книги из ГПНТБ / Кутузов Б.Н. Взрывное и механическое разрушение горных пород учеб. пособие

и отрыв массива по линии скважин без интенсивного дробления, особенно при небольшом коэффициенте сближения скважин т.

Изучением напряжений в элементарных объемах породы, рас­ положенных между линией скважин и обнаженной поверхностью в глубине массива, установлено, что имеются зоны, где происходит взаимная компенсация напряжений, появляющихся в массиве от со­ седних зарядов, и общее ослабление напряженного состояния по сравнению с одиночным взрыванием. В этих зонах порода подвер­ гается наименьшему дроблению. Минимальный объем этих зон полу­ чается при т Ss 1.

— на линии соединяющей заряды; б — между заря­ дами и обнаженной поверхностью

Изучение механизма взаимодействия между зарядами на оптиче­ ски активных и прозрачных моделях при скоростной киносъемке процесса развития взрыва показывает, что до момента встречи среда вокруг каждого заряда ведет себя так, как будто произошел взрыв одиночного заряда, а затем возникает сложная картина интерферен­ ции ударных волн (рис. 63, а) с заметной разницей в интенсивности дробления по линии, соединяющей заряды, и в направлении л. н. с. (рис. 63, б).

Наибольший эффект может быть получен при полной ликвида­ ции таких зон благодаря расположению зарядов по квадратной сетке и диагональному взрыванию. При этом фактический т з= 2, а воз­ можные места расположения зон пониженных напряжений находятся вне разрушаемых участков массива очередной серией взрывов.

в массиве породы после взрыва шпуров не превышает 4—6 мс. На практике улучшение дробления породы обеспечивают интервалы замедлений 20—70 мс. Кроме того, интерференция волн происходит на ограниченных участках массива. При трещиноватых породах на определенных расстояниях от заряда амплитуда волн резко сни­ жается и их значение для дробления оказывается несущественным. Разрушение породы без дополнительных обнаженных поверхностей даже при увеличении суммарных значений напряжений не является эффективным.

Применение волновой гипотезы требует очень точного подбора интервала, а поскольку скорость распространения ударных волн или

ь

Рис. 65. Влияние числа обнаженных поверхно­ стей на объем разрушения:

а — с одной обнаженной поверхности; б — тоже, С двух; в — то же, с трех

интенсивность трещиноватости и величина W меняются от скважины к скважине, то использовать этот эффект в реальных условиях веде­ ния взрывных работ затруднительно. Вместе с тем при проведении индивидуальных взрывов интерференцию волн следует рассматри­ вать как один из способов увеличения эффекта взрыва.

Образование дополнительных обнаженных поверхностей взры­ вом предыдущей серии обеспечивает формирование в нем отражен­ ных волн растяжения, увеличивающих эффект разрушения, осла­ бляют массив и облегчают его окончательное разрушение давлением газов. В сторону обнаженных поверхностей происходит сдвижение породы при ее разрушении.

С увеличением числа обнаженных поверхностей у взрываемого заряда объем разрушения увеличивается примерно пропорционально их числу (рис. 65), так как взрыв с точки зрения разрушения про­ исходит в более благоприятных условиях.

Дробление породы всегда происходит с увеличением первона­ чального объема при смещении его в сторону обнаженных поверх­ ностей. При недостаточной ширине щели разрушение будет затруд­ нено, так как не успевшая сдвинуться на достаточную величину после первого взрыва порода будет оказывать дополнительно сопро­ тивление следующему взрыву. Поэтому ширина пространства между

нарушенной и ненарушенной частями массива должна быть про­ порциональна л. н. с. и коэффициенту разрыхления данной породы.

Продолжительность образования щели шириной б' определяется из формулы

имеют различные скорости движения и направления. При столкно­ вении куски породы дополнительно дробятся. Дробление породы улучшается, если направления разлета кусков пересекаются под углом не менее 90° . ' При порядном взрывании куски также соуда­ ряются вследствие того, что передний фронт взорванной породы по­ следующего взрыва, двигающейся со скоростью 20—60 м/с, дого­ няет задний фронт породы, двигающейся от предыдущего взрыва со скоростью 3—5 м/с. Расчетами установлено, что при разности скоростей разлета более 15 м/с происходит дробление соударяю­ щихся кусков. Очевидно, при взрыве разность скоростей может быть значительно выше, особенно при врубовых и встречных схемах.

Исследования, проведенные на оптически активных и прозрач­ ных моделях, показали, что при к. з. в. процесс разрушения массива зарядами первой очереди аналогичен разрушению взрывом одиноч­ ного заряда. В результате действия взрыва призма выброса оказы­ вается раздробленной, а под действием остаточного давления газо­ образных продуктов взрыва происходит ее сдвижение. Массив в этот

напряжений от взрыва последующих зарядов с остаточными волнами

напряжений от взрыва предыдущих. Продолжительность нахожде­ ния участка массива в напряженном состоянии увеличивается. Бла­ годаря одновременному взрыву меньшего числа зарядов уменьшается сейсмический эффект действия взрыва на окружающие сооружения, уменьшаются заколы за линию шпуров или скважин.

Для определения оптимального интервала замедления предложена формула

слагаемыми, поэтому для определения интервала замедления можно

а движение массива, начавшееся в момент, когда р = р0, происходит как движение монолитной призмы в сторону обнаженной поверх­ ности. При этом

где к — коэффициент, учитывающий местные условия, средняя ве­

нукаевым, показали также совпадение с законом подобия, выражен­

г— относительное расстояние от заряда.

В.Н. Родионовым дана зависимость радиусов разрушения (кот­ ловой полости и радиуса дробления) от радиуса заряда тэна при взрывах в блоках тиосульфата. Соотношение размера блока и веса заряда было таким, что действие взрыва не проявлялось на поверх­ ности блока (трещины не достигали поверхности). Радиус разруше­ ния измеряли после распиливания блока, чем обеспечивалось гео­ метрическое подобие в действии зарядов различного веса (размера). Установлено, что радиус разрушения (рис. 68) пропорционален с точ­ ностью до 15% радиусу заряда.

При взрывах цементно-песчаных моделей цилиндрической формы зарядами тэна при геометрическом подобии действия зарядов раз­ личного веса установлено, что выход мелких кусков прямо пропор­ ционален весу заряда (рис. 69). Это является подтверждением за­ кона подобия.

Обработка результатов отдельных промышленных взрывов под­ тверждает закон геометрического подобия. Замеры радиусов разру­ шения массива при взрывах зарядов различного диаметра на карье­ рах Кузбасса, проведенные Н. Я. Репиным, свидетельствуют, что радиусы разрушения прямо пропорциональны диаметрам зарядов (рис. 70). Зависимость ширины заколов, параллельных бровке уступа, от расстояния до нее (рис. 71) следующая:

Обработкой данных ряда карьеров установлено, что с измене­ нием диаметра заряда от 106 до 400 мм это отношение остается прак­ тически неизменным, что позволяет выразить найденную закономер­ ность формулой

из которой следует, что на одинаковых относительных расстояниях от заряда остаточная деформация (ширина заколов)- одинакова. Это является одной из формулировок закона подобия.