прекращается. Это указывает на достижение близких к идеальному режимов
детонации.
Для выхода на нормальный режим детонации необходимо, чтобы длина
заряда при мощном инициаторе составляла не менее 3-х его диаметров. При
подобном соотношении масса заряда диаметром 105 мм и длиной 3dз при
плотности ВВ 1,45г/см3 составляет около 3 кг.
Исходя из вышеуказанного, испытания по определению работоспособности
ВВ проводились по воронке выброса. Поскольку изготовление изотропной
прочной среды, в которой кроме воронки выброса можно было бы получить
данные по качеству дробления породы, большого объема на один подрыв
практически невозможно, при проведении испытаний было решено использовать
песок. Важным его достоинством является изотропность, отсутствие прочности
и близость по свойствам к реальным грунтам. Кроме того, возможно
неоднократное проведение экспериментов с использованием одного и того же
объема песка.
Для проведения экспериментов в песчаном карьере была подготовлена
горизонтальная площадка размером 5ґ5 м с однородным по грансоставу песком
плотностью 1,53-4,56 г/см3 и влажностью 5-10%. В центре площадки при
помощи ручного бура подготавливали скважину, в которую вручную при помощи
веревок опускали подготовленный заряд. Сверху скважину засыпали тем же
песком.
После взрыва заряда и проветривания площадки измерялись радиус воронки
и глубины по профилю, а затем расчитывался объем воронки. Самый простой и
быстрый способ определения объема, при котором измеряются только радиус и
глубина воронки. Объем в этом случае рассчитывается по формуле:
[pic]; (2)
Этот способ имеет весьма низкую точность и не может быть рекомендован к
применению. Наиболее точным является способ со съемом профиля воронки. В
этом случае через равные отрезки диаметра измеряется высота до стенки
воронки.
Объем воронки вычисляется как сумма объемов элементарных усеченных
конусов:
[pic]; (3)
Данный способ, как наиболее точный, использовался в данной работе для
определения объема воронки выброса при оценке сравнительной эффективности
ЭВВ. Для сравнительной оценки работоспособности были подготовлены заряды
эмульсионного ВВ, содержащие 20%, 30%, 50% дробленной структуры БРТТ типа
РСТ-4к и моноблочные заряды из БРТТ типа РСТ-4к. Масса зарядов составляла
3,0 кг, диаметр 105 мм, плотность 1,3-1,6 г/см3. Заряды инициировались при
помощи тротиловой шашки типа Т-400г диаметром 80 мм.
Значения глубин воронок по профилю и их диаметры представлены в
табл.3:
Таблица 3.
| |ТНТ |РСТ-4к |Эмульсия+5|Эмульсия+3|Эмульсия+20|
| |прессов|моноблоч|0% РСТ-4к |0% РСТ-4к |% РСТ-4к |
| |ан-ный |-ный | | | |
|Расстояние по|Глубина по профилю воронки hi, см |
|профилю | |
|воронки ri , | |
|см | |
|0 |0 |0 |0 |0 |0 |
|25 |26 |12 |15 |19 |22 |
|50 |46 |28 |30 |33 |49 |
|75 |77 |49 |47 |54 |82 |
|100 |94 |68 |62 |73 |91 |
|125 |113 |81 |76 |86 |107 |
|150 |124 |95 |85 |92 |122 |
|175 |122 |107 |94 |104 |122 |
|200 |111 |111 |97 |112 |115 |
|225 |95 |97 |96 |119 |99 |
|250 |72 |81 |92 |99 |85 |
|275 |53 |59 |83 |75 |70 |
|300 |27 |35 |68 |58 |54 |
|325 |0 |20 |54 |33 |29 |
|350 | |0 |37 |17 |22 |
|375 | | |22 |0 |0 |
|400 | | |0 | | |
Примечание: ширина воронки выброса эмульсия+30% РСТ-4к равна 370см
Схема расположения заряда в ЭВВ в скважине представлена на рис.5, а схема
определения объема воронки на рис.6.
[pic]
Рис.5. Схема расположения заряда в ЭВВ при оценке работоспособности по
воронке выброса.
[pic]
Рис.6. Схема определения объема воронки выброса.
Поперечные сечения воронок представлены на рис.7.
Зависимость объема воронки выброса от содержания утилизируемого пороха
показана на рис.8. (эмульсия + РСТ-4к).
[pic]
Рис.8. Зависимость воронки выброса от содержания утилизируемого пороха.
Все экспериментальные данные были приведены к единой влажности 5,2%,
которая наиболее часто фиксировалась при проведении испытаний. Поскольку
при проведении экспериментов влажность песка изменялась от 5,2% до 10,5%,
возникла необходимость построения корректировочного графика, позволяющего
при расчетах учитывать влияние влажности. Полученный корректировочный
график представлен на рис.9. График построен по двум точкам, полученным в
результате взрыва зарядов на одной глубине при разной влажности. Влажность
песка определялась сушкой до постоянного веса при Т=900С проб песка, взятых
с глубины расположения заряда (130 см).
[pic]
Рис.9. Зависимость удельного расхода ВВ от влажности грунта
Для определения глубины заложения заряда, т.е. глубины, при которой
удельный расход ВВ при взрыве на выброс будет минимальным, предварительно
была проведена серия экспериментов с зарядами граммонита 79/21 массой 3 кг,
расположенных на различной глубине. В результате проведенных экспериментов
показано, что оптимальной глубиной заложения заряда является 125-130 см. В
последующих экспериментах испытываемые заряды располагали на указанной
глубине.
Относительная работоспособность ЭВВ определялась как отношение объема
воронки выброса у тротила к объему воронки выброса у ЭВВ. Значения объема
воронки выброса, относительной работоспособности и удельного расхода ВВ
представлены в табл. 3:
Таблица 3
Результаты определения относительной работоспособности и удельного
расхода для различных типов ВВ
|Тип ВВ |Объем воронки |Относительная |Удельный |
| |выброса, л, |работоспособность |расход, |
| |(влажность | |кг/м3 |
| |5,2%) | | |
|РСТ-4к (моноблочный|3899,5 |1,107 |0,871 |
|заряд) | | | |
|Тротил прессованный|4322 |1,014 |0,786 |
|Крошка РСТ-4к + 75%|5375,8 |0,803 |0,632 |
|раствор АС | | | |
|ЭСВВ + 20% РСТ-4к |4370,7 |0,989 |0,777 |
|ЭСВВ + 30% РСТ-4к |5523,8 |0,786 |0,616 |
|ЭСВВ + 50% РСТ-4к |4935,7 |0,876 |0,689 |
Как видно из результатов проведенных испытаний, содержание БРТТ в
составе ЭВВ в пределах 35-38% оптимально, испытанные ЭВВ с использованием
элементов утилизируемых БРТТ по работоспособности значительно (на 10-25%)
превосходят тротил. Моноблочные заряды из БРТТ типа РСТ-4к по
работоспособности уступают тротилу.
Для эмульсионных ВВ с различным содержанием утилизируемых БРТТ
максимальной работоспособностью обладают составы, содержащие 37% дробленой
структуры состава типа РСТ-4к. Зависимость относительной работоспособности
ЭВВ от содержания БРТТ представлена на рис.10:
[pic]
Рис.10. Зависимость относительной работоспособности ЭВВ от содержания БРТТ
Определение показателя относительной эффективности ЭВВ с содержанием
БРТТ в качестве сенсибилизатора
Для оценки эффективности применения ЭВВ с конверсионными компонентами
для взрывной отбойки различных типов горных пород применен комплексный
критерий эффективности, разработанный в МГГУ. Комплексный критерий
эффективности (Е) связывает как свойства самого конверсионного ВВ, так и
свойства разрушаемых пород и позволяет с достаточной точностью
прогнозировать способность конверсионного ВВ к эффективному дроблению и
перемещению разрушаемых горных пород.
К числу характеристик, учитывающих сопротивляемость горных пород
действию взрыва, относятся:
S - параметр, учитывающий сопротивляемость пород действию взрыва, который
определяется по формуле:
S=(AЧf)0.25ЧКl; (4)
где: А - акустический показатель трещиноватости массива;
f - коэффициент крепости породы по шкале М.М.Протодьяконова;
Kl - показатель относительной вязкости;
[pic]; (5)
где: l0 - среднестатистический показатель вязкости пород (l0=3-7);
lпор - показатель вязкости пород по Тарасенко В.П.
(lпор=6,5- 0,5Ч(sсж /tсдв - 3));
В общем виде показатель эффективности ВВ имеет вид:
[pic]; (6)
где: [pic] - параметр, учитывающий энергонасыщенность ВВ;
[pic] - параметр, учитывающий удельное газообразование;
[pic]; (7)
где: Qэт и Qисп - теплота взрыва эталонного и испытуемого ВВ;
рэт и рисп - плотность заряжания эталонного и испытуемого ВВ;
Dэт и Dисп - скорости детонации эталонного и испытуемого ВВ;
Рэт и Рисп - давление продуктов детонации в зарядной полости при
взрыве эталонного и испытуемого ВВ;
Из приведенной формулы следует, что если Е<1, то испытуемое
конверсионное ВВ более эффективно, чем эталонное промышленное ВВ.
В табл. 5 приведены рассчитанные значения показателя эффективности
применения ЭВВ с содержанием БРТТ равному 37% для пород Костомукшского
месторождения, имеющих различный коэффициент крепости и степень
трещиноватости, определяющих параметр сопротивляемости разрушению S.
Таблица 5
Зависимость комплексного критерия эффективности применения ЭВВ,
содержащего 37% утилизируемых БРТТ для применения в условиях Костомукшского
ГОКа.
| |Коэффи-ц|Акустический|Коэффи-|Показатель|Эффектив|
| |иент | |циент | |-ность, |
|Наименование пород|крепости|Показатель |вязкост|Сопротивля|Е |
| |, f |Трещиноватос|и, Kl |е-мости | |
| | |ти, А | |Разрушению| |
| | | | |, | |
| | | | |S | |
|Амфибол-магнегитов|18,3 |0,55 |0.873 |1,55 |0,90 |
|ые кварциты | | | | | |
|Магнетитовые |15,4 |0,54 |0,875 |1,49 |0,89 |
|кварциты | | | | | |
|Плагиопорфиры. |14,1 |0,32 |0,877 |1,09 |0,88 |
|Филитовидные | | | | | |
|сланцы | | | | | |
|Кварц-биотитовые |8.4 |0,30 |0,883 |1,14 |0,87 |
|сланцы | | | | | |
Для получения одинакового качества дробления породы при взрывных
работах необходимо произвести пересчет параметров сетки (аґb) скважин с
учетом полученного значения показателя эффективности применения ВВ (Е):
авв=ао /Е; (8)
bвв=bо /Е;
где: авв и ао - расстояние между скважинами в ряду предлагаемого (вв) и
применяемого (о) ВВ;
bвв и bо - расстояние между рядами скважин предлагаемого (вв) и
применяемого (о) ВВ;
Из табл. 5 видно, что при использовании ЭВВ содержащего 37% БРТТ,
показатель эффективности Е=(0,87 - 0,9), для взрывания в условиях ОАО
«Карельский окатыш» существующие параметры сетки скважин, при использовании
штатных ВВ (акватол Т-20ГК), можно увеличить на 10-13%, при использовании
предлагаемых ЭВВ сенсибилизированных утилизируемыми порохами. А также из-за
снижения критического диаметра детонации возможно применение более
производительных буровых станков.
Заключение
В результате проведенных лабораторно-полигонных экспериментов
установлено, что использование утилизируемого баллиститного ракетного
топлива в качестве сенсибилизаторов в составе ЭВВ приводит к улучшению
термодинамических характеристик ВВ и повышению эффективности использования
таких ВВ в сравнении со штатными ВВ.
Проведенные исследования позволили установить:
Оптимальное содержание БРТТ в составе ЭВВ составляет 35-38%.
Величина критического диаметра зарядов ЭВВ составляет 50-85 мм, что
позволяет использовать буровой инструмент и, следовательно, скважинные
заряды малого диаметра.
Максимальной работоспособностью обладают ЭВВ, содержащие 37% состава типа
РСТ-4к.
Эффективность использования ЭВВ содержащего 35-38% баллиститного ракетного
топлива на 10-13% выше применяющихся сейчас ВВ типа акватолов в
промышленности, что позволяет увеличить сетку скважин и снизить затраты по
статье «буровые работы» на 1 м3 взрываемой породы.
Литература:
1. Б.Н.Кутузов, «Разрушение горных пород взрывом», Москва, МГГУ, 1992.
1. В.П.Тарасенко, В.И.Сивенков «Взрываемость массивов горных пород, выбор
рационального ассортимента ВВ», Москва, МГГУ, 1989.
1. Б.Н.Кутузов, Г.А.Нишпал «Технология и безопасность изготовления и
применения ВВ на горных предприятиях», Москва, МГГУ, 1999.
-----------------------
[pic]
Страницы: 1, 2
