Митейко Віталій Станіславович Iнститут гірництва та геології Спеціальність: Розробка родовищ корисних копалин Тема роботи: ««Обгрунтування параметрів і конструкції патрона невибухового руйнівного матеріалу того, що створює направлене руйнування»»

         Научний керівник: доцент, к.т.н. Сахно Iван Георгійович

1. Обгрунтування та актуальність теми

        Невибухові руйнуючі речовини (НРВ) і матеріали (НРМ), протягом останніх 40 років знайшли широке застосування у світовій практиці. За цей час було розроблено більше 60 невибухових руйнуючіх композицій. В основному ці композиції застосовуються в будівництві при ліквідації несучих елементів, конструкцій і фундаментів будівель, споруд, промислових і житлових об'єктів в умовах, коли застосування традиційних вибухових матеріалів неможливе або заборонено вимогами правил безпеки. Також є досвід застосування зазначених матеріалів при видобутку і оброблення блоків цінних гірських порід, в цьому випадку застосування НРВ за рахунок відсутності динамічного єфекту при руйнуванні, дозволяє підвищити якість обробки матеріалів і знизити кількість відходів.[1]

        Найбільше число НРВ розроблено в Японії, найвідомішими є матеріали японських компаній Онода призначені царем Ко ЛТД (Брістар), Сумітомо Сімент Ко ЛТД (С-Майті), Ніппон Сімент Ко (Хемібрейкер). Однак композиції японських фірм мають досить високу вартість. Більш дешевими аналогами є матеріал НРС-1, що випускається в Росії та НРВ-80 випускається вітчизняною промисловістю.[2]

        При вирішенні ряду задач, в гірській практиці, виникає необхідність спрямованого руйнування масивів гірських порід, для цієї мети застосовують кумулятивні заряди ВР. Однак застосування вибухових робіт на пластах небезпечних по пилу і газу має певні обмеження правилами безпеки, а на пластах небезпечних за раптовими викидами вугілля,породи і газу не завжди можна застосувати,і вимагає спеціального режиму ведення робіт.

        Використання в таких випадках НРМ не вимагає спеціальних дозволів на ведення робіт, не створює динамічного впливу на масив. Тому питання обгрунтування параметрів патрона НРМ є актуальним.[4]

2 Цілі і завдання дослідження

        Мета роботи-розробка конструкції та обгрунтування параметрів патрона НРМ який дозволяє направлено руйнувати масив гірських порід.

        Ідея роботи - полягає у створенні спрямованого руйнування в породах за рахунок використання нових особливостей саморозширяючіх матеріалів і управління їх роботою.

        Завдання, які вирішуються в магістерській роботі:

1. Встановлення закономірностей роботи матеріалу в умовах подібних з шахтними

2. Розробка конструкції патрона НРМ

3. Обгрунтування раціональних параметрів розробленого патрона

        Об'єкт дослідження - структурно неоднорідний породний масив. Предмет досліджень - процеси руйнування породного масиву. Методи дослідження - систематизація, аналітичний, метод фізичного моделювання, стендові випробування, метод статистичної обробки даних.

3 Наукова новизна і практична цінність роботи

         Наукова новизна роботи полягає в наступному: - вперше встановлені особливості роботи складів НРМ у полі неравнокомпоненних напруг; - досліджено особливості протікання процесу гідратації в часі.

        Практична цінність роботи полягає у створенні патрона НРМ, що дозволяє управляти напрямком руйнування масивів.[5]

4 Огляд існуючих досліджень і розробок по темі.

        Питання спрямованого руйнування гірських порід вивчені досить детально, і в основному базуються на основі застосування кумулятивних зарядів ВР. Однак застосування вибухового руйнування не завжди допустимо з позицій безпеки, вимагає зупинки робіт, виведення людей, особливого режиму на пластах небезпечних за раптовими викидами вугілля породи і газу. Прикладами необхідності практичного застосування кумулятивних зарядів в шахті є примусове обвалення породних консолей, зависаючих за лавою і передове торпедування порід. При цьому:

1. Спосіб примусового обвалення, згідно з п. 2.13 рекомендується для застосування тільки на шахтах безпечних по газу і пилу.

2. Проведення примусового обвалення за цим способом має сенс тільки після виходу його в демонтажний ходок і в постановки комплексу на демонтаж, інакше обрізувана консоль призведе до посадки комплексу на «жорстко». Зберегти при цьому демонтажні ходок буде вельми складно.

        Недоліки передового торпедування:

1. Велика довжина свердловин, велика витрата ВР

2. Велике динамічний вплив на гірські породи під час вибуху, що небезпечно на викидонебезпечних пластах.[6]

        В останні роки в світовій практиці починають широко застосовуватися невибухові руйнуючі матеріали,які здатні різко збільшуватися в об'емі та створювати високий тиск в результаті протікання реакцій гідратації.

        Матеріали на основі невибухових руйнуючих речовин (НРВ) в даний час застосовуються в інженерному будівництві для руйнування фундаментів та інших будівельних конструкцій. У гірничій справі ці речовини застосовуються для руйнування міцних кригких порід, дроблення негабаритних блоків при видобутку скельних порід відкритим способом, відбійки каменесамоцвітної сировини та в інших випадках замість традиційних вибухових речовин (ГОСТ 9479-84). Це обумовлено високою безпекою виконання робіт, відсутністю сейсмічного єфекту і вибухових газів. .

        В якості технічного засобу створення руйнуючих напружень в роботі передбачається застосування невибухової руйнуючого НРВ-80 (ДСТУ БВ.2.7-75-98), що випускається в даний час в Україні з можливістю його подальшої модифікації добавками, що підвищують швидкість реакції гідратації. Вказаний матеріал представляє собою порошкоподібну речовину на основі оксиду кальцію, є пилячим, негорючим, вибухобезпечним, що дозволяє застосовувати його в шахтних умовах.

         Наукові розробки по створенню спрямованого руйнування порід за допомогою НРМ у світі не велися.

5 Поточні і плановані результати по темі досліджень

        Основною перспективою досліджень є можливість використання результатів роботи на підприємствах вугільної промисловості України.

На даний момент магістерська робота знаходиться в стадії розробки, у січні 2011 року більш докладну інформацію можна отримати у автора Митейка Віталія Станіславовича або у наукового керівника Сахно Івана Георгійовича.[7]

         Результати магістерської роботи будуть служити основою для подальших досліджень.

Література

1. Кавано Тошио. Невзрывчатое средство разрушения Секко то сэккай. Gyps and Lime, 1982, N 176, с.41-48. 2. Авторское свидетельство СССР N 1648911, кл. C 04B 7/00, 1989.

2. Сахно И.Г. Лабораторные исследования свойств и разработка методов управления компрессионно-прочностными характеристиками саморасширяющихся составов / Вісті Донецького гірничого інституту. – 2005. - №2 С..

3. Касьян Н.Н., Сахно И.Г. Лабораторные исследование влияния компонентного состава НРВ-80 на его рабочую характеристику при укреплении вмещающего горные выработки массива // Вісник Криворізького технічного університету. 2009. - №23. - С. 31-34.

4.Ершов Л.В., Л.К. Либерман, И.Б. Нейман "Механика горных пород" – М.: Недра, 1987. – 192с.

5.Касьян Н.Н., Негрей С.Г., Сахно И.Г. О влиянии механического отпора выдавливанию пород почвы горных выработок на их смещения // Разработка рудных месторождений. – 2004.– Вып. 87. – С. 28-29.

6. КД 12.01.01.501-98. Система забезпечення надійного та безпечного функціонування гірничих виробок із анкерним кріпленням. Загальні технічні вимоги / Минуглепром Украины 1998.

7. Касьян H.H., Сахно И.Г. Влияние схем расположения анкеров в слоистом массиве на его деформационные характеристики // Вісті Донецького гірничого інституту. - 2005. - №2. - С. 84-86.