Дослідження впливу параметрів буропідривних робіт на якість гірничої маси в умовах розробки березівського родовища гранітів

Підвищення ефективності роботи щебеневого кар’єру значною мірою залежить від подальшого вдосконалення буровибухових робіт (БВР), що є однією з найважливіших складових частин процесу видобування корисних копалин.

Вибухові роботи на кар’єрах нерудних корисних копалин мають ряд особливостей, що істотно впливають на вибір засобів вибухового подрібнення порід, типів ВР (вибухових речовин) і способів підривання. Головна особливість – це обмеження породи не тільки за максимальними (негабаритними фракціями), але й за мінімальними розмірами, тому що дрібні фракції відносять до некондицій, що зменшує вихід готової товарної продукції.

Втрати корисних копалин при вибуховій відбійці формуються, головним чином, в області впливу високих імпульсних тисків, тобто в безпосередній близькості від заряду ВР. Зменшення бризантних форм роботи ВР, що збільшують втрати корисних копалин внаслідок місцевого перездрібнення порід, може бути досягнуто при зниженні стрибка тиску і збільшенні його тривалості, що можливо здійснити за рахунок використання ВР найпростішого складу, які мають знижений пік тиску в головній частині імпульсу вибуху. Тому питання розробки ресурсозберігаючої технології відбійки корисних копалин з використанням найпростіших ВР, що забезпечує раціональне подрібнення корисної копалини при мінімальних витратах на відбійку та поліпшення екології навколишнього середовища, є актуальним науково-практичним завданням.

Доведено, що тип і властивості ВР, а також щільність її заряджання у свердловині повинні бути такими, щоб первинний тиск продуктів вибуху (ПВ) вибухових речовин (ВР) у свердловині відповідав динамічній межі міцності гірської породи на стиск.

Основні наукові висновки й практичні рекомендації, отримані під час виконання досліджень і впровадження розробок, полягають у наступному:

1. Проведений аналіз теорії вибухового руйнування порід та результатів експериментальних досліджень показав, що сучасні способи підвищення ефективності дії вибуху не враховують відповідність параметрів вибухового перетворення фізико-механічним властивостям порід, що призводить як до перездрібнювання гірської маси, так і до високого відсотку виходу негабаритних фракцій.

Таким чином, обґрунтування оптимальних параметрів навантаження, що дозволяють одержати високу якість дроблення при одночасному зниженні виходу перездрібнених фракцій, має значну практичну й наукову цінність.

2. Оптимізація параметрів навантаження, гірського масиву вибуховими навантаженнями полягає в усуненні дисипативних втрат енергії вибуху ВР на перездрібнювання гірських порід, що призводить до зниження виходу перездрібнених фракцій дроблення (V_пер.).

3. Запропоновано методику розрахунку параметрів БВР, основану на врахуванні фізико-механічних властивостей середовища й параметрів ВР (Q, r). Можливість правильного вибору типу ВР для конкретної гірської породи за коефіцієнтом заповнення свердловини ВР, розрахованим як за об’ємною формулою, так і виходячи з умов роботи вибуху.

4. Уперше висувається параметр, що визначає об’ємну частину тріщин, які виникають в області, охопленій вибуховим впливом, у момент часу, коли тиск ПВ змінився до атмосферного значення. Це дозволяє ще на стадії експериментального висадження встановлювати оптимальний вихід продукції на одиниці об’єму ВВ і розрахувати параметри БВР на уступі.

5. Встановлено, що при вибуховій відбійці гранітів практично всі промислові ВР за своїми детонаційними характеристиками не відповідають співвідношенню, що вимагає розробки способів і засобів, які підвищують значення початкового тиску ПВ свердловинних зарядів.

6

© Т.С. Хмелюк, 2011

. Запропоновано спосіб ведення буровибухових робіт, що дозволяє, як засвідчили промислові експерименти, підвищити якість дроблення за рахунок зниження виходу негабаритних фракцій у 3,0 раза.

УДК 621.9.06:679.8.051

П.А. Чемоданов, ст. викл.

Житомирський державний технологічний університет

Розрахунок технологічних параметрів і величини енергіЇ, яку накопичує важкий і великогабаритний робочий інструмент (як маховик) каменеобробних верстатів при виконанні обробки великогабаритних виробів з каменю

Сучасною тенденцією передових світових фірм є розвиток виробництва каменеобробних верстатів з нескладними механічними системами, що поєднують низькі виробничі витрати, високу надійність та просте обслуговування з можливістю забезпечувати спрямоване керування процесом та ефективне застосування сучасного алмазного інструменту для значного підвищення продуктивності праці.

Для великогабаритних кам’яних виробів з граніту застосовують значний за габаритами (30,01 м) сталевий диск з алмазними сегментами, який важить 551 кг, та профільний алмазний ролик (0,40,3 м), який важить 75,4 кг, вони мають значні швидкості різання (7–40 м/с). Виходячи з наведеного вище, виникає питання, чи виконує такий інструмент при розпилюванні (фрезеруванні) великогабаритних кам’яних виробів одночасно й функції маховика, і якщо це так, тоді стане можливим далі уточнити формулу розрахунку сили різання (фрезерування) при застосуванні важкого і великогабаритного робочого інструменту, що дозволить більш точно розраховувати приводи каменеобробних верстатів для обробки великогабаритних кам’яних виробів у межах 22,52 м.

Нижче за текстом було виконано визначення технологічних параметрів і величини енергії, що накопичує цей робочий інструмент як маховик.

За теорією маховиків, маховик може слугувати (і це потрібно розрізняти) тільки для підтримки постійної кутової швидкості будь-якого пристрою і застосовуватися як накопичувач енергії, хоч межа між цими маховиками не завжди чітко визначена.

У каменеобробному портальному верстаті для фрезерування складнопрофільних поверхонь великогабаритних виробів з граніту застосовують для обертання алмазного профільного ролика (0,40,3 м) електродвигун 4А132 М4, а для обертання диска (3 м) з алмазними сегментами – електродвигун 4А200М4.

Далі було виконано розрахунки цього алмазного профільного ролика та диска з алмазними сегментами як маховиків.

Вихідні дані для цих розрахунків і самі розрахунки наведено в таблиці 1.

Таблиця 1

Розрахунки алмазного профільного ролика та диска

з алмазними сегментами як маховиків

Показник	№ з/п	Назва параметра	Формула розрахунку	Результат	Примітка
1	2	3	4	5	6
В © П.А. Чемоданов, 2011 ихідні дані для розрахунків	1.	Питома вага алмазного профільного ролика d, н/м3	–	2  104
	2.	Питома вага диска з алмазними сегментами d, н/м3	–	7,8  104
	3.	Діаметр алмазного профільного ролика D, м	–	0,4
	4.	Діаметр диска з алмазними сегментами D, м	–	3

Закінчення табл. 2

1	2	3	4	5	6
	5.	Швидкість різання (фрезерування) V, м/с	-	40
Розрахунки	6.	Кутова швидкість алмазного профільного ролика , с-1	 = 2V/D	200
	7.	Кутова швидкість диска з алмазними сегментами , с-1	 = 2V/D	26,7
	8.	Маса алмазного профільного ролика m, кг		75,4	Товщина ролика h = 0,3 м
	9.	Маса диска з алмазними сегментами m, кг		551	Товщина диска h = 0,01 м
	10.	Енергія, яку запасає алмазний профільний ролик, Т, Дж		30160
	11.	Енергія, яку запасає диск з алмазними сегментами, Т, Дж		220951
	12.	Масова енергоємність алмазного профільного ролика T/m, Дж/кг	T/m	400	0,4 КДж/кг
	13.	Масова енергоємність диска з алмазними сегментами Т/m, Дж/кг	T/m	400	0,4 КДж/кг

За рядками 12, 13 таблиці 1, масова енергоємність алмазного профільного ролика й диска з алмазними сегментами Т/m – однакова і дорівнює 0,4 кДж/кг, що менше 36 кДж/кг. Останнє за теорією означає, що алмазний профільний ролик (0,40,3 м) відносять до маховиків з низькою масовою енергоємністю. Для порівняння: планету Земля відносять до маховиків (сферичної форми) з середньою масовою енергоємністю, і Земля має масову енергоємність 43,2 кДж/кг, що тільки у 108 разів більше 0,4 кДж/кг масової енергоємності алмазного профільного ролика (0,40,3 м) або диска (3 м) з алмазними сегментами.

Далі визначимо, який запас потужності мають алмазний профільний ролик (0,40,3 м) та диск (3 м) з алмазними сегментами як маховики. Враховуючи, що за теорією на 1 кВт потужності двигуна (за тяжких умов роботи, як для прокатного стану) припадає 15000–20000 Дж енергії маховика. Після простих підрахунків отримаємо, що для алмазного профільного ролика (0,40,3 м) це становить приблизно 2 кВт, а для диска (3 м) з алмазними сегментами – 8 кВт. У першому випадку (для двигуна 4А132М4) це складає 18 % його потужності (N = 11 кВт), а у другому випадку (для двигуна 4А200М4) отримали 21 % його потужності (N = 37 кВт).

Отримані результати дослідження показують, що під час фрезерування каменю алмазним профільним роликом (0,40,3 м) 18 % потужності двигуна, а для диска (3 м) з алмазними сегментами – 21 % потужності двигуна йдуть на створення пікової величини сили різання (фрезерування) каменю і при сталому режимі різання (фрезерування) можна застосовувати привід з потужністю тільки у 9 кВт (а не 11 кВт електродвигуна 4А132М4) для алмазного профільного ролика (0,40,3 м), а для диска (3 м) з алмазними сегментами – 26 кВт (а не усі 37 кВт електродвигуна 4А200М4).

УДК 622.02

Н.С. Шемітько, студ., IV курс, гр. РР-24, ГЕФ

Науковий керівник – к.т.н., доц. Кальчук С.В.

Житомирський державний технологічний університет