Методы расчета главных параметров карьера и комплекта оборудования для производства горных работ
Шрифт:
Развал взорванной горной массы по длине от бровки уступа должен быть минимальным, по высоте - безопасным. По правилам безопасности он должна быть равна высоте черпания, а при высокой степени разрыхления допускается 1,5h.
Объем взорванной горной массы в забое определяется из условия максимальной производительности технологического потока с учётом остановки во время взрывных работ.
Разрушение массива горных пород под действием взрыва заряда взрывчатого вещества является сложным физическим процессом, который определяется свойствами массива, взрывчатого вещества и параметрами технологии взрывного воздействия.
Управление взрывного воздействия для получения необходимого
Учитывая монолитность и однородность по свойствам горной породы в блоке, необходимую степень его дробления, соотношение между пределом прочности материала на сжатие и растяжение необходимая энергия (Fдр.) для дробления определяется зависимостью
,
где сж.– предел прочности породы на сжатие, Па;
kд– коэффициент динамичности напряжения (kд = д/ст)
V - разрушаемый объем, м3;
Е – модуль упругости породы, Па;
n – степень дробления (n = Dо.м./dср.)
Dо.м– средний размер отдельности массива, м;
Энергия для получения требуемой по принятой технологии и технике степень разрыхления и формирования развала, допустимого по правилам безопасности определяется зависимостью
,
где – начальная скорость движения горной массы при взрыве ( по данным экспериментальных исследований ее можно принимать vо= 5410 м/с). Большие значения принимаются при использовании мощных взрывчатых веществ и малой плотности горной породы.
– коэффициент разрыхления горной массы в забое, = 1,1 4 1,4;
– плотность горной породы, кг/м3;
– расстояние от центра тяжести заходки массива до центра тяжести развала горной массы, м.
При разрушении массива скважинными зарядами
,
где с– расстояние от верхней бровки уступа до первого ряда скважин (по правилам безопасности не менее 3 м);
h - высота уступа, м;
– угол откоса уступа, градус;
– высота развала горной массы в забое, м;
– высота черпания экскаватора, м.
Сумма представляет собой энергию, которую необходимо затратить при подготовке горной массы.
По энергетической характеристике используемого взрывчатого вещества определяется удельный его расход (кг/м 3 ), необходимый для дробления 1 м 3 массива в нужной степени, получения заданных коэффициента разрыхления и параметров развала взорванной горной массы
,
где - удельная потенциальная энергия взрывчатого вещества, которая именуется в характеристике полной идеальной работой взрыва, Дж/кг.
– коэффициент полезного использования энергии взрывчатого вещества, который, по многочисленным исследованиям, составляет 0,04—0,06.
В развернутом виде эта зависимость имеет вид (кг/м3)
.
Анализируя эту зависимость, можно видеть, что удельный расход взрывчатого вещества увеличивается с увеличением прочностных свойств массива, степени дробления и величины развала горной массы после взрыва и уменьшается с увеличением энергии используемого взрывчатого вещества и коэффициента ее использования для дробления массива и формирования
В карьере в конкретных природных условиях достижение необходимых параметров взорванной горной массы для горнотранспортного оборудования технологического потока обеспечивается регулированием параметров буровзрывных работ на карьере.
Параметры буровзрывных работ делятся на две группы.
К первой относятся: удельный расход взрывчатого вещества (q), диаметр заряда(d), линия сопротивления по подошве(W), сетка скважин (а х b),
ко второй: вид взрывчатого вещества, конструкция заряда, последовательность взрывания и использование замедления, число рядов скважин, величина и материал забойки.
Изменение параметров первой группы позволяет регулировать в широком диапазоне степень дробления, параметров второй группы - получение необходимых по технологическим условиям размеров развала горной массы.
Управление параметрами буровзрывных работ заключается в использовании закономерностей воздействия каждого и всех вместе на результаты взрывного разрушения массива горных пород.
Удельный расход взрывчатого вещества. В первой группе наибольшее влияние на степень дробления пород оказывает удельный расход взрывчатого вещества.
По экспериментальным исследованиям действие взрыва в массиве горных пород представляется в следующем виде. Детонационная волна, которая образуется при взрыве взрывчатого вещества на границе заряд — горная порода переходит в ударную волну, параметры которой определяются свойствами массива горных пород и взрывчатого вещества. По мере удаления ударной волны от границы раздела, скорость её уменьшается вследствие потерь энергии и в дальнейшем остается постоянной. В этой зоне равной от 1 до 6 диаметров заряда напряжение, возникающее в горной породе, вызывает пластические деформации, вследствие чего ее дробление. На большем от этой величины расстоянии в радиальном направлении возникают сжимающие напряжения, в тангенциальном — растягивающие. Величина этой зоны составляет 35440 радиусов заряда. Дальше напряжение в массиве становится меньше величины сопротивления породы разрушению, и горная порода этой зоны массива испытывает только колебательные движения. Когда волна напряжений достигнет обнаженной поверхности, образуется отраженная волна, к тому же после высвобождения газов, образующихся при взрыве взрывчатого вещества, по трещинам и через забойку сильно сжатая порода первой зоны смещается в сторону центра заряда. Отраженная волна формирует в массиве вторичное сжатие от мнимого центра, находящегося на таком же расстоянии от обнаженной поверхности, как и заряд, производя разрушения в глубь массива.
По теории В. К. Шехурдина, в основу которой положен принцип энергетического состояния горной породы в зависимости от ее свойств и положения относительно поверхности земли, величину зоны сильного дробления (смятия) или преобладания пластических деформаций можно определить по выражению, м
,
где p - масса заряда в 1 м скважины, кг;
Q - теплота взрыва, ккал/кг;
A– механический эквивалент тепла 4,19 Дж/кал;
=3,14;
= (10f +gH) - удельная энергоемкость разрушения массива в зоне смятия, Дж/м3;