автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.03, диссертация на тему:Развитие технологии изготовления и использования взрывчатых веществ на месте их применения в условиях карьеров

гч.

О; Су;

~сг 1-й

го На правах рукописи

СЧ1

НАУМОВ Сергей Анатольевич

РАЗВИТИЕ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ НА МЕСТЕ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ В УСЛОВИЯХ КАРЬЕРОВ

Специальность 05.15.03 - "Открытая разработка

месторождений полезных ископаемых"

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Челябинск 1997

Работа выполнена в Научно-техническом центре угольной промышленности по открытым горным работам (НТЦ-НИИОГР) и Магнитогорской государственной горно-металлургической академии (МГМА).

Научный руководитель:

д.т.н., проф. Маляров Игорь Павлович

Научный консультант:

к.т.н., Галкин Алексеи Михеевич

Официальные оппоненты:

д.т.н., проф. Секисов Геннадий Валентинович

д.т.н., проф. Ташкинов Александр Сергеевич

Ведущая организация - Угольная Компания " Южный Кузбасс"

Защита диссертации состоится " 23 " декабря 1997 г. в 15 ч. 30 мин. на заседании диссертационного совета Д 135. 10.01. в НТЦ - НИИОГР по адресу : 454080, г. Челябинск, пр. Ленина, 83.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НИИОГР

Автореферат разослан 23 ноября 1997г. Отзывы на автореферат в 2-х экземплярах, заверенных печатью, просим направить в адрес совета

Ученый секретарь диссертационного совета

канд. техн. наук

А. М. Макаров

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Взрывные работы на горнодобывающих :дприятиях остаются до настоящего времени одним из наиболее ;урсоемких процессов производства.

Анализ показывает, что взрывчатые вещества (ВВ) заводского •отовления в 3-4 раза дороже, чем ВВ, изготавливаемые на местах шенения. Поэтому отказ горнодобывающих предприятий от юбретения столь дорогостоящей продукции и замена ее на более невые промышленные взрывчатые вещества (ПВВ) местного отовления могут обеспечить снижение издержек на производство (ывных работ, повысить их эффективность, а также исключить исимость добывающих предприятий от поставщиков ВВ.

В настоящее время предприятия недостаточно оснащены фективными технологиями и средствами изготовления ПВВ на местах применения. Отставание в эффективных технологических и эпических решениях изготовления ПВВ на местах применения приводит тому, что их доля от общего количества ВВ, используемых на ¡чественных горнодобывающих предприятиях, до сих пор не превышает % (в развитых зарубежных странах, например, в США уровень юльзования таких ВВ составляет более 80 %).

Известно, что ВВ со стабильными физико-химическими свойствами гут быть получены только при условии качественного смешивания ипонентов. Для решения этой задачи необходимы сокопроизводительные и безопасные технологические схемы ханизации взрывных работ, позволяющие приготавливать ПВВ шичного состава с заданными энергетическими характеристиками юсредственно на местах их применения.

В настоящее время наиболее распространены шнековая, конвейерная, барабанная (автосмеситель) технологии дозировки и смешивания компонентов ПВВ, а также смешивание компонентов в кипящем слое и вибросмешивание.

Повышение КПД взрывного дробления, который продолжает оставаться в пределах 3-18 %, снижение трудоемкости буровзрывных работ, составляющей 20-60 % суммарной трудоемкости процессов открытых горных работ - важный резерв повышения эффективности буровзрывных работ. Поэтому актуальными являются исследования, направленные на повышение коэффициента полезного действия взрыва за счет применения простейших составов крупнодисперсных ПВВ с пониженной скоростью детонации, основанные на внедрении эффективных технологий приготовления ПВВ и на развитии технологических схем механизации взрывных работ.

Диссертационная работа основана на материалах и результатах исследований, выполненных автором в течение 1989-1997 гг. на горнодобывающих предприятиях Южно-Сибирского экономического региона: Сорском АО "Молибден", АО "Разрез "Изыхский", УК "Южный Кузбасс".

Цель работы заключается в развитии технологии изготовления к использования ПВВ на местах применения в карьерах, обеспечивающе! повышение эффективности и безопасности взрывных работ.

Идея работы состоит в использовании силы тяжести пр! изготовлении промышленных взрывчатых веществ регулируемо! мощности.

Научные положения, защищаемые в работе: введение 3-8% тротила в аммиачно-селитренные ВВ позволяет на 1530% увеличить КПД взрывного дробления пород прочностью от 80 до 100 МПа при обеспечении оптимального качества подготовки горной массы; применение калиброванных дозирующих устройств и двух поверхностей рассеивания в грави+ационном смесителе обеспечивает качество смешивания твердых компонентов в соответствии с техническими условиями приготовления ВВ.

Научная новизна работы состоит в следующем: доказано, что использование сенсибилизирующего эффекта тротила в аммиачно-селитренных ВВ увеличивает КПД взрыва в 1,15 - 1,3 раза в породах прочностью от 80 до 100 МПа;

установлено, что кратковременное (5-6 с) интенсивное перемешивание компонентов на двух уровнях смесителя гравитационного типа обеспечивает качество состава ВВ в пределах допустимых значений: для аммиачной селитры + 2,0%, для тротила + 1,5%, для топлива + 0,5%.

Достоверность научных положений, выводов н рекомендаций,

юрмулированных в диссертации, подтверждается: достаточной сходимостью расчетных значений технологических параметров оборудования стационарных пунктов изготовления ПВВ с фактическими параметрами оборудования внедренного на производстве; представительным объемом экспериментальных исследований; надежным подтверждением полученных зависимостей; широким применением результатов исследований на практике.

Практическая ценность работы заключается в:

• развитии технологических схем взрывной подготовки горных пород к выемке;

• внедрении технологических схем механизации взрывных работ, сочетающих эксплуатационную надежность оборудования стационарного пункта изготовления (СПИ) ,ПВВ и безопасность выполняемых операций с высокой производительностью всего буровзрывного комплекса;

• совершенствовании схем механизации взрывных работ, обеспечивающих снижение в 1,15-1,2 раза эксплуатационных затрат на подготовку горных пород к выемке;

• разработке параметрического ряда конструкций гравитационного смесителя и стационарных пунктов изготовления ВВ различной производительности, обеспечивающих качественное смешивание компонентов.

Личный вклад автора состоит в:

• развитии технологии изготовления промышленных ВВ с использованием силы тяжести;

• развитии существующих и формировании новых схем механизации

—взрывных-рабог-на-карьерах;____

• обосновании и разработке стационарных пунктов изготовления ПВВ, а также конструкций гравитационных смесителей;

• разработке рецептур ПВВ, изготавливаемых гравитационным способом.

Автор выражает глубокую благодарность коллективам инженерно-технических работников, персоналу взрывных участков предприятий АС "Молибден", АО "Разрез "Изыхский", УК "Южный Кузбасс", а также

специалистам ГосНИИ "Кристалл", Енисейского округа и Управления по надзору в горнорудной промышленности Госгортехнадзора РФ за сотрудничество и поддержку, оказанную в период выполнения исследований и при подготовке данной работы.

Методы исследовании: анализ и обобщение отечественного и зарубежного опыта ведения взрывных работ;

моделирование конструкций при проведении лабораторных и полигонных испытаний;

проведение экспериментальных работ при изучении равномерности агрегации смесей;

промышленная проверка эффективности технологии на

горнодобывающих предприятиях;

применение математической статистики при исследовании качественных характеристик составов ВВ.

Реализация результатов работы. За период 1991-1995 гг. построены введены в эксплуатацию три стационарных пункта изготовления ВВ авитационного типа. Объемы применения комбинированных зарядов с зличными энергетическими характеристиками в 1996 г. составили на зрезе "Изыхский" - 5 тыс. т, на руднике АО «Молибден» - 8 тыс. т, на зрезах УК "Южный Кузбасс" -19 тыс.т при годовом снижении затрат на рывные работы соответственно 9,6 ; 15,1 и 36,0 млрд. руб.

Апробация работы. Основное содержание работы и отдельные ее »ложения докладывались на:

научно-технической конференции работников контролирующих органов, представителей научно-исследовательских, проектных организаций и горнодобывающих предприятий, г. Назарово, 1-3 апреля 1991 г.;

• межгосударственной научно-технической конференции "Состояние и перспективы развития научно-технического потенциала ЮжноУральского региона", г. Магнитогорск, 16-21 мая 1994 г.;

• семинаре-совещании работников контролирующих органов горнодобывающих предприятий, научно-исследовательски? организаций, г. Сорск, 10 июня 1994 г.;

• всероссийском совещании "Взрыв-96", г. Качканар, 24-27 апреля 1996г.;

• межгосударственной научно-технической конференции "Проблемь развития металлургии Урала на рубеже XXI века", г. Магнитогорск, 14 17 мая 1996 г.;

• международной конференции "Проблемы разработки месторождени] глубокими карьерами" (Мельниковские чтения), г. Челябинск, 10-Ь июня 1996 г.;

• IV всероссийском совещании по взрывным работам "Взрыв - 97", г. Междуреченск, 25-27 марта 1997 г.

• Научных семинарах в НИИОГРе, г. Челябинск, 1990-1997 гг.

Публикации. По результатам выполненных исследовани опубликовано 10 работ.

Объем работы. Диссертация объемом 137 страниц машинописно! текста состоит из четырех тлав, содержит-24-рисунок,—12-табпиц, спис! используемой литературы из 61 наименования и четыре приложения.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Повышению эффективности взрывной подготовки горной массы экскавации при открытой разработке месторождений полезнь ископаемых посвящены работы Н.В. Мельникова, Л.И. Барона, Г.: Демидюка, Л.В. Дубнова, Э.И. Ефремова, И.Ф. Жарикова, A.A. 3bohoi

I.H. Казакова, B.JI. Когана, В.М. Комира, Н.Ф. Кусова, Б.Н. Кутузова, Л.Н. Марченко, И.П. Малярова, В.Н. Мосинца, В.А. Падукова, Г.И. 1окровского, Б.Н. Ракишева, Н.Я. Репина, А.Ф., Н.П. Сеинова, Г.В. 'екисова, А.Ф. Суханова, В.М. Сенука, A.C. Ташкинова, А.Н. Ханукаева, $.К. Угольникова и др. Большой вклад в развитие теории и практики (еханизации взрывных работ внесли В.В. Ржевский, Д.М. Бронников, Е.Г. ¡аранов, А.М.Бейсебаев, В.И.Белов, С.Д.Викторов, A.M. Галкин, Б.С. Давыдов, М.Ф.Друкованный, И.Е.Ерофеев, В.И.Емекеев, В.Х. Кантор, 1.А.Остроушко, Н.И. Работинский, В.Н.Родионов, В.Е.Таюрский, М.И. Е>еодоритов, А.Г.Фридман и др.

Их работы являются основополагающими в комплексном изучении сдельных элементов и звеньев технологического процесса и повышении ффективности взрывных работ.

Однако из-за сложности и кратковременности процессов, фотекающих при взрыве, до сих пор не удалось создать общепринятой еории, со всей полнотой раскрывающей механизм разрушения горных юрод. Выводы различных специалистов о затратах при взрыве, о акономерностях разрушения горных пород взрывом часто являются гротиворечивыми.

Анализ исследованных концепций механизма взрывного разрушения I влияния свойств ВВ на эффективность дробления горных пород юзволяет сделать вывод, что эффективность воздействия взрыва громышленных ВВ на среду зависит от следующих основных факторов: » физико-механические свойства пород, их прочностные и структурные особенности;

• удельная энергия ВВ, скорость детонации, характер взрывного импульса;

• технологические условия взрывания (параметры сетки скважин, диаметр заряда, длина заряда и т.п.).

С учетом этих факторов необходимо выбирать взрывчатое вещество. Несмотря на высокую степень развития элементов механизации взрывных работ, технологии открытых горных работ, процессы комплексной подготовки горных пород к выемке требуют дополнительного исследования.

Проблема снижения трудоемкости работ и значительного сокращения численности персонала, обслуживающего потенциально опасное производство, решается за счет разработки и практического внедрения схем механизации взрывных работ, направленных на повышение их эффективности и безопасности на основе снижения объемов применения ВВ заводского изготовления, замены машин и оборудования с неудовлетворительными характеристиками на более совершенные.

Проведение исследований по указанным вопросам положено в основ)) данной работы. Поставленная цель достигается решением следующих задач:

•разработать технологию изготовления ВВ ца месте их применения позволяющую получить гравитационным способом широкий спектр взрывчатых веществ регулируемой мощности;

•изучить эффективность применения ВВ регулируемой мощности;

(

•оценить технико-экономическую эффективность технологи] приготовления и использования ВВ на местах их применения.

В практике взрывной подготовки горной массы к экскавацш применяются простейшие взрывчатые смеси гранулированной аммиачно: селитры с различными сенсибилизаторами и горючими добавками.

Создание ВВ этого типа стало возможным благодаря тому, что были становлеиы чрезвычайно важные теоретические положения о. епосредственной связи между взрывчатыми характеристиками ВВ и юрмами работы взрыва. Формы работы взрыва (раскалывание, дробление а удалении от заряда и отброс раздробленной взрывом горной массы) ависят от общего запаса энергии заряда, полезного импульса взрыва, ыражаются в интенсивном дроблении, переизмельчении массива епосредственно на контакте «ВВ-среда» (2,0 - 2,5 радиуса заряда) и пределяются головной частью импульса взрыва, зависящей от скорости етонации ВВ.

Экспериментальными исследованиями подтверждена зависимость не олько объема, но и степени дробления среды взрывом от запаса энергии аряда, что подтверждается производственными испытаниями и скопленным опытом промышленного применения ВВ.

Большинство горнодобывающих предприятий имеют в своем >аспоряжении два типа ВВ — граммонит 79/21 заводского изготовления и [гданит. Водонаполненные акватолы, алюминийсодержащие гранулиты и 1мульсионные ВВ пока не получили широкого распространения, 'раммонит 79/21 и игданит обладают рядом достоинств и общеизвестными гедостатками. К достоинствам граммонита следует отнести высокую 'дельную энергию взрыва, а игданита — низкую стоимость и высокую 5езопасность применения.

Низкая теплота взрыва и недостаточная чувствительность игданита АС/ДТ), высокая стоимость граммонита 79/21 (АС/ТНТ) не позволяют ¡читать данные ВВ универсальными для всех возможных условий их трименения. В связи с этим возникает необходимость создания

последовательного ряда смесевых ВВ на основе комбинаций граммонита I игданита (АС/ТНТ+АС/ДТ = АС/ДТ/ТНТ).

Увеличение содержания в таких смесях граммонита (а именно, еп компонента - тротила) позволяет одновременно увеличивать теплот взрыва и чувствительность взрывчатого состава, но при это» увеличивается стоимость ВВ. Данная проблема могла бы быть разрешен; при условии, что промышленностью России будет освоен выпуск пористо! аммиачной селитры. При отсутствии пористой селитры возникав" потребность создания спектра комбинированных зарядов на основе смеа граммонит-игданит (АС/ДТ/ТНТ) для пород крепких (Г = 12-16) и средне! крепости (Г = 8-12). Данные породы нецелесообразно взрыват граммонитом 79/21 вследствие неполного использования энергии взрыв зарядов ВВ. Качество дробления таких пород игданитом не всегда являете, удовлетворительным. Очевидно, должны существовать предельны значения, ниже и выше которых нецелесообразно изменять соотношени компонентов в составе таких смесевых ВВ.

Лабораторно-полигонными испытаниями и промышленной проверко! установлено, что при содержании тротила в составе ВВ менее 3 % ег сенсибилизирующий эффект не проявляется, а увеличивать этот показател выше 8-10% экономически нецелесообразно.

Между граммонитом и игданитом определен ряд~шесевнх—ВЕ имеющих промежуточные по энергии взрыва и скорости детонаци показатели (табл. 1)

Таблица 1

Соотношение компонентов в составе смеси, %

1аименование Комбинированный Комбинированный Комбинированный

компонентов заряд марки 1 заряд марки 2 заряд марки 3

ммиачная 89 92 91

литра

)ОТИЛ 8 3 5

изельное 3 5 2

»пливо

дело 0 0 2

Кроме высоких показателей работоспособности, преимуществом месей АС/ДТ/ТНТ является то, что изготавливаются простым и езопасным гравитационным способом, что весьма важно для орнодобывающих предприятий. Суть гравитационного способа аключается в смешивании компонентов ВВ под действием силы тяжести [ри полном исключении в технологических процессах лектромеханического привода.

Обеспечение безаварийной и безопасной работы взрывного :омплекса является важной задачей. Не менее важна и актуальна задача »храны труда персонала взрывных и смежных участков. Это связано с тем, гго экономическая сторона безопасности производства все больше ложится 1а плечи предприятия. Исходя из этого, предлагаемые в диссертационной >аботе решения задачи применения для дробления горной массы ВВ лестного изготовления целесообразны не только с точки зрения удешевления работ, но и с позиции безопасности.

Безопасность понимается автором в двух аспектах - как безопасность гехнологического процесса и охрана труда человека.

Под безопасностью исследуемого технологического процесса тодразумевается безаварийная работа оборудования и безопасное

выполнение операций (в данном случае с ВВ, являющимися объектом опасности). Под охраной труда человека подразумевается применение безопасных приемов работы, надежных средств механизации, исключающее или снижающие продолжительность непосредственного контакта человека с ВВ, а также обеспечение физической безопасности человека при выполнении работ.

В основу обеспечения безопасности исследуемого технологического процесса производства взрывных работ заложены целесообразность использования созданной природой возможности гравитационного перемещения взрывчатого вещества, его компонентов; простота и надежность средств механизации, а также ограничение количества выполняемых операций непосредственно с объектом опасности — взрывчатым веществом.

Основу обеспечения безопасности человека при использовании разработанной технологии составляют три положения:

1. Операции доставки на склад, хранения и транспортировки со склада до пункта изготовления выполняются с невзрывчатыми компонентами ВВ (аммиачная селитра, дизельное топливо) Непродолжительное время существования ВВ в зарядной машине и £ скважине ограничивает возможность свободного доступа к ВВ, снижэд степень опасности технологического процесса .

2. Высокий уровень механизации взрывных работ обеспечивав уменьшение численности обслуживающего персонала и времен1 непосредственного контакта человека с ВВ. Сокращение численносп персонала способствует снижению вероятности совершения ошибк: работником. Уменьшение времени непосредственного контакт человека с ВВ позволяет снизить профзаболеваемость персонала. К том

содержание в ВВ тротила - источника профзаболевания составляет не (ее 8 %.

3. Высокий уровень технологичности операций изготовления и гользования ВВ, обусловленный полной механизацией начиная с грузки и складирования поступивших на предприятие компонентов ВВ аканчивая заряжанием скважины, способствует улучшению организации 'да взрывперсонала. При этом обслуживающий персонал, юбожденный от тяжелого ручного труда, уделяет больше внимания тросам охраны труда.

В 1996 г. на Сорском руднике проведены экспериментальные взрывы с именением зарядов ВВ регулируемой мощности. Установлено снижение тенсивности дробления пород с ростом удельных энергозатрат ВВ, что идетельствует об уменьшении КПД взрыва. Для Сорского рудника именение граммонита 79/21 характеризуется низким использованием ергии взрыва в легковзрываемых породах с крепостью £= 8-10 с КПД от да 5,5 %.

Там же проведены исследования эффективности промышленного вменения ВВ, изготовленных способом гравитационного смешивания с лью получения зарядов ВВ регулируемой мощности. Регулирование [ергии заряда ВВ соотношением окислителя и горючего позволило >лучить экспериментальные данные об изменении КПД взрыва в породах □личной крепости (рис. 1).

Рис. 1. Изменение КПД взрыва (г|, %) от прочности горных пород (аСЖ) МПа): 1- нгданит, гранулит УП-1; 2 - комбинированный заряд марки 2; 3 - комбинированный заряд марки 1; 4 - граммонит 79/21.

Взрываемый &кж делился на два участка—опытный и контрольны]' Скважины опытного участка заряжались испытуемым ВВ (гранулит УП-1 комбинированные заряды), а скважины контрольного участка - эталонных ВВ (граммонит 79/21).

В качестве основного показателя, определяющего эффективное взрывной подготовки горной массы, принята величина времени черпан] взорванной породы экскаватором. С учетом величины затрат времени ] черпание взорванной горной массы установлена область рационально

применения зарядов В В регулируемой мощнисщгимеющих—пониженна скорость детонации (табл. 2).

Таблиц;

Рекомендуемые условия применения ВВ

Тип ВВ прочность пород, МПа

Гранулит УП-1, игданит . до 60

Комбинированный заряд марки 2 60-100

Комбинированный заряд марки 1 100-120

Граммонит 79/21 120 - 160

Повышение КПД взрыва достигнуто за счет изменения формы шульса крупнодисперсных промышленных взрывчатых веществ эанулит УП-1, заряды ВВ марок 1 и 2), обладающих пониженной оростью детонации, и, как вследствие, - за счет уменьшения его [плитуды и увеличения длительности воздействия на массив, сспериментально подтверждена возможность применения ергетического метода оптимизации параметров массовых взрывов, нованного на согласовании частотной характеристики изменяющейся стемы "взрываемый участок массива — регулируемая концентрация ергии зарядов ПВВ".

Сущность технологии изготовления ВВ состоит в кратковременном (5 5 с) и интенсивном перемешивании гранулированных, порошкообразных 1мпонентов с жидкими компонентами на двух и более уровнях ссеивающих и собирающих поверхностей, приводящем к равномерной регации смеси заданного состава (рис.2).

Технология позволяет: ;

повысить безопасность изготовления ВВ за счет исключения ектромеханического привода на применяемом оборудовании; снизить эксплуатационные издержки производства путем сокращения [ергозатрат при изготовлении ВВ за счет использования в качестве [ергоносителя силы тяжести при дозировании, истечении и смешивании •мпонентов;

формировать скважинные заряды в соответствии с необходимой юстранственной концентрацией энергии зарядов в зависимости от горно-ологических условий производства массовых взрывов.

Одним из элементов качественной оценки технологического процесса готовления ВВ является степень смешивания его компонентов. Качество

регулируемой мощности: 1 - отсеки приемного бункера; 2 - запирающая пластина с калиброванными отверстиями; 3 -наклонная собирающая - рассеивающая поверхность; 4 - трубопроводы подачи жидких компонентов.

пивания компонентов ПВВ зависит от процентного содержания ДТ, и ТНТ, влияющего на стабильность и эффективность ВВ.

Таблица 3

арактеристики распределений процентного содержания компонентов комбинированного заряда АС/ДТ/ТНТ

1ия отбора Тип ВВ Характеристики распределения

§1 ё2 А] а2 Б X2 Х2О,95

: смесителя ¡агрузке ной ны) Аммиачная селитра 0,70 0,07 75,0 96,5 -0,054 0,24 3,84

Дизельное топливо 1,60 0,41 0,5 12,6 -0,098 0,14 3,84

Гранулотол 0,39 0,89 2,6 17,8 - 0,023 0,18 3,84

; зарядной ны :важине) Аммиачная селитра 0,01 0,60 78,9 93,7 -0,055 0,35 3,84

Дизельное топливо 0,99 1,35 1,2 6,8 -0,007 0,15 3,84

Гранулотол 0,83 1,27 4,8 13,6 -0,012 0,64 3,84

АьАг- параметры кривой; Р-критерии типов кривой; х2- расчетные герии согласия Пирсона; х\95- табличный критерий согласия Пирсона.

Большой разброс значений этого параметра в пробах позволяет

;матривать его как совокупность случайных величин. Известно, что ное представление о случайной величине дает значение диапазон ее енения со свойственными каждому значению показателя оятностями, то есть ее теоретическая функция распределения, юльзование функций распределения позволяет более точно изучить бенности характеристик качества, расширить понимание физической [роды исследуемого объекта, а также прогнозировать изучаемые йствами.

Взятые пробы были объединены в две группы: тобранные из смесителя при подаче ПВВ в доставочную машину; тобранные из доставочной машины при подаче ПВВ в скважину.

Результаты определения параметров распределения приведены табл. 3.

Анализ данных табл. 3 показал достаточное соответств! эмпирических функций распределения и кривых Пирсона.

Изучение функций распределения значений характеристик качест (рис. 3) позволяет сделать следующие выводы:

• колебания процентного содержания компонентов ПВВ носят случайнь характер и описываются функциями, близкими к нормальному закону;

• близость характеристик распределения к нормальному зако! доказывает, что при данной технологии приготовления ПВВ отсутству постоянно действующий фактор, оказывающий значимое влияние на I качество;

• уменьшение дисперсии проб, отобранных из смесительно-зарядш машины, по сравнению с пробами из смесителя СПИ показывает, что процессе заряжания скважин практически не происходит улучшен! качества ПВВ.

Исследования характеристик качества смешивания компонентов ВВ анализ результатов опробования ВВ в ходе промышленного применен! позволяют сделать вывод об устойчивом характере дозирования —рявипмр.рнг>м_раг.предр:пр.нци компонентов смеси. Отклонения массов< доли компонентов не превышают предельно допустимых значений: для А ± 2 %; для ТНТ ±1,5 %; для ДТ ±0,5 %.

5% 6% 7% 8% 9% 10%

Содержание компонента тротил

87% 88% 89% 90% 91% _Содержание компонента аммиачная селитра

2% 3% 4%

Содержание компонента дизельное топливо

Рис.3. Гистограммы и теоретические кривые распределения

процентного содержания компонентов ВВ 1 - после смесителя СПИ (при загрузке зарядной машины) 2 - после зарядной машины (при заряжании скважины)

Основными требованиями при создании технологической схем изготовления ВВ, а также при формировании схемы комплексно механизации взрывных работ являются:

• безопасность. В данном случае подлежат оценке безопасность работ как отдельного механизма, так и всего комплекса машин оборудования; возможность обеспечения минимального числа опаснь операций и минимизации контакта рабочих с взрывчатыми веществами

• производительность. Оценивается возможность высокомеханизир ванного заряжания блока двумя - трех типами взрывчатых веществ п{ обеспечении высокой производительности последующих процесс» горного производства;

• качество. Обеспечение качества средств решения задачи ( тип В параметры БВР) для обеспечения качества продукции (заданнь гранулометрический состав взорванной горной массы);

• экономичность технологии должна снижать себестоимость продукции.

Технико-экономическая оценка всех требований при решении зада1 получения продукции с заданными характеристиками позволяет выбрат наиболее рациональную технологическую схему механизации взрывш работ. Невыполнение одного из предыдущих требований исключа

возможностБ решения—конечной—задачи---спчдания ряццпняпьт

технологии.

Бестарно-гравитационная технология изготовления ВВ заключается интенсивном кратковременном перемешивании гранулирован™ компонентов ВВ с жидкими компонентами на двух и более уровн рассеивающе-собирающих поверхностей, приводящем к равномерн агрегации смеси заданного состава. Смешивание компонент осуществляется соединением раздельных потоков в один общий потов

»щью отклоняющих поверхностей. На выходе гравитационного ителя образуется ВВ с заданными энергетическими характеристиками.

В основу гравитационной технологии изготовления ВВ на месте их 1енения заложена возможность перемещения компонентов вчатого вещества под действием перманентных сил тяжести. Это оляет снизить энергоемкость производства, повысить уровень пасности труда и надежность работы оборудования. Изготовление ВВ ичного компонентного состава и регулирование их мощности 1ествляется посредством замены калиброванных устройств, регу-тощих истечение заданного количества твердых и жидких состав-цих ВВ.

Экспериментальными исследованиями установлен минимальный ¡ел устойчивого истечения и стабильного дозирования гранулотола з калиброванные устройства смесителя при выполнении условия печения равномерного смешивания трехкомпонентной смеси, имальный диаметр комбинированного устройства составляет 60 мм в ;елах дозирования массовой доли гранулотола в смеси от 3 до 12%.

В результате этого имеется возможность на выходе смесителя ионарного пункта изготовления ВВ получить взрывчатые вещества с ;няющейся мощностью.

Преимуществом бестарно-гравитационной технологии является юе исключение ручного труда, поскольку операции подготовки юнентов, изготовления ВВ и заряжания скважин полностью шизированы. Исключены операции по разгрузке, складированию ков с ВВ и их ручному растариванию.

С увеличением глубины горных работ возрастает обводненность жин, что приводит к росту расхода водоустойчивого ВВ -гранулотола.

Решение этой проблемы - в применении полиэтиленового рукава д. гидроизоляции неводоустойчивых ВВ. Данная технология позволя снизить эксплутационные затраты на взрывных работах в 4,0-4,5 ра: Таким образом, на основе получения зарядов ВВ регулируемой мощное последовательно решаются задачи, направленные на снижен ресурсоемкое™ взрывных работ, эксплуатационных затрат горно производства, и повышается эффективность управления качеств< взрывного дробления горных пород.

Для оценки технико-экономической эффективности сх< механизации взрывных работ в диссертации рассмотрены следующие ; варианты:

• 0 - ручная переработка;

• I - механизированная переработка промышленных ВВ;

• V - бестарная переработка компонентов и изготовление собственных тротилсодержащих (углесодержащих) ВВ;

• VI - бестарная переработка компонентов и изготовление собственных эмульсионных ВВ.

Основополагающим моментом при принятии технологической cxei комплекса БВР является оценка ее экономичности. Технико-экономическ показатели работы взрывных комтгексовтфиведены-в-табЛг-4,----

Показатели работы за 1996г.

Таблица 4

Показатель Предприятие

АО «Разрез Изыхский» АО «Молибден» УК «Южный Кузбасс»

ш изготавливаемого ВВ Комбинированный заряд Комбинированный заряд Гранулит УП

)бъем изготавливаемого ВВ, тонн 5012 8121 18560

гбестоимость 1т ВВ, тыс. руб./тонну 1123 1113 1059

шжение себестоимости 1т ВВ, тыс. руб. 1930 1895 1949

девая эффективность, млн. руб. 9638 15389 36173

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации на основании выполненных автором исследований ю решение задачи по развитии технологии изготовления и юльзования промышленных ВВ на месте их применения, :спечивающей повышение эффективности и безопасности взрывных ют при минимуме затрат, имеющее существенное значение при :рьггой разработке месторождений полезных ископаемых.

Основные научные результаты, выводы и технические решения лючаются в следующем:

Экспериментально установлено, что при взрывании пород средней чности(80 - 100 МПа) штатными ВВ (АС/ДТ, граммонит 79/21 и др.) 5людается резкое снижение эффективности взрывного дробления, введение в состав смеси АС/ДТ 3 - 8% гранулотола позволяет на 15 -Уо повысить КПД взрывного дробления пород прочностью 80 -100 МПа и шичить степень их дробления, что обеспечивает снижение на 15% :мени черпания экскаватором при выемке взорванной горной массы.

3. Исследованиями установлено, что для изготовления трехкомпонентньга ВВ в гравитационном смесителе и получения стабильных и качественных составов ВВ регулируемой мощности достаточно применить два уровш смешивания, что обеспечивает отклонение массовой доли компонентов t пределах технических условий и составляет для аммиачной селитры j 2,0%; для тротила ± 1,5%; для топлива + 0,5%.

4. Внедрение схем механизации взрывных работ, основанных ш использовании гравитационного способа изготовления ВВ переменной состава, позволило за счет снижения стоимости взрывных работ получит! годовую экономическую эффективность в условиях АО "Молибден" - 15,1 млрд. руб.; АО "Разрез Изыхский" - 9,6 млрд. руб., УК "Южный Кузбасс' - 36 млрд. руб..

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Обеспечение сейсмической безопасности взрывных работ на Сорскои карьере / Г.М. Белов, А.И. Головнев, С.А. Наумов и др. / Межгосударственная научно-техническая конференция "Состояние i перспективы развития научно-технического потенциала Южно-Уральског региона": Тез. докл. - Магнитогорск, 1994. - С. 84-85.

2. Решение вопросов совершенствования взрывных работ на карьер Сорского АО "Молибден" / С.1. ШШлёватСА-пНаумовгЮгАт-Осипенко-др. Научно-практическая конференция "Проблемы химико-лесног комплекса." Ч. 3. - Красноярск, 1996. - С. 129.

3. Маляров И.П., Наумов С.А., Угольников В.К. Перспективы развита технологии взрывных работ на крупных железорудных предприятиях , Материалы межгосударственной научно-технической конференци "Проблемы развития металлургии Урала на рубеже XXI века". Магнитогорск, 1996. - С. 57-58.

ольев A.C., Наумов С.А. Комплексная механизация взрывных работ на ском АО «Молибден» // Горная промышленность. -3. - № 4. - С. 17-19.

1ыбор взрывчатого вещества по энергоемкости бурения горных пород создании зарядов переменной мощности / В.К. Угольников, П.С. юнов, С.А. Наумов и др. // Проблемы развития металлургии Урала на ;же XXI века: Сб. научн. тр. Т.З. - Магнитогорск: МГМА, 1996. - С. 71-

Лаляров И.П., Угольников В.К., Наумов С.А. Технологии взрывных эт с применением комбинированных зарядов переменной мощности на пных горнодобывающих предприятиях // Проблемы развития аллургии Урала на рубеже XXI века: Сб. научных трудов. Т.З. тштогорск: МГМА, 1996. - С. 77-81.

алкин A.M., Наумов С.А., Осипенко Ю.А. Оценка степени смешивания понентов ВВ при гравитационном способе изготовления: материалы VI российского совещания по взрывным работам «Взрыв-97». кдуреченск, 1997. - С. 35-40.

Галкин A.M., Кольев A.C., Наумов С.А. Гравитационный способ зтовления промышленных взрывчатых веществ регулируемой цности И Горный журнал. - 1996 11 -12. - С. 50-51. Кольев A.C., Наумов С.А., Осипенко Ю.А. Управление качеством бления горных пород зарядами ВВ регулируемой мощности: // гериалы III Международной конференции по буровзрывным работам. -сква, 1997 - С. 44-47.

Наумов С.А. Разработка эффективных технологических схем :анизации взрывных работ на карьерах // Вестник диссертационного ета НИИОГР. - Челябинск : РЕКПОЛ,- 1997.-№1. - С. 13-14.