Методы расчета свойств разрушенной горной массы и регулирование параметров развала при ведении взрывных работ

• Автор: Цирель, Сергей Вадимович
• Шифр специальности: 05.15.11
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 363 с. : ил.

Министерство топлива и энергетики Российской Федерации Российская Академия наук Национальный научный центр горного производства -Институт горного дела им.А.А.Скочинского
На правах рукописи УДК 622.235 +
ЦИРЕЛЬ Сергей Вадимович
МЕТОДЫ РАСЧЕТА СВОЙСТВ РАЗРУШЕННОЙ ГОРНОЙ МАССЫ И РЕГУЛИРОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ РАЗВАЛА ПРИ ВЕДЕНИИ ВЗРЫВНЫХ РАБОТ
05.15.11 - Физические процессы горного производства
Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук
Научный консультант академик РАН Е.И.Шемякин
Москва
— 2 — СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ПОСТАНОВКА ПРОБЛЕМЫ, ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ
2. ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИЙ СОСТАВ ВЗОРВАННОЙ ГОРНОЙ МАССЫ
2.1. Методы расчета среднего размера осколков
2.2. Экспериментальные обоснования критерия дробления
2.2.1. Масштабный эффект дробления
2.2.2. Действие зарядов с водяным кольцевым зазором
2.2.3. Многократное нагружение
2.2.4. Распространение фронта дробления
2.2.5. Зависимость среднего размера осколков от расстояния до заряда
2.3. Влияние условий взрывания и конструкций зарядов ВВ на разрушение и дробление
2.4. Методы измерений и первичной обработки экспериментальных данных о гранулометрическом составе осколков
2.5. Анализ экспериментальных данных и обзор теоретических подходов к прогнозу распределения осколков
2.6. Расчет гранулометрического состава взорванной горной массы
2.6.1. Деление кусков пополам
2.6.2. Отделение малых фрагментов
2.6.3. Общий закон распределения при постоянном К

2.6.4. Учет масштабной зависимости прочности
2.6.5. Методика прогнозирования грансостава
2.7. Практическая реализация некоторых методов повышения качества дробления
2.7.1. Управление разрушением и дроблением с помощью водосодержащих аэрированных ВВ
2.7.2. Выбор схемы взрывания и коэффициента сближения скважин
2.7.3. Использование усиленной забойки скважин
2.7.4. Регулирование однородности гранулометрпческого состава раздробленной породы
Краткие выводы
3. ОБЪЕМНАЯ ПЛОТНОСТЬ РАЗРУШЕННЫХ И СЫПУЧИХ ГОРНЫХ ПОРОД
3.1. Анализ методов расчета объемной плотности и коэффициента разрыхления разрушенных пород и сыпучих материалов
3.2. Приближенный метод расчета объемной плотности
3.3. Метод расчета объемной плотности с учетом качества смешения
3.4. Расчет коэффициента разрыхления в емкостях
3.5. Вариации коэффициента разрыхления в емкостях
3.6. Приложения методики расчета плотности сыпучих и разрушенных пород
3.6.1. Исследования деформационных свойств сыпучих и разрушенных материалов
3.6.2. Поведение горных пород в зонах разрушения

(2.1.9) переходит в (2.1.7), и различия между двумя способами введения Е исчезают.
Одна из возможных интерпретаций природы возникновения избыточных напряжений при динамических нагрузках заключается в действии волн, отраженных от трещин. Деформации и разрушения, вызванные этими волнами, происходят с некоторой задержкой, определяемой формой и длиной падающей волны, что может восприниматься как проявление вязкости [172]. Можно показать, что при нормальном падении волны на тре-

щину и постоянстве -щ (ё = const) амплитуда фазы растяжения отраженной от трещины волны составляет:
<7”‘ к р где 7 = г- - отношение акустических импедансов заполнителя трещин и породы, 1т - толщина трещины, тн - время нарастания напряжений в волне. Если отождествить /у/(2с (рзСз)/(рс2)) и l/v, то ат совпадает с избыточными напряжениями Дщ при е = const. При косом падении волны на трещину под небольшими углами характер зависимости ат от е и гп сохраняется, хотя амплитуда фазы растяжения меньше; при больших углах (например, для трещины в граните, заполненной водой, при углах 40°—80°) отраженные волны могут вызвать разрушения только за счет сдвиговых деформаций.
В рамках данной интерпретации дробление за счет действия избыточных напряжений практически полностью аналогично ” обычному” дроблению сверху, а отрицательное влияние трещин и неоднородностей на дробление (ослабление ВН) и положительное (трещины - источники нового трещинообразования) являются двумя сторонами одного процесса. Если бы существовали эффективные способы управления структурой массива (некоторые возможности дает многократное нагружение), то имело бы смысл говорить об оптимальной структуре массива для дробления.