«Интенсификация процесса дробления массива разнопрочных горных пород кумулятивными зарядами при открытой разработке месторождений фосфоритов» (на примере разработки Джерой-Сардаринского месторождения, Узбекистан). тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.20, кандидат наук Нутфуллоев Гафур Субхонович

• Нутфуллоев Гафур Субхонович
• кандидат наук
• 2015

Оглавление диссертации кандидат наук Нутфуллоев Гафур Субхонович

ВВЕДЕНИЕ

1.1. Анализ выполненных исследований по управлению взрывным разрушением массива разнопрочных горных пород

1.2. Анализ способов и определение эффективных параметров БВР в массиве разнопрочных горных пород взрывами скважинных зарядов ВВ

1.3. Цель, задачи и методы исследования

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ДЕЙСТВИЯ УКОРОЧЕННЫХ СКВАЖИННЫХ ЗАРЯДОВ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ С КУМУЛЯТИВНЫМ ЭФФЕКТОМ В МАССИВЕ РАЗНОПРОЧНЫХ ГОРНЫХ ПОРОД

2.1. Гидродинамическая теория кумуляция зарядов ВВ при дроблении массива разнопрочных горных пород

2.2. Расчет параметров кумулятивных зарядов ВВ при дроблении крепких пропластков

2.3. Определение глубины разрушения заряда ВВ с кумулятивным эффектом в массиве разнопрочных горных пород

2.4. Физическое моделирование действия укороченного заряда с кумулятивным эффектом в массиве разнопрочных горных пород

2.5. Исследование распределения напряжений вблизи укороченного заряда с

кумулятивным эффектом в массиве разнопрочных горных пород

Выводы по главе

3.ПОЛУПРОМЫШЛЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ДЕЙСТВИЯ ВЗРЫВА ЗАРЯДОВ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ С КУМУЛЯТИВНЫМ ЭФФЕКТОМ В МАССИВЕ РАЗНОПРОЧНЫХ ГОРНЫХ ПОРОД

3.1. Условие геометрического подобия действия взрыва скважинного заряда ВВ с кумулятивным эффектом в массиве разнопрочных горных пород

3.2. Методика проведения полупромышленных исследований

3.3. Изменения скорости схлопывания кумулятивной выемки в зависимости от высоты конусной облицовки

3.4. Изменение угла схлопывания кумулятивной воронки в зависимости от высоты прокладки до крепкого пропластика

3.5. Изменение скорости кумулятивной струи в зависимости от угла вершины кумулятивной облицовки

3.6. Изменение глубины разрушения крепкого пропластика в зависимости от высоты прокладки

3.7. Моделирование регистрации импульса волны напряжений в массиве разнопрочных горных пород

3.8. Методика проведения эксперимента по регистрации импульса волны при взрыве заряда ВВ с кумулятивной выемкой

3.9. Обработка результатов измерений импульса ударной волны

Выводы по главе

4. РАЗРАБОТКА И ПРОМЫШЛЕННОЕ ВНЕДРЕНИЕ СПОСОБОВ РАЗРУШЕНИЯ МАССИВА РАЗНОПРОЧНЫХ ГОРНЫХ ПОРОД ЗАРЯДАМИ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ

4.1. Разработка способа разрушения массива разнопрочных горных пород взрывами рассредоточенных и укороченных скважинных зарядов ВВ с кумулятивным эффектом

4.2. Определение эффективных параметров ведения БВР в разнопрочных горных породах и разработка методики их инженерного расчета в промышленных условиях

4.3. Промышленное испытание разработанного способа разрушения массива разнопрочных горных пород взрывами рассредоточенных и укороченных скважинных зарядов ВВ с кумулятивным эффектом

4.4. Определение экономической эффективности разработанного способа

разрушения массива разнопрочных горных пород

Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ПРИЛОЖЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему ««Интенсификация процесса дробления массива разнопрочных горных пород кумулятивными зарядами при открытой разработке месторождений фосфоритов» (на примере разработки Джерой-Сардаринского месторождения, Узбекистан).»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. В основных направлениях экономического развития Республики Узбекистан предусмотрен подъем экономики страны главным образом за счет ускорения научно-технического прогресса и широкого внедрения энергосберегающих технологий. Поиск эффективных путей снижения энергоемкости разрушения горных пород является одним из основных направлений современных научных исследований в горной науке. Ведущую роль в общем технологическом комплексе процессов горного производства занимает процесс рыхления горных пород буровзрывным способом.

Наличие крепких включений в сложноструктурном массиве горных пород затрудняет эффективное использование традиционных методов, так как ведет к большому выходу негабаритов, в связи с чем возникает необходимость разработки и внедрения специальных методов буровзрывной подготовки.

При реализации известных разработанных способов взрывного разрушения массива разнопрочных горных пород не обеспечивается равномерное дробление руды с включением крепких пропластков, что ведет к ухудшению качества подготовки горной массы и повышенным затратам на экскавацию. Применение известных способов взрывания разнопрочных массивов горных пород, включающих определение свойств твердых включений, пределов прочности массива горных пород и крепких включений, бурение вертикальных основных и дополнительных скважин, не обеспечивает достаточной эффективности дробления массива горных пород с различными твердыми включениями.

Вопросы дробления массива разнопрочных горных пород скважинными зарядами взрывчатых веществ (ВВ) с использованием кумулятивного эффекта, разработки способов и эффективных параметров ведения буровзрывных работ (БВР) в сложных горно-геологических условиях в отечественной и зарубежной литературе недостаточно освещены. Отсутствуют закономерности изменения радиуса действия кумулятивного заряда в зависимости от массы ВВ в скважине, глубины действия кумулятивной струи и плотности заряда, а также свойств взрываемого массива горных пород.

В связи с этим разработка способов и определение эффективных параметров БВР при разрушении массива разнопрочных горных пород скважинными зарядами ВВ с использованием кумулятивного эффекта, позволяющих обеспечить равномерность дробления массива по высоте уступа, снизить удельный расход ВВ и затраты на бурение основных скважин, являются актуальной научной задачей и имеют важное практическое значение.

Объект исследования - дробление разнопрочных массивов горных пород рассредоточенными и укороченными скважинными кумулятивными зарядами.

Цель работы заключается в интенсификации дробления массива разнопрочных горных пород зарядами ВВ с использованием кумулятивного эффекта и разработке способов и эффективных параметров ведения БВР в сложных горно-геологических условиях.

Основная идея работы состоит в обеспечении равномерности дробления массива разнопрочных горных пород по высоте уступа за счет предварительного использования направленной энергии взрыва кумулятивного заряда для рыхления крепких пропластков в уступе и дальнейшего взрывания основных скважинных зарядов рыхления.

Задачи исследования:

1. Анализ исследований по управлению действием взрывного разрушения массива разнопрочных горных пород.

2. Теоретические исследования действия укороченных скважинных зарядов ВВ с кумулятивным эффектом в массиве разнопрочных горных пород.

3. Полупромышленные испытания действия взрыва зарядов ВВ с кумулятивным эффектом в массиве разнопрочных горных пород.

4. Разработка способов взрывного разрушения массива разнопрочных горных пород в промышленных условиях.

5. Определение эффективных параметров ведения БВР в разнопрочных горных породах и разработка методики их расчета в промышленных условиях.

6. Промышленное внедрение разработанных способов и эффективных параметров ведения БВР в разнопрочных горных породах.

7. Определение экономической эффективности разработанных способов и эффективных параметров ведения буровзрывных работ.

Методы исследования включают в себя теоретические и экспериментальные исследования в промышленных условиях, методы математического моделирования, а также методы корреляционного анализа обработки полученных результатов.

Защищаемые научные положения:

1. Эффективность дробления массива разнопрочных горных пород укороченными скважинами с расположением в них кумулятивных зарядов достигается путем изменения угла схлопывания конусной облицовки от 43 до 450, который зависит от соотношения начальной и конечной скоростей кумулятивной струи, времени воздействия струи на крепкий пропласток, высоты и толщины облицовки и изменяется от этих факторов по обратной тангенциальной зависимости, что обеспечивает уменьшения выхода негабаритов фракций в 1,2 раза для данных условий.

2. Глубина и ширина разрушения крепкого пропластка кумулятивной струей зависят от длины образующей конуса кумулятивной выемки, соотношения плотностей кумулятивной струи и крепкого пропластка, коэффицента сжимаемости пропластка и массы ВВ и изменяется от этих факторов по степенной зависимости, равной

3. Повышение эффективности взрывания массива разнопрочных горных пород взрывами скважинных зарядов ВВ достигается путем управления дроблением горных пород по высоте уступа с предварительным разрушением крепких пропластков в уступе укороченными скважинными зарядами с кумулятивным эффектом и последующим взрыванием основных скважин, что обеспечивает равномерное дробление горных пород по высоте уступа за счет направленного использования энергии взрыва по крепким пропласткам, расширения сетки взрывных скважин, уменьшения удельного расхода ВВ и затрат на бурение взрывных скважин.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций

подтверждается корректностью постановки задачи; достаточным и статистически обоснованным объемом натурных измерений угла и скорости схлопывания кумулятивной выемки в укороченном скважинном заряде, сходимостью теоретических расчетов с фактическими результатами, полупромышленное испытание действия укороченных скважинных зарядов ВВ с кумулятивной выемкой внутри твердого включения в полигонных условиях с погрешностью, не превышающей 10%; удовлетворительной сходимостью теоретических расчетов и натурных результатов; положительными результатами, полученными при практической проверке в промышленных условиях разработанных способов и эффективных параметров БВР в массиве разнопрочных горных пород; достигнутой технико-экономической эффективностью предложенных способов взрывного дробления массива разнопрочных горных пород и их параметров.

Научная новизна результатов исследований:

1. На основе использования законов кумуляции заряда ВВ установлена максимальная скорость кумулятивной струи в массиве разнопрочных горных пород в зависимости от скоростей звука и струи.

2. Определен эффективный радиус действия укороченного скважинного заряда с кумулятивным эффектом в массиве разнопрочных горных пород, который зависит от массы заряда, глубины его разрушения и плотности заряда и изменяется от этих факторов по степенной зависимости.

3. Установлена глубина разрушения горной породы кумулятивной струей в зависимости от ее длины и длины образующей конуса кумулятивной выемки, ее плотности и массива разнопрочных горных пород, а также относительной сжимаемости массива разнопрочных горных пород.

4. Разработаны теоретические основы повышения эффективности взрывания массива разнопрочных горных пород взрывами скважинных зарядов ВВ, научная новизна которых заключается в управлении дроблением горных пород по высоте уступа с применением укороченных скважинных зарядов с кумулятивным эффектом, позволяющим на 30% расширить сетку взрывных

скважин и снизить удельный расход ВВ на 35% и затраты на бурение взрывных скважин на 16%.

Личный вклад автора состоит в том, что получены зависимости изменения глубины разрушения крепкого пропластка в массиве разнопрочных горных пород в зависимости от длины кумулятивной струи, ее плотности и плотности крепкого пропластка, а также относительной сжимаемости крепкого пропластка и струи, позволившие разработать методику инженерного расчета параметров буровзрывных работ и порядок взрывания скважин; в применении методики моделирования процесса регистрации импульса волн напряжений, позволяющей установить действие укороченного скважинного заряда ВВ с кумулятивной выемкой и порядок распределения волн напряжений в массиве разнопрочных горных пород.

Практическая значимость работы состоит в:

- применении укороченных скважинных зарядов ВВ с кумулятивной выемкой, установленных в нижней части скважин, что обеспечивает за счет управления действием энергии взрыва на нижние слои взрываемого массива на 812% уменьшить средней размер куска взорванной горной массы и выход негабарита в 1,7 раза;

- обосновании возможности применения методики моделирования процесса регистрации импульса волн напряжений, позволяющей установить действие укороченного скважинного заряда ВВ с кумулятивной выемкой и распределение волн напряжений в массиве разнопрочных горных пород;

- разработке и промышленном внедрении способа взрывного разрушения массива разнопрочных горных пород рассредоточенными и укороченными скважинными зарядами с кумулятивным эффектом, позволяющего произвести равномерное дробление горных пород по высоте уступа за счет направленного использования энергии взрыва по крепким пропласткам, увеличить сетку взрывных скважин на 30%, снизить удельный расход ВВ на 35% и затраты на бурение взрывных скважин на 16%.

- определении эффективных параметров БВР при дроблении массива

разнопрочных горных пород, позволяющих установить длину рассредоточенных частей основных скважинных зарядов ВВ, эффективную глубину укороченных скважин и массу заряда в них в зависимости от удельного расхода ВВ и мощности крепкого пропластка.

Реализация результатов работы.

Научные положения, рекомендации и методики, представленные в диссертации, использовались при проектировании и производстве БВР на вскрышных работах карьера Ташкура Джерой-Сардаринского месторождения фосфоритов государственного предприятия «Навоийский горно-

металлургический комбинат» (Республика Узбекистан). В результате внедрения разработанных способов и эффективных параметров БВР фактический экономический эффект составил 356,244 тыс. руб. на 80960 м взорванной горной массы (в ценах по состоянию на 31.12.2014 г.).

Разработанные автором конкретные рекомендации и предложения явились основой для создания «Методики исследования действия зарядов ВВ с кумулятивной выемкой в разнопрочных горных породах», согласованной и принятой Навоийским горно-металлургическим комбинатом.

Результаты исследований используются в учебном процессе в Навоийском государственном горном институте при чтении лекций по профилирующим дисциплинам.

Апробация результатов работы. Основные положения диссертации и ее отдельные результаты докладывались на Республиканской научно-практической конференции «Инновационные технологии горно-металлургической отрасли» (г. Навои, 2011 г.); XI Международной конференции «Новые идеи в науках о Земле» (г. Москва, 2013 г.); III Всероссийской научно-практической конференции «Новые технологии в науке о Земле» (Нальчик, 2013 г.); VII Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Молодые-наукам о Земле» (г. Москва, 2014 г.); Международной научно-технической конференции «Проблемы и пути инновационного развития горно-металлургической отрасли» (г. Ташкент, 2014 г.); Международном научном симпозиуме «Неделя горняка» (г.

Москва, 2013-2015 гг.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 научных трудов, в которых раскрываются основные теоретические положения и результаты проведенных исследований, из которых 3 опубликованы в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК Минобрануки РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, содержит 136 страниц машинописного текста, 7 таблиц, 64 рисунка, список литературы из 90 наименований и приложения.

Автор выражает глубокую признательность и благодарность научному руководителю - доктору технических наук, профессору Бунину Ж.В. за постоянное внимание и неоценимую помощь в выполнении данной диссертации, всему коллективу кафедры «Разработки месторождений стратегических видов минерального сырья и маркшейдерского дела» МГРИ-РГГРУ, начальнику горного бюро Центральной научно-исследовательской лаборатории НГМК, доктору технических наук, профессору Норову Ю.Д., доценту кафедры «Горное дело» Навоийского государственного горного института, кандидату технических наук Заирову Ш.Ш. за принципиальные замечания и ценные рекомендации при подготовке данной работы.

1. АНАЛИЗ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО УПРАВЛЕНИЮ ВЗРЫВНОГО РАЗРУШЕНИЯ МАССИВА РАЗНОПРОЧНЫХ ГОРНЫХ ПОРОД

1.1. Анализ выполненных исследований по управлению взрывным разрушением массива разнопрочных горных пород

Большой вклад в развитие теории разрушения и деформации горных пород взрывом внесли Н.В.Мельников, К.Н.Трубецкой, В.В.Ржевский, Е.И.Шемякин,

B.Е.Александров, Е.Г.Баранов, В.А.Белин, В.А.Боровиков, Ж.В. Бунин, К.Е.Виницкий, А.А.Вовк, Г.П.Демидюк, М.Ф.Друкованый, А.В.Дугарцыренов,

C.В.Иляхин, И.Ф.Жариков, Э.И.Ефримов, Н.Ф.Кусов, Б.Н.Кутузов, Ф.И.Кучерявый, В.И.Комир, Л.Н.Марченко, О.Н.Мальгин, В.Н.Мосинец, Э.О.Миндели, Г.И.Покровский, В.Р.Рахимов, Б.Р.Раимжанов, В.Н.Родионов,

B.Н.Сытенков, В.П.Тарасенко, А.Н.Ханукаев, П.А.Шеметов и другие ученые, в трудах которых исследован процесс и установлены основные закономерности разрушения горных пород, а также влияние горно-технологических характеристик на эффективность ведения БВР.

В работах В.А.Белина, И.П.Бибика, А.В.Дугарцыренова, В.Н. Мосинца,

C.И.Кима, Г.М.Крюкова, Ю.Д.Норова, Ш.Ш.Заирова, Р.А.Рахманова, А.А.Трусова, П.А.Шеметова и других ученых исследовались закономерности разрушения разнопрочного массива взрывами скважинных зарядов взрывчатых веществ (ВВ) в зависимости от природных и технологических факторов.

Для описания процесса управления взрывным разрушением разнопрочных горных пород на пластовых сложноструктурных месторождениях с применением скважинных зарядов необходимо особое внимание уделять выявлению физических особенностей их разрушения в зависимости от конкретных структурных и прочностных свойств взрываемого разнопрочного массива горных пород [1-8].

Авторами работ [9-13] установлено, что важной областью управления полем напряжений в процессе разрушения массива горных пород взрывом является метод управления процессом детонации и давлением продуктов взрыва в

зарядной камере, основанный на применении метода инициирования скважинного заряда ВВ.

При взрывном разрушении разнопрочных горных пород со скальными пропластками перспективным является метод встречного инициирования скважинного заряда ВВ, позволяющий создать внутри скального прослоя высокую концентрацию поля напряжений при встрече детонационных волн. В результате выполненных исследований [9, 87] установлено, что в пропластке при встречном инициировании скважинного заряда ВВ по сравнению с односторонним начальное давление в волне напряжений, возникающее на границе раздела «заряд ВВ - горная порода», на расстоянии от оси заряда ВВ до значения, равной 16 г0 (г0 - радиус заряда ВВ), давление во фронте ударной волны в 2,39 раза выше (рис. 1.1).

График изменения отношений максимальных давлений в пропластке с расстоянием при встречном и одностороннем инициировании скважинного заряда ВВ приведен на рис. 1.2 [9].

Исследованиями установлено [9-13], что эффективность разрушения разнопрочных горных пород с локализированными пропластками при встречном методе инициирования достигается за счет образования зоны максимальных напряжений, создаваемой встречей детонационных волн скважинных зарядов ВВ.

Авторами работ [14-19] на основе комплексных исследований на объемных моделях из эквивалентных материалов и опытно-промышленных испытаний установлены физические особенности взрывного разрушения разнопрочного горного массива с крепкими пропластками с учетом следующих природных и технологических факторов:

- природные факторы: мощность пропластка (т); глубина его залегания (И) и крепость пород (1);

- технические факторы: высота уступа (Н), диаметр заряда ВВ, параметры сетки скважин и удельный расход ВВ место расположения заряда ВВ относительно пропластка, плотность заряжания скважин.

р

РоС( 0,40

0,35

0,30

0,25

0,20

0,15

0,10 0,08 0,06 0,04 0,02 0

J_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Я

Рис. 1.1. Изменение давления во фронте ударной волны в пропластке с расстоянием при одностороннем (1) и двустороннем (2) инициировании

скважинного заряда ВВ

Важнейшими природными факторами являются мощность пропластка и толщи налегающих пород. Исследования проводились на объемных цилиндрических песчано-алебастровых блоках диаметром 190 мм и высотой 20, 40 и 80 мм. Взрывание осуществлялось в песчаном слое переменной мощности, при котором выявлены закономерности изменения степени дробления пропластка в зависимости от их мощности и толщины. Длина заряда ВВ во всех экспериментах соответствовала высоте блока, что обеспечивало постоянство удельного расхода ВВ.

г

0

Р

2,0

1,9

1,7

1,6

1,5

1,4

1,3

J_I

J_I_I_I_I_I_I

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Я

Рис. 1.2. График изменения отношения максимальных давлений с расстоянием при встречном (Р2) и одностороннем (Р1) инициировании

скважинного заряда ВВ

В качестве критериев, характеризующих дробление разнопрочного массива, авторами [9, 14] был принят выход негабарита и показатель степени дробления горных пород Кд, определяемый по уравнению:

" " (11)

П Г) Г") Г") Г")

N = У= + + •Кп1Е-и°

^т ¿1,

'Д

^ „ ¿1 ¿2 ¿п

где К1, ,п - процентное соотношение отдельных фракций крупности кусков горных пород;

Б0 - максимальный линейный размер среды взрывания, во всех опытах диаметр модели-блока равен 190 см;

¿1,...,п - средний линейный размер частиц определенного класса крупности,

1

г

0

выделяемый при взрыве после анализа взорванной массы (средние размеры фракций в экспериментах составлял 9; 18; 30; 40 и 50 мм); п - общее число классов крупности.

Исследованиями установлено, что с увеличением мощности пропластка выход негабарита уменьшается, а величина показателя степени дробления горных пород увеличивается. Полученная закономерность характеризуется зависимостями параболического типа, которые приведены на рис. 1.3.

х

0)

Ȥ 120 ^

X 0) 1= 0)

£

£ 110

0)

I-

го со ГО

О 1=

60 50 40 30 20 10

100^ 0

к---- 4

"— 3

2

1

20 40 60 80 Мощность пропластков (блоков), мм

Рис. 1.3. Влияние мощности пропластка на выход негабарита и показатель

степени дробления горных пород

1,2 - выход негабарита при прочности на сжатие осж соответственно 15 и 33,6 МПа; 3, 4 - показатель степени дробления блока при прочности на сжатие осж соответственно 15 и 33,6 МПа

Полученные зависимости также показывают, что с увеличением толщины пропластка сопровождается снижение удельного расхода ВВ.

Исследованиями [14,20,21] установлено, что залегание крепких пропластков в массиве характеризуется мощностью настилающих на них пород, создающих при взрыве условия зажима, которые определенным образом влияют на степень их дробления за счет использования эффективного режима взрывной нагрузки.

Полученные исследования на объемных моделях, нагружаемых песчаным слоем различной толщины, показали, что при постоянном удельном расходе ВВ интенсивность дробления пропластков возрастает с увеличением мощности настилающих горных пород (рис. 1.4).

Рис. 1.4. Закономерность изменения мощности настилающего песчаного слоя в зависимости от выхода негабарита и показателя степени дробления

пропластка

1 - выход негабарита; 2 - показатель степени мощности и дробления

Полученные закономерности на объемных моделях, нагружаемых песчаным слоем в маломощных пропластках показывают, что уменьшение длины заряда ведет к снижению дробления массива за счет интенсивного затухания волн напряжений, создаваемого взрывами удлиненных скважинных зарядов ВВ.

Исследованиями установлено, что в мощных пропластках при постоянном удельном расходе ВВ увеличение длины заряда ведет к интенсивности возрастания дробления пропластка за счет увеличения длительности волн напряжений массива, создаваемой взрывами удлиненных скважинных зарядов ВВ.

Полученные зависимости показывают, что мощность настилающих пропластков имеет предельное значение, свыше которого увеличение их мощности на интенсивность дробления массива горных пород не влияет.

Авторами работ [22-24] проведены полигонные испытания по изучению физического состояния разнопрочного массива горных пород типа песок-пропласток путем предварительного их увлажнения для эффективного использования энергии взрыва скважинных зарядов ВВ. Для этой цели на моделях проводились серии лабораторных экспериментов с предварительным увлажнением путем гидростатического давления увлажненной толщи песков, в которой размещались песчано-алебастровые блоки.

Анализ полученных результатов показал, что при взрывании моделей в песке массовой влажностью 20% выход некондиционных фракций +30 мм при осж=15 МПа для блоков т=20 мм снижается в 2,5 раза, а для блоков т=80 мм - в 3,2 раза.

Полученные результаты исследований опробированы на карьерах месторождения Учкудук опытно-промышленными испытаниями по предварительному увлажнению вмещающих пород по гидростатическому замачиванию. Для этого по кровле уступа на расстоянии 12-15 м один от другого был создан ряд неглубоких канав, в которые от магистральной водопроводной сети карьера наливалась вода.

Под гидростатическим давлением вода постепенно впитывается в песок, меняя его влажность и акустические свойства. При этом установлено, что меняется не только акустическая жесткость вмещающих пород, но и прочность отдельных твердых включений. Полученные данные показывают, что на 8-12 сутки прочность на сжатие по испытаниям кернов была снижена до 2-х раз, а прочность на растяжение в среднем в 1,5 раза.

В результате экспериментальных исследований установлено, что при естественной массовой влажности 5-6% акустическая жесткость вмещающих песков составляла 0,6-106 кг/м м/с, а твердых карбонатных пропластков - 7-10 кг/м м/с. Результаты опытно-промышленных взрывов без увлажнения и с

предварительным увлажнением вмещающих пород.

Полученные данные показывают, что при существенном различии в сжимаемости разнопрочных горных пород начальное давление взрыва заряда ВВ в песке составляло 1104 МПа, а в твердом включении - 5 104 МПа. По этой причине на границе раздела двух сред наблюдалось отражение и преломление волн напряжений взрыва скважинных зарядов ВВ, снижающие их полезное использование. Вследствие чего под пропластком и над ним образовалась воронка, а сам пропласток почти не дробился.

Полученные данные также показывают, что в способе искусственного увлажнения разнопрочных горных пород акустическая жесткость песков повышается до 2,7-106 кг/м3 м/с, а выход негабаритной фракции +300 мм снижается на 25-35% по сравнению со взрывом в песках с естественной влажностью.

Полученные результаты исследований [25] показывают, что разрыхленные породы, окружающие пропласток, создают условия его всестороннего зажима, благодаря чему перераспределение части кинетической энергии взрыва затрачивается на дробление и перемещение пропластка.

1.2. Анализ способов и определение эффективных параметров БВР в массиве разнопрочных горных пород взрывами скважинных зарядов ВВ

Известен способ [20] взрывного разрушения массива разнопрочных горных пород, пласты которых находятся в зоне колонкового скважинного заряда ВВ, схема которого приведена на рис. 1.5.

При данном способе вертикальные скважины бурятся до глубины, равной глубине залегания пропластков. При наличии в уступе одного пропластка длина скважины устанавливается по формуле:

> ¥ . а • . | 1 ^ заоойка 1 1 .

ГТ™1

Рис. 1.5. Схема расположения взрывчатых веществ в скважинах при одноярусном и многоярусном расположении пропластков:

а - при наличии в уступе одного пропластка; б - при многоярусном залегании пропластков; в - при многоярусном залегании пропластков с рассредоточением зарядов

Ьскв=Ь+(ш+1)+Ьпер, м. (1.2)

При многоярусном залегании пропластков:

Ьскв=Ьн+(Шн+1)+Ьпер, м, (1.3)

где Ин - глубина залегания нижнего пропластка, м; шн - мощность нижнего пропластка, м; Ьпер - величина перебура скважин, принятая равной 1 м. Масса скважинного заряда ВВ при наличии в массиве одного пропластка рассчитывается по формуле:

2

б = -Рвв (т + 2), кг, (1.4)

где ёс - диаметр скважины, м;

рвв - плотность скважинного заряда ВВ, т/м ; ш - мощность пропластка, м.

При многоярусном залегании пропластка в массиве:

О=0,25лёс Рвв(Ьскв-Ьв), кг. (1.5)

Удельный расход ВВ во всех случаях определяется по формуле:

Я = 2„ ^ Л, кг/м3, (1.6)

а2(Ь -И )

V сква пер /

где а - расстояние между скважинами, м.

В работе [26] для более равномерного размещения ВВ в массиве авторами впервые применены вспомогательные скважины, предназначенные для равномерного дробления горных пород в верхней части уступа.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Нутфуллоев Гафур Субхонович, 2015 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Физика взрыва / Под ред. Л.П. Орленко. - 3-е изд., исправленное. - В 2 т. - М.: Физматлит, 2004. - 488 с.

2. Орленко Л.П. Физика взрыва и удара. Учебное пособие для вузов. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2006. - 304 с.

3. Высокоскоростное взаимодействие тел / Под ред. В.М. Фомина. -Новосибирск: Изд. СО РАН, 1999. - 600 с.

4. Кобылкин И.Ф., Селиванов В.В., Соловьев В.С., Сысоев Н.Н. Ударные и детонационные волны. Методы исследования. - 2-ое изд., перераб. и дополн. -М.: Физматлит, 2004. - 367 с.

5. Ударные волны и экстремальные состояния вещества / Под ред. В.Е. Фортова и др. - М.: Наука, 2000. - 425 с.

6. Свойства конденсированных веществ при высоких давлениях и температурах / Под ред. Р.Ф. Трунина. - Арзамас-16: Изд. ВНИИЭФ, 1992. - 398 с.

7. Высокоскоростные ударные явления / Под ред. В.Н. Николаевского. - М.: Мир, 1973.

8. Каннель Г.И., Разоренов С.В., Уткин А.В., Фортов В.Е. Ударно-волновые явления в конденсированных средах. - М.: Янус-К, 1996. - 407 с.

9. Мосинец В.Н. Дробящее и сейсмическое действие взрыва в горных породах. - М.: Недра, 1976. - 271 с.

10. Мосинец В.Н., Абрамов А.В. Разрушение трещиноватых и нарушенных горных пород. - М.: Недра, 1982. - 248 с.

11. Валаханович Е.М. Исследование влияния схем инициирования сква-жинных зарядов на разрушение разнопрочных слоистых пород: Дис. ... канд.

техн. наук. - Москва: ВНИПИпромтехнологии, 1980. - 212 с.

12. Мосинец В.Н., Котенко Е.А., Рубцов С.К., Штейнберг А.Б. Отчет о НИР. А-78426. - Москва. Фонды ВНИПИпромтехнологии, 1973. - 248 с.

13. Ефремов Э.И. Взрывание с внутрискважинными замедлениями. - Киев: Наукова думка, 1971. - 170 с.

14. Мосинец В.Н., Рубцов С.К., Климов Ю.В. Пути повышения эффективности действия взрыва в разнопрочных горных породах // Горно-металлургическая промышленность. - Ташкент: ОНТИ ВНИПИПТ, 1976. -№5. - С. 17-22.

15. Мосинец В.Н., Рубцов С.К., Климов Ю.В. Основные направления повышения эффективности действия взрыва в разнопрочных горных породах со скальными включениями // Вопросы атомной науки и техники. Сер: «Геология и горное дело». - М.: ЦНИИатоминформ, 1978. - Вып. 3 (28). - С. 28-40.

16. Мосинец В.Н., Котенко Е.А., Рубцов С.К. и др. Подготовка буровзрывным способом вскрышных пород со скальными пропластками для экскавации и транспортирования роторным комплексом // Физика горных пород и процессов. Тез. докл. на Всесоюзной научной конференции ВУЗов СССР с участием научно-исследовательских институтов. - М.: МГИ, 1974. - С. 169.

17. Мосинец В.Н., Котенко Е.А., Рубцов С.К. и др. Экспериментальное исследование разработки роторным комплексом вскрышных пород со скальными пропластками // Горно-металлургическая промышленность. - М.: ОНТИ ВНИПИПТ, 1974. - № 10. - С. 9-12.

18. Мосинец В.Н., Котенко Е.А., Рубцов С.К. и др. Разработка роторным комплексом мягких вскрышных пород с включением твердых пропластков // Горный журнал. - М., 1976. - № 1. - С. 25-28.

19. Рубцов С.К., Климов Ю.В. Буровзрывная подготовка разнопрочных осадочных пород для выемки роторным комплексом // Технический прогресс в атомной промышленности. Сер. «Горно-металлургическое производство». - М.: ЦНИИатоминформ, 1987. - Вып. 4. - С. 913.

20. Мальгин О.Н., Сытенков В.Н., Рубцов С.К. Взрывное рыхление

разнопрочных горных пород для поточных технологий пластовых месторождений. - Ташкент: Фан, 2006. - С. 219.

21. Бибик И.П., Ершов В.П., Кустиков Т.П. Технологические схемы буровзрывных работ в условиях Джерой-Сардаринского месторождения фосфоритов // Горный вестник Узбекистана. - Навоий, 2006. - №4. - С. 36-37.

22. Технический проект строительства горнорудного предприятия на базе месторождения Учкудук. - М.: Фонды ВНИПИпромтехнологии, 1979. - 124 с.

23. Основные проектные решения строительства горного комплекса Кокпатас. - М., 2001. - Т. 1. Пояснительная записка и чертежи. Фонды ВНИПИпромтехнологии.

24. Технико-экономическое обоснование строительства горнометаллургического предприятия на объединенной сырьевой базе золоторудных месторождений Кокпатас и Даугызтау. - Ташкент. СредАзНИПИпромтехнологии, 2001.

25. Заиров Ш.Ш., Тухташев А.Б., Норов А.Ю. Анализ исследований по управлению взрывным разрушением в разнопрочных горных породах на пластовых сложноструктурных месторождениях // Инновационная деятельность молодых ученых. Материалы Республиканского научно-практического семинара. 25 сентября 2008 г. - Навоий, 2008. - С. 87-90.

26. Друкованный М.Ф., Ильин В.И., Ефремов Э.И. Буровзрывные работы на карьерах. - М.: Недра, 1978. -390 с.

27. А.С. 2657546. Способ отбойки горных пород на карьере / Друкованный М.Ф., Ефремов Э.И. // Бюлл. изобр., 1979. - №21.

28. А.С. 976745. Способ отбойки горных пород на карьерах. / Глатоленков А.И., Ахтулов Г.К., Рогач М.С., Качайник Г.В., Мухамеджанов Е.Б. // Б.И. - 1983. - №37.

29. А.С. 618991. Способ разрушения разнопрочных горных пород. / Мосинец В.Н., Валаханович Е.М., Рубцов С.К. // Б.И. - 1973

30. Жариков И.Ф. Разработка и научное обоснование энергосберегающих технологий взрывных работ на открытых разработках угольных месторождений:

Дисс. ... докт. техн. наук. - М.: ИГД им. А.А. Скочинского, 2001.

31. Валаханович Е. М. Исследование влияния схем инициирования скважинных зарядов на разрушение разнопрочных слоистых пород: Дис. канд.техн.наук. М.: ВНИПИпромтехнологии, 1980. - 212 с.

32. Жариков И.Ф. Эффективность разрушения горных пород зарядами различных конструкции// Взрывное дело. М.: Недра, 1987. №89/46. С. 121-126.

33. Жариков И.Ф. Рациональные конструкции зарядов при дроблении горных пород взрывом// Взрывное дело. М.: Недра, 1986.88/46. С. 121-135.

34. Сеинов Н.П., Жариков И.Ф., Нуриджанян Г.З., Дворкин Л. С. Исследование формы импульса взрыва и частотного распределения энергии ВВ при многоточечном инициировании зарядов // Горючие сланцы. - М., 1983. - №4. - С.1-7.

35. Патент РФ №2400702 . Способ взрывания горных пород с твердыми включениями. / Батссурь Л., Белин В.А., Бибик И.П., Дугарцыренов А.В., Камолов Ш.А., Норов Ю.Д., Трусов А.А. Цэдиэбат А., Шеметов П.А. Зарегистрировано в государственном реестре изобретения РФ от 28.05.2009г. Опубл. в бюллетень изобретений РФ №27, 27.09.2010г.

36. Патент РФ №2507174 . Способ взрывания разнопрочных массивов горных пород / Белин В.А., Дугарцыренов А.В., Камолов Ш.А., Ким С.И., Рахманов Р.А., Зарегистрировано в государственном реестре изобретения РФ от 19.07.2012г. Опубл. в бюллетень изобретений РФ №5, 24.02.2014г.

37. Дугарцыренов А.В. Физическая природа и механизм разрушения горной породы при камуфлетном взрыве. Взрывное дело. Выпуск №106/63. -М. ЗАО «МВК по взрывному делу при АГН», 2011, -С. 112-126.

38. Дугарцыренов А.В. Механизм разрушения пластичных горных пород при камуфлетном взрыве. Взрывное дело. Выпуск №108/65. -М. ЗАО «МВК по взрывному делу при АГН», 2012, -С. 134-139.

39. Кутузов Б.Н. Методы ведения взрывных работ. Ч.1. Разрушение горных пород взрывом: Учебник для вузов. - М:Изд-во «Горная книга», - 2007. С.436-437.

40. Патент РФ № 2478912. Способ взрывания разнопрочных массивов

горных пород. / Белин В.А., Камолов Ш.А., Крюков Г.М., Насиров У.Ф., Норов Ю.Д., Рахманов Р.А., Трусов А.А., Шеметов П.А., Зарегистрировано в государственном реестре изобретения РФ от 30.09.2011г. Опубл. в бюллетень изобретений РФ №10, 10.03.2013г.

41. Бибик И.П., Рахманов Р.А., Ивановский Д.С. Повышение эффективности взрывного рыхления разнопрочных массивов при разработке Джерой-Сардаринского месторождения фосфоритов // Горный журнал. Цветные металлы. Специальный выпуск. - Москва, 2008. - №8. - С. 49-51.

42. Друкованый М.Ф., Дубнов Л.В., Кутузов Б.Н., Ефремов Э.И. Справочник по буровзрывным работам на карьерах. - Киев: Наукова думка, -1973, -с.371.

43. Патент РФ № 2478913. Способ взрывания разнопрочных массивов горных пород / Белин В.А., Камолов Ш.А., Крюков Г.М., Насиров У.Ф., Норов Ю.Д., Рахманов Р.А., Трусов А.А., Шеметов П.А. // Зарегистр.в гос. реестре изобр. РФ от 30.09.2011г. Опубл. в бюлл. изобр. РФ №10 10.03.2013 г.

44. Основные проектные решения строительства горного комплекса Кокпатас. - М., 2001. - Т. 1. Пояснительная записка и чертежи. Фонды ВНИПИпромтехнологии.

45. Свойства конденсированных веществ при высоких давлениях и температурах / Под ред. Р.Ф.Трунина. - Арзамас-16: Изд. ВНИИЭФ, 1992. - 398 с.

46. Норов Ю.Д., Бибик И.П., Заиров Ш.Ш. Управление энергией взрыва при дроблении крепких включений в массиве горных пород // Горный вестник Узбекистана. - Навоий, 2009. - №4. - С. 31-33.

47. Колпаков В.И., Савенков Г.Г., Мазур А.С., Рудомёткин К.А. Численное моделирование функционирования удлиненного кумулятивного заряда по железобетонной преграде // Журнал технической физики. - Москва, 2015. - Том 85. - Вып. 1. - С. 3-10.

48. Бабкин А.В., Колпаков В.И., Охитин В.Н., Селиванов В.В. Численные методы в задачах физики быстропротекающих процессов. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006. - 520 с.

49. Физика взрыва. - Т. 1, 2 / Под ред. Л.П. Орленко. - М.: Физматлит, 2002. - 824 с., - 656 с.

50. Теоретические и экспериментальные исследования высокоскоростного взаимодействия тел / Под ред. А.В. Герасимова. - Томск: Изд-во Томского ун-та, 2007. - 572 с.

51. Нох В.Ф. СЭЛ - совместный Эйлерово-Лагранжев метод для расчета нестационарных двумерных задач // Вычислительные методы в гидродинамике. -М.: Мир, 1967. - С. 128-184.

52. Rebecca M., Leelavanichkul B., Leelavanichkul C. Survey of Four damage Models for Concrete // Sandia Report. SAND 2009-5544. 2009. 80 p.

53. Bragov A.M., Lomunov A.K. // Int. J. Impact. Engng. 1995. Vol. 16. N 2. P. 321-330.

54. Канель Г.И., Разоренов С.В., Уткин А.В., Фортов В.Е. Ударно-волновые явления в конденсированных средах. - М.: Янус-К, 1996. - 408 с.

55. Физические величины: Справочник / Под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. - М.: Энергоиздат, 1991. - 1232 с.

56. Фомин В.М., Гулидов А.И., Сапожников Г.А. и др. Высокоскоростное взаимодействие тел. - Новосибирск: Изд-во СО РАН, 1999. - 600 с.

57. Ладов С.В., Кобылкин И.Ф. Испытание кумулятивных зарядов во взрывных технологиях. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1995. - 46 с.

58. Плахотный П.И. Распределение напряжений вблизи свободной поверхности эллиптической формы от взрыва колонкового заряда // Горный журнал. Известия высших учебных заведений. - Свердловск, 1974. - №9. - С. 6568.

59. Белаенко Ф.А. Исследование полейнапряжений и процесса образования трещин при взрыве колонковых зарядов в скальных породах // Сб. «Вопросы теории разрушения горных пород действием взрыва». - М., 1958.

60. Мусхелешвили Н.И. Некоторые основные задачи математической теории упругости. - М.: изд. «Наука», 1966.

61. Седов Л.И. Методы подобия и размерности в механике. М., Наука, 1981, - 444 с.

62. Ильюшин А.А. Механика сплошной среды. 3- ое изд. М., изд. МГУ,

1990, - 310 с.

63. Садовский М.А., Адушкин В.В., Родионов В.Н. Моделирование крупных взрывов на выброс // Докл. АН СССР, 1966, т. 167, №6.

64. Норов Ю.Д., Мартьянов И.Ю., Тураев А.С., Махмудов А.М., Носиров У.Ф., Шарипов Э.А. Разработка физико-математической модели взрыва обвалованных грунтом плоских траншейных зарядов. Ташкент, ДАН РУз. 1999 №3. С. 26-29.

65. Жариков И.Ф., Кириллов М.А., Мартьянов И.Ю. Теоретическое моделирование сброса пород взрывом // Сб. научных сообщений № 300- М.: ИГД им. А.А. Скочинского, 1994, с. 184-192.

66. Муродов М.М., Славин О.К., Норов Ю.Д. Моделирование динамических задач механики твердого деформируемого тела. Ташкент, ФАН, 1997, - 217с.

67. Стрельчук Н.А., Хесин Г.Л., Костин И.Х. и др. Динамическая фотоупругость / Метод фотоупругости. М., Стройиздат, 1975, т.2, с. 142-364.

68. Филатов Н.А., Беляков В.Д., Ивлев Г.А. Фотоупругость в горной геомеханике. М., Недра, 1975- 184 с.

69. Кусов Н.Ф., Муродов М.М., Норов Ю.Д., Бибутов Н.С. Моделирование напряженного деформированного состояния горного массива в зоне производства взрывных работ. Ташкент, Известия АН УзССР, серия технических наук, №3,

1991, с. 60-65.

70. Норов Ю.Д., Муродов Ш.Н. Моделирование напряженного состояния породного массива методом фотоупругости. Ташкент, Селькое хозяйство Узбекистана, №1, 1999, 39-40.

71. Кусов А.Е., Браженцев А.В., Браженцев В.П. Распределение напряжения в породоразрущающих зубъях буровых-шарошечных долот. М., ИГД им. А.А. Скочинского 1996, - 104с.

72. Вовк А.А., Кравец В.Г. Современные взрывные методы технической мелиорации грунтов. / В кн.: Взрывное дело, №88/45. - М.: Недра, 1986. - С. 4-19.

73. Кравец В.Г. Динамика уплотнения грунтового массива взрывом. - Киев: Наукова думка, 1979. - С. 5-25.

74. Амарян Л.С. Прочность и деформируемость торфяных грунтов. - М.: Недра, 1969. - С. 48-59.

75. Технические правила ведения взрывных работ на дневной поверхности. - М.: Недра, 1972. -240 с.

76. Норов Ю.Д., Нутфуллаев Г. С. Специальная технология буровзрывных работ при строительстве дренажно-канализационной сети в сложных гидрогеологических условиях // Горный журнал. - Москва, 2010. - №12. - С. 2125.

77. Норов Ю.Д., Заиров Ш.Ш., Нутфуллаев Г.С., Саидахмедов Ж.А. Способ дробления массива разнопрочных горных пород щелевыми зарядами взрывчатых веществ с использованием кумулятивного эффекта // Горный вестник Узбекистана. - Навоий, 2013. - №3. - С. 25-29.

78. Бунин Ж.В., Норов Ю.Д., Заиров Ш.Ш., Нутфуллаев Г.С. Теоретические исследования действия сферического заряда в разнопрочных горных породах при проведении открытых горных выработок // Материалы III Всероссийской научно-практической конференции: Новые технологии в науке о Земле. - Нальчик: Каб.-Балк. ун-т, 2013. - С. 55-58.

79. Норов Ю.Д., Заиров Ш.Ш., Нутфуллаев Г.С. Исследование параметров кумулятивных зарядов при дроблении разнопрочных горных пород взрывом // Сб. научных статей Международной научно-технической конференции «Проблемы и пути инновационного развития горно-металлургической отрасли». - Ч. 1. -Ташкент, 27-28 ноября 2014 г. - С. 108-109.

80. Бунин Ж.В., Норов Ю. Д.,Нутфуллаев Г.С., Заиров Ш.Ш. Определение глубины разрушения крепкого пропластка в массиве разнопрочных горных пород зарядом взрывчатых веществ с кумулятивным эффектом // Взрывное дело -Москва, 2015 - №113/70, 2015 С.133-14.

81. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. - М.: Наука, 1969. - С. 139-141.

82. Математическая статистика / Под ред. Длина А.Н. - М.: Высшая школа, 1975. - 398 с.

83. Методическое руководство по применению программ обработки данных на ЭЦВМ. / - М.: ИГД им. А.А. Скочинского, 1985. - 53 с.

84. Покровский Г.И. Взрыв. - М.: Недра, 1980.

85. Норов Ю.Д., Нутфуллаев Г.С. Специальная технология буровзрывных работ при строительстве дренажно-канализационной сети в сложных гидрогеологических условиях // Горный журнал. - Москва, 2010. - №12, 2010. -С. 21-22.

86. Норов Ю.Д., Заиров Ш.Ш.., Нутфуллаев Г.С., Саидахмедов Ж. А. Способ дробления массива разнопрочных горных пород щелевыми зарядами взрывчатых веществ с использованием кумулятивного эффекта // Горный вестник Узбекистана. - Навоий, 2013. - №3. - С. 25-29.

87. Ефимов Э.И. Подготовка горной массы на карьерах. М.: Недра, 1980. -

271 с.

88. Барон Л.И., Кусковатость и методы её измерения. М.: Издательство АН СССР, 1960. - 120 с.

89. Заиров Ш.Ш. Научно-технические основы взрывного разрушения массива разнопрочных горных пород // Дисс. ... канд. техн. наук. - Навоий, 2011. - 123 с.

90. Безсонов Н.В. Пособие для расчёта экономического эффекта от использования изобретений и рационализаторских предложений. - М.: ВНИИПИ, 1983. - 96 с.

ПРИЛОЖЕНИЯ:

1. Акт о внедрении результатов диссертационной работы Нутфуллоева Г.С. по теме «Интенсификация дробления массива разнопрочных горных пород зарядами взрывчатых веществ с кумулятивным эффектом». Утверждаю: Начальник рудника Мурунтау карьера Ташкура С. В. Лунин, №1-06/297 от 31.03.2015.

2. Заявка на патент РФ №030937 от 27.05.2015г с регистрационным номером 2015120010, название изобретения «Способ взрывного разрушения массива разнопрочных горных пород рассредоточенными и укороченными скважинными зарядами с кумулятивным эффектом».