автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.11, диссертация на тему:Разработка и научное обоснование технических и технологических решений по управлению фугасным действием взрыва в горнодобывающей промышленности

На правах рукописи

МУЧНИК Сергей Владимирович

РАЗРАБОТКА И НАУЧНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ПО УПРАВЛЕНИЮ ФУГАСНЫМ ДЕЙСТВИЕМ ВЗРЫВА В ГОРНОДОБЫВАЮЩЕЙ П РО М Ы Ш Л ЕННОСТИ

Специальность: 05.15.11 —■ Физические процессы горного производства

Автореферат диссертации и:1 сс искание ученой степени доктора технических яаук

Новосибирск—2000

Работа выполнена в Института горного дела — научно исследовательском учреждении Сибирского отделения Российской академии наук (ИГД СО РА

Научный консультант: член-корреспондент РАН, доктор физико-математических наук В.Н. Опарин.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор И. А. Панач

доктор технических наук, профессор И.П. Маляр доктор технических наук A.A. Сысоев.

Ведущая организация: Институт горного дела Уральского отделения России ской академии наук (ИГД УрО РАН).

Зашита состоится 04. 0?, 2000 г. в <о час на заседании диссертационного вета Д 063.70.02 в Кузбасском государственном техническом университете,. 650026, г. Кемерово,, ул. Весенняя, 28.

С'диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кузбасского государстве! ного технического университета.

Автореферат разослан "5/" _2000 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор

А. С. Ташки

ИШ./М

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Взрывные работы являются основным юсобом разрушения и перемещения горных пород. Это связано с удоб-вом использования взрывчатых веществ как ёмкого и автономного ис-1чника химической энергии, ударного импульса, передаваемого горному зссиву, а также взрывных газов, осуществляющих механическую работу ) рыхлению и сбросу горной массы. Для эффективной работы горнодо-лваюших предприятий качество взрывной подготовки горной массы ¿еет первостепенное значение.

В настоящее, время на отфытых горных работах широкое распро-ранение получили простейшие (по составу) к эмульсионные ВВ. Наряду ) стоимостными преимуществами, они имеют сравнительно невысокую :плоту взрыва, что на практике приводит к увеличению удельного расхо-1 ВВ. Это снижает выход горной массы иа погонный метр взрывной (важины и не всегда обеспечивает должное качество дробления пород.

В этой связи разработка и научное обоснование технических и ;хнологических решений по управлению фугасным действием взрыва редставляет актуальную проблему, имеющую важное научное и прак-лчсское значение.

В диссертационной работе обобщены результаты многолетних ис~ педоваттй, выполненных автором в качестве научного руководителя и гветственного исполнителя ряда плановых тем в региональной програм-с СО РАН «Уголь Кузбасса» гг в комплексной программе СО РАН № 12 Комплексное исследование региональных и глобальных геологических ропессов и создание научных основ наращивания минерально-сырьевого отенциала и разработки полезных ископаемых» (1985-2000 гг.).

Цель работы — получение нового научного знания, позволяю-хего осуществлять управление фугасным действием взрыва в горнодо-ывающих отраслях промышленности.

Идея работы заключается в разработке технических и технологиче-шх решений по управлению взрывом, базирующихся на эксперимен-шьно установленном физическом эффекте повышения его энергии и им-ульса при вынужденной конвекции и турбонаддуве продуктов детонации шпуре или скважипе.

Задачи исследований:

1. Найти рациональное техническое решение для осуществления ин-

тенсивного вихреобразования (вынужденной конвекцш) и нагнета1 (турбонаддува) продуктов детонации в шнуре или скважине непосред венно после прохождения детонационной волны.

2. Провести комплекс экспериментальных исследований по изу нию фугасного действия взрыва при вынужденной конвекции продук' детонации и их турбонаддуве в широком диапазоне горно-геологичес! условий угольных, рудных и нерудных месторождений.

3. Разработать и научно обосновать технологические решения управлению фугасным действием взрыва, включающие использова! турбулизаторов продуктов детонации, а также ультразвуковое воздейсп на зону смятой породы в стенках скважины.

4. Установить факторы, обусловливающие повышение фугасш действия при турбовзрывании.

5. Разработать методику расчёта зависимости параметров детонаи (плотности вещества, давления, скоростей детонации и потока пещест от плотности заряда ВВ на ударном фронте детонационной волны и плоскости Чепмеца-Жуге (Ч.-Ж.).

6. Разработать метод раздельного вычисления тепловых эффект детонации и дефлаграции в зависимости от плотности заряда ВВ.

7. Разработать и обосновать критерий эффективности осущсств: ния турбовзрывания зарядов различных типов ВВ.

8. Разработать метод определения параметров сетки скважин удельного расхода В В при турбовзрывании на карьерах, применяют транспортные системы разработки.

9. Установить оптимальные параметры конструкции заряда для " фективнош использования турбовзрыва при бестранспортной систе разработки; определить характерные особенности изменения коэффицш та сброса горной массы во внутренний отвал при турбовзрывании.

10. Осуществить оценку экономических и экологических после® вий применения технологии турбовзрывания на открытых работах.

Методы исследований:

- анализ и обобщение результатов экспериментальных и теорёга1 ских исследований процессов, происходящих при взрыве колонкового : ряда конденсированного ВВ;

- промышленные испытания разработанных технических и технол гических решений по управлению фугасным действием взрыва в разли ных горно-геологических условиях с анализом данных маркшейдерею

ьёмки развалов взорванной горной массы и подошвы уступов, сравни-мьной фото- и видеосъёмкой стадий развития взрыва, инструменталь-ыми замерами геометрических характеристик породной кусковатости на 1рьерах и состояния забоев подготовительных выработок на подземных удниках, экспертной оценкой горнотехнических и экологических послед-гвий турбовзрывания.

Основные научные положения, защищаемые автором:

1. Помещенная в заряд ВВ винтообразная металлическая пластина гурбулизатор) обладает свойством воспринимать от проходящей детона-ионной волны импульс вращаггелъно-поступательного движения, инду-ирующего вынужденную конвекцию продуктов детонации вихревыми отоками и их турбонадцув в направлении своего движения.

2. При вынужденной конвекции и турбонаддуве продуктов детона-,ии в глухую часть шпура или скважины возникает физический эффект овышения фугасного действия взрыва. Турбонаддув в обратном направ-ении (в сторону устья) вызывает понижение фугасного действия взрыва. Гри размещении турбулизатора в не разрушаемой при обычном взрыве асти шпура или скважины эффект не проявляется.

Турбовзрыв представляет собой взрыв зарядов ВВ с вынужденной опвекцней и турбонаддувом продуктов детонации.

3. Создание ультразвукового поля и изменение направления движе-1ия фронта детонационной волны в фудноразрушаемой части скважины оировождается повышением фугасного действия взрыва. В сочетании с |римснснием турбулизатора (турбоакустическое и турбонаправленное 1'зри cai те, соответственно) проявление этого эффекта возрастает.

4. Повышение фугасного действия турбовзрмва по сравнению с обычным взрывом обусловлено совместным действием следующих фак-оров: а) выделением дополнительной теплота взрыва и приращением »бъёма газообразного энергоносителя за счёт увеличения полнота сгора-|ия ВВ при вынужденной конвекции продуктов детонации, б) увеличени-м взрывного импульса, передаваемого горному массиву, за счёт частич-юго запирания продуктов детонации в глухой части шнура или скважины, ;) облегчением условий массопереноса газообразного энергоносителя в истему радиальных трещин за счёт выноса вихревым потоком слоя смя-ой породы, образуемого в стенках скважины бризантным действием де-онационной волны.

5. Для индивидуальных ВВ типа тротила теоретические значения

плотности вещества на ударном фронте детонационной волны и на ши кости Ч.-Ж. прямо пропорциональны плотности заряда с коэффициента 1,787 и 1,341, соответственно; относительное сжатие вещества на ударн фронте достигает 0,440, а на плоскости Ч.-Ж. — 0,254; скорость детонаи и давление в головной части детонационной волны имеют степенную висимость от плотности заряда (при её значениях от насыпной и выше показателями 0,635 и 2,270; соотношение давлений на ударном фронт« на плоскости Ч.-Ж. составляет л/з; показатель адиабаты Гюгоньо расп ршощихся продуктов детонации в точке Жуге — 2,93.

6. Тепловые эффекты процессов детонации и дефяаграции (высоз скоростных вторичных химических реакций, протекающих в скважш подлежат раздельному определению и имеют квадратичную зависимо« от скорости детонации.

7. Критерий эффективности перехода на турбовзрывание заря; различных типов ВВ представляет собой соотношение теплоты дефлаг] ции к теплоте взрыва, имеет квадратич£!ую зависимость от скорости де нации и обратную — от теплоты взрыва Наибольшая эффективность т бовзрыва достигается у простейших по составу и алгамосодержащих ВЕ наименьшая -г- у эмульсионных и горячельющихся ВВ.

Достоверность научных положений обеспечена:

- положительными результатами широкомасштабных промышл! ных испытаний и внедрения новой технологии ведения взрывных рабо подземных рудниках и на карьерах;

- сравнительным анализом эффективности турбовзрывания при р личных конструкциях заряда и способах его инициирования, а также г использовании ВВ с различными значениями критерия эффективности;

- согласованностью расчётных значений параметров детонацт опытными данными.

Научная новизна работы состоит в следующем:

1. Экспериментальным путём установлены:

- эффект повышения фугасного действия взрыва при вынужден! конвекции и турбонаддуве продуктов детонации в глухую часть шп; или скважины;

- свойство винтообразной металлической пластины при помеше> в заряд ВВ воспринимать от проходящей детонационной волны импу. вращателъно-поступательного движения;

- эффект формирования поперечной трещины при создании ульт

вукового поля в глухой части скважины в момент выхода детонационной олны к торцу колонкового заряда ВВ;

- свойство взаимного усиления эффектов повышения фугасного ¡ействия взрыва при использовании в колонковом заряде ВВ турбулизато-)а в сочетании с ультразвуковым излучателем или с направляющим элементом (линейным отрезком ВВ с повышенной скоростью детонации);

- улучшение условий проникновения взрывных газов в трещиноватую структуру массива при турбовзрывании.

2. Разработана методика расчёта параметров процесса детонации на ударном фронте детонационной волны и на плоскости Ч.-Ж. Установлены аналитические зависимости этих параметров от плотности заряда ВВ.

3. Сформулирована задача раздельного определения теплоты детонации и теплоты дефлаграции (вторичных химических реакций), дано её аналитическое решение для ряда индивидуальных ВВ.

4. Разработан и обоснован критерий оценки эффективности перехода на турбовзрыватше зарядов различных топов ВВ, представляющий собой соотношение теплоты дефлаграции к теплоте взрыва; дано его аналитическое представление в зависимости от основных параметров детонации; составлена таблица значений этого критерия для отечественных и зарубежных ВВ.

5. Разработана методика расчёта параметров сетки скважин и определения удельного расхода ВВ для транспортных систем разработки при переходе с обычной технологии ведения взрывных работ на турбовзрыва-ние, учитывающая тип применяемого ВВ с позиций критерия его эффективности при турбовзрывании.

Личный вклад автора состоит:

1. В разработке методической базы, проведении опытно-промышленных испытаний в проходческих забоях подготовительных выработок, при отбойке руды в камерах подземных, рудников и при проведении массовых взрывов на открытых горных работам, анализе и обобщении полученных данных, в результате чего были установлены:

- свойство винтообразной металлической пластины взаимодействовать с детонационной волной;

- эффект изменения фугасного действия взрыва при вынужденной конвекции продуктов детонации в зависимости от направления их турбо-наддува в шпуре или скважине;

. - эффект формирования поперечной трещины при создании ультра-

звуковог о доля в глухой части скважины в момент выхода детонациош: волны к торцу колонкового заряда ВВ;

- свойство взаимного усиления эффектов повышения фугасш действия взрыва при использовании турбулизатора в сочетании с ульт] звуковым излучателем или направляющим элементом;

- улучшение условий проникновения взрывных газов в трещино) тую структуру массива при турбовзрывании.

2. В теоретических исследованиях, результатом которых явились:

- методика расчёта параметров процесса детонации на ударна фронте детонационной волны и на плоскости Ч.-Ж., установление анал тических зависимостей этих параметров от плотности заряда ВВ;

- формулирование задачи раздельного определения теплоты дето! ции и теплоты дефлаграцин, её аналитическое решение для ряда индиб дуальных ВВ;

- критерий оценки эффективности гурбовзрывания зарядов разли пых типов ВВ, его аналитическое представление в зависимости от скор сти детонации и теплоты взрыва;

- таблица значении этого критерия для отечественных и зарубежш

ВВ.

3. В разработке технических и технологических решений по упра лению фугасным действием взрыва на горнодобывающих предприятиях, именно:

- конструкции турбулизатора продуктов детонации, способов е: установки и крепления в шпуре и скважине;

- принципов конструирования шпуровых и скважинных зарядов В! предназначенных для турбовзрывания;

- метода расчёта изменения параметров сетки скважин и удельно) расхода ВВ при переходе на турбовзрывание с учётом применяемого В при транспортных системах разработки;

- установлении параметров турбовзрыва при бестранспортной си теме разработки. .

Практическая ценность. Предложены новые технические и техн< логические решения по управлению фугасным действием взрыва в горн* добывающей промышленности, а именно:

1. Разработаны конструкции турбулизаторов, ультразвуковых изл] чателея и направляющих элементов, определены их оптимальные размер для шпуров и скважин диаметром до 320 мм, даны рекомендации по уст;

товке и креплению этих вставок в шпурах при применении патронированного ВВ, в восходящих скважинах при их пневматическом заряжании гра-дулированными ВВ на подземных рудниках, в скважинах большог о диаметра на открытых горных работах при ручном и механизированном заряжании гранулированными, эмульсионными и горячельющимися ВВ.

2. Разработаны основные принципы конструирования зарядов ВВ для турбовзрывания, в т. ч. в сочетании с ультразвуковым излучателем и направляющим элементом на подземных и открытых горных работах; даны рекомендации по условиям турбовзрывания пород различной трещи-новатости.

3. Для транспортных систем разработки предложен метод расчёта изменения параметров сетки скважин и удельного расхода ВВ при переходе на турбовзрывание с учётам применяемого ВВ, который позволяет из- * бежать негативного проявления повышенного фугасного действия взрыва

и достичь оптимального ресурсосберегающего эффекта при проведении массовых взрывов.

4. При бестранспортной системе разработки установлена эффективность применения турбоакустического взрывания по границам блока и первому ряду скважин с турбовзрываниеи остальной части блока; определено, что при этом происходит увеличение коэффициента сброса вмещающих пород во внутренний отвал в 1,4 раза, а с использованием алю-мосодержащих ВВ — до 1,8 раз.

5. Установлены благоприятные экологические последствия массовых взрывов с использованием турбулизатороп.

Реализация работы. Технология турбовзрывания и различные её модификации прошли этапы опытно-промышленных испытаний, освоения и внедрения на разрезах «Сибпрпшский» (г. Мыски), «Томусвдский» (г. Междуреченск), «Листвянский» (г. Новокузнецк) концерна "Кузбас-сразрезуголь" (все наименования предприятий даны на период внедрения ■ новой техники), при реконструкции карьера «Мир» Мирнинского ГОКа (г. Мирный), на карьере ППО «Бор» (г. Дальнегорск), на рудниках «3-й Советский» и «Николаевский» ПО «Дальподиметалл» (г. Дальнегорск). Опытно-проммшленные испытаний проведены также на разрезах «Им. Вахрушева», «Киселевский», «Им. 50-летия СССР» концерна «Кузбас-сразрезуголь», в Краснокаменском, Ирбинском, Антоновском и Шерегеш-ском рудоуправлениях НПО "Сибруда", на Курманском КЩК ОАО «Уралнеруд», в ОАО «Стойленский ГОК» и ОАО «Ураласбест».

Апробация работы. Основные положения диссертации доклады) лись и обсуждались на IV Международной конференции по буровзрь ным работам, г. Москва, май 1999 г.; Международной научно-праю ческой конференции «Экологические проблемы угледобывающей отрас в регионе при переходе к устойчивому развитию, г. Кемерово, 1999 г.; I учно-практичсской конференции «Геотехнологии на рубеже XXI век: г. Новосибирск, май 1999 г.; XVI Межреспубликанской конференц «Численные методы решения задач теории упругости и пластичносп Новосибирск, 6-8 июля 1999 г.; Международной конференции по откр тым и подземным горным работам, г. Москва, май 1998 г.; VI Вссросо ском совещании «Взрыв-97», г. Между реченек, март 1997 г.; III Меж; народной конференции по буровзрывным работам, г. Москва, май 1997 Международной научно-технической конференции «Перспективы рази тая горнодобывающей промышленности», г. Новокузнецк, февра 1994 г.; Всесоюзном проблемном семинаре «Разрушение горных порол г. Киев, Ирпень, 16-18 октября 1990 г.

Публккацяд. Слисок научных трудов автора содержит 64 няиме£ вания. Основное содержание диссертации опубликовано в 25 работ; включая 9 авторских свидетельств и патентов на изобретения.

Структура Ii объем диссертации. Работа состоит из введения, глав, заключения, изложена на 308 страницах машинописного текста, < держит 38 таблиц и 113 иллюстраций, библиография включает 199 на ил нований, приложение содержит 64 документа.

Автор благодарен академику М. В. Курлене за определение обще направления работы, научному консультанту члену-корреспонденту PI В. Н. Опарину за оказанную поддержку и внимание к проводимым hccj дованиям, В. Д. Барышникову и А. В. Прасолову за инициативную i

мощь, Л. В. Городилову, проф. |Н. Г.~Дубынину|, В. К. Иорри и В. А. 10;

ну за участие в экспериментальных исследованиях, Е. И. Васильеву О. Б. Коргелеву за ценные советы и замечания, Ю. Д. Чугунову за пло; творное сотрудничество. ч

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Фугасное действия взрыва проявляется в разрушении породы удалении от места размещения заряда и перемещении горной массы в п] странстве энергией и импульсом взрыва. Оно является основным фак ром, определяющим качество взрывной подготовки руд и вмещающих 1

род. Управляющими параметрами взрыва являются удельный расход ВВ, диаметр и угол наклона скважин, время замедления и др. Изучению этой проблематики посвящены работы Ф. К. Алексеева, А. В. Бирюкова, В. Д. Бурлуцкого, С. Д. Викторова, В. С. Вишнякова, Я. М. Додиса, М. Ф. Друкованного, Э. И. Ефремова, В. М. Закалинского, В. И. Ильина, Н. Н. Казакова, А. П. Кононова, И. С. Куклина, Б. Н. Кутузова, И. С. Малого, И. П. Малярова, А. С. Материна, Н. С. Мордовея, В. Н. Мосинца, И. А. Паначева, Б. Е. Повного, Б. Р. Ратсишева, Н. Я. Репина, В. В. Ржевского, В. К. Рубцова, И. Л. Суздальцева, А. А. Сысоева, И. А. Тангаева, А. С. Ташкинова, А. П. Ткаченко, К. И. Ткачука, А. Н. Ханукаева, Е. Ф. Шешко.

В основе многих современных методов управления взрывом лежат идеи, сформулированные акад. Н. В. Мельниковым. Взрывание зарядов ВВ с помощью линейных осевых инициаторов исследовалось Л. И. Бароном, ТО. И. Беляковым, С. П. Левчиком, Б. Д. Росси и др.; многоточечное инициирование— В. А. Ермолаемым, И. Ф. Жариковым, Л. П. Марченко, А. С. Ненашевым, Г. 3. Нуриджаняном, Н. П. Сеиновым и др., заряды с воздушными промежутками и продольными полостями изучались А. О. Алибаевым, Г. Р. Атамбаевым, Е. Г. Барановым, Д. Г. Голанюком,

A. Т. Дарменбаевым, Н. Д. Завьяловым, Д. Т. Зильбергом, А. Т. Калашниковым, А. И. Липовым, О. Н. Оберемок, С. Н. Пикаром, В. С. Прокопенко, Е. А. Семенюком, И. К. Ситниковым, В. И. Тимошиным, А. Г. Фесенко и др. Особенности передачи взрывного импульса торным породам и распространения волн напряжений в массиве исследовались В. В. Адушкиным,

B. Н, Кузнецовым, Е. И. Шемякиным, Е. Н. Шерем и др.

В известных методах основной акцент делался на оптимизацию условий передачи взрывного импульса горному массиву, тогда как увеличению фугасного действия взрыва за счСт повышения полноты сгорания ВВ в скважине и улучшению условий массопереноса газообразного энергоносителя в систему радиальных трешин должного внимания не уделялось.

Выполненные автором исследования по управлению фугасным действием взрыва шпуровых зарядов В В при проведении горных выработок осуществлялись на рудниках «Николаевский» и «3-й Советский» ПО «Далыюлиметалл». В качестве критерия эффективности взрыва использовалась глубина не разрушенной части шпуров. Изучалась, возможность увеличения импульса взрыва посредством турбонаддува взрывных газов в глубину шпура. Серией опытов была отработана конструкция вставки в

виде винтообразно скрученной алюминиевой пластинки (рис. 1), разм* шаемой в заряде ВВ (аммонит № 6 ЖВ).

Рис. 1. Турбулизатор продуктов детонации шпуровой

| ЭД ВВ Турбулизатор , "Стакан" а)

_________ _____________ | ___: _________________

Рис. 2. Испытанные конструкции шпуровых зарядов с турбулизатором при прямом (а) и обратном (в) инициировании; схема (б), поясняющая изменение глубины не разрушенной взрывом части шпуров ("стаканов") в зависимости от временной составляющей импульса

Соответствующие конструкции зарядов показаны на рис. 2.а, в Предполагалось, что детонационная волна, проходя вдоль винтообразной пластины турбулизатора, сообщит ему импульс вращательно-поступатель-ного движения. Перемещаясь по инерции, он будет работать как миниатюрная турбина, нагнетая взрывные газы вслед за детонационной волной и запирая их в глухой части шпура, тем самым увеличивая временную составляющую передаваемого породе импульса в той его части, где это необходимо.

При планировании эксперимента использовалась теория академика Н. Журкова о существовании конечных промежутков времени, доста-очных для разрушения материала при заданной нагрузке. Время необ-:одимое для разрушения породы от 0 до X, меняется с глубиной шпура по [екоторому закону 1(Х) (рис. 2.6). При />г1П1Х происходит разрушение на >сю длину шпура 1, коэффициент использования шпура (КИИ1) г)-4. В }бщем случае разрушение простирается до некоторой величины Х\ (г]<1), тго соответствует времени!] нахождения взрывных газов в шлуре.

Проведенными испытаниями на различных породах было установило, что при прямом инициировании заряда с турбулизатором (рис. 2.а) происходит резкое увеличение КИШ по всем группам шпуров (рис. 3), а при обратном инициировании (рис. 2.з, 3) — значительное падение этого показателя с 4-кратным уменьшением объёма отбитой породы относительно контрольных циклов.

Изменение глубины не разрушенной части шпуров говорит о том, что при прямом инициировании заряда с турбулизатором (рис. 2.а) время нахождения взрывных газов в шпуре /2>( , (рис. 2.6), при этом но врубовым шпурам (а на легковзрываемых породах — и по отбойным) Ь^аах, так что т}=1. Это свидетельствует о запирании взрывных газов в тлухой дальней части шпура. При обратном инициировании ¡:,</и так что п«1 вследствие принудительного выталкивания взрывных газов через устье.

Установленное изменение КИШ при прямом и обратном инициировании свидетельствует, что помещенный в заряд ВВ турбулизатор воспринимает от проходящей детонационной волны импульс вращательно-поступателыюго движения, индуцирующего вынужденную конвекцию продуктов детонация и их турбонаддув в направлении своего движения.

При турбонаддуве в глухую часть шпура происходит повышение фугасного действия взрыва, в обратном направлении (в сторону устья) — его понижение. Опыты по размещению турбулизатора в не разрушаемой при обычном взрыве части шпура (в 1-й или 2-й патроны) показали, что в этом случае КИШ не отличается от его значений при контрольных циклах.

Для условий ведения взрывных работ на карьерах разработаны несколько модификаций ¡урбулизаторов продуктов детонации скважинных типа «Турбо С» (ТУ 7288-002-10887323-95), предназначенных дня регулируемого по длине скважины повышения фугасного действия взрыва. Некоторые из них показаны на рис. 4.

0,5

1,5

-4—

2,5 /, м

,-, 1 I 1 1

Прям ю е инициирование

| Сульфидные рудф

I I I

OкdнnlVDuвaюlм)e шпусь/ I

I | Мраморивованный известняк, шфы риол^гов

¡улуукуууи I_Оке нтуриваюиц. е шпуры ;__I

I

~г

33

X

1

От

юиные шпур ?I

I

I

Л.

I Обратное иниц* ироиамие] ГедонберАгговые скарны

I к { I

Оконрурива ющид шпуры

I

^-^¡¿¿мжЫО* - |

(к_I

ру*-

ияавдаД^ Отб^НЫС ШПурь1

| |

Врубовые шпуры | ! ' I

]Рис. 3. Действие, турбултатора при проведении горных выработок:

Условные обозначения;

-- — эяекгродетонаторы;

— —капсюли детонаторы;

-—--огнепроводный шнур;

Г I Л — патроны аммонита № О ЖВ;

*">"4" — турбудизаторы я направление ах движения;

г'»'

•>■а — РазмеРы "стаканов" по данным контрольных взрывов; ¡«¡¿¿¿а — средние размеры стаканов при туроовзрыве;

Рис. 4. Турбулюаторы для скважин Рис. 5. Установка турбулизатора диаметром 200-320 мм для проме- скважину: 1 патрон алшонита Лг> жуточных детонаторов из патро- ЖВ, 2- турбулизатор, 3 - пет, нированного ВВ (а), из шашек (б) ДШ, 4- наклонная скважтна, 5- за

ряд ВВ

Базовая конструкция представляет стальную пластинку, скрученную штообразно вокруг продольной оси на 360° (рис. 4.а). Она наиболее про-а в изготовлении и удобна в использовании, но может применяться шько с патронированным ВВ (аммонит № 6 ЖВ диаметром 90 мм, рис. К При прямом инициировании заряда с использованием шашек приме-нот турбулизатор с отверстием (рис. 4.6); вариант его крепления к шаш-

Промышлешше испытания турбовзрыва в Кузнецком бассейне (разрезы "Сибиргин-ский", "Томусинский", "Листвянский", "Им. Вахрушева" и др.) позволили установить, что если при турбовзрыве на рыхление параметры сетки скважин и удельный расход алюмосо-держащего ВВ оставлять без изменения относительно типового проекта, то развал породы приобретает черты, характерные для взрыва на выброс.

>ис. 6. Вариант крете- На Рис- 7> 8 представлены соответству-

ют турбулизатора к Щие профили на контрольной (а) и эксперимен-Iромежуточиому дето- тальной (б) частях блоков, обуренных наклон-штору (ПД) нымк (рис. 7) и вертикальными скважинами

рис. 8). Конструкции зарядов даны на рис. 9, 10, схема взрывания — диа-ональная. Видно, что при турбовзрыве откос уступа оголяется на 16-18 м при высоте уступа Н~26 м) при наклонном расположении взрывных жважин, и на 8 м (при Я -23 м) — при вертикальном их расположении. Лримыкагащая к откосу часть развала образует пологую выемку шириной >1-25 м, которая далее переходит в навал. На контрольных частях блоков эткос практически полностью покрыт взорванной породой, развал имеет седловину.

При изменении параметров прямоугольной сетки скважин диамет-юм 320 мм с 7x6 м до 8x6 м при неизменном удельном расходе ВВ развал орной массы приобретает компактную форму, однако наблюдается зна-штельное разрушение породы за проектным контуром откоса уступа (на гас. 11 зона законтурного разрушения отмечена густой штриховкой).

В описанных опытах сечение вращения турбулизатора составляло жоло 6% от сечения шпура. На скважинах большого диаметра, применяе-дых на открытых работах, сечение турбулизатора составляет менее 0,3 %

; показаны на рис. 6.

[роволока

дш

Турбулизатор

Рис. 1 . Профили развала взорванной /юроды на контрольной (а) и экспери ментальной (б) части блока, обуренного наклонными скважинами

а

Рис. 8. Профили развала взорванной породы на контрольной (а) и экспериментальной (б) части блока, обуренного вертикальными скважинами

и

дш^"

Граммонит 79/21 и гранулит АС-8 (50x50 %)

Промежуточный /детонатор — /р шашки "Г—400Г

I

гч

/А

Рис. 9. Базовая конструкция заряда ВВ

/ 1 2

Промежуточный гч

детонатор - патрон -Й-]

аммонита № б ЖВ ~ -

7. (90 мм)

гЛ Г) /Турбулиза-

/ Т0Р * V}1

Граммонит 79/21 и гра-

нулит АС-8 (50x50 %)

Рис. Ю Конструкция заряда ВВ с турбулизатором

Рис. 11. Примеры проявление эффекта законтурного разрушения породы на профилях— густая штриховка между пунктирной линией, обозначающей проектное положение откоса уступа, и штрихпунктирной линией, обозначающей фактическое положение откоса уступа) при турбовзрыве в случае увеличения выхода горной массы на 13,5% при неизменном удельном расходе

ВВ

сечения скважины, так что только турбонадцувом нельзя объяснить ; личения фугасного действия взрыва. Вращающийся турбулизатор соз; мощные вихревые потоки в скважине, осуществляя тем самым выну ж; ную конвекцию продуктов детонации. Смена механизмов тепло- и ма переноса с диффузионного и естественно конвективного на вынужде конвективный должна отразиться на скорости вторичных химических акций продуктов детонации позади плоскости Ч.-Ж„ приводя к более I ному сгоранию ВВ в скважине. Это обстоятельство потребовало более тального рассмотрения теоретических аспектов взрывчатого превраще вещества.

При взрыве происходит превращение химической энергии в тег ную. По определению, обе входят в понятие внутренней энергии вещее Следовательно, тепловой эффект химической реакции не может привод к изменению внутренней энергии изолированной физической системь запись закона сохранения энергии при переходе через ударный фронт тонационной волны не должна содержать член, учитывающий теп л взрыва.

Развита концепция, согласно которой воздействие ударного фро на молекулу ВВ определяется принципами Франка-Кондона и смеще! равновесия (Лс-Шателье), при этом на ударном фронте детонациош волны выполняется необходимое условие реакции детонации, а на плос ста Ч.-Ж. — достаточное.

Разработан метод расчета параметров сжатия вещества. Для удар го фронта получены соотношения

где а.1~1'УУ() —степень сжатия вещества на ударном фронте, ¡hM ^-Vi) и Pi=(Ko-V\)!V(¡ — коэффициенты относительного сжатия вещества ударном фронте и на плоскости Ч.-Ж., соответственно; V0> V\ и V2 удельные объёмы исходного заряда ВВ, на плоскости Ч.-Ж. и на ударь фронте. Их решение методом последовательных приближений д; «2=0,5596; р2=0,4404; ai=0,7457; Pi=0,2543, где оц=РУК0 степень ежа: вещества на плоскости Ч.-Ж. На рис. 12 представлены полученные за симости плотности вещества (р=1/И) на плоскости Ч.-Ж. pi от rmoruoi заряда ВВ ро вида pi=po/ai (прямая 1) и на ударном фронте р2=р</а2 (и мая 2).

/!,, Р,, КГ/М1

р., кг/м1

Рис. 12. Сравнение расчетных графиков зави-сгшостей р,(р0) (1) и Рг(Ро) (2) с экспери-л кнтачьи ыми дани ьши для тротила (3), гексогена (4), тетрила (5), тэпа (6),

пикриновой кислоты (7), октогена (8), дина (9),' ТАТИЦО)

Получены формулы для расчёта параметров детонационной волны для индивидуальных твердофазных ВВ типа Сй11ьОсЫ(1 пыше насыпной плотности ро,„; при этом теплота детонации рассчитана отдельно от теплоты взрыва цг.

\1-х

4« = <7№

Р\ =

Р„ Ри,

(у.) м/с,

2.£к£а 2 Зг

Дж/кг,

Па,

/> = ¡~J.iL 23,(3

Р|

м/с, р. О м/с,

л/з Р, Па-

где и2 , Рг — скорость потока вещества и давление на ударном фронте, У=2,27 (рис. 13) , <7лтш максимальная теплота детонации (табл. 1). Аналогичные графики получены и для других ВВ, перечисленных в этой таблице. Осуществлен расчёт теплоты дефлаграции ВВ ца как основного энергетического резерва, реализуемого при чурбовзрыве. Выделяющаяся в процессах детонации и дефлаграции энергия по разному влияет на совершение полезных видов работ по разрушению, рыхлению и сбросу скаль-гах пород: цк определяет бризантное и, отчасти, фугасное действие взры-ш; бк, выделяется в процессе расширения продуктов детонации за плоско-;тью Ч.-Ж. и обусловливает фугасное действие взрыва.

Управление энергией ¡р. и да осуществляется на разных принципах. ! частности, турбовзрывание способствует росту цс„ оставляя </., праети-:ески без изменения (возможность развития пересжатой детонации не рас-

и

и

Рис. 5. Расчётные и фактические параметры детонации тротила и тетрш. зависимости от плотности заряда ВВ ро .' р\ (А), р2 (X) — давление на пл кости Чепмена-Жуге и на ударном фронте, соответственно; О (О) — с ростъ детонации; щ (+) — скорость потока продуктов детонации на плос сти Чепмена-Жуге; дн (□) — теплота детонации', риски — результаты р чёта теплоты взрыва по методам Авакяна (А\/) и Бринкйи-Вильсона (В V)

Таблии

Максимальная теплота детонации с]\„, индивидуальных ВВ

! Ли Наиме- РО т, Кол-во ЧМп № Наиме- РОт, Кол-во 4

п/я нование кг/м3 точек МДж/ п/п нование кг/м3 точек М;

ВВ (/Л А)} кг ВВ (А Ро) к

1 Тротил 1663 122 3,66 6 Дина 1670 14 4,

2 Гексоген 1816 94 5,74 7 ПК 1800 , 19 4,

3 Тетрил 1730 29 4,62 8 ТАТБ 1937 5 4,

4 Октоген 1906 38 5,95 9 ДАТЕ 1790 7 4,

5 Тэи 1770 25 5,24 10 НК 1665 . 16 4,

сматривается). Предложено осуществлять выбор способов управле! энергией того или иного ВВ по такому показателю, как соотношение

С=100^/(/г% или, с учётом полученных уравнений,

£ = 100

1-0,0747— |%.

Таблица2

Энергетические характеристики некоторых промышленных ВВ

Наименование ВВ О, км/с Цг <7а -.

кДж/кг

Гранулотол в стальной

оболочке сухой 5,0-5,2 3640 870-2020 1620-1770 44-49

водонагюлненный 5,5-6,0 4100 2260-2690 1410-1840 34-49

Граммонит 79/21В 3,2-4,0 4310 760-1190 3120-3550 72-82

Граммонит 79/21Б 3,8-4,2' 4310 1080-1320 2290-3230 72-82

ГЛТ-20 5,545,0 3680 2260-2690 990-1420 27-39

Гранулит АС-8 3,0-3,6 5220 670-970 4250-4550 81-87

Игданит 2,2-2,8 3850 360-510 3340-3490 87-91

Порэмит 1 (ИМ-Н) 4,9-5,2 2880 1790-2020 860-1090 30-38

В диссертации приведены данные по дс, и С, для практически полной номенклатуры отечественных и некоторых зарубежных ВВ. Табл. 2 содержит выборочные данные. Чем £ ближе к 100, тем больше вклад реакций дефлаграции в общую теплоту взрыва, и тем эффективнее использование турбовзрывания для таких ВВ. При низких значениях С, турбов-зрыв даст меньший эффект; и целесообразно его сочетание с другими методами, рассмотренными ниже.

В случае применения на блоке порядной или диагональной схемы взрывания при турботззрывании рекомендовано увеличивать расстояние между скважинами в ряду от Оц до величины аТ (рис. 14), а расстояние между рядами'скважин оставлять без изменения. Это позволяет увеличивать показатель действия взрыва, что благоприятно сказывается на улучшении дробления горного массива энергией взрыва. При взрывании на неподобранный забой во избежание запрессовки породы это мероприятие является обязательным.

Во всех случаях заряд ВВ, размещаемый в скважине, остаётся без изменения относительно типового проекта. Соотношение удельных расходов ВВ при турбовзрыве с/т и по типовому проекту г/о вычисляется по формуле:

Ча ат

Расчёгно-экспери ментальным путём установлено, что

\|) = 0,73 + 0,02—, <7,

Значения V}/ для некоторых ВВ приведены в табл. 3.

Таблица 3

Коэффициент пересчёта удельных расходов некоторых В В

Я

■С

ГГП"П"ПТ П^Т7ТТПТП"П"Г[

Ч о, я о ■

с а о о

тлтгптптглтгттгг

Рис. 14. Схемы обуривания

блоков: а) по типовому проекту, . б) — для турбовзрывания

Наименование ВВ V

Граяулотол в стальной оболочке сухой водонаполненный 0,88 0,87

Граммонит 79/21В 0,8

Граммоиит 79/21Б 0,81

ГЛТ-20 0,93

Гранулит АС-8 0,7«

Игданит 0,77

Порэмит 1 0,92

При снижении удельного расхода ВВ в соответствии с расчётом, параметры развала породы и положения откоса уступа приходят в норму, при этом стабильно обеспечивается проработка подошвы уступа по проектной отметке и практически полное отсутствие негабарита.

В табл. 4 приведено сравнение среднесменной производительности ]6-кубовых экскаваторов при погрузке породы, подготовленной турбов-зрываниеы, с базовыми показателями по "Сибиргинскому" разрезу. Видно, что при турбовзрыве наблюдается рост этого показателя несмотря на повышение выхода горной массы и снижение удельного расхода ВВ. Аналогичные данные по разрезу "Томусинский" для 8-кубовых экскаваторов (см. табл. 5) также свидетельствуют об улучшении взрывной подготовки горной массы при турбовзрыве.

Представленные результаты охватывают период контрольных и предварительных испытаний турбовзрыва с прямым инициированием заряда при транспортных системах разработки разрезов «Сибиргинский» и «Томусинский» (1990-1991 гг.) в количестве 36 массовых взрывов общим объёмом 7,5 млн. м3 взорванной горной массы. Опытная партия гурбули-заторов в этот период составила 7800 шт. В результате дальнейшего освоения и внедрения турбовзрыва среднегодовой удельный расход ВВ по

разрезу «Сибиргиискийл снизился с планово показателя 1,07 кг/м в 1990 г. до 1,04 кг/м3 в 1991 г., 0,94 кг/м3 в 1992 г. и 0,88 кг/м3 в 1993 г.

Таблица 4

Сравнение среднесмсннои производительности 16- кубовых экскаваторов РН на опытных и базовых блоках по разрезу «Сибиргинский»

Погруже- Отрабо- Произво- . Удель- Выход

но горной тано без дитель- ный рас- горной

массы, просто- ность, ход ВВ, массы,

тыс. м3 ев, смен м3/смену кг/м3 м3/п. м

Опыт.-пром. блоки. 1547 278,6 5553 - / 1,08*. 44,6

Базовые блоки 1418 283,9 4995 0,94 ' 37,1

Соотношение +11,2% -13 % +16 %

Таблица 5

Сравнение среднесменной производительности 8-ьубошх экскаваторов на опытных и базовых блоках по разрезу «Томусинский»

Погруже- Отрабо- Произво- Удель- Выход

но горной тано без дитель- ный рас- горной

массы, простоев, ность, ход ВВ, массы,

тыс. м' смен м3/смену кг/м3 м3/п. м

Опыт.-пром. бл. 162 61,0 2647 0,86 42,8

Базовые блоки 159 63,2 2524 0,93 39,5

Соотношение +4,9 % -7,5 % +8,3 %

Промежуточный детопатор -

Рис. 15. Конструкция заряда ВВ с турбулизатором при обратный ини-

циировании заряда (ППО «Бор») при турбовзрыве на поверхности развала взорванной горной массы полно-

Возможность применения турбовзрыва при обратном инициировании с забойкой скважин (рис. 15) исследовалась на карьере Приморского ПО "Бор". В рамках . предварительных и приёмочных испытаний проведено 15 массовых взрывов, объём взорванной породы составил 247,4 тыс. м3, расход ВВ — 160,1 т, турбулизаторов — 838 шт.

Установлено, что в сравнении с контрольными блоками

стью отсутствуют негабариты, а само качество измельчения выше обыч ного: по всему циклу предварительных испытаний на экспериментальны блоках линейный размер наиболее крупной фракции в среднем состави. /г,ср ..ЛС=26,8 см, тогда как на контрольных блоках /,ср..И11,=32,9 см. Отмече но улучшение проработки подошвы уступа: при проектной отметке гор +264 м средняя отметка подошвы на контрольных блоках +264,3 м, а н экспериментальных — 263,6 м (рис. 16). Характерный пример результате испытаний турбовзрыва в наиболее тяжелых горно-геологических услови ях приведен в табл. 6.

/г, м

266

265

264

263

262

/ 264.3 \ г Л.......... г 264 0

V 4 263.6

О • ■ 50

Контрольные блоки

100 150 1> м

Экспериментальные блоки

Рис, 16. График колебаний отметок подошвы уступов к по длине уступа контрольных блоков №№ 639, 640 и экспериментальных блоков МЛ'Ь 642, 643 (по данным маркшейдерской съёмки, ППО "Вор")

Таблица I

Сравнительные результаты опытно-промышленных испытаний турбовзрыва на участке «М'СК», сложенном исключительно трудноазрывае-

мыми скарнами *

Показатели Опыт Контроль

Выход негабар., % 2 16

Вторичн. дробление Не производилось. Производилось

Проработка подошвы уступа По проект, отметке Превышение относительно проектной отметки на 1,5-3 м

Дополнительные -работы Отсутствуют Доведение подошвы уступа до проектной отметки бурением скважин диаметром 100 мм (400 п.м, НКР-ЮОм) и повторным взрыванием

Сравнение прямого с обратным инициированием было проведено на ТСурманском каменно-щебеночном карьере ОАО "Уралнеруд" в серии из двух массовых взрывов с расходом турбулизаторов 250 шт.

Качество взрывной подготовки горной массы оценивалось по выходу негабарита, который определялся расчётным путём по расходу электродетонаторов на вторичное дробление на базовых и экспериментальных блоках.

Проведенный эксперимент показал, что при однонаправленном движении двух турбулизаторов в глубь скважины выход негабарита снизился с 8,9 % до 4,5 %. Эта конструкция заряда не является оптимальной при турбовзрывании, поскольку работа верхнего турбулизатора ограничена местом его встречи с ударной волной, идущей от нижнего промежуточного детонатора вверх. При разнонаправленном их движении выход негабарита снизился незначительно (с 11,7 % до 10, 3 %), поскольку верхний турбулизатор вытолкнул часть взрывных газов из устья скважины.

В Антоновском РУ НПО "Сибруда" ставилась задача проверки ранее полученных при мелкошпуровой отбойке данных об отсутствии эффекта повышения фугасного действия взрыва при размещении турбулизатора в трудноразрушаемой части скважины. Объём испытаний составил два массовых взрыва. При высоте колонки заряда 3 м и высоте уступа 12 м турбулизатор устанавливался практически на отметке подошвы уступа — в трудноразрушаемой зоне. Испытания дали отрицательный результат, чем подтвердили рекомендацию о необходимости установки турбулизатора в заведомо легкоразрушаемой части скважины — не менее 3 м от отметки подошвы уступа.

На карьерах Краенокаменского РУ ставилась задача определения пределов возможностей технологии турбовзрывания. Для этого были выбраны особо тяжёлые горнотехнические условия: на карьере "Маргоз-1" бл. № 40-20, где сетка скважин была расширена с 5x5 до 6,5x5 м без забойки. Базовый блок №55-32 был отработан неудовлетворительно, подошвы уступа местами на 1-2 м и более превышала проектную отметку, выход негабарита достигал 30 %.

Для сравнительной оценки качества дробления на базовом и экспериментальном блоках использовался следующий метод. При осмотре поверхности развала намечались 5 зон с определяемым визуально наихудшим дроблением. В каждой из этих зон выделялся квадрат 5x5 м, на котором с помощью металлической рулетки производится замер максималыю-

го линейного размера 5 наиболее крупных кусков породы. Измерени; производились только по сторонам куска, имеющим открытый доступ точность составляла ±10 мм. По данным 25 замеров определялось средне« значение линейного размера куска из зон с наихудшим дроблением.

Средний размер крупного куска по базовому блоку составил 119 см по экспериментальному блоку — 73 см. В процессе погрузки взорванно! горной массы установлено, что в средней (по высоте уступа) части блок, выход негабарита значителен и примерно соответствует базовому блоку Подошва уступа проработана местами по проектной отметке, однако им с ются участки с завышением подошвы до 0,7-1,1 м. Это связано с завы шенным сопротивлецием по подошве (СПЛ). Отсюда следует, что при неудовлетворительном качестве дробления базовых блоков применять тур-бовзрыв необходимо без изменения параметров БВР относительно типового проекта.

При реконструкции карьера «Мир» Мирнинского ГОКа ставилас! задача отработки этой технологии на легковзрываемых трещиноватых породах при их рыхлении в условиях зажатой среды — на неподобранные забой. До передачи технологии в'постоянное применение было произведено 38 массовых взрывов, при этом общий объем взорванной горной массь: составил 3205 тыс. м3, объём бурения — 63200 п. м взрывных скважин, расход ВВ — 1440 т. В ходе испы таний отработана опытная партия турбу-лизаторов в количестве 5650 шт.

Согласно типовому проекгу (базовый вариант), блок обуривался вертикальными скважинами диаметром 216 мм по сетке 7x7 м. Длина скважин в среднем составляла 11 м при средней глубине перебура 1 м. Уделышй расход ВВ составлял 0,53 кг/м3, половину которого составляли ВВ заводского приготовления (граммонит 79/21, гранулотол, гранулиты АС-8 и АС-4), а половину — шданит. Применялось обратное инициирование заряда с забойкой устьев скважин -буровым штабом; в качестве промежуточного детонатора использовались две шашки Т-400 Г.

При турбовзрывании сетка скважин была расширена на 2 м, т. е. до 7x9 м. Это привело к росту выхода горной массы с погонного метра скважин на 28,9 % и снижению расхода ВВ заводского приготовления на 28,8 %. При этом удельный расход игданита был оставлен на прежнем уровне, его доля в общем заряде ВВ возросла на 8,4 % и достигла 58 %. Общее снижение удельного расхода ВВ составило 15 %. За счет применения пря-

мого инициирования заряда расход ДИ1 снизился на 33,4 %. Высота колонки заряда увеличивалась на 0,7 м и составляла при турбовзрыве в среднем 7,4 м при длине забойки 3,6 м. При выбранных параметрах БВР не выявлено уменьшение устойчивости откосов уступов, защищенных контурным взрыванием.

При этих параметрах БВР была полностью решена проблема негабарита, при погрузке отмечен рост доли пылевидных фракций. В сопоставлении с опытом по турбовзыванию трещиноватых пород на разрезе «То-мусинский», производящемуся на подобранный забой и не давшему положительного эффекта, рекомендовано трещиноватые породы подвергать рыхленито с применением турбулизаторов только в условиях зажатой ере- . ды — на неподобранный забой.

На карьерах ОАО «Стойленский ГОК» (5 массовых взрывов объемом 272 т. м3) ставилась задача отработки технологии: (а) при использовании высокоплотных горячельющихся ВВ (ГЛТ-20); (6) в условиях перемежающейся слоистости (рис. 17), когда средняя часть уступа представлена легковзрываемыми породами, а верхняя и нижняя — весьма трудно-взрываемыми; (в) при взрывании в зажатой среде руды, склонной к за-прессованиго.

а) б) в) г)

* Зона выхода

негабарита А

Зона опережающего

прорыва взрывных

: газов в атмосферу

¡она плохой проработки подошвет уступа------------

Рис. 17. Характеристика взрываемости пород уступов гор. +65 м и конструкции зарядов: базовые (а, б), экспериментальная (в), рекомендуемая (г)

По п. (а) установлено: 1) в связи с образованием у горячельющихо ВВ в верхней части заряда эвтектической воронки 1 (рис. 17) из не затвер девших компонентов ВВ, выбор места расположения турбулизатора 1 скважине должен производиться с учётом недопустимости попадани: промежуточного детонатора в эту воронку; 2) стандартный турбулизато] толщиной 2 мм выдерживает импульс, сообщаемый ему детоиациошю! волной, тогда как облегчённый (толщиной 1,5 мм) в этих условиях разво рачивается в плоскую пластину, так что их применение на подобных В1 не допускается.

По п. (б) установлено, что выбором места расположения турбулиза тора удаётся осуществлять управляемое по длине скважины повышен» фугасного действия взрыва. На рис. 17 (в) показана экспсриментальнс проверенная конструкция заряда, при которой расположение турбулизато ра в легкоразрушаемой части уступа обеспечило качественное дроблени< и проработку подошвы уступа в его нижней части, что при обычном взры ве не удавалось сделать ввиду преждевременного прорыва газов мсжд; отметками +70 и +75 м. Однако при этом дробление верхней части уступ; — вне зоны действия турбулизатора — характеризовалось большим выхо дом негабарита. Рекомендовано применять рассредоточенный заряд ана логичный базовому (рис. 17.6) с обратным инициированием верхнего за ряда 6 (рис. 17.г) без турбулизатора и прямым инициированием нижнеп заряда 5 с установкой турбулизатора 3 под промежуточным дегонаторол 2.

По п. (в) установлено, что турбовзрывание в зажатой среде 1 (рис. 18), образованной склонными к запрвссованию породами, без увеличений расстояния между скважинами (по методике, приведенной в п. 5) не допускается. В противном случае при турбовзрыве по контакту с откосом уступа образуется зона запрессованной породы 2, не под дающаяся разборке ковшом механической лопаты.

Промышленные испытания на карьерах ОАО «Ураласбест» поведе ны в объёме 32 массовых взрывов, 1618 тыс. м3 взорванной горной массы 1052 т ВВ, 1551 турбулизатор. При этом решались задачи: (а) отработк;

Рис. Iд>. Образование гребня зстрессо-ваиной горной массы 3 при взрывании на подпорную стенку 1

операций но введению турбулизатора в заряд эмульсионного ВВ (порэми-та); (б) сравнение результатов турбовзрыва порэмита, обладающего низким значением £ (табл. 2) и высоким у (табл. 3), с другими ВВ; (в) получение рекомендации приёмочной комиссии о допуске турбулизаторов к постоянному применению при ведении взрывных работ на земной поверхности.

По п. (а) опытным путём установлено: поскольку порэмит является неньютоновской жидкостью, стальной турбулизатор не погружается под действием гравитации, как это имеет место при заряжании гранулированным ВВ, а поднимается вместе с уровнем порэмита по мере заряжания скважины, принимая нерабочее горизонтальное положение. Для придания ему вертикального положения необходимо осуществить операцию подтягивания промежуточного детонатора 2 за ДШ 5 на 0,3 м. Разрешение этой операции оформляется специальным распоряжением.

По п. (б) установлено, что при гурбовзрывании порэмита увеличения параметров сетки взрывных скважин обнаруживаются признаки, характерных для других ВВ, как-то: увеличенная ширина развала взорванной горной массы, свидетельствующая о выделении при турбовзрыве дополнительной тепловой энергии и увеличении передаваемого массиву импульса; отрыв развала от верхней кромки уступа с образованием «ступеньки» высотой до 1,2 м, что свидетельс твует о хорошей проработке подошвы уступа и качественном дроблении породы по всей его высоте.

В табл. 8 приведены характерные примеры проработки подошвы уступов при турбовзрыве в сравнении с контрольными блоками (по данным маркшейдерской съёмки), свидетельствующие об улучшении этого показателя на экспериментальных блоках.

Наиболее рациональными являются заряды, при взрыве которых реализуется весь комплекс основных принципов повышения эффективности действия взрыва в горной среде. Сочетание различных способов и средств управления энергией и импульсом взрыва аккумулирует возможности каждого из них и в принципе способно обеспечить максимальное сбережение ресурсов. Разработано два способа управления энергией и импульсом взрыва, которые могут применяться как в качестве дополнения к турбовзрыву, так и самостоятельно.

Линейное инициирование производят с помощью ВВ, обладающего повышенной скоростью детонации, и размещенного у той стенки шпура или скважины, которая противоположна линии наименьшего сопротивле-

Таблица 8

Данные маркшейдерской съёмки по проработке подошвы уступов на экспериментальных и контрольных блоках

Горизонт Йпр, м Экспериментальные блоки Конт] рольные блоки

№ Факт, отметка /¡ф, м № Факт. отметка Иф, м

+47 60/П +46,1 15 60/П1 +47,9 +49,2

+62 61 ЛИ • +61,2 7ЛП 76 +62,7 +61,3

+62 7ИУ +59,6 76 +61,3 +60,5

+17 28Л1 +20 Д 2т +20,5

-13 114 -10,7 186 -10,0

-13 96 -10,5 85 -10,7

+197 48 + 197,3 37Л +198,8

+107 55 +108,6 1 +109,5

+17 28М1 +20,1 28А/ +20,5

+122 71 +121,4 35 • +121,3

ния (ЛНС). Ориентация вектора импульса в сторону ЛНС разрушаемое массива при линейном инициировании является эффективным средство} повышения импульса взрыва. Однако оно не может быть использован* при турбовзрыве, поскольку при этом наносится боковой удар по турбули затору. В работе предложено для разворота .фронта детонационной волш использовать короткий отрезок такого линейного заряда, который разме щать только в трудно разрушаемой зоне шпура или скважины (рис. 19 22).

11а рис. 23 показана конструкция заряда, испытанная при массовом

Рис. 19. Конструкция шпурового заряда при турбонаправлешюм взрыве: 1 электродетонатор, 2 — заряд ВВ, 3 — турбулизатор, 4 — направляющий элемент, длина которого соответствует средней глубине нераз-руишемой части шпура 5 при контрольных циклах буровзрывных работ

Рис. 20. Первоначально детонационная волна 6 приводит в действие турбулизатор взрывных газов 3

Рис: 21. При подходе к направляющему элементу 4 фронт детонационной волны б'разворачивается в сторону свободной поверхности; турбулизатор 3 продолжает работать

Гшиулотол

Рис. 22. Основная конструкция Рис. 23. Конструкция турбонаправ-скважинного заряда для турбона- ленного заряда, испытанная на АОА

правленного взрыва «Ураласбест»

1 — промежуточный детонатор, 2 —заряд ВВ, 3 — турбулизатор, 4 — направляющий элемент (ШЗ-4), Wan. — сопротивление по подошве взрыве на Северном карьере ОАО «Ураласбест». В отличие от рис. 22, здесь предусматривалось использование самого направляющего элемента I как промежуточного детонатора. Испытания проводились методом раз-геления блока на экспериментальную (турбонаправленный взрыв по пер-юму ряду скважин) и контрольную (турбовзрыв) части. Удельный расход Ш (порэмит и игданит) по всему блоку-был понижен на 11 % и составил 515 кг/м3 против базового показателя 0,578 кг/м3

Испытания показали резкое отличие экспериментальной и кон-рольной частей блока. Оно состоит в повышенном сбросе отбитой руды

через бровку нижней рабочей площадки на нижележащий уступ на эксп риментальной части блока. На контрольной его части подобный эффе отсутствует. Это свидетельствует о повышении фугасного действия щ турбонаправленном взрыве по сравнению с турбовзрывом.

Анализ качества проработки подошвы уступа показал следующе Исходная отметка подошвы составляла +-198,3 м, что превышало проев путо отметку (+197,0 м) на 1,3 м. По данным маркшейдерской съёмки, результате турбонаправленного взрыва подошва проработалась до огне ки 195,8 м, а при турбовзрыве — до отметки +197,3 м, т.е., соответстве но, на 2,5 м и на 1,0 м, ниже исходного уровня. На базовом блоке, вз рванном в аналогичных горно-геологических условиях по обычной техи логии при базовом показателе удельного расхода ВВ, подошва проработ лась до отметки +198,6 м, что на 0,3 м выше исходной отметки. Рекоме довано применять турбонаправленный взрыв по первому ряду скважи при этом для ликвидации избыточного сброса удельный расход ВВ дс жен быть уменьшен на 20 %.

Разработан типовой ряд простейших ультразвуковых излучателе одноразового использования, размещаемых на дне скважины. Экспер ментально установлено, что при возбуждении ультразвукового поля в гл хой части скважины на определенном расстоянии от мембраны возника! условия, приводящие к рост)' поперечной трещины, при этом скважина." 51 мм прорабатывается ЛНС в 2-3 раза выше проектной. Этот эффект течение ряда лет использовался на руднике «3-й Советский» ПО «Дальп лиметалл» как для ликвидации затягивания рудой пространства камее после обычного взрыва, так и для гарантированного предотвращения это негативного явления.

Проведенные опытно-промышленные испытания показали, что as стическис излучатели могут применяться на открытых и подземных раб тах как самостоятельно, так и в сочетании с турбовзрывом. В послед» случае на угольных разрезах при бестранспортной технологии со взрыв< на рыхление и сброс их целесообразно устанавливать по границам бло( где обычно наблюдается повышенный выход негабарита, а также по rie вому ряду скважин.

Испытания турбовзрыва при бестранспортной системе разработ на разрезе «Сибиргинском» продолжались более 3 лет, за это время бы проведено 17 массовых взрывов по новой технологии. Их основные nos

загели приведены в табл. 7. Ставилась задача отработки оптимальной конструкции заряда, параметров сетки скважин, определение коэффициента сброса в зависимости от типа используемого - ВВ, оценка возможности снижения плеча автотранспортирования горной массы с вышележащих уступов за счёт частичного размещения пород вскрыши по откосу уступа бестранспортной системы с последующей пх перевалкой во внутренний отвал энерг ией и импульсом турбоакустического взрыва с размещением заряда ВВ в наклонные скважины диаметром 320 мм (рис. 24).

Таблица 7

Результаты промышленных испытают турбовзрыва на бестранспортной скстел/е разработки

№ Объём Объём Кол-во Объём Коэфф. Удельн. Выход

п/п блока, бурения, ВВ, т сброса, сброса, расход г/м,

т. м3 п. м м3 % ВВ, кг/м3 м3/м

1 154 3981 236,20 53000 34,4 1,53 38,7

2 325 6593 ' 380,50 101000 31,1 1,17 49,3

3 299 7686 424,88 105000 35,1 1,42 38,9

4 316 9852 532,90 108000 '34,2 Н 1,69 32,1

5 . 280 7927 400,41 100000 35,7 1,43 35,3

6 107 3093 168,34 40000 37,4 1,57 34,6

7 401 11457 573,43 190000 47,4 1,43 35,0

8 209 5971 298,87 51000 24,4 1,43 35,0

'-17 2348 63205 3333,6 801000 34,1 1,42 37,1

Итоге 4439 119765 6349,1 1549000 , 34,9 1,43 37,1

Первоначально принятая сетка взрывных скважин представлена на рис. 24 (а), а типовая конструкция зарядов — на рис. 24 (б). Видно, что конструкцией заряда предусматривалось встречное инициирование из 3 точек.

На рис. 25 приведен типичный профиль развала в результате контрольного взрыва, произведенного по обычной технологии, коэффициент ;броса ^бР =20,6 %. Сравнение результатов эксперимента производилось ю критериям Асбр. и высоте обнажения откоса от взорванной породы, соз-даощей благоприятные условия для черпания породы драглайном. В ка-1естве базового показателя, достигаемого при обычной технологии, был финят к^~25 %, высота обнажения — до V* от высоты уступа Я.

На рис. 26 представлены схема обуривания блока и конструкция за ряда, рекомендуемые при турбовзрывании. На рис. 27 — примеры профи лей развала экспериментальных блоков, полученных при испытании тур бовзрыва. Видно, что высота обнажения уступа возрастает до (0,5-0,6)#.

а) А—А 6)

=ДШ

о о О о О о

■I I I I I I I I I

Забойка щ/Аммонить №6ЖВ (порошок) 40 кг [ Граммонит 79/21 U Аммонит №6ЖВ (порошок) 40 кг Пром. детонатор шашки Т-400Г

"Т11 Ч Ч1111111

Рис. 24. Первоначальная (базовая) схема обуртания блока и конструкции заря

Профкп. развала взорванной Вцугрешшй горюй массы.

Гор. 1-220 и

Рис. 25. Типичный профиль развала взорванной горной массы при бестранспортной системе разработки; параметры БВР по рис. 24

5 м

а) о о

•*-о о- о о

0 0 0 0

о о о о

о о о о 1111111111111

б)

дш

Забойка

■ Аммонит №6ЖВ (порошок) Граммонит 79/21 Промежуточный детонатор — патрон аммонита №6ЖВ 0 90 мм с турбулиза-тором

Турбооживитеяь — патрон аммонита № 6 ЖВ с турбулиза-тором

Рис. 26. Основная схема обуривания экспериментальных блоков (а) и конструкция заряда (б) npi турбовзрывании на бестран портной системе разработки

/-'/ /1111111111!

Рис. 27. Характерные профши развачов при турбоакустическом взрывании па бестранспортной системе разработки

-7Ш1

^Лммомичь Л'зб/Ш (порошок) 40 К1 Гралшши! 79/21 и !рануин1 ЛО- К .Промежуточный детине горя гор о Орбудн ш горим , Оживичещ, ( на трон

Л.НМОКИ 19 № С ЖВ) I! ГЭДЮуДИТНШром

Удктрп туковой и »лучатсдг.

Рис. 28. Конструкция заряда в скважинах по границам блока при турбоакустическом взрывании

Поскольку основным источником' выхода негабарита являются границы блоков, то в соответствующих скважинах следует применять турбоакустическое взрывание с установкой ультразвуковых излучателей (рис. 28).

Показатели турбоакустическо-го взрыва значительно возрастают при использовании алтомосодержа-щих ВВ. Так, если для граммонита 79/21 34-36%, то для гранулита

АС-8 этот показатель возрастает до 47 %.

Результаты опытов по засыпке откоса уступа по верхнюю бро: породой, автотранспортаруемой с вышележащих горизонтов с последу щей их перевалкой во внутренний отвал энергией и импульсом взр! (рис. 29), показали, что при этом ¿сПр снижается: при применении грам! нита 79/21 — до 24,4 % (табл. 7, ст. 8) и 26,4 % (рис. 29), что соответств базовым показателям обычного взрыва, а при использовании гранул АС-8 — в среднем до 34-35 %, что соответствует показателям турбовз] ва не содержащих алюминий ВВ. Показательно, что благодаря этому роприятию-фронт работ для шагающего драглайна приходит в соответ вие с планом.

Профиль 86

Рис. 29. 'Гурбоакустическое взрывание с засыпкой откоса уступа порода автотранспортируемой с вышележащих горизонтов

На практике вопрос"о целесообразности засыпки откоса уступа I родой следует решать, учитывая ряд обстоятельств. Применяя засып: можно добиться, во-первых, сокращения плеча автотранспорта путём ч; •точного перераспределения грузопотока во внутренний отвал, во-вторь обеспечить шагающие драглайны фронтом работ при турбоакустическ взрыве. Не применяя засыпку, можно добиться либо увеличения нагруз на добычной забой, либо увеличить время, отводимое на профилактику

¡емонт шагающих драглайнов (разрез «Томусинский»),

На всех перечисленных горнодобывающих предприятиях, где про-.шшленные испытания осуществлялись на подобранный забой, просле-кивался характерное поведение взрывных газов после прорыва через обгаженную поверхность уступа. Особенность поведения взрывных газов на нтытных частях блоков состояла: (а) в увеличении их объёма по сравне-шю с обычным взрывом, (б) в стелющемся распространении по подошве [ перетекании с уступа на уступ на нижележащие 2-3 горизонта, (в) в греимущественно белой или светлой окраске газов при отсутствии или ие-начительности жёлто-бурых оттенков.

Фактор цвета взрывных газов как объекта наблюдения обусловлен ем, что: (а) избыток свободного углерода придает взрывным газам тем-:ую окраску (ближе к черной), соответственно, белый цвет взрывных га-ов свидетельствуют об отсутствии в них углерода, а светлые оттенки — о го малом содержании; (б) взрывные газы в виде белого тумана говорят о ом, что в них произошла конденсация паров воды вследствие понижения емпературы ниже точки росы; (в) наличие желто-бурой окраски говорит о рисутствии оксида азота.

Фактор поведения взрывных газов после прорыва в атмосферу как бъект наблюдения обусловлен тем, что оксид углерода СО на 3 % легче оздуха, а диоксид углерода СО2 на 52 % тяжелее его. При доминировании Юз газ будет расстилаться по поверхности земли, захватывая с собой ви-имую (туманную или дымную) часть. При образовании преимуществен-о СО взрывные газы будут рассеиваться в естественных воздушных по-оках.

Характерные признаки турбовзрыва свидетельствуют о следующем. гвеличение общего объёма газов говорит о повышении полноты сгорания >В в вихревых потоках; стелющийся по низу белый туман — что сгорание роисходит до НгО и СО2 (рис. 30); большой объём истечения газов через оверхность откоса уступа — что вихревыми потоками облегчен массопе-енос газообразного энергоносителя в трещиноватую структуру массива гас. 31).

Повышение полноты сгорания ВВ благоприятно отражается на эко-згии воздушного бассейна карьера при производстве массовых взрывов.

По результатам приёмочных испытаний составлен акт с рекоменда-1ей допустить турбулизатортл продуктов детонации скважинные типа урбо С" к постоянному применению при ведении взрывных работ на

земной поверхности.

Рис. 30. Схема миграции свобод- Рис.. 31. Вынос пылевидных частиц ного углерода 1 к оси скважины в вихрями 1 со стенок скважины 2 кольцевых вихревых потоках 2 раскупоривает устья трещин 3

Экономическая эффективность, полученная от внедрения ультраз ковых генераторов при отбойке руды на участке «Садовый» рудника «. Советский» ПО «Дальполиметалл», обусловлена снижением показах расхода скважин на 1 м3 отбитой руды в камере с 0,926 п. м, до 0,847 п а также затрат на ВВ и средства взрывания, и при объёме добычи руды тыс. м3 составила 109 тыс. руб. (1988,1989 гг.).

На открытых работах во время испытаний, освоения и внедра турбовзрывания общая экономия ВВ составила 1525 т, а объём 6ypei взрывных скважин был сокращён в общей сложности на 60 км.

Фактический экономический эффект от внедрения результатов боты на разрезах "Сибиргинский", "Томусинский", "Им. Вахрушева" и карьере "Мир" — 206 тыс. руб. (1920 г.), 530 тыс. руб. (1991 г.), 1,4 м руб. (1992 г.), на карьерах Ирбинского и Краснокаменскоро РУ Н "Сибруда" — 3 млн. руб. (1993, 1994 гт.).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе изложены научно обоснованные тем ческие и технологические решения по управлению фугасным действ* взрыва, обеспечивающие снижение затрат на буровзрывные работы с повременным повышением качества взрывной подготовки горной мае« внедрение которых вносит значительный вклад в ускорение науч: технического прогресса в горнодобывающих отраслях промышленности

Основные научные результата, выводы и рекомендации, сделали

результате завершенных исследований, сводятся к следующему.

1. Доказано, что помещенная в заряд ВВ винтообразная металличе-кая пластина (турбулизатор) при прохождении детонационной волны об-адает свойством получать импульс вращательно-поступательного движе-

[ИЯ.

2. Установлен эффект повышения фугасного действия взрыва при ынужденной конвекции и турбонаддуве продуктов детонации в глухую [асть скважины, проявляющийся в следующем:

- при бестранспортной системе разработки ■— в повышении коэффициента сброса взорванной горной массы в 1,4-1,8 раз;

- при транспортных системах разработки: а) в повышенном выбросе орной массы с обнажением откоса уступа на 2/3 его высоты при наклон-юм расположении скважин и на 1/3 — при вертикальных скважинах (при фименении алюмосодержащих ВВ),-и на 0,1 его высоты при применении )мульсионных и горячелыощихся ВВ, б) в законтурном разрушении усту-та на расстояние, в некоторых случаях соизмеримое с взрыванием дополнительного .ряда скважин, в) в повышенном забросе породы на верхнюю эабочую площадку, г) в проработке подотовы уступа ниже фактической этметки его нижней бровки на 0,5-1,5 м, д) в улучшении взрывной подготовки горной массы, проявляющейся в увеличении среднесменной производительности механических лопат на 4-12%;

- при проведении горных выработок методом шпуровых зарядов ВВ — в повышении КИШ до 0,98-1,0 (при прямом инициировании заряда).

Ведение взрывных работ с использованием установленного эффекта для управления энергией я импульсом взрыва получило название турбов-зрывания зарядов ВВ.

3. Установлены оптимальные параметры турбулизаторов: для шпуров стальная пластина 100x10x2 мм скручена на 1,50 оборота, для скважин диаметром 200-320 мм пластина 180x20x2 мм скручена на 1 оборот. Турбулизатор в рабочем положении должен быть полностью погружен в заряд ВВ, не примыкать к стенкам зарядной камеры и образовывать с ними минимальный угол (0°-10°); при проведении массовых взрывов на открытых горных работах его следует размещать под промежуточным детонатором на расстоянии 0,15-0,20 м от нижней точки инициирования дето-пирующим шнуром и не менее, чем на 3 м выше отметки подошвы уступа; при рыхлении уступов с перемежающейся слоистостью турбулизатор сле-

дует размещать в легковзрываемых породах в 0,5-1,0 м над трудновзр ваемой породной толщей; если уступ представлен трещиноватыми по[ дами, турбовзрывание следует производить на подпорную стенку. П проведении горных выработок турбулизатор следует размещать на р< стоянии 0,3 м за пределами не разрушаемой зоны по данной группе шт ров. При турбовзрывании возрастает роль забойки устьев скважин ине} ным материалом, особенно при размещении турбулизатора в верхней ч< верти колонки заряда.

4. Установлено, что повышение фугасного действия турбовзрыва сравнению с обычным взрывом обусловлено совместным действием cj дующих факторов: а) выделением дополнительной теплоты взрыва и пр ращением объёма газообразного энергоносителя за счёт увеличения по ноты сгорания ВВ при вынужденной конвекции продуктов детонации, увеличением взрывного импульса, передаваемого горному массиву, счёт частичного запирания продуктов детонации в глухой части шпу или скважины, в) облегчением условий массопереноса газообразно энергоносителя в систему радиальных трещин за счёт выноса вихревь потоком слоя смятой породы, образуемого в стенках скважины бризаи ным действием детонационной волны.

5. Разработана методика расчёта параметров детонации зарядов и дивидуальных ВВ. С её помощью получены аналитические зависимое скоростей детонации и потока, а также давления от плотности заряда ВВ.

6. Разработан метод раздельного вычисления теплоты детонации теплоты дефлаграции (;вторичных химических реакций). Установлена } степенная зависимость от плотности заряда ВВ с показателем 1,27 и ква, ратичная — от скорости детонации.

7. Разработан критерий эффективности перехода на турбовзрываш зарядов различных типов ВВ, представляющий собой процентное соотж шение теплоты дефлаграции к теплоте взрыва. Установлено, что за счс теплоты дефлаграции формируется энергетический резерв, который в huí более полной мере реализуется при турбовзрывании. Дано ai галич ическс представление зависимости величины этого критерия от основных пар; метров детонации. Представлена таблица его значений для отечественны и ряда зарубежных ВВ, согласно которой наибольшая эффективность тур бовзрыва достигается у простейших по составу и адюмосодержащих Bi (значение критерия достигает 89 %), а наименьшая — у эмульсионных горячельющихся ВВ (30 %). .

8. Разработана методика расчёта параметров сетей скважин и опре-;еления удельного расхода ВВ для транспортных систем разработки при [ереходе с обычной технологии ведения взрывных работ на турбовзрыва-|ие, которая предусматривает увеличение расстояния между скважинами I ряду без изменения расстояния между рядами скважин и массы разме-цаемого в них заряда ВВ. Tim применяемого ВВ учитывается через пока-¡атель ожидаемой эффективности ВВ при турбовзрывании, аналитическое отражение которого и таблица значений для отечественных ВВ приведена s диссертации.

9. Установлено, что при бестранспортной системе разработки наи-эолее эффективно применение турбоакустического взрывания с установкой ультразвуковых излучателей на дно скважин по границам блока и по первому ряду, а также применение алюмосодержащих ВВ. Конструкция заряда должна предусматривать прямое одноточечное инициирование, при длине колонки заряда свыше 15 м в средней её части следует располагать второй турбулизатор. Коэффициент сброса породы энергией и импульсом турбовзрыва во внутренний отвал достигает 34-47 %.

10. Установлено благоприятное воздействие турбовзрыва на экологию воздушного бассейна карьера, проявляющееся в снижении вплоть до полного исчезновения характерной для ядовитого оксида азота желто-бурой окраски газообразных продуктов взрыва.

Фактический экономический эффект от внедрения результатов работы на руднике "3-й Советский" ПО "Дальполиметалл" составил 109 тыс. руб. (1988, 1989 гг.), на разрезах "Сибиргинский", "Томусинскин", "Им. Вахрушева" и на карьере "Мир" — 206 тыс. руб. (1990 г.), 530 тыс. руб. (1991 г.), 1,4 млн. руб. (1992 г.), на карьерах Ирбинского и Краснокамен-скоро РУ НПО "Сибруда" 3 млн. руб. (1993,1994 гг.).

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

1. Мучник C.B. О законе сохранения импульса на плоскости Чепмена— Жуге и давлении продуктов детонации на стенки скважины // ФТПРПИ. — 1999. — №5, — С. 62-78.

2. Мучник С. В. Основы турбовзрывания зарядов взрывчатых веществ. Ч.

3. Профиль пути реакции детонации // ФТПРПИ. — 1999. —№ 2. - С. 6071.

3. Мучник C.B. Основы турбовзрывания зарядов взрывчатых вещесА. Ч. 1: К теории детонационных процессов // ФТПРПИ. — 1998. —• № 1. — С.

61-77.

4. Мучник С.В. Основы турбовзрывания зарядов взрывчатых веществ. Ч. 2: Распет теплового эффекта детонации // ФТПРПИ. — 1998. —■ № 3. — < 52-65.

5. Мучник С. В. Основы расчёта турбовзрыва и результаты первого этаг испытаний в условиях АО «Сибирга» // Известия ВУЗов. Горный журна

— 1997. — Я? 7-8. — С. 82-90.

6. Мучник С. В. Конструкция турбулизаторов и результаты испытани турбовзрыва в ПО «Дальполиметшта» и на Мирнинском ГОКе // Известт ВУЗов. Горный журнал. — 1997. — № 9-10. — С. 62-68.

7. Мучник С. В. Опыт применения технологии турбовзрывания на бе< транспортной системе разработки // Сб. докл. IV Междунар. конф. по б; ровзрывньш работам (Москва, май 1999). — М1999. — С. 20-25.

8. Мучник С. В. Тенденции изменения теплота дефлаграции у новых тт пов взрывчатых веществ, применяемых в открытой геотехнологии II Гес технологии на рубеже XXI века: Мат. науч.-практич. конф. (Май 1999 г.

— Новосибирск, 1999. — С. 32-34.

9. Мучник С. В. Экологические аспекты применения турбовзрывания пр массовых взрывах на открытой геотехнологии // Экологические проблем] угледобывающей отрасли в регионе при переходе к устойчивому разв* гаю: Тр. Междунар. науч.-лрактич. конф. — Т. 2. — Кемерово; Кузбас свузиздат, 1999. — С. 90-96.

10. Мучник С. В. Особенности разрушения скальных' пород при турбог зрыве // Численные методы решения задач теории упругости и пластичнс ста: Тр. XVI межресп. конф. (Новосибирск, 6-8 июля 1999 г.) / Под ред. Е М. Фомина. — Новосибирск: Изд-во СО РАН, 1999. — С. 112-116.

11. Мучник С. В. Применение турбовзрыва на подземных горных работа // Сб. докл. Междунар, конф. по открытым и подземным работам (Москн; 27-28 мая 1998 г.). — М., 1998. — С. 78-80.

12. Мучник С. В. Технология турбовзрывания скважинных зарядов ВВ / Сб. докл. Ш Междунар. конф. по буровзрывныи работам (Москва, ма! 1997 г.) — М., 1997. — С. 49-51.

13. Мучник С. В. Особенности конструкции скважшшого заряда ВВ пр1 турбовзрыве // Взрыв-97: Сб. докл. VI Всерос. сов. по взрывным работам

— Междуреченск, 1997. — С. 134-139.

14. Мучник С. В. Применение турбовзрывания в горнодобывающей про мышленности России // Горная промышленность на пороге XXI века: Тр

XVI Всемирн. горного контр. (12-16 сентября 1994 г, София — Болгария). — София, 1994, —С. 149-150.

15. Мучник С. В. Турбовзрываиие скважинных зарядов взрывчатых веществ // Перспективы развития горнодобывающей промышленности: Сб. докл. Междунар. научно- практической конф. (7-10 февраля 1994 г.). — Новокузнецк, 1994. — С. 92 - 97.

16. Мучник С. В. Типовые паспорта буровзрывных работ с применением средств управления энергией взрыва при проведении горных выработок с использованием самоходного оборудования на рудниках ПО "Дальполи-металл",— Новосибирск: Изд-е ИГД СО АН СССР, 1988 — 82 с.

17. Патент № 1736244 А1 (ГШ), МКИ V А2Т) 3/04. Заряд для взрывания / С. В. Мучник. — № 4835264/03; Заявл. 06.06.90; Не публик.

18. А. с. № 1779127 СССР, МКИ Б 42 О 3/00. Отражатель ударных волн / В. А. Козулин, С. В. Мучник, Н. Г. Дубынин, В. П. Гусев (СССР). — № 4835572/03; Заявл. 06.06.90; Не публик.

19. Патент № 1744999. А1 (ЯП), МКИ Е 21 С 37/00, Р 42 О 3/04. Инициатор / С. В. Мучник. — № 4832654/03; Заявл. 31.05.90; Не публик.

20. А. с. № 1628646 СССР, МКИ ¥ А2В 3/04, Е 21 О 9/00. Скважинный заряд / С. В. Мутник (СССР). — № 4625118/03; Заявл. 26.12.88; Не публик.

21. А. с. № 1547479 СССР, МКИ ¥А2Т> 3/04. Способ взрывного разрушения горных пород / С. В. Мучник, А. А. Галимулин, Ю. Д. Науменко, М. В. Курленя (СССР). — № 4467058/23-03; Заявл. 26.07.88; Не публик.

22. А. с. № 1554551 СССР, МКИ Б 4?. Б 3/04. Способ взрывания горных пород / С. В. Мучник., М. В. Курленя, Ю. Д. Чугунов, Р. А. Габов,

B. Ф. Подоттригора, 10. Д. Науменко (СССР). — № 4491728/31-03; Заявл. 24.06.88; Не публик.

23. Патент № 1544517 А1 (1Ш), МКИ Р 42 Б 3/00. Заряд для взрывания /

C. В. Мучник. — № 4448220/23-03; Заявл. 24.06.88; Не публик.

24. А. с. № 1457500 СССР, МКИ Е 21 С 37/00, Е 21 О 9/00. Способ отбойки горных пород / С. В. Мучник, М. В. Курленя (СССР). — № 4130073/2203; Заявл. 04.10.86; Не публик.

25. А. с. №1391228 СССР, МКИЕ 21 С 37/00, Е 21 Б 9/00. Способ проведения горных выработок / М. В. Курленя, С. В. Мучник (СССР). — № 4113780/22-03; Заявл. 29.08.86; Не публик.

Турбулизатор продуктов детонации скважинный типа "ТурбоС" по ТУ 7288-002-10887323-95 (далее - "турбулизатор") предназначен для повышения фактического коэффициента использования потенциальной энергии колонковых зарядов промышленных типов BB за счет повышения скорости вторичных химических реакций догорания BB в скважине после прохождения детонационной волны до момента прорыва продуктов детонации на свободную поверхность.

Повышение скорости вторичных химических реакций догорания BB достигается созданием в скважине с помощью турбулизатора вихревых потоков в продуктах детонации после прохождения детонационной волны. В вихревых потоках происходит интенсивное перемешивание (вынужденная конвекция) продуктов детонации, что увеличивает скорость химических реакций догорания продуктов неполного разложения BB, оставшихся в продуктах детонации после прохождения детонационной волны.

Взрывание скважинных зарядов ВВ с догоранием продуктов детонации в вихревых потоках в скважине до их прорыва на свободную поверхность обозначено термином "турбовзрыв".

Конструкция турбулизаторов и технология турбовзрыва разработаны в Институте горного дела Сибирского отделения РАН (патенты РФ 1545717, 1736244, 1744999, автор к.т.н. С.В. Мучник).

Техническое описание (ТО) составлено в соответствии с "Едиными правилами безопасности при взрывных работах", "Едиными правилами безопасности при разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом", "Техническими правилами ведения взрывных работ на дневной поверхности"; "Типовой инструкцией по безопасному проведению массовых взрывов на земной поверхности", ГОСТом Р 15.109-93 "Система разработки и постановки продукции на производство. Материалы взрывчатые промышленные" и другими нормативными положениями техники безопасности. Оно содержит сведения, необходимые для эффективного и безопасного осуществления турбовзрыва-ния при производстве массовых взрывов.

ТО предназначено для всех организаций и предприятий, применяющих турбовзрыв при выполнении взрывных работ на дневной поверхности

Принятые обозначения и сокращения: а - расстояние между скважинами в ряду; b - расстояние между рядами скважин,

W - СПП линия наименьшего сопротивления по подошве уступа; H - высота уступа; 1 - длина скважины; зар ~ Длина колонки заряда в скважине; ^пер ~ длина перебура; q - удельный расход ВВ;

- 3

Q - вместимость BB в скважине; е - коэффициент относительной работоспособности ВВ; к - показатель политропы; Т - температура;

Ц - коэффициент использования потенциальной энергии ВВ; О - средняя начальная скорость движения горной массы при взрыве;

L - смещение центра тяжести горной массы при взрыве по горизонтали; h - то же по вертикали;

Индекс "О" означает, что показатель соответствует базовой технологии ведения BP;

Индекс "Т" означает, что показатель соответствует технологии турбовзрыв;

ТО - техническое описание и инструкция по эксплуатации; ВВ - взрывчатое вещество; ВМ - взрывчатые материалы; БВР - буровзрывные работы; BP - взрывные работы;

СПП - линия сопротивления по подошве уступа;

ЛНС - линия наименьшего сопротивления, г.м. - горная масса;

ДШ - детонирующий шнур;

КЗВ - короткозамедленное взрывание;

КПД - коэффициент полезного действия.

1. НАЗНАЧЕНИЕ ТУРБУЛИЗАТОРА

Турбулизатор продуктов детонации предназначен: а) для снижения удельного расхода ВВ и повышения выхода горной массы с погонного метра взрывной скважины при производстве массовых взрывов на рыхление; б) для улучшения качества взрывной подготовки горной массы, улучшения проработки подошвы уступа и повышения устойчивости откоса уступа; в) для повышения коэффициента сброса горной массы в отвал энергией взрыва при ведении BP на сброс.

Осуществление турбовзрывания особенно эффективно при разрушении крепких вязких пород, наименее эффективно при разрушении чрезвычайно и сильнотрещиноватых массивов. Турбовзрыванию подлежат как сухие, так и обводненные скважины.

Применение турбовзрывания скважинных зарядов ВВ на горнодобывающих предприятиях позволяет снизить потребность в ВМ и объёмы бурения, снизить затраты на вторичное дробление, повысить производительность работы экскаваторов и безопасность горных работ.

2. УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ТУРБУЛИЗАТОРА 2.1. Устройство турбулизатора

Турбулизатор (см.рис.1) представляет собой металлическую пластину 2 х 20 х 180 мм (преимущественно) или 1.5 х 20 х 170 мм (для колонковых зарядов длиной менее 5 м), скрученную веретенообразно полным оборотом на 360°. Для удобства применения при использования в качестве боевика шашек типа Т-400 и др. турбулизатор может иметь дополнительное отверстие и выточку (см. рис. 2, 3, 4).

Средний расход турбулизаторов - 1 шт. на одну взрывную скважину

В скважинном заряде турбулизатор должен быть полностью погружен в ВВ и находится с той стороны от боевика, где необходимо увеличить КПД взрыва (см. рис. 5, 6). Ось турбулизатора следует ориентировать по возможности параллельно оси скважины (т.е. в вертикальных скважинах - вертикально), обеспечивая наибольшее достижимое удаление его от стенок скважины.

2.2. Зоны распространения турбовзрыва по скважине.

При проектировании конструкции заряда следует учитывать, что в режиме турбовзрыва (с повышенным КПД) будет работать только та часть скважинного заряда ВВ, которая расположена по ходу детонационной волны за турбулизатором. Например, если турбулизатор расположен под боевиком (рис.5), то в режиме турбовзрыва сработает нижняя часть колонки заряда, расположенная под турбулизатором (на рис. 5 отмечена стрелками). Если турбулизатор. расположен над боевиком (рис.б), то в режиме турбовзрыва сработает верхняя часть колонки заряда, расположенная над турбулизатором (на рис. 6 отмечена стрелками). Та часть скважинного заряда, которая расположена между турбулизатором и боевиком, а также с той стороны от боевика, где нет турбулизатора, будет работать в режиме обычного взрыва.

2.3. Принцип действия турбулизатора

При срабатывании боевика 1 (см. рис. 7-а) в скважинном заряде В i 2 возникает детонационная волна 3, которая движется по направлению к турбулизатору 4, проходит вдоль него (см. рис. 7-6) и продолжает дальнейшее движение по колонке заряда 2 (см. рис. 7-в).

Турбулизатор 4 (рис. 7-6) приводится в действие проходящей вдоль него детонационной волной 3. Давление на фронте детонационной волны передается на шнекообразную полость турбулизатора, где разлэ гается на составляющие Рх и Ру. Составляющая Рх создает у

- 8 турбулизатора крутящий момент вокруг его продольной оси. Составляющая Ру толкает турбулизатор вперед по скважине. В результате после прохождения детонационной волны турбулизатор начинает высокоскоростное вращательно-поступательное движение по скважине (рис. 7-в). Согласно расчетам, скорость вращения турбулизатора составляет порядка 103 об/с, скорость поступательного движения по скважине порядка 102 м/с. Двигаясь в газодисперсной среде продуктов детонации 5, вращающийся турбулизатор 4 (рис. 7-в) создает вокруг себя вихревые потоки, в которых можно выделить две составляющие: осесимметричный вихревой поток б, возникающий в скважине вследствие вращения турбулизатора вокруг оси; продольный вихревой поток 7, обусловленный тем, что турбулизатор работает как мини-турбинка, нагнетающая газы вперед себя и образующая по ходу своего движения зону компрессии 8 (повышенного давления), а позади себя зону депрессии 9 (пониженного давления). Газы из зоны компрессии 8 устремляются в зону депрессии 9 вдоль стенок скважины 10, образуя продольные вихревые потоки 7.

В вихревых потоках происходит активное перемешивание продуктов детонации. Известно, что интенсивное перемешивание компонентов химических реакций позволяет повышать скорость химических реакций на несколько порядков величин. При турбовзрыве в образуемых вихревых потоках создаются условия для наиболее полного завершения экзотермических химических превращений реакционно способных компонентов, содержащихся в продуктах детонации непосредственно в скважине до того, как взрывные газы вырвутся на поверхность. Выделившееся при этом тепло увеличивает общую теплоту сгорания промышленных ВВ в скважине и расходуется на совершение полезной работы по разрушению массива.

Работа турбулизатора влияет на несколько факторов, позволяющих повысить фактический коэффициент использования потенциальной энергии ВВ, а именно: а) Известно, что в детонационной волне ВВ сгорает не полностью, а продукты детонации содержат компоненты, способные к химическим реакциям с выделением тепла (экзотермическим реакциям дог орания продуктов неполного разложения ВВ). Однако при обычном взрыве подобные реакции догорания протекают сравнительно медленно, так что продукты детонации выбрасываются в атмосферу до того, как входящие в них компоненты успевают прореагировать. б) Продукты детонации, в отличии от продуктов полного разложения ВВ, содержат большое количество многоатомных молекул и радик шов, т.е. имеют меньшее значение показателя политропы к. Нетруд (о подсчитать, что, например, при начальной и конечной температуре взрыва Tj= 4500°К и Tg = 900°К, соответственно, за счет изменения показателя политропы к=1.15 (продукты детонации) до к=1.20 (продукты турбовзрыва, т.е. полного разложения ВВ), фактический коэффициент использования потенциальной энергии ВВ

Пф = 1 ~ (Tg/T!)1*увеличится на 28 %.

Факторы "а" и "6м действуют совместно. Например, если в том же примере за счет более полного сгорания.ВВ температура продуктов взрыва увеличится до Т1=4800°К против принятого в примере "б" значения Tj, то совокупный фактический коэффициент использования потенциальной энергии BB увеличится на 33 %. в) Работа турбулизатора благоприятно влияет на перераспределение давления газообразных продуктов взрыва в скважине:

- при прямом инициировании заряда вращающийся турбулизатор нагнетает газы вглубь скважины, создавая противоток 1 (рис. 7-г) потоку газов 2, стремящихся вырваться на поверхность через устье скважины, т.е. увеличивает время воздействия продуктов взрыва на разрушаемый массив. Впереди работающего турбулизатора формируется зона компрессии (рис. 7-д);

- создание в скважине концентрического вихревого потока приводит к понижению давления газов в центральной части вихря (вблизи оси скважины) и повышению давления на периферии вихря, т.е. на стенки скважины. Эпюра перераспределения стационарного давления мгновенного взрыва (относительно скоростей работы турбулизатора детонацию можно считать мгновенным процессом) по оси скважины и по её сечению представлена на рис. 7-г, 7-д. Влияние факторов п."в" оценивается как незначительное; г) Перемешивание газодисперсных продуктов детонации твердофазного BB в вихревых потоках может вызвать вторичную детонацию этих газодисперсных продуктов в скважине.

3. УСТАНОВКА ТУРБУЛИЗАТОРА В СКВАЖИНУ

Приемы установки турбулизатора Bi скважину зависят от вида применяемого боевика и схемы инициирования заряда.

3.1. Турбовзрывание сухих вертикальных скважин

При использовании в качестве боевика шашек типа Т-400 (ТГ-400) и прямом инициировании заряда применяют турбулизатор, имеющий с одной стороны отверстие под ДШ (см. рис. 2). Установка турбулизатора включает следующие операции (см. рис. 8 - 10): • 1) Изготовить боевик в обычном порядке.

2) На один из концов ДШ под шашкой надеть турбулизатор (рис.

3) Заправить конец ДШ в проем между нитями ДШ и шашкой (рис. 8-6) с образованием петли 100 мм.

4) Подтянув вверх за нити ДШ, закрепить петлю (рис. 8-в). Турбулизатор должен свободно болтаться под шашкой на петле ДШ. Турбулизатор плотно к шашке не подтягивать и туго не закреплять !

В скважине турбулизатор должен занимать вертикальное положение под боевиком в соответствии с конструкцией заряда, показанной на рис.9.

Для правильной установки турбулизатора в скважину надо выполнить следующие операции:

5) Опустить боевик с турбулизатором в скважину до заряда ВВ (рис. 10-а). При этом турбулизатор ляжет на заряд и будет находится в нерабочем положении.

6) Подтянув ДШ на 50 см вверх, выбрать слабину и приподнять боевик над зарядом (рис. 10-6). При этом турбулизатор свободно повиснет на петле ДШ под боевиком, т.е. примет рабочее вертикальное положение.

7) Придерживая ДШ, продолжить засыпку ВВ в скважину (не менее 1 мешка ВВ). При этом боевик и турбулизатор погрузятся в ВВ и будут готовы к работе (рис. 10-в).

8) Осуществить забойку скважины в обычном порядке.

При взрывании с воздушным промежутком (рис. 11) боевик с турбулизатором должны быть погружены в заряд не менее 1 м от верхней границы колонки заряда. В противном случае турбулизатор вместе с расширяющимися в свободное пространство газами будет выброшен в устье скважины и не сработает. Прямое инициирование заряда является основной наиболее эффективной схемой инициирования при турбовзрыве. При этом турбулизатор движется вглубь скважины, нагнетает газы от устья в сторону забоя скважины.

При взрывании обводненных скважин по технологии заряжания применяют обратное инициирование заряда с боевиком из шашек тротила. В этом случае для турбовзрыва следует использовать турбулизатор, имеющий отверстие с одной стороны и выточку с другой стороны (см. рис. 3, 4). При этом сам турбулизатор может быть прямым (рис. 3) или иметь изогнутую хвостовую часть (рис. 4). Турбулизатор с изогнутой хвостовой частью создает более мощные вихревые потоки в скважине, но быстро теряет скорость вращательно-поступа-тельного движения. Его применение при обратном инициировании наиболее предпочтительно.

Установка турбулизатора при обратном инициировании заряда включает следующие операции (см. рис. 12):

1) Перед началом изготовления боевика продеть одну из нитей ДШ в отверстие турбулизатора (рис. 12-а).

2) Изготовить боевик в обычном порядке.

3) Установить турбулизатор на расстояние 100 мм над боевиком, , пустить нить ДШ по шнекообразной плоскости турбулизатора и продеть в боковую выточку (рис. 12-6).

4) Опустить боевик на заряд в обычном порядке и произвести зарядку скважины.

При этом турбулизатор займет рабочее положение в соответствии с конструкцией заряда (см. рис. 13). Обратное инициирование заряда с расположением турбулизатора над боевиком следует применять лишь при высокой обводненности скважин как в однородном колонковом заряде ВВ (рис. 13-а), так и в комбинированном заряде ВВ (рис. 13-6). При комбинированном заряде обязательно производить

- 14 забойку устья скважины.

Как отмечалось выше, применение встречно-направленного инициирования заряда (см. рис. 14) не дает положительного эффекта, присущего турбовзрыву, и не рекомендуется к применению *

3.3. Турбовзрывание наклонных и глубоких скважин

Прямое инициирование заряда с боевиком из патрона аммонита N б ЖВ диаметром 90 мм следует применять при турбовзрывании наклонных скважин. Кроме того, при наличии на складе указанных патронов, их следует преимущественно использовать и при турбовзрывании вертикальных сухих скважин как наиболее технологичных по установке турбулизатора.

Конструкция турбулизатора в этом случае наиболее проста, т.к. не содержит отверстия и выточки (см. рис. 1).

Установка турбулизатора включает следующие операции (см. рис. 15):

1) Изготовить патрон-боевик, при этом петли ДШ располагать на одной половине патрона аммонита N б ЖВ диаметром 90 мм.

2) В противоположном от петель ДШ торце патрона ножом взрывника сделать надрез оболочки патрона шириной 20 мм.

3) Ввести сквозь надрез в боевик турбулизатор (рис. 15). Надрез закрыть липкой лентой.

4) Опустить патрон-боевик в скважину турбулизатором вниз (рис. 17-а), произвести дозарядку скважины (рис. 17-6).

Дальнейшие операции производить в обычном порядке.

При взрывании глубоких скважин (сдвоенные уступы, бестранспортная система разработки и пр.) для предотвращения затухания детонации целесообразно в среднюю часть скважины помещать пат-рон-оживитель с турбулизатором (см. рис. 16, 18). В этом случае турбовзрыв возбуждается с двух точек: сперва от патрона-боевика с турбулизатором, а затем, при подходе детонационной волны к патро-ну-оживителю с турбулизатором, включается в работу второй турбулизатор.

На глубоких скважинах следует применять турбулизаторы с толщиной пластины 2 мм.

Если крепкие трудновзрываемые породы залегают в нижней части блока и покрыты слабыми породами, то турбовзрыв следует применять только в нижней части колонки заряда, пересекающей пласты крепких пород (см. рис. 19). В противном случае по слабым породам произойдет опережающий прорыв газов на свободную поверхность уступа и применение турбовзрыва не приведет к положительному эффекту. При применении турбовзрыва по нижней части уступа в верхней части колонки заряда целесообразно использовать встречно-направленное инициирование заряда (рис. 19).

Если слабые породы примыкают к средней части колонки заряда, а в почве и кровле слабой пачки залегают крепкие породы, то целесообразно применять боевик с двухсторонним расположением турбули

- IS

- 16 заторов (см. рис. 20), при этом верхний турбулизатор конструкции рис. 11, 12 крепить на ДШ (см. п. 3.2), а нижний турбулизатор конструкции рис. 1 размещать в патроне-боевике, как описано выше.

Патрон-боевик с двухсторонним размещением турбулизаторов помещать в заряд на уровне пересечения скважиной слабой пачки.

Запрещается устанавливать турбулизатор в устье скважины или в забойке (см. рис. 21).

Запрещается вводить турбулизатор в отверстие шашки литого или прессованного ВВ, а также подгонять турбулизатор вплотную к шашке.

После окончания введения боевиков в скважины неиспользованные турбулизаторы убрать за пределы взрываемого блока.

4. ПРИМЕНЕНИЕ ТУРБОВЗРЫВА ПРИ ТРАНСПОРТНОЙ СИСТЕМЕ

РАЗРАБОТКИ

4.1. Выбор коэффициента относительной работоспособности ВВ при турбовзрыве

Накопленный опыт показывает, что если применяемое ВВ имеет коэффициент относительной работоспособности е0, то при турбовзрыве этот показатель, обозначаемый ет, превышает исходное значение е0 более, чем на 30 %, т.е. ет > 1. 3 е0 . (4.1)

Однако на практике наряду с задачей экономии ВВ (снижения удельного расхода) и повышения выхода горной массы с 1 п.м. взрывных скважин стоят задачи повышения качества взрывной подготовки горной массы и проработки подошвы уступа. Поэтому, для комплексного решения этих задач рекомендуется при наличии забойки устья скважин закладывать в проект при распространении турбовзрыва на всю колонку заряда ет = 1.3 е0. (4.2)

Если турбулизатор в конструкции заряда заглублен во 2-ю четверть колонки заряда, то в режиме турбовзрыва сработает только часть заряда, расположенная ниже турбулизатора. При этом следует принимать среднее расчетное значение

1 3 х 1. ет = (- + -—) е0 = 1.23 е0 . (4.3)

Если турбулизатор заглублен в 3-ю четверть колонки заряда, то, соответственно

1 3 х 1. ет = (- + -) е0 = 1.15 е0. (4.4)

Перерасчет удельного расхода ВВ для турбовзрыва qT относительно базового значения q0, принятого на предприятии для конк-ре пых горно-геологических условий при обычном взрывании, произ

- 18 водится по известной формуле

Чт = <Зо ео / ет • (4 • 5)

4.2. Турбовзрывание сухих блоков на подпорную стенку и на подобранный забой

Выбор конкретных параметров обуривания блока при турбовзры-вании зависит от условий взрывания, наличия забойки устья скважин и схемы взрывания зарядов.

Турбовзрыв весьма чувствителен к условиям взрывания по следующим причинам. При обычном взрыве скорость детонации заведомо превышает скорость развития магистральных трещин в массиве. Продукты детонации при обычном взрыве обладают запасом потенциальной сугубо механической энергии, расходуемой на разрушение массива (поршневое действие взрыва). Преждевременный прорыв продуктов детонации в атмосферу по развивающейся системе крупных магистральных трещин приводит лишь к некоторому ухудшению как качества дробления взорванной горной массы из верхней части уступа, так и качества проработки уступа вследствие нерациональной потери части механической энергии продуктов детонации.

При турбовзрыве продукты детонации следует рассматривать как содержащие наряду с механической также и запас потенциальной химической энергии. Однако скорость превращения химической энергии в механическую (тепловую) определяется скоростью движения турбулизатора по скважине. Скорость движения турбулизатора на порядок величин меньше скорости распространения детонационной волны и соизмерима со скоростью развития магистральных трещин. При турбовзрыве преждевременное истечение продуктов детонации из скважин по существу является потерей компонентов химических реакций, необходимых для осуществления турбовзрыва, что ведет к прекращению процесса. Это недопустимо, т.к. удельный расход BB понижен в расчете на турбоэффект.

Известным эффективным средством предотвращения ускоренного развития крупных магистральных трещин и преждевременного прорыва продуктов детонации в атмосферу является взрывание на подпорную стенку шириной не менее одной заходки экскаватора (см. рис. 22). Взрывание на подпорную стенку является наиболее предпочтительным условием турбовзрывания. На рис. 23 и 24 приведены конструкции зарядов при взрывании необводненных скважин на подпорную стенку.

Схема турбовзрывания на подобранный забой приведена на рис. 25, а конструкции зарядов - на рис. 26 и 27. Базовая сетка -квадратная, а0= Ь0. Схема инициирования - прямая.

4.3. Турбовзрывание обводненных скважин

При взрывании обводненных скважин по условиям технологичности заряжания вынужденно применяют обратную схему инициирования заряда. В этом случае расположение турбулизатора относительно боев <а зависит от конкретной задачи, решаемой турбовзрывом.

- 13

- 21

На крутопадающих пластах основной задачей является качественная проработка подошвы уступа, предотвращение образования порогов. В этом случае турбулизатор следует размещать под боевиком, в нижней четверти колонки заряда и применять коэффициент снижения удельного расхода ВВ qT = q0 / 1.15. (4.6)

Параметры сетки скважин выбирать в зависимости от ориентации СПП и линии простирания пластов.

Если наряду с проработкой подошвы уступа стоит задача улучшения дробления взорванной горной массы, то рекомендуется применять на скважину два турбулизатора с расположением одного из них над боевиком, другого - под боевиком. В этом случае qT = q0 / 1.23, (4.7) обязательна забойка устья'скважин.

Если на пологом падении пластов нижняя часть уступа сложена слабыми породами, то достаточно применения одного турбулизатора, расположенного над боевиком, при этом qT = q0 / 1.15 (4.8) с обязательной забойкой устья скважин.

4.4. Значение забойки устья скважин при турбовзрыве.

Длина перебура

Важным фактором, влияющим на преждевременный прорыв продуктов детонации в атмосферу, является наличие забойки устья скважин. Если при обычном взрыве применение ВВ с высокими скоростями детс нации снижает влияние наличия или отверстия забойки на взры-вопс готовку горной массы, то при турбовзрыве наличие забойки иг-paei особую роль при применении любых типов ВВ. При этом применение рассредоточенного заряда (с воздушным промежутком), а также замена забойки запирающим зарядом ВВ приравнивается при турбовзрыве к взрыванию без забойки.

Причина в том, что при взрывании без забойки при прямом инициировании, после инициирования заряда ВВ боевиком в свободное пространство устья скважины устремляются потоки расширяющихся продуктов детонации. Они увлекают за собой работающий турбулизатор и выбрасывают его из скважины на поверхность. Турбовзрывание в этом случае не происходит, заряд работает в обычном детонационном режиме. Поэтому при взрывании без забойки при прямом иниции-рова 1ии заряда турбулизатор следует размещать с заглублением в заря ( не менее 1 м.

При взрывании мелкоблочных и средневзрываемых пород величину перебура можно уменьшить до значения inep.T = inep .o/U-14 * 1-3). (4.9) испытаний турбулизаторов на безопасность применения па условию ок.меняемоети в a г" р е с с и в н о й с р е д е

К о м ис с и я в с о с т a в е:

1. зам. технического директора по БВР Власьев В.Ф.

2. нач. взрывного участка Богер Ф.М.

3. зав» складом ВМ Терешин Н.В.

4. зам. директора J# "КузбассНИИОГР" к.т.н. Протасов С.И.

5. старший научный сотрудник ИГД СО РАН к» т.н. Норри Е<. К.

6. старший научный сотрудник ИГД СО РАН к. т.н. Мучник С.В. назначенная приказом по разрезу прове'ла испытания опытной партии турбулизаторов типа "Турбо С" по ТУ 7288-002-10887323-95 вответствии Программой и методикой испытаний в период01.06.95 по 01.10.95г.

В результате ис пытани й комисс ия установила следующее г Раздел 1. Результаты проверки соответствия состава и комп— л е к т н о с т и л р о д у к: ц и и т е н и ч е с к о й д о к у мен т а ц и и Опытная партия турбулизаторов в количестве 10 шт. соответствует ТУ 7288-002-10837323.95.

Раздел 2. Данные и результаты испытаний продукции согласно программе и методике испытаний Согласно журналу проведения испытаний (см. приложение), тур-й у л и з а торы, п о г р у ж е нны е в в о з д у ш н о --у х у ю а м м и а ч н у юли г р у , о к и-л е н и о н е под в е р г а ю т я

Турбулизаторы, погруженные в агрессивную среду насыщенного рас твор а амм и ач н о й селитры, подв ер г а«тс я к ор роsи и в за в и с и мос ти

0 т в р е м е н и н а к о ж д е н и я в а г р е с с: и в н о й с р е д е „ М а к с и м а л ь н о во з можны й разогрев среды в результате окисления турбулизатора не превышает

1 град.

Раздел 3. Общая оценка показателей качества продукции по результатам испытаний Окисление турбулизаторов не приводит к заметному разогреву окружающей среды (заряда ВВ) и не может явиться причиной во®горами я и д е т о н а ц и и з а р я д а В В

Применение турбулизатора безопасно по условиям окисления в агрессивной среде.

На основании результатов испытаний комиссия считает предъявленную продукцию выдержавшую испытания и соответствующую требован и я м г е х н и ч е с к и х у с л о в и й

Предлагается допустить турбулизаторы к проведению приемочных испытаний в производственных условиях. Члены к. о м и с с и и

Власьев В.Ф. " .Бо гер Ф . М. i^f Тер еш и н Н.В.

ФАКТОРЫ, ПОВЫШАЮЩИЕ ФУГАСНОЕ ДЕЙСТВИЕ ВЗРЫВА .14

Место турбовзрыва в горнодобывающей промышленности. 14

Развитие представлений о детонации взрывчатых веществ. 17

Существующие методы расчета параметров взрыва. 25

Критерии оценки качества взрыва. 36

Методы и средства управления энергией и импульсом взрыва. 47

Выводы. 59

ЭФФЕКТ ПОВЫШЕНИЯ ФУГАСНОГО ДЕЙСТВИЯ ВЗРЫВА ПРИ

ТУРБ ОНАДД У BE ПРОДУКТОВ ДЕТОНАЦИИ. 60

Выбор условий и метода проведения: испытаний. 60

Влияние направления турбонаддува на результаты взрыва. 61

Турбовзрывание скважинных зарядов ВВ на карьере. 78

Выводы. 81

РАЗВИТИЕ И УТОЧНЕНИЕ НЕКОТОРЫХ НАУЧНЫХ ПОЛОЖЕНИЙ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ТЕОРИИ ДЕТОНАЦИИ.82

Теплота реакции и внутренняя энергия системы. 82

Понятие о нетепловом потенциале ВВ. 87

Ударный фронт и плоскость Чепмена-Жуге. 88

Принципы Франка-Кондона и смещения равновесия. 92

Выводы. 94

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕЗЕРВА ТЕПЛОТЫ ВЗРЫВА. 95

Сжатие вещества на ударном фронте и на плоскости Чепмена-Жуге . 95

Метод расчета параметров детонации зарядов ВВ. 108

Расчет теплоты дефлаграции промышленных ВВ . 123

Выводы. 132

ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ ТУРБОВЗРЫВАНИЯ ЗАРЯДОВ ВВ. 134

Разновидности турбулизаторов продуктов детонации. 134

Установка чур аул in агор а в скважину. 137

Принцип действия турбулизаторов -.-. 145

Назначение турбулизаторов. 147

Выбор параметров сетки взрывных скважин. 148

Меры техники безопасности при турбовзрывании. 152

Выводы. 153

РАЗРАБОТКА СРЕДСТВ УПРАВЛЕНИЯ ЭНЕРГИЕЙ И ИМПУЛЬСОМ ВЗРЫВА, АДАПТИПРОВАННЫХ К ТЕХНОЛОГИИ ТУР

БОВЗРЫВАНИЯ. 154

Режим пересжатой детонации в трудноразрушаемой части скважины 154

Ультразвуковое воздействие на стенки скважины. 167

Выводы. 185

ИСПЫТАНИЕ ТУРБОВЗРЫВА НА КАРЬЕРАХ.".!. 186

Турбовзрывание в условиях угольных разрезов Южного Кузбасса. 186

Испытания турбовзрыва при обратном инициировании заряда. 209

Испытания турбовзрыва в условиях карьеров НПО «Сибруда». 230

Испытания турбовзрыва на бестранспортной системе разработки. 239

Применение турбовзрыва при реконструкции карьера «Мир». 259

Экологические аспекты турбовзрывания. 262

Испытания турбовзрыва в условиях ОА.О «Стойленский ГОК». 271

Испытания турбовзрыва на карьерах О АО «Ураласбест». 281

Выводы. 297

ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ТУРБОВЗРЫВА. 299

Концерн «Кузбассразрезуголь». 299

Научно-производственное объединение «Сибруда». 300

Мирнинский ГОК, карьер «Мир». 301

Рудник «3-й Советский» ПО «Дальполиметалл». 302

Выводы. 304

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 305

ЛИТЕРАТУРА. 308 4

Актуальность проблемы. Взрывные работы являются основным способом разрушения и перемещения горных пород. Это связано с удобством использования взрывчатых веществ как ёмкого и автономного источника химической энергии, ударного импульса, передаваемого горном}7 массиву, а также взрывных газов, осуществляющих механическую работу по рыхлению и сбросу горной массы. Для эффективной работы горнодобывающих предприятий качество взрывной подготовки горной массы имеет первостепенное значение.

В настоящее время на открытых горных работах широкое распространение получили простейшие (по составу) и эмульсионные ВВ. Наряду со стоимостными преимуществами, они имеют сравнительно невысокую теплоту взрыва, что на практике приводит к увеличению удельного расхода ВВ. Это снижает выход горной массы на погонный метр взрывной скважины и не всегда обеспечивает должное качество дробления пород.

В этой связи разработка и научное обоснование технических и технологических решений по управлению фугасным действием взрыва представляет актуальную проблему, имеющую важное научное и практическое значение.

В диссертационной работе обобщены результаты многолетних исследований, выполненных автором в качестве научного руководителя и ответственного исполнителя ряда плановых тем в региональной программе СО РАН «Уголь Кузбасса» и в комплексной программе СО РАН № 12 «Комплексное исследование региональных и глобальных геологических процессов и создание научных основ наращивания минерально-сырьевого потенциала и разработки полезных ископаемых» (1985-2000 гг.).

Цель работы — получение нового научного знания, позволяющего осуществлять управление фугасным действием взрыва в горнодобывающих отраслях промышленности.

Идея работы заключается в разработке технических и технологических решений по управлению взрывом:, базирующихся на экспериментально уста5 новленном физическом эффекте повышения его энергии и импульса при вынужденной конвекции и турбонаддуве продуктов детонации в шпуре или скважине.

Задачи исследований:

1. Найти рациональное техническое решение для осуществления интенсивного вихреобразования (вынужденной конвекции) и нагнетания (турбонад-дува) продуктов детонации в шпуре или скважине непосредственно после прохождения детонационной волны.

2. Провести комплекс экспериментальных исследований по изучению фугасного действия взрыва при вынужденной конвекции продуктов детонации и их турбонаддуве в широком диапазоне горно-геологических условий угольных, рудных и нерудных месторождений.

3. Разработать и научно обосновать технологические решения по управлению фугасным действием взрыва, включающие использование турбулизато-ров продуктов детонации, а также ультразвуковое воздействие на зону смятой породы в стенках скважины.

4. Установить факторы, обусловливающие повышение фугасного действия при турбовзрывании.

5. Разработать методику расчёта зависимости параметров детонации (плотности вещества, давления, скоростей детонации и потока вещества) от плотности заряда ВВ на ударном фронте детонационной волны и на плоскости Чепмена-Жуге (Ч.-Ж.).

6. Разработать метод раздельного вычисления тепловых эффектов детонации и дефлаграции в зависимости от плотности заряда ВВ.

7. Разработать и обосновать критерий эффективности осуществления турбовзрывания зарядов различных типов ВВ.

8. Разработать метод определения параметров сетки скважин и удельного расхода ВВ при турбовзрывании на карьерах, применяющих транспортные системы разработки. б

9. Установить оптимальные параметры конструкции заряда для эффективного использования турбовзрыва при бестранспортной системе разработки; определить характерные особенности изменения коэффициента сброса горной массы во внутренний отвал при турбовзры вании.

10. Осуществить оценку экономических и экологических последствий применения технологии турбовзрывания на открытых работах.

Методы и сследов аний:

-- анализ и обобщение результатов экспериментальных и теоретических исследований процессов, происходящих при взрыве колонкового заряда конденсированного ВВ;

- промышленные испытания разработанных технических и технологических решений по управлению фугасным действием взрыва в различных горногеологических условиях с анализом данных маркшейдерской съёмки развалов взорванной горной массы и подошвы уступов, сравнительной фото- и видеосъёмкой стадий развития взрыва, инструментальными замерами геометрических характеристик породной кусковатости на карьерах и состояния забоев подготовительных выработок на подземных рудниках, экспертной оценкой горнотехнических и экологических последствий турбовзрывания.

Основные научные положения, защищаемые автором:

1. Помещенная в заряд ВВ винтообразная металлическая пластина (тур-булизатор) обладает свойством: воспринимать от проходящей детонационной волны импульс вращательно-поступательного движения, индуцирующего вынужденную конвекцию продуктов детонации вихревыми потоками и их турбо-наддув в направлении своего движения.

2. При вынужденной конвекции и турбонаддуве продуктов детонации в глухую часть шпура или скважины возникает физический эффект повышения фугасного действия взрыва. Турбонаддув в обратном направлении (в сторону устья) вызывает понижение фугасного действия взрыва. При размещении турт I булизатора в не разрушаемой при обычном взрыве части шпура или скважины эффект не проявляется.

Турбовзрыв представляет собой взрыв зарядов ВВ с вынужденной конвекцией и турбонаддувом продуктов детонации.

3. Создание ультразвукового поля и изменение направления движения фронта детонационной волны в трудноразрушаемой части скважины сопровождается повышением фугасного действия взрыва. В сочетании с применением турбулизатора (турбоакустическое и турбонаправленное взрывание, соответственно) проявление этого эффекта возрастает.

4. Повышение фугасного действия турбовзрыва по сравнению с обычным взрывом обусловлено совместным действием следующих факторов: а) выделением дополнительной теплоты взрыва и приращением объёма газообразного энергоносителя за счёт увеличения полноты сгорания ВВ при вынужденной конвекции продуктов детонации, б) увеличением взрывного импульса, передаваемого горному массиву, за счёт частичного запирания продуктов детонации в глухой части шпура или скважины, в) облегчением: условий массопереноса газообразного энергоносителя в систему радиальных трещин за счёт выноса вихревым потоком слоя смятой породы, образуемого в стенках скважины бризантным действием детонационной волны.

5. Для индивидуальных ВВ типа тротила теоретические значения плотности вещества на ударном фронте детонационной волны и на плоскости Ч.-Ж. прямо пропорциональны плотности заряда с коэффициентами 1,787 и 1,341, соответственно; относительное сжатие вещества на ударном фронте достигает 0,440, а на плоскости Ч.-Ж. — 0,254; скорость детонации и давление в головной части детонационной волны имеют степенную зависимость от плотности заряда (при её значениях от насыпной и выше) с показателями 0,635 и 2,270; соотношение давлений на ударном фронте и на плоскости Ч.-Ж. составляет л/3 ; показатель адиабаты Гюгоньо расширяющихся продуктов детонации в точке Жуге .- 2,93. 8

6. Тепловые эффекты процессов детонации и дефлаграции (высокоскоростных вторичных химических реакций, протекающих в скважине) подлежат раздельному определению и имеют квадратичную зависимость от скорости детонации.

7. Критерий эффективности перехода на турбовзрывание зарядов различных типов ВВ представляет собой соотношение теплоты дефлаграции к теплоте взрыва, имеет квадратичную зависимость от скорости детонации и обратную — от теплоты взрыва. Наибольшая эффективность турбовзрыва достигается у простейших по составу и алкжосодержащих ВВ, а наименьшая: — у эмульсионных и горячельющихся ВВ.

Достоверность научных положений обеспечена:

- положительными результатами широкомасштабных промышленных испытаний и внедрения новой технологии ведения взрывных работ в подземных рудниках и на карьерах;

-• сравнительным анализом эффективности турбовзрывания при различных конструкциях заряда и способах его инициирования, а также при использовании ВВ с различными значениями критерия эффективности;

- согласованностью расчётных значений параметров детонации с опытными данными.

Научная новизна работы состоит в следующем:

1. Экспериментальным путём установлены:

- эффект повышения фугасного действия взрыва при вынужденной конвекции и турбонаддуве продуктов детонации в глухую часть шпура или скважины;

- свойство винтообразной металлической пластины при помещении в заряд ВВ воспринимать от проходящей детонационной волны импульс враща-тельно-поступательного движения; 9

- эффект формирования поперечной трещины при создании ультразвукового поля в глухой части скважины в момент выхода детонационной волны к торцу колонкового заряда ВВ;

- свойство взаимного усиления эффектов повышения фугасного действия взрыва при использовании в колонковом заряде ВВ турбулизатора в сочетании с ультразвуковым излучателем или с направляющим элементом (линейным отрезком ВВ с повышенной скоростью детонации);

-■ улучшение условий проникновения взрывных газов в трещиноватую структуру массива, при турбовзрывании.

2. Разработана методика расчёта параметров процесса детонации на ударном фронте детонационной волны и на плоскости Ч.-Ж. Установлены аналитические зависимости этих параметров от плотности заряда ВВ.

3. Сформулирована задача раздельного определения теплоты детонации и теплоты дефлаграции (вторичных химических реакций), дано её аналитическое решение для ряда индивидуальных ВВ.

4. Разработан и обоснован критерий оценки эффективности перехода на турбовзрывание зарядов различных типов ВВ, представляющий собой соотношение теплоты дефлаграции к теплоте взрыва; дано его аналитическое представление в зависимости от основных параметров детонации; составлена таблица значений этого критерия для отечественных и зарубежных ВВ.

5. Разработана методика расчёта параметров сетки скважин и определения удельного расхода ВВ для транспортных систем разработки при переходе с обычной технологии ведения взрывных работ на турбовзрывание, учитывающая тип применяемого ВВ с позиций критерия его эффективности при турбовзрывании.

Личный вклад автора состоит:

1. В разработке методической базы, проведении опытно-промыш-ленных испытаний в проходческих забоях подготовительных выработок, при отбойке руды в камерах подземных рудников и при проведении массовых взрывов на

10 открытых горных работах, анализе и обобщении полученных данных, в результате чего были установлены:

- свойство винтообразной металлической пластины взаимодействовать с детонационной волной;

- эффект изменения фугасного действия взрыва при вынужденной конвекции продуктов детонации в зависимости от направления их турбонаддува в шпуре или скважине;

-- эффект формирования поперечной трещины при создании ультразвукового поля в глухой части скважины в момент выхода детонационной волны к торцу колонкового заряда ВВ;

- свойство взаимного усиления эффектов повышения фугасного действия взрыва при использовании турбулизатора в сочетании с ультразвуковым излучателем или направляющим элементом;

- улучшение условий проникновения взрывных газов в трещиноватую структуру массива при турбовзрывании.

2. В теоретических исследованиях, результатом которых явились:

--- методика расчёта параметров процесса детонации на ударном фронте детонационной волны и на плоскости Ч.-Ж., установление аналитических зависимостей этих параметров от плотности заряда ВВ;

- формулирование задачи раздельного определения теплоты детонации и теплоты дефлаграции, её аналитическое решение для ряда индивидуальных ВВ;

-™ критерий оценки эффективности турбовзрывания зарядов различных типов ВВ, его аналитическое представление в зависимости от скорости детонации и теплоты взрыва;

- таблица значений этого критерия для отечественных и зарубежных ВВ.

3. В разработке технических и технологических решений по управлению фугасным действием взрыва на горнодобывающих предприятиях, а именно:

- конструкции турбулизатора продуктов детонации, способов его установки и крепления в шпуре и скважине;

11

- принципов конструирования шпуровых и скважинных зарядов ВВ, предназначенных для турбовзрывания;

-- метода расчёта изменения параметров сетки скважин и удельного расхода ВВ при переходе на турбовзры вание с учётом применяемого ВВ при транспортных системах разработки;

- установлении параметров турбовзрыва при бестранспортной системе разработки.

Практическая ценность. Предложены новые технические и технологические решения по управлению фугасным действием: взрыва в горнодобывающей промышленности, а именно:

1. Разработаны конструкции турбулизаторов, ультразвуковых излучателей и направляющих элементов, определены их оптимальные размеры для шпуров и скважин диаметром до 320 мм, даны рекомендации по установке и креплению этих вставок в шпурах при применении патронированного ВВ, в восходящих скважинах при их пневматическом заряжании гранулированными ВВ на подземных рудниках, в скважинах большого диаметра на открытых горных работах при ручном и механизированном заряжании гранулированными, эмульсионными и горячельющимися ВВ.

2. Разработаны основные принципы конструирования зарядов ВВ для турбовзрывания, в т. ч. в сочетании с ультразвуковым излучателем и направляющим: элементом на подземных и открытых горных работах; даны рекомендации по условиям турбовзрывания пород различной трещиноватости.

3. Для транспортных систем разработки предложен метод расчёта изменения параметров сетки скважин и удельного расхода ВВ при переходе на тур-бовзрывание с учётом применяемого ВВ, который позволяет избежать негативного проявления повышенного фугасного действия взрыва и достичь оптимального ресурсосберегающего эффекта при проведении массовых взрывов.

4. При бестранспортной системе разработки установлена эффективность применения турбоакустического взрывания по границам блока и первому ряду

12 скважин с турбовзрыванием остальной части блока; определено, что при этом происходит увеличение коэффициента сброса вмещающих пород во внутренний отвал в 1,4 раза, а с использованием алюмосодержащих ВВ -.до 1,8 раз.

5. Установлены благоприятные экологические последствия массовых взрывов с использованием турбулизаторов.

Реализация работы. Технология турбовзрывания и различные её модификации прошли этапы опытно-промышленных испытаний, освоения и внедрения на разрезах «Сибиргинский» (г. Мыски), «Томусинский» (г. Междуреченск), «Листвянский» (г. Новокузнецк) концерна "Кузбассразрезуголь" (все наименования предприятий даны на период внедрения новой техники), при реконструкции карьера «Мир» Мирнинского ГОКа (г. Мирный), на карьере ППО «Бор» (г. Дальнегорск), на рудниках «3-й Советский» и «Николаевский» ПО «Далыюли-металл» (г. Дальнегорск). Опытно-промышленные испытаний проведены также на разрезах «Им. Вахрушева», «Киселевский», «Им. 50-летия СССР» концерна «Кузбассразрезуголь», в Краснокаменском, Ирбинском, Антоновском и Шере-гешском рудоуправлениях НПО "Сибруда", на Курманском КЩК ОАО «Урал-неруд», в ОАО «Стойленский ГОК» и ОАО «Ураласбест».

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на IV Международной конференции по буровзрывным работам, г. Москва, май 1999 г.; Международной научно-практи-ческой конференции "Экологические проблемы угледобывающей отрасли в регионе при переходе к устойчивому развитию", г. Кемерово, 1999 г.; Научно-практической конференции «Геотехнологии на рубеже XXI века», г. Новосибирск, май 1999 г.; XVI Межреспубликанской конференции «Численные методы решения задач теории упругости и пластичности», Новосибирск, 6-8 июля 1999 г.; Международной конференции по открытым и подземным горным работам, г. Москва, май 1998 г.; VI Всероссийском совещании «Взрыв-97», г. Междуреченск, март 1997 г.; III Международной конференции по буровзрывным: работам, г. Москва, май 1997 г.; Международной научно-технической конференции «Перспективы

13 развития горнодобывающей промышленности», г. Новокузнецк, февраль 1994 г.; Всесоюзном проблемном семинаре «Разрушение горных пород», г. Киев. Ирпень, 16-18 октября 1990 г.

Публикации. Список научных трудов автора содержит 64 наименования:. Основное содержание диссертации опубликовано в 25 работах, включая 9 авторских свидетельств и патентов на изобретения.

Структура и объём диссертации. Работа состоит из введения, 8 глав, заключения, изложена на 308 страницах машинописного текста, содержит 38 таблиц и 113 иллюстраций, библиография включает 199 наименований, приложение содержит 64 документа.

Выводы

Во время испытаний, освоения и внедрения технологии турбовзрыва на открытых горных работах с 1990 г. по 1993 г. при общем объёме взорванной горной массы 10,57 млн. м3 общая экономия ВВ составила 1163500 кг, а объём бурения взрывных скважин диаметром от 216 мм до 320 мм был сокращён в общей сложности на 50744 м.

Фактический экономический эффект от внедрения результатов работы на руднике "3-й Советский" ПО "Дальполиметалл" составил 109 тыс. руб. (1988, 1989 гг.), на разрезах "Сибиргинский", "Томусинский", "Им. Вахрушева" и на карьере "Мир" — 206 тыс. руб. (1990 г.), 530 тыс. руб. (1991 г.), 1,4 млн. руб. (1992 г.), на карьерах Ирбинского и Краснокаменскоро РУ НПО "Сибруда" 3 млн. руб. (1993, 1994 гг.).

305

ЗАКЛЮЧЕНИЕ о возможности проведения приемочных испытаний турбулизатора продуктов детонации скважинного типа "Турбо С"

На заключение в Уральский филиал АО "Взрывиспытание!! представлена техническая документация на турбулизатор продуктов детонации скв.ажинный типа "Турбо С" (ТУ 7288-002-10887323-95),- техническое описание и. инструкция по 'эксплуатации турбулизатора, программа и методика приемочных испытаний турбулизатора,-акт испытаний турбулизатора б АООТ п'3ибирга" на безопасность применения по условию окисляемости в ^аррессивпей -среде, акт испытаний ^ур&у^Ш^теровгв-Щршо'реком НО "Бор" (г.Дальнегорск), протокол технического-совещания по результатам испытаний туроулизаторов на разрезе" "Томусинский" (г.Междуреченск), /шт предварительных испытаний- турбулизаторов на карьере ОАО. "Стойленский-ТОК"' (г.Старый Оскол)акт предварительных испытаний турбули - - - ' . - " заторов-на карьерах ОАО "Ураласбест" (г.Асбест), Краткое руководство Гпа-применению турбулизаторов Xпроект)./ -. -

Турбулизатор представляет собой-металлическую пластину шириной 20'мм- и-длиной 180 мм, скрученную веретенообразно полным оборотом на 360°, народном конце которого имеется отверстие;.-, ~ --т

• Турбулизатор; продуктов детонации предназначен: - .

- для снижения удельного расхода ЕВ неповышения выхода горной массы с I'm скважины;

- для улучшения качества дробления, проработки подошвы уступа;

- для улучшения экологической обстановки за счет снижения выбросов ядовитых газов при производстве массовых взрывов.

Эффект достигается за счет создания в скважине вихревых потоков в продуктах детонации после прохождения детонационной волны, Турбулизатор опускается в скважину закрепленным на промежуточном детонаторе; затек аа.гр.,.уяаегся FB и забойка. Гака хонд,уемая схема, установка турах-лизана^а. ^на.ааае а Краткох руководстве по применению туроулиааторав < инструкции по эксплуатации.

Рассмотрев представленную техническую документацию и учитывая г>а лохи тельные результаты предварительных испытаний при массовых взрывах на карьерах ОАО "Уралзсбест", аа карьере ОАО "Стойленский ГОЮ", на разреза '''нхгаусе^-ких" и карьере г:па "-"арТ Уральский Филиал аи '"х^осх аалытан;де!* считает зозмстааае проведение приемочных испытанно турах-лизатора '-'Турбо C!t при ведении взрывных работ на дневной поверхности в условиях ОАО !х;раласбестс,? в сбаехе программы к методики испытаний при соблюдении инструкции па эксплуатации и ЕПБ при взрывных работах.

1. Мучник С.В. О законе сохранения импульса на плоскости Чепмена—Жуге и давлении продуктов детонации на стенки скважины // ФТПРПИ. — 1999. — № 5. — С. 62-78.

2. Мучник С. В, Основы турбовзрывания зарядов взрывчатых веществ. Ч. 3. Профиль пути реакции детонации // ФТПРПИ. — 1999. —JN2 2. С. 60-71.

3. Мучник С,В. Основы турбовзрывания зарядов взрывчатых веществ. Ч. 1: К теории детонационных процессов /У ФТПРПИ. — 1998. — N° 1. — С. 61-77.

4. Мучник С.В. Основы турбовзрывания зарядов взрывчатых веществ. Ч. 2: Расчет теплового эффекта детонации /7 ФТПРПИ. — 1998. — N° 3. — С. 52-65.

5. Мучник С. В. Основы расчёта турбовзрыва и результаты первого этапа испытаний в условиях АО «С-ибирга» /7 Известия ВУЗов. Горный журнал. — 1997. — № 7-8. — С. 82-90.

6. Мучник С. В. Конструкция турбулизаторов и результаты испытаний турбовзрыва в ПО «Дальполиметалл» и на Мирнинском ГОКе /./ Известия ВУЗов. Горный журнал. — 1997. — № 9-10. — С. 62-68.

7. Мучник С. В. Опыт применения технологии турбовзрывания на бестранспортной системе разработки // Сб. докл. IV Междунар. конф. по буровзрывным работам (Москва, май 1999). — М., 1999. — С. 20-25.

8. Мучник С, В. Тенденции изменения теплоты дефлаграции у новых типов взрывчатых веществ, применяемых в открытой геотехнологии // Геотехнологии на рубеже XXI века: Мат. науч.-практич. конф. (Май 1999 г.). — Новосибирск, 1999. — С. 32-34.

9. Мучник С. В. Применение турбовзрыва на подземных горных работах /У Сб. докл. Междунар. конф. по открытым и подземным работам (Москва, 27-28 мая 1998 г.).М., 1998.С. 78-80.

10. Мучник С. В. Технология турбовзры:вания скважин пых зарядов ВВ // Сб.докл. Ш Междунар. конф. по буровзрывныи работам (Москва, май 1997 г.).М.,1997.—С. 49-51.

11. Мучник С. В. Особенности конструкции скважинного заряда ВВ при турбовзрыве /7 Взрыв-97: Сб. докл. VI Всерос. сов. по взрывным работам. — Междуре-ченск, 1997.С. 134 139.

12. Мучник С. В. Применение турбовзрывания в горнодобывающей промышленности России //' Горная промышленность на пороге XXI века: Тр. XVI Все-мирн. горного конгр. (12-16 сентября 1994 г. София — Болгария). — София, 1994.-С. 149-150.

13. Мучник С. В. Турбовзрывание скважинных зарядов взрывчатых веществ // Перспективы развития горнодобывающей промышленности: Сб. докл. Междунар. научно-практической конф. (7-10 февраля 1994 г.). —Новокузнецк, 1994. — С, 92-97.

14. Мучник С. В. Типовые паспорта буровзрывных работ с применением средств управления энергией взрыва при проведении горных выработок с использованием самоходного оборудования на рудниках ПО "Дальполи-металл".— Новосибирск: Изд-е ИГД СО АН СССР, 1988.82 с.

15. Патент № 1736244 А1 (RU), МКИ F 42 D 3/04. Заряд для взрывания / С. В. Мучник.№ 4835264/03; Заявл. 06.06.90; Не публик.

16. А. с. № 1628646 СССР, МКИ F 42 D 3/04, Е 21 D 9/00. Скважинный заряд / С.

17. B. Мучник (СССР). — № 4625118/03; Заявл. 26.12.88; Не публик.

18. А. с. № 1547479 СССР, МХИ F 42 D 3/04. Способ взрывного разрушения горных пород / С. В. Мучник, А. А. Галимулин, Ю. Д. Науменко, М. В. Курленя (СССР). ----- № 4467058/23-03; Заявл. 26.07.88; Не публик.

19. А. с. № 1554551 СССР, МКИ F 42 D 3/04. Способ взрывания горных пород /

20. C. В. Мучник., М. В. Курленя, ГО. Д. Чугунов, Р. А. Габов, В. Ф. Подопригора, ГО. Д. Науменко (СССР). — № 4491728/31-03; Заявл. 24,06.88; Не публик.

21. Патент № 1544517 А1 (RU), МКИ F 42 D 3/00. Заряд для взрывания / С, В. Мучник. — № 4448220/23-03; Заявл. 24.06.88; Не публик.

22. А. с, № 1457500 СССР, МКИ Е 21 С 37/00, Е 21 D 9/00. Способ отбойки горных пород / С. В. Мучник, М. В. Курленя (СССР). — № 4130073/22-03; Заявл. 04.10.86; Не публик.

23. А. с. №1391228 СССР, МКИ Е 21 С 37/00, Е 21 D 9/00. Способ проведениягорных выработок / М. В. Курленя, С. В. Мучник (СССР).Ns> 4113780/22-03;

24. Заявл. 29.08.86; Не публик.

25. Трубецкой К. Н., Викторов С. Д. Современные проблемы разрушения массивов горн I.IX пород // Физические проблемы взрывного разрушения массивовгорных пород: Сб. тр. между нар. науч. конф. (Москва, 7-11 сент. 1998 г.).-М.,1999.—С. 7-17.

26. Кутузов Б. Н., Рубцов В. К. Зависимость удельного расхода ВВ от диаметра заряда // Горный журнал.1974.№ 2. — С. 40-43.

27. Трубецкой К. Н., Сеинов Ы. П., Киселёв Н. А., Сидоренко И. А. Кранлайны.техника открытых горных работ XXI века // Уголь.- 1999. — № 11.С.46.49.312

28. Демидюк Г. IT. О методах оценки взрывных свойств простейших ВВ /7 Гранулированные и водосодержащие ВВ: Взрывное дело. — 1974. —№ 74/31.— С. 119-133.

29. Буровзрывные работы на угольных разрезах / Репин: Н.Я., Богатырев В.П., Будкин В.Д. и др. / Под ред. Репина Н.Я. ----- М.: Недра, 1987.254 с.

30. Бурлуцкий В.Д. Метод расчёта коэффициента разрыхления при взрывной отбойке в условиях зажима // Взрывное дело. 1967.№ 62/19.С. 132.140.

31. Влияние дробления пород на эффективность технологических процессов открытой разработки / М.Ф.Друковаиый, Б.Н.Тартаковский, В.С.Вишняков, Э.И.Ефремов. —Киев: Наукова думка, 1974. — 271 с,

32. Денисов ЮЛ. Газодинамика детонационных структур. -. М.: Машиностроение, 1989. — 176 с.

33. Льюис Б., Эльбе Г. Горение, пламя и взрывы в газах.М.: Мир, 1968.— 592с.

34. Соколик А.С. Самовоспламенение, пламя и детонация в газах.М.: Изд-во1. АН СССР, 1960. —428 с.

35. Кондратьев В.Н., Никитин Е.Е. Кинетика и механизм газофазных реакций. — М.: Наука, 1974. — 558 с.

36. Воробьев В. Д., Перегудов В.В. Взрывные работы в скальных породах. ----Киев: Наукова думка, 1984.— 240 с.

37. Шведов К.К., Дремли А.Н. Исследование неидеальных режимов детонации конденсированных ВВ /7 Детонация взрывчатых веществ и: безопасность взрывных работ: Взрывное дело. — 1966. —№ 60/17. — С. 33.50.

38. Зельдович Я.Б., Комианеец А.С. Теория детонации. — М.: Гостехиздат, 1955.— 327 с.

39. Кагарко С.М., Зельдович Я.Б. О детонации газовых смесей // Доклады АН СССР — 1948 — Т. 63 — С. 553-556.

40. Daff R.E., Hamton E.J. Measurement of the Chapmen-Jouguet Pressure and Reaction Zone Lenght in a Detonation High Explosive /7 The Journal of Chemical Pfisics.— 1955.—Y.23.—№ 1,—P. 126-130.313

41. Дремин А.И., Похил ПФ. Исследование зоны химической реакции тротила // ЖФХ — I960,— Т.34.—В Л1.— С. 2561-2570.

42. Баум Ф. А., Орленко JUL, Станюкович KM I., Челышев В/П., Шехтер

43. Б.И. Физика взрыва: Изд-е 2-е, перераб. —М.: Наука, 1975. —704 с.

44. Соловьев B.C. и др. О детонации взрывчатых веществ с догоранием /7 Детонация: Материалы VI Всес. симп. по горению и взрыву (23-26 сентября 1980 г., Алма-Ата). Черноголовка, 1980.С.21-23.

45. Антонов Э.А., Гладмлин А.М. Распространение плоских детонационных волн при наличии зоны вторичных химических реакций // Свойства взрывчатых материалов и их совершенствование: Взрывное дело. — 1975. — N° 75/32. — С. 48-60.

46. Суханов А. Ф., Кутузов Б. Н. Разрушение горных пород взрывом: Изд-е 2-е, перераб. и доп.М.: Недра, 1983. - 344 с.

47. Арианов Н. Ф., Головко Т. С., Козловский Б. В., Мамашев Ю. П. Полевой метод сравнительной оценки работоспособности водосодержащих ВВ // Гранулированные и водосодержащие ВВ: Взрывное дело. — 1974. — № 74/31. — С. 96-100.

48. Авакян Г. А. Расчет энергетических и взрывчатых характеристик ВВ. — М.: Изд-е Воен.-ииж. акад. им. Дзержинского, 1964. — 84 с.

49. Пепекин В. И., Махов М. Н., Лебедев Ю. А. Теплота взрывчатого разложения индивидуальных ВВ /7 Докл. АЛ СССР.1977.Т. 232.№ 4.С. 852855.314

50. Апин А. Я., Беляев А. Ф., Соснова Г. С. Экспериментальное определение теплоты: взрыва// Физика взрыва: Сб. № 2. — М.: Изд-во АН СССР, 1953. — С. 3-26.

51. Kamlet М. J., Jacobs S. J, Chemistry of Detonation: Simple Method for Calculating Detonation Properties of С-H--N-~0 Explosives /7 J. Chem. Phys. . 1968. .V.48—№ 23. — P. 9231-9240.

52. Апин А. Я., Беляев А. Ф., Соснова 17 С. Предварительные данные о теплоте взрыва смесей гексогена с аммиачной селитрой /7 Экспериментальные научноисследовательские работы в области физики взрыва: Физика взрыва. Сб. № 3. .

53. М.: Изд-во АН СССР, 1955. — С. 124 127

54. Лебедев Ю.А., Липакин Г.Г., Пепекин В.И., Апин А,Я. Термохимическое изучение индивидуальных взрывчатых веществ и их смесей II Взрывное дело: № 52/9.М.: ГНТИ. 1963. С. 80-90

55. Апин А.Я., Лебедев Ю.А. О взрывном: разложении гексогена // Докл. АН СССР. 1957.--- Т. 114,.№ 4.С. 819-821.

56. Апин А.Я., Велина Н.Ф., Лебедев Ю.А. О полном использовании энергии взрыва // ПМТФ.1962,-.№5.С. 96-106.

57. Лебедев Ю.А., Мирошниченко Е.А., Кнобель Ю.К. Термохимия нитросо-единений,-.М.: Недра, 1970.285 с.

58. Махов М.Н., Пепекин В.П. К вопросу о калориметрическом определении теплоты взрывчатого разложения ВВ /У Химико-физические процессы горения и взрыва. Детонация: Материалы IX Всес. сими по горению и взрыву (Суздаль, 1989 г.).Черноголовка. 1989.С. 23 -29.

59. Смирнов А.С., Шкалябин И.О., Колганов Е.В, Определение времени реализации калориметрической теплоты ВВ, содержащих С, Н, N и О // ФГВ.1992 —№ 5,—с. 64-66.

60. Ващенко ВЛI., Матюшин Ю.Н., Пепекин В.И., Апин А.Я. Энергия взрыва водонаполненного гексогена// ФГВ.— 1971.— Т. 7.— №3. —С. 123-128.

61. Парамонов П.А. Обследование метода испытаний ВВ в насыпной оболочке из кварцевого песка на образование ядовитых газов /У Промышленные взрывча315тые вещества: Взрывное дело. Сб. № 52/9.М.: ГНТИ, 1963.С, 35- 42

62. Андреев К.К., Беляев А,Ф. Теория детонации взрывчатых веществ.— М.:1. Оборонгиз, 1960.596 с.

63. Будников М.А., Левкович Н.А., Быстрой И.В. и др. Взрывчатые вещества и пороха.М.: Гос. изд-во оборон, пром ти, 1958.421 с.

64. Поздняков З.Г., Росси Б. Д. Справочник по промышленным, взрывчатым веществам и средствам взрывания. Изд-е 2 -е, перераб. и доп.М.: Недра, 1977.253 с.

65. Кук М,А. Наука о промышленных взрывчатых веществах. -.М.: Недра, 1980.453 с.

66. Дубнов Л.В., Бахаревич II.С., Романов А.И. Промышленные взрывчатые вещества. Изд-е 3-е. —М.: Недра, 1988. — 362 с.

67. Альтшулер Л. В., Доронин Г.С., Жученко B.C. Режимы детонации и параметры Жуге конденсированных взрывчатых веществ /7 ФГВ. — 1989.— т. 25.— № 2,-.С. 84-103.

68. Urizar M.J., James E.J., Smith L.S. // Phys. Fluids—1961 — V. 4— Jfe 2 — P. 262-268.

69. Воскобойников И.М., Воскобойников Н.Ф. Исследования детонации зарядов гексогена различной плотности /У ФГВ. 1977.Т. 13.№ 1.С. 26 31,

70. Hornig Н.С., Lee E.L., Finger М.С.А. // 5th Symp. (Intern) on Detonation.— Pasadena, California. 1970. -P. 342-350.

71. Борзых M.H., Кондриков Б.Н. Обобщенная зависимость скорости детонации вторичных ВВ от плотности заряда // ФГВ.1978. • Т. 14.- № 1.С. 117122.

72. Стесик Л.Н., Акимова Л.Н. Зависимость скорости детонации от начальной плотности заряда // Сб. Физика взрыва, № 5.— М.: Изд-во АН СССР, 1956.—С.31693.96.

73. Дремин А.Н., Похил П.Ф. Скорость распространения детонационной волны по конденсированным ВВ // Докл. АН СССР. 1959.Т. 128.С. 899 -902.

74. Айзенштадт И.Н. Метод расчета идеальной скорости детонации конденсированных ВВ Н ФГВ.Т. 12.№ 5.С. 754 -758.

75. Johansson С.Н., Persson Р.А. Density and pressure in the Chapman—Jouget planeas functions of imtiale density of explosives // Nature. 1966.V. 212.P. 1230 1239.

76. Репин H, Я. О влиянии взрывных работ на технологические свойства горных пород // Научн. тр. МГИ / Под ред. ГО. А. Анистратова. — \ \. 1979. — С. 16-24.

77. Ташкинов А. С., Варакса JL П., Кононов А. II. Буровзрывные работы на зарубежных карьерах // Проблемы открытой добычи угля в Кузбассе / Ред. Кузнецов В.И.Кемерово: Изд-во "Родник", 1990. —- С. 233 -237.

78. Buhta L. Open pit bench blasting. How to Improve Results // World Mining. — 1982.V. 35. ---№6.P. 64 -71.

79. Барон Л. И. Кусковатость и методы её измерения. — М.: Изд-во АН СССР, 1960. 124 с.

80. Ташкинов А.С., Бирюков А.В., Кононов А.П. Гранулометрические характеристики взорванной породы // Проблемы открытой добычи угля в Кузбассе / Ред. Кузнецов В.И. — Кемерово: Изд-во "Родник", 1990. — С. 190-197.

81. Куклин И.С., Маторин А.С. Исследование закономерностей изменения фракционного состава взорванной горной массы на карьерах в зависимости от диаметра среднего куска // Горный журнал. 1968.№ 12. ---- С. 31-33.

82. Макарьев В.П. Статистические модели взрывного разрушения и методы: исследования кусковатости. -— Л.: Изд-е ЛГИ, 1981. ----- 87 с.

83. Галимуллин А.Т., Поплавский В.А. Взаимосвязь между средним размером куска взорванной горной массы и выходом различных фракций // Добыча угля открытым способом / ЩИЭИУголь. — М., 1971. — № 10. — С. 12-13.

84. Беляков ЮЛ I. Совершенствование технологии выемочно-погрузочных работ на карьерах. — М.: Недра, 1977. — 295 с.317

85. Вишняков В. С. Исследование эффективности циклично-поточной технологии горных работ в зависимости от гранулометрического состава взорваннойгорной массы на карьерах Кривбасса. Автореф. канд. дис. . Днепропетровск:

86. Изд-е ИГТМ АН УССР. 1971. — 19 с.

87. Репин Н. Я. Подготовка и экскавация вскрышных пород угольных разрезов.1. М.: Недра, 1978. — 256 с.

88. Барон Л.И., Личели I \ I I. Трещииоватость горных пород при взрывной отбойке. — М.: Недра, 1966. — 136 с.

89. Мосинец В.Н. Энергетические и корреляционные связи процесса разрушения пород взрывом. — Фрунзе: Изд-во АН СССР, 1963. — 233 с.

90. Малых В.А. Исследование технологии дробления и параметров развала горной массы при скважинкой отбойке на карьерах цветной металлургии. Канд. дисс. — Свердловск: 1978.- 150 с.

91. Дубынин Н. Г., Коваленко В. А. Теоретические основы проведения горных выработок. -— Новосибирск: Наука СО, 1992, 140 с.

92. Галимуллин А. Т. Прогнозирование показателей качества подготовки горной массы /У Разд. 7.2 в кн. Ю. И. Белякова "Совершенствование технологии выемочно-погрузочных работ на карьерах". —М.: Недра, 1977. —С. 252-257.

93. Мельников Н.В. Краткий справочник по открытым горным работам. Изд. 4-е. — М.: Недра, 1982. — 414 с.

94. Демидюк Г. П. Регулируемые по энергии ВВ и перспективы их применения.

95. L: Изд-е ИГД им. А. А. Скочинского, 1969. — 20 с.

96. Новые решения в технике и технологии добычи угля открытым способом / Н, В. Мельников, В. М. Аяьшулер, К. Е. Виницкий и др. / Под ред. акад. Н. В. Мельникова.М.: Недра, 1976.424 с.

97. Ташкинов А.С., Бирюков А.В., Кононов А.П. О коэффициенте разрыхления породы в развале /У Проблемы открытой добычи угля в Кузбассе / Ред. Кузнецов В.И. — Кемерово: Изд-во "Родник", 1990. —С. 210-217.

98. Беляков Ю.И. Выемочно--погрузочные работы на карьерах. -.М.: Недра,1987. —268 с.318

99. Развитие техники и технологии открытой угледобычи / М. И. Щадов, К. Е. Виницкий, М. Г. Потапов, Н. П. Сеинов, Р. М. Штейнцайг. / Под ред. М. И. Ща-дова.-М.: Недра, 1987.237 с.

100. Ракишев Б.Р. Прогнозирование технологических параметров взорванных пород на карьерах.Алма-Ата: Наука, 1983.240 с.

101. Тангаев И.А. Буримосгь и взрываемость горных пород. — М.: Недра, 1978. .184 с.

102. Додис Я.М. Некоторые результаты моделирования процесса перемещениягорной массы при короткозамедленном взрывании /У Сейсмика и взрывное разрушение горных пород: Сб. научн. тр. — Фрунзе: Илим, 1974. — С. 18-27.

103. Исследование величины коэффициента разрыхления в зависимости от некоторых параметров буровзрывных работ на флюсовых карьерах / В. И. Ильин, А.

104. И. Пастухов, И. Л. Суздальцев и др. /У Взрывное дело.М.: Недра, 1967.№62/19.—С. 326-244.

105. Зависимость коэффициента разрыхления скальных пород от технологии взрывных работ на карьерах / А.П.Ткаченко, К.И.Ткачук, Б.Е.Повный и др. /У Совершенствование методов разработки рудных месторождений: Сб. науч. тр. .

106. М.: Госгортехиздат, 1963. — С. 43^7.

107. Алексеев Ф.К., Мордовей Н.С., Малый И.С. Ведение буровзрывных работ спаренными уступами на карьере Ннгулецкого ГОКа // Взрывное дело. — М.: Недра, 1964. -.№ 54/11. С. 246.253.

108. Ташки нов А.С., Бирюков А.В., Кононов А.П. Форма развала породы при взрыве скважинных зарядов // Проблемы открытой добычи угля в Кузбассе / Ред. Кузнецов В.И. —Кемерово: Изд-во 'Родник", 1990. —С. 220-229.

109. Ржевский В. В. Процессы открытых горных работ: Изд. 2-е. .М.: Недра,1974. — 520 с.319

110. Шешко Е.Ф. Открытая разработка месторождений полезных ископаемых.

111. М.: Углетехиздат, 1957. —495 с.

112. Ханукаев A.J L Физические процессы при отбойке горных пород взрывом.1. I.: Недра, 1974. — 222 с.

113. Викторов С. Д., Казаков H.BL, Закалииский В.М. Анализ методов управления процессом разрушения горных пород взрывом // Горный журнал:. — 1995. .№7. — С. 46-47.

114. Кузнецов В.И., Ермолаев В.А. Ташкинов А.С., Ненашев А.С. Новые решения в технологии ведения горных работ на разрезах Кузбасса. .Кемерово:

115. АО Кемеровское книжное изд-во, 1994. — 150 с.

116. Родионов В. П., Адушкии В, В., Костюченко В. Н. и др. Механический эффект подземного взрыва. — М.: Недра, 1971. — 316 с.

117. Жариков И.Ф., Марченко Л.Н. Исследование механизма действия удлинённых зарядов при взрыве в твёрдой среде. /7 Развитие теории и практики взрывного дела: Взрывное дело. — М., 1972 — № 71/28. -.С. 81-90.

118. Нуриджанян Г. 3. Многоточечное инициирование удлинённых зарядов ВВ // Развитие открытого способа разработки твёрдых полезных ископаемых: Научи, сооб. / ННЦ ГП — ИГД им. А.А.Скочинского. — М., 1999. — № 312/99. — С. 7782.

119. Сеймов Н.П., Марченко Л.Н., Жариков И.Ф. Исследование эффективности действия взрыва при многоточечном инициировании удлинённых зарядов // Развитие теории и практики взрывного дела: Взрывное дело. — 1972 — № 71/28, .С. 102-108.

120. Вовк А. А., Кравец В. Г., Лучко И. А., Михалюк А. В. Геодинамика взрыва и её приложения. — Киев: Наукова Думка, 1981.296 с.

121. Барон Л.И., Левчик С.П., Росси Б.Д. Дробящая способность взрывчатых320веществ для горных работ.М.: Госгортехиздат, 1960. 112 с.

122. Жариков И.Ф. Методы управления процессами дробления горных пород // Науч. сообщ. /ИГД им. А. А. Скочинского — М.: 1986 — Вып. 249 —С. 79-87.

123. Виницкий К.Е. С) творческом наследии академика Н. В. Мельникова II Развитие открытого способа разработки твёрдых полезных ископаемых: Научные сообщения / ННЦ ГП — ИГД им. А. А. Скочинского. — М., 1999. — № 312/99. — С. 37-50.

124. Трубецкой К.П., Рубан А.Д., Виницкий К.Е. Академик Николай Васильевич Мельников /У Развитие открытого способа разработки твёрдых полезных ископаемых: Научные сообщения / ННЦ ГП — ИГД им. А. А. Скочинского. — М., 1999. — № 312/99. — С. 3-9.

125. Липовой А. И., Рябов Д. В. Принципиально новые ресурсосберегающие способы взрывных работ простейшими ВВ /У VI Междунар. конф. по буровзрывным работам: Сб. докл. (Москва, май 1999). —М., 1999. —С. 35-41.

126. Мельников Н.В., Марченко Л.П. Энергия взрыва и конструкция заряда. — М.: Недра, 1964. — 173 с.

127. Баранов Е.Г., Семеишк Е.А. Влияние термического пиролиза вспененного полистирола на увеличение метательного действия взрыва // Изв. ВУЗов. Горный журнал. — 1986. — №9. — С. 45-48.

128. Природа взрывной эффективности водного промежутка скважинного заряда / Е. Г. Баранов, Д. Г. Гопанюк, О. Н. Оберемок, С. Н. Пикар // Изв. ВУЗов. Горный журнал. — 1980. — № 7.— С. 63-68.

129. Совершенствование технологии производства взрывных работ на карьерах / Зильберг Д.Т., Алибаев А.О., Фесенко А.Г., Атамбаев Г.Р. // Проблемы открытой добычи угля в Кузбассе / Под ред. В.И. Кузнецова.Кемерово: Изд-во "Родник", 1990. — С. 210-217.321

130. Завьялов Н. Д., Тимошин В. И., Прокопенко В. С. Совершенствование взрывных работ в условиях разрезов Южного Кузбасса // Уголь. — 1997. — № 3. -.С, 14-16.

131. Киреев В.А. Курс физической химии. Изд. 3-е перераб. и доп. — М.: Химия, 1975. — П6 с.

132. Станюкович К. П. Неустановившиеся движения сплошной среды. Изд. 2-е, перераб. и доп. —М.: Наука, 1971. с.

133. Гороновский И. Т., Назаренко Ю.П., Некряч Е.П. Краткий справочник по химии. Изд. 5-е, испр. и доп.Киев: Наук. Думка, 1987. с.

134. Герасимов Я.П., Древинг В.П., Еремин Е.Н., КиселевА,В., Лебедев ВЛ!.,

135. Панченков Г.М., Шлыгин А.И. Курс физической химии. Т. 2. Под ред. Герасимова ЯМ. Изд-е 2, испр. —М.: Химия, 1973. —624 с,

136. Илюхин B.C., Похил П.Ф., Розанов O.K., Шведова Н.С. Измерение ударных адиабат литого тротила, кристаллического гексогена и гитрометана /7 Докл. АН СССР.1960.Т. 131.№ 4.С. 793.796.

137. Воскобойников И.М. Разложение взрывчатых веществ в детонационных и ударных волнах. / Автореф. докт. дисс.М.: 1971. — 28 с.

138. Дремин А.Н., Похил П.Ф. Ширина зоны: химической реакции детонационной волны тротила // Докл. АН СССР. 1959. -- Т. 127.С. 1245.1248.

139. Дремин А.Н., Шведов К.К. Определение давления Чепмена-Жуге и времени реакции в детонационной волне мощных ВВ /У ПМТФ. 1964.№ 2.С.154—159.

140. Светлов Б.Я., Яременко Н.Б. Теория и свойства промышленных взрывчатых веществ. Изд. 3-е. — М.: Недра, 1973. — 398 с.

141. Веретенников В.А., Дремин А.Н., Шведов К.К. Об определении параметров детонации конденсированных ВВ // ФГВ. — 1965. — № 3. — С. 3-9.322

142. Зайцев В.Н., По хил IX Ф., Шведов К. К. Измерение скорости звука в продуктах детонации // Докл. АН СССР. — 1960, — Т. 133. — № 1. — С. 155-157.

143. Евстигнеев А.А., Жерноклетов М.В., Зубарев В. И. Изэнтропическое расширение и уравнение состояния продуктов взрыва тротила // ФГВ. — 1976. — № 5.С, 758-763.

144. Дремин А. Н., Савров С. Д., Трофимов В. С., Шведов К. К. Детонационные волны в конденсированных средах.М.: Наука, 1970. -.467 с.

145. Анискин АЛ., Шведов К.К. Влияние алюминия и магния на детонационные характеристики в смесях с гексагеном // Детонация: Критические явления. Физико-химические превращения в ударных волнах /' ОИХФ АН СССР. — Черноголовка, 1978.С, 26-30.

146. Державен А. С., Зарубина 3. Ф., Шехтер Б. И. Детонационные характеристики термостойких взрывчатых веществ // Совершенствование промышленных взрывчатых веществ и методов их применения: Взрывное дело. — 1978, — № 80/37. — С. 34-42.

147. Апин А.Я., Воскобойников И.М. Расчет параметров детонационной волны конденсированных взрывчатых веществ /7Т1МТФ.- I960. -.Аг° 4.С, 54-55.

148. Взрывные явления. Оценка и последствия. Кн. 1. / Бейкер У., Кокс П., Уэ-стайн П., Кулеш Дж., Стрелоу Р. — М.: Мир, 1986.- 513 с.

149. Kamlet M. J., Hurwitz H. Chemistry of Detonation. IV. Evaluation of a Simple Predictional Method for Detonation Velocityes of C-H-N-0 Explosives // The J ournal of Chamical Physics. — 1968. — V. 48. —Ш 8. — P. 3685-3692.323

150. Пепекин В.И., Лебедев К),А. Критерий оценки параметров детонации взрывчатых веществ // Докл. АН СССР. — 1977, — Т. 234. — № б. — С. 13911394.

151. Афанасенков А.Н., Богомолов В.Н., Воскобойников Л.М. // Параметры детонации индивидуальных ВВ.- ФГВ.1970. ---- Т. 6.№ 2.- С. 147 -152.

152. Агшн А .Я., Велина Н.Ф. О критических диаметрах зарядов ВВ и скорости детонации гексогена // Детонация взрывчатых веществ и безопасность взрывных работ: Взрывное дело К» 63/20.— М.: Недра, 1967. —С. 5-32.

153. Teylor J. Detonation in Condensed Explosives // Oxford at the Clarendov Press.1952.-239 c.

154. Smith L.C. On Bnsance, and a Plate Denting Test for the Estimation of Detonation Pressure /7 Explosivstoff. — 1967. — V. 15. — № 5. — P. 106-110.

155. Боболев В.К\ Зависимость скорости детонации от диаметра заряда и скорости детонации вблизи предела /У Физика взрыва: Сб. № 2.— М.: Изд-во АН СССР, 1953.С. 167-174.

156. Демиднж Г. П. О методах оценки взрывных свойств простейших ВВ // Гранулированные и водосодержащие ВВ. Взрывное дело. -— 1974. .N° 74/31.1. С. 11.9-133.

157. Дремин А.Н., Шведов К.К., Веретенников В.А. Исследование детонации аммонита N 6-ЖВ и некоторых других ВВ // Промышленные взрывчатые вещества: Взрывное дело. -.М.: ГНТИ по горному делу, 1963.N° 52/9.С. 10.25.

158. Ремпель Г.Г. Определение скоростей ударных волн, необходимых для воз324буждения детонации ВВ /7 Теория взрывчатых веществ: Сб. статей / Под ред. К. К. Андреева и др. —М: Оборонгиз, 1963. — С. 561-576. — С. 561-576.

159. Cybuiski W.B., Payman WM Woodhead D/W. Explosion Waves and Shock Wawes. 7. The Velosity of Detonation in Cast TNT /7 Proc. Roy. Soc.-197 A. №1048.

160. Взрывные вещества и пороха / Будников М.А., Левкович Н.А., Быстров И.В., Сиротинский В.Ф., Шехтер Б,И. — М.: Гос. изд-во оборон, пром., 1955. — 284 с.

161. Челышев В. П., Шехтер Б. И. К вопросу о параметрах фронта пересжатой детонационной волны /7 ФГВ.-1966.№ 4.С. 68-74.

162. Влияние элементарного состава на детонационные свойства ВВ / Фигнер М., Ли Е., Хелм Ф., Хейес Б., Хорнинг X., Макгайр P., Кахара Ivl., Кидри М. // Детонация и взрывчатые вещества: Сб. статей / Ред. Борисов А. А. — М.: Мир, 1981. —С. 52-75.

163. Бойко М.М., Крлмаренко В.Н., Соловьев B.C. Особенности детонации низкоплотных ВВ с открытой пористостью /7 Химическая физика процессов горения и взрыва Детонация: Сб. статей / ОИХФ АН СССР. — Черноголовка, 1977, .С. 129-153.

164. Васильев В.А., Альбов Л.И. Структура детонационной волны: в аммоните № 6 ЖВ // ФГВ.1976. — Т. 12. К° 2. — С. 240-244.

165. Mader C.L. Numerical Modelling of Detonation.- University Calif. Press, 1979,34i c

166. Методические указания по расчетному определению свойств промышленных взрывчатых веществ / Викторов С.Д., Мельников Н.В., Демидюк Г.П., Бол-ховитинов Л.Г. — М.: ИФЗ им. О. Ю. Шмидта АН СССР, 1977. — 28 с.

167. Стесик Л.Н., Шведова Н.С. Детонация конденсированных взрывчатых веществ при малых плотностях заряда /7 ПМТФ. — 1964. — Kg 4. — С. 124—126.

168. Юхансон К., Персон IX Детонация взрывчатых веществ. М.: Мир, 1973. .352 с.

169. Краткий справочник по прострелочно-взрывным работам в скважинах. Ред. Григорян НГ. — М.: Недра, 1970.— 248 с.325

170. Боболев В, К, О предельных диаметрах зарядов химически однородных взрывчатых веществ // Доклады АН СССР. — 1947. — Т. 57. — № 8. С. 789-792.

171. Вирченко В.А., Слуцкий Д.А., Егоров АЛ L Расчет параметров детонации ВВ термодинамическим: методом // Детонация: X Всес. симп. по горению и взрыву: Тезисы докладов.Черноголовка, 1992.С. 21-24.

172. Парфенов А.К., Воскобойников И.М., Алии А .Я. О детонации крупнозернистых ВВ // Детонация взрывчатых веществ и безопасность взрывных работ: Взрывное дело.— М.: Недра, 1967. —№ 63/20—С. 60-65.

173. Кондриков Б.Н., Шаповал В.Н. О методах расчета скорости детонации CHNO-взрывчатых веществ /У Сб. "Химическая: физика конденсированныхвзрывчатых систем". Труды 'МХТИ им. Д.И.Менделеева.Вып. 104.--М.: изд-е

174. МХТИ им. Д.И.Менделеева, 1979. — С. 122-129.

175. Beiley A.,BeIlerby J.M., Kinloch S.A. The Identification of Bonding Agents for TATB/HTPB Polimer Bonded Explosives /7 Energetic Materials. London: The Royal Society. — 15 may 1992. — V. — 339. -.1654,-.P. 321-387.

176. Finger ¥., Lee E. The Effect of Elementar Composition on the Detonation Behavior of Explosives /7 Proc. 6-th Simp. (Int.) on Detonation.Colorado (Calif). .1976.—P. 172-181.

177. Зубарев B.H., Евстигнеев А.А. Уравнения состояния продуктов взрыва конденсированных ВВ /7 ФГВ. — 1.984. —Ш 6,—С. 139-143.

178. Кury X W., Holing Н. S. Low detonation velocity-high energy explosives: Simp. H. D.P. — Pans, 1978,

179. Андреев B.B., Даммер А.Я., Лукьянчиков Л. А. Инициирование и распространение детонации в сухих и водонаполненных зарядах малого диаметра // ФГВ. — 1994.- Т. 30.№ 4.С. 164-166.

180. Единые правила безопасности при взрывных работах / Редкол.: М.П.Васильчук и др.; Утв. Госгортехнадзором России 1992 г. — М.: НПО ОБТ, 1993.238 с.

181. Таблицы физических величин / Справочник: Под ред. акад. И. К. Кикоина. -.М.: Атомиздат, 1976. ------1008 с.

182. Кулемин А, В., Чернов В. В. Исследование процесса ползучести поликристаллической меди под действием ультразвука // Акустический журнал. — 1974. . Т. 20. -- В. 4. ----- С. 575-582.

183. Гузь И. С. О взаимодействии волн напряжений с растущей трещиной // ПМТФ. — 1974. — №5. — С. 47-53.

184. Применение ультразвука при изучении вещественного состава руд и горных пород / Комир В. М., Кузнецов В. М., Воробьев В. В., Чебенко В. Н. Акопова К. С.: Сб. статей /Тр. ВНИМС. — М., 1992, Новая серия: Вып. 17. — С. 52-75.

185. Маргулис М. А. Зависимость скорости звуко-химических реакций от интенсивности ультразвуковых волн // ЖФХ. — 1974. — Т. 48. — № 9. — С. 22592267.

186. Мартынов В. Д., Кузнецова Е. М. Удаление загрязнений труб в кольцевом ультразвуковом поле /У Технологическое применение ультразвука».Материалы к краткосрочному семинару 9-12 апреля. Под ред. О. К. Келлера. — Л.: Изд-е ЛДНТП, 1968. — С. 42-47.

187. Акопова К. С. Применение ультразвука при изучении вещественного состава руд и горных пород /У Применение ультразвука для интенсификации процессов обогащения и минералогического анализа: Сб. статей / ВИМС. — М., 1977, — Новая серия, вып. 17.— С. 52-75.

188. Акустическая технология в обогащении полезных ископаемых / А. И. Шульгин, Л. И. Назарова, В. И. Рейхтман и др. / Под ред. В.С.Ямщикова. — М.: Недра, 1987.—232 с.

189. Шутилов В. А. Основы физики ультразвука. — Л.: Изд-во ЛГУ, 1980. — 280 с.

190. О повышении производительности шагающих экскаваторов на угольных карьерах при взрывных работах со сбросом породы во внутренний отвал У Н. Я. Репин, М. И. Потапов, И. А. Панщчев, А. С. Ташкинов, В. И. Шестухин. — Уголь. 1969.№ 5.С. 39 -42.

191. Экспериментальные исследования параметров развала породы при взрывании со сбросом на карьерах / Н. Я. Репин, М. И. Потапов, И. А. Паничев, А. С. Ташкинов, В. И. Шестухин У/ Открытая добыча угля в Кузбассе: Сб. статей У Куз

192. ПИ, комб. "Кузбасскарьеруголь", Кузнецкий фил. НИИОГР.Кемерово, 1971.1. С. 87-96.з. ггрзвшга огаго-йшя стшятшгяу работу пдзяия

193. Стабильность работа.; забойки характеризуется наличием полоки-ельного з^Ьекта при ее применении в различных горно-геологических ояовиях.

194. Методика испытаний включает:

195. Т) выбор проходческого забоя, имеющего коэффициент использования шпура ОФШ.) менее 0,8» с прямым инициированием заряда.

196. До начала обурмв&ния забоя с помощью линейки произвести заори оставленных от предыдущего шкда стаканов, определить да-ниэ занести в журнал и использовать в дальнейшем как контрольные йфры.

197. Во время заряжания забоя патрон с забойкой вводить в каждый-пур вруба и помощников третьим- пятым по счету. То же в случае наряжения забойкой всех шпуров забоя.

198. Произвести взрывание в обычном порядке, осуществить проветри-ание, уборку отбитой порода и привести забой в безопасное состояние

199. Произвести замеру оставшихся стаканов, определить дан-че занести в журнал и произвести сравнение с контрольными цифрами.4. проверка сшшстэия кадаия

200. ТЛЗБОВАНГЯМ ШЗШ1 ШПОПАСВОСТИ

201. Установить строгое соответствие всех операций» связанных с привившем забойки i "Единым правилом безопасности при взрианчх ра-отак".1. ЛгЛ 890.000 ГШ /fi/ст3

202. Ане7 Н'ОХгум. ООв/7. flora1. О /У5. продоштшшюсть и mm испытана

203. Продолжительность испытаний 2 недели.

204. Режим испытаний регламентируется наличием забоев выработок, роводимых по трудновзрываемнм породам, типичным для данного место-ождения. Количество испытаний по 1-2 цикла в 2-3 забоях.

205. В соответствии с ГОСТ 15.005-86, по результатам испытаний до-ускается внесение изменений в ТЗ йутем оформления протокола.

206. В соответствии с ГОСТ 15.001-73, комиссия составляет протокол риемочных испытаний опытной партии. На основе протокола приемочных спытаний составляют акт приемки опытной партии.

207. При соответствии опытной партии требованиям ТЗ, стандартов и ехнической документации комиссия в акте приемки рекомендует данную редукцию к производству.та 890.000 ИМ Л/сг1. Акт Оодл. 2. НАЗНАЧЕНИЕ

208. Забойка дшашческая 890.000 является инструментом, увел» чивающим силу взрыва заряда в данной части шпуров при проведении выработок.

209. Применять забойку следует:

210. При проходке горных выработок по участкам трудновзрываемых пород. Забойка позволит проходить эти участки без снижения ХШ.

211. При отклонении фактических параметров обуривания забоя от проектных значений в сторону увеличения ЛИС.

212. Забойка позволит вести отбойку с увеличенной ЛИС.

213. Для ликвидации затяжек и выравнивания забоя.

214. Забойку I размещают в заряде ВВ 2 (рис. 2) между патроном-боевм-ком 3 и днищем 4 шпура.

215. УСТРОЙСТВО и РАБОТА забойки1. ОТ 890.000 ТО

216. Кроме того, вращающаяся забойка работает как турбулизатор, повышающий полноту сгорания ВВ.4. ПОРЯДОК РАБСЯН

217. Размять патрон аммонита $ 5 ЖВ ГОСТ 21984-76 и в его торец легким надавливанием ввести забойку.

218. Вести заряжание шпуров в обычном порядке. Патрон с забойкой ввести в шпур третьим, четвертым или пятым,5. ШЯМЕЮТЕ

219. При проходке по трудновзрываешм породам вводить забойку во врубовые шпуры, либо во вруб и помощники вруба.

220. При необходимости выравнивания груди забоя вводить забойку в шпуры отстающей части забоя.

221. При появлении признаков затяжки бортов выработки вводить забойку в оконтуривающие шпуры, примыкающие к затяжке.

222. При отклонении фактических параметров обуривания забоя от проектных значений в сторону увеличения ЛВС вводить забойку в шпуры с увеличенной ЛНС.6.- УКАЗАНИЯ МЕР БЕЗОПАСНОСТИ

223. Забойка безопасна в обращении.

224. При введении забойки в патрон ЗВ не допускать нарушения целостности оболочки.

225. Не вводить забойку в шпур после ввода патрона-боевика.

226. Не вводить забойку в патрон-боевик.

227. При использовании забойки руководствоваться "Едиными правилами безопасности при взрывных работах", проектом ВВР и настоящей инструкцией.1. И 890.000 ТО rfi/cr1Ьм. /Ш OD0/J. Оасга 5