Физические основы направленного разрушения горных пород и технологии щадящего взрывания при отбойке блочного камня

Дамбаев, Жаргал Гомбоевич

Физические процессы горного производства

автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.11, диссертация на тему:Физические основы направленного разрушения горных пород и технологии щадящего взрывания при отбойке блочного камня

доктора технических наук: Дамбаев, Жаргал Гомбоевич
город: Санкт-Петербург
год: 2000
специальность ВАК РФ: 05.15.11
цена: 450 рублей

Диссертация по разработке полезных ископаемых на тему «Физические основы направленного разрушения горных пород и технологии щадящего взрывания при отбойке блочного камня»

Автореферат диссертации по теме "Физические основы направленного разрушения горных пород и технологии щадящего взрывания при отбойке блочного камня"

На правах рукописи

Дамбаев Жаргал Гомбоевич

РГБ ОД ' 1 - 7 ФЕЗ 2000

ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАПРАВЛЕННОГО РАЗРУШЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД И ТЕХНОЛОГИИ ЩАДЯЩЕГО ВЗРЫВАНИЯ ПРИ ОТБОЙКЕ БЛОЧНОГО КАМНЯ

Специальность 05.15.11 - Физические процессы

горного производства

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук.

Санкт-Петербург 2000

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном горном институте имени Г.В. Плеханова (техническом университете)

Официальные оппоненты:

доктор технических наук,

профессор Крюков Георгий Михайлович

доктор технических наук,

профессор Падуков Валентин Алексеевич

доктор технических наук,

профессор Фадеев Александр Борисович

Ведущее предприятие: Институт проблем комплексного

освоения недр РАН РФ.

Защита диссертации состоится <.</& » ф ¿^/¿¿иУ 2000г. в /3 час мин на заседании диссертационного

Совета Д.063.15.01 в Санкт-Петербургском государственном горном институте имени Г.В. Плеханова (техническом университете) по адресу: 199026, Санкт-Петербург, В.О., 21 линия, д. 2, в ауд. 1206. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан « // » ¿у/л 2000г.

Ученый секретарь диссертационного Совета д.т.н., профессор & '¿ЭТЙ. Богуславский

иъъ.^и^'Р

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Наметившаяся в Российской Федерации тенденция роста потребности в облицовочных материалах для строительства общественных зданий, станций метрополитенов, набережных и других сооружений требует применения в больших объемах изделий из природного камня -гранита, мрамора и других крепких горных пород, которые обладают хорошими декоративными качествами и высокой устойчивостью к климатическим условиям. Разработка месторождений блочного камня должна вестись с позиций ресурсосбережения и рационального использования этого ценного минерального сырья с сохранением его естественных прочностных свойств. Разработка таких месторождений в основном ведется буровзрывным способом, т.к. все другие существующие способы добычи блочного камня характеризуются большой себестоимостью. Применяемые технологии взрывной отбойки камнеблоков обеспечивают в настоящее время выход качественного блочного камня лишь в пределах 20-25% от объема добываемой горной массы. При этом, одним из продуктивным методом решения этой проблемы может быть - совершенствование способов управления энергией взрыва для разработки физических основ направленного разрушения горных пород при технологии щадящего взрывания. Это обеспечивает естественную сохранность прочностных свойств добываемого сырья, что является весьма актуальным при отбойке блочного камня.

Большой вклад в исследование процесса разрушения горных пород взрывом внесли М.А.Садовский, Г.И.Поровский, Ф.А.Бауман, Е.И.Шемякин, В.Н.Родионов, В.М.Гоголев, В,В.Адушкин, -В.С.Никифоровский, Э.Н.Ефремов, А.А.Вовк, В.М.Комир, М.Ф.Друкованный, С.С.Григорян, А.Н.Ханукаев, Б.Н.Кутузов, В.Н.Мосинец, Г.П.Демидкж, В.А.Падуков, Г.М.Крюков, В.А.Боровиков, А.Б.Фадеев, А.А.Спивак, В.П.Тарасенко, А.Л.Исаков, М.Г.Менжулин, М.А.Нефедов и многие другие.

При этом существующие способы отбойки блочного камня не позволяют обеспечить наиболее высокие технико-экономические показатели взрывных работ. Проблема повышения эффективности направленного разрушения горных пород должна рассматриваться в непосредственной связи с управлением динамического воздействия взрыва на массив. Применение технологии щадящего взрывания при отбойке блочного камня тормозится из-за отсутствия специальных взрывчатых веществ с широким диапазоном энергетических свойств, которые обеспечивали бы сохранность законтурного массива. При этом принцип щадящего взрывания входит в противоречие с эффективностью разрушения горных пород, что существенно отражается на себестоимости добычи блочного камня. В связи с этим необходима разработка новых взрывных методов направленного разрушения горных пород. Для решения данной задачи целесообразен системный подход, учитывающий весь спектр вопросов эффективного управления энергией взрыва, что является актуальной научной проблемой. Решение этого вопроса позволит выявить существенные резервы для увеличения объемов добычи и уменьшения себестоимости качественных строительных материалов из природного камня.

Цель работы: разработка физических основ направленного разрушения горных пород и совершенствование технологии щадящего взрывания при отбойке блочного камня, для повышения его выхода с естественной максимальной сохранностью.

Идея работы: направленное разрушение горных пород по плоскости расположения шпуров (скважин) обеспечивается в результате формирования асимметричных полей критических напряжений вокруг зарядных полостей, за счет оптимальных амплитудно-временных параметров импульса взрыва, при взаимодействии волн напряжений между смежными удлиненными цилиндрическими зарядами.

Основные задачи исследования.

1. Исследовать основы физических моделей направленного разрушения горных пород при отбойке блочного камня обеспечивающих минимальное нарушение законтурного массива.

2. Исследовать динамическое воздействие взрыва на массив горной породы при различных режимах нагружения от смежных зарядов для формирования асимметричного критического поля напряжений вокруг зарядных полостей с целью обеспечения направленного развития радиальных трещин по плоскости расположения удлиненных зарядов.

3. Изучить газодинамические процессы при взрыве удлиненных цилиндрических зарядов в шпуре (скважине) с целью установления роли волнового и квазистатического действия продуктов взрыва (ПВ) на процесс направленного разрушения горной породы.

4. Исследовать начальную фазу амплитудно-временных параметров импульса взрыва зарядов с воздушным радиальным зазором, для обеспечения щадящего режима нагружения массива горной породы и развития радиальных трещин только по линии расположения зарядов.

5. Разработать конструкцию заряда с комбинированным составом ВВ и технологию его изготовления для эффективного регулирования режима взрывного нагружения массива горной породы, обеспечивающих низкоскоростной режим взрывчатого превращения с целью оптимального использования энергии взрыва.

6. Разработать технологию щадящего взрывания с одновременным отделением камнеблоков от массива в горизонтальной и вертикальной плоскости и параметры БВР при отбойке блочного камня с применением новой конструкции комбинированного заряда взрывчатого вещества (КЗВВ).

Методы исследования.

Анализ и обобщение результатов ранее проведенных исследований при обойки блочного камня различными типами ВВ. Анализ этапов развития взрыва в горной породе: от детонации ВВ и газодинамических процессов взрыва в зарядной полости, формирования и распространения волн напряжений до процесса зарождения и развития макротрещин для осуществления направленного раскола и дезинтеграции горных пород. Численные расчеты напряженно-деформированного состояния массива горных пород при интерференции волн напряжений от взрыва смежных цилиндрических зарядов ВВ с учетом газодинамических процессов в полости зарядной камеры. Метод фотоупругости и способы регистрации быстропротекающих процессов взрыва с использованием скоростной киносъемки.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Установлено, что направленное разрушение горных пород по плоскости расположения удлиненных зарядов и сохранность законтурного массива обеспечивается установлением асимметричных полей критических напряжений вокруг зарядных полостей при оптимальных амплитудно-временных параметрах импульса взрыва за счет взаимодействия волн напряжений между смежными зарядами полостями.

2. Установлен низкоскоростной режим взрывчатого превращения ВВ с использованием патронированной аммиачной селитры, инициируемой спиральной нитью ДШ, который формирует процесс щадящего взрывания при отбойке блочного камня, базирующийся на установившемся квазистатическом давлении ПВ в скважине (шпуре).

Практическая ценность и реализация работы:

• Разработана новая конструкция заряда взрывчатого вещества (КЗВВ) на основе аммиачной селитры с инициированием ДШ по спирали с наружной поверхности, обеспечивающая щадящий режим взрывного нагружения горных пород за счет перераспределения потенциальной энергии ВВ между волновым и квазистатическим воздействием продуктов взрыва;

• Разработана инженерная методика расчета параметров БВР при отбойке блочного камня (гранита, мрамора) с использованием рекомендуемых конструкций зарядов;

• Разработана и внедрена технология щадящего взрывания при отбойке блочного камня с применением КЗВВ с низкоскоростным режимом взрывчатого превращения, который обеспечивает направленный раскол и сохранность законтурного массива горной породы.

Полученные результаты используются на карьерах блочного камня Ленинградской области (ЗАО «Пурга», г.Каменногорск и ДО АО «КНИ-458», пос. Кузнечное), в республике Карелия (МКК «Ладога», г. Питкяранта) и ОАО «Байкальский мрамор» (г.Слюдянка, Иркутской области,), а также в учебном процессе в специальных курсах по специальностям "Физические процессы горного и нефтегазового производства" (070600) и "Взрывное дело" (091000).

Основные научные положения, выносимые на защиту:

1. Направленное зарождение радиальных трещин по линии расположения смежных зарядов обеспечивается формированием критических напряжений асимметричных-полей вокруг зарядных полостей, которые образуются за счет взаимодействия волн напряжений при определенных начальных фазах импульса взрыва.

2. Управление газодинамическими процессами в зарядной полости с воздушным радиальным зазором при взрыве удлиненного цилиндрического заряда позволяют регулировать параметры начальной фазы импульса взрыва и длительность квазистатического действия давления продуктов взрыва, которые обеспечивают процесс трещинообразования между смежными зарядами.

3. Направленный раскол блочного камня с минимальным нарушением законтурного массива достигается путем инициирования нитью ДШ патронированной аммиачной селитры, которая обеспечивает низкоскоростной режим взрывчатого превращения.

Лычный вклад автора.

1. Сбор и анализ данных ранее проведенных исследований.

2. Постановка задач исследований и методика их решения; формулировка цели и идеи работы.

3. Руководство и непосредственное участие в теоретических и экспериментальных исследованиях.

4. Обобщение и анализ полученных результатов.

5. Разработке инженерной методики расчета параметров БВР для практического использования результатов исследований.

6. Внедрение результатов.

Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются: хорошей сходимостью численных расчетов математического моделирования направленного разрушения горных пород с положительными результатами модельных экспериментов и практическим использованием в производственных условиях, а также сравнение с результатами других исследователей.

переработки твердых, жидких и газообразных полезных ископаемых" 27-31 мая 1996 г. (г.Санкт-Петербург); 5-ом Польско-Российском научном семинаре "Теоретические основы строительства", 2-5 июля 1996 г. (г.Варшава, Польша); 6-ом Российско-Польском научном семинаре "Теоретические основы строительства", 1-4 июня 1997г. (г.Улан-Удэ); 2-ой Международной конференции "Экология и развитие Северо-Запада России", 26-28 июня 1997г. (г.Санкт-Петербург); 5-ом Международном горно-геологическом форуме "Минерально-сырьевые ресурсы стран СНГ" 7-10 октября 1997 г. (г.Санкт-Петербург); Международной конференции, "Взрыв дело-99", (г.Москва).

Работа доложена в Московском государственном горном университете на кафедре "Разрушение пород взрывом"( 1999г.) и на межкафедральном научном семинаре Санкт-Петербургского государственного горного института (1999г.).

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 19 печатных работах, в том числе в одной монографии и в одном учебном пособии.

Структура и объем диссертационной работы.

Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, изложенных на 256 страницах, содержит 39 рисунков, 12 таблиц, список литературы из 185 наименований и 2 приложения.

Во введении приводится общая характеристика работы, обосновывается ее актуальность, излагается основная цель, идея работы, задачи исследования, научная новизна и защищаемые положения, практическая ценность и реализация результатов работы.

В главе 1 изложено современное представление о действии взрыва, о распределении энергии ВВ и управлении в зарядной камере; анализ методов расчета параметров БВР при направленном разрушении горных пород и технологии щадящего взрывания при отбойке блочного камня.

В главе 2 приведены результаты численного решения динамической задачи теории упругости при взаимодействии волн напряжений от взрыва смежных цилиндрических зарядов. Определены оптимальные амплитудно-временные параметры импульса взрыва в шпурах (скважинах) формирующие асимметричные поля напряжений, которые обеспечивают направленное разрушение горных пород по линии расположения зарядов и сохранность законтурного массива.

В главе 3 дана теоретическая модель действия взрыва удлиненного цилиндрического заряда в шпуре (скважине) с воздушным радиальным зазором и рассчитано движение газообразных продуктов взрыва (ПВ) по длине зарядной полости. На основе решения уравнения газовой динамики, показаны временные взаимосвязи с квазистатическим полем напряжений в горной породе и процессом ее разрушения.

В главе 4 приведены модельные экспериментальные исследования формирования асимметричного поля напряжений вокруг зарядных полостей и подтверждения развития трещин методом фотоупругости. Проведены высоскоростные киносъемки процесса взрыва удлиненных цилиндрических зарядов в кварцевом стекле для выявления закономерностей истечения ПВ, распространения волн напряжений и развития трещин.

В главе 5 приведены расчеты давления продуктов взрыва в зарядной камере при взрыве комбинированного заряда и разработан метод расчета параметров БВР при отбойке блочного камня обеспечивающий сохранность законтурного массива. Представлены результаты промышленных экспериментов по определению размеров зоны нарушенности блочного камня от взрыва различных зарядов ВВ.

В заключении приведены основные выводы и рекомендации.

Автор выражает глубокую благодарность коллективу кафедры РГП СПГГИ (ТУ) за научные консультации в проведении экспериментов и оформлении настоящей диссертации.

ОСНОВНЫЕ ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Направленное зарождение радиальных трещин по линии расположения смежных зарядов обеспечивается формированием критических напряжений асимметричных полей вокруг зарядных полостей, которые образуются за счет взаимодействия волн напряжений при определенных начальных фазах импульса взрыва.

Для направленного разрушения горных пород необходимо разработать способ управления скоростью выделения энергии взрыва и взаимодействием волн напряжений между смежными зарядами с целью создания преимущественного развития радиальных трещин по линии расположения зарядов.

Известно, что с увеличением расхода ВВ на один погонный метр длины заряда увеличиваться расстояние между смежными скважинами (шпурами) и, соответственно, увеличивается зона нарушенности законтурного массива. Таким образом, масса заряда и расстояние между ними находятся в противоречии с обеспечением сохранности тыльной стороны массива: чем больше это расстояние, тем большими будут размеры зоны нарушенности законтурного массива. В связи с этим необходимо обоснование рационального соотношения между величиной заряда и расстоянием между смежными шпурами (скважинами) в ряду, для чего нужно использовать взаимосвязь амплитудно-временных параметров импульса давления продуктов взрыва (ПВ) в зарядной камере с интенсивностью формирования поля напряжений.

В работе приводится решение динамической задачи теории-упругости при взаимодействии волн напряжений между смежными цилиндрическими зарядами, как показано на рис. 1.

-¡я

из.

1/3. .

Рис.1. Схема расположения цилиндрических зарядов массиве 1 - цилиндрическая полость; 2 - ось симметрии между системами цилиндрических полостей; 3 - ось симметрии между двумя соседними цилиндрическими полостями; 4 - ось симметрии между отбиваемым блоком и массивом горной породы; 5 - граница свободной поверхности.

Для численного решения данной задачи воспользуемся уравнениями движения механики деформируемого твердого тела:

да х 1 = Р д2и

дх ду д12 '

■ = Р д2У

ду дх д12 '

а также обобщенным законом Гука и соотношениями Коши:

ах=А£+2/Ях ; = Хе+211еу ■

Тху = ху .

дЦ_ ¿к ;

дУ_ ду

(2)

ди гтГ — +—

V ду ск)

8 = ех + еу

где сГд. , а;, - компоненты напряжений по осям X и У; % -касательное напряжение; и,У - компоненты вектора смещения по осям Хи У; / - время; р - плотность горной породы; Л,¡и- упругие константы Лямэ,

с соответствующими граничными условиями:

СТ.

-40.

<7,

У=го

■т

граничное условие на

стенке зарядной полости (позиция 1 на рис.1), где г0 - радиус зарядной полости;

<7,

у=1Г

= 0

ху

поверхности (позиция 5 на рис.1);

при х = 0, —— = и ; при X— —

- граничное условие на свободной

I Ж

дх

2' дх

= 0 •

граничное условие при взаимодействии волн напряжении (позиции 2 и 3 на рис 1), на осях симметрии, где Ь - расстояние между зарядными полостями.

при у = 0, —— — и ; - граничное условие так-же на оси

симметрии (позиция 4 на рис 1), т. е. по линии расположения зарядных полостей (скважин или шпуров).

В настоящее время достаточно подробно исследован вопрос о формировании волн напряжений вокруг скважины (шпура) при мгновенном возникновении давления в полости зарядной камеры. При этом предполагается, что давление остается постоянным, т. е. без учета скорости нарастания давления продуктов взрыва в полости зарядной камеры.

В нашем случае граничные условия на стенке зарядной полости моделируются с учетом временного изменения давления и записываются в виде:

Р(Г)

О, кО

0 < / < (3)

Ро

г,

где I - текущее время; - время нарастания давления; 1к -конечное время; Р0 - максимальное давление.

На рисунке 2 представлены эпюры главных растягивающих напряжений (определяющих направленный раскол) по линии расположения зарядов и в ортогональных направлениях:

при 1, = 0, 3/,, 6г1; ,где Ь ~ - ; ср- скорость продольной

волны в горной породе.

Анализ этих эпюр показывает, что при í < наблюдаются расходящиеся симметричные цилиндрические волны напряжений вокруг зарядных полостей. При t>tl нарушаются симметрия волны напряжений между зарядами и в результате интерференции увеличиваются растягивающие напряжения по линии расположения зарядов. На следующем этапе (при ( >2tl) имеет место некоторое уменьшение растягивающих напряжений в ортогональном направлении с последующим ростом амплитуды растягивающих напряжений по линии расположения зарядов, т.е. формируются асимметричные поля напряжений вокруг зарядных полостей.

При изменении формы импульса, когда время нарастания составляет = 3/,, имеет место уменьшение главных компонент напряжений в ортогональных направлениях, проявляющееся при ^ > 2/, некоторое снижение уровня напряжений в ортогональном направлении и увеличение растягивающей компоненты напряжений по линии зарядов. В этом случае наблюдается снижение разрушающего воздействия вокруг зарядных полостей, а распределение асимметричных полей напряжений проявляется в меньшей степени.

Дальнейшее увеличение времени нарастания давления (7.) принципиально не меняет характера распределения напряжений вокруг зарядных полостей, однако асимметрия поля напряжений проявляется еще в меньшей степени, что приводит эффекту зарождения радиальных трещин по линии расположения зарядов.

Результаты численных решений подтверждают, что режим взрывного нагружения массива горных пород существенно влияет на процесс формирования динамического напряженно-деформированного состояния. Максимально асимметричная эпюра-растягивающих главных напряжений устанавливается после достижения полного пробега волны напряжений между смежными шпурами (скважинами) и завершения взрывчатого превращения в продукты взрыва в зарядной камере. Эти положения служат основой построения новой физической модели управления, т.е. процессом

направленного разрушения горных пород за счет создания оптимальных амплитудно-временных параметров импульса взрыва: по первой схеме - мгновенное взрывчатое превращение, т.е. когда давление выравнивается мгновенно во всем объеме зарядной камеры (рис. 2а); по второй схеме - условия детонации остается прежним,

но давление в зарядной полости выравнивается за время /* =3-^ (рис. 26); по третьей схеме - имеет место аналогичное, как и по схеме 2, но более медленное выравнивание давления ПВ в зарядной

полости за время £» = 6 ■ (рис. 2в). При этом, процесс взрывчатого превращения ВВ зависит от концентрации реагентов, температуры, присутствия катализаторов и определяется экспериментальным способом.

С целью проверки теоретических исследований амплитудно-временных параметров импульса взрыва для направленного разрушения и сохранности законтурного массива были проведены модельные эксперименты в органическом стекле размером 200x150x120, где имелись два сквозных отверстия диаметром 0.017 м, а расстояние между ними составляло 0.07 м.

На рис. За показана модель после взрыва зарядов аммиачной селитры диаметром 0.007 м при инициировании от двух нитей пластифицированного ТЭНа плотностью 1500 кг/м3 и диаметром 0.0015 м. В данном случае получено значительное разрушение модели вокруг зарядных полостей в связи с сильным взрывным воздействием.

На рис. 36 показана модель после взрыва тех же двух нитей ТЭНа (без аммиачной селитры), т.е. воздействие высокобризантного заряда. В случае высокобризантного взрыва в среде распространяются интенсивные волны напряжений, которые обеспечили развитие системы радиальных трещин вокруг зарядных полостей за счет независимых (изолированных) действий каждого взрыва. При этом эффект взаимодействия волн напряжений с запаздыванием формировал магистральную трещину между смежными зарядами.

На рис. Зв показана модель после взрыва зарядов аммиачной

селитры диаметром 0.007 м при инициировании его нитью пластифицированного ТЭНа, т.е. обеспечивался низкоскоростной режим взрывчатого превращения ВВ в зарядной камере.

В этом случае осуществлялся низкоскоростной режим взрывного нагружения модели, т.е. создавались условия оптимального взаимодействия волн напряжений между смежными зарядными полостями. Формирование асимметричного поля напряжений вокруг зарядных полостей обеспечило развитие радиальных трещин по линии расположения зарядов и сохранность законтурного массива модели. При этом результаты представленных экспериментов (рис. 3) характеризуют качественную картину процесса трещинообразования по конечному результату.

Учитывая, что для крепких горных пород (гранита, мрамора) критические растягивающие напряжения в 15-20 раз меньше, чем критические сжимающие напряжения, то для сохранности законтурного массива необходимо, что бы давление ПВ в зарядных камерах не превышало предела прочности на сжатие.

При этом для обеспечения процесса развития радиальных трещин вокруг зарядных камер достаточно, чтобы давление ПВ превышало величину критического растягивающего напряжения горной породы после взаимодействия волн напряжений между смежными зарядами.

Как видно из рисЗв при одновременном взрыве смежных зарядов и достижении напряжений критического уровня горной породы зарождаются радиальные трещины по линии расположения зарядов.

В результате образования асимметричных полей растягивающих напряжений вокруг зарядных камер формируется направление максимального потока энергии взрыва, который обеспечивает старт магистральной трещины по линии расположения зарядов, что подтверждается законом асимметрии распределения энергии взрыва при разрушении горных пород, установленным проф. Падуковым В.А.

зоны разрушения и жирными линиями показаны трещины) а) и = 0; б) и = 3^; в) и = 6^;

Рис. 3 Образцы после воздействия взрыва при различной кинетике взрывчатого превращения.

При возникновении магистральной трещины по линии расположения шпуров (скважин) происходит остановка развития побочных (азимутальных) трещин за счет разгрузки контурной части, что экспериментально доказано многими исследователями. Процесс развития магистральной трещины при хрупком разрушении наиболее адекватно описывается критерием А.Ф.Иоффе - критерием максимальных растягивающих напряжений. Условием продвижения трещины является соблюдение локального уровня напряженно-деформированного состояния в области острия трещины, когда деформация у вершины движущейся трещины инвариантна и равна критической.

Учитывая, что область массива между смежными зарядами подвержена квазистатическому напряженному состоянию за счет установления равномерного нагружения горной породы давлением продуктов взрыва, то целесообразно определить длину магистральной трещины путем приведения динамической задачи к статической. Для определения максимальной длины развития магистральных трещин воспользуемся моделью Дагдайла-Билби-Коттрелла-Свиндена, в которой применена теория непрерывно распределенных дислокаций.

При этом теорией линейной механики разрушения допускается, что разрушение наступает тогда, когда раскрытие трещины в вершине достигает некоторого критического значения 80.

Раскрытие трещины вычисляется по формуле:

ЛЬ ■ <т -эт а

5 =-^-

71 -Е

С ОБ £

|лЛ -эт 2 а -эт 2 К

1п

вт

(К + <р)

БШ

(К-ср)

¿К,

где

БШ (р - СОБ

эш

7ТСГ

ч *

(4)

<Р

ст.

к/» у

эш а = эт

зт к =

тс

ят ЙГ

где Ь-расстояние между шпурами (скважинами), м; сгкр_критическое растягивающее напряжение, МПа;

Е-модуль Юнга, МПа; о-растягивающее напряжение, МПа; 1т/7 -длина радиальной трещины, м; х -расстояние от центра зарядной полости до оси симметрии между зарядными, м. При этом используется критерий разрушения, который основан на допущении определенного раскрытия трещин, т.е. разрушения при достижении некоторого критического значения 50=3 10 6 м.

Таким образом, процесс раскола блочного камня отражает физическую модель направленного разрушения горных пород и может служить основой для выбора оптимальных расстояний между смежными шпурами (скважинами). При этом оптимальное расстояние, которое обеспечивает гладкий раскол блочного камня составляет 12-14 его диаметров с максимальной сохранностью законтурного массива, согласно ГОСТа 9479-84. Полученные результаты положены в основу требований, предъявляемых к новым составам ВВ для использования при отбойке блочного камня.

2. Управление газодинамическими процессами в зарядной полости с воздушным радиальным зазором при взрыве удлиненного цилиндрического заряда позволяют

регулировать параметры начальной фазы импульса взрыва и длительность квазистатического действия давления продуктов взрыва, которые обеспечивают процесс трещипообразования между смежными зарядами.

Развитие взрыва при использовании сплошных конструкций зарядов сводится к рассмотрению детонационного процесса по длине скважины (шпура) и следующих за ним продуктов взрыва (ПВ) от центра заряда в радиальном направлении, динамического воздействия ударной волны на границе раздела заряд-порода и квазистатическому действию ПВ. В случае применения конструкций зарядов с воздушным радиальным зазором также реализуется двухстадийный характер нагружения, т. е. динамическое воздействие ударной волны на стенку зарядной камеры и квазистатическое действие ПВ, обусловленное давлением газов после его выравнивания в объеме зарядной камеры.

Для повышения направленного разрушения горной породы при взрыве удлиненного цилиндрического заряда необходимо установить зависимость амплитудно-временных параметров процесса нестационарного течения ПВ от длины шпура (скважины), высоты колонки заряда, а также от свойств ВВ, и на этой основе разработать параметры БВР, обеспечивающие эффективное направленное разрушение горной породы.

В настоящее время трудно получить теоретические оценки, которые позволили бы с достаточной степенью точности прогнозировать эффект предразрушения горной породы. Это объясняется ограниченностью существующих методов определения химико-физических превращений ПВ и недостаточностью исходных данных для кинетического превращения сложной многомерной и многопараметрической начально-краевой задачи, к которой приходят в теории взрыва, рассматривая ту или иную математическую модель. Как следствие, все ещё не получено

исчерпывающего решения задачи о динамике движения газообразных продуктов взрыва и ее взаимосвязи с квазистатическим полем напряжений в горной породе, а также процессом её разрушения. В связи с этим имеют смысл обоснование и построение приближенных теоретических моделей процесса направленного раскола и щадящего разрушения горных пород на основе системного подхода с различной степенью приближения.

В работе приводится приближенная теория, описывающая газодинамические процессы продуктов взрыва в шпуре (скважине) при взрыве удлиненного цилиндрического заряда, в основе которой лежит допущение о процессе, вызванном распространением детонационной волны по длине заряда как одномерном нестационарном движении ПВ. Правомерность такой постановки базируется на оценках, непосредственно вытекающих из исходных условий: диаметр шпура (скважины) много меньше его длины, сжимаемость породы много меньше сжимаемости продуктов взрыва, а скорости газодинамических возмущений в них много больше скорости звука в воздухе. Известно, что скальные горные породы обладают большой акустической жесткостью, и потому в них имеет место незначительное расширение камуфлетной полости. Поэтому правомерно рассмотрение процесса течения газообразных продуктов в скважине (шпуре) как в длинном канале постоянного сечения, ограниченном с одной стороны и имеющем отверстие с другой стороны.

Основные функции состояния и движения ПВ зависят от пространственной (осевой) координаты 2 и времени I. Газ считается идеальным. Состояние газа по длине шпура (скважины) описывается системой уравнений газовой динамики, базирующихся на учете основных законов механики: сохранения массы, импульса, энергии, - в форме, соответствующей одномерной модели нестационарного течения. После детонации ДШ идет процесс взрывного горения и ПВ занимают объем, равный объему зарядной камеры. Полагаем, что ПВ вступают в работу по генерированию квазистатического поля напряжений в процессе расширения взрывной полости до конечных размеров. Нестационарное истечение обусловлено

распадом начального разрыва (1-го рода) между этими параметрами ПВ и параметрами невозмущенного воздуха. Образующееся при этом течение автомодельно, то есть развивается подобно самому себе единообразно во времени, движение продуктов взрыва сопровождается возникновением ударной волны, формирующейся в процессе движения газов по длине зарядной камеры. Значения параметров массовой скорости, давления и плотности на фронте ударной волны определяются по формулам:

их = Рх _

к + 1 2-к к + 1

■и, 1-

М -

М' кг — 1

2-к.

(5)

р0 2 + {к-\) ' где из - скорость ударной волны, распространяющейся по невозмущенному газу; Р0, р0 - соответственно давление и плотность невозмущенного газа; к - показатель адиабаты для газа;

М.Ь

- число Маха, - скорость звука в воздухе.

Соотношение, определяющее число Маха для ударной волны,

Л.

возникшей при распаде разрыва

, записывается в виде:

2-к-р

-М2-

-1

к0 +1

М-ап

,(6)

где Рт - давление ПВ после расширения до сечения скважины; с\ -

местная скорость звука в ПВ; к-, - показатель адиабаты ПВ.

Возникшее течение по длине зарядной камеры содержит ударную волну, контактную поверхность и волну разрежения. В

дальнейшем, с истечением продуктов взрыва из устья шпура, процесс меняется, поэтому область применимости данного решения ограничивается.

Численная оценка квазистатического давления продуктов взрыва (ПВ) произведена на примере взрыва заряда из аммиачной селитры (КЩ^Оз) диаметром 0.014 м в шпуре диаметром И =0.042 м, глубиной Н= 3 м при длине заряда, равной 2/3 глубины. Расчетное давление продуктов взрыва составило 23 МПа в полости зарядной камеры при инициировании спиральной нитью ДШ.

В этом примере линейная скорость фронта детонации ДШ равна 6.5-103 м/с. Скорость истечения продуктов взрыва по не заряженной части шпура составлял 0.7-103 м/с. На рис.4 показана полная диаграмма изменения давления ПВ в шпуре. Выполненный расчет установившего квазистатического давления ПВ взрыва в полости зарядной камеры, т.е. в средней части удлиненного заряда ВВ составляет 2-103 с. Сопоставляя полученные значения давления и длительность действия ПВ с оценками давления и длительностью при динамическом воздействии ударной волны, то можно отметить, что при квазистатическом давлении ПВ амплитуда примерно на порядок ниже, реализующейся при ударной нагрузке, в то время как длительность воздействия ПВ превышает более, чем на два порядка длительность действия ударной волны. Это можно проследить на примере отбойки блочного камня шпуровыми зарядами с расстояниями между шпурами 0.5 м. Этот участок волна напряжений преодолевает примерно за 50-10"6 с, то есть за время, в 35-40 раз меньшее, чем время действия установившегося квазистатического давления. В этом случае можно утверждать, что в рассматриваемой области массива установится квазистатическое поле напряжений. С другой стороны известно, что скорость распространения магистральных трещин в горных породах составляют 0.4 скорости продольной волны. Следовательно, для данного случая процесс трещинообразования массива горных пород совершается за 1.25-10"4с, то есть происходит за время существенно большее, чем время действия волны напряжений, и значительно меньшее, чем время действия установившегося квазистатического

давления продуктов взрыва. В результате выполненных исследований обоснована существенная роль квазистатического давления ПВ в процессе разрушения горных пород и данные значения позволяют утверждать, что формирующееся квазистатическое поле напряжений достаточно для завершения процесса трещинообразования и имеет превалирующее значение в процессе перемещения отбитого блока.

аЛ Л ю

Ъ%-£__/

О 1 2 3 z

Рис.4 Полная диаграмма давления продуктов взрыва P(z, t) на стенке зарядной полости (z - ось по длине зарядной полости, t - время).

Для подтверждения выше изложенных теоретических расчетов процесса взрыва удлиненного цилиндрического заряда и также при следствии невозможности исследовать физические процессы в глубине горного массива, были проведены лабораторные эксперименты в моделях кварцевого стекла с целью выявления закономерностей истечения ПВ, распространения волн напряжений

и развития трещин. Модели представляли собой кубики, размером 100x100x100, в центре которых имелись цилиндрические полости диаметром 0.007 м и глубиной 0.075 м, в которых коаксиально размещался заряд диаметром 0.002 м, высотой 0.050 м и массой 0.0014 кг ТЭНа.

Для моделирования процесса взаимодействия волн напряжений от смежных зарядов к двум боковым граням модели прикладывались гладкие жесткие пластины.

При этом процесс взрыва фиксировался высокоскоростной киносъемкой. Из кинограммы (рис. 5) видно, что скорость детонации заряда составляла 6000 м/с, а скорость истечения ПВ -700-1000 м/с. Волны напряжений в модели распространялись со скоростью продольной волны данной среды. В результате интерференции волн напряжений от жестких границ (осей симметрии) образовались направленные радиальных трещины, которые детерминировали раскол модели на две равные части. При этом наблюдалось скачкообразное развитие трещин за счет релаксационных процессов напряжений на острие трещины Величина интенсивности напряжений в вершине трещины, необходимая для дальнейшего ее роста определялась временем подпитки достаточного критического уровня напряжений. Средняя скорость развития магистральной трещины составляло около 2000м/с, и процесс разрушения образца происходил за 25-Ю'6 с. Таким образом, можно утверждать, что в развитии магистральной трещины определяющую роль играет взаимодействие волн напряжений между смежными зарядами и квазистатическое действие продуктов взрыва в скважине (шпуре) на процесс трещинообразования.

Рис. & Кинограмма взрыва удлиненного цилиндрического заряда с интервалом 6 мкс в кварцевом стекле .

Направленный раскол блочного камня с минимальным нарушением законтурного массива достигается путем инициирования нитью ДШ патронированной аммиачной селитры, которая обеспечивает низкоскоростной режим взрывчатого превращения.

Разработка оптимальных конструкций скважинных (шпуровых) зарядов с использованием дешевых взрывчатых веществ возможна на основе аммиачной селитры. При этом необходимо решить вопросы реализации условий ее полного химического превращения в газообразные продукты взрыва и обеспечить необходимый уровень давления ПВ в полости зарядной камеры. Регулирование низкоскоростного режима взрывчатого превращения комбинированного заряда . взрывчатого вещества (КЗВВ) обеспечивает необходимое взаимодействие волн напряжений между смежными зарядами. При необходимо формировать асимметричные поля напряжений вокруг зарядных камер с целью зарождения направленных радиальных трещин только по плоскости расположения удлиненных цилиндрических зарядов.

При инициировании патронированной аммиачной селитры спиральной нитью ДШ, расположенной вокруг заряда в полости шпура (скважины) образуется слабое ударное действие на массив горной породы. Аммиачная селитра формирует дополнительное фугасное воздействие в виде газообразных продуктов химического превращения и тем самым увеличивает начальную фазу импульса взрыва в низкоскоростном режиме взрывчатого превращения. При таком характере взрыва происходит перераспределение воздействий динамических нагрузок, необходимых для направленного раскола горной породы, и обеспечивается щадящее взрывание. Предложено технологическое решение этой задачи в производственной практике при отбойке камнеблоков, конструкциями зарядов из патронированной аммиачной селитры диаметром от 0.014 м до 0.025 м с насыпной плотностью около 860 кг/м3. При этом инициирование производилось нитью ДШ, расположенной вокруг

патронированного заряда по спирали с шагом витка от 0,1 м до 0.5 м в зависимости от прочностных свойств горной породы.

Новизна такой конструкции заряда заключается в принципиально новом механизме взрывчатого превращения аммиачной селитры. В этом случае спираль из ДШ детонирует с высокой скоростью, инициируя аммиачную селитру в режиме взрывчатого разложения в ограниченном объеме скважины (шпура). Для начального процесса газогенираци аммиачной селитры необходимо обеспечить в полости зарядной камеры температуру взрыва 150°С, а полное превращение в газообразные продукты взрыва осуществляется при 400°С.

Основными параметрами при добыче блочного камня взрывным способом является расстояние между шпурами (скважинами) в зависимости от физико-механических свойств массива и размеры нарушенности законтурной части массива. Расчеты параметров БВР щадящего взрывания должны обеспечить снижение разрушающего действия зарядов на массив в пределах допустимой величины изменения прочностных характеристик горной породы. Для обеспечения процесса трещинообразования в массиве необходимо, чтобы давление ПВ превышало величину критического растягивающего напряжения горной породы.

Расчет температуры и давления продуктов взрыва (ПВ) комбинированного состава ВВ производился с использованием уравнения состояния с вириальными коэффициентами, учитывающие зависимость коволюма от удельного объема газов в форме Тейлора и результаты представлены на рис. 6.

Реакция разложения комбинированного взрывчатого вещества рассчитывалась по методу Авакяна. Кислородный баланс составляет 17.9%, и теплота взрыва равна ОвзР=1810 кДж/кг Для данного комбинированного заряда взрывчатого вещества (КЗВВ) с насыпной плотностью 860 кг/м3 при диаметре патронированной аммиачной селитры 0.023 м в скважине диаметром 0.105 м при удельном объеме газообразных продуктов взрыва составляет У=0.02 м3/кг в полости скважины, то давление Ро=20 МПа.

т, °с

Р, МПа

Рис.6 График зависимости температуры и давления в полости зарядной камеры от удельного объема газообразных продуктов взрыва.

При этом давление 20 МПа примерно в три раза превышает предел прочности мрамора на растяжение и около 8 раз меньше, чем предел прочности на сжатие.

На основании полученных зависимостей, с учетом прочностных характеристик мрамора карьера «Буровщина» ОАО «Байкальский мрамор», было определено давление продуктов взрыва (от 20 до 23 МПа), обеспечивающее минимальное разрушение добываемых блоков. Данное значение давления ПВ является основанием для выбора оптимальной конструкции заряда с воздушным зазором для расчета его диаметра при следующем процентном соотношений аммиачной селитры (93%) и ТЭНа (7 %).

При отбойке мрамора на Слюдянском месторождении гладкий раскол мрамора с минимальным нарушением законтурного массива обеспечивается при расстоянии между смежными скважинами равном 12-14 его диаметров и рекомендуется диаметр патронированного заряда 0.023 м с шагом витка ДШ 0.1 м.

Опытно-промышленные эксперименты подтверждают возможность применения комбинированного заряда взрывчатого вещества (КЗВВ), который позволил обеспечить направленное разрушение горной породы и снизить разрушающее воздействие взрыва на массив при направленном разрушении горных пород.

Также проведен расчет давления ПВ для опытно-промышленных испытаний при шпуровой отбойке гранитов на карьерах Ленинградской области (ЗАО карьер «Пурга» г.Каменногорск и ДО АО «КНИ-458» пос. Кузнечное) и в республике Карелия (МКК «Ладога», г. Питкяранта).

При этом для комбинированного заряда взрывчатого вещества (КЗВВ) давление продуктов взрыва составило 23МПа в полости зарядной камеры при диаметре шпура 0.042 м с диаметром патронированного заряда 0.015 м, а расстояние между смежными зарядами составляло 12-14 диаметров шпура с шагом витка ДШ 0.4 м.

Таким образом, применение КЗВВ обеспечивает гладкий раскол при отбойке блочного камня с минимальным нарушением законтурного массива и также позволяет повысить безопасность ведения взрывных работ карьерах строительных материалов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация представляет собой законченную научную работу, в которой представлены теоретические положения, включающие методологию расчета асимметричных полей напряжений вокруг зарядных полостей, образующихся за счет взаимодействия волн напряжений между смежными зарядами, а также физическую модель направленного развития радиальных трещин по линии расположения зарядных полостей, совокупность которых можно квалифицировать как новое крупное достижение в развитии перспективного направления в области направленного разрушения горных пород при контурном взрывании.

Основные научные результаты исследований, выводы и рекомендации заключаются в следующем:

1. На основе разработанной физической модели направленного разрушения горной породы и анализа численных расчетов динамических полей напряжений, образующихся при взаимодействии волн напряжений между смежными зарядами определены оптимальные амплитудно-временные параметры импульса взрыва, формирующего асимметричные поля критических напряжений вокруг шпуров (скважин), которые обеспечивают направленное развитие радиальных трещин по плоскости расположения удлиненных зарядов и сохранность законтурного массива.

2. На основе разработанной модели разрушения горных пород при совместной деформации структурированной многокомпонентной среды установлен, что процесс разрушения гранита (мрамора) происходит при более низких напряжениях, чем у отдельных составляющих его минералов.

3. При использовании удлиненных цилиндрических зарядов с воздушным радиальным зазором образуется ударная воздушная волна (УВВ), которая возбуждает радиальные волновые движения в зарядной полости, приводящие к выравниванию распределений параметров газодинамических функций по

поперечному сечению шпура (скважины), что обеспечивает режим щадящего взрывания.

4. Детонационный процесс по длине колонкового заряда квазистационарен, что создает условия для автомодельного развития газодинамического процесса по длине зарядной камеры, что позволяет приближенно определить параметры динамического нагружения и тем самым разработать требования к новым составам ВВ.

5. Сопоставление эпюр напряжений в массиве горной породы, полученных численным расчетом с данными экспериментальных исследований на моделях методом фотоупругости показывает сходство качественных картин асимметрии полей напряжений вокруг шпуров (скважин), причем области наибольших концентрации напряжений расположены по линии расположения зарядов, что указывает на преимущественное развитие радиальных трещин в этом направлении.

6. Новая конструкция комбинированного заряда ВВ (КЗВВ) на основе аммиачной селитры (КН4ЫОз), инициируемой спиральной нитью ДШ обеспечивает низкоскоростное взрывчатое превращение и щадящий режим взрывного нагружения горных пород, за счет чего реализуется условие для направленного раскола и уменьшения зоны нарушенное™ законтурного массива. Отличительной особенностью данной конструкции зарядов является возможность регулирования процесса газогенерации и выделения потенциальной энергии ВВ, которую можно трансформировать в квазистатическую составляющую часть давления продуктов взрыва.

7. Разработанный инженерный метод расчета параметров БВР для отбойки блочного камня, учитывающий физико-механические свойства горных пород, новую конструкцию заряда ВВ и условие добычи обеспечивает усовершенствование технологии щадящегс взрывания, что позволило снизить себестоимость взрывных работ, по сравнению с использованием дымного пороха гранилена и ЗША, на порядок и более.

Основное содержание диссертационной работы опубликованы в следующих работах:

1. Управление энергией взрыва для направленного разрушения твердых тел. В НИМИ, -СПб., 1999. -120с.

2. Динамика, долговечность и живучесть элементов машиностроительных конструкций в задачах и примерах: Учеб. пособие для вузов с грифом Министерства образования РФ. -Улан-Удэ, 1997. -286с. (соавторы: Бобровникова Н. Н., Вафин Р.К., Горбатовский А. А. и др.)

3. Определение зоны нарушенности природного камня при добыче взрывным способом. - Л.: ЛГИ, 1989. Деп. в ВИНИТИ, № 4536 - В89, с.З. (соавтор: Здитовецкий A.B.)

4. Отбойка штучного камня из крепких горных пород бризантными ВВ. - Л.: ЛГИ, 1990. Деп. в ЦНИИцветмет экономики и информации, № 1901-ЦМ90. (соавторы: Здитовецкий A.B., Куликов B.C.)

5. Оптимизация параметров динамических нагрузок при взрывной отбойке блочного камня.: Доклад на Междун. конф. по малому горному бизнесу на Северо-Западе России. -Петрозаводск: Карелия, 1995.-С.22-23. (соавторы: Ковалевский В.Н., Шеков В.А.)

6. Методы оптимизации параметров буровзрывных работ при добыче строительных материалов и изделий из природных камней: Сб. науч. тр. Польско-Российского научного семинара «Теоретические основы строительства». М., 1996. -С.219-221. (соавтор: Егодуров Г.С.)

7. Исследование газодинамического процесса взрыва удлиненного цилиндрического заряда. Сб. тр. 6го семинара-совещания "Кубатурные формулы и их приложения". -Улан-Удэ. 1997, с.212-215.

8. Математические основы динамических нагрузок взрыва

при добыче строительных материалов: Сб. науч. тр. ВСГТУ, -Улан-Удэ, 1998. -вып. 2, -с.81-83.

9. Численное решение уравнений гиперболического типа с однородными граничными условиями. Сб. науч. тр. ВСГТУ, -Улан-Удэ, 1998. -вып. 2, -с.83-85. (соавтор: Егодуров Г.С.)

10. Исследование газодинамических параметров продуктов взрыва удлиненного цилиндрического заряда. Сб. науч. тр. ВСГТУ,-Улан-Удэ, 1998. -вып.3.-с.104-106.

11. Исследование энергии взрыва для направленного разрушения горных пород. Сб. науч. тр. ВСГТУ, -Улан-Удэ, 1998.-вып.5, -с.97-103.

12. Оптимизация импульсов взрыва при направленном расколе горных пород. Сб. науч. тр. ВСГТУ, -Улан-Удэ, 1998. -вып.5,-с.103-108.

13. Рациональное использование энергии продуктов взрыва при добыче кристаллосырья и направленном расколе горных пород: V Междун. горно-геологический Форум. -СПб., 1998, -с.135-139.

14. NEW TENDENCIES IN DEVELOPMENT OF ECOLOGICALLY PURE TECNOLOGIES OVERSIZED ROCKS SPLITTING. // 2-nd International Conference Ecology and Society's Development, 26 - 28 of June 1997, Saint-Petersburg - Kronshtadt, pp.44-46. (соавторы: Боровиков B.A., Рогалев B.A.)

15.0 роли энергии продуктов взрыва удлиненного цилиндрического заряда при направленном расколе горных пород. Научный доклад на Зей Междун. конф. "Экология и развитие Северо-Запада России", Санкт-Петербург-Ладога-Онега, 1998, -с.48-50. (соавтор: Мокану Ф.И.)

16. Экспериментальное определение скорости развития трещин при взаимодействии волн напряжений от действия

взрыва смежных удлиненных цилиндрических зарядов. Научный доклад на 4ой Междун. конф. "Экология и развитие Северо-Запада России", -Санкт-Петербург-Ладога-Онега-Петрозаводск, 1999. -с.20-23. (соавторы: Артемов В.А., Аюрзанайн Б.А., Ковалевский В.Н.)

17. Определение максимальных расстояний между смежными зарядными при отбойке блочного камня. Научный доклад на 4ой Междун. конф. "Экология и развитие Северо-Запада России", -Санкт-Петербург-Ладога-Онега-Петрозаводск, 1999, с.160-163. (соавторы: Мешков В.М., Мокану Ф.И., Чернобай В.И.)

18. Экспериментальное определение скорости развития трещин при взаимодействии волн напряжений. Доклад на Междун. конф. "Месторождения индустриальных минералов фенноскандии". -Петрозаводск, 1999, -с. 108. (соавторы: Ковалевский В.Н., Чернобай В.И.)

19. Управление режимом взрывного воздействия для направленного разрушения горных пород. - Материалы Междун. конф. «Взрывное дело —99», -М., 1999, -с.285-291.

Оглавление автор диссертации — доктора технических наук Дамбаев, Жаргал Гомбоевич

ВВЕДЕНИЕ

1. ДЕЙСТВИЕ ВЗРЫВА В ГОРНОЙ ПОРОДЕ И СПОСОБЫ УПРАВЛЕНИЯ ЭНЕРГИЕЙ.

1.1. Технико-экономическое обоснование выбора метода добычи блочного камня.

1.2. Современные представления о действии взрыва в массиве горной породы.

1.3. Управление энергией взрыва с использованием изменения условий взрывания в зарядной камере.

1.4. Тенденция использования конструкций зарядов с воздушными радиальными зазорами.

1.5. Анализ методов расчета параметров БВР при отбойке блочного камня.

1.6. Цель и задачи исследования.

2. ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРАВЛЕННОГО РАЗРУШЕНИЯ ГОРНОЙ ПОРОДЫ ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ ВОЛН НАПРЯЖЕНИЙ МЕЖДУ СМЕЖНЫМИ ЗАРЯДАМИ

2.1. Физическая схема.

2.2. Математическая модель.

2.3. Метод решения дифференциальных уравнений гиперболического типа и его реализация.

2.4. Анализ динамических полей напряжений при взаимодействии волн между смежными зарядами.

2.5. Выбор оптимальных расстоянии между скважинами (шпурами).

2.6. Выводы по главе

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ИСТЕЧЕНИЯ ПРОДУКТОВ ВЗРЫВА В ЗАРЯДНОЙ

КАМЕРЕ.

3.1. Постановка задачи.

3.2. Особенности теоретического моделирования взрыва удлиненного заряда в шпуре (скважине).

3.3. Феноменологическая картина развития газодинамических процессов в зарядной полости (скважине, шпуре) при размещении заряда с воздушным зазором.

3.4. Модель мгновенного осевого инициирования.

3.5. Случай точечного инициирования.

3.6. Начально-краевая задача для взрыва.

3.7. Уравнение состояния и сжимаемость продуктов взрыва.

3.8. Оценки характерных величин скорости контактных поверхностей и фронтов волн.

3.9. Выравнивание распределений газодинамических функций по сечению скважины.

3.10. Схема приближенного расчета.

3.11. Расчетное моделирование.

3.12. Выводы по главе

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ВОЛН НАПРЯЖЕНИЙ И ПРОЦЕССА РАЗРУШЕНИЯ НА МОДЕЛЯХ 4.1. Исследование взаимодействия волн напряжений от смежных шпуров методом фотоупругости.

4.2. Моделирование процесса разрушения при асимметричных полях напряжений.

4.3. Исследование процесса взрыва удлиненных цилиндрических зарядов с использованием скоростной киносъемки.

4.4. Исследование эффекта газогенерации аммиачной селитры при инициировании зарядом ТЭНа.

4.5. Выводы по главе 4. 203 5. УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ЩАДЯЩЕГО

ВЗРЫВАНИЯ И ВЫБОР РАЦИОНАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ БВР ДЛЯ ОТБОЙКИ БЛОЧНОГО КАМНЯ

5.1. Существующая технология отделения монолитов и условия производства БВР на карьере "Буровщина".

5.2. Усовершенствованная технология отделения монолитов на карьере "Буровщина".

5.3. Проект опытно-промышленных работ на карьере "Буровщина" и расчет параметров БВР при отбойке блочного камня.

5.4. Промышленные эксперименты и технико-экономическое обоснование применения комбинированного заряда взрывчатого вещества

КЗВВ).

5.5. Выводы по главе

Введение 2000 год, диссертация по разработке полезных ископаемых, Дамбаев, Жаргал Гомбоевич

Наметившаяся в Российской Федерации тенденция роста потребности в облицовочных материалах для строительства общественных зданий, станций метрополитенов, набережных и других сооружений требует применения в больших объемах изделий из природного камня - гранита, мрамора и других крепких горных пород, которые обладают хорошими декоративными качествами и высокой устойчивостью к климатическим условиям. Разработка месторождений блочного камня должна вестись с позиций ресурсосбережения и рационального использования этого ценного минерального сырья с сохранением его естественных физико-механических свойств. При разработке таких месторождений в основном используется буровзрывной способ отбойки блоков, при котором выполнение указанных требований является весьма сложным.

Важным условием возросших архитектурных требований современной эстетики является внешнее и внутренне оформление зданий и сооружений, которое достигается путем применения облицовочных материалов.

Тем не менее, современная технология отбойки блочного камня характеризуется большой трудоемкостью, высокой себестоимостью, а также потерями качества при добыче и обработке. Необходимо изучение возможности эффективного применения взрывной отбойки блоков, что ведет к необходимости усовершенствования технологии параметров БВР при добыче блочного камня на основе выявления закономерностей воздействия взрыва на массив с целью сохранности законтурной части массива. Обеспечение щадящего взрывного нагружения входит в противоречие с эффективностью разрушения и существенно отражается на себестоимости добываемых полезных ископаемых. Поэтому проблема повышения эффективности разрушения горных пород рассматривается в непосредственной связи с управлением действия взрыва на массив горной породы.

Основой технологии щадящего взрывания является максимально допустимое снижение уровня действующих динамических нагрузок для обеспечения сохранности законтурного зоны массива и направленного разрушения горных пород.

Анализ и обобщение литературных данных позволили оценить, что более 90% горных пород при добыче отделяются от массива путем взрывного разрушения и несмотря на большой объем теоретических и экспериментальных исследований для эффективного управления действием взрыва и надежного прогнозирования характера разрушения не достаточно. Все это в полной мере относится и к добыче поделочного и строительного камня, осуществляющейся путем направленного раскола преимущественно с помощью энергии взрыва. Известно, что при такой технологии объем выхода качественного блочного камня составляет всего 20-25% от объема добычи горной массы. Поэтому проблема повышения выхода качественной продукции весьма актуальна и ее решение базируется на усовершенствовании способов управления энергией взрыва, в основе которых положены достоверные физические представления о процессах разрушения горных пород взрывом. Поэтому в разработке физических основ направленного разрушения горных пород и технологии щадящего взрывания горных пород скрыты существенные резервы увеличения полноты извлечения и повышение качества естественной сохранности добываемых полезных ископаемых.

Осуществление направленного разрушения горных пород и сохранности законтурного массива требует разработки методики расчета щадящего взрывания и выбора оптимальных параметров БВР с применением новых составов взрывчатых веществ.

Научная новизна работы заключается в следующем:

2. Установлен низкоскоростной режим взрывчатого превращения ВВ с ■использованием патронированной аммиачной селитры, инициируемой спиральной нитью ДШ, который формирует процесс щадящего взрывания при отбойке блочного камня, базирующийся на установившемся квазистатическом давлении ПВ в скважине (шпуре).

Практическая ценность и реализация работы:

Основные научные положения, выносимые на защиту:

1. Направленное зарождение радиальных трещин по линии расположения смежных зарядов обеспечивается формированием критических напряжений асимметричных полей вокруг зарядных полостей, которые образуются за счет взаимодействия волн напряжений при определенных начальных фазах импульса взрыва.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на Международной конференции по малому горному бизнесу на Северо-Западе России, 19-23 сентября 1995 г., (г.Петрозаводск, Карелия); Международном симпозиуме "Энергосберегающие технологии добычи, транспортировки и переработки твердых, жидких и газообразных полезных ископаемых" 27-31 мая 1996 г. (г.Санкт-Петербург); 5-ом Польско-Российском научном семинаре "Теоретические основы строительства", 2-5 июля 1996 г. (г.Варшава, Польша); 6-ом Российско-Польском научном семинаре "Теоретические основы строительства", 1-4 июня 1997г. (г.Улан-Удэ); 2-ой Международной конференции "Экология и развитие Северо-Запада России", 26-28 июня 1997г. (г.Санкт-Петербург); 5-ом

Международном горно-геологическом форуме "Минерально-сырьевые ресурсы стран СНГ" 7-10 октября 1997 г. (г.Санкт-Петербург); Международной конференции, "Взрыв дело-99", (г.Москва).

Работа доложена в Московском государственном горном университете на кафедре "Разрушение пород взрывом"(1999г.) и на межкафедральном научном семинаре Санкт-Петербургского государственного горного института (1999г.).

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 18 печатных работах, в том числе в одной монографии и в одном учебном пособии.

Структура и объем диссертационной работы.

Заключение диссертация на тему "Физические основы направленного разрушения горных пород и технологии щадящего взрывания при отбойке блочного камня"

выводы

1. Предложенная технология щадящего взрывания при отбойке блочного камня с одновременным отделением камнеблоков от массива в вертикальной и горизонтальной плоскостях, с интервалом замедления вертикальной плоскости отрыва на 100-300мкс, который достигается длиной магистральной линии ДШ, что увеличивает сохранность массива.

2. Опытно-промышленные исследования в натурных условиях подтверждают возможность применения комбинированного заряда взрывчатых веществ (КЗВВ) с низкоскоростным режимом взрывчатого превращения, который обеспечивает направленное разрушение горной породы и позволяет снизить зону нарушенности законтурного массива.

3. Предлагаемые параметры БВР с применением нового комбинированного заряда взрывчатого вещества (КЗВВ) при отбойке блочного камня позволяют обеспечить качественную отбойку блочного камня с существенным экономическим эффектом по сравнению со старыми технологиями.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные научные результаты исследований, выводы и рекомендации заключаются в следующем:

6. Новая конструкция комбинированного заряда ВВ (КЗВВ) на основе аммиачной селитры (ЫН4Ж)з), инициируемой спиральной нитью ДТП обеспечивает низкоскоростное взрывчатое превращение и щадящий режим взрывного нагружения горных пород, за счет чего реализуется условие для направленного раскола и уменьшения зоны нарушенности законтурного массива. Отличительной особенностью данной конструкции зарядов является возможность регулирования процесса газогенерации и выделения потенциальной энергии ВВ, которую можно трансформировать в квазистатическую составляющую часть давления продуктов взрыва.

7. Разработанный инженерный метод расчета параметров БВР для отбойки блочного камня, учитывающий физико-механические свойства горных пород, новую конструкцию заряда ВВ и условия добычи обеспечивает усовершенствование технологии щадящего взрывания, что позволило снизить себестоимость взрывных работ, по сравнению с использованием дымного пороха, гранилена и ЗША, на порядок и более.

Библиография Дамбаев, Жаргал Гомбоевич, диссертация по теме Физические процессы горного производства

1. Экспресс-информация РАН и Минтопэнерго: "Мощный гидроклин ГРОС-2", ВНИМИ, СПб, 1996г.

2. Нижниченко А. Ф. Испытания НРС-1 при добыче блоков гранита // Промышленность нерудных и неметалорудных материалов. М., Изд., ВНИИЭСМ, 1984. -Вып. 2.-с.8-10.

3. Перечень промышленных ВМ, допущенных к постоянному применению в горной промышленности и металлургии. М., Госгортехнадзор, 1997г.

4. Коробейников В.П., Мельникова Н.С., Рязанов Е.В. Теория точечного взрыва, М., «Физматгиз», 1961г.

5. Коул Р. Подводные взрывы, М., ИЛ, 1950г.

6. Кольский Г. Волны напряжений в твердых телах. М., ил., 1955.

7. Ханукаев А.Н. Энергия волн напряжений при разрушении пород взрывом, М., Госгортехиздат, 1962 г.

8. Баум Ф.А., Станюкевич К.П., Шехтер Б.П. Физика взрыва, М., «Физматгиз», 1959 г.

9. Зельдович Я.Б. Теория ударных волн и введение в газодинамику, М., АН СССР 1946 г.

10. Ю.Курант Г., Фридрихе К. Сверхзвуковое течение и ударные волны, М., ИЛ, 1950 г.

11. П.Дамбаев Ж.Г. Управление энергией взрыва для направленного разрушения твердых тел. ВНИМИ, Санкт-Петербург 1999, -120с.

12. Кочин Н.Е., Кибель И.А., Розе Н.В. Теоретическая гидромеханика, М., «Физматгиз», 1963 г.

13. Яковлев Ю.С. Гидродинамика взрыва, Л., Судпромгиз, -1961 г.14.3амышляев Б.В., Яковлев Ю.С. Динамические нагрузки при подводном взрыве, Л., Судостроение, 1969 г.

14. Родионов В.Н. К вопросу о повышении эффективности взрыва в твердой среде, М., ИГД им. Скочинского А.А., 1962 г.

15. Власов О.Е. Основы динамики взрыва, М., изд. ВИА, 1945 г.

16. Sharfs I.A. The production of elastic waves by explosion pressure. Geophysics, vol. 7, №2, 1942 y.

17. Кобранова В.Н. Физические свойства горных пород, М., "Гостоптехиздат" 1962 г.19.0гибалов П.М., Кийко И.А. Очерки по механике высоких параметров, М, изд. МГУ, 1966 г.

18. Ржевский В.В., Ямщиков B.C. Акустические методы исследования и контроля горных пород, М, «Наука», 1973 г.

19. Родионов В.Н., Адушкин В.В., Костюченко В.Н., Николаевский В.Н., Ромашов А.Н., Цветков В.Н. механический эффект подземного взрыва, М, «Недра», 1971 г.

20. Никольс Г.Р., Дюваль В.Н. Влияние акустической жесткости на волны напряжения, образованные взрывом в горной породе, в сб.: Механика горных пород, М, «Недра», 1966 г.

21. Nicholls G.R. et Duvall W. Effect of characteristic impedance of explosiongenerated strain pulses in rock. February, 1962 y.

22. Баум Ф.А. Процесс разрушения горных пород взрывом, М, «Физматгиз», 1959 г.

23. Юхансон К., Персон П. Детонация взрывчатых веществ, М, «Мир», 1973 г.

24. Ханукаев А.Н. Физические процессы при отбойке горных пород взрывом, М, «Недра», 1974 г.

25. Hino К. Quarterly of the Colorado School of Mines, July, 1959 y.

26. Noran C.H. Blasting experiments in granite rock. Colo. Sch. Mines, 1956 y.

27. Athison T.C. Explosive fragmentation principles. U.S. Bureau of Mines. Presented et the International Conference on the Mechanism of Rock Breakage by Explosives et Fonteinneblean, France, Cetober 8-9. 1970.

28. Баранов Е.Г., Коваленко B.A. Формирование энергии ударных волн при взрыве скважинных зарядов. В сб. «управление энергии взрыва», «Илим», Фрунзе, 1970 г.

29. Компанеец А.С. Ударные волны в пластической уплотняющейся среде. Труды ДАН СССР, 1956 г., т. 109, № i.

30. Кошелев Э.А. О диссипации энергии при подземном взрыве, «ЦМТН», 1972 г. № 5.

31. Родионов В.Н., Цветков В.М. Исследование процесса развития взрывной полости при камуфлетном взрывании. В сб.: Взрывное дело, М., «Недра», 1968, №64/21.

32. Родионов В.Н. К вопросу о повышении эффективности взрыва в твердой среде. В сб.: Взрывное дело, М., «Недра», 1963, № 57/8.

33. Андреев К.К., Беляев А.Ф. Теория взрывчатых веществ, М, «Оборонгиз», 1960 г.

34. Беляев А.Ф. Горение, детонация и работа взрыва конденсированных систем, М, Недра», 1966 г.

35. Дубнов JI.B. К вопросу о потерях в детонационной волне. «Журнал физической химии», 1960 г. вып. 10.

36. Boukart I. L'energie libeler par lea explosife de sécurité. Explosife, №4, 1961.

37. Гоголев В.М. и др. О ближней зоне взрыва сосредоточенного заряда. В сб.: Труды V сессии ученого совета по народнохозяйственному использованию взрыва. Фрунзе, «Илим», 1965г.

38. Покровский Г.И. Взрыв, М., «Недра», 1973 г.

39. Боровиков В.А. К расчету параметров волн напряжений при взрыве удлиненного заряда в горных породах. Сб.:Взрывное дело,М.,Недра,1976, №76/33

40. Taylor J.W. Detonation in Condensed Explosives, Oxford, 1962.

41. Покровский Г.И., Федоров И.С. Действие удара и взрыва в деформируемых средах. М., «Госгортехиздат», 1957 г.

42. Ханукаев А.Н., Баранов Е.Г., Мосинец В.Н. Экспериментальные исследования процесса разрушения пород взрывом. Фрунзе, «Илим», 1961г.

43. Hino К. Theory and practice of blasting. Nippen Kayaky Co Ltd., 1959.

44. Мельников H.B. Использование энергии взрывчатых веществ и кусковатость пород при взрывных работах. «Горный журнал» 1940, № 5-6.

45. Марченко JI.H. Увеличение эффективности взрыва при добывание полезных ископаемых. М., «Недра», 1965.

46. Демидюк Г.П., Бугайский А.Н. средства механизации и технология взрывных работах с применением гранулированных взрывчатых веществ, М., «Недра», 1975.

47. Марченко JI.H., Кудряшов B.C. Влияние конструкции заряда на дробление породы и степень проработки подошвы уступа. В сб.: Взрывное дело, М., «Недра», 1961, № 47/4.

48. Сеинов Н.П. О путях повышения механической работы взрыва. В сб.: Взрывное дело. М., «Недра» 1974. № 73/30.5¡.Мельников Н.В., Марченко Л.Н. Энергия взрыва и конструкция заряда, М., «Недра», 1964.

49. Атчисон Т., Дювалль В. Влияние радиального зазора на волны напряжений, образованные взрывом в породе. «Механика горных пород», М., «Недра», 1966.

50. Athison Т.С. The effect of coupling on explosives performance. "Quart. Colorado School Mines", 56, № 1, 1961.

51. Athison T.C. Explosive fragmentation principles. U.S. Bureau of Mines. Presented at the International Conference on the Mechanism of Rock Breakage by Explosives at Fontainneblean, France, Cetober, 8-9, 1970.

52. Athison T.C. The effect of coupling on explosives performance. "Quart. Colorado School Mines", 56, № 1, 1961.

53. Барон Е.Г. Исследование по дроблению каменных блоков действием взрыва в Англии. В сб. «Взрывное дело», М., «Госгортехиздат», 1962, № 50/7.

54. Игнатьев А.Д., Ватолин Е.С. опыт применения скважинных зарядов с гидрозабойкой для отбойки угля. В сб.: Взрывное дело, «Госгортехиздат», М., 1960, №44/1.

55. Leppak W. Sprengvrsuche oit wasserbesatz patronen in Schwefel und Kalibergbau auf Sazilien. "Bergbau", 13, № 2, 1962.

56. Ханукаев A.H., Боровиков B.A. О взаимосвязи между параметрами ударных волн в зарядной камере и волны напряжений в породе. Сб. "взрывное дело", М., Госгортехнадзор,1962, №50/7.

57. Боровиков В.А., Ванягин И.Ф., Малышев JI.K., Цукерман Я.Н. Влияние расояния между зарядами на эффкт взаимодействия встречных полей напряжений. Горный журнал №5, 1974

58. Боровиков В.А., Ванягин И.Ф. Физика взрывного разрушения. Л., изд. ЛГИ, 1974.

59. Неласов Ю.П. Ударные адиабаты и ближняя зона взрыва в буровых растворах разной плотности. ПМТФ, 1973, № 3.

60. Беляцкий В.П., Рыскунов A.A. Исследование взрыва в граните с помощью импульсной рентгеносъемки. Труды НВИИ , Красноярск, 1971, № 10.

61. Головин Г.М., Боровиков В.А., Карпунов Е.Г., Гринберг И.Н. Исследование рациональных интервалов замедления при короткозамедленном взрывании. Сб.: Взрывное дело, М., «Недра», 1965, № 57/14.

62. Боровиков В.А. О влиянии кольцевого заряда, заполненного кварцевым песком на параметры волны напряжений при взрыве удлиненных зарядов. «Горный журнал», 1975, №11.

63. Галаджий Ф.М. Новые способы обеспечения безопасности ведения взрывных работ. В сб.: Вопросы безопасности в угольных шахтах. М., «Госгортехиздат», 1960.

64. Власов O.E. Основы динамики взрыва. М., изд. ВИА, 1945.

65. Ващенко В.И., Матюшин Ю.Н., Пепекин В.И., Апин А .Я. Энергия взрыва водонаполненного гексогена «ФГВ», 1971, №3.

66. Демидюк Г.П., Бугайский А.Н. средства механизации и технология взрывных работах с применением гранулированных взрывчатых веществ, М., «Недра», 1975.

67. Никогосян Л.Г. Новая технология добычи штучного камня с помощью буровзрывных работ на карьерах Армении // Горный журнал.-1981. №11.-с.34-36.

68. Михельсон P.B. К вопросу повышения точности оконтуривания блочного камня при добыче взрывным способом. // Вопросы физики горных пород. -№5.-с.101-104.

69. Блохин В. А. Добыча блочного камня буровзрывным способом. // Строительные материалы. -1977 №6. -с. 10-11.

70. Григорян С.С., Черноусенко A.B. Задача о поршне для уравнения динамики грунта // ПММ.-1961.-т.25,вып.5.-с.867-884.

71. Миндели Э.О. Разрушение горных пород.-М.: Недра. 1974.-439с.

72. Краснов Ю.К. Действие метательных и бризантных ВВ на горную породу.// ФТПРПИ. -1981.- № 1.-С.43-45.

73. Кузнецов В.М., Поляк Э.Б. Импульсно-гидродинамические схемы взрыва на выброс шпуровых зарядов.//ФТПРПИ-1973- № 4.-С.32-40.

74. Лурсманашвили Г.С. Исследование методов повышения эффективности взрывных работ при гладком расколе и добыче блочного камня. Автореф. дис.канд. техн. наук. -Л., 1970. 19с.

75. Боровиков В.А. Влияние воздушного кольцевого зазора зарядами и стенкой шпура на волну напряжений.//ФТПРПИ. 1975. № 5. -с.31-32.

76. Михалюк A.B. Гоные породы при неравномерных механических нагрузках. -Киев: Наукова думка, 1980. -151с.

77. Дамбаев Ж.Г. Разработка методики определения зоны нарушенности штучного камня от воздействия взрыва разрушающим методом. Тезисы доклада . на 1-ой Регинальной научно-технической конференции, Караганда, 1989, с.61.

78. Барон В.А., Кантор В.Х. Техника и технология взрывных работ в США. -М.: Наука, 1989-375с.

79. Ito. I. e. af. Rock Breakage by Stooth Blasting.-Proc.of the Sec. Congress о the Int. Soc. for. Rock Mech., v.3, Belgrad, 1970.

80. Азаркович A.E., Шуйфер М.И., Тихомиров А.П. Взрывные работы вблизи охраняемых объектов. М., Недра, 1984 г. -212 с.

81. Баранов Е.Г., Мосинец В.Н. Метод взрывания с предварительным оконтуриванием разрушаемого массива. // Горный журнал- 1964. № 8. С.14-16.

82. Барон Л.И., Турчанинов H.A., Ключников A.B. Нарушенность пород при контурном взрывании. -Л., Наука, 1975. -339 с.

83. Бротанек И., Вода И. Контурное взрывание в горном деле и строительстве-М., Недра, 1983 г.-143 с.

84. Дамбаев Ж.Г., Здитовецкий A.B. Определение зоны нарушенности природного камня при добыче взрывным способом // Ленинградский горный институт. Л., 1989. С.З. Деп. в ВНИТИ, №4536-В89. Деп.

85. Паду ков В. А., Маляров И.П. Механика разрушения гоных пород при взрыве. Иркутск, ИГУ, 1985г. -125с.

86. Ладога-Онега-Петрозаводск, 1999.Н.С., Романов А.И. Промышленные взрывчатые вещества. М., Недра, 1988.

87. Ершов Л.В., Либерман Л.К., Нейман Н.Б. Механика горных пород. М., Недра, 1987.

88. Жуков В.В., Котенко В.Ф., Коротких Ю.Г. Динамическое формирование и разрушение горных пород. Л., Наука, 1979.

89. Любовиц Г. Разрушение. Т.1. -М., Недра, 1973.

90. Падуков В.А. Горная геомеханика. Санкт-Петербург, С-ПГГИ (ТУ), 1997г.-133с.

91. Кернгоф Ф. Модуляция хрупкой трещины упругими волнами. // Физика быстропротекающих процессов. Т.2. М., Мир, 1971. с.3-67.

92. Кирштейн И.М., Клюшников В.Д., Ломакин Е.В. Основы экспериментальной механики разрушения. М., Изд-во МГУ, 1989. - 19 с.

93. Дамбаев Ж.Г. Моделирование взрыва системы скважинных зарядов при статических напряжениях в горной породе. Тезисы доклада на 1-ом Всесоюзном семинаре «Проблемы разработки полезных ископаемых в условиях высокогорья», Фрунзе, 1987.

94. Никифоровский B.C., Шемякин Е.И. Динамическое разрушение твердых тел. Новосибирск, Наука, 1979. 271 с.

95. Дамбаев Ж.Г., Аюрзанайн Б.А., Бундаев В.В. Расчет НДС стержня при динамическом осевом нагружении по пространственной схеме. Сб. тр. ВСТИ. Улан-Удэ, 1984.

96. Баум Ф.А., Григорян С.С., Санасарян Н.С. Определение импульса взрыва вдоль образующей скважины и оптимальных параметров скважинного заряда //взрывное дело. М., Недра, 1964. - №54/11. -с.53-102.

97. Кузнецов В.М. Поляк Э.Б. Импульсно-гидродинамические схемы взрыва на выброс шпуровых зарядов // Физ.-техн. проблемы разработки полезных ископаемых. 1973. —№4. - с.32-40.

98. Дамбаев Ж.Г., Егодуров Г.С. Численное решение уравнений гиперболического типа с однородными граничными условиями. Сб. научных трудов. ВСГТУ, вып. 2,-Улан-Удэ, 1997.

99. Взрывные явления. Оценка и исследования: / Бейкер Г.У., Кокс П., Уэстайн П. И др. В 2кн. -М.: Мир, 1986

100. Григорян С.С., Черноусенко A.C. . Задача о поршне для управления динамикой грунтов // ПММ. 1961. - т.25. вып. 5. - с. 867-884.

101. Дамбаев Ж.Г. Расчет напряженно-деформационного состояния массива при взаимодействии контурных зарядов // Тез. Докл. V Региональной конференции молодых ученых (Апатиты, 16-20 Февраля 1987г.) Апатиты: Изд-во КФАН СССР, 1987.

102. Дамбаев Ж.Г. Исследование газодинамического процесса взрыва удлиненного цилиндрического заряда. Сб. трудов 6го семинара-совещания "Кубатурные формулы и их приложения" Улан-Удэ, 1997.

103. Дамбаев Ж.Г. Рациональное использование энергии продуктов взрыва при добыче кристаллосырья и направленном расколе горных пород. V Международный горно-геологический Форум. Санкт-Петербург, 1997.

104. Кузнецов Г.Н. Моделирование проявлений горного давления. М., Недра, 1968.

105. Новожилов В.В. К основам теории равновесных трещин в упругих телах. // ПММ. 1969. -т.ЗЗ. вып. 5. - с. 797-812.

106. Шер E.H. Об одном случае равновесия системы радиальных трещин // ПМТФ. 1974. - № 5. - с. 156-159.

107. Дамбаев Ж.Г., Парамонов Г.П. Взаимодействие волн напряжений при взрыве удлиненных цилиндрических зарядов. Тезисы доклада на 1-ой Региональной научно-технической конференции. Караганда, 1989.

108. Дамбаев Ж.Г., Здитовецкий A.B. Куликов B.C. Отбойка штучного камня из крепких горных пород бризантными ВВ. Л.: ЛГИ, 1990. Деп. в ЦНИИцветмет экономики и информации, № 1901-ЦМ90.

109. Бабаков В.А., Таран А.П. К расчету поля напряжений при взрыве удлиненных зарядов // ФТПРПИ. 1976. - № 5. - с. 55-59.

110. Кошелев Э.А. Об определении зон трещиноватости при взрыве в горной породе // ФТПРПИ. 1985. - № 4. - с. 41-47.

111. Боровиков В.А., Ванягин И.Ф. К расчету параметров волны напряжений при взрыве удлиненного заряда в горной породе //Взрывное дело М., Недра, 1976. -№76/33. - с.74-85.

112. Годунов С.К. Уравнения математической физики.-М.:Наука, 1971.

113. Уорминг О., Кутлер Р., Ломаке В. Нецентральные разностные схемы второго и третьего порядков точности для решения нелинейных уравнений гиперболического типа//Ракетная техника космонавтика.-1973-№2 с.76-85.

114. Блохин В.А. Добыча блочного камня буровзрывным способом // Строительные материалы. 1977. №6. - с. 10-11.

115. Кутузов Б.Н., Краснов Ю.К. О разрушающем действии контурных зарядов // ФТПРПИ. 1981. - № 3. - с. 70-76.

116. Дамбаев Ж.Г., Егоров М.Г., Здитовецкий A.B. Определение нарушенности массива горных пород по спектрам поглощения упругого импульса. Тр. 7-ой Якутской республиканской научно-технической конференция молодых ученых и специалистов. Якутск, 1988.

117. Боровиков В.А., Ванягин И.Ф. Техника и технология взрывных работ: Учеб. Пособие Л., изд-во ЛГИ, 1985. -92с.

118. Дамбаев Ж.Г., Здитовецкий A.B., Куликов B.C. Отбойка штучного камня из крепких пород бризантными ВВ // JL: ЛГИ, 1990. С.З. Деп. в ЦНИИцветмет экономики и информации, № 1901-ЦМ90.

119. Ковалевский В.Н. Обоснование параметров зарядов ВВ направленного действия, обеспечивающих сохранность законтурного массива. Автореферат дис. к.т.н. Л., 1989. - 19с.

120. Кузнецов В.А. Отбойка мраморных блоков контурными шпуровыми зарядами ДШ //Научные основы комплексно-механизированных и автоматизированных карьеров. М., 1979. с. 85-89.

121. Александров А.Я., Ахметзянов М.Х. поляризационно-оптические методы механики деформированного тела. М., Недра, 1973. С.576.

122. Баранов Е.Г., Мосинец В.Н. Метод взрывания с предварительным оконтуриванием разрушаемого массива. // Горный журнал- 1964. № 8. С.14-16.

123. Барон Л.И., Турчанинов H.A., Ключников A.B. Нарушенность пород при контурном взрывании. -Л., Наука, 1975. -339 с.

124. Дамбаев Ж.Г., Ковалевский В.Н., Шеков В.А. Оптимизация параметров динамических нагрузок при взрывной отбойке блочного камня. Доклад на Международной конференции по малому горному бизнесу на Северо-Западе России. Петрозаводск: Карелия, 1995.

125. Ханукаев А.Н. Физические процессы для отбойки горных пород взрывом, М, «Недра», 1979 г.

126. Дамбаев Ж.Г., Ковалевский В.Н., Чернобай В.И. Экспериментальное определение скорости развития трещин при взаимодействии волн напряжений. Доклад на Междун. конф. "Месторождения индустриальных минералов фенноскандии". -Петрозаводск, 1999.

127. Кольский Г. Волны напряжений в твердых телах. М., 1955. 192с.

128. Родионов В.Н., Адушкин В.В., Костюченко В.Н., Николаевский В.Н., Ромашов А.Н., Цветков В.Н. механический эффект подземного взрыва, М, «Недра», 1971 г., 221с.

129. Шемякин Е.И. О волнах напряжений в прочных горных породах // ПМТФ. 1963. - № 5. - с. 83-93.

130. Шемякин Е.И. О поведении горных пород при динамических нагрузках // ФТПРПИ. 1966. - № 1. - с. 12-20.

131. Егодуров Г.С., Дамбаев Ж.Г. Расчеты на ударную нагрузку, (методические указания для студентов и преподавателей), ВСТИ, Улан-Удэ, 1992.

132. Боровиков В.А., Дамбаев Ж.Г. Explosion tecnology for extraction of gemstones. PROCEEDINGS OF THE FIFTH INTERNATIONAL SYMPOSIUM JN ROCK FRAGMENTATION BY BLASTING-FRAGBLAST-5. MONTREAL- QUEBEC /CANADA/, 25-29 AUGUST, 1996.

133. Боровиков В.А. Развитие газовой полости при взрыве удлиненного заряда в горных породах // ФТПРПИ. 1980. - № 6. - с. 40-53.

134. Родионов В.Н., Адушкин В.В., Костюченко В.Н., Николаевский В.Н., Ромашов А.Н., Цветков В.Н. механический эффект подземного взрыва, М, «Недра», 1971 г., 221с.

135. Амензаде Ю.А. Теория упругости. М., Высшая школа, 1971, 278с.

136. Шемякин Е.И. Расширение газовой полости в несжимаемой упругопластической среде (к изучению действия взрыва на грунт) // ПМТФ. 1961.-№ 5.-с. 91-99.

137. Кук М.А. Наука о промышленных взрывчатых веществах / Под ред. Демидина. М., Недра, 1980. -453с.

138. Боровиков В.А., Ванягин И.Ф. техника и технология взрывных работ: Учеб. Пособие Л., изд-во ЛГИ, 1985. -92с.

139. Любонец Г. Разрушение. Т.7. М., Недра, 1973.

140. Кернгоф Ф. Модуляция хрупкой трещины упругими волнами. // Физика быстропротекающих процессов. Т.2. М., Мир, 1971. с.3-67.

141. Дамбаев Ж.Г., Егодуров Г.С. Методы оптимизации параметров буровзрывных работ при добыче строительных материалов и изделий из природных камней. Сб. научных трудов Польско-Российского научного семинара «Теоретические основы строительства», Москва. 1996.

142. Родионов В.Н., Адушкин В.В., Костюченко В.Н., Николаевский В.Н., Ромашов А.Н., Цветков В.Н. механический эффект подземного взрыва, М, «Недра», 1971 г., 221с.

143. Саврук М.П., Осив П.Н., Прокопчук Н.В. Численный анализ в плоских задачах теории трещин. Киев: Наукова думка, 1989. - 247с.

144. Дамбаев Ж.Г. Исследование газодинамических параметров продуктов взрыва удлиненного цилиндрического заряда. Сб. научных трудов. ВСГТУ, вып. 4, Улан-Удэ, 1997.

145. Дамбаев Ж.Г., Сурков А.П. Изгиб круглой пластинки при однородном набухании. Сб. научных трудов. ВСГТУ, вып. 5, Улан-Удэ, 1997.

146. Броуд Г. Расчеты взрывов на ЭВМ: Подземные взрывы сб. ст.: Пер. с англ. М., Мир, 1975, -164с.

147. Кернгоф Ф. Модуляция хрупкой трещины упругими волнами. // Физика быстропротекающих процессов. Т.2. М., Мир, 1971. с.3-67.

148. Любонец Г. Разрушение. Т.4. М., Недра, 1973.

149. Новожилов B.B. К основам теории равновесных трещин в упругих телах. // ПММ. 1969. - т.ЗЗ. вып. 5. - с. 797-812.

150. Поручиков В.Б. Методы динамической теории упругости. М., Наука, 1986.-328с.

151. Саврук М.П., Осив П.Н., Прокопчук Н.В. Численный анализ в плоских задачах теории трещин. Киев: Наукова думка, 1989. - 247с.

152. Сиратори М., Миеси Т., Мацу сита X. Вычислительная техника разрушения. М., Мир, 1986. -334с.

153. Удар, взрыв и разрушение: Сб. ст. М., Мир, 1981. -224с.

154. Черепанов Г.П. Механика хрупкого разрушения. М., Наука, 1974.-640с.

155. Чертков В.Я. Теоретическая оценка характеристик повышенной микротрещиноватости при взрывной отбойке блочного камня // ФТПРПИ. -1983. -№ 3. с. 36-42.

156. Шер E.H. Пример расчета движения радиальных трещин, образующихся при взрыве их хрупкой среде в статистическом приближении // ФТПРПИ. -1982.-№2.-с. 40-42.

157. Исаков Л.П., Шер E.H. Задача о динамике развития направления трещин при шпуровом взрывании // ФТПРПИ. 1983. - № 3. - с. 28-36.

158. Бычков Г.В. Проектирование буровзрывных работ на месторождениях природных облицовочных камней // Изв. ВУЗов. Горный журнал. 1985. -№2. - с. 44^8.

159. Боровиков В.А., Ванягин И.Ф. Физическое моделирование действия взрыва и процесса разрушения горных пород взрывом: Учеб. Пособие Л., изд-во ЛГИ, 1984.-106с.

160. Боровиков В.А., Фисунов В.Д.,Виноградов В.П., Ванягин И.Ф., Выбор расстояния между смежными шурами при контурном взрывании. В сб. Технология добычи угля подземным способом. М., ЦНИЭИуголь, №3, 1975

161. Нефедов М.А. Разработка технических решений и эффективности технологий направленного взрывного раскола и разрушения горных пород на карьерах стройматериалов. Автореферат докторской диссертации, изд. СПГГИ(ТУ), Санкт-Петербург, 1993.

162. Дамбаев Ж.Г. Математические основы динамических нагрузок взрыва при добыче строительных материалов. Сб. научных трудов. ВСГТУ, вып. 2, Улан-Удэ, 1997.

163. Дамбаев Ж.Г. Управление режимом взрывного воздействия для направленного разрушения горных пород. Материалы Международной конференции «Взрывное дело - 99», -М., 1999.

164. Нефедов М.А. Направленное разрушение горных пород. Изд-во ЛГУ 1993г. -246с.

165. Дамбаев Ж.Г. Совершенствование параметров БВР на основе разработки физико-механической модели взрыва отбойки блоков природного камня. Автореферат кандидатской диссертации, изд. ЛГИ, Ленинград, 1991.

166. Карзов Г.В., Марголин Б.З., Швецов В.А., Физико-механическое моделирование процессов разрушения.-Санкт-Петербург, 1993-389с.

167. Сиратори М., Миеси Т., Мацусита X., Вычислительная техника разрушения.-М., Мир, 1986.-334с.

168. Физика взрыва. Под. ред. К.П. Станюковича. Наука, М. 1975 -546с.

169. Жигалко Е.Ф. Динамика ударных волн. Изд-во ЛГУ, 1987г. -287с.

170. Удар, взрыв и разрушение, серия Механика. "Мир". М. 1981

171. Зверьев И.Н., Смирнов H.H. Газодинамика горения. Изд-во МГУ 1987г.-307с.

172. ANS YS. ANSYS(R) Release 5.4 UP19971021, ANSYS lnc, 1997.

173. Ершов Л.В., Горбунов В.А., Нейман Н.Б. Математические методы в горном деле. -М.: Изд-во МГИ, 1980.

174. Дубнов Л.В., Бахаревич Н.С., Романов А.И. Промышленные взрывчатые вещества. -М.: Недра, 1988.

175. Осколков В.А. Облицовочные камни месторождений СССР: Справочное пособие. второе изд., М.: Недра, 1991г.-272с.

Похожие работы

Разработка полезных ископаемых
05.15.00