книги из ГПНТБ / Ханукаев, А. Н. Физические процессы при отбойке горных пород взрывом

5. Величина избыточного давления во фронте волны за сужением (расширением):

АРС= АРме 0,045 d , кгс/см2;

210

входного сечения выработки

Рис. 126. Зависимость коэффициента ос­ лабления кос от отношения сечения S рас­ ширителя к сечению S 0 входной выработки

6. Длительность фазы сжатия УВВ в выработке

где т — длительность фазы сжатия при взрыве заряда в безгранич­

ной воздушной среде (т = 1,5-10“ 3 Y~q\fTi, с). Окончательно

Остальные параметры УВВ могут быть определены по формулам, изложенным в специальной литературе. Величины ожидаемых избы­ точных давлений УВВ при взрывании открытых и скважинных зарядов в выработках приведены в табл. 29 и 30.

§ 32. Мероприятия по защите оборудования и сооружений в горных выработках

Для уменьшения разрушительного действия УВВ, распространя­ ющихся в подземных выработках, применяют различные устройства, которые можно разделить на три основные группы [89].

1 . П р е г р а д ы — б у ф е р н ы е и б а р р и к а д н ы е п е ­ р е м ы ч к и , « в о л н о р е з ы», п о р и с т ы е п р е г р а д ы ,

г и д р а в л и ч е с к и е п е р е м ы ч к и ( г и д р о щ и т ы). Процесс гашения энергии ударных волн этими устройствами состоит в том, что при взаимодействии ударной волны с преградой проис­ ходят процессы отражения и обтекания. В результате волна теряет некоторое количество движения. Это уменьшает скорость распро­ странения волны, что ведет к снижению давления.

что ударная волна, проходя через них, расширяется или частично отводится в сторону от основного направления. Это в значительной степени способствует уменьшению разрушительного действия.

3. «У с л о в н о п р о б и в а е м ы е » п р е г р а д ы . Кон­ структивно они представляют собой сплошные перемычки. Возводят их непосредственно у места взрыва. Процесс гашения энергии волны в этом случае состоит в том, что ударная волна и продукты взрыва, воздействуя на преграду, разрушают ее. За время разрушения преграды давление перед преградой значительно падает, и раз­ рушительная способность волны уменьшается.

Рассмотрим достоинства и недостатки перечисленных выше устройств.

Б у ф е р н ы е п е р е м ы ч к и возводят из шпал, брусьев или круглого леса (рис. 127). Эти перемычки наиболее распространены в практике горнорудных предприятий. Основной недостаток их состоит в том, что при взаимодействии с волной они разрушаются, причем теряется до 30% лесоматериала.

Б а р р и к а д н ы е п е р е м ы ч к и . Возводят из бетонитов, бутового камня, мешков с песком (рис. 128). Особенностью устрой­ ства таких преград является зазор между кровлей и верхом пере­ мычки для обеспечения возможности обтекания. В практике эти перемычки возводят вдоль выработки последовательно по не­ скольку штук.

Недостатком таких перемычек являются значительные затраты труда и материалов на возведение и сложность их уборки после взрыва. Их применяют для защиты герметизирующих перемычек, расположенных в горных выработках. Однако их применение целе­

212

сообразно и для защиты оборудования, которое трудно демонтиро­ вать перед взрывом.

« В о л н о р е з ы», представляют собой группу стоек, расста­ вленных в шахматном порядке вдоль выработки (рис. 129). Рас­ стояние между стойками 30—50 см. Конструкция проста по устрой­ ству, но возможны значительные потери лесоматериала.

Г и д р о щ и т представляет собой две бетонные перемычки толщиной до 0,5 м. Перемычки возводят в непосредственной бли­ зости от последнего ряда скважин. Расстояние между перемычками

на которую с двух сторон натягивают металлическую сетку. Про­ странство между сетками забивают металлической стружкой. Гаше-

Рис. 128. Баррикадная перемычка

ние энергии волны происходит за счет проникновения потока воздуха в преграду. Такие преграды можно применять для гашения ударных волн в выработках, прилегающих к подземным складам ВВ.

Р а с ш и р и т е л ь н ы е к а м е р ы (рис. 131). Недостатком расширительных камер является необходимость дополнительных проходческих работ, а следовательно больших затрат труда и мате­ риалов.

В ы х л о п ы представляют собой вертикальные выработки, пройденные под прямым углом к основным волноводам. В подземных условиях выхлопами являются восстающие. Роль выхлопов выпол­ няют также сопряжения основных выработок со вспомогательными под различными углами.

« У с л о в н о п р о б и в а е м ы е » п р е г р а д ы сооружают из дерева, песка, камня и металла. Степень гашения энергии волны

градами можно уменьшить интенсивность волны в 50—100 раз. Эти преграды представляют большой интерес, так как при их помощи можно гасить волну в момент ее образования. В подземных выработ­ ках такие преграды можно сооружать в процессе проведения массо­

213

вого взрыва при помощи направленных взрывов с использованием короткозамедленного взрывания.

Весьма эффективны также п о д в и ж н ы е п р е г р а д ы — завесы из пеньковых и стальных канатов, подвижные металлические щиты и т. д. [91]. Принцип работы подвижных преград основан на соударении ударной волны и преграды. Волна при соударении

теряет скорость, что приводит к ослаблению ее интенсивности. До­ стоинством таких преград является простота возведения и возмож­ ность переноски для многократного использования.

Необходимо отметить, что гасящая способность указанных выше устройств изучена пока недостаточно. Это привело к необходимости проведения специальных исследований для сравнительной оценки гасящей способности устройств различной конструкции [89]. Иссле­ дования проводили на моделях. Коэффициент гашения

т— A P J A P 2,

где АРг — избыточное давление во фронте волны в канале без пре­ град, кгс/см2;

АР 2 — избыточное давление во фронте волны в канале с прегра­ дой, кгс/см2.

Измерение избыточного давления осуществлялось по схеме — «пьезодатчик — катодный осциллограф» или расчетом по измеренной скорости УВВ. Коэффициент гашения по результатам исследования

214

в зависимости от конструкции преграды имеет следующие зна­ чения :

Анализ приведенных данных показывает, что баррикадные пере­ мычки с большим зазором имеют наименьший коэффициент гашения. Аналогичные данные приведены в работе [92]. Установлено, что при отношении площадей преград и канала, равном 40—90%, коэф­ фициент затухания составляет 1,02—1,17 для волн различной интен­ сивности. Благодаря низкому коэффициенту гашения баррикадные перемычки возводят последовательно по нескольку штук. Сплошные перемычки обладают высокой гасящей способностью, но они могут быть рекомендованы для защиты дорогостоящего оборудования или выработок, прилегающих к околоствольным дворам или под­ земным складам ВМ.

Более просты буферные перемычки. Они обладают хорошей гасящей способностью. Интересны также данные о коэффициентах

Т а б л и ц а 31

Разрушающее

избыточное

Тип конструкции давление удар­ Характер разрушения ной волны,

кгс/см2

215

дование перехода в предельное состояние форм разрушения и природы деформа­ ции горных пород применительно к проблеме ударов, внезапных выбросов,

ческих свойств горных пород при различных скоростях приложения нагрузки. «Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых», 1968, № 3.

9. С т а в р о г и н А. Н. Исследование предельных состояний и де­ формаций горных пород. Изв. АН СССР серия «Физика Земли», 1969, № 12.

и изэнтропическая сжимаемость мрамора. «Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых», 1970, № 1.

19. П о к р о в с к и й И. Г. Взрыв. М., «Недра», 1972.

20.Л я х о в Г. И. Основы динамики взрыва в грунтах и жидких средах. М., «Недра», 1964.

21.В о в к А. А. Некоторые результаты и перспективы развития иссле­ дований по динамике грунтов. В кн.: «Использование взрыва в народном хо­ зяйстве», ч. 3. Киев «Наукова Думка», 1970.

22. В о в к А. А., Ч е р н ы й Г. И., С м и р н о в А. Г. Деформиро­ вание сжимаемых сред при динамических нагрузках. Киев, «Наукова Думка», 1971.

217

23. Р о м а ш о в А. Н ., Е в м е н о в В. Ф., П о д д у б н ы й В. А. Работа продуктов детонации при взрывах на выброс. В кн.: «Использование взрыва в народном хозяйстве», ч. 3. Киев, «Наукова Думка», 1970.

24.К о ш е л е в Э. А. Тепловое поле подземного взрыва. В кн.: «Ис­ пользование взрыва в народном хозяйстве», ч. 3. Киев, «Наукова Думка», 1970.

25.В а ум Ф. А. Процессы разрушения горных пород взрывом. В кн.: «Взрывное дело» № 52/9. М., Госгортехиздат, 1963.

26. О б л и ж н е й зоне взрыва сосредоточенного заряда Фрунзе, 1965. (Труды У сессии Ученого Совета по народнохозяйственному использованию взрыва). Авт.: В. М. Гоголев, В. Г. Мыркин, Г. В. Пархомов, А. Н. Ханукаев.

27. Б е л я ц к и й В. П., Б р и л ь В. Я. Об ударной сжимаемости горных пород и распределение энергии взрыва в ближней зоне. В кн.: «Меха­ низм разрушения горных пород взрывом». Киев, «Наукова думка», 1971.

Исследование детонации аммонита ПЖВ-20 в некоторых других ВВ. — В кн.:

шения пород взрывом при открытой разработке сложных месторождений. Дисс. на соиск. уч. степ. докт. техн. наук. М., изд. ИГД им. А. А. Скочинского, 1971.

зарядами на неубранную породу. Дисс. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. Изд. Магнитогорского горно-металлургического ин-та, 1965.

35. Х р и с т о ф о р о в Б. А., Р о м а ш е в А. И. Определение парамет­ ров волны сжатия в скальном грунте. — «Физика горения и взрыва», 1967, № 1.

36.А р б и е в К. К. Исследование эффективности применения взрывных скважин большого диаметра. Дисс. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. Л., изд. ЛГИ, 1964.

37.3 а й ц е в М. М. Исследование эффективности отбойки крепких скаль­ ных пород сближенными зарядами на карьерах Норильского комбината. Дисс. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. Л., изд. ЛГИ, 1968.

38.Ф р е й б е р г Э. А. Исследование методов повышения устойчивости бортов карьеров от действия динамических нагрузок. Дисс. на соиск. уч. степ, канд. техн. наук. Л ., изд. ЛГИ, 1969.

39.Д е м б С. П. Исследование условий формирования сейсмических колебаний грунта при короткозамедленном взрывании для оценки безопасности сооружений. Дисс. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. Л ., изд. ЛГИ, 1968.

40. Д ж у р к а ш е в М. Н. Исследование влияний условий и способа взрывания скважинных зарядов на сохранность прикарьерных сооружений. Дисс. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. Алма-Ата, изд. Казахского поли­ технического ин-та, 1968.

41. Л у р с м а н а ш в и л и Г. С. Исследование эффективности способов разрушения при гладком расколе в добыче блочного камня. Дисс. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. Л ., изд. ЛГИ, 1970.

42. О г у р ц о в К. И. Некоторые точные оценки упругих напряжений и смещений, образуемых сосредоточенным взрывом в твердых породах. В сб. «Народнохозяйственное использование энергии взрыва», вып. И. Изд. СО АН

поля в различных точках обнаженной поверхности от одного и двух углублен­ ных зарядов. Изв. вузов «Горный журнал», 1967, № 4.

218

44.К л и м о в а Д. Н. Анализ поля смещений и напряжений при взрыве

вмассиве с обнаженными поверхностями. Дисс. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. Л., изд. ЛГИ, 1968.

№64/21. М., «Недра», 1963.

46.И с с л е д о в а н и е процессов бурения и взрывания. М. Углетехиздат, 1959. Авт.: Е. Г. Баранов, П. С. Данчев, К. И. Иванов, В. О. Мальченок, А. Д . Пашков, А. Н. Ханукаев.

новатого массива горных пород. Дисс. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. Изд. Свердловского горного ин-та им. В. Л. Вахрушева, 1966.

49. Р е п и н Н. Я. Исследование процессов взрывной подготовки и экска­ вации вскрышных пород угольных разрезов. Дисс. на соиск. уч. степ. докт. техн. наук. М., изд. МГИ, 1971.

52.П о д з е м н ы е ядерные взрывы. М., Атомиздат, 1965. Авт.: Б. И. Ни­ фонтов, Д. Д. Протопопов, И. Е. Ситников, А. В. Куликов.

53.К о с а ч е в М. Н. О расчетных элементах камерных зарядов при массовых обрушениях. М., Промстройиздат, 1948.

54.Б а ш к у е в Э. Б. Исследование применения направленных взрывов сосредоточенными зарядами выброса на открытых горных работах. Дисс. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. М., изд. МГИ, 1969.

55.А в д е е в Ф. А. Механизация заряжания минных камер при под­

57.3 а й ц е в М. М. Исследование дробления твердой среды парносближенными зарядами. В кн.: «Добыча угля открытым способом» № 3. М.. «Недра», 1967.

58.К у р и л о в В. И. Исследование методов повышения эффективности отбойки сближенными зарядами на карьере «Медвежий Ручей» Норильского комбината. Дисс. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. Алма-Ата, изд. Ка­ захского политехнического ин-та, 1970.

59. Л ы с е н к о О. С. Исследование причин отказов шпуровых зарядов в сланцевых шахтах и рекомендации по их устранению. Дисс. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. Л., изд. ЛГИ, 1969.

60. М и н д е л и Э. О., Л е в ч и к С. П. Методы повышения эффек­ тивности использования энергии ВВ при взрывании горных пород. М., «Нед­ ра», 1966.

61. М и н ч е в А. В. Исследование и выбор оптимального диаметра шпура при проведении выработок на рудниках комбината им. Г. Димитрова. Дисс. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. Л., изд. ЛГИ, 1967.

62.П р и м е н е н и е забойки при взрывных работах. Материалы научнотехнического совещания. М., изд. ИГД им. А. А. Скочинского, 1964.

63.И с с л е д о в а н и е некоторых условий взрывчатого разложения зарядов ВВ, находящихся под воздействием взрыва смежных зарядов. В кн.: «Взрывное дело» № 63/20. М., «Недра», 1967. Авт.: Н. Я. Росинский, В. С. Ма­ тюнин, Е. Г. Трубников, К. С. Толстых.

219