книги из ГПНТБ / Кутузов Б.Н. Взрывное и механическое разрушение горных пород учеб. пособие
.pdfВращение дуги в плазмобурах для обеспечения длительной работы электродов производится воздушным потоком с тангенциальным вводом.
При бурении в кварцитах была достигнута скорость от 5 м/ч в труднобуримых до 30 м/ч в легкобуримых породах.
На выходе из сопла плазмобура происходит взрывное догорание
ионизирующей смеси ( Н 2 + 0 2 ) , которое может быть усилено |
введе |
||||
нием в |
газовую смесь |
реагирующего |
компонента |
(керосин, |
вода |
и т. п.). |
В результате |
дополнительного |
воздействия |
ударных |
волн |
эффективность разрушения породы на забое увеличивается, а энерго емкость процесса резко снижается. Крупность продуктов разрушения
6
Рис. 210. Плазмобур: |
Рис . 211. Лазерный бур: |
|
|||
1 — электрическая дуга; |
2 — плазма; з — |
1 — когерентный луч; 2 — линзы; з — ме |
|||
механический расширитель; |
4 — промывочная |
ханический |
расширитель; |
4 — кристалл |
|
жидкость; 5 — газ; 6 — электрический кабель |
или газ; 5 — электрический |
кабель; |
6 — |
||
|
|
промывочный |
агент; 7 — отражающая |
по |
|
верхность
при этом режиме значительно возрастает. Для повышения эффектив ности плазменного бурения необходимо обеспечить высокоточную (до нескольких миллиметров) фиксацию расстояния от забоя до среза сопла.
Лазерный бур (рис. 211) мощностью порядка 1,613 Вт/см2 плавит любые породы. Лазерный луч получается посредством возбуждения или «накачивания» группы атомов в кристалле или газе до их высо коэнергетического состояния, в результате которого атомы начинают излучать фотоны, образуя когерентный световой луч..
К р |
и с т а л л и ч е с к и е |
л а з е р ы |
могут использоваться |
только |
с короткими вспышками, так как 99% |
энергии возбуждения |
|
теряется в охлаждающей жидкости. Мощный кристаллический лазер
каждые 2 с дает вспышку с энергией в 100 Дж |
продолжительностью |
в 1 мс. Это соответствует мгновенному выходу |
мощности в 100 кВт |
и среднему выходу мощности в 50 Вт. |
|
В г а з о в ы х л а з е р а х для получения различных энергети ческих уровней используется смесь газов, непрерывно накачиваемая «электронными лучами». Газовые лазеры более эффективны и имеют более высокий выход мощности, чем кристаллические. В настоящее время ведутся работы по созданию лазеров мощностью 10—20 кВт.
Лазеры можно также применять для разрушения пород вследствие
нагревания |
их до 260—583° С. Высокие температурные |
градиенты |
|
и различное |
тепловое расширение минеральных составляющих |
со |
|
здают термические напряжения, которые ослабляют и |
разрушают |
||
связи между кристаллами и зернами породы. |
|
|
|
Подсчитано, что лазерная установка мощностью 10 кВт |
расплавит |
||
скважину диаметром 200 мм со скоростью 30 мм/мин (принимая, |
что |
||
50% выходной мощности передается породе). На скорость бурения отрицательно влияют большие затраты энергии на плавление породы (500 кгс • м/см3 ) и низкий выход мощности лазеров.
Благодаря высоким концентрациям мощности лазерный бур мощ
ностью |
10 кВт может проплавить |
в |
породе |
отверстие |
диаметром |
|
2,5 мм |
со скоростью |
18 см/с. При |
увеличении |
выходной |
мощности |
|
лазеры могут найти |
применение для |
бурения горных пород. |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
СПИСОК Л И Т Е Р А Т У Р Ы |
|
|
|
|
|
|
||||
|
1. А н д р е е в |
К . |
К., Б е л я е в |
|
А. |
Ф. Теория |
взрывчатых |
веществ. |
||||||||||||
М., |
Оборонгиз, |
1960. |
590 |
с. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
2. Б а г д а с а р о в |
|
А. Г., Д а в ы д о в |
С. А., С т р а у с м а н Р . Я . |
||||||||||||||||
Взрывные |
работы |
в |
гидротехническом |
строительстве. |
М., |
«Энергия», |
1969. |
|||||||||||||
262 |
с. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3. |
Б |
а у м |
Ф . |
А., |
|
С т а н ю к о в и ч |
К . П . , Ш е х т е р |
Б . И . Физика |
|||||||||||
взрыва. М., |
Физматгиз, |
1959. 792 |
с. . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
4. Б |
о ж к |
о |
В . Л . , |
В е л ь с к а я |
Н . Р . , С и м о н о в |
А. |
А. |
Опыт |
раз |
||||||||||
работки |
выбросоопасных |
пластов |
на шахтах |
Донбасса. М., |
«Недра», |
1970. |
||||||||||||||
163 |
с. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5. В з р ы в а н и е |
|
наклонными |
скважинными |
зарядами |
на |
карьерах . |
|||||||||||||
М., «Недра», 1971, |
204 |
|
с. |
Авт.: М. М. Докучаев, А. Т. Галлимулин, |
Н . У . Т у - |
|||||||||||||||
рута, |
М. |
М. |
Зайцев . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
6. В л а с о в |
О. |
|
Е . |
Основы |
теории |
действия |
взрыва. Изд-е ВИА, |
1957. |
|||||||||||
407с.
7.Е д и н ы е правила безопасности при взрывных работах. М., «Недра»г 1972. 318 с.
8. |
И с п о л ь з о в а н и е |
взрыва в народном хозяйстве. |
Материалы |
||||||||||||||||
совещания. Ч . I — I I I . |
Киев, |
«Наукова думка», 1970. |
264, 355, 210 с. |
|
|
||||||||||||||
9. К и р е е в В . В . , Е р ш о в |
Н . Н . , П р о т о п о п о в |
|
Д . Д . П р о |
||||||||||||||||
мышленные ядерные взрывы . М., Атомиздат, 1971. 174 с. |
|
|
|
|
|
||||||||||||||
10. |
К у т у з о в |
Б . |
Н . |
Теория, |
техника |
и технология |
буровых |
работ. |
|||||||||||
М., |
«Недра», 1971. 308 |
с. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
И . |
К у т у з о в |
Б . Н . , |
Р у б ц о в |
В . |
К . |
Физика взрывного |
разрушения |
||||||||||||
горных |
пород (раздел I ) . Изд-е МГИ, 1970. |
|
176 с. |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
12. |
К у т у з о в |
Б . Н . , |
Р у б ц о в |
В . К . , |
М а р ш а к о в |
|
В . |
Н . Ф и |
|||||||||||
зика взрывного разрушения горных пород |
(раздел I I ) . Изд-е МГИ, |
1972. |
250 с. |
||||||||||||||||
13. |
К у ч е р я в ы й |
|
Ф . |
И., Н о в о ж и л о в |
М. Г., |
Д р у к о в а н - |
|||||||||||||
н ы й М. Ф . Совершенствование буровзрывных работ на карьерах . М., |
«Недра», |
||||||||||||||||||
1965. |
254 |
с. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
14. |
М и н д е л и |
Э. |
О. |
Буровзрывные работы при подземной добыче |
|||||||||||||||
полезных ископаемых . М., «Недра», 1966. 555 с. |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
15. |
П а в л о в а |
Н . Н . , |
Ш р е й н е р |
Л . |
А. |
Разрушение |
горных |
пород |
||||||||||
при динамическом нагружении . М., «Недра», 1964. |
158 с. |
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
16. |
П о к р о в с к и й |
|
Г. И . , |
Ф е д о р о в |
И. |
С. Действие |
удара |
взрыва |
||||||||||
в деформируемых средах. М., |
Стройиздат, |
1957. 275 с. |
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
17. |
С т н к а ч е в |
В . И . Создание предохранительной среды п р и |
взрывных |
|||||||||||||||
р а б о т а х . |
М., «Недра», |
1972. |
112 |
с. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
18. |
С у х а н о в |
А. Ф . , |
К у т у з о в |
|
Б . |
Н . |
Разрушение |
горных |
пород. |
|||||||||
М . , «Недра», 1967. 340 |
с. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
19. |
Т е х н и к а |
бурения при разработке месторождений полезных ископа |
||||||||||||||||
емых. М., «Недра», 1966. 377 с. Авт.: К . И. Иванов, М. И. Ермоленко, |
В . И. Д у - |
||||||||||||||||||
сев, В . - Д . Андреев. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
20. |
Х а н у к а е в |
А. |
|
Н . |
Энергия волн напряжений при разрушении пород |
||||||||||||||
взрывом. М., Госгортехиздат, 1962. 199 с. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
21. С в е т л о в |
Б . |
Я . , Я р е м е н к о |
Н . Е . |
Теория и свойства |
промыш |
||||||||||||||
ленных |
В В . М., «Недра», |
1973. 208 с. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
О Г Л А В Л Е Н И Е
|
|
|
|
|
|
С т р . |
Основные |
понятия |
|
|
|
3 |
|
Введение |
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
Р а з д е л |
I |
|
|
|
|
|
Разрушение горных |
пород |
при взрывании |
|
К р а т к а я |
история |
развития |
|
|
8 |
|
Глава |
I. |
Основы теории взрыва и взрывчатых веществ |
10 |
|||
§ |
1. |
Взрывчатые вещества и их классификация |
10 |
|||
§ |
2. |
Кислородный баланс и реакции превращения ВВ |
14 |
|||
§ |
3. |
Элементы теории ударных |
волн |
|
16 |
|
§ |
4. |
Основы |
теории детонации |
|
|
19 |
§ |
5. |
Детонация промышленных |
В В |
|
22 |
|
§6. Факторы, влияющие на скорость и устойчивость детонации —
|
|
зарядов |
В В |
|
|
25 |
|
Глава |
II. |
Методы оценки эффективности и качества промышленных ВВ |
29 |
||||
§ |
7. |
Работа и баланс энергии при взрыве |
29 |
||||
§ |
8. |
Классификация |
методов испытаний |
32 |
|||
§ |
9. |
Методы оценки взрывчатых свойств ВВ |
33 |
||||
§ 10. |
Расчетные и экспериментальные характеристики ВВ |
38 |
|||||
§ 11. Полигонные и |
промышленные испытания В В |
40 |
|||||
§ |
12. |
Методы проверки качества В В |
43 |
||||
Глава |
III, |
Непредохранительные |
промышленные В В |
46 |
|||
§ 13. В В типа химических соединений |
46 |
||||||
§ |
14. |
Аммиачно-селитренные |
ВВ |
51 |
|||
§ 15. |
Нитроэфировые |
В В |
|
59 |
|||
§ |
16. |
Пороха |
и |
оксиликвиты |
|
60 |
|
§ 17. |
Анализ |
и |
перспективы |
развития ассортимента промышлен |
|
||
|
|
ных ВВ |
|
|
|
|
61 |
Глава IV. |
Предохранительные |
промышленные |
ВВ |
|
|
|
|
66 |
|
|||||
§ 18. |
Основы теории |
воспламенения метано-воздушной |
среды и |
ме |
|
|
||||||||
|
|
тоды испытания предохранительных |
В В |
|
|
|
|
66 |
|
|||||
§ |
19. |
Причины отказов и выгорание зарядов предохранительных В В |
69 |
|
||||||||||
§ |
20. |
Принципы составления рецептур предохранительных ВВ . . . |
71 |
|
||||||||||
§ |
21. Способы |
предупреждения |
отказов и |
выгорания |
зарядов |
В В |
|
|
||||||
|
|
и предотвращения вспышки метано-пылевоздушной атмосферы |
|
|
||||||||||
|
|
угольных шахт |
|
|
|
|
|
|
|
|
73 |
|
||
§ |
22. |
Беспламенное |
взрывание |
|
|
|
|
|
|
77 |
|
|||
Глава |
V. |
Средства и способы взрывания зарядов |
промышленных В В . . |
79 |
|
|||||||||
§ 23. |
ВВ для изготовления средств взрывания |
|
|
|
|
80 |
|
|||||||
§ 24. |
Средства |
огневого |
взрывания |
|
|
|
|
|
81 |
|
||||
§ |
25. |
Электродетонаторы |
|
|
|
|
|
|
|
84 |
|
|||
§ 26. |
Импульс |
воспламенения |
электровоспламенителей |
|
|
88 |
|
|||||||
§ |
27. |
Источники тока для электрического взрывания |
|
|
91 |
|
||||||||
§ |
28. |
Контрольно-измерительная аппаратура для электрического |
|
|
||||||||||
|
|
взрывания |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
92 |
|
|
§ |
29. |
Основы расчета электровзрывных сетей |
|
|
|
|
92 |
|
||||||
§ 30. |
Детонирующий шнур |
|
|
|
|
|
|
93 |
|
|||||
§ 3 1 . |
Средства к. з. в. при взрывании детонирующим шнуром . . . . |
94 |
|
|||||||||||
§ |
32. |
Огневое и |
электроогневое |
взрывание |
|
|
|
|
|
96 |
|
|||
§ |
33. |
Электрическое |
взрывание |
|
|
|
|
|
|
97 |
|
|||
§ 34. |
Взрывание с помощью детонирующего шнура |
|
|
99 |
|
|||||||||
Глава |
VI. |
Действие взрыва в среде и общие принципы расчета зарядов |
101* |
|
||||||||||
§ |
35. |
Основные |
понятия |
|
|
|
|
|
|
|
102» |
|||
§ 36. |
Физическая сущность процесса разрушения горных пород |
|
|
|||||||||||
|
|
взрывом |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
103 |
* |
§ 37. |
Взаимосвязь |
параметров |
детонационной |
и |
ударной волн |
на |
|
|
||||||
|
|
границе з а р я д — порода |
|
|
|
|
|
|
107 |
• |
||||
§ 3 8 . |
Волны н а п р я ж е н и й в горных породах |
|
|
|
|
|
110» |
|||||||
§ |
39. |
Определение |
результатов действия взрыва сферического заряда |
120» |
||||||||||
§ 40. |
Кумулятивное |
действие |
взрыва |
|
|
|
|
|
121 |
|
||||
§ 41. |
Разрушение горных пород при серийном взрывании |
|
123 |
• |
||||||||||
§ 42. |
Разрушение горных пород при к. з. в |
|
|
|
|
126 |
|
|||||||
§ 43. |
Элементы теории подобия при разрушении горных пород взры |
|
|
|||||||||||
|
|
вом |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
130 |
|
§ 44. |
Общие принципы расчета зарядов ВВ |
|
|
|
|
|
134 |
* |
||||||
Глава |
VII. |
Неоднородность и трещиноватость горных пород |
|
|
138 |
» |
||||||||
§ 45. Неоднородность горных пород |
|
|
|
|
|
138 |
• |
|||||||
§ 46. |
Трещиноватость массива |
скальных пород |
и |
методы ее измере |
|
|
||||||||
|
|
н и я |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
139» |
|
Глава |
VIII. |
Регулирование |
степени дробления горных пород взрывом |
144 |
||||||||||||||
§ 47. |
|
Степень дробления горных пород взрывом и методы ее опреде |
|
|||||||||||||||
|
|
ления |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
144 |
|
§ 48. |
|
Зоны дробления трещиноватого массива . . . |
|
|
|
|
146 |
|||||||||||
§ 49. |
|
Методы регулирования степени дробления горных пород |
. |
• |
147 |
|||||||||||||
§ 50. |
|
Вторичное дробление негабарита |
|
|
|
|
|
|
160 |
|||||||||
Глава |
IX. |
|
Технология |
взрывных |
работ |
в |
горной промышленности . . . |
163 |
||||||||||
§ 51. Взрывные |
работы |
при |
проведении |
выработок в обычных |
усло |
|
||||||||||||
|
|
в и я х |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
163 |
|
§ |
52. |
|
Взрывные |
работы |
при проведении выработок в пластах, опас |
|
||||||||||||
|
|
ных по внезапным выбросам угля и газа |
|
|
|
|
|
173 |
||||||||||
§ 53. |
|
Взрывные |
работы |
при подземной добыче угля и |
руды . . . . |
|
177 |
|||||||||||
§ 54. |
|
Взрывные |
работы на карьерах |
|
|
|
|
|
|
|
188 |
|||||||
§ |
55. |
|
Взрывы |
специального |
назначения |
|
|
|
|
|
|
200 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Р а з д е л |
I I |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
Разрушение горных пород при бурении |
|
|
|
|
|
||||||||
Глава |
X. |
Физические |
основы процесса |
разрушения |
горных |
пород |
при |
|
||||||||||
|
|
бурении |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
207 |
|
§ 56. |
|
Классификация |
и |
к р а т к а я характеристика |
способов бурения |
|
207 |
|||||||||||
§ 57. |
|
Краткий |
|
обзор |
исследований |
разрушения |
горных |
пород |
при |
|
||||||||
|
|
бурении |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
210 |
|
§ 58. |
Динамическое внедрение инструмента в горную |
породу . . . |
213 |
|||||||||||||||
Глава |
XI. |
|
Бурение шпуров и скважин перфораторами п погружными |
|
||||||||||||||
|
|
|
пневмоударниками |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
215 |
|||||
§ 59. |
|
Общие сведения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
215 |
||||
§ 60. |
|
Краткие |
сведения |
о развитии |
бурения перфораторами . . . . |
|
216 |
|||||||||||
§ 61. |
Классификация |
и |
характеристика |
перфораторов |
|
|
|
|
218 |
|||||||||
§ 62. |
Буровой |
инструмент |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
220 |
||||||
§ 63. |
Установочные приспособления при бурении перфораторами |
|
223 |
|||||||||||||||
§ 64. |
|
Классификация и характеристика погружных пневмоударников |
|
223 |
||||||||||||||
§ 65. |
Буровые |
|
долота |
|
погружных |
пневмоударников |
|
|
|
|
228 |
|||||||
§ 66. Станки пневмоударного бурения |
|
|
|
|
|
|
230 |
|||||||||||
§ 67. |
Сущность |
|
волнового механизма |
передачи энергии |
при бурении |
|
||||||||||||
|
|
перфораторами и |
погружными |
пневмоударниками |
|
|
|
|
235 |
|||||||||
§ 68. |
Закономерности разрушения горных пород при бурении перфо |
|
||||||||||||||||
|
|
раторами |
|
и |
погружными пневмоударниками |
|
|
|
|
237 |
||||||||
Глава |
XII. |
|
Вращательно-ударное бурение шпуров и скважин |
|
|
|
244 |
|||||||||||
§ |
69. |
Общие сведения |
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
244 |
||||
§ 70. |
Буровые |
|
машины |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
244 |
||||
§ 71. Буровой инструмент |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
249 |
||||||||
§ 72. |
Физическая сущность и основные закономерности |
разрушения |
|
|
||||||||||||||
|
|
пород при вращательно-ударном |
бурении |
|
|
|
|
|
250 |
|||||||||
Глава XIII. |
Бурение скважин шарошечными долотами |
253 |
|||||
§ 73. |
Шарошечные буровые станки для подземных горных работ . . |
253 |
|||||
§ 74- |
Шарошечные буровые станки для открытых горных работ . . . |
255 |
|||||
§ |
75. |
Шарошечные |
долота |
|
261 |
||
§ 76. |
Процесс взаимодействия |
зубца шарошечного долота с породой |
|
|
|||
|
|
и определение |
скорости |
бурения |
266 • |
||
§ 77. |
Зависимость скорости бурения от режимов отработки долота |
268 |
* |
||||
§ 78. |
Оптимальные |
режимы шарошечного бурения |
272 |
• |
|||
§ 79. Основные направления |
совершенствования шарошечного буре |
|
|
||||
|
|
ния |
|
|
|
274 |
• |
Глава XIV. |
Вращательное |
бурение шпуров и скважин |
276 |
|
|||
§ 80. Буровые машины и установочные механизмы |
276 |
||||||
§ 81. Буровой инструмент |
|
283 |
|||||
§ 82. |
Теоретические |
основы |
вращательного бурения |
288 |
• |
||
§ 83. |
Закономерности |
и режимы вращательного бурения |
290 |
« |
|||
§ 84. Перспективы развития и применения вращательного бурения |
292 |
||||||
Глава XV. |
Новые методы бурения |
|
294 |
1 |
|||
§ 85. |
Классификация |
методов |
294 |
" |
|||
§ 86. |
Бурение скважин |
с помощью взрывов зарядов ВВ |
294 |
||||
§ 87. Разрушение пород потоком раскаленных газов |
303 |
||||||
Список |
литературы |
|
|
|
309 |
|
|
Борис Николаевич Кутузов
Взрывное и механическое разрушение горных пород
Редактор издательства И. Д. Мелихов Технический редактор А. Е- Матвеева
Корректор Г. Г. Болъшова
Сдано в набор 2 1 / X I 1972 г.
• Подписано в печать 9 / Ш 1973 г. |
Т-03652. |
||
Формат 6 0 X 9 0 V n - |
Бумага № 2. |
||
Печ. л . |
19,5. |
Уч.-изд. л . 21,40- |
|
Тираж 9600 экз. |
Заказ № 2160/3815—9. |
||
|
Цена 96 коп. |
|
|
Издательство |
«Недра», |
103633, |
Москва, К - 12 , |
Третьяковский проезд, 1/19. Ленинградская типография Кг 6 «Союзполиграфпрома» при Государственном комитете Совета Министров СССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли.
196006, г. Ленинград, Московский пр . , 91.
