействия на условия труда при открытом способе разработки месторождений полезных ископаемых.

Выводы по шестой главе.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Разработка основ технологий отбойки блочного камня с применением пластичных веществ."

В настоящее время в большинстве стран мира спрос на строительные материалы из натурального камня достаточно высок и продолжает увеличиваться. В этой связи ведётся добыча его различных видов, из которых изготавливаются разнообразные по форме и назначению изделия. Добыча природного камня ведётся в большинстве стран мира с разницей в объёмах и номенклатуре производства, а также назначении первичной и вторичной продукции. При этом в последние десятилетия изобретаются, апробируются и внедряются новые способы его разрушения, направленные на повышение эффективности разработки месторождений полезных ископаемых и сохранение природного качества добываемого сырья. Согласно общей тенденции, при разработке натурального камня, применяются и усовершенствуются все известные способы разрушения горных пород, в том числе буроклиновые, характерные для карьеров по добыче прочного камня. Одним из путей их усовершенствования является внедрение в процесс отбойки пластичных веществ при надлежащем обеспечении его необходимыми техническими средствами и соответствующими технологиями ведения горных работ.

Характерным признаком предприятий по добыче природного камня является техническая сложность и большая стоимость их внутреннего переустройства для работы по новым технологиям. В большинстве случаев для этого требуются кардинальные изменения в существующем способе вскрытия и системе подготовки имеющихся запасов к выемке. Поэтому на многих предприятиях по добыче природного камня горные работы сознательно ведутся без учёта возможностей, связанных с появлением новых и эффективных способов разрушения горных пород. Одними из технологий горных работ, имеющими высокую степень адаптации к существующим горно-геологическим и горнотехническим условиям разработки месторождений полезных ископаемых, являются технологии отбойки природного камня с применением пластичных веществ. При правильном расчёте параметров они могут применяться для разработки природного камня любой прочности, эффективны при наличии системы естественных или искусственных трещин, не требуют уникального и дорогостоящего оборудования для своей реализации, адаптируемы к негативным условиям внешней среды, а также имеют высокую степень безопасности и безвредности.

Технологии отбойки природного камня, связанные с вытеснением пластичных веществ из шпуров, основываются на способе разрушения горных пород, базирующемся на новых принципах развития трещин в хрупкой среде. Статический или динамический характер их формирования требует применения специфического набора техники, приспособлений и материалов, служащих для его реализации на практике. Наиболее значимым направлением в области разработки природного камня является его отбойка от массива в виде монолитов или блоков, что обусловливает возможность последующего изготовления из него изделий любой формы, размеров и назначения при максимальном сохранении природных свойств добываемого сырья. Несмотря на то, что предлагаемый способ служит для реализации вышеуказанной цели, на сегодняшний день нигде в мире не встречается его массовое применение в промышленности. Это позволяет выделить разработку и обоснование технологий отбойки природного камня с применением пластичных веществ в отдельное новое научное направление, имеющее свои цели, задачи и перспективы. Наряду с этим необходимо учитывать то, что круг проведённых научных и практических исследований по рассматриваемой проблеме достаточно узок и определяется, большей частью, заделом, созданным в ИГД СО РАН.

Первая половина работы посвящена выяснению проблем, определению перспектив разработки блочного камня в мире, анализу применяемой техники и технологий выполнения работ по его отбойке, а также проведению их сравнительного анализа. Далее обосновываются базовые параметры технологий отбойки блочного камня с применением пластичных веществ в режиме их ударного вытеснения из шпуров в формируемые трещины, а также производится сравнение с технологиями, основанными на других способах разрушения горных пород. После этого приводятся результаты экспериментальной проверки параметров новых технологий в лабораторных условиях. В дальнейшем основное внимание уделяется разработке технологий отбойки блочного камня и их экспериментальной проверке в условиях открытого способа разработки месторождений полезных ископаемых. Во второй половине работы обосновываются дополнительные области эффективного применения способа направленного разрушения хрупких материалов с применением пластичных веществ. Для этого разрабатываются соответствующие технологии производства работ для горного дела и строительства, а также приводятся результаты экспериментальной проверки их основной части в натурных условиях. Работа завершается обоснованием принимаемых технических и технологических решений в области отбойки блочного камня с применением пластичных веществ по факторам охраны окружающей среды и труда для условий открытого способа разработки месторождений полезных ископаемых.

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

Понятие Условное обозначение сокращение)

1 Академия наук АН

2 Век в.

3 Взрывчатые вещества ВВ

4 Детонирующий шнур ДШ

5 Европейское экономическое сообщество ЕЭС

6 Институт горного дела Сибирского отделения РАН ИГД СО РАН

7 Китайская народная республика КНР

8 Крупнозернистый дымный порох КЗДП

9 Метательный дымный порох МДП

10 Московский горный институт мги

И Научно-исследовательский центр НИЦ

12 Невзрывные разрушающие составы (средства) НРС

13 Ориентированный флюидоразрыв ОФР

14 Охрана окружающей среды оос

15 Охрана труда от

16 Посёлок городского типа пгт

17 Предельно допустимая концентрация ПДК

18 Предельно допустимый уровень ПДУ

19 Производственная санитария выполнения работ ПС

20 Российская академия наук РАН

21 Республика респ.

22 Содружество независимых государств СНГ

23 Соединённые штаты Америки США

24 Специальное конструкторское бюро СКБ

25 Средства индивидуальной защиты СИЗ

26 Средства коллективной защиты СКЗ

27 Советская Социалистическая Республика ССР

28 Союз Советских Социалистических Республик СССР

29 Техника безопасности выполнения работ ТБ

30 Федеративная Республика Германии ФРГ

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы.

Одним из приоритетных направлений развития горной науки является повышение эффективности разработки месторождений полезных ископаемых, которое относится ко всем областям горного дела, включая добычу природного камня открытым и подземным способами. Это тесно связано с разработкой и внедрением новых технологий горных работ, основанных на эффективных и безопасных способах отбойки полезных ископаемых, а также соответствующих им комплексах оборудования и технических средств. При этом наряду с обеспечением эффективности отбойки полезных ископаемых, существует проблема максимального сохранения естественных свойств природного камня, что связано с преимущественным внедрением технологий, исключающих формирование систем искусственных трещин в массиве горных пород.

Согласно известному факту мировым лидером производства наиболее популярных видов природного камня, добываемого в блочном виде, является КНР. По данным 2007-2008 годов добыча блочного гранита в этой стране составила 400 млн. т/ г, а мрамора - 150 млн. т/ г. Наибольшее количество блочного камня других видов (базальт, кальцит, кварц, кварцит, песчаник, серпентин, сланец, травертин) производится в ФРГ и, по данным того же периода времени, составляет в сумме 180 млн. т/ г. При сохранении существующей тенденции по объёмам производства ежегодная добыча блочного гранита в КНР к 2017 г. составит 800 млн. т, мрамора - 350 млн. т, а других видов блочного камня в ФРГ - 200 млн. т. В РФ ежегодная добыча камня в блочном виде в пересчёте на одного гражданина по данным 2007-2008 годов не превышает 2 кг и остаётся нестабильной. При этом в Греческой республике по данным того же периода времени аналогичный показатель составляет примерно 50 кг.

Цель работы — создание эффективных технологий отбойки блочного камня, основанных на новых принципах управляемого разрушения хрупкой среды пластичными веществами в режиме их ударного вытеснения из шпуров в формируемые трещины.

Задачи исследований:

Методы исследований:

- обобщение сведений из литературных источников;

- анализ проектных решений и данных практики;

- физическое моделирование на эквивалентных материалах;

- компьютерное моделирование;

- статистическая обработка результатов лабораторных и натурных экспериментов.

Основные научные положения, защищаемые автором:

- главной особенностью развития трещины, формируемой вдоль оси шпура в ходе ударного разрушения хрупких материалов пластичными веществами, является переход её формы от эллипса к кругу, а поперёк оси шпура — носит круговой характер и не зависит от дальнейшего увеличения своих размеров;

- изменением взаимосочетания величины текучести пластичного вещества, геометрических параметров, герметизации и концентраторов напряжений на стенках шпура, а также энергетических показателей применяемой ударной системы определяется эффективность технологий направленного разрушения естественного или искусственного камня любых физико-механических свойств и минералогического состава;

Достоверность научных результатов обоснована использованием апробированных широкой практикой методов исследований, использованием достоверной информации, сходством результатов реализации моделей с данными лабораторных и натурных экспериментов, а также реализацией основных разработок в промышленности.

Новизна научных положений:

- определены закономерности формирования конфигурации трещины, образуемой вдоль и поперёк оси шпура, а также доказана возможность управления ходом её дальнейшего развития путём задания начальной ориентации относительно осей шпуров, из которых происходит вытеснение пластичных веществ при ударном разрушении хрупких материалов;

- доказана возможность использования ударного разрушения хрупких материалов с применением пластичных веществ для отбойки камня любой прочности и минералогического состава при условии подбора необходимого взаимосочетания текучести пластичного вещества, геометрических параметров, герметизации, концентраторов напряжений на стенках шпура, конфигурации применяемых клиньев, а также энергетических показателей применяемой ударной системы;

Личный вклад автора заключается в развитии теоретических основ статического и ударного формирования направленной трещины в хрупких материалах с применением пластичных веществ; в участии в лабораторных экспериментах по разрушению хрупких материалов пластичными веществами; в обосновании и изготовлении оборудования для лабораторных и промышленных экспериментов; в разработке и обосновании технологий отбойки блочного камня, разрушения негабаритов горных пород, а также монолитных каменных строительных конструкций с применением пластичных веществ; в проведении сравнительной оценки технологий отбойки блочного камня по воздействию, оказываемому на окружающую среду и условия труда; в реализации технологий отбойки блочного камня, разрушения негабаритов горных пород, а также монолитных каменных строительных конструкций с применением пластичных веществ в промышленности.

Реализация работы в промышленности.

Основные результаты и производственно-технологические рекомендации работы реализованы на горнодобывающих предприятиях: ООО «Мрамор» -технология отбойки монолитов мраморизованного известняка (экономический эффект - 81,1 руб./ м , 2005 г.) и ОАО «Искитиммраморгранит-Н» - технология разрушения негабаритов известняка (экономический эффект - 2,32 руб./ м3, 2005 г.). Технология формирования проёмов в кирпичных стенах внедрена на предприятии строительной отрасли - ООО «Простор» (экономический эффект -781,48 руб./ м3, 2004 г.).

Апробация работы.

Основные положения диссертации представлялись и обсуждались на научных и научно-практических конференциях (1999-2009 гг.), научных семинарах ИГД СО РАН (2005-2007 гг.), а также производственно-технологических совещаниях промышленных предприятий (2003-2005 гг.). Среди них научные конференции: «Геотехнологии на рубеже XXI века» (Россия, Новосибирск, 1999 г.); «Неделя горняка» (Россия, Москва, 2002 г.); «Строительство и строительное машиностроение» (Украина, Полтава, 2005 г.); «Двадцатый мировой горный конгресс» (Иран, Тегеран, 2005 г.); «Современные технологии освоения минеральных ресурсов» (ОАЭ, Дубай, 2007 г.); «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники» (Австралия, Мельбурн, 2008 г.); «Фундаментальные исследования» (Италия, Неаполь, 2008 г.); «Современные наукоёмкие технологии» (Испания, Тенериф, 2008 г.); «Проблемы и опыт реализации Болонских соглашений» (Черногория, Бар, 2008 г.); «Новая техника и технологии» (Таиланд, Бангкок-Паттайя, 2008 г.); «Фундаментальные и прикладные исследования» (Бразилия, Рио де Жанейро, 2009 г.); «Проблемы интеграции мировых образовательных стандартов» (Великобритания, Лондон - Франция, Париж, 2009 г.).

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 62 работы, 35 из которых отражают её основное содержание, в том числе 4 патента РФ на изобретения и 1 на полезную модель.

Объём и структура диссертации.

Рукопись состоит из диссертации, включающей предисловие, список условных обозначений и сокращений, введение, 6 глав, заключение, список литературы из 234 наименований, 111 рисунков и 54 таблицы, изложенной на 300 страницах машинописного текста, а также 5 приложений, изложенных на 28 страницах машинописного текста.

Автор выражает признательность своему научному консультанту — д. т. н. Кю Николаю Георгиевичу за умение вызвать интерес к данной тематике исследований, посвящение в её научные и практические основы, а также содействие в проведении первых лабораторных экспериментов по разрушению хрупких материалов пластичными веществами. Автор благодарен чл.-корр. РАН Опарину Виктору Николаевичу за научное консультирование, а также усилия, благодаря которым начало этой работы, её проведение и последующее успешное завершение стали возможными. Автор благодарит д. т. н. Тапсиева Александра Петровича за помощь в опубликовании наиболее важной части её результатов.

Заключение Диссертация по теме "Геотехнология(подземная, открытая и строительная)", Цыганков, Дмитрий Анатольевич

Выводы по шестой главе.

1. Сравнительную оценку воздействия технологий горного производства на окружающую природную среду необходимо проводить по показателям выбросов, сбросов токсичных веществ, а также изъятию земельных ресурсов (почв), нарушению недр и образованию твёрдых отходов без учёта эффективности применяемых средств её защиты.

2. Технологии отбойки блочного камня, основанные на применении пластичных веществ, наряду с другими буроклиновыми способами, являются наиболее безопасными по воздействию на окружающую природную среду.

3. Для того чтобы привести сравниваемые горных работ в сопоставимый вид по принципу воздействия на окружающую среду, их необходимо рассматривать применительно к: одинаковому способу разработки месторождений полезных ископаемых; одинаковым природным средам, воспринимающим воздействие образующихся загрязнителей; одинаковому агрегатному состоянию рассматриваемых загрязнителей; одинаковому целевому назначению рассматриваемых процессов горного производства, обусловливающих возникновение и последующее воздействие образующихся загрязнителей.

4. Технологии отбойки блочного камня, основанные на применении пластичных веществ, связаны с другими способами отбойки блочного камня единственным общим процессом - бурением, дающим возможность сравнивать их по выбросам пыли и паров масел, используемых для работы бурового и другой ударного инструмента.

5. Сравнительную оценку воздействия технологий горного производства на условия труда необходимо проводить по показателям техники безопасности и производственной санитарии выполнения работ без учёта эффективности применяемых средств коллективной и индивидуальной защиты человека.

6. Технологии отбойки блочного камня, основанные на применении пластичных веществ, наряду с другими буроклиновыми способами, являются наиболее безопасными по воздействию на условия труда.

7. Поскольку единственным общим процессом, связывающим технологии отбойки блочного камня с применением пластичных веществ с другими способами отбойки является бурение, то возможность сравнения с ними по воздействию на условия труда должна проходить по показателям шума и вибрации применяемого оборудования, методам работы с ним, а также тяжести и напряжённости механизированных форм физического труда.

8. При сравнительной оценке технологий горных работ, служащих для отбойки блочного камня, воздействия, связанные с загрязнениями, содержание которых можно измерить (рассчитать) с помощью их концентраций, необходимо относить к области охраны окружающей среды, так как их воздействие в большинстве случаев выходит за пространственные рамки рабочего места.

9. При сравнительной оценке технологий горных работ, служащих для отбойки блочного камня, воздействия, связанные с загрязнениями, содержание которых можно измерить (рассчитать) с помощью уровней, необходимо относить к области охраны труда, так как в большинстве случаев они не выходят за пространственные рамки рабочего места.

10. С целью приведения в сопоставимый вид сравнительных показателей, которые характеризуются числовыми величинами, их необходимо соотносить со временем, объёмом продукции или временем и объёмом продукции одновременно.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные научные и практические результаты проделанной работы заключаются в следующем:

6. Установлено, что внутреннее давление в пластичном веществе, перераспределяемое в нём длительное время и способствующее самостоятельному дальнейшему развитию ровной трещины, может быть использовано на любом этапе формирования отдельных сходящихся трещин, служащих для обустройства единой магистральной трещины, формируемой с помощью строчки шпуров.

7. Теоретически и экспериментально доказано, что изменением взаимосочетания величины текучести пластичного вещества, геометрических параметров, герметизации и концентраторов напряжений на стенках шпура, а также энергетических показателей применяемой ударной системы определяется эффективность технологий направленного разрушения естественного или искусственного камня любых физико-механических свойств и минералогического состава.

Библиография Диссертация по наукам о земле, доктора технических наук, Цыганков, Дмитрий Анатольевич, Новосибирск

1. Банка, И. Т. Облицовочный камень. Геолого-промышленная и технологическая оценка месторождений / И. Т. Бакка, И. В. Ильченко. М.: Недра, 1992. - 302 с.

2. Волуев, И. В. Безотходная технология добычи и обработки природного камня / И. В. Волуев, Ю. И. Сычёв, В. Р. Ткач. М.: Недра, 1994.- 192 с.

3. USGS Mineral Resources Program Электронный ресурс., 2008. Режим доступа: http://www.minerals.usgs.gov/, свободный. - Загл. с экрана.

4. United Nations Conference on Trade and Development Электронный ресурс., 2008. Режим доступа: http://www.unctad.org/, свободный. - Загл. с экрана.

5. Stone World Электронный ресурс., 2008. Режим доступа: http://www.stoneworld.com/, свободный. - Загл. с экрана.

6. Григорович, М. Б. Месторождения минерального сырья для промышленности строительных материалов / М. Б. Григорович, М. Г. Немировская. М.: Недра, 1987. - 144 с.

7. Орлов, А. М. Природные облицовочные материалы / А. М. Орлов. М.: Недра, 1965.-326 с.

8. Беликов, Г. П. Облицовочный камень и его оценка / Г. П. Беликов. В. П. Петров. М.: Недра, 1977. - 278 с.

9. Кучерявый, Ф. И. Совершенствование технологии разработки гранитных карьеров / Ф. И. Кучерявый, Р. С. Крысин, Ю. П. Бурков. Киев: Техника, 1966. - 268 с.

10. ГОСТ 9479-98*. Блоки из горных пород для производства облицовочных, архитектурно-строительных, мемориальных и других изделий. Взамен ГОСТ 9479-84; введ, 01.01.01. - М.: Изд-во стандартов, 2000. - 9 с.

11. Синельников, О. Б. Добыча природного облицовочного камня / О. Б. Синельников. М.: Изд-во РАСХН, 2005. - 244 с.

12. Amin Export Int. Электронный ресурс., 2008. Режим доступа: http://www.amininternationalexport.com/, свободный. — Загл. с экрана.

13. Карасёв, Ю. Г. Добыча блочного и стенового камня / Ю. Г. Карасёв, Н. Т. Бакка. СПб.: Изд-во СПбГГУ, 1997. - 428 с.

14. Добыча и обработка природного камня. Справочник / А. Г. Смирнов и др.. М.: Недра, 1990. - 447 с.

15. Орлов, А. М. Добыча и обработка природного камня / А. М. Орлов. М.: Стройиздат, 1977. - 349 с.

16. Казарян, Ж. А. Природный камень: добыча, обработка, применение / Ж.

17. A. Казарян. М.: Изд-во ГК Гранит, 1998. - 252 с.

18. Дмитриев, А. П. Термическое и комбинированное разрушение горных пород / А. П. Дмитриев, С. А. Гончаров. М.: Недра, 1978. - 304 с.

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

20. Вартанов, Г. А. Применение инфракрасного излучения для разрушения горных пород / Г. А. Вартанов, Ю. И. Протасов. Ереван: Изд-во Арм. НИИ НТИ и ТЭИ, 1970. - 68 с.

21. Кузнецов, В. В. Разрушение горных пород инфракрасным излучением /

22. B. В. Кузнецов, Ю. И. Протасов. М.: Недра, 1979. - 351 с.

23. Ларкина, Л. П. Применение лучистой энергии оптического диапазона для разрушения горных пород / Л. П. Ларкина. Киев: Научная мысль, 1976. -108 с.

24. Электротермическое и электротермомеханическое разрушение горных пород / В. Ф. Вызов и др.. Киев: Техника, 1989. - 144 с.

25. Чесноков, М. М. Разработка гранитных месторождений / М. М. Чесноков. М.: Изд-во АН СССР, 1968. - 140 с.

26. Шлаин, И. Б. Разработка мраморных месторождений / И. Б. Шлаин. М.: Промстройиздат, 1949. - 179 с.

27. Разрушение негабаритных кусков горных пород / В. Ф. Вызов и др.. — Киев: Техника, 1986. 135 с.

28. Арш, Э. И. Новые методы дробления крепких горных пород / Э. И. Арш, Г. К. Виторт, Ф. Б. Черкасский. Киев: Научная мысль, 1966. - 160 с.

29. Васильев В. И. Оборудование для добычи и обработки природного камня / В. И. Васильев, А. В. Карнаухов. М.: Недра, 1992. - 140 с.

30. Алимов, О. Д. К прогнозу развития камнедобывающей техники / О. Д. Алимов, М. Т. Мамасаидов. Фрунзе: Изд-во Илим, 1989. - 51 с.

31. Косолапов, А. И. Технология добычи облицовочного камня / А. И. Косолапов. Красноярск: Изд-во КрГУ, 1990. — 192 с.

32. Гидроструйные технологии в промышленности. Гидромеханическое разрушение горных пород / В. А. Бреннер и др.. М.: Изд-во АГН, 2000. -343 с.

33. Карасёв, Ю. Г. Технология горных работ на карьерах облицовочного камня / Ю. Г. Карасёв. М.: Изд-во Гранул, 1995. - 198 с.

34. Гайдуков, Э. Э. Гидроклиновые устройства для разработки горных пород и пути их усовершенствования: Обзорная информация / Э. Э. Гайдуков. — М.: Изд-во ВНИИСМ, 1985. 32 с.

35. Мацко, А. А. Разрушение монолитных объектов скважинным клиновым устройством / А. А. Мацко, В. Т. Михайлов // Управление горным давлением в комплексно-механизированных забоях. — Новосибирск, 1989. С. 67-70.

36. Рогатин, Н. Н. Отделение блоков природного камня от массива с применением невзрывчатых разрушающих средств / Н. Н. Рогатин, С. М. Артамонов // Совершенствование технологий добычи и переработки минерального сырья. М.: Изд-во ВНИИЭСМ, 1984. - 27 с.

37. African Explosives Ltd. Электронный ресурс., 2008. Режим доступа: http://www.explosives.co.za/, свободный. - Загл. с экрана.

38. JS Int. Электронный ресурс., 2008. — Режим доступа: http://www.jsintl.com.cn/, свободный. — Загл. с экрана.

39. Quarry Service S. r. 1. Электронный ресурс., 2008. Режим доступа: http://www.quarryservice.com/, свободный. — Загл. с экрана.

40. Benetti Impianti S. г. 1. Электронный ресурс., 2008. Режим доступа: http://www.benettigroup.com/, свободный. — Загл. с экрана.

41. Giustiani Anna & Со S. п. с. Электронный ресурс., 2008. Режим доступа: http://www.gaperlato.it/, свободный. - Загл. с экрана.

42. Pellegrini Meccanica S. р. а. Электронный ресурс., 2008. Режим доступа: http://www.pellegrinispa.it/, свободный. — Загл. с экрана.

43. Ditta Ripamonti Dr. Gianni S. a. s. Электронный ресурс., 2008. Режим доступа: http://www.ripamonti.net/, свободный. — Загл. с экрана.

44. La Forgia S. г. 1. Электронный ресурс., 2008. Режим доступа: http://www.laforgiasrl.it/, свободный. - Загл. с экрана.

45. Marini Quarry Group Электронный ресурс., 2008. — Режим доступа: http://www.mariniqg.it/, свободный. Загл. с экрана.

46. Меликбеков, А. С. Теория и практика гидравлического разрыва пластов / А. С. Меликбеков. -М.: Недра, 1967. 140 с.

47. Чернов, О. И. Движение жидкости в угольных пластах / О. И. Чернов, В. С. Черкасов, А. Т. Горбачёв. Новосибирск: Наука, 1981. - 129 с.

48. Каневская, Р. Д. Зарубежный и отечественный опыт применения гидроразрыва пласта / Р. Д. Каневская. М.: Изд-во ВНИИОЭНГ, 1998. - 40 с.

49. Исследование техногенной трещиноватости, возникающей после гидроразрыва пласта / Ю. А. Курьянов и др.. — М.: Изд-во ВНИИгеосистем, 2001.-73 с.

50. Гребенник, О. И. Исследование использования тонких высоконапорных струй жидкости для прорезания щелей в горных породах / О. И. Гребенник, JI. В. Зворыгин // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 1989. - № 5. - С. 96-104.

51. Griffith, A. The Phenomena of Rupture and Flow in Solids / A. Griffith // Transactions of the Royal society of London. 1921. - Vol. 14. - № 221. - P. 163-198.

52. Orowan, E. Energetic Criteria of Fracture / E. Orowan // Welding Journal. -1955.-Vol. 6. -№ 3. P. 157-160.

53. Irwin, J. Analysis of Stresses and Strains Near the End of a Crack Traversing a Plate / J. Irwin // Journal of Applied Mechanics. 1957. - Vol. 15. - № 24. - P. 360-364.

54. Займовский, В. А. Трещина враг металла / В. А. Займовский // Квант. -1984.-№2.-С. 6-12.

55. Dugdale, D. S. Yielding of Steels Containing Slits / D. S. Dugdale // IMPS. -1960. Vol. 8. - № 2. - P. 100-104.

56. Priest, A. H. Experimental Method of Fracture Toughness Measurement / A. H. Priest // Journal of Strains. 1975. - Vol. 10. - № 4. - P. 225-232.

57. Слепян, Jl. И. Динамика трещины в упругопластическом теле / JI. И. Слепян // Механика твёрдого тела. 1976. - № 2. - С. 144-153.

58. Исаков, A. J1. Расчёт динамики развития направленных трещин при предварительном щелеобразовании / A. JI. Исаков // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 1984. - № 3. - С. 50-55.

59. Сарайкин, В. А. Плоская задача о динамике трещины в упругом теле / В. А. Сарайкин, JI. И. Слепян // Изв. АН СССР. Механика твердого тела. — 1979. -№ 4.-С. 122-131.

60. Никифировский, В. С. Динамическое разрушение твёрдых тел / В. С. Никифоровский, Е. И. Шемякин. Новосибирск: Наука, 1979. - 270 с.

61. Смирнов, В. В. Методы измерения скорости развития трещин в образцах горных пород / В. В. Смирнов // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 1968. - № 3. — С. 64-70.

62. Бурштейн, JL С. Статические и динамические испытания горных пород / JI. С. Бурштейн. — Л.: Недра, 1970. — 176 с.

63. Ножкин, Н. В. Заблаговременная дегазация угольных месторождений / Н. В. Ножкин. М.: Недра, 1979. - 271 с.

64. Академия наук СССР. Сибирское отделение. Институт горного дела. — М.: Внешторгиздат, 1990. 44 с.

65. А. с. 1293480 СССР, МКИ4 G 01 В 7/32, Е 21 С 39/00. Способ контроля размеров трещин в образцах горных пород / С. А. Болотов, Н. Г. Кю, О. И. Чернов, И. В. Шабалин (СССР). № 3951361/22-03; заявл. 29.08.85; опубл. 28.02.87, Бюл. № 8.

66. Кю, Н. Г. Создание методов и средств флюидоразрыва горных пород: дис. . докт. техн. наук / Н. Г. Кю. Новосибирск, 1999. — 365 с.

67. Алексеенко, О. П. Развитие круговой трещины с идеально пластическим заполнителем / О. П. Алексеенко, А. М. Вайсман // Прикладная математика и механика. Т. 57, вып. 6. - 1993. - С. 32-38.

68. Алексеенко, О. П. Нагнетание псевдопластика в круговую трещину гидроразрыва / О. П. Алексеенко, А. М. Вайсман // Изв. РАН. Механика твёрдого тела. 1993. - № 5. - С. 54-64.

69. Новик, А. В. О разрушении горных пород флюидоимпульсным методом / А. В. Новик, Д. С. Симонов // Динамика и прочность горных машин: тез. докл. междунар. конф., Новосибирск, Российская Федерация, 21-24 мая 2001. Новосибирск, 2001. - С. 57-58.

70. Кю, Н. Г. Направленное разрушение пластичным веществом / Н. Г. Кю, Д. А. Цыганков // Изв. вузов. Строительство. — 2003. — № 2. — С. 130-133.

71. Тамбовцев, П. Н. Направленный разрыв природного камня ударным воздействием через пластичное вещество в шпуре: автореф. дис. . канд.техн. наук / П. Н. Тамбовцев. Новосибирск, 2006. - 23 с. $

72. ГОСТ 1028-79 . Пороха дымные. Общие технические условия (с изменениями № 1 и № 2). Взамен ГОСТ 1028-72; введ. 01.01.80. - М.: Изд-во стандартов, 1979. - 14 с.

73. ГОСТ 6196-78*. Шнур детонирующий. Технические условия. Взамен ГОСТ 6196-70; введ. 01.01.79. - М.: Изд-во стандартов, 1978. - 12 с.

74. ГОСТ 3470-80*. Шнур огнепроводный. Технические условия. Взамен ГОСТ 3470-72; введ. 01.01.80. - М.: Изд-во стандартов, 1979. - 10 с.

75. Dazzini Macchine S. г. 1. Электронный ресурс., 2008. — Режим доступа: http://www.dazzinimacchine.com/, свободный. — Загл. с экрана.

76. Fantini Sud S. г. 1. Электронный ресурс., 2008. Режим доступа: http://www.fantinispa.it/, свободный. - Загл. с экрана.

77. Lochtmans S. г. 1. Электронный ресурс., 2008. Режим доступа: http://www.lochtmans.it/, свободный. - Загл. с экрана.

78. Perfora S. г. 1. Электронный ресурс., 2008. — Режим доступа: http://www.perfora.com/, свободный. Загл. с экрана.

79. Vikay Mining Equipments Электронный ресурс., 2008. Режим доступа: http://www.vikayindia.com/, свободный. — Загл. с экрана.

80. PW Hidropneumatica Ltda. Электронный ресурс., 2008. Режим доступа: http://www.pwhidro.com.br/, свободный. - Загл. с экрана.

81. Crawder Supply. Mining Equipment Электронный ресурс., 2008. Режим доступа: http://www.crawdersupply.com/, свободный. — Загл. с экрана.

82. Перелет, Р. А. Оценка экологического риска технологий / Р. А. Перелет // Проблемы безопасности при чрезвычайных ситуациях. — 1991. № 1. - С. 7687.

83. Cruver, Ph. С. Greenhouse Effect Prods Global Legislatives / Ph. C. Cruver // IEEE Technologies and Solutions Management. 1990. - Vol. 9. - № 1. - P. 1016.

84. Ember, L. R. EPA Urges to Tackle to Solve Highest Risk Pollution Problems / L. R. Ember // Chemical and Engineering News. 1990. — Vol. 66. - № 42. - P. 24-25.

85. Graham, S. P. The Environmental Policy of the European Communities / S. P. Graham, G. N. Corcelle. London, Dordrecht, Boston. - 1989. - 349 p.

86. Environmental Auditing: Report of the United Nations Environment Program // Industry and Environment. Paris: UNEP. - 1990. - 125 p.

87. Робинсон, H. А. Правовое регулирование природопользования и охраны окружающей среды в США / Н. А. Робинсон. М.: Прогресс, 1990. - 524 с.

88. Закон Российской Федерации от 19.12.91 № 2060-1 ФЗ «Об охране окружающей природной среды» с комментариями. М.: Издательская группа ИНФРА-М-Норма, 1997.-122 с.

89. Пособие по оценке воздействия на окружающую среду (ОВОС) при разработке технико-экономических обоснований (расчётов) инвестиций и проектов строительства народно-хозяйственных объектов и комплексов. — М.: Изд-во Минприроды, 1992. 80 с.

90. Беспамятнов, Г. П. Предельно допустимые концентрации химических веществ в окружающей среде / Г. П. Беспамятнов, Ю. А. Кротов. — JL: Химия, 1985. 528 с.

91. Фомин, Г. С. Воздух. Контроль загрязнений по международным стандартам / Г. С. Фомин, О. Н. Фомина. М.: Протектор, 1994. - 228 с.

92. Фомин, Г. С. Вода. Контроль химической, бактериологической и радиационной безопасности по международным стандартам / Г. С. Фомин. — М.: Протектор, 1995. 624 с.

93. Чаплыгин, Н. Н. Проблемы научного обеспечения экологической безопасности освоения недр / Н. Н. Чаплыгин, Д. А. Цыганков // Горное дело: проблемы и перспективы. Якутск: ИГДС СО РАН, 1994. - С. 98-107.

94. Земельный кодекс Российской Федерации. М.: АО Бизнес-школа «Интел-Синтез», 1997. - 48 с.

95. Барсуков, М. И. Охрана земель при открытой разработке месторождений полезных ископаемых / М. И. Барсуков. Киев: Научная мысль, 1987. - 245 с.

96. Закон Российской Федерации от 19.02.92 № 2396-1 ФЗ «О недрах». М.: Издательская группа ИНФРА-М-Норма, 1992. - 27 с.

97. Симкин, Б. А. Оценка последствий техногенного воздействия горного производства на окружающую среду / Б. А. Симкин, Б. Ц. Бебчук, А. В. Хохряков // Горный журнал. 1989. - № 3. - С. 52-54.

98. Методические рекомендации по определению платы за выбросы (сбросы, размещение) загрязняющих веществ в природную среду. М.: Изд-во Госкомприроды, 1991. - 72 с.

99. Новожилов, В. В. Проблемы измерения затрат и результатов при оптимальном планировании / В. В. Новожилов. М.: Экономика, 1967. - 328 с.

100. Федеральный Закон «Об основах охраны труда в Российской Федерации» № 15-ФЗ с изменениями от 10.01.2003 // Российская газета от 24.03.2003.

101. Постановление Министерства труда и социального развития Российской Федерации № 12 от 14 марта 1997 г. «О проведении аттестации рабочих мест по условиям труда». Новосибирск: ГУ НОЦОТ, 2003. - 48 с.

102. Трудовой кодекс Российской Федерации. Официальный текст. М.: Издательство НОРМА (Издательская группа НОРМА-ИНФРА-М), 2002. -208 с.

103. А. с. 1298376 СССР, МКИ4 Е 21 С 39/00. Способ контроля размеров трещины гидроразрыва горных пород / Н. Г. Кю, О. И. Чернов (СССР). № 3933461/22-03; заявл. 18.07.85; опубл. 23.03.87, Бюл. № 11.

104. Чернов, О. И. О флюидоразрыве породных массивов / О. И. Чернов, Н. Г. Кю // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. -1988.-№6.-С. 81-92.

105. Чернов, О. И. Экспериментальное изучение ориентированного разрыва твёрдых тел высоковязким флюидом / О. И. Чернов, Н. Г. Кю // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 1996. № 5. - С. 28-35.

106. Чернов, О. И. Изучение ориентированного гидроразрыва массива горных пород, вмещающих трубку «Интернациональная» / О. И. Чернов, И. И. Барсуков, Г. Е. Посохов // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 1997. - № 6. - С. 105-109.

107. Кю, Н. Г. О роли плотности флюида в инициировании процессов ориентированного разрыва и расчленения породных массивов / Н. Г. Кю, О. И. Чернов // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 1998. - № 5. - С. 50-59.

108. А. с. 1425324 СССР, МКИ4 Е 21 С 39/00. Способ контроля границы трещины в образцах горных пород / И. Г. Кю, О. И. Чернов (СССР). № 4103764/22-03; заявл. 07.08.86; опубл. 23.09.88, Бюл. № 35.

109. А. с. 1425324 СССР, МКИ4 G 01 В 7/32. Способ контроля размеров трещин в образцах горных пород / И. Г. Кю, О. И. Чернов, И. В. Шабалин (СССР). №,4378006/25-28; заявл. 16.02.88; опубл. 23.10.89, Бюл. № 39.

110. А. с. 1686159 СССР, МКИ5 Е 21 С 37/00, 39/00. Способ разрыва горных пород / Н. Г. Кю, О. И. Чернов (СССР). № 4723489/03; заявл. 26.07.89; опубл. 23.10.91, Бюл. № 39.

111. А. с. 1749454 СССР, МКИ5 Е 21 С 37/00. Способ добычи блочного камня / Н. Г. Кю, О. И. Чернов (СССР). № 4800662/03; заявл. 11.03.90; опубл. 23.07.92, Бюл. №27.

112. А. с. 1740990 СССР, МКИ5 G 01 В 13/12. Способ контроля размеров трещин в образце / Н. Г. Кю, О. И. Чернов (СССР). № 4675579/28; заявл. 11.04.89; опубл. 15.06.92, Бюл. № 22.

113. А. с. 1319669 СССР, МКИ4 Е 21 С 37/00. Устройство для образования щелей в стенках скважины / Г. Ф. Бобров, Н. Г. Кю, Г. С. Мурзин, Б. А. Фролов, О. И. Чернов, И. В. Шабалин, Л. Н. Шепелев (СССР) ДСП.

114. А. с. 1346783 СССР, МКИ4 Е 21 С 37/04. Устройство для образования направленных трещин в скважинах / Н. Г. Юо, О. И. Чернов, И. В. Шабалин, Л. Н. Шепелев (СССР). № 4069647/22-03; заявл. 22.05.86; опубл. 23.10.87, Бюл. № 39.

115. А. с. 1584483 СССР, МКИ5 Е 21 С 37/00. Устройство для образования щелей на стенках скважин / Н. Г. Кю, О. И. Чернов, И. В. Шабалин, Л. Н. Шепелев (СССР) ДСП.

116. А. с. 1786265 СССР, МКИ5 Е 21 С 37/00, 37/12. Устройство для направленного разрушения горной породы / Н. Г. Кю, О. И. Чернов, Л. Н. Шепелев (СССР). № 4882670/03; заявл. 19.11.90; опубл. 07.01.93, Бюл. № 1.

117. Пат. 2229596 Российская Федерация, МПК7 Е 21 С 37/12. Устройство для направленного разрушения горной породы / Н. Г. Кю (РФ): заявитель и патентообладатель — Институт горного дела СО РАН. 2002129857/03; заявл. 06.11.02; опубл. 27.05.04, Бюл. № 15.

118. Пат. 226408 Российская Федерация, МПК7 Е 21 С 37/02, 27/10. Способ разрушения горных пород / Д. А. Цыганков (РФ): заявитель и патентообладатель — Институт горного дела СО РАН. 2004120212/03; заявл. 01.07.04; опубл. 20.12.05, Бюл. № 35.

119. Мамасаидов, М. Т. Научные основы создания технических средств отделения блоков камня от массива: дис. . докт. техн. наук / М. Т. Мамасаидов. Фрунзе, 1988. - 369 с.

120. Баренблатт, Г. И. Математическая теория трещин, образующихся при хрупком разрушении / Г. И. Баренблатт // Прикладная механика и техническая физика. — 1961. № 4. - С. 43-53.

121. Бобряков, А. П. Методы измерения параметров разрушения при ударном раскалывании твёрдых тел / А. П. Бобряков, Г. Н. Покровский, Б. Н.

122. Серпенинов // Вопросы механизма разрушения горных пород. — Новосибирск, 1978.-С. 108-117.

123. Бобряков, А. П. Экспериментальные исследования разрушения горных пород методом раскалывания: автореф. дис. . канд. техн. наук / А. П. Бобряков. Новосибирск, 1980. - 29 с.

124. Грибанов, В. Г. Метод определения плотности эффективной поверхностной энергии горных пород при статическом нагружении // Взаимодействие механизированных крепей с боковыми породами. -Новосибирск, 1987. С. 80-85.

125. Шемякин, Е. И. Напряжённо-деформированное состояние в вершине надреза при антиплоской деформации горных пород / Е. И. Шемякин // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 1973. -№ 1.-С. 3-8.

126. Желтов, Ю. П. Образование вертикальных трещин при помощи очень вязкой жидкости / Ю. П. Желтов, С. А. Христианович. М.: Недра, 1955. -257 с.

127. Зазовский, А. Ф. Распространение плоской круговой трещины гидроразрыва в непроницаемой горной породе / А. Ф. Зазовский // Изв. АН СССР. Механика твёрдого тела. 1979. - № 2. - С. 103-109.

128. Prizm Granites Электронный ресурс., 2008. Режим доступа: http://www.prizmgranites.com/, свободный. — Загл. с экрана.

129. Marble Technology & Tools Электронный ресурс., 2008. Режим доступа: http://www.technomarble.com/, свободный. - Загл. с экрана.

130. Micheletti Macchine S. г. 1. Электронный ресурс., 2008. Режим доступа: http://www.miccheletti-macchine.com/, свободный. - Загл. с экрана.

131. Физические свойства горных пород и полезных ископаемых (петрофизика). Справочник геофизика. -М.: Недра, 1976. 461 с.

132. Кю, Н. Г. О методе направленного разрушения горных пород пластичными веществами / Н. Г. Кю, Д. А. Цыганков // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 2003. № 6. — С. 57-63.

133. Giacomini Officine Meccaniche S. г. 1. Электронный ресурс., 2008. -Режим доступа: http://www.giacominiom.com/, свободный. Загл. с экрана.

134. Arena Marmi S. г. 1. Электронный ресурс., 2008. Режим доступа: http://www.arenamarmi.it/, свободный. - Загл. с экрана.

135. Construzioni Meccaniche Fantini S. г. 1. Электронный ресурс., 2008. — Режим доступа: http://www.mario.it/, свободный. Загл. с экрана.

136. Hellier Quarry Equipment Электронный ресурс., 2008. Режим доступа: http://www.hellierquanyequipment.com/, свободный. — Загл. с экрана.

137. Yuxiang Granite & Marble Co. Ltd. Электронный ресурс., 2008. Режим доступа: http://www.stoneonline.com.cn/, свободный. - Загл. с экрана.

138. Sabko Industries Group India Электронный ресурс., 2008. - Режим доступа: http://www.sabko.com/, свободный. - Загл. с экрана.

139. China Stone Machine Электронный ресурс., 2008. — Режим доступа: http://www.stone-exporter.com/, свободный. Загл. с экрана.

140. World Stonex Электронный ресурс., 2008. Режим доступа: http://www.worldstonex.com/, свободный. - Загл. с экрана.

141. Алексеенко, О. П. Рост круговой трещины гидроразрыва в упругом пространстве при нагнетании пластического материала / О. П. Алексеенко, А. М. Вайсман // Прикладная математика и механика. Т. 57, вып. 6, 1993. -С. 137-143.

142. Соколовский, В. В. Теория пластичности / В. В. Соколовский. — М.: Высшая школа, 1969. 608 с.

143. Цыганков, Д. А. Особенности применения пластичных веществ при вторичном дроблении скальных пород / Д. А. Цыганков // Горное оборудование и электромеханика. 2006. - № 6. - С. 42-46.

144. Цыганков, Д. А. Новые подходы к добыче природного камня на карьере / Д. А. Цыганков // IV межрегиональная научно-практическая конференция «Кулагинские чтения»: докл. конф., Чита, Российская Федерация, 30 ноября-1 декабря2004 г.-Чита, 2004.-С. 151-155.

145. Цыганков, Д. А. Принцип разрушения горных пород пластичными веществами в технологиях добычи строительного камня/ Д. А. Цыганков // Труды НГАСУ. Новосибирск: НГАСУ, 2005. - Т. 8, № 2 (32). - С. 8-14.

146. Цыганков, Д. А. Новая технология добычи крепких горных пород / Д. А. Цыганков // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2005. № З.-С. 98-102.

147. Техника бурения при разработке месторождений полезных ископаемых / К. И. Иванов и др.. М.: Недра, 1975. - 408 с.

148. А. с. 1307056 СССР, МКИ4 Е 21 С 37/00. Устройство для прорезания зародышевых щелей в скважине / Н. Г. Кю, Г. В. Черемных, О. И. Чернов, И. В. Шабалин, Л. Н. Шепелев (СССР). № 3988080/22-03; заявл. 20.11.85; опубл. 30.11.87, Бюл. № 16.

149. А. с. 1298537 СССР, МКИ4 Е 21 С 37/00. Устройство для прорезания зародышевых щелей в скважине / Н. Г. Кю, Г. В. Черемных, О. И. Чернов, И. В. Шабалин, Л. Н. Шепелев (СССР). № 3988080/22-03; заявл. 20.11.85; опубл. 30.11.87, Бюл. № 16.

150. А. с. 1558453 СССР, МКИ5 Е 21 С 37/06. Устройство для образования направленных трещин в скважинах / Н. Г. Кю, О. И. Чернов, И. В. Шабалин, Л. Н. Шепелев (СССР). № 4451346/23-03; заявл. 28.06.88; опубл. 07.04.90, Бюл. № 13.

151. А. с. 1573171 СССР, МКИ5 Е 21 С 37/06, Е 21 В43/26. Устройство для образования направленных трещин в скважинах / Н. Г. Кю, О. И. Чернов, И. В. Шабалин, Л. Н. Шепелев (СССР). № 4426865/23-03; заявл. 13.05.88; опубл. 23.06.90, Бюл. № 23.

152. А. с. 1751317 СССР, МКИ5 Е 21 С 37/08. Устройство для образования направленных трещин в скважинах / Н. Г. Кю, О. И. Чернов, JI. Н. Шепелев, Г. И. Шпаков, В. А. Грибановский (СССР). № 4852522/03; заявл. 19.07.90; опубл. 30.07.92, Бюл. № 28.

153. А. с. 1714123 СССР, МКИ5 Е 21 С 37/04. Скважинное устройство для образования направленных трещин / Н. Г. Кю, О. И. Чернов, JI. Н. Шепелев (СССР). № 4771630/03; заявл. 20.12.89; опубл. 23.02.92, Бюл. № 7.

154. А. с. 1806265 СССР, МКИ5 Е 21 С 37/04. Скважинное устройство для образования направленных трещин / Н. Г. Кю, О. И. Чернов, JI. Н. Шепелев (СССР). № 4921976/03; заявл. 29.03.87; опубл. 30.03.93, Бюл. № 12.

155. А. с. 1806266 СССР, МКИ5 Е 21 С 37/04. Скважинное устройство для образования направленных трещин / И. Г. Кю, О. И. Чернов, JI. И. Шепелев (СССР). № 4928237/03; заявл. 17.04.91; опубл. 30.03.93, Бюл. № 12.

156. Пат. 2236585 Российская Федерация, МПК7 Е 21 С 37/10. Распорное устройство / Н. Г. Кю (РФ): заявитель и патентообладатель — Институт горного дела СО РАН. 2003119468/03; заявл. 26.06.03; опубл. 20.09.04, Бюл. № 26.

157. Oparin, V. N. Fracture of Solid Bodies by Plastic Materials / V. N. Oparin, N. G. Kiou, D. A. Tsygankov // 20th World Mining Congress. 7-11 November 2005. Tehran. Iran. Mining and Sustainable Development. P. 931-933.

158. Industria Chimica Reggiana S. p. а. Электронный ресурс., 2008. Режим доступа: http://www.icrsprint.it/, свободный. - Загл. с экрана.

159. Massimo Piraccini Treatment Электронный ресурс., 2008. — Режим доступа: http://www.mptreatment.it/, свободный. — Загл. с экрана.

160. Tsygankov, D. A. New Rock Breaking Method / D. A. Tsygankov // Russian Mining. 2005. - № 3. - P. 36-40.

161. Цыганков, Д. А. Новый способ отбойки горных пород в технологиях открытой разработки полезных ископаемых / Д. А. Цыганков // Маркшейдерия и недропользование. — 2005. № 5. — С. 23-31.

162. Цыганков, Д. А. Совершенствование технологий подготовки блочного камня / Д. А. Цыганков // Деп. в изд. МГГУ (397/05-05 от 04.03.2005), 13 с.

163. Цыганков, Д. А. Применение способа разрушения хрупких материалов пластичными веществами при отбойке горных пород / Д. А. Цыганков // Деп. в изд. МГГУ (459/05-06 от 14.03.2006), 11 с.

164. Цыганков, Д. А. Безопасная технология подготовки облицовочного мрамора / Д. А. Цыганков // Безопасность труда в промышленности. 2004. -№ 11.-С. 37-38.

165. Цыганков, Д. А. Вопросы ударного разрушения горных пород / Д. А. Цыганков // Маркшейдерия и недропользование. — 2007. № 4. - С. 35-45.

166. Тапсиев, А. П. Обоснование параметров ударного разрушения хрупких материалов пластичными веществами / А. П. Тапсиев, Д. А. Цыганков //

167. Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2008. -№ 4. - С. 43-58.

168. Демченко, И. И. Повышение эффективности и безопасности подземной добычи пильных известняков / И. И. Демченко, Ф. П. Спиваков. Кишинёв: Картя Молдовеняскэ, 1982. — 154 с.

169. Михайлов, Ю. И. Технология и механизация добычи пильного камня подземным способом / Ю. И. Михайлов, Ф. П. Спиваков, А. А. Якубец. М.: Недра, 1986. - 196 с.

170. Цыганков, Д. А. Новая технология подземной добычи природного камня / Д. А. Цыганков // Изв. вузов. Горный журнал. 2005. - № 1. - С. 25-29.

171. Цыганков, Д. А. Одно из применений пластических масс в горных технологиях / Д. А. Цыганков // Пластические массы. 2005. - № 10. - С. 4649.

172. Цыганков, Д. А. Новая технология дробления крепких горных пород на карьере / Д. А. Цыганков // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2006. - № 1. - С. 356-361.

173. Цыганков, Д. А. Новая технология подземной добычи слюды / Д. А. Цыганков // Изв. вузов. Горный журнал. 2005. - № 2. - С. 7-11.

174. Цыганков, Д. А. Новые технологии направленного разрушения строительных конструкций / Д. А. Цыганков // Изв. вузов. Строительство. — 2004. № 9. - С. 56-60.

175. СН 2.2.4/ 2.1.8.562-96. Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки. М.: Информационно-издательский центр Минздрава, 1997. - 20 с.

176. Цыганков, Д. А. Исследование шума на рабочих местах / Д. А. Цыганков // Методические указания по выполнению лабораторной работы для студентов всех специальностей и форм обучения. Новосибирск: НГАСУ (Сибстрин), 2005. - 20 с.

177. Цыганков, Д. А. Экологическая экспертиза подземных рудников Сибири: Тезисы доклада на международной научно-практической конференции «Геотехнологии на рубеже XXI века». Новосибирск: ИГД СО РАН, 1999. -С. 165-166.

178. Манчук, Р. В. Охрана окружающей среды при производстве строительного щебня горнорудными предприятиями / Р. В. Манчук, Д. А. Цыганков // Изв. вузов. Строительство. 2001. — № 8. - С. 130-134.

179. Манчук, Р. В. Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов при обогащении полезных ископаемых горнорудными предприятиями / Р. В. Манчук, Д. А. Цыганков // Изв. вузов. Строительство. -2001.-№9-10.-С. 126-130.

180. Цыганков, Д. А. Экологическая безопасность разработки рудных месторождений / Д. А. Цыганков // Безопасность труда в промышленности. — 2002. № 9. - С. 20-24.

181. Лесин, Ю. В. Экологические проблемы загрязнения воздушной среды при разработке железорудных месторождений / Ю. В. Лесин, М. Б. Устюгов, Д. А. Цыганков // Вестник Кузбасского государственного технического университета. 2002. - № 1. - С. 45-48.

182. Цыганков, Д. А. Состояние, перспективы и экологические проблемы разработки железной руды в Сибири / Д. А. Цыганков // Изв. академии промышленной экологии. 2002. - № 3. — С. 37-43.

183. Цыганков, Д. А. Охрана окружающей среды при разработке рудных месторождений / Д. А. Цыганков // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2002. - № 7. - С. 60-64.

184. Цыганков, Д. А. Оценка воздействия подземных рудников Горной Шории и Хакасии на экосреду / Д. А. Цыганков // Горный журнал. 2000. - № 1. - С. 62-64.

185. Цыганков, Д. А. Проблемы охраны окружающей среды горнорудных предприятий Сибири / Д. А. Цыганков // Горный журнал. 2003. - № 3. - С. 79-81.

186. Цыганков, Д. А. Инженерная защита атмосферы при разработке рудных месторождений / Д. А. Цыганков // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2002. - № 1. - с. 53-56.

187. Цыганков, Д. А. Проблемы загрязнения водной среды, используемой при разработке железной руды в Сибири / Д. А. Цыганков // Экология промышленного производства. — 2002. № 3. - С. 29-33.

188. Устюгов, М. Б. Экологические проблемы использования земельных ресурсов при разработке железорудных месторождений / М. Б. Устюгов, Д. А. Цыганков // Колыма. 2001. - № 4. - С. 35-36.

189. Цыганков, Д. А. Охрана окружающей среды при эксплуатации недр горнорудными предприятиями Сибири / Д. А. Цыганков // Инженер, технолог, рабочий. 2002. - № 7. - С. 25-30.

190. Цыганков, Д. А. Экологические проблемы утилизации отходов разработки и обогащения железной руды / Д. А. Цыганков // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2001. - № 5. — С. 160-164.

191. Цыганков, Д. А. Безопасные способы отбойки природного камня / Д. А. Цыганков // Безопасность труда в промышленности. 2005. - № 7. - С. 1113.

192. Цыганков, Д. А. Безопасность труда и окружающей среды при добыче природного камня / Д. А. Цыганков // Деп. в изд. МГГУ (396/05-05 от 04.03.2005), 9 с.

193. РД 12.33.102-85. Машины горные. Методика установления шумовых и вибрационных характеристик. -М.: ГКСЭН, 1984. 12 с.

Информация о работе

Цыганков, Дмитрий Анатольевич
доктора технических наук
Новосибирск, 2009
ВАК 25.00.22

Диссертация

Разработка основ технологий отбойки блочного камня с применением пластичных веществ. - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы