автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.11, диссертация на тему:Направленное изменений свойств скальных пород и конструкции заряда ее для снижения пылеобразования при буровзрывных работах

оа

1 7 № ^

На правах рукописи

АЗАНОВ Михаил Алексеевич

НАПРАВЛЕННОЕ ИЗМЕНЕНИЕ СВОЙСТВ СКАЛЬНЫХ ПОРОД И КОНСТРУКЦИИ ЗАРЯДА ВВ ДЛЯ СНИЖЕНИЯ ПЫЛЕ0БРА30ВАНИЯ ПРИ БУРОВЗРЫВНЫХ РАБОТАХ

Специальность - 05.15.11 - Физические процессы горного

производства

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Екатеринбург - 1997

Работа выполнена в Уральской государственной горно-геологической академии.

Научный руководитель - доктор технических наук, доцент

ЛАТЫШЕВ О.Г.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

ЯРЦЕВ В.А.

кандидат технических наук МУХАМЕТОВ Р.В.

Ведущее предприятие - Государственное предприятие ВГСЧ Урала

(г.Екатеринбург)

Защита состоится 1997 г.

в •• /у» часов на заседании диссертационного совета К 063.03.03 в Уральской государственной горно-геологической академии по адресу : 620144, г.Екатеринбург, ул.Куйбышева, 30.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уральской государственной горно-геологической академии.

Автореферат разослан

Ученый секретарь диссертационного совета л В.П.Тюлькин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуапьность работа. При подземной разработке месторождений полезных ископаемых одним из основных факторов, определяющих санитарно-гигиенические условия и безопасность труда, является запыленность рудничной атмосферы. Особенно катастрофические последствия вызывает взрыь пыли. Основным способом разрушения скальных пород является буровзрывной способ. При этом в процессе бурения шпуров в атмосферу шахты выделяется 50-60% пыли от ее общего количества. При производстве взрывных работ доля образующейся пыли достигает 30-40Х. На долю всех остальных горных процессов приходится лишь около íOZ общего выхода пыли. Применение традиционных способов пылеподавления: "мокрого" бурения, использование гидрозабойки, водяных завес и др. во многих случаях не обеспечивает снижение запыленности рудничной атмосферы до предельно допустимых концентраций (ПДК) и, в частности, не дает гарантии предотвращения взрывов сульфидной пыли.

Перспективным направлением повышения эффективности пылеподавления при механическом и взрывном разрушении горных пород является направленное изменение свойств и состояния разрабатываемого массива поверхностно-активными средами (ПС), действие которых основано на адсорбционном понижении поверхностной энергии тел (эффект Ребиндера). Качество дробления, а следовательно, и выход пыли при взрывном разрушении горных пород во многом определяются конструкцией заряда ВВ. Все выше изложенное определяет актуальность темы диссертации.

В основу диссертации положены результаты исследований по темам НИР СГИ, включенных в план Минвуза РСЯСР на 1975-80 годы

(приказ Минвуза РСФСР N 489 от 19.11.76, тема N ГР 77006998, тема N ГР 76009500), по программе Совмина СССР на 1980-90 годы (постановление Совмина СССР N 1031 от 23.10.81, тема N ГР 01.83.0017895, тема N ГР 01.85.0011020, тема N ГР 01.83.0020014) и по проблемной тематике Минвуза РСФСР "Охрана и рациональное использование земных недр".

Цель работы - повышение эффективности пнлеподавления путем направленного изменения свойств горных пород и параметров технологии их разрушения в комплексе буровзрывных работ.

Основная идея работы состоит в совместном использовании поверхностно-активных сред и конструкции заряда ВВ с инертным сердечником для снижения выхода пыли при производстве буровзрывных работ в скальных породах.

Научные положения, защищаемые в диссертации, и их новизна: экспресс-метод косвенного определения свойств пород и потенциальной взрывоопасности сульфидных руд, отличающейся тем, что в его основе лежит впервые установленная комплексная взаимосвязь прочности и содержания пиритной серы со скоростью продольной волны в горных породах;

критерий оценки эффективности пылеподавления при бурении шпуров с промывкой растворами ПС, отличающийся тем, что в нем обоснована нелинейная зависимость выхода пыли от прочности и аб-разивности горных пород и установлено, что количественной мерой агрегирования частиц пыли за счет повышенной адсорбционной способности ПС служит коэффициент интенсивности смачивания, равный отношению влагоемкости пород применительно к ПС и воде;

зависимость выхода пыли при взрывном разрушении горных пород от пробивного расстояния заряда ВВ, скорости продольной упругой

волны и степени дефектности (трещиноватости) пород, учитывающая влияние на процесс пылеобразования поверхностно-активных сред;

впервые установлено, что эффективность использования инертного сердечника в конструкции заряда ВВ для снижения пылеобразования при взрывном разрушении сульфидных руд нелинейно возрастает с увеличением прочности разрушаемого массива и определяется отношением процентного содержания пылевых фракций, образующихся при взрывании заряда ВВ без сердечника и с инертным сердечником, что позволяет более обоснованно проектировать буровзрывные работы при разработке взрывоопасных сульфидных руд.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается: представительным объемом статистических данных, использованных для установления взаимосвязей отдельных свойств горных пород и основных закономерностей пылеобразования при производстве буровзрывных работ; удовлетворительной сходимостью лабораторных и шачтных наблюдений; соответствием результатов расчета выхода пыли по установленным уравнениям фактическим данным; положительными результатами практического использования инертных сердечников в конструкции заряда ВВ и поверхностно-активных сред на шахтах.

Личный вклад автора заключается: в определении свойств и их взаимосвязи для горных пород Североуральских, Узельгинского и Дегтярского месторождений, в непосредственном участии в организации и проведении шахтных экспериментов; в разработке экспресс-метода косвенного определения свойств пород Дегтярского месторождения; в установлении оптимальных материалов и конструкции сердечника в заряде ВВ; в разработке и экспериментальной проверке расчетных методов оценки эффективности пылеподавления при производс-

тве буровзрывных работ.

Практическая ценность работы. Разработанный экспресс-метод позволяет оперативно прогнозировать свойства горных пород, в том числе потенциальную взрывооласность сульфидных руд. Предлагаемая конструкция зарядов ВВ с инертным сердечником и использование поверхностно- активных сред позволяют в несколько раз снизить выход пыли при производстве буровзрывных работ, что улучшает санитарно-гигиенические условия труда и резко уменьшает вероятность взрыва сульфидной пыли. Разработанные расчетные методы позволяют оценить эффективность предлагаемых способов борьбы с пылью в конкретных горно-геологических условиях.

Реализация работы. Разработанный экспресс-метод косвенного определения свойств и потенциальной взрывоопасности сульфидных руд Дегтярского медноколчеданного месторождения внедрен на Дег-тярском руднике. Методика оценки эффективности пылеподавления при бурении шпуров и скважин с промывкой растворами поверхностно-активных сред внедрена в АО "Севуралбокситруда" и в шестом военизированном горноспасательном отряде ВГСЧ Урала. Использование ПС в процессе бурения шпуров при проходке горных выработок на СУБРе позволило снизить запыленность рудничной атмосферы в забое не менее чем в 2 раза. Разработанное временное руководство по расчету и использованию конструкции зарядов ВВ с инертным сердечником использовано при проектировании и организации взрывных работ в мед-ноколчеданных рудах, что позволило в 1,5-2,5 раза снизить запыленность рудничной атмосферы и уменьшить вероятность воспламенения и взрыва сульфидной пыли. Основные результаты диссертации внедрены в учебный процесс Уральской государственной горно-геологической академии.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на VI Всесоюзной научной конференции вузов СССР с участием научно-исследовательских институтов (г. Москва, 1977, МГИ), на региональном совещании по проблеме "Рудоносные метасома-тические формации Урала" (Свердловск, УНЦ АН СССР, 1978 г.), на научно-технической конференции "Ускорение научно-технического прогресса б горной промышленности и развития геологоразведочных и геофизических работ на Ураче в XI пятилетке" (Свердловск, СГИ, 1981 г.), на научно-технической конференции "Повышение эффективности горных работ на месторождениях Урала" (Свердловск, НТО Горнее, 1983 г.), на научно-техническом семинаре "Охрана труда на промышленных предприятиях" (Свердловск, ВНИИОТ, 1986 г.), на научно-технической конференции "Внедрение результатов научных исследований на горных и геологоразведочных предприятиях Урала" (Свердловск, СГИ, 1988 г.), на научно-технической конференции "Совершенствование технологии и техники горных и геологоразведочных работ на Урале" (Свердловск, СГИ, 1985 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 научных работ.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 разделов, заключения, изложенных на 164 страницах машинописного текста, включая 14 таблиц, 39 рисунков, список использованных источников из 132 наименований и приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Борьба с запыленностью рудничной атмосферы осуществляется, как правило, в двух направлениях - уменьшение пылеобразования в

ходе технологического процесса и подавление уже образовавшейся пыли. Применительно к буровзрывным работам реализация первого направления возможна путем совершенствования техники и технологии разрушения горных пород или направленного изменения свойств разрабатываемого массива, а подавление уже образовавшейся пыли достигается использованием эффективной промывки при бурении, образованием воздушно-водяной смеси или пены, применением гидрозабойки при взрывании пород и др.

Исследованиями многих ученых: А.С.Алешина, В.Н.Бекчиу, В.С.Ващенко, Ф.Г.Гагауза, И.Ф.Гращенкова, В.В.Недина, О.Д.Нейко-ва. А.Ф.Сачкова, В.А.Сипягина. В.И.Филиппова, Э.И.Чернявского, А.М.Чеховских, А.П.Якова, В.А.Ярцева и др. установлены основные закономерности образования пыли при механическом разрушении горных пород, разработаны методы и средства пылеподавления в шахтных условиях. Анализ работ, выполненных в данном направлении, а также производственный опыт показывают, что проблема борьбы с пылью по-прежнему актуальна. Перспективными направлениями дальнейшего совершенствования способов пылеподавления при производстве буровзрывных работ являются направленное изменение свойств пород поверхностно-активными средами (ПС) и применение инертных сердечников в конструкции заряда ВВ.

Реализация указанных направлений требует изучения механических свойств пород, а применение ПС предусматривает возможность оперативного прогнозирования их изменчивости под действием активных растворов. С этой целью выполнены комплексные исследования состава, строения и механических свойств более 500 литотипов пород Североуральских бокситовых, Узельгинского и Дегтярского мед-ноколчеданных месторождений Урала. Установлено, что существенная

неоднородность состава и строения пород обусловливает значительную изменчивость их свойств. Количественной мерой неоднородности горных пород служит коэффициент вариации их прочностных свойств, имеющий нормальное распределение во всем диапазоне изученных пород. Применительно к Североуральским и Узельгинскому месторождениям 0.Г*Латышевым разработана система взаимосвязей свойств пород и обоснована методика их косвенного определения. Анализ взаимосвязи свойств ранее не изучавшихся руд Дегтярского медноколчедан-ного месторождения показал хорошее соответствие опытных данных указанной выше модели. Наиболее эффективным критерием косвенной оценки свойств является скорость распространения в горных породах продольной упругой волны С. Полученные уравнения

II = 762-ехр(-0,013-С) ;

бР = 4,3-103-С - 6,1-Ю6; (1)

бсж = 36,5• 103-С - 78,7-Ю6; Ус = 0,014-С - 32,7

являются основой экспресс-метода определения пористости П, прочности при сжатии бСж и растяжении бр горных пород, а также содержания пиритной серы Ус в медноколчеданных рудах. При этом в соответствии с действующей на Дегтярском руднике "Инструкцией по предупреждению взрывов сульфидной пыли ..." показатели бСж и Ус являются классификационными признаками определения взрывоопаснос-ти пыли сульфидных руд, что позволяет использовать разработанный экспресс-метод для косвенного определения соответствующей категории руд.

Опробование метода в условиях Дегтярского рудника показало его работоспособность в диапазоне изменчивости скорости волны С = 2,5-7,0 км/с. Коэффициент вариации опытных значений прочности от полученных по уравнениям (1) составляет от 9 до 15%, что сопоставимо с изменчивостью свойств в единичных определениях. Это свидетельствует о приемлемой для практических целей точности разработанного экспресс-метода, позволяющего повысить оперативность и снизить трудоемкость получения информации о свойствах и состоянии горных пород.

Такая информация позволяет оценить количество пыли, образующейся в процессе бурения шпуров и скважин. Так, относительная скорость пылеобразования может быть определена по формуле

М = П-р-В-У6ур/М-1шп, (2)

где п - число одновременно работающих буровых станков, р - плотность пород, Убур - скорость бурения, N и 1ШП - количество и глубина шпуров. Величину относительного объема ядра уплотнения е = У0/У можно определить по теоретическим соотношениям для механизмов скола и выкола, полученным Ю.И.Протасовым. Выполненные на основании изученных свойств горных пород теоретические расчеты применительно к перфораторному бурению дают результаты, отличающиеся на несколько порядков от реальной запыленности рудничной атмосферы при бурении шпуров. Одной из причин такого значительного несоответствия является тот факт, что не вся образующаяся пыль выбрасывается из шпура. Кроме того, попавшие в атмосферу мелкие частицы породы осаждаются на стенки и почву выработки, уносятся воздушными потоками за счет местного проветривания и пр. Обычно все эти факторы предлагается учитывать некоторыми эмпирическими коэффициентами. Однако приводимые в литературе величины этих козффи-

циентов так различны, а методы их оценки настолько неопределенны, что становится принципиально невозможным получать какие-либо надежные результаты.

Применительно к задачам данных исследований достаточно рассмотреть относительное уменьшение выхода пыли при бурении за счет действия поверхностно-активных сред Те = Мо/Мп (здесь и далее -индекс -о" относится к исходной горной породе, а индекс »п» - к обработанной раствором ПС). При этом в такой оценке можно не учитывать показатели, не зависящие от действия ПС, тогда

Тб = й-[бр(о)/бр(П)]1'75-(20/1п)0-5, (3)

где 2 - абразивность горных пород, а = №п/№о - коэффициент интенсивности смачивания пород, который определяется как отношение максимальной влагоемкости пород № по отношению к ПС и воде. Коэффициентом а оценивается повышенная адсорбционная способность поверхностно- активных сред, обусловливающая лучшую смачиваемость и, следовательно, более активное слипание уже образовавшихся частиц пыли и выпадение ее из атмосферы.

Для количественной оценки эффективности использования ПС для пылеподавления при ведении буровзрывных работ изучено влияние активных сред на механические свойства представительных горных пород Североуральских бокситовых месторождений. Результаты показывают, что оптимальные ПС в 1,2-1,7 раза снижают прочность пород и в среднем в 1,5 раза уменьшают их абразивность. Все это сопровождается заметным пластифицированием пород, что снижает их способность к накоплению упругой энергии. Расчет по уравнению (3) дает ожидаемое снижение пылевыделения в 1,5-3,0 раза.

Для проверки данных выводов выполнена серия шахтных испытаний. При перфораторном бурении шпуров в забое вскрывающего кверш-

лага гор. -800 м шахты 12-12 бис по пироксен-плагиоклазовым пор-фиритам запыленность шахтной атмосферы при традиционном бурении с промывкой водой составляет 12,3 мг/м3. Использование в качестве промывочной жидкости 0,001% раствора А1С1з позволило снизить запыленность до 6,0 мг/м3, т.е. в 2,05 раза. Аналогичное бурение по известнякам орта N 13 гор. 7620 м шахты N 14 показало, что использование промывки шпуров 0,1% раствором Мд^Лг уменьшает запыленность с 26,5 до 12,0 мг/м3. Аналитические оценки отличаются от реально полученных результатов на 2-4%, что позволяет надежно использовать данный критерий для предварительного определения эффективности использования ПС в процессах бурения.

Следует отметить, что помимо указанного эффекта использование ПС для условий Урала и Донбасса дает (по данным О.Г.Латышева) увеличение в 1,15-1,52 раза скорости бурения и в 1,2-1,4 раза снижение износа и затупления бурового инструмента. На использование в подземных условиях указанных выше поверхностно-активных сред получено разрешение санитарно-эпидемиологического надзора.

Направленное изменение свойств и состояния пород под действием ПС позволяет уменьшить пылеобразование не только при бурении, но и при взрывании горных пород. На основании полученной В.А.Безматерных и подтвержденной результатами опытных взрывов зависимости гранулометрического состава взорванной массы от свойств пород, а также установленных ранее другими исследователями закономерностей действия ПС на дефектность (трещиноватоеть) рассматриваемых в данной работе горных пород получено аналитическое выражение для оценки относительного снижения выхода пыли при взрывных работах

0В= Сбсж(о)/(бсж(о)-к-Дб)]•(Сп/Со)1/2•

-ехр[бсж(о)/(бсж<о)-к-йб) - 1]. (4)

где к - коэффициент степени насыщения массива, До - абсолютное снижение прочности при сжатии пород, насыщенных поверхностно-активными растворами. При полном предварительном насыщении массива ПС к=1. Установлено, что в среднем при бурении шпуров с промывкой растворами ПС к-0,3. Тогда расчетное снижение выхода пыли при взрывании изученных пород составит бв = 1,2-1,4. Таким образом, только использование ПС в качестве промывочной жидкости при бурении шпуров способно существенно снизить выход пыли при ведении всего комплекса буровзрывных работ.

Одним из перспективных способов регулирования качества дробления горных пород при их взрывном разрушении является изменение конструкции заряда ВВ и, в частности, использование инертных сердечников (В.А.Безматерных, Г.П.Берсенев, Л.В.Демидюк, Б.^.Кутузов, Л.Н.Марченко, Н.В.Мельников). Для изучения данного вопроса применительно к выходу тонкодисперсной фракции (пыли) проведена серия лабораторных экспериментов по разрушению горных пород взрывом зарядов ВВ с сердечниками из различных материалов и разных геометрических размеров. Анализ гранулометрического состава разрушаемых пород показывает, что начальные участки (при с!<2 мм) кумулятивных кривых распределения фракций в логарифмических координатах можно аппроксимировать линейной зависимостью (рис.1) и достаточно точно (расхождение от 3 до 8%) описать уравнением

с1 = Ю"4-ехр(й-кс-М), (5)

где М - процентное содержание фракций размером менее с1, а -- коэффициент условий взрывания, кс - коэффициент эффективности использования данного сердечника (с точки зрения выхода пыли).

Коэффициент а геометрически представляет собой угловой коэффициент графика для заряда с воздушным промежутком и может быть определен выражением

а = Шп(с11 -104)/М1]/п (при 1=1,...,п), (6)

где п - число выделяемых фракций грансостава с размерами кусков (¡¡<2 мм.

Коэффициент кс зависит от материала и геометрии сердечника и определяется отношением процентного содержания 1-ых фракций, образующихся при взрывании заряда с воздушным промежутком Ы01 и с использованием данного сердечника М^:

кс = ЕСМо1/МС1]/п (при 1=1,...,п). (?)

Рис. 1. Кумулятивные кривые грансостава известняка

разрушенного зарядами различной конструкции

Для проведенных опытных взрывов (цилиндрические образцы, разрушаемые сквозным зарядом ТЭН): «=0,061; кс=1,00 - для заряда с воздушным промежутком, кс=1,20 - для заряда с сердечником из алюминия, кс=1,41 - из резины, кс=1,69 - из стали, кс=2,62 - из

дерева (сосна). Полученные уравнения (5-7) и разработанная процедура определения параметров а и кс позволяют обоснованно выбирать и оценивать эффективность сердечников для любых условий взрывания. Использование при этом данных по нескольким начальным фракциям увеличивает надежность оценки.

В качестве показателя конструктивных особенностей заряда ВВ принято отношение диаметров сердечника и заряда л = dc/d3, величина которого л может варьироваться от 0,2 до 0,8. При реализации такого интервала неизбежно изменение удельного расхода ВВ (q), который, в свою очередь, влияет на выход пыли (Vq). Установлено, что для изученных пород в диапазоне q=l,0-4,0 кг/м3 с применением деревянного сердечника зависимость q и Vq имеет вид

Vq = 0,1-q2"82. (8)

Учет дачной зависимости позволил определить, что независимо от типа и величины заряда ВВ оптимальное соотношение п составляет от 0,30 до 0,35.

Для проверки и реализации предложенных результатов проведен комплекс исследований в шахтных условиях. Испытания проводились в рудных забоях Дегтярского рудника, где ведение взрывных работ сопровождается таким опасным явлением, как взрывы сульфидной пыли. Основное содержание и результаты заключаются в следующем.

В выработках гор. -610 м (слой 10, блоки 36 и 38) производилось определение скорости продольной волны и по результатам "прозвучивания" с помощью разработанного экспресс-метода определена прочность руд, содержание в них пиритной серы и выполнено районирование руд по категориям взрывоопасности. В указанных выработках были взорваны шпуровые заряды аммонита N6 ЖВ (сплошной заряд и предложенной конструкции заряда с инертным сердечником).

Выход пыли при взрывании определялся бойцами военизированного горноспасательного отряда по утвержденной методике. Представленные на рис.2 результаты показывают, что использование предложенной конструкции заряда с деревянным сердечником во всех случаях значительно (в среднем в 1,95 раза) снижает выход пыли. Запыленность рудничной атмосферы линейно возрастает с увеличением крепости руд (Г), причем углы наклона кривых существенно различны. Это означает, что эффективность предложенной конструкции заряда ВВ нелинейно возрастает в более крепких рудах согласно зависимости

кс = (0,44 + 0,58/ТГ1, (9)

т.е. в рудах с коэффициентом крепости Г>15, где возможны взрывы сульфидной пыли, использование зарядов с сердечником более чем в 2 раза (кс = 2,05) снижает выход пыли и, следовательно, уменьшает вероятность ее воспламенения и взрыва.

Предварительно выполненное "прозвучивание" взрываемых руд показало (рис.3), что выход пыли надежно коррелирует со скоростью упругой волны. Уравнения связи: для сплошного заряда

Ус = 0,02-С - 46, (10)

для заряда с сердечником

Ус = 0,009•С - 19. (11)

Достаточно высокая точность уравнений (отклонение опытных значений V от расчетных составляет , соответственно, 14 и 11%) позволяет использовать показатель скорости волны не только в экспресс-методе определения свойств пород, но и для оценки запыленности рудничной атмосферы при взрывных работах.

1 г \ \ !

■

, —с

С а 3 1

4 6 8 10 12 14

Коэффициент крепости

Рис. 2. Выход пыли при взрывании пород различной крепости

16

Сплошной зарод

о Заряд с сердечником

Рис. 3. Связь выхода пыли со скоростью волны

ш Сплошной заряд □ Заряд с сердечником !

Использование предложенной конструкции заряда ВВ с инертным сердечником в реальной технологии проходки горных выработок (участок N5, гор. -550 м и участок N5, гор. -490 м Дегтярского рудника) показало следующее. Из шести взрываний забоя по традиционной технологии (сплошной заряд ВВ) в трех случаях отмечено воспламенение сульфидной пыли на расстоянии до 12 м от забоя. При взрывании комплекта шпуров с зарядами ВВ с сердечником во всех случаях воспламенения или взрывов пыли не происходило, а относительное среднее снижение запыленности рудничной атмосферы составило 2,13 раза. При этом отмечено более равномерное дробление пород и уменьшение разлета кусков (развала породы) в среднем в 1,4 раза.

Для апробации полученных ранее результатов и оценки эффективности использования зарядов ВВ с инертным сердечником для других, отличных от руд Дегтярского месторождения, пород выполнена серия из 18 взрывов на Крылатовском и Гумешевском рудниках. Результаты подтверждают основные выводы и закономерности, полученные для Дегтярских руд. Наиболее точное соответствие наблюдается для горных пород с коэффициентом крепости f>7. Во всех случаях использование сердечника в конструкции заряда ВВ приводит к значительному (от 1,4 до 2,3 раза) снижению выхода пыли.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе дано новое решение актуальной научной задачи разработки методов борьбы с пылью при производстве буровзрывных работ в скальных породах путем направленного изменения свойств пород и конструкции заряда ВВ, позволяющее существенно

уменьшить запыленность рудничной атмосферы и вероятность воспламенения и взрыва сульфидной пыли.

Основные научные и практические результаты исследований заключаются в следующем.

1. Существенная неоднородность состава и строения горных пород Североуральских, Узельгинского и Дегтярского месторождений обусловливает значительную изменчивость их свойств; количественной мерой неоднородности пород служит коэффициент вариации их прочностных свойств, имеющий нормальное распределение во всем диапазоне изученных пород.

2. Предложен экспресс-метод косвенного определения свойств горных пород, их изменчивости под действием ПС, а также потенциальной взрывоопасности сульфидных руд, позволяющий с достаточной надежностью оперативно оценивать данные показатели. Метод внедрен на Дегтярском руднике.

3. В качестве критерия эффективности пылеподавления в процессе бурения предложен показатель, учитывающий относительное нелинейное уменьшение под действием ПС прочности и абразивности горных пород; данный критерий отражает объективно существующие закономерности механического разрушения упругих тел.

4. Введение в промывочную жидкость поверхностно- активных веществ позволяет не менее чем в 2 раза снизить запыленность рудничной атмосферы при бурении шпуров; при этом аналитическая оценка пылеподавления достаточно точно (расхождение от 2 до 4%) соответствует данным практики, что позволяет использовать разработанный критерий эффективности пылеподавления для надежного прогнозирования выхода пыли в процессах бурения с использованием ПС. "Методика оценки эффективности пылеподавления при бурении

шпуров и скважин с промывкой растворами поверхностно-активных сред" внедрена в АО "Севуралбокситруда" и в шестом военизированном горноспасательном отряде (СУБР).

5. Для оценки смачиваемости горных пород при воздействии на них ПС, что вызывает более активное слипание частиц пыли и выпадение их из рудничной атмосферы, рекомендуется использовать коэффициент интенсивности смачивания, равный отношению влагоемкости пород применительно к ПС и воде.

6. В качестве оценки пылевыделения при взрывном разрушении горных пород рекомендуется использовать показатель, учитывающий относительное уменьшение линии наименьшего сопротивления заряда, степень нарушенное™ (дефектности) пород и скорость продольной волны; данные характеристики косвенно оцениваются прочностью пород при сжатии, уменьшение которой под действием ПС приводит к снижению выхода пыли в 1,7-4,0 раза при полном предварительном насыщении массива растворами ПС.

7. Распределение мелких фракций (до 2,0 мм), образующихся при взрывании горных пород, описывается экспоненциальным уравнением с двумя технологическими параметрами - коэффициентом условий взрывания ос и коэффициентом эффективности сердечника кс. Наибольшая эффективность пылеподавления (кс = 2,62) достигается при использовании деревянного сердечника с соотношением диаметров сердечника и заряда 0,30-0,35.

8. Использование разработанной конструкции заряда ВВ с инертным сердечником на Дегтярском, Крылатовском и Гумешевском рудниках позволило в 1,5-2,5 раза снизить запыленность рудничной атмосферы и резко уменьшить вероятность воспламенения и взрыва сульфидной пыли. При этом относительная эффективность предложен-

ной конструкции заряда возрастает с увеличением крепости пород, а установленная система уравнений, учитывающих взаимосвязь пылеоб-разования и свойств пород, позволяет надежно прогнозировать этот эффект. Временное руководство по расчету и применению конструкции зарядов ВВ с инертным сердечником использовано при проектировании и организации взрывных работ в сульфидных рудах Дег-тярского рудника.

9. Совместное использование поверхностно-активных сред и разработанной конструкции заряда ВВ при производстве буровзрывных работ в скальных породах сопровождается суммарным эффектом, заключающимся в том, что воздействие ПС на горный массив в стадии бурения шпуров частично изменяет его состояние и свойства, что усиливает эффективность работы зарядов ВВ с инертным сердечником на стадии взрыва.

Основные результаты диссертации изложены в следующих публикациях:

1. Результаты исследования физических свойств рудовмещающих пород Узельгинского медноколчеданного месторождения /Латышев О.Г., Суворов Б.И., Азанов М.А. и др. //Рудоносные метасоматичес-кие формации Урала: Сб. трудов.-Свердловск: УНЦ АН СССР, 1978. -С.47.

2. Чернявский Э.И., Поликарпов А.Д., Азанов М.А. Влияние прочности сульфидных руд на степень взрывоопасности забоев //Повышение эффективности горных работ на месторождениях Урала: Тез. докл. конф. - Свердловск, НТО Горное, 1983. -С.6.

3. Азанов М.А., Исаев В.И. Влияние текстуры и трещиноватости колчеданных руд на их взрывоопасность //Совершенствование технологии и техники горных и геологоразведочных работ на Урале: Тез.

докл. конф. -Свердловск, СГИ, 1985. -С.10.

4. Азанов М.А., Безматерных В.А., Чернявский Э.И. Опыт применения шпуровых зарядов с пористым сердечником для снижения пы-леобразования //Охрана труда на промышленных предприятиях: Тез. докл. семинара. -Свердловск, ВНИИОТ, 1986. -С.50-51.

5. Безматерных В.А., Азанов М.А. Разрушение круглых пластинок горных пород при различных видах нагружения // Технология подземной разработки месторождений: Межвуз. науч.-темат. сборник. -Свердловск, СГИ.-1987.-С.67-72.

6. Азанов М.А., Четин А.Н. Методика косвенного определения физических свойств руд Дегтярского месторождения //Внедрение результатов научных исследований на горных и геологоразведочных предприятиях Урала: Тез. докл. конф. -Свердловск, СГИ, 1988. -С.15.

7. Чернявский Э.И., Азанов М.А. Исследование влияния прочностных свойств колчеданных руд на их взрываемость //Проблемы разработки месторождений полезных ископаемых: Депонированные научные работы. Ежемесячный библиографический указатель. -М.: ВИНИТИ, 1988. -N3. -С.39-44.

8. Сравнение дробящего действия взрыва одиночных зарядов ВВ разных конструкций /Безматерных В.А., Кузьмин В.Г., Петрушин А.Г., Азанов М.А. //Изв. вузов. Горный журнал.-1990.-N9.-С.70-73.

9. Азанов М.А. Влияние инертных сердечников на выход пыли при взрывном разрушении горных пород //Изв. вузов. Горный журнал. -1996. -N7. -С.84-86.