Способ определения радиуса зоны переизмельчения горной породы при взрыве



Способ определения радиуса зоны переизмельчения горной породы при взрыве
Способ определения радиуса зоны переизмельчения горной породы при взрыве
Способ определения радиуса зоны переизмельчения горной породы при взрыве

 


Владельцы патента RU 2459179:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова (технический университет)" (RU)

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при оценке параметров разрушения горных пород буровзрывным способом. Способ включает расчет параметров волн напряжения с учетом преломления детонационной волны и диссипации энергии. Напряжение в горной породе определяется после преломления детонационной волны на основе закономерностей распада произвольного разрыва данных по свойствам взрывчатого вещества и ударных адиабат горных пород. Затем решается задача Коши, позволяющая по данным о параметрах волн напряжения на произвольных расстояниях от взрыва определять эти параметры на всех последующих расстояниях. При этом учитывается, что горная порода сначала динамически нагружается, а затем статически разгружается. Изменение энтропии происходит только на фронте ударной волны. Таким образом, существует разность между энергиями нагрузки и разгрузки, которая и составляет энергию диссипации. Учитывая энергию диссипации, рассчитывают напряжения, получаемые в массиве на различных расстояниях от заряда. Способ позволяет уменьшить объем мелких фракций и улучшить экологические показатели взрывных работ. 1 табл., 1 ил.

 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при оценке параметров разрушения горных пород буровзрывным способом.

Известен способ определения радиуса зоны переизмельчения горной породы при взрыве (см. Адушкин В.В., Спивак А.А. Подземные взрывы. - М.: Наука, 2007 - с.321-334), который можно оценить на основании зависимости максимальной массовой скорости в волне сжатия от расстояния.

К недостаткам следует отнести то, что данные получены для ограниченного круга материалов, физико-механические характеристики которых похожи на физико-механические характеристики горных пород.

Известен способ определения радиуса зоны переизмельчения горной породы при взрыве (см. Мосинец В.Н., Абрамов А.В. Разрушение трещиноватых и нарушенных горных пород. - М.: Недра, 1982 - с.50-52), в котором на границе раздела заряд-среда начальное давление на фронте волны рассчитывается в упругом приближении.

К недостаткам следует отнести то, что на границе раздела заряд-среда начальное давление на фронте волны определяется для упругой среды в акустическом приближении, но известно, что характер поведения материала в ближней зоне является также и пластическим, а трещиноватость среды приводит к нарушению условий идеальной упругости.

Известен способ определения радиуса зоны переизмельчения горной породы при взрыве (см. Боровиков В.А., Ванягин И.Ф., Менжулин М.Г., Цирель С.В. Волны напряжений в обводненном трещиноватом массиве - учеб. пособие. Л.: ЛГИ, 1989 - с.39-42), принятый за прототип, в котором предлагается определять изменение напряжения в массиве по зависимостям, полученным с помощью эксперимента.

Максимальные параметры волн напряжений в диапазоне находятся из соотношений:

для цилиндрического заряда:

для сферического заряда:

где Cp - скорость продольной волны, ρпор - плотность породы.

К недостаткам следует отнести то, что способ основан на экспериментальных данных, в которых не рассмотрены физические процессы, происходящие при разрушении горных пород. Необходимо также знать параметры волн напряжения в зоне разрушения , в которой происходят значительные потери энергии и образование мелкодисперсных фракций. Уменьшение ее размеров при соответствующем выборе типов взрывчатого вещества приведет к улучшению экологических показателей взрывных работ.

Техническим результатом изобретения является уменьшение объема мелких фракций и улучшение экологических показателей взрывных работ.

Технический результат достигается тем, что в способе определения радиуса зоны переизмельчения горной породы при взрыве, включающем использование экспериментальных данных и расчет волновых напряжений, рассчитывают максимальные волновые напряжения с учетом энергии диссипации и свойств взрывчатого веществ по формуле:

,

где: Pf - напряжение после преломления на границе заряд-камера, МПа;

rср - относительное среднее расстояние, в котором находится текущее напряжение;

- удельная энергия диссипации на фронте ударной волны, определяемая на каждом расстоянии;

E0 - выделившаяся энергия при взрыве,

затем строят график зависимости волновых напряжений от относительного расстояния , по которому определяют радиус зоны переизмельчения горной породы при взрыве для каждого взрывчатого вещества.

Способ заключается в том, что определяют напряжение Pf на границе заряд-среда после преломления детонационной волны в горную породу. Напряжение преломленной в окружающую среду детонационной волны можно вычислить на основе решения задачи о распаде произвольного разрыва, используя экспериментальную адиабату среды (см. М.Райс, Р.Мак-Куин, Дж.Уолш. Сжатие твердых тел сильными ударными волнами - Динамическое исследование твердых тел при высоких давлениях - М.: Мир, 1965 г.).

Затем на каждом из расстояний от заряда решается задача Коши, основанная на расщеплении явления по физическим процессам, то есть, зная начальные параметры волны напряжения на любом расстоянии от заряда, можно вычислить значения волны напряжения на следующих расстояниях, вводя энергию диссипации.

Обычно за критерий эффективности применяемого взрывчатого вещества используется максимум выделившейся энергии, но этого по мнению авторов недостаточно, потому что взрывчатое вещество с низкими детонационными характеристиками имеет меньшие долю энергии диссипации, выход переизмельченной фракции, наведенную трещиноватость.

При действии волны напряжений на некоторый выделенный объем нагрузка носит динамический характер, затем происходит статическая разгрузка до нормальных напряжений, при этом учитывается наведенная при взрыве трещиноватость. Вследствие разности кривых нагрузки и разгрузки в частицах остается часть энергии.

Данная энергия при взрывном разрушении необратимо расходуется на нагревание частиц породы в ближней зоне и наведенную трещиноватость. В результате часть энергии взрыва остается в частицах среды как энергия диссипации. Таким образом, на формирование механических возмущений расходуется только часть энергии волны напряжения, оставшаяся после исключения энергии диссипации из общей энергии взрыва. Поэтому, решая задачи разрушения горной породы при взрыве, необходимо иметь в виду энергию диссипации и детонационные параметры взрывчатого вещества.

Затем строят график зависимости напряжения от относительного расстояния, приведенный на фиг.1 (в качестве примера взят Порэмит, график представлен в логарифмическом масштабе). По этому графику находят радиус переизмельчения, соответствующий динамическому пределу прочности на сжатие.

На основании выполненной работы по определению радиуса переизмельчения приведена таблица радиусов зоны переизмельчения для различных типов взрывчатого вещества в горной породе гранит (таблица 1).

Таблица 1
Применяемые взрывчатые вещества Относительные радиусы зон переизмельчения Абсолютные радиусы зон переизмельчения, м
Игданит 1,6 0,14
Граммонит 79/21 1,9 0,18
Порэмит 2,6 0,24
Гранипор 90/5 2,7 0,25

Таким образом, взрывчатое вещество типа игданита имеет меньший радиус зоны переизмельчения, а следовательно, меньший объем мелких фракций, что способствует улучшению экологических показателей взрывных работ.

Способ определения радиуса зоны переизмельчения горной породы при взрыве, включающий использование экспериментальных данных и расчет волновых напряжений, отличающийся тем, что рассчитывают максимальные волновые напряжения с учетом энергии диссипации и свойств взрывчатого вещества по формуле:

где Pf - напряжение после преломления на границе заряд-камера, МПа;
rср - относительное среднее расстояние, в котором находится текущее напряжение;
- удельная энергия диссипации на фронте ударной волны, определяемая на каждом расстоянии;
Е0 - выделившаяся энергия при взрыве,
затем строят график зависимости волновых напряжений от относительного расстояния , по которому определяют радиус зоны переизмельчения горной породы при взрыве для каждого взрывчатого вещества.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области горной промышленности, в частности к разработке крепких горных пород в сложных условиях, когда завышено сопротивление по подошве уступа или отметка подошвы, и т.д.

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к способам взрывания горных пород с твердыми включениями на открытых горных работах. .

Изобретение относится к горному делу, к области буровзрывных работ в горных породах и может быть использовано в различных отраслях, применяющих взрывные работы в массивах горных пород, в частности при открытой разработке полезных ископаемых.

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к способам массовой взрывной отбойки руд и пород, и может быть использовано при открытой разработке месторождений полезных ископаемых.

Изобретение относится к горному делу, а именно к способам ведения буровзрывных работ на карьерах, и может быть использовано в различных областях, применяющих взрывные работы в скальных массивах горных пород.

Изобретение относится к горному делу и, в частности, к открытой и подземной разработке месторождений твердых полезных ископаемых. .

Изобретение относится к горной промышленности и строительству, а именно к способам взрывания горных пород с твердыми включениями на открытых горных работах. .

Изобретение относится к области буровзрывных работ и может быть использовано в различных областях, применяющих взрывные работы в скальных массивах горных пород, в частности при открытом способе разработки месторождений полезных ископаемых.

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к системе разработки месторождений полезных ископаемых нисходящими горизонтальными слоями с использованием буровзрывных работ.

Изобретение относится к горному делу, в частности к области буровзрывных работ в горных породах. .

Изобретение относится к горному делу, к способам извлечения полезного ископаемого из рудных жил

Изобретение относится к взрывным работам и может быть использовано в горнодобывающей промышленности для оценки взрывной эффективности различных типов промышленных взрывчатых веществ, применяемых при отбойке горных пород на карьерах скважинными зарядами

Изобретение относится к горной и горно-химической промышленности и может быть использовано для оконтуривания горного массива, при строительстве подземных горных выработок (подземных резервуаров) и целиков при взрывном разрушении отбиваемых горных пород

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при открытой разработке скальных горных пород

Изобретение относится к горному делу, в частности к подземной разработке рудных месторождений

Изобретение относится к горной промышленности и строительству, а именно к способам взрывания разнопрочных массивов горных пород на открытых горных работах

Изобретение относится к горной промышленности и строительству, а именно к способам взрывания разнопрочных массивов горных пород на открытых горных работах

Изобретение относится к области горного дела и, в частности, к подземной разработке рудных месторождений

Изобретение относится к горной промышленности и железнодорожному строительству, в частности к буровзрывной проходке горных выработок и железнодорожных тоннелей

Изобретение относится к горной промышленности и строительству. Способ сооружения профильных выемок в результате взрывов на выброс включает проходку выработок, размещение в них зарядов взрывчатого вещества и взрывание. Заряды взрывчатых веществ размещают в несколько ярусов по высоте, а взрывание зарядов осуществляют поочередно в направлении от верхнего яруса к нижнему. Взрывание зарядов в каждом последующем ярусе осуществляют после формирования воронки выброса после взрывания зарядов предшествующего яруса. Размещение зарядов осуществляют в два или три яруса. Длина линии наименьшего сопротивления каждого заряда в каждом ярусе не превышает 35 м. Проходку выработок для размещения зарядов осуществляют индивидуально для каждого заряда. Техническим результатом является повышение технико-экономической эффективности взрывов на выброс за счет снижения расхода ВВ, объема подготовительных работ, связанных с проходкой выработок, уменьшение размеров опасных зон по разлету кусков породы, сейсмике, интенсивности воздушных ударных волн и распространению ядовитых газов взрыва. 3 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.
Наверх