Обоснование размеров сетки скважинных зарядов при взрывном разрушении слоистых массивов железистых кварцитов

• Автор: Федосеев, Антон Владимирович
• Шифр специальности: 25.00.20
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 136 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1 Структурные особенности массива железистых кварцитов Михайловского месторождения и их влияние на разрушение

1.2 Изменение механизма разрушения горных пород в зависимости от структуры массива

1.3 Анализ существующих методов учета структурных особенностей массива при проектировании БВР

1.4 Выводы по главе 1 и постановка задач исследований

ГЛАВА 2 МЕТОДИКА РАСЧЕТА РАЗМЕРОВ ЗОНЫ

ТРЕЩИНООБРАЗОВАНИЯ

2Л Разрушение под действием волны напряжений

2.2 Разрушение за счет квазистатического действия взрыва
2.3 Аналитическая оценка прочности массива
2.4 Выводы по главе
ГЛАВА 3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РАЗРУШЕНИЯ ЖЕЛЕЗИСТЫХ КВАРЦИТОВ
3.1 Влияние структурных особенностей железистых кварцитов на их физикомеханические свойства
3.2 Физическое моделирование натурных условий взрывного нагружения на модельных блоках из железистых кварцитов
3.3 Экспериментальное изучение параметров волн напряжений и зон взрывного разрушения железистых кварцитов на физических моделях
3.4 Выводы по главе
ГЛАВА 4 РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО ВЫБОРУ ПАРАМЕТРОВ СЕТКИ ВЗРЫВНЫХ СКВАЖИН ДЛЯ ОТРАБОТКИ ЖЕЛЕЗИСТЫХ КВАРЦИТОВ В УСЛОВИЯХ МИХАЙЛОВСКОГО ГОКА
4.1 Краткая характеристика месторождения и технологии отработки, применяемой на предприятии
4.2 Рекомендации по определению сетки скважин при взрывном разрушении железистых кварцитов
4.4 Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ А
ПРИЛОЖЕНИЕ Б

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы
Буровзрывные работы являются важнейшей составной частью технологического процесса добычи полезных ископаемых. Повышение эффективности взрывоподготовки горной массы во многом зависит от совершенства технологий взрывных работ и максимально возможного использования энергии взрыва. Качество взрывной подготовки горной массы влияет на производительность погрузочно - транспортировочных средств и дробильно - сортировочного оборудования.
Каждое разрабатываемое и разведанное месторождение полезных ископаемых имеет свои структурные особенности. Практика ведения горных работ показывает, что при составлении проектов массовых взрывов индивидуальные особенности структурного строения взрываемого блока, как правило, не учитываются. В связи с этим расчетные параметры БВР не соответствуют требованиям повышения эффективности использования энергии взрыва. Так, на карьерах Михайловского ГОКа несмотря на высокие удельные расходы ВВ наблюдается значительных выход негабаритной фракции.
К настоящему времени проведено значительное количество исследований посвященных действию взрыва в горных породах различной структуры. В данном направлении работали известные ученые: В. В. Адушкин, В. А. Белин, В. А. Боровиков, С. Д. Викторов, С. А. Гончаров, Э. И. Ефремов,
В. М. Закалинсий, Н. Н, Казаков, В. М. Комир, В. А. Кузнецов, Б. Н. Кутузов, Ф. И. Кучерявый, В. Н. Мосинец, А. Н. Ханукаев и др., внесшие значительный вклад в теорию и практику взрывных работ при разработке месторождений полезных ископаемых.
Несмотря на значительные успехи в области совершенствования технологии взрывных работ при разрушении сложноструктурных горных пород, они не в полной мере отвечают возросшим требованиям горного производства.

Учет структурных особенностей (трещиноватости, блочное, слоистости, обводненности) массива при расчете параметров взрывного рыхления может повысить эффективность взрывных работ (качество дробления горной массы) а решение этой проблемы представляет важную в научном и практическом плане задачу для горнорудных предприятий.
Цель диссертационной работы
Обоснование размеров сетки взрывных скважин обеспечивающих повышение эффективности дробления железистых кварцитов при взрывном разрушении.
Идея работы
Размеры сетки скважинных зарядов при взрывном разрушении железистых кварцитов следует определять с учетом направления простирания и угла наклона слоистости.
Основные задачи работы:
1.Анализ исследований разрушения горных пород различной структуры.
2.Аналитическая оценка размеров зоны трещинообразования при взрывном разрушении железистых кварцитов.
3.Определение влияния угла наклона слоистости на прочностные характеристики железистых кварцитов на примере Михайловского ГОКа.
4.Исследование влияния угла наклона слоистости на степень затухания волны напряжений.
б.Определение сетки скважин для слоистых массивов железистых кварцитов Михайловского месторождения.
Научная новизна работы
1. Установлены зависимости изменения пределов прочности на сжатие и растяжение неокисленных железистых кварцитов Михайловского месторождения от ориентации слоистости относительно направления прилагаемой нагрузки.
2. Установлены зависимости изменения величины максимальных скоростей смещения частиц за фронтом волны напряжений на различных расстояниях от

Ь = т-¥ = (0,85 1,0) • IV (1.21)
где т - коэффициент сближения скважин.
Многие методики сводятся к расчету затухания волн напряжений с расстоянием от заряда. Размеры зон разрушения определяются из условия превышения динамических пределов прочности максимальными амплитудами волн напряжений. Формирование сетки скважин основывается на известном подходе сопряжения зон разрушения, что позволяет равномерно разместить заряд в массиве.
Существуют экспериментальные зависимости изменения напряжений с расстоянием от заряда [18], установленные на монолитных моделях для таких пород как диабаз, гранит, мрамор, известняк, сланец и которые рекомендуются для всех горных пород.

аг=РпС1>—^ для (4-т6)>',<>•<(12-г-15) г.,, (1-22)

аг = рпСР —уг для (12-т15)г3<г< (80-т150)г3 , (1-23)

где рп - плотность породы, кг/м3;
Ср - скорость распространения продольной волны, м/с;
г = — - относительный радиус;

г - расстояние до заданной точки, м; г3 - радиус заряда, м.
Последняя составляющая в приведенных зависимостях, представленная в виде дроби, является максимальной амплитудой массовой скорости смещения частиц.
В работе [88] отмечается, что показатель степени затухания скорости смещения частиц, равен 1,8-2.
Для сферических зарядов с удовлетворительным соблюдением законов геометрического подобия экспериментально установлены показатели степени затухания максимальной скорости смещения частиц, равные п=1,6-1,8 [2].