Митейко Виталий Станиславович Институт горного дела и геологии Специальность: Разработка месторождений полезных ископаемых Тема выпускной работы: «Обоснование параметров и конструкции патрона невзрывного разрушающего материала создающего направленное разрушение»

        Научный руководитель: доцент, к.т.н. Сахно Иван Георгиевич

1. Обоснование и актуальность темы

        Невзрывчатые разрушающие вещества (НРВ) и материалы (НРМ), их содержащие, в течение последних 40 лет нашли широкое применение в мировой практике. За это время было разработано более 60 невзрывных разрушающих композиций. В основном эти композиции применяются в строительстве при ликвидации несущих элементов, конструкций и фундаментов зданий, сооружений, промышленных и жилых объектов в условиях, когда применение традиционных взрывчатых материалов невозможно или запрещено требованиями правил безопасности. Также имеется опыт применения указанных материалов при добыче и разделывании блоков ценных горных пород, в этом случае применение НРВ за счет отсутствия динамического эффекта при разрушении, позволяет повысить качество разделки добываемых материалов и снизить количество отходов.[1]

        Наибольшее число НРВ разработано в Японии, самыми известными являются материалы японских компаний Онода Симеит Ко ЛТД (Бристар), Сумитомо Симент Ко ЛТД (С-Майт), Ниппон Симент Ко (Хемибрейкер). Однако композиции японских фирм имеют достаточно высокую стоимость. Более дешевыми аналогами являются материал НРС-1, выпускаемый в России и НРВ-80 выпускаемый отечественной промышленностью.

        При решении ряда задач, в горной практике, возникает необходимость направленного разрушения массивов горных пород, для этой цели применяют кумулятивные заряды ВВ. Однако применение взрывных работ на пластах опасных по пыли и газу имеет определенные ограничения правилами безопасности, а на пластах опасных по внезапным выбросам угля породы и газа не всегда применимо и требует специального режима ведения работ.

        Использование в таких случаях НРМ не требует специальных разрешений на ведение работ, не создает динамического воздействия на массив. Поэтому вопрос обоснования параметров патрона НРМ является актуальным.[4]

2 Цели и задачи исследования

        Цель работы –разработка конструкции и обоснование параметров патрона НРМ позволяющего направленно разрушать массив горных пород.

        Идея работы – заключается в создании направленного разрушения в породах за счет использования новых особенностей саморасширяющихся материалов и управления их работой.

        Задачи, решаемые в магистерской работе:

1. Установление закономерностей работы материала в условиях сходных с шахтными

2. Разработка конструкции патрона НРМ

3. Обоснование рациональных параметров разработанного патрона.

        Объект исследования – структурно неоднородный породный массив. Предмет исследований – процессы разрушения породного массива. Методы исследования – систематизация, аналитический, метод физического моделирования, стендовые испытания, метод статистической обработки данных.[5]

3 Научная новизна и практическая ценность работы

        Научная новизна работы заключается в следующем: - впервые установлены особенности работы составов НРМ в поле неравнокомпоненных напряжений; - исследованы особенности протекания процесса гидратации во времени.

        Практическая ценность работы заключается в создании патрона НРМ, позволяющего управлять направлением разрушения массивов.[6]

4 Обзор существующих исследований и разработок по теме.

        Вопросы направленного разрушения горных пород изучены достаточно детально, и в основном основаны на применении кумулятивных зарядов ВВ. Однако применение взрывного разрушения не всегда допустимо с позиций безопасности, требует остановки работ, вывода людей, особого режима на пластах опасных по внезапным выбросам угля породы и газа. Примерами необходимости практического применения кумулятивных зарядов в шахте является принудительное обрушение породных консолей, зависающих за лавой и передовое торпедирование пород. При этом

1. Способ принудительного обрушения, согласно п. 2.13 рекомендуется для применения только на шахтах неопасных по газу и пыли.

2. Проведение принудительного обрушения по этому способу имеет смысл только после выхода его в демонтажный ходок и в постановки комплекса на демонтаж, иначе обрезаемая консоль приведет к посадке комплекса на «жестко». Сохранить при этом демонтажный ходок будет весьма сложно.

        Недостатки передового торпедирования

1. Большая длина скважин, большой расход ВВ

2. Большое динамическое воздействие на горные породы при взрыве, что опасно на выбросоопасном пласте.

        В последние годы в мировой практике начинают широко применяться невзрывчатые разрушающие материалы, способные резко увеличиваться в объеме и создавать высокие давления в результате протекания реакций гидратации.

        Материалы на основе невзрывчатых разрушающих веществ (НРВ) в настоящее время применяются в инженерном строительстве для разрушения фундаментов и других строительных конструкций. В горном деле эти вещества применяются для разрушения прочных хрупких пород, дробления негабаритных блоков при добыче скальных пород открытым способом, отбойке камнесамоцветного сырья и других случаях взамен традиционных взрывчатых веществ (ГОСТ 9479-84). Это обусловлено высокой безопасностью выполнения работ, отсутствуем сейсмического эффекта и взрывных газов.

        В качестве технического средства создания разрушающих напряжений в работе предполагается применение невзрывчатого разрушающего средства НРВ-80 (ДСТУ БВ.2.7-75-98), выпускаемого в настоящее время в Украине с возможностью его дальнейшей модификации добавками, повышающими скорость реакции гидратации. Указанный материал представляет собой порошкообразное вещество на основе оксида кальция, является пылящим, негорючим, невзрывоопасным, что позволяет применять его в шахтных условиях.

        Научные разработки по созданию направленного разрушения пород при помощи НРМ в мире не велись.

5 Текущие и планируемые результаты по теме исследований

        Основной перспективой исследований является возможность использования результатов работы на предприятиях угольной промышленности Украины.На данный момент магистерская работа находится в стадии разрабоки, в январе 2011 года более подробную информацию можно получить у автора Митейка Виталия Станиславовича или у научного руководителя Сахно Ивана Георгиевича.[7]

        Результаты магистерской работы будут служить основой для дальнейших исследований.

Литература

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.