Для зарядов ЭУГ:
Рис. 3 - Конструкция рассредоточенного шпурового заряда (а) и схема коммутации взрывной сети (б)
1 - патрон ЭУГ; 2 - отрезок ДШ; 3 - бумажный пыж; 4 - забоечный материал; 5 - замок для крепления патрона ЭУГ к ДШ; 6 - соединение конца ДШ с магистральным ДШ; 7 - магистральная нить ДШ; 8 - шпур; 9 - электродетонаторы; 10 - взрывной провод; 11 - взрывная машинка; 12 - отрезная щель
Определение зоны нарушенности добываемого монолита красковым методом
Для подтверждения произведенных расчетов и оценки зоны нарушенности добываемых монолитов выполнен ряд промышленных экспериментов на карьере месторождения «Возрождение». Выявление трещин на поверхности монолита производилось с использованием краскового метода, разработанного в Горном университете [10]. В результате экспериментов производилась фотосъемка околошпуровых зон нарушенности. Зоны нарушенности определялись для двух отбиваемых взрывом монолитов с применением ДВП (существующая технология добычи на карьере) и с применением зарядов ЭУГ (экспериментальные взрывы).
Красковый метод заключается в контрастировании трещин на поверхности образца. В качестве красящей жидкости применялся состав: керосин- 800 мл, скипидар - 50 мл, краситель - пигмент коричневый светопрочный. Удаление состава после пропитки осуществлялось теплым 5% раствором кальцинированной технической соды. Затем кистью выносился проявляющий состав (тальк- 400г, этиловый спирт- 500 мл, вода - 100 мл).
На первом этапе (рис.4а) на очищенную околошпуровую поверхность оторванных двумя способами монолитов наносился красящий состав для пропитки поверхности.
На втором этапе (рис.4б) остатки красящего состава смывались и на монолиты наносился проявлящий состав. После сушки наблюдалось проявление крупных, и мелкие трещин. Таким образом, на поверхности монолитов выделялась область нарушенности, т. е. проявлялась картина распределения различных по длине и раскрытости трещин.
Процесс применения краскового метода представлен на рисунке 4. На левом фотоснимке представлена околошпуровая зона после взрыва заряда ЭУГ, на правом фотоснимке околошпуровая зона после взрыва заряда ДВП.
Рис. 4 - Красковый метод выявления трещин на поверхности монолита: (а) - первый этап, (б)- второй этап
В результате применения краскового метода на полученные фотоснимки были наложены круговые диаграммы (см. рис 5) для расчета удельной площадной трещиноватости околошпуровых зон.
Рис. 5 - Диаграммы околошпуровых зон нарушенности после взрыва заряда ЭУГ(а) и после взрыва заряда ДВП(б)
По полученным диаграммам были построены графики зависимости удельной площадной трещиноватости от расстояния до оси шпура L представленные на рисунке 6.
Рис. 6 - Графики зависимости от L при взрыве заряда ЭУГ(а) и при взрыве заряда ДВП(б)
Средняя удельная площадная трещиноватость при взрыве заряда ДВП и заряда ЭУГ составила:
Радиус наведенной трещиноватости при взрыве заряда ДВП и заряда ЭУГ составил:
Анализируя полученные графики и диаграммы можно сделать вывод, что применение предлагаемой конструкции рассредоточенного заряда с использованием ЭУГ позволяет снизить радиус трещинообразования, а также понизить удельную площадную трещиноватость околошпуровой зоны. Рассчитанные удельные площадные трещиноватости и радиусы трещиноватости также свидетельствуют о том, что применение зарядов ЭУГ сильно уменьшают зону нарушенности добываемых блоков.
Красковый метод выявления техногенных трещин, благодаря которому были оценены уровни воздействия двух типов зарядов, является наиболее простым и применимым в полевых условиях при необходимости быстрой оценки влияния взрыва на отбиваемый монолит. Конечно, данный метод не обладает достаточно точностью и не позволяет оценить проникновение трещин вглубь монолита, но, несмотря на эти недостатки, благодаря данному методу удалось произвести контрастирование трещин на двух монолитах, оторванных разными типами зарядов, и определить преимущество предлагаемой конструкции заряда перед существующей.
Оценка увеличения выхода блоков за счет применения предлагаемой конструкции заряда
За счет снижения радиуса наведенной трещиноватости увеличивается выход товарных блоков с одного добываемого монолита.
Снижение радиуса наведенной трещиноватости при взрыве составит:
Буровзрывной способ применяется только для отделения монолита объемом 2880 м3 и разделки его на 53 блока-заготовки объемом 54 м3 (теоретически). Выход товарных блоков при этом составляет г=18,9% (по данным с карьера).
Тогда объем товарных блоков с монолита объемом 2880 м3 составит
где - выход товарных блоков
V - расчетный объем отделяемого монолита, м3
Так как исследование по определению зоны нарушенности монолита техногенными трещинами проводилось только для отделения монолита, то для разделки монолита примем уменьшенное в два раза снижение радиуса трещиноватости так как при разделке монолита уменьшается удельный расход взрывчатого вещества.
Если принять то, что радиус трещиноватости снижается по всей глубине шпура (высоте монолита) то за счет снижения радиуса трещиноватости объем товарных блоков может возрасти до следующего значения:
Таким образом выход товарных может составить:
Увеличение выхода товарных блоков составит: 4,9%
Выводы
карьер блочный камень добыча заряд
1. Внедрение предлагаемой конструкции шпурового заряда позволяет повысить безопасность буровзрывных работ, снизить их себестоимость за счет уменьшения удельного расхода ВВ и увеличения межшпурового расстояния. Увеличение межшпурового расстояния приводит к снижению удельных затрат на бурение.
2. Проведенные исследования зоны нарушенности добываемого монолита от взрыва зарядов ДВП и зарядов ЭУГ показали неоспоримое преимущество последних, благодаря которым, удельная площадная трещиноватость и радиус наведенной трещиноватости значительно снижаются.
3. Произведена оценка увеличения производительности карьера за счет увеличения выхода блочной продукции. Согласно оценке, выход блоков повышается на 5%, что может привести к значительному росту прибыли.
Список литературы / References
1. Ковалев А.В. Направления совершенствования взрывной технологии добычи блочного камня в массиве с интенсивной трещиноватостью / А.В. Ковалев //Горные науки и технологии. 2018. № 1. С. 23-34.
2. Кудряшов В.А. Возможности увеличения выхода блоков, при совместном использовании алмазно-канатного пиления и буровзрывного метода основанного на применении газогенератора хлоратного, патронированного (ГХП), на примере месторождения «Райвимяки» (сиенит) Республики Карелия / В.А. Кудряшов, И.В. Галушко. 2013.
3. Бакка Н.Т. Облицовочный камень. Геолого-промышленная и технологическая оценка месторождений / Н.Т. Бакка, И.В. Ильченко. - М.: Недра, 1992. - 283 с.
4. Карасев Ю.Г. «Природный камень. Добыча блочного и стенового камня»: Учебное пособие / Ю.Г. Карасев, Н.Т. Бакка; Санкт-Петербургский горный ин-т. СПБ,1997, 428 с.
5. Карасев Ю. Г. Процессы и технология горных работ на карьерах стенового и облицовочного камня: учеб. Пособие / Ю. Г. Карасев. - М.: Гранул, 1996. - 85 с.
6. Бычков Г.В. Направления повышения эффективности технологий добычи и обработки природного камня на Урале: диссертация … доктора технических наук: 25.00.22 / Г.В. Бычков Количество страниц: 385 с. ил.71 04-5/380 Екатеринбург, 2003
7. Бычков Г.В. Буровзрывной способ добычи монолитов и блоков природного камня / Г.В. Бычков, Л.В.Кокунина, С.В Казаков // Горный журнал. - 2008. - №1. - С. 45-49
8. Парамонов Г.П. Повышение сохранности минерального сырья при отделении монолита от массива горных пород с использованием газогенераторных патронов / Г.П. Парамонов, В.Н. Ковалевский, П. Мозер // Записки Горного института, 2016. - Т. 220. - С.532-537.
9. Ковалевский В.Н. Оптимизация динамической нагрузки при взрыве смежных зарядов для процесса трещинообразования между ними / В.Н. Ковалевский, Ж.Г. Дамбаев // Вестник Бурятского государственного университета. 2012. № SB. С. 203-206.
10. Ковалевский В.Н. К вопросу применения зарядов направленного действия, обеспечивающих безопасную ресурсосберегающую технологию добычи блочного камня / В.Н. Ковалевский, В.А. Ишейский, Ж.Г. Дамбаев // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2015. №S7. - С.498-509
11. Дамбаев Ж.Г. Физические основы направленного разрушения горных пород и технологии щадящего взрывания при отбойке блочного камня: автореферат дис. … докт. техн. наук: 05.15.11 / Ж.Г. Дамбаев- Санкт-Петербург, 2000. - 37 c.
12. Нефедов М.А. Направленное разрушение горных пород взрывом / М.А. Нефедов. - СПБ.: Издательство С.-Петербургского университета, 1991. - 188 с.
Список литературы на английском языке / References in English
1. Kovalev A.V. Napravleniya sovershenstvovaniya vzryvnoj tekhnologii dobychi blochnogo kamnya v massive s intensivnoj treshchinovatost'yu [Explosive technology improving directions of dimension stone extraction in a deposit with intensive fracturing] / Kovalev A.V. // Gornye nauki i tekhnologii [Mining Sciences and Technologies]. 2018. No. 1. pp. 23-34. [in Russian]
2. Kudryashov V.A.Vozmozhnosti uvelicheniya vyhoda blokov, pri sovmestnom ispol'zovanii almazno-kanatnogo pileniya i burovzryvnogo metoda osnovannogo na primenenii gazogeneratora hloratnogo, patronirovannogo (GHP), na primere mestorozhdeniya «Rajvimyaki» (sienit) Respubliki Kareliya [Possibilities of increasing the output of blocks, when using diamond-wire sawing and drilling and blasting, based on the use of a chlorate cartridge gas generator, using the example of the Raivimдki (syenite) deposit in the Republic of Karelia] / Kudryashov V.A., Galushko I.V.. 2013. [in Russian]
3. Bakka N.T. Oblicovochnyj kamen'. Geologo-promyshlennaya i tekhnologicheskaya ocenka mestorozhdenij [Facing stone. Geological, industrial and technological assessment of deposits] / Bakka N.T., Ilchenko I.V. - M.: Nedra, 1992 .- 283 p. [in Russian]
4. Karasev Y.G. Prirodnyj kamen'. Dobycha blochnogo i stenovogo kamnya: Uchebnoe posobie [“Natural stone. Block and wall stone mining”]: Textbook; Uchebnoe posobie / Y.G, Karasev, N.T. Bakka; Sankt-Peterburgskij gornyj institut. [St. Petersburg Mining Institute St. Petersburg], 1997, 428 p. [in Russian]
5. Karasev Y.G. Processy i tekhnologiya gornyh rabot na kar'erah stenovogo i oblicovochnogo kamnya: ucheb. posobie [Processes and technology of mining at quarries of wall and facing stone: training manual] / Y.G, Karasev - M.: Granul, 1996 .- 85 p. [in Russian]
6. Bychkov G.V. Napravleniya povysheniya effektivnosti tekhnologij dobychi i obrabotki prirodnogo kamnya na Urale [Directions of increasing the efficiency of technologies for the extraction and processing of natural stone in the Urals]: dissertation … PhD in Engineering 25.00.22 Number of pages: 385 p. il.71 04-5 / G.V. Bychkov- 380 Yekaterinburg, 2003 [in Russian]
7. Bychkov G.V. Drilling and blasting method for the extraction of monoliths and blocks of natural stone [Burovzryvnoj sposob dobychi monolitov i blokov prirodnogo kamnya] / Bychkov G.V., Kokunina L.V., Kazakov S.V. // Gornyj zhurnal [Mining Journal]. - 2008. - No.1. - pp. 45-49. [in Russian]
8. Paramonov G.P. Povyshenie sohrannosti mineral'nogo syr'ya pri otdelenii monolita ot massiva gornyh porod s ispol'zovaniem gazogeneratornyh patronov [Improving the retention of minerals in the course of separating monolith from bedrock with the use of gas generator cartridges] / Paramonov G.P., Kovalevsky V.N., Moser Peter. // Zapiski Gornogo instituta [Journal of Mining Institute]. 2016. Vol.220, pp.532-537. [in Russian]
9. Kovalevsky V.N. Optimizaciya dinamicheskoj nagruzki pri vzryve smezhnyh zaryadov dlya processa treshchinoobrazovaniya mezhdu nimi [Optimization of the dynamic load during the explosion of adjacent charges for the process of crack formation between them] / Kovalevsky V.N., Dambaev Z.G. // Vestnik Buryatskogo gosudarstvennogo universiteta [Bulletin of the Buryat State University]. 2012. No. SB. pp. 203-206. [in Russian]
10. Kovalevsky V.N. K voprosu primeneniya zaryadov napravlennogo dejstviya, obespechivayushchih bezopasnuyu resursosberegayushchuyu tekhnologiyu dobychi blochnogo kamnya [The issue of application of charges courses of action provides a safe resource-saving technologies of block stone extraction] / Kovalevsky V.N., Isheyskii V.A., Dambaev Z.G. // Gornyj informacionno-analiticheskij byulleten' (nauchno-tekhnicheskij zhurnal) [Mining informational and analytical bulletin (scientific and technical journal)].2015. No.7. pp 498-509. [in Russian]
11. Dambaev Z.G. Fizicheskie osnovy napravlennogo razrusheniya gornyh porod i tekhnologii shchadyashchego vzryvaniya pri otbojke blochnogo kamnya [Physical foundations of directional rock destruction and sparing blasting technology during block stone breaking]: abstract of dissertation. … PhD in Engineering: 05.15.11 / Dambaev Z.G. - St. Petersburg, 2000. - 37 p. [in Russian]
12. Nefedov M.A. Napravlennoe razrushenie gornyh porod vzryvom [Directional rock destruction by explosion] / Nefedov M.A.. - St. Petersburg: Publishing House of St. Petersburg University, 1991. - 188 p. [in Russian]