Источник: Прогрессивные направления развития машино-проборо-строительных отраслей и транспорта: Материалы междунар. научн.-техн. конф. студ.,асп. и молодых ученых. Том 2, г.Севастополь, 14-17 мая 2007 г. - Севастополь: Изд-во СевНТУ, 2007. - 24с
Среднее значение удельной энергоемкости бурения характеризует прочностные свойства горных пород с учетом коэффициента неоднородности массива. Оценка этого показателя в различных условиях устанавливает диапазон его изменения, который определяет оптимальные параметры буровзрывных работ. Такая оценка может быть получена при составлении классификации горных пород по удельной энергоемкости различных технологических процессов, сопутствующих добычи — бурению, взрыванию, выемке. Исходя из этого, необходимо выявить связь указанного показателя с показателем степени дробления горных пород т.е. с характеристикой их сопротивляемости при взрывной отбойке. С этой целью осуществлен ряд лабораторных и экспериментов.
Из энергетической теории прочности известно, что затраты энергии на дробление зависят от удельной работы дробления объема разрушаемой среды и качества дробления, которое выражается показателем степени дробления. В этом случае энергетические затраты:
где а — удельная работа разрушения среды; V – объем разрушаемой среды; Nр — показатель степени дробления.
Анализ уравнения (1) показывает, что при изменении физико-механических свойств среды должно изменится качество дробления ее, т.е. показатель степени дробления при постоянном значении энергии дробления.
В лабораторных условиях для определения дробимости горных пород от их физико-механических свойств была проведена серия опытов. Для опытов были взяты керны (диаметр 80мм, длина — 120-150мм). Керны дробили при помощи контактного воздействия взрыва. Для сохранения удельного расхода ВВ количество витков (длина) изменяли в зависимости от веса образца. В среднем на 1кг образца расходовалось 44,4см. В целях установления количественной характеристики дробимости образцов горных пород в зависимости от физико-механических свойств проводилось определение гранулометрического состава взорванных образцов с подразделением его на 7 классов по крупности (ситовой анализ). Анализ результатов показал, что между удельной работой и показателем степени дробления для образцов с различными физико-механическими свойствами существует определенное соответствие.
Превышение предела энергоемкости качественного разрушения горного массива можно достичь за счет избыточного сгущения сетки скважин или увеличенного расхода ВВ. Улучшение качества дробления при этом не наблюдается, а работа заряда переходит из области дробления в область выброса со значительным возрастанием затрат энергии на разлет.
Предел энергоемкости качественного дробления среды зависит от условий приложения нагрузки, скорости деформации среды и общего энергетического потенциала ВВ.
При взрывании забоев с наличием обнаженных поверхностей значительная часть энергии заряда расходуется на бесполезную работу — перемещение пород в сторону обнаженных поверхностей, что вызывает быстрый выход продуктов детонации из взрываемого массива. При взрывании на подобранный забой неизбежен развал горной массы после взрыва. В условиях взрывания пород, крепких и весьма крепких, при высоте уступа 15-20м величина развала 40-60м и более. Коэффициент разрыхления взорванной горной массы при этом наибольший и достигает 1,5-1,6. Удельный расход ВВ колеблется от 0,5 до 1,0 кг/м3 т.е. взрывы нескольких рядов скважинных зарядов на не подобранный забой требуют повышенного удельного расхода ВВ. Тип ВВ оказывает существенное влияние на характер разрушения и результат взрыва в породах различных категорий, поэтому применяемые ВВ должны соответствовать условиям пластического и хрупкого разрушения пород, тем более при взрывании на не подобранный забой при многорядном короткозамедленном взрывании.
На основании результатов испытаний и исследований составлена классификация горных пород карьеров Донбасса по суммарной удельной энергоемкости буровзрывного комплекса. Классификация составлена в соответствии с общим принципом построения горно-технологических классификация: величина интервалов между соседними классами должна быть не меньше пол суммы полей вероятного рассеяния центральных значений этих классов.
Оценка долевого участия каждого их технологических процессов в породах различной крепости позволяет на этой основе устанавливать основные направления технического прогресса в области разработки пород.