Низкая цена
Всего 249a за скачивание одной диссертации
Скидки
75 диссертаций за 4900a по акции. Подробнее
О проекте

Электронная библиотека диссертаций — нашли диссертацию, посмотрели оглавление или любые страницы за 3 рубля за страницу, пополнили баланс и скачали диссертацию.

Я впервые на сайте

Отзывы о нас

Разработка и научное обоснование энергосберегающих технологий взрывных работ на открытых разработках угольных месторождений : диссертация ... доктора технических наук : 25.00.20

Год: 2001

Номер работы: 595810

Автор:

Стоимость работы: 249 e

Без учета скидки. Вы получаете файл формата pdf

Оглавление и несколько страниц
Бесплатно

Вы получаете первые страницы диссертации в формате txt

Читать онлайн
постранично
Платно

Просмотр 1 страницы = 3 руб



Оглавление диссертации:

ВВЕДЕНИЕ Реализация энергетической стратегии развития России до 2020 г., предусматривает увеличение объемов добычи угля до 340-400 млн. тонн с преимущественным развитием открытого способа (80-85%). Опережающее развитие открытой угледобычи является сегодня основным фактором, призванным вывести угольную отрасль из кризисного состояния и в конечном итоге сделать всю отрасль рентабельной. На территории РФ в настоящее время действуют 66 угольных разрезов. Достигнутая на них производственная мощнос

. Применение взрыва в горнодобывающей промышленности является в равной мере как вынужденным, так и успешным. Действительно, взрыв, как источник энергии, еще длительное время будет оставаться единственным способом при разрушении крепких горных пород, способным обеспечить возрастающие потребности населения в природных ресурсах. С другой стороны, традиционная технология ведения буровзрывных работ удачно сочетается с технологией вскрытия полезных ископаемых и подготовки их к выемке горным и транс

1.1. Анализ технологических решений при дроблении вскрышных пород на разрезах Проблема управления действием взрыва при разрушении горных пород является важнейшим компонентом в технологии открытой разработки угольных месторождений. Эффективность использования взрывных технологий базируется на правильном понимании физического механизма воздействия взрыва на разрушаемый горный массив. За последние 15-20 лет, благодаря пристальному вниманию ученых, инженеров и практиков взрывного дела к пробле

Традиционно взрывные работы предназначены для дробления породы с целью облегчения ее погрузки. Однако инфляционные процессы, происходящие в мире, заставили обратиться к нетрадиционным методам перемещения вскрышных пород. Это обусловлено тем, что за последние 20 лет расходы на машинное оборудование возросли в 6 раз, а топливо за рубежом подорожало с 8 центов за галлон до 1 доллара и даже больше. К тому же астрономическими, а в некоторых случаях и недоступными для ряда горных предприятий, стали

1.3. Технология проведения горновскрышных работ с применением взрывов на выброс. Взрывы на выброс, в том числе и направленные, обладают неоспоримым преимуществом перед механическим перемещением вскрышных пород, который основан на временном факторе. Опыт работ, накопленный в практике взрывного дела, позволяет выделить следующие основные преимущества массовых взрывов перед экскаваторной перевалкой вскрышных пород: взрыв, как источник энергии, является наиболее эффективным средством механизац

В работе [1] были сформулированы предложения, основанные на экспериментальных данных, о возможности повышения эффективности взрывных работ за счет повышения КПД взрыва, т.е. увеличения доли полезной работы в зависимости от конечного эффекта (дробление, выброс или перемещение). Эти предложения были основаны на использовании специальных конструкций зарядов, предназначенных для выполнения определенной формы работы. Одними из наиболее эффективных конструкций зарядов, нашедших широкое распростране

1.5. Экспериментальные методы исследований и применяемая аппаратура Рассмотренные методики измерений были разработаны автором работы или модернизированы и адаптированы к условиям проведения эксперимента и целям решаемых задач, при этом они частично нашли свое отражение в опубликованных автором работах. Другие использованные методики в основном были заимствованы из литературы и задача их применения состояла только в масштабах освоения и использования. Поляризационно-оптический метод исследован

Твердая среда характеризуется прежде всего стремлением сохранять свою форму, сопротивляясь различным деформациям. Однако, как показывают последние исследования [59], наличие неоднородностей и тепловое движение атомов порождает необратимость сдвиговых деформаций, способствующих сглаживанию неоднородного поля напряжений внутри твердого тела. Для реальных твердых тел (например, горных пород) характерно наличие множества неоднородностей самого разного масштаба, которые проявляются прежде всего в

Исследования методом динамической фотоупругости проводились с зарядами азида свинца массой и' = 25, 50, 100 мг. Чтобы сохранить плотность заряжания ВВ постоянной для трех типов зарядов подбирался соответствующий радиус заряда /о. В экспериментах исследовалась область поля напряжений от R^ = 10г„ до К, = 45го с интервалом, равным пяти радиусам заряда. Объединение нескольких фоторегистрограмм, полученных для разных расстояний, позволяет получить общую картину затухания по всей исследуемой облас

2.2. Исследование действия взрыва в упруго-пластической среде Если хрупкие горные породы в очаге взрыва претерпевают существенные изменения сплошности (дробление и образование трещин), то пластические среды деформируются без видимого, явного нарушения структуры, а влияние взрыва на прочность материала сказывается прежде всего на величине временных параметров и объеме полости. Это обстоятельство значительно затрудняет опытное определение границы зоны пластических деформаций по изменению состоя

Большинство реальных горных пород отличается отсутствием сплошности, благодаря довольно сильной естественной трещиноватости. В естественных условиях лишь каменная соль является исключением, залежи которой иногда на несколько километров встречаются сплошными - без трещин. Этим объясняется то, что многие исследователи используют каменную соль в качестве среды для моделей. В хрупко-разрушаемых средах появляется дополнительный параметр, который может быть определен экспериментально - зона дроблен

. При анализе результатов исследования движения среды и механизма диссипации энергии при взрыве автор исходит из представлений, развитых в работах В.Н.Родионова, И.А. Сизова, В.М. Цветкова [59,65], суть которых сводится к следующему. Хотя давления, развиваемые при взрыве (10 кг/см ), оказывается меньше, чем модуль упругости (10^ кг/см^), это не означает, что диссипация энергии во фронте волны будет играть второстепенную роль. Действительно, твердые тела, сопротивляясь не только изменению объ

Расширение масштабов использования энергии взрыва в горной и строительной промышленности требует расхода огромного количества взрывчатых веществ. Поэтому важное место в исследованиях занимает изучение проблемы повышения полезного использования энергии взрыва и снижение удельного расхода ВВ. Выше было показано, что заряды с воздушными полостями являются одним из наиболее эффективных методов управления процессами выброса грунта, позволяющим существенно повысить полезную работу взрыва. Процесс д

. Для изучения механизма действия взрыва зарядов с воздушными полостями были проведены экспериментальные исследования параметров волн сжатия на плоских двумерных моделях. Нестационарное поле напряжений в двумерной твердой среде исследовали методом динамической фотоупругости, а поле массовых скоростей и смепдений методом электромагнитного тензометрирования. Модель представляла собой тонкую пластину толщиной 3 мм, изготовленную из эпоксидной смолы как с частичной трехмерностью, так и с дополнит

3.2. Влияние воздушной полости на параметры движения твердой среды. Для исследования механизма передачи энергии взрыва твердой среде на первой стадии развития процесса выброса были проведены сравнительные исследования действия обычных сферических зарядов и зарядов с воздушными полостями при взрывах их в упругопластической (оргстекло) и хрупко разрушаемой средах (тиосульфат натрия). 108 Задача о влиянии воздушной полости на эффективность взрыва сводится к определению параметров волны сжатия, и

3.3. Исследования процесса разлета грунта при взрывах на выброс. Теневой метод исследования движения свободной поверхности заключается в фиксировании положения некоторого объема, находящегося в параллельном пучке света, в известные моменты времени, с помощью скоростной кинокамеры. Перераспределение параметров движения среды в пространстве при действии зарядов с воздушными полостями, установленные на модельных взрывах, должно проявиться и на заключительных стадиях подъема и разлета грунта. В с

Опытно-промышленные исследования влияния конструкции заряда с воздушными полостями на показатели взрывов на выброс проводились в плотных, вязких глинах и плотных суглинках Кустанайской области. Заряды ВВ размещались в котлах, полученных взрывным уплотнением грунта при простреливании. Анализ результатов исследований эффективности действия зарядов при различном их расположении в зарядной полости (рис.

3.17) показал, что для применения наиболее удобной по сравнению со схемами аи б является

Советские ученые в результате многолетних исследований [34-37, 85 ] внесли большой вклад в развитие теории и практики направленных взрывов. Однако в большинстве случаев процент выброса пород в заданном направлении остался недостаточно высоким, исключая принцип направленного взрывания, предложенный М.А. Лаврентьевым, но требующим большого удельного расхо141 Таблица

3.7. Серии взрывов Показатели 1 Параметры расположения зарядов Конструкция зарядов Без воздушных полостей С воздушными полос

Создание рациональных конструкций зарядов базируется на результатах исследований зарядов с воздушными промежутками, конструкция которого остается наиболее эффективной и до настоящего времени. Незначительные осложнения, возникающие при механизированном способе заряжания скважин, а также недостаточная обеспеченность разрезов удобными и надежными средствами формирования зарядов рациональной конструкции являются единственным препятствием для полного перехода угольных разрезов на использование про

4.1. Исследование механизма действия удлиненных зарядов при взрыве в твердой среде В качестве моделей использовали блоки упруго-пластического материала типа плексигласа и из хрупко разрушаемого материалатиосульфат натрия, размеры которых позволили исключить влияние свободных поверхностей на параметры волн сжатия и тем самым получить качественную волновую картину от действия этих зарядов и количественные закономерности изменения основных параметров волн напряжений. В работе были использованы з

4.2. О движении среды вдоль образующей скважины при взрыве зарядов с воздушными промежутками. В работе [94] были рассмотрены вопросы о распределении импульса взрыва вдоль образующей скважины и показано, что при применении зарядов с воздушными промежутками импульс взрыва, передаваемый в среду возрастает. Для изучения процессов передачи механической энергии твердой среде при взрыве зарядов с воздушными промежутками проведены исследования распространения полей напряжений, массовых скоростей и см

4.3. Повышение эффективности разрушения твердой среды зарядами с многоточечным инициированием. Как показали исследования [96], для улучшения динамики процесса разрушения и увеличения эффективности действия взрыва необходимо обеспечить многократное воздействие источника на среду за счет изменения внутренней газодинамики в скважине. Этого можно достичь также использованием многоточечного инициирования удлиненного заряда. Рассмотрим заряд, помещенный в скважину и ограниченный с одной стороны пло

4.4. Рациональные конструкции зарядов при взрывании обводненных горных пород Применение рассмотренных конструкций зарядов при современной технологии возможно лишь в сухих или слабо обводненных скважинах. Усложняющиеся горно-геологические условия разработки угольных месторождений, связанные с переходом на нижние горизонты, требуют создания конструкций зарядов, способных эффективно работать в условиях средне и сильно обводненных массивов горных пород. Для эффективного взрывания массива горных п

. Для повышения надежности герметизации незаряженной части скважины с целью увеличения времени воздействия продуктов детонации на разрушаемую среду при взрыве была испытана схема активной забойки, представляющая собой серию зарядов ВВ малой величины, расположенных по высоте в инертной забойке и взрываемых одновременно со скважинным зарядом. Для оценки эффективности предложенной конструкции забойки была выполнена серия опытно-промышленных взрывов при различных типах забойки на карьерах Алмалык

Как показали опыты, проведенные на тиосульфате натрия, среда в области 34 радиусов заряда (гд) разрушается до порошкообразного состояния, а отчетливые границы зоны дробления определяются областью до 10 г^. Эти результаты подтверждаются данными, полученными в работах [46,64]. Для случая цилиндрической симметрии движения двухмерной твердой среды, определяемого дифференциальным уравнением (

4.60) дг^ г дг г с' а/ где и - смещение; с - скорость звука. -,1/2 с = радиальные и тангенциа

Глава 5. Повышение эффективности взрывов на сброс при бестранспортной системе разработки Моделирование является, по существу, единственным способом исследования процессов в сложных системах, экспериментальное воспроизведение которых в натурных условиях зачастую не возможно. В большинстве случаев под моделированием подразумеваются масштабные преобразования изучаемого явления, т.е. замена явления, происходящего в натуре, аналогичным явлением на физической модели, как правило, меньшего масштаба.

5.1. Результаты экспериментального моделирования процессов перемещения вскрышных пород в выработанное пространство В ходе экспериментов положение откоса выработанной породы относительно стенок вакуумной камеры не меняется. Зато может изменяться положение груди забоя, а, следовательно, и ширина выработанного пространства (рис.

5.2.). Схема лабораторной установки. Уступ с расположенными в нем — Л — Профиль "карьера" I Стенка вакуумной камеры 'Воздушные заряды - резиновая обол

5.2. Основные физические и технологические принципы разработки новых схем взрывания Установление возможности повышения эффективности взрывов на сброс и поиск более совершенных схем взрывания основывались на идеях рационального соответствия объемов перемещаемых вскрышных пород технологическим схемам вскрытия угольного пласта, снижения диссипативных потерь энергии взрыва при разрушении горного массива и учета кинематики движения взорванной горной массы [119]. С целью определения структуры форми

В силу ограниченных возможностей производственного эксперимента и новых принципов формирования схем взрывания было признано целесообразным провести предварительные испытания схемы взрывания в полигонных условиях на шпуровых зарядах. Экспериментальные взрывы проводились на разрезе «Междуреченский» в алевролитовых песчаниках, образующих почву угольного пласта и ненарушенных предыдущими взрывами [120]. Для снижения вредного действия взрыва в глубь массива и формирования следующего уступа последн

Сравнение результатов типового и экспериментального взрывов показало, что сосредоточение и рациональное размеш;ение зарядов в блоке позволяет увеличить дальность разлета породы на 50-70% при улучшении качества дробления. Интервалы замедления при послойной схеме взрывания можно выбирать аналогично схеме последовательного взрывания. Для приближенной оценке можно воспользоваться более простой зависимостью: (

5.12) где - средняя скорость трещинообразования с учетом волновых явлений. Извес

на сброс При ведении взрывных работ встречаются условия, требующие специфических методов взрывания, некоторые из которых рассмотрены ниже. Взрывание наклонных уступов Известные способы ведения взрывных работ скважинными зарядами не обеспечивают достаточно полного использования энергии газообразных продуктов взрыва для развала породы в случае, когда угол откоса уступа составляет 50-65 град. При традиционной технологии взрывания первый ряд скважин, как было показано выше, бурится с максимальным

. Рассматриваемые методы расчета предназначены для инженернотехнических работников разрезов, желающих освоить новую технологию ведения взрывных работ. Некоторые методы расчета вошли в разнообразные методические рекомендации и уже широко освоены в практике, другие, как например, расчет профиля развала, требующий определенных компьютерных навыков, только начинают внедряться в производство взрывных работ.

. Проведенными исследованиями установлено, что применением зарядов с воздушными полостями с меньшим на 25-30% запасом потенциальной энергии можно выполнять аналогичную механическую работу как и при обычных зарядах, рассчитанных для показателя действия взрыва \,0<п<Ъ. При этом достига­ ется снижение удельного расхода ВВ в среднем на 25-30% [86]. Результаты опытно-промышленных взрывов показали, что при использовании зарядов с воздушными полостями уменьшенного на 25%) веса с расстояниями

. Проектирование массовых взрывов на разрезах при бестранспортной системе разработки основано на использовании эмпирических зависимостей и отработанных схем взрывания, применяемых при транспортной системе, т.е. при взрывах на дробление. Анализ расчетных схем взрывания, изложенный в главе 1, показывает, что экспериментальные данные, служащие основой для эмпирических зависимостей, включают в себя в основном интегральные геометрические параметры взрываемого блока и удельный расход ВВ. Отсутствие

Инженерная модель, разработанная в настоящей работе, рассматривает движение отбрасываемой горной массы как одного куска. Используется достаточно простая модель развала. Коэффициент сброса вскрышной породы в постоянный отвал определяется геометрическим способом. Модель является однопараметрической. Подбор значения параметра, коэффициента полезного действия взрыва, может осуществляться по данным лабораторных экспериментов или в соответствии с пристрелочными натурными взрывами на разрезе. Уточне

6.4. Аналитический метод расчета параметров волн напряжений при взрыве в твердой среде Первые попытки создания расчетных моделей взрывов на сброс при бестранспортной технологии были предприняты за рубежом применительно к вертикальным скважинам. Более совершенная и наиболее универсальная программа моделирования взрыва, созданная в США, способна моделировать взрыв наклонных скважин, расположенных только в первом ряду [140]. Основные уравнения, используемые в программе, учитывают физику взрывных