Способ прогнозирования грансостава взрываемой горной породы
Использование: взрывные работы в горной п ром ыщл енн ости и строительстве. Сущность изобретения: предварительно определяют скорость распространения продольных волн в образце разрушаемой породы , предел прочности этой породы на сдвиг и максимальный размер естественной отдельности породы в массиве, а интервал изменения крупности кусков разбивают на промежутки, кратные показателю квантования Ј так, что размер куска di. Ограничивающий каждый промежуток сверху, составляет Ј1/2, м (, .1. 2, 3, ...2п) где ,17 d« - размер куска, соответствующий нижней границе диапазона изменения крупности кусков, м; do - диаметр скважины, м, п lg(dm/d igЈ , (п) кратно 0,5) dm - максимальный размер естественной отдельности породы в массиве, м, причем вероятности Рь выхода кусков с размерами меньше di.O начиная с до устанавливают соотноше; ние Pi PI+I - 1/(Ј1/2)i, а при , 1, О PI Pi+i/ 1/2. 1ил. fe
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (5 )з Е 21 С 37/00
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ CCCP) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
1 (21) 4919552/03 (22) 18.03.91. (46) 15,03.93, Бюл. hk ЛО (71) Московский горный институт (72) В. П. Тарасенко . (73) В. П. Тарасенко (56) Суханов А. Ф., Кутузов Б. Х. Разрушение горных пород взрывом, М., Недра, 1983, с.
214-218.
Ракишев Б. P. Прогнозирование технологических параметров взорванных пород на карьерах. Изд-во "Наука" Казахской ССР, Алма-Ата, 1983; с. 108-116. (54) СПОСОБ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ. ГРЯНСОСТАВА ВЗРЫВАЕМОЙ ГОРНОЙ ПОРОДЫ. (57) Использование: взрывные работы в горной промышленности и строительстве, Сущность изобретения: .предварительно определяют скорость распространения продольных волн в образце разрушаемой пороИзобретение относится к горной промышленности и строительству, а именно к способам прогнозирования грансостава, и может быть использовано при п роектировании взрывных работ, Целью изобретения является повышение достоверности прогнозирования грансостава взорванной породы.
На чертеже изображены расчетная и фактическая вероятности выхода кусков различных классов крупности для условий
Ковдорского ГОКа.
Экспериментальные оценки позволяют утверждать, что преимущественные размеры кусков взорванной породы квантуются.
„„ 4 „„1802850 АЗ ды, предел прочности этой породы на сдвиг и максимальный размер естественной отдельности породы в массиве, а интервал изменения крупности кусков разбивают на промежутки, кратные показателю квантования (так, что размер куска dj, ограничивающий каждый промежуток сверху, составляет
dj=d*(1 2, м (i=0, 1, 2, 3...,2n) где d*=0,17 d« — размер куска, соответствующий нижней границе диапазона изменения крупности кусков, м; dcк — диаметр скважины, м, n=.
Ig (dm/d*, ("и") кратно 0,5) dm — макси-!
9ф мальный размер естественной отдельности породы в массиве, м, причем вероятности Pj. выхода кусков с размерами меньше 4,0 начиная с i=2n до i=3 устанавливают соотноше" ние Р;= Р;+1 — 1/(()i, а при i=02, 1, 0 Р =
= Р +1/(, 1 ил, т.е, каждый последующий размер куска больше предыдущего в раз, а зто значит, что ряд предпочтительных размеров кусков имеет,вид
d1,d14,diP...; d1Г (1)
П оскол ьку член ы ряда образуют геометрическую прогрессию со знаменателем ф, расчетное число членов ряда можно увеличить за счет введения промежуточных средних геометрических значений 1/2 1 3/2 1/2 (i=0, 1, 2,.„,2n) (2)
С учетом физики взрывного разрушения и требований практики наиболее целесо1802850 образно первый член этой прогрессии принять равным среднему размеру куска в зоне множественного (бризантного) разрушения породы, т,е. б1=д*= 0,17dcw/3/, где d* — средний размер куска породы в зоне множественного разрушения, радиус которой R*(1,5 — 3,5)иск, где dc< — диаметр скважинного заряда.
Размер куска, соответствующий верхней границе (i=-2п) диапазона изменения размера кусков можно определить из условия d* P и dm, откуда и +!ц(б /d*)/!g 4 где бп, — максимальный размер естественной .отдельности породы в массиве, Рассчетное значение и округляют до величины кратной 1/2. Обычно 2,5 и 4 (верхний предел соответствует трудновзрываемым, а нижний легковзрываемым породам). Очевидно, что во взорванной породе вероятность Pi выхода кусков, размер которых
d Если установлен вид этой функции, зависящий от размера кусков, то значит определен закон распределения кусков по крупности. 8 ряду предпочтительных размеров кусков (2) d* служит своеобразной масштабной единицей при оценке-крупности дробления, а отношение б /d* — приведенный размер куска. Можно предположить, что вероятность того, что Во взорванной породе выход кусков, больших чем d)=d+ + " (l=2n), обратно пропорциональна приведенному размеру куска, т.е. в P(d> di-г.) =- 1/(4" / )) Следовательно; P(d<о)-2n) =1 — P(d.> Ф-гп) = 1 — 1/(ф. ) 1/г i Аналогично P(d <, г„-„)=C1-1/(ф /2) )-1/(4 /2)2" В общем случае при значениях от i 2п до l=3 P> = Р +1 — 1/(ф ) (3) Для кусков, размер (диаметр) которых (di СЬ(, характер функции распределения f(d) должен измениться по следующим причинам, Куски размерами d*, d* ф, d* (1/г можно отнести к нижним классам крупности, поскольку они существенно меньше dcp— среднего диаметра куска разрушенной взрывОм породы. Квантование радиусов зон разрушения и размеров кусков предполагав = (Ьвв/qn) 2 юу/А, (5) где (— показатель квантования размера ку45 сков; Ьвв — плотность заряжения ВВ, кгlм; з, qo — предельный удельный расход ВВ, кг/м (4) 50 А f)026 1 О,БД (6) где А — акустический показатель трещиноватости пород в массиве, равный (С/Co); 2. С вЂ” скорость распространения продольных волн в массиве горных пород, м/с; Co — скорость распространения продольных волн в образцах породы, м/с; f — коэффициент крепости породы no M, M. Протодьяконову; ет равенство средних градиентов дробления, т.е. d*/R*=dcp/P R* откуда dcp= d* /г Таким образом, средний размер куска взорванной породы dcp=d*P и, очевидно, 3 2 что он значительно превосходит отнесенные к нижним классам куски размеров d*, dÄ i/г, „ Известно также, что нижние классы. крупности образующиеся в непосредственно близости от заряда, пополняются продуктами разрушения из верхних классов 15 (di > d* p ) в результате взаимодействия крупных кусков между собой; При этом так называемые просыпи из верхних классов в основном представлены рядом предпочтительных размеров кусков, характерных для 20 нижних классов, т.е, d*, d*(, d*(. В связи с этим можно полагать, что вероятности выхода кусков, размеры которых меньше среднего диаметра куска взорванной породы, пропорциональны размерам 25 этих кусков, Так Р (< 3/2) 1 3/2 Ф я ю в 3 Г В общем случае, при i=2, i=1, i=0 пол30 учим Р) = Р.+>/(H) Для установления входящего в зависимости (1)...(4) показателя квантования не-. обходимо, по сравнению с прототипом 35 дополнительное определение скорости распространения продольных волн в образце разрушаемой породы,. предела прочности этой породы на сдвиг и максимального размера естественной отдельности породы в 40 массиве, При этом в соответствии с (3) 1802850 /3 — безразмерный параметр, учитывающий направление инициирования заряда и свойства ВВ; д — коэффициент, учитывающий форму сетки взрывных скважин; 5 К1=(5,5/il) — поправка, учитывающая относительную вязкость пород; Л = 6,5 — 0,5 (— 3) — показатель относиГ7сж тсд тельной вязкости пород; 10 Стс к — ПрЕдЕЛ ПрОЧНОСтИ ПОрОдЫ На Сжатие, МПа; Тсд — предел прочности породы на сдвиг, МПА; е — коэффициент относительной работо- 15 способности ВВ; (принимается по таблице) 7 — приведенный коэффициент формы сетки скважин, равный 28,6 и 26,6 соответственно для квадратной и шахматной сеток расположения взрывных скважин; 20 Таким образом способ осуществляют путем последовательного выполнения следующих операций: — измеряют скорость распространения продольных волн в массиве С и скорость ультразвуковых волн в образцах породы С; — определяют пределы прочности пород С7с к и тсд соответственно на сжатие и сдвиг; — определяют максимальный размер естественной отдельности породы во взрыва- 30 емом массиве, dm, — определяют плотность заряжания ВВ, Лев; — вычисляют А, Р, К и далее по формуле (6) рассчитывают величину предельного удельного расхода 8B, — вычисляют по формуле (5) показатель квантования размера кусков; — вычисляют для принятого диаметра скважины первый член ряда предпочтитель- 40 ных размеров кусков А=0*=0,17бск QK 465,о 0,06Л А / п р 1+с/о-о.озЛ 0,44 8,7 1.29 1,2 .41 1 + — 0,03 4,65 (0,44 8,7} 1.29 1,2 0,275 0,06 Л фоб = з 1 + 0,43 — — 0,03 4,65 (0,44 8,7) 1,29 112 1 + 0.43 с/Π— 0.03Л - 0.35 По формуле (6) вычисляем величину предельного удельного расхода: 45 =(0,44 ц у)0,25 1 + 0,5 0,312 1,29 .1,2= 5,88 0,312 = 1,39 кг/м Вычисляем по формуле (5) показатель квантования размеров кусков Среднее расчетное значение Р f3= (0,275+ 0,350)/2= 0,312 где D=6 10 м/с — скорость детонации гранулотола; е=1,2 — коэффициент относительной ра; ботоспособности гранулотола (on ределяется по таблице). — ВЫЧИСЛЯЮТ НЭИбОЛЬШИй (d1-2о) РаЗМЕР куска во взорванной породе d -2> =.. d* " где и ig(dm/d*)/Ig ф — вычисляют е соответствии с зависимостью(3) вероятности выхода кусков размеры которых меньше заданного б при условии, что di > б 3 — вычисляют в соответствии с (4) вероятности выхода кусков размеры которых di (d* (; д + с)* (1/2; ф < d+. Пример. Сравнение прогнозной оценки грансостава взорванной породы и фактических данных выполнено применительно к взрывному дроблению кальцит-магнетитовых с апатитом и форстеритом руд (iV категория взрываемости по местной классификации) Ковдорского ГОКа — скорость распространения продольных волн в рудном массиве С=2,94 10 м/с, а скорость распространения ультразвуковых волн в образцах руды Со=4,43 . 10 м/с; — пределы прочности руд на сжатие Осж= 87 МПА и сдвиг гсд 13 МПа; — максимальный размер естественной отдельности руд в массиве dm=1,7 м — плотность заряжания скважин гранулотолом hBB= 1 т /м; 3. — вычисляем A,Л,Р, К А = (С/Со) = (2,57/4,43) = 0,44 Л = 6,5 — 0,5 (" — 3) = 6,5-0,5 (— — 3) = гсд 13 = 4,65 К = (5,5/Л) =(5,5/4,65)1 5 = 1,29 При двухстороннем инициировании скважинных зарядов гранулотола P = (j9» + +Д6)/2 гДе Рпр и j9p6 — значениЯ пэРаметРа соответственно при прямом (от устья скважины) и обратном иницировании (4); 0.00 4,09 0.44 0.7 1,29 1,2 1802850 4 = (1/1,39) 2 У2 28,6/4,65= 3,2 Для скважин диаметром б«=250 мм вычисляем первый член ряда предпочтительных размеров кусков: d1= б" =0,17бск=0,17 0,25 = 0,0425 M Вычисляем наибольший размер куска во взорванной породе б1= 2n = d» p = 0,0425 3,2", где и ф Ig(1,7/0,0425)/Ig 3,2 = 3,17 принимаем n=3, тогда d1=2n =0,0425 3,2 =1,42 м Вычисляем в соответствии с зависимостью (3) вероятности выхода кусков, размеры которых меньше d1 при l=2n: i=2n-1...I=3 Р1-2п(б < d» P = 1,42 M) = 1 — 1/(3,2 ) = = 0,97 2п — 1 Р!2п-1(б < d» "ф 2 = 0,78м) = 0,97— -1/(3 21/2) = 0;92 2п-2 Pi-2п — 2(d < б*g =0,44 м) =0,92— — 1/(3,2 2) = 0 82 Р -з (4 < d* f = 0.243 м) = 0,82— 1/(3,2 ") = 0,64 В соответствии с соотношением (4) получим: Pw2 = Pl-з/g = 0,64/3,2".,г 0,36: б1 б*(=0,136 м PI-1 = Р1-2/(= 0,36/3,2 =0,20; d d* (=0,076 м Р(-.O = Р(-1/(= 0,20/3,2 2 = 0,11 4 < б*= 0,0425 м Таким образом вариационный ряд предпочтительных размеров кусков в рассмотренном примере имеет следующий вид: d1, м 0,0425 0,076 О. 136 0,243 0,44 .0,78 0,42 1,7 P1 . 0 11 0,20 0,36 0,64 0,82 092 097 1 В результате взрывов получены следующие данные по распределению. крупности кусков(5): d1, м 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,5 Выход кусков, размеры которых меньше бь $ 7755,,7 7 8855,6 91,3 94,4 97,2 99 Сопоставление прогнозных оценок (кривая 1) с фактическими данными (кривая 2) представлено на чертеже и свидетельствует об их хорошей сходимости. Предварительное определение Со позволяют оценить А, а по нему блочность 40 скважины, м; 5 35 массива(4), определение г,л позволяет количественно оценить относительную вязкость и через нее вэрываемость пород. Тем. самым мы производим более полный учет влияния свойств ВВ и породы на ее взрываемость, оцениваемую величиной предельного удельного расхода ВВ, При этом выполнение вышеуказанных операций с использованием показателя квантования размеров кусков позволяет с исчерпывающей полнотой учесть особенности и современные представления о физике взрывного разрушения горных пород, их физико-технические характеристики, свойства применяемых ВВ и технологию взрывных работ. Все это дает возможность существенно, no . сравнению с прототипом, повысить досто- верность прогнозирования грансостава взрываемых пород, что имеет важное значение при проектировании карьеров и др. горных работ. Формула изобретения Способ прогнозирования -грансостава взрываемой горной породы, включающий определение физико-технических свойств разрушаемых пород, характеристик ВВ= нижней и верхней границ диапазона крупности кусков с разбивкой на промежутки и установление вероятностей выхода кусков каждого промежутка, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности прогнозирования, предварительно определяют скорость рамспространения продольных волн в образце разрушаемой породы, предел прочности этой породы на сдвиг и максимальный размер естественной отдельности породы в массиве. а интервал изменения крупности кусков разбивают на промежутки, кратные показателю квантования (так, что размер куска d, ограничивающий каждый промежуток сверху, составляет d =d* (2, м (I=O, 1, 2, 3...2п) где d*=0,17d« — размер куска. соответствующий нижней границе диапазона измене-. ния крупности кусков, м; d«диаметр Ig )б и/б ) n=, (n кратно 0,5), tg(dm — максимальный размер естественной отдельности порОды в массиве, м ., причем вероятности Р1 выхода кусков с размерами меньше бь начиная с!=2n до l=3, устанавливают соотношением Р; = Рн1— 1/ (1/2) а при i=2, 1, 0 Р; = Рн-1/(2, 1802850 Составитель А.Ванюшкин Техред M.Морге нтал Корректор Е.Папп Редактор Производственно-издательский комбинат "Патент", г. ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 861 Тираж Подписное 8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5
