автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.11, диссертация на тему:Физико-техническое обоснование параметров взрывной подготовки рудного массива к выемке на открытых горных работах

Р Г Б ОД

~ 9 ОПТ 1335

, На правах рукописи КАРКАШАДЗЕ Гиоргий Григолович

УД'К 622.271.3 : 622.5.52 -.622.235.5 : 622.243.94

ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ВЗРЫВНОЙ ПОДГОТОВКИ РУДНОГО МАССИВА К ВЫЕМКЕ НА ОТКРЫТЫХ ГОРНЫХ РАБОТАХ

Специальность 05.15.11 — «Физические процессы горного производства»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва 1995

N

Работа выполнена в Московском государственном горном университете.

Научный консультант:

заслуженный деятель науки и техники Российской Федерации проф., докт. техн. наук С. А. ГОНЧАРОВ.

Официальные оппоненты:

докт. техн. наук, проф. КУТУЗОВ Б. Н.,

докт. техн. наук, проф. РЕПИН Н. Я.,

докт. техн. наук, проф. МУЛЬТАНОВ С. И.

Ведущая организация — Институт проблем комплексного освоения недр (ИПКОН) РАН. г. Москва.

в .'.г час. на заседании диссертационного совета Д-053.12.06 при Московском государственном горном университете по адресу: И7049, Москва, Ленинский пр., 6.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Защита диссертации

1Р~ч

Автореферат разослан « У>. »

1995 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

докт. техн. наук, проф. БАКЛАШОВ И. В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В настоящее время доминирующей технологией разработки рудных месторождений являются открытые горные работы, удельный вес которых составляет около 80%. Выемка руды, на карьерах осуществляется буровзрывным способом, .который в значительной мере определяет себестоимость до'бычи полезного ископаемого, так как является одним из са;мых трудоемких и энергоемких процессов. Важнейшее направление совершенствования технологии открытых горных работ — широкое внедрение в производственную практику новых способов подготовки рудного массива к выемке, обеспечивающих снижение затрат на выполнение базовых технологических операций (бурение, взрывное и механическое дробление) за счет целенаправленного изменения параметров рудного массива. Повышение эффективности разработки полезного ископаемого возможно за счет более рационального использования энеогии взрыва с целью не только 'более качественного дробления торной массы, но и разупрочнения и осушения рудного массива, что позволяет сделать последующие технологические процессы выемки и передела руды более экономичными.

Таким образом, вопрос подготовки рудного массива к выемке на карьерах сводится к использованию .как можно большей, части энергии взрыва на целенаправленное изменение параметров породного массива (понижение крепости, снижение степени обводненности) и повышение качества дробления горной массы.

Эта актуальная научно-техническая проблема может быть решена за счет разработки новых технических решений на базе детального исследования физической сущности процессов разрушения, разупрочнения и осушения породного массива при взрывной отбойке.

Диссертационная работа посвящена теоретическому и экспериментальному исследованию закономерностей процессов разупрочнения и разрушения горных пород при взрывной отбойке на .карьерах с учетом их физико-механических свойств и условий нагружения, а также изучению закономерностей

осушения рабочих уступов в различных технологических вариантах БВР.

Цель работы состоит в разработке способов подготовки рабочих уступов карьеров к выемке руды, обеспечивающих увеличение производительности шарошечного бурения окважин, повышение стойкости шарошечных долот, повышение эффективности формирования ¡котловых .полостей в скважинах три их термическом расширении, снижение удельного расхода взрывчатых ¡веществ и экономию их дорогостоящих водоустойчивых типов.

Идея работы состоит в управлении ¡параметрами взрывной отбойки пород на карьерах, обеспечивающими разупрочнение (массива, снижение его обводненности, повышение качества дробления горной массы.

Методы исследований. В работе использован комплекс методов исследований, включающий научное обобщение и анализ передового опыта, аналитические методы механики сплошной среды, термоупрутости, газодинамики, гидромеханики, ' моделирования физических процессов на ЭВМ, а также испытания технологических разработок в производственных условиях и статистический анализ экспериментальных результатов.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

— закономерность взрывного разупрочнения породного массива динамическими нагрузками олисывается на основе уравнения долговечности, учитывающего изменение главных напряжений во времени, базовые прочностные свойства пород и масштабный фактор;

— напряжения в породном масивве, обусловленные взрывом скважинных зарядов произвольной конфигурации, определяются по принципу суперпозиции напряжений от элементарных зарядов различного диаметра, инициируемых в заданной последовательности с учетом времени ,межс,кважинного замедления; при этом влияние вертикальных и горизонтальных границ отражения учитывается одновременным включением зеркально отраженных мнимых элементарных зарядов с давлением противоположного знака, удовлетворяющих граничным условиям;

— для сравнительной оценки эффективности различных схем взрывания отбойных скважин может 'быть использована функция потери сплошности, учитывающая ¡компоненты, тензора динамических напряжений и прочностные свойства пород;

— двухкотлавой скважинный заряд обеспечивает повышенную эффективность взрывного дробления л о сравнению с однокотловым зарядом, что объясняется увеличением аэродинамического сопротивления на пути вылета продуктов детонации из скважины и более равномерным распределением энергии волн напряжений в .породном массиве;

— обводненность отбойных скважин понижается с помощью предварительных ¡взрывов, обеспечивающих образование в рудном массиве отводящих каналов с повышенным коэффициентом фильтрации.

Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются:

— применением апробиройанных методов механики сплошной среды, гидромеханики и аэродинамики;

— удовлетворительной сходимостью результатов аналитических исследований, лабораторных и производственных экспериментов;

— положительными результатами производственных испытаний и внедрения результатов исследований.

Научное значение работы заключается в разработке методов расчета, в там числе: показателей разупрочнения и разрушения горных пород при взрывной отбойке с применением зарядов различной формы; конфигурации скважин при их термическом расширении в процессе произвольного перемещения термоинструмента; параметров водопонижения на рабочих уступах за счет предварительных взрьгвов.

Научная новизна работы заключается в следующем:

— установлены зависимости, позволяющие производить сравнительный анализ интенсивности разупрочнения и разрушения породного массива при взрыве скважинных зарядов произвольной конфигурации с учетом механических и прочностных свойств пород, масштабного фактора, конструкции зарядов, направления и последовательности их инициирования;

— установлены закономерности формирования депрессион-ной кривой в породном массиве, представленном в виде среды с различными коэффициентами фильтрации при наличии вертикальных свободных границ и дренажных скважин, включаемых в работу в различные моменты! времени при проведении в них предварительных'взрывов;

— обоснован механизм повышения энергоотдачи при взрыве двухкогловых скважинных зарядов по сравнению с одно-котловыми;

— разработана теоретическая модель процесса формирования котловой полости при термическом расширении скважин в зависимости от режима продольного перемещения термоинструмента.

Практическое значение диссертации заключается в разработке:

— технологических вариантов подготовки рудного массива к выемке с предварительным его взрывным разупрочнением и осушением, обеспечивающих повышение стойкости шарошечных долот, повышение производительности бурения и экономию дорогостоящих водоустойчивых взрывчатых веществ;

— конструкции и технологии формирования двухкотлово-го окважинного заряда, обеспечивающего повышение энергоотдачи при взрыве, улучшение качества взрывного дробления и экономию ВВ.

Реализация выводов и рекомендаций. Результаты: использованы при составлении следующих документов:

— «Инструкция по технологии образования двухкотловой зарядной 'полости оптимальных размеров в условиях Михайловского ГОКа»,

— «Методика расчета рациональной величины перебура 'при 'использовании двужкотловых скважинных зарядов ВВ в условиях Михайловского ГОКа»,

— «Инструкция по применению технологии МГИ по совершенствованию буровзрывных работ на карьерах».

Рекомендации используются при проектировании буровых работ на железорудных карьерах Михайловского, Оленегор-окого и Костомукшского ГОКов.

Апробация работы. Основное содержание работы и отдельные ее положения докладывались на научно-технических советах Михайловского, Оленегорского, Костомукшского и Стой-¡ленского ГОКов (1990—1994 гг.), на конференции в рамках «Недели горняка» в МГГУ '(1:994 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 30 работ, из них основными являются 16, в том числе 6 авторских свидетельства на изобретения.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения и содержит страниц машинописного текста, рисунков, 7 приложений и список литературы из Г52 наименований.

Автор выражает глубокую благодарность научному консультанту заслуженному деятелю науки и техники Российской Федерации проф., докт. техн. наук С. А. 'Гончарову, коллективам кафедр физики горных пород и процессов и разрушения горных пород взрывом (МГГУ) и коллегам по совместной научной работе, а также инженерно-техническим работникам горно-обогатительных комбинатов, принимавших участие в проведении экспериментальных исследований по теме диссертации.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

В современных условиях процессы разработки железорудных ¡месторождений характеризуются большими материальными затратами при -производстве буровзрывных работ. Углубление карьеров и вовлечение в переработку все более крепких горных пород существенно отражается на себестоимости

полезного ископаемого не только за счет трудоемкости разрушения пород, но и за счет усложнения горных работ .в условиях возрастающей обводненности рудных массивов.

Проблеме повышения эффективности буровзрывных работ в рудных массивах посвящено большое количество научных работ и технических, разработок. Значительный вклад в теорию и практику БВР за последний период внесли ученые В. А. Боровиков, И. Ф. Ванягин, С. Д. Викторов,, М. Ф. Дру-кованный, Э. И. Ефремов, ¡Б. Н. Кутузов, Г. М. Крюков, В. М. Комир, Ю. С Мец, В. И. Мосинец, Н. Я. Репин, В. П. Тара-сенко и др.

Решение этой проблемы возможно за счет всестороннего исследования физических процессов горного производства и особенно процессов разрушения горных пород, на долю которых приходятся основные энергозатраты. Усложнение ведения буровзрывных работ на глубоких горизонтах карьеров предопределяет необходимость дальнейшего совершенствования существующих способов взрывной отбойки горной массы, разработки новых методов, обеспечивающих лучшее качество 'взрывного дробления, повышение производительности бурения, интенсификацию процесса разупрочнения горных пород на стадиях, предшествующих обуриванию породных массивов, и в процессе взрыва, а также целенаправленное осушение рабочих уступов при минимальных материальных затратах.

В соответствии с изложенным целью исследований является обоснование параметров взрывной подготовки рудного массива к выемке на карьерах, обеспечивающих: повышение производительности буровых работ, экономию дорогостоящих взрывчатых веществ, повышение качества взрывного дробления и разупрочнения горной ¡массы.

Для достижения указанной цели необходимо решить следующие научно-технические задачи:

— разработать теоретическую модель процесса разупрочнения горных пород при взрыве произвольного количества скважшпшх зарядов различной конфигурации с учетом свойств пород и условий взрывания;

— исследовать закономерности взрывного дробления горных пород в зависимости от конфигурации скважинных зарядов;

— исследовать закономерности осушения рабочих уступов в технологических вариантах буровзрывных работ;

— исследовать, энергоотдачу снважинных зарядов © зависимости от их. конфигурации;

— на базе теоретических и экспериментальных исследований разработать технические решения, обеспечивающие экономию дорогостоящих В В, шарошечных долот, снижение энергоемкости разрушения и повышение производительности (буровзрывных, работ;

— доказать производственными экспериментами работоспособность и экономическую эффективность новых технических решений.

МОДЕЛЬ ПРОЦЕССА РАЗУПРОЧНЕНИЯ

ГОРНЫХ ПОРОД ПРИ ДИНАМИЧЕСКОМ НАГРУЖЕНИИ

Известно, что прочность горных пород зависит от времени действия механических напряжений. Как свидетельствуют эксперименты, прочность горных пород в условиях динамических испытаний превышает прочность при статических испытаниях. Решить задачу оценки величины разупрочнения 'пород под действием изменяющихся во времени динамических напряжений можно на базе положений кинетической теории прочности, в которой процесс разрушения рассматривается как термофлуктуационный разрыв межмолекулярных связей под действием напряжений и зависящий от температуры.

В этом случае, согласно ¡принципу суммирования поврежде ний, условие разрушения без нагрева тела на основе уравнения долговечности имеет вид

где ¿р — длительность нахождения тела под нагрузкой до момента разрушения, с.

где то — период колебаний атомов, то =|10~12... Ю-13 с; И0 — энергия активации разрушения, Дж/моль; у — структурный коэффициент, Дж/(Па-моль); а,кв —величина эквивалентного напряжения в условиях сложнонапряженного состояния, Па; /? — универсальная газовая постоянная; Т—абсолютная температура тела, К.

Параметры, входящие в уравнение (1), связаны с базовыми прочностными свойствами пород, определяемыми по стандартным методикам в условиях действия квазистатических и динамических нагрузок, возрастающих по линейному закону:

(I)

(2)

1п (в,/01)

(3)

ст

А = а-о, ехр (—а-орст),

(4)

где Op" и ops — пределы прочности при квазнстатическом и динамическом растяжении соответственно, Па; о\ и стг — темп нарастания нагрузки при квазнстатическом и динамическом испытаниях, Па/с.

При использовании уравнения долговечности в случае сло-жнонапряженного состояния определены условия применимости энергии активации и эквивалентного напряжения.

'Предполагается, что при наличии растяжения хотя бы в одном из направлений эквивалентное напряжение прямо пропорционально полному напряжению на октаэдрической площадке, равнонаклоннон к направлениям действия главных напряжений.

На этой основе сформулированы следующие условия применения Uо и (Тэкз в зависимости от главных напряжений аь С2, вз-

а) при sign (<ti, 02, оз)>0, т. е. когда все напряжения

сжимающие,

бэкв — |/"г) "окт' ^

б) при sign (аь или а2, или аз) <0, т. е. если хотя бы одно пз напряжений растягивающее,

= к г, (6)

где сГлкг и т0кт —нормальное и касательное напряжения на октаэдрической площадке.

Как показал анализ, формулы (5) и (6) дают удовлетворительное соответствие для известных случаев испытании горных пород в условиях сложнонапряженного состояния. Таким образом, выполненные исследования позволяют решить задачу оценки степени разупрочнения горных пород динамической нагрузкой при известных изменяющихся во времени значениях главных напряжений. Следует принять во внимание, что характеристикой прочности тел являются не только средние значения предельных напряжений, но и дисперсии этих величин. Существует связь между дисперсией экспериментальных результатов н проявлением масштабного эффекта, отражающего факт зависимости прочности от разрушаемого объема тела. Поэтому при переходе от лабораторных экспериментов к породному массиву необходимо учитывать особенности статистического распределения дефектов в объеме.' Физическая причина разрушения такой модели горной породы заключается в вероятности наличия в заданном объеме

«опасного дефекта», которому соответствует определенная величина прочности. Эта модель лежит в основе статистической теории прочности, которая предполагает, что дефекты в горной <породе распределены в соответствии с одним из статистических законов распределения.

В качестве функции вероятности разрушения, наиболее достоверно отражающей реальный процесс, использовано распределение плотности вероятности Вейбулла, учитывающее дисперсию, асимметрию и эксцессу исходного статистического материала измерений. В этом случае интегральная функция распределения плотности вероятности имеет следующий вид:

■-еХРН£Т£П "при х>^-\ (7)

О при жр,,

где х — значение действующего напряжения, Па; р. —крайняя левая граница (Прочности, Па; (5 — параметр ¡масштабного фактора, зависящий от эмпирической дисперсии, Па; К—коэффициент однородности ¡материала.

С практической точки зрения большой интерес представляет задача определения прочности горных пород и .крепости породного 'массива после прохождения волны динамических напряжений (взрывной волны).

Данная задача решается на основе функции потери сплошности от предшествующей нагрузки, действующей в течение времени t

'Р = л|ехр[а.а(г%кв]а?Д| (8)

<В функцию входят значения параметров Л и а, зависящие от базовых прочностных свойств сгр и осж В то же время базовые свойства имеют значительную вариацию, ¡которая описывается соответствующей функцией распределения вероятности разрушения Вейбулла, учитывающей дисперсию, асимметрию и эксцессу прочностных параметров. В этом случае предложено использовать величину математического ожидания для функции потери сплошности в зависимости от статистического распределения предела прочности х. Интегрирование производится по двум параметрам: времени и прочности, что позволяет учесть изменение напряжений во времени и вариацию базовых прочностных свойств в массиве

[ |(-1) Л (*).ехр И*Кк1(0} т (^Г"1 *

0 |Х Р V Р / ' 1

. х— р.

X ехр ' '

йх(И. (9)

к

Таким образом, по формуле (9) можно производить оценку степени разупрочнения породного массива динамической нагрузкой с учетом базовых прочностных свойств, дисперсии и асимметрии исходного статистического материала, полученного в лабораторных экспериментах при определении прочности.. Иными словами, функция (9) позволяет учесть проявление масштабного фактора и осуществить переход от лабораторных результатов определения прочности к прочности в раз-упрочняемом породном массиве. Это позволяет повысить достоверность интерпретации результатов математического моделирования процессов разупрочнения породного массива взрывной волной.

НАПРЯЖЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПОЛУПРОСТРАНСТВА ПРИ ВЗРЫВЕ СКВАЖИННЫХ ЗАРЯДОВ ПРОИЗВОЛЬНОЙ КОНФИГУРАЦИИ

Аналитическое решение задачи построено на основе суперпозиции напряжений от сферических зарядов, составляющих удлиненный скважинный заряд произвольной конфигурации. Закономерности распространения сферической волны напряжений в неограниченном пространстве описываются уравнением движения в сферической системе координат (г, 0, ср), физическими уравнениями в виде закона Гука и уравнением совместности деформаций

+1.1а _ —(Ю)

д2г г дг г2 а1 д£*

где и — перемещение в радиальном направлении, м; а — скорость распространения продольной волны, м/с.

-—-, (11)

V Р (1 + — 2-,)

где Е, V, р — модуль упругости (Па), коэффициент Пуассона и плотность породы (кг/м3).

Общее решение задачи для потенциала смещений ср (г, ¿)

'„(г, =

имеет вид

,(г. о=-М/*-« -Ч х

V 1 — 2м р а г о VI—'' г0 }

X ехр ( - — М, (12)

V 1 - > г0 )

где х — время, отсчитываемое после прихода фронта волны напряжений в рассматриваемую точку '(т>0),

а

(13)

г о— радиус сферической полости; Р(I)—закон изменения давления на контуре сферической полости.

На базе функции смещений вычисляются напряжения в сферической системе координат:

дг г дг

дг2 г дг

где % и С — постоянная Л яме и модуль сдвига:

„ Е

<1 ч- V) (1 —

е? = -

2(1 + V)

(14)

(15)

(Ш)

Компоненты результирующего тензора напряжений, вызванных удлиненным зарядом, состоящим из отдельных сферических зарядов различного диаметра (рис. 1), детонирующих в определенном порядке, определяются по принципу суперпозиции напряжений. Тензор напряжений для удлиненного заряда в /-й скважине, в которой расположено п отдельных сферических зарядов, имеет вид

Т ■

1 н;

В цилиндрической системе координат эти напряжения для прямой волны составляют:

, 2

П

0 0

0

Н 1Г>

-г "?//

1

гч

"у

Я

\вги

1 -

1 = 1

"«Г

щ

2(0

¡=1

п!

(17)

(18)

(19)

(20)

где ftj

где r¡

■ расстояние от исследуемой точки (х, у, z) до ¿-го заряда в /-й скважине (x¡, y¡, z¡¡ ).

rU

V>-/ +(2

ZijY,

расстояние в плане от исследуемой точки до /-и скважины

г^ = (х - Х])г + (у — у^*.

Примем во внимание, что на свободной поверхности полуограниченного пространства нормальные и касательные напряжения равны нулю, т. е. "гг/ = 0, а радиальные и окружные напряжения отличны от нуля а&Ф0). Эти условия будут выполняться в том случае, если тензор напряжений отраженной волны от мнимого источника с давлением противоположного знака имеет вид

Т,

Hj отр

ь

о о

о -о

nj отр

о

zrj отр 0 Oxj нтр

(21)

Таким образом, компоненты тензора напряжений отраженной волны вычисляются по формулам:

а.

■J отр =

"j

■■¿Hi w

rlj отр

N 2 -,

tj отр

Í) отр

' ij отр /

"rzj отр"

tlj

■2 к

ГЦ отр

f¡j отр/ I/

»V

1

п

И отр

(22) (23)

где

Гц отр = У>5 + (г +

Наконец, результирующий тензор напряжений прямой и отраженной волны, сформированных при взрыве одного сква-жинного заряда

Г — Т

1 к - I и

(24)

к/ Т 1 hJ огрр

Компоненты тензора напряжений от действия N удлиненных зарядов определяются в результате суперпозиции напряжений в декартовой системе координат:

Л'

= 2 (3гУ cos2 0у + О0, Sin2 ©у); (25)

i

/V V

ау = 2 i3,; Sin2 в; + Зв;- cos2 6^);

(26) il

1

= 2)V, = 2 ^г^81п 2в;; (27>

дг лг

2 -ггу соя ву; Т = 2 0/, (28)

у-1 у '

У-У;

БШв

' + (у — у,)а '

Таким образом, получен тензор напряжений, описывающий взаимодействие удлиненных скважинных зарядов переменного сечения, инициируемых в произвольном порядке с разным временем замедления. Влияние вертикальной границы отражения учитывается включением мнимого удлиненного заряда, зеркально отраженного относительно вертикальной свободной поверхности с давлением противоположного знака. При этом для отраженной волны, также как и в предыдущем случае, необходимо соблюсти равенство нулю нормальных и касательных напряжений на границе отражения.

В случае взрыва скважинных зарядов переменного сечения (см. рис. 1) время прихода волны напряжений от сферического заряда в исследуемую точку составит: при прямом инициировании

= ~-г;--+---- + (29)

Uj л

2 ¿¿/—0,5¿и _г

и, „Тр = ---+ /уотр ' + и» (30)

и] а

где йи —диаметр ¿-го заряда в /-й скважине; Д^у —время замедления инициирования/-й скважины;

при обратном инициировании ,

I

¿у — 2 аи—_ _ _

^ =--+ Л-+ ы3/, (31)

-О/ а

¿¿у — 2 Лц — 0,5с?,! _

=-^--+ '/,ГР (32)

и} а

щ

где Ь/ —длина заряда в /-й скважине, п1 — об-

щее количество зарядов в /-й скважине. _

У

О4

V. Si

'Î4S

>■3

•к

•М"

ftj.

/

/

IL..

! I

íh? щ

"Si

Î-Î

<5-

1

«

Щ, § S 8

О I

гл ^

¡I

>с. 3 П00ЛЕД0ПАТЕЛЫ1ССТЬ PACîETA ИЛ 3KJ '

о*лпа;:а! разупрочшпя

Ряс. 1. nAPAÎ-STPH УЗЕСЧЕН^ГО ЭЛРЯЯА ПЕРЕЭЗ-шга с::4:-:" ::

В соответствии с формулами (29) —(32) время ¡прихода волны напряжений в исследуемую точку складывается из времени распространения детонационной волны до 1-го заряда в /-й скважине с учетом направления инициирования (первый член), времени на распространение волны напряжений до исследуемой точки (второй член) и времени замедления инициирования зарядов в /-й скважине (третий член).

С целью обоснования вида подынтегральной функции Р(т—5), описывающей давление на контурах сферических зарядов, рассмотрены четыре стадии процесса (рис. 2).

'Первая стадия характеризуется детонацией ¿-го заряда диаметром ¿/у , в результате чего давление возрастает от нуля до максимума Р0 в течение времени t^, равного отношению диаметра заряда д.ц к скорости детонации ¿)у. Ввиду малости этого участка принят линейный закон возрастания давления

при 0<Ст< Р ('с) — Р0 т. (33)

и} йц

На второй стадии воздействия давление газа является постоянным в течение времени ¿и , которое складывается из времени задержки забойки до начала ее среза -сср, и времени, обусловленного перемещением детонационной волны от 1-го заряда до первого. В данном случае направление инициирования влияет на время действия нагрузки.

При прямом инициировании имеем

ЯО) = Яв. (34)

где

I

*„ ? аИ

и, и)

При обратном инициировании

t^Kt<tT + tl РЦ) = Р0, (35)

где ,

г

О;

В расчетные формулы (34) и (35) входит сумма отношений

представляющая собой время, в течение .которого детонационная волна проходит участок от /-го заряда до забойки. В первом случае это время вычитается из времени среза тср, поскольку работа на сдвижение забойки начинается сразу после инициирования первого заряда. Во втором случае, напротив, это время складывается со временем среза тср , лосколь-. ку самый первый заряд, контактирующий с забойкой, детонирует с запозданием, необходимым на распространение детонационной волны от ¿-го заряда до первого.

Третья стадия воздействия, во время которой в ¿-<м заряде действует максимальное давление, обусловлено конечной скоростью а} распространения волны разгрузки в продуктах детонации от ¿-го заряда до движущейся забойки.

При прямом и обратном инициировании имеем:

+ +¿„ Р^) = Р0, (36)

где

I

¿III = —--•

}

Наконец, на четвертой стадии происходит расширение продуктов детонации в результате выталкивания забойки и истечения тазов из скважины. Для расчета величины давления на стенках скважины использовано уравнение адиабатического расширения газа.

В этом случае изменение давления во времени в /-м сква-жинном заряде имеет вид

= (37)

где ->'¡ — ¿1 + ^11 + ^111;

где #3 —высота забойки; 51 и 52 — сечение скважины в местах расположения заряда и забойки; ís — время вылета забойки.

Разработанная теоретическая модель процесса разупрочнения горных пород под действием динамических напряжений позволяет проводить анализ многообразных практических ситуаций, возникающих при производстве буровзрывных работ. Последовательность расчета на ЭВМ представлена на рис. 3. В расчете учитываются механические свойства пород (статический и динамический пределы прочности на сжатие и растяжение, модули продольных и поперечных деформаций, распределение статистического материала лабораторных экспериментов при определении прочности), свойства взрывчатых ве-

ществ (величина максимального давления, скорость детонации), технологические параметры БВР (координаты скважин, порядок инициирования скважин, направление инициирования скважинных зарядов, конфигурация скважин, время замедления). В расчете также учитывается влияние горизонтальной и вертикальной границ отражения путем одновременного включения зеркально отраженных мнимых зарядов с давлением противоположного знака и удовлетворяющих граничным условиям.

В процессе расчета определяются напряжения от единичных сферических зарядов, затем — по принципу суперпозиции— от. удлиненных зарядов произвольной конфигурации и, наконец, от группы скважинных зарядов. Программа предусматривает расчет термокинетических параметров на основе базовых прочностных свойств, а также расчет главных и эквивалентных напряжений, которые входят в уравнение долговечности. В конечном итоге определяется значение функции разупрочнения Ч*-, представляющей собой меру накопления дефектов под действием динамических напряжений.

РАЗРАБОТКА СПОСОБОВ ПОДГОТОВКИ

РУДНОГО МАССИВА К ВЫЕМКЕ ПУТЕМ РАЗУПРОЧНЕНИЯ ВЗРЫВНОЙ ВОЛНОЙ

Один из путей снижения материальных затрат при разработке полезных ископаемых основан на предварительном разупрочнении горных пород взрывной волной. Эта идея реализуется на базе способа буровзрывных работ, предусматривающего бурение части скважин на глубину двух уступов и взрывание указанных скважин в один прием с отбойными. В данном способе осуществляется разупрочнение взрывной волной пород нижележащего горизонта, что в дальнейшем приводит к повышению эффективности буровых работ. Аналогичная задача решается при использовании способа разупрочнения рудного массива при прохождении взрывной волны, распространяющейся от соседних взрываемых блоков. При реализации этих способов весьма важно иметь надежное доказательство улучшения показателей буровых работ в разупрочненном взрывом массиве. На этой основе выбираются параметры способов взрывного воздействия, обеспечивающие максимальную экономическую отдачу.

Для оценки влияния степени взрывного, разупрочнения массива на стойкость шарошечных долот предложена методика факторного анализа производственной статистической информации, связывающей среднюю стойкость шарошечных долот на блоке и относительное количество на блоке скважин, пробурецных вдоль кромки уступа. По этой методике •вытюл-

нен анализ производственной информации для условий карьера Михайловского ГОКа. Установлено, что разупрочняющий эффект в рудном массиве распространяется на расстояние до 25 м, в пределах которого повышение стойкости долот составляет 12—13% по сравнению с неразупрочненной зоной.

Производительность бурения и термического расширения скважин также зависит от степени разупрочнения породного массива взрывной ¡волной. С одной, стороны, с увеличением макротрещиноватости массива в .процессе шарошечного бурения возрастает вибрация. С другой стороны, с увеличением .микротрещиноватости горных пород энергоемкость процесса разрушения пород уменьшается и, при тех же энергозатратах, наблюдается увеличение линейной скорости бурения.

С целью получения ¡количественных зависимостей ¡между скоростью .бурения и расширения скважин и степенью разупрочнения горных пород на .карьере Михайловского ГОКа были проведены замеры этого показателя на различных расстояниях от кромки уступа. Как свидетельствуют эксперименты, прослеживается зависимость с экстремумом скорости шарошечного 'бурения и огневого расширения скважин от расстояния до .кромки уступа. ¡Максимальные значения показателей отмечаются на расстоянии в пределах 18—22 м от кромки уступа для шарошечного бурения и для огневого расширения скважин.

Как отмечалось, разупрочнение рудного массива может осуществляться путем взрывания на рабочем уступе скважин, .пробуренных на глубину одного или двух уступов. При распространении взрывной .волньг в массиве .возникают следующие зоны разупрочнения.: в ¡ближней зоне радиусом до 3 т — за счет ¿макротрещиноватости, в дальнейше зоне на расстоянии от 3 до 1 ¡и — преимущественно за счет микротрещиноватости. При этом, несмотря на интенсивное разупрочнение, в ближней зоне показатели шарошечного бурения невысоки, что связано с повышенной вибрацией при бурении, низкой стойкостью долот и низкой устойчивостью ствола скважин.

Как свидетельствуют эксперименты, энергоемкость процесса бурения с удалением от ранее взорванной скважины возрастает в соотношении примерно 0,22 кВт-ч/м. Установлено, что в разупрочненном взрывом рудном массиве ¡в радиусе до 15 ¡м от ранее взорванной скважины энергоемкость, бурения понижается примерно на 13,6%, а стойкость долот .возрастает на .15,7%. В данном способе подготовки рудного массива к выемке возможно также увеличение сетки скважин примерно на 13% при том же качестве взрывного дробления.

Технологические варианты горных работ с предварительным разупрочнением ¡массива опробованы на карьере Михайловского ГОКа. Целью экспериментов явилось определение степени разупрочнения пород, а в ¡качестве результативного

показателя использована стойкость шарошечных долот. Взрывное разупрочнение рудного массива может также производиться, когда по массиву проходит взрывная волна в результате взрыва соседних породных блоков в разное время или одновременно. Экспериментально установлено, что разно- или одновременное взрывание блоков равноценно по конечному результату и может выбираться из технологических соображений. В то же время в разупрочненных взрывом блоках зафиксировано повышение стойкости долот на величину 27% ± 11 с доверительной вероятностью а = 0,95.

Выполненные эксперименты^ послужили основанием для выбора рациональных параметров БВР с предварительным разупрочнением рудного массива. Так, например, в варианте с бурением части скважин на глубину двух уступов рекомендуемое расстояние между дополнительными скважинами составляет около 30 м. В этом случае эффективность разупрочнения рудного массива взрывной волной 'будет максимальной с точки зрения повышения стойкости шарошечных долот и уменьшения энергоемкости бурения.

:В то же время в технологическом варианте с предварительным разупрочнением промежуточного блока за счет взрыва соседних рекомендуемая длина блока составляет 50—60 м, если рассчитывать только на эффект взрывного разупрочнения (массива. Если же учитывать имеющий место сопутствующий эффект осушения рудного массива в указанных 'вариантах БВР, то представленные расстояния могут быть скорректированы в сторону увеличения. В перспективе усиление эффекта разупрочнения рудного массива взрывной волной может осуществляться на базе разработанной теоретической модели и моделирования на ЭВМ всевозможных практических ситуаций.

ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ПОДГОТОВКИ

РУДНОГО МАССИВА К ВЫЕМКЕ С ТЕРМИЧЕСКИМ РАСШИРЕНИЕМ СКВАЖИН ОПТИМАЛЬНОЙ КОНФИГУРАЦИИ

Разработанная теоретическая модель процесса разупрочнения пород при взрыве скважинных. зарядов позволяет произвести качественную оценку эффективности дробления пород с использованием зарядов произвольной 'Конфигурации, инициируемых в различные моменты ^времени, с учетом места расположения боевиков в скважине и других факторов. В качестве результативного признака используется величина Ч*1, учитывающая суперпозицию волн напряжений и закон их изменения во времени. Чем больше величина ЧЛ ■ тем. больше степень разупрочнения и больше вероятность разрушения. При

2

17

»качественной оценке эффективности разрушения использованы значения 4я, превышающие единицу (за пределами разрушения). Значения ^Р»! реализуются вблизи заряда (зона переизмельчения), а также в пределах сетки скважин, которую выбирают именно из условия взрывного дробления пород.

Как свидетельствует сравнительный анализ распределения функции разупрочнения в рудном массиве, наибольшая эффективность достигается при использовании двухкотлового скважинного заряда, имеющего следующие геометрические параметры:

= (0,4...0,6) -Я; (38)

£-2='(0,75...0,85) -Ьи (39)

£>=)(0,03..Д04) -Я, (40)

где ¿1 — расстояние от забоя скважины до центра второго котлового заряда, м; ¿2 — расстояние между центрами двух котловых зарядов, м; — диаметр котловых полостей, м; Я — высота уступа, м.

Скважина оптимальной конфигурации формируется в процессе термического расширения при ,переменной скорости продольного перемещения термоинструмента в скважине. Разработана теоретическая модель, позволяющая прогнозировать форму скважины в зависимости от режима работы огнеструй-ной горелки, физических свойств пород и режима перемещения термоинструмента в скважине. В основу модели положены теоретические исследования С. А. Гончарова, Л. Д. Германовича и А. П. Дмитриева, посвященные процессу хрупкого термического разрушения пород при расширении скважин. Для коэффициента теплоотдачи использована эмпирическая зависимость, описывающая теплоотдачу газа в цилиндрическом канале. Таким образом, радиус скважины в произвольной точке в любой момент времени вычисляется ,по формуле

г (г, *) =

Мь. / А _ Л \е (2) е-91*-т)' М + г02'8

¿Р V Тр ) й

1/2,8

, (41)

где е0 — коэффициент, зависящий от свойств теплоносителя; с, р — теплоемкость и плотность породы; 0О — температура теплоносителя в скважине, °С; Гр — температура разрушения породы, °С; е(г) —единичная функция Дирака,

I 1, к (0 + г,» < г < А (¿) -2а*; £ - \ 0, к (*) - г,» < г < А и) + г Д

где 2[* — длина зоны разрушения ниже торца термоинструмента, г2* — то же, выше торца термоинструмента; г — продольная координата; /¡(¿)—координата торца термоинстру-

мента в различные моменты времени; ср — экспериментальный параметр распределения линейной скорости разрушения относительно торца термоинструмента.

На рис. 4 представлена рассчитанная на ЭВМ форма скважины с двумя котловыми полостями в железистых кварцитах. Для образования перешейка между котловыми зарядами на этом участке резко увеличивается скорость подъема термоинструмента. Следует отметить, что результаты математического моделирования соответствуют производственным данным. Установлено, что на формирование двухкотловой скважины тратится на '10 мин меньше по сравнению со скважиной 'без перешейка (однокотловая скважина).

Двухкотловые заряды по сравнению с однокотловыми обладают еще и тем преимуществом, что длительность действия продуктов детонации в скважине возрастает. Это объясняется запирающим действием верхнего котлового заряда по отношению к нижнему. Перешеек между котловыми зарядами представляет собой, по сути, аэродинамическое 'препятствие свободному истечению продуктов детонации, и по этой причине давление в нижнем котловом заряде действует в течение более длительного времени, чем в верхнем. Этот фактор особенно важен с точки зрения повышения эффективности проработки подошвы уступа при взрывном дроблении. Отметим, что за счет этого двухкотловые заряды дают возможность уменьшить величину перебура с 1,5 до 0,7 м и тем самым обеспечивают сокращение объема шарошечного бурения на 5%.

С целью оценки энергоотдачи рассмотрены зависимости для давления в центрах первого Р\{1) и второго котло-

вых зарядов в условиях адиабатического истечения продуктов детонации:

р, (О

г

рЛО = Р0(-„ (44)

^2 +

р2 (О Р1 (0

где VI и У2 — объем первой и второй котловых полостей; С?! (/) — расход газа, переходящего из нижней полости в верхнюю по сечению 1—1 (рис. 5), кг/с; б2(0 — расход газа, истекающего из устья скважины по сечешпо II—II, кг/с; р, (¿), |>г(0—плотность газов в первой и второй полостях, кг/м3. В соответствии с законом Бернулли имеем

ад-аЖ1^,«:, (45)

2*

19

где |2 — суммарный коэффициент аэродинамического сопротивления на участке от центра второй котловой полости до устья скважины; и2 — скорость истечения газа из устья скважины, м/с.

Кроме того, значения давления в центрах нижней и верхней котловых полостей различаются на величину аэродинамического сопротивления, возникающего на пути от центра первой котловой .полости до центра второй (перешеек, сужение, расширение и т. д.)

(46)

где £1 — суммарный ¡коэффициент аэродинамического сопротивления перешейка; и 1 — скорость газа на входе во вторую котловую полость, .м/с.

Уравнения, полученные из закона сохранения массы, для первой и второй котловых полостей:

МО^Ц-в'Р)'; (47)

'1

(48)

где бхУ) и — массовые расходы газа в сечениях /—/ и 11—11.

Совместное решение представленных выражений приводит к следующим уравнениям относительно давлений в первой и второй котловых полостях:

где

р,(() = Л (*) г, .

Рв Р0 1-*, V'

=__ (¿2-г,*,)2

Ро (г» +г1у.1) — (г2~г1-А1)у2 А» — ■ -г _Рвв1^

(49)

(50)

На основе полученных зависимостей выполнен сравнительный анализ энергоотдачи двухкотлового заряда. Как свидетельствуют расчеты, при взрыве двухкотлового заряда на стадии истечения продуктов детонации из устья скважины в породный массив передается энергии на 25% больше, чем при использовании однокотлового заряда.

Двухкотловые скважинные заряды были апробированы на рудных карьерах Михайловского и Оленегорского ГОКов. 'Как свидетельствует производственная статистика, на экспе-

2

риментальных блоках произошло уменьшение удельного расхода ВВ на 10—12% при лучшем качестве взрывного дробления горной массы. Из анализа гранулометрического состава взорванной горной массы установлено, что энергоотдача двух-котлового заряда на 20—25% выше, чем однокотлового. Эффект достигается за счет равномерного распределения энергии взрыва в массиве, а также увеличения энергоотдачи двух-котлового заряда..

ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ОСУШЕНИЯ РУДНОГО МАССИВА

Большим резервом повышения эффективности выемки руды является целенаправленное снижение степени обводненности рабочих уступов. Важность_решения этой задачи обусловлена тем, что в обводненных массивах уменьшаются ¡производительность шарошечного бурения, термического расширения скважин, стойкость шарошечных долот, увеличивается расход дорогостоящих водоустойчивых ВВ и др. В основе факта повышения эффективности буровых работ в осушенных массивах лежат не столько физические особенности разрушения горных пород, сколько технологические, такие, как'плохой вынос шлама из скважины, зашламовьгвание шарошечных долот в сильно обводненных массивах, завалы- скважин за счет стекающей воды, заполнение скважин водой, образование наледей и др.

Описанные выше технические решения, наряду с решением задачи снижения крепости пород, решают также задачу осушения разрабатываемого рудного массива. Однако в некоторых случаях можно достичь существенного эффекта только за счет осушения, т. е. практически не разупрочняя массив взрывной волной. Это особенно важно .в условиях применения дорогостоящих водоустойчивых ВВ в сильно обводненных рудных массивах. Одно из технических решений, реализующих идею осушения рабочих уступов в рудном массиве, основано на предварительно,м бурении скважин на глубину нижележащих горизонтов и взрывании на дне этих скважин сосредоточенных зарядов ВВ. В результате гидравлического удара в обводненном массиве и формирования зоны трещиноватости в окрестности забоя скважины 'происходит смыкание магистральных трещин, особенно в блочных массивах, с возможностью фильтрационного переноса воды под действием гравитации из осушаемого массива ,в направлении к водосборным устройствам карьера.

Для обоснования параметров подготовки рудного, массива к выемке в указанном варианте с предварительным осушением, рассмотрена осесимметричная задача фильтрации в двухслойной среде. Таким образом, рудный массив представлен

как состоящий из двух слоев, расположенных на водоупоре (рис. 6). Верхний фильтрационный слой представляет собой разрыхленную горную массу, оставшуюся после предыдущего взрыва. Второй слой — это разрабатываемый рудный массив с трещинами взрывного происхождения. Наконец, водоупор — это рудный массив, практически не нарушенный предыдущими взрывами.

¡В ¡математической постановке задача формулируется следующим образом. В бесконечном двухслойном пространстве с уровнем воды /¡о относительно водоупора и заданными фильтрационными свойствами слоев имеется цилиндрическая полость радиусом г0. В момент / = 0 из полости полностью извлекается вода, и в течение всего процесса осушения поддерживается нулевой уровень. В результате осушения массива вокруг цилиндрической ¡полости образуется депрессионная 'Кривая, контур которой меняется с течением времени.

Процесс фильтрации вокруг цилиндрической полости описывается следующими дифференциальными уравнениями:

¿>0; г0<г<£: (51) ¿>0; ;<г<со. (52)

Oh, д ( dht

■■ ——— дг г —L

dt г 1 дг

dh2 _ а2 д Ir дН2

dt Г дг \ дг

•Начальные и граничные условия:

h2(t, 0) =/i0 = const; (53)

Млъ0=0; (54)

/г,(£, 0=ML 0 =/**; (55)

дп2(оо, t)

дг

= 0; (56)

К ^ д; 0 (57)

1 дг дг

где ai щ а2 — уровнепроводиость нижнего и верхнего слоев, м2/с;

cn*=K\h*/mû a2=zKi(ho—h*)/m2\ (58)

Ki и Ki — коэффициенты фильтрации указанных слоев, м/с; /г* — толщина первого слоя, м; т( и т2 — водоотдача слоев; h0 — начальный уровень депрессионной кривой, м; g— расстояние от оси цилиндрической полости до границы состыковки депрессионных кривых, сформированных в первом и втором слоях, м.

Аналитическое решение задачи имеет вид:

Мг.о-*' ; (59)

а ' Е1(—#?,*)—ЕК—Яс)

Мг, О, (60)

Е1 (—/?»)

где ЕЦх) —интеграл Эйлера;

го' . ^« _

4а ^ ' 1 4а^ ' * 4а2£

Полагая

| = (62)

из граничного условия между слоями получено нелинейное уравнение для вычисления коэффициента зависящего от времени

__Кф*_

I 4а, / Е1 (-/?,*) Ч 4аа/

(—/?!*) — Е1 (—/?с)

(63)

Как показали расчеты, применение водопонижающих скважин на рабочем уступе обеспечивает эффективное осушение рудного массива перед базовым циклом буровых и взрывных работ. При этом достигается повышение стойкости шарошечных долот при бурении в осушенном рудном массиве. Кроме того, значительно (в 5—10 раз) уменьшается уровень воды в отбойных скважинах и создается возможность для использования при взрывных работах дешевых типов ВВ.

Разработана методика расчета параметров процесса осушения рабочего уступа при формировании произвольного количества водопонижающих скважин, включаемых в работу в различные моменты времени. В расчетах учитывается также фактор фильтрации воды к подошве уступа. Уровень депрес-сионной кривой в произвольной точке определяется путем перемножения безразмерных уровней от каждой скважины

у, <)= П 0, (64)

I -1

Выполненные исследования .послужили основой для разработки способов подготовки рудного массива к выемке с целью предварительного осушения ра'бочих уступов. Один из способов заключается в обуривании и взрывании двух смежных блоков и последующем производстве БВР в промежуточном блоке, который к моменту обуривания практически полностью осушается. Кроме того, апробирован вариант с пред-

варительным формированием водосборных траншей с разрыхленной горной массой, ориентированных перпендикулярно кромке уступа и расположенных на расстоянии 60 :м друг от друга. Как свидетельствуют результаты эксперимента, в яро-межуточном блоке уровень воды в отбойных скважинах не превышал 0,5 м, а зона осушения распространялась и на прилегающие блоки на расстояние до 30 ¡м.

Производственными экспериментами на рудных карьерах также подтверждено, что предварительное взрывание в блоке скважин, пробуренных на глубину нижнего горизонта, обес-лечивает понижение уровня воды в отбойных скважинах в 5— '10 раз ло сравнению с базовой технологией.

Внедрение описанных способов подготовки рудного массива « выемке обеспечивает в первую очередь экономию дорогостоящих водоустойчивых веществ, а также повышение стойкости долот за счет улучшения условий их работы в осушенных породных массивах.

¡Разработанные рекомендации внедрены на рудных карьерах Михайловского, Костомукшского и Оленегорского ГОКов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

■В диссертационной работе осуществлено теоретическое обобщение и решение -крупной научной проблемы, имеющей важное народнохозяйственное значение и обеспечивающей ■увеличение производительности шарошечного бурения скважин, повышение стойкости шарошечных долот, повышение эффективности формирования котловых полостей в скважинах при их термическом расширении, снижение удельного расхода взрывчатых веществ и экономию их дорогостоящих водоустойчивых. типов.

Основные научные результаты и выводы:

1. Разработана теоретическая модель, процесса распространения волн динамических напряжений, вызванных взрывом группы скважинных зарядов произвольной конфигурации, инициируемых в заданном порядке с различными межсква-жинными замедлениями, с учетом горизонтальных и вертикальных границ отражения и ¡механических свойств горных пород.

2. Теоретически обоснован метод оценки степени разупрочнения горных пород под действием динамических нагрузок, в основу которого положена кинетическая теория прочности, причем, энергия активации и структурный коэффициент определяются с учетом базовых прочностных свойств и ¡их статистической .вариации, а в качестве эквивалентного напряжения использовано полное напряжение на октаэдрической площадке, равнонаклонной к направлениям действия главных напряжений.

Время... 'расширения

ВО 1)0 $0 '¿, лл'.У

Рис. 4. РЕЗУЛЬТАТЫ гаГ;ЕЛ!{И1ВАК!1Я НА ЭПН ПРОЦЕССА «ОРКЙРОВАШЯ СКВАКШЯ С ДВУМЯ ГОЕХОЯгЗ!

2. о. РАСЧЕТНАЯ СХЕ?!Л ДА35ЕЙГЯ В ТтЖОТЛС^С'.', ?ЛРНлБ С ДЗРОЩШГ-1ЕСКГ5 ПР2ПЯТСТВ"г"'* Г335У

1 - кс'ггр гг-"*'.ого котлетчзго заряда;

2 - цо'-'хр старого 'Г.."-..:

'; V у у ; у'уУг

л Х-ЪёЩЯЪ/ Я -А 'Ч л Ч г X У

о. ЗАДАЧА ЗСШ.ТРАЕ'Я

3 ДВУХСТОПНОЙ СТЕКЕ

1 - кгатай огой с урозиепроэодностэ!5 31 - К1 -Ь^/шх;

2 - верягс-я елгд, а2 - К2-№о-Ь*)/ш2; '

3 - содоупср;

■1 - вмга троядаепатезти ксяустто::г;ого прагкгвцденкя

(с? вгргпа сосредоточенного заряда)

Установлены закономерности формирования дёпресси-онных кривых ,в породах рабочих уступов на ¡карьерах в различных технологических вариантах подготовки массива к выемке.

4. Установлена закономерность формирования котловых полостей в скважинах при их термическом расширении в зависимости от свойств пород и режима работы терморасширителя.

5. Установлены закономерности развития давления в скважине при взрыве цилиндрического, однокотловото и двухкот-лового зарядов. Доказано теоретически и экспериментально, что энергоотдача двухкотлового заряда превышает однокотло-вой примерно на 25%.

6. Разработана конструкция оптимального двухкотлового заряда для открытых горных работ, обеспечивающего лучшее качество взрывного дробления и уменьшение удельного расхода ВВ на 40—12%".

7. Разработаны технологические варианты буровзрывных работ, апробированные в производственных условиях Михайловского, Костомукшского и Оленегорского горно-обогатительных комбинатов и обеспечивающие повышение производительности буровых работ на 10—15%, повышение стойкости шарошечных долот на 15—30% и экономию дорогостоящих водоустойчивых ВВ не менее чем в 3 раза.

8. Разработанные в диссертации параметры взрывной отбойки руды зарядами оптимальной конфигурации, а также подготовка рудных массивов к выемке с предварительным их разупрочнением, и осушением внедрены на карьерах (Михайловского, Костомукшского и Оленегорского ГОКов. Область применения разработанных способов распространяется на железорудные карьеры с аналогичными горно-геологическими условиями.

Основные положения диссертации изложены в следующих публикациях:

1. Патент РФ № 1343930. МКИ3 Е 21 С 37/00. Способ производства буровзрывных работ на карьерах/В. И. Мочалов, В. В. Коломоец, С. А. Гончаров, Г. Г. Каркашадзе, Л. Д. Голь-дис/—- 5 е., илл. 2. Заявлено 30.12.85.

2. Гончаров С. А., Каркашадзе Г. Г., Коломоец В. В. Методика определения степени разупрочнения массива при взрыве цилиндрических зарядов//Изв. вузов. Горный журнал.— 1990, — №8. -С. 54—57.

3. Патент РФ № 2000432. МКИ3 Е 21 С 37/00. Способ создания заряда взрывного дробления/С. А. Гончаров, И. В. Григорян, Р. Е. Морит, В. В. 'Васин, Г. Г. Каркашадзе, Н. Л. Вяткин/ — 6 е., илл. '1. Заявлено 29.12.,1990.

4. Гончаров С. А., Каркашадзе Г. Г., Коломоец В. В. Напряженное состояние от взрыва скважинных зарядов в полуограниченном пространстве//|Физико-техничеокие проблемы горного производства: Сб. науч. тр. — М.: 1МГИ, '1990. С. 50— 55.

5. Винников В. А., Каркашадзе Г. Г. Методы решения задач фильтрации газов и жидкостей в породнЫ-х ¡массивах. — М.: МГИ, 1990, — 128 с.

6. Каркашадзе Г. Г. Методы исследования процессов разрушения. — М.: МГИ, 1991., — 47 с.

7. Патент РФ 1825007, МКИ3 Е 21 С 37/00. Способ производства буровзрывных работ на карьерах/Г. Г. Каркашадзе, С. А. Гончаров, М. И. Сомкин„ С. В. Беломоин, С. Р. Белян-кин/ — 5 с., илл. 2. Заявлено 21.01Л'991.

'8. Анализ влияния степени шзрывного разупрочнения массива на стойкость ¡шарошечных долот/Коломоец В. В., Моча-лов В. И., Клейн А. И., Каркашадзе Г. Г.//Бюлл. науч.-техн. инф. Черная металлургия. — 1991. — Вып. 8 >(1108). — С. 24— 25.

9. Технология БВР с предварительным взрывным разупрочнением массива/Коломоец В. В., Мочалов В. И., Клейн А. И., Каркашадзе Г. Г.//Горный журнал. — 1992.—№ 7.— С. 31—33.

10. Ресурсосберегающие процессы разрушения горных пород на 'карьерах/Гончаров С. А., Дремин А. И., Ершов Н. П., Каркашадзе Г. Г. — М.: 'Изд-во МГГУ, 1994. — 256 с.

11. Способ повышения К'ПД взрыва с использованием зарядов оптимальной конфигурации/Гончаров С. А., Каркашадзе Г. Г.,, Дремин А. И. и др.//Неделя горняка: Тез. докл. —М.: МГГУ, 1994. С. ¡179.

12. Технология буровзрывных работ с предварительным разупрочнением и осушением рабочего уступа/Гончаров С. А., 'Каркашадзе Г. Г., Мочалов В. И. и др.//Неделя горняка: Тез. докл. — М.: МГГУ, 1994. С. 180.

13. Гончаров С. А., Каркашадзе Г. Г., Вяткин Н. Л. Модель процесса термического расширения скважин произвольной конфигурации//Изв. вузов. Горный журнал.— 1994. — № 8. — С. 77—79.

'14. Каркашадзе Г. Г., Гончаров С, А., Чурилов Н. Г. Взрывное разупрочнение слоистых руд при их отбойке от масси-ва//Горный информ.-аналит. бюлл. МГГУ.— 1995.— Вып. 1.— С. 40—43.

15. Каркашадзе Г. Г. Энергоотдача двухкотлового сква-жинного заряда ВВ//Горный информ.-аналит. бюлл. МГГУ.— 1995. — Вып. 3.

16. Каркашадзе Г. Г. Степень разупрочнения горных пород динамической нагрузкой в условиях сложнонапряженного со-стояния//Физико-технические проблемы горного производства: Сб. науч. тр. — М..: МГИ, 1990. С. 80—83..

Подписано в печать 28.07.95. Формат 60X90/16 Объем 2 п. л.+6 рис. |(вкл.) Тираж 100 экз. Заказ №'1639.

Типография Московского государственного горного университета. Ленинский проспект, д. 6