.
Анализируя эту зависимость, можно видеть, что удельный расход взрывчатого вещества увеличивается с увеличением прочностных свойств массива, степени дробления и величины развала горной массы после взрыва и уменьшается с увеличением энергии используемого взрывчатого вещества и коэффициента ее использования для дробления массива и формирования развала, необходимых параметров по технологии выемочно-погрузочных работ.
В карьере в конкретных природных условиях достижение необходимых параметров взорванной горной массы для горнотранспортного оборудования технологического потока обеспечивается регулированием параметров буровзрывных работ на карьере.
Параметры буровзрывных работ делятся на две группы.
К первой относятся: удельный расход взрывчатого вещества (q), диаметр заряда(d), линия сопротивления по подошве(W), сетка скважин (а х b),
ко второй: вид взрывчатого вещества, конструкция заряда, последовательность взрывания и использование замедления, число рядов скважин, величина и материал забойки.
Изменение параметров первой группы позволяет регулировать в широком диапазоне степень дробления, параметров второй группы - получение необходимых по технологическим условиям размеров развала горной массы.
Управление параметрами буровзрывных работ заключается в использовании закономерностей воздействия каждого и всех вместе на результаты взрывного разрушения массива горных пород.
Удельный расход взрывчатого вещества. В первой группе наибольшее влияние на степень дробления пород оказывает удельный расход взрывчатого вещества.
По экспериментальным исследованиям действие взрыва в массиве горных пород представляется в следующем виде. Детонационная волна, которая образуется при взрыве взрывчатого вещества на границе заряд — горная порода переходит в ударную волну, параметры которой определяются свойствами массива горных пород и взрывчатого вещества. По мере удаления ударной волны от границы раздела, скорость её уменьшается вследствие потерь энергии и в дальнейшем остается постоянной. В этой зоне равной от 1 до 6 диаметров заряда напряжение, возникающее в горной породе, вызывает пластические деформации, вследствие чего ее дробление. На большем от этой величины расстоянии в радиальном направлении возникают сжимающие напряжения, в тангенциальном — растягивающие. Величина этой зоны составляет 35440 радиусов заряда. Дальше напряжение в массиве становится меньше величины сопротивления породы разрушению, и горная порода этой зоны массива испытывает только колебательные движения. Когда волна напряжений достигнет обнаженной поверхности, образуется отраженная волна, к тому же после высвобождения газов, образующихся при взрыве взрывчатого вещества, по трещинам и через забойку сильно сжатая порода первой зоны смещается в сторону центра заряда. Отраженная волна формирует в массиве вторичное сжатие от мнимого центра, находящегося на таком же расстоянии от обнаженной поверхности, как и заряд, производя разрушения в глубь массива.
По теории В. К. Шехурдина, в основу которой положен принцип энергетического состояния горной породы в зависимости от ее свойств и положения относительно поверхности земли, величину зоны сильного дробления (смятия) или преобладания пластических деформаций можно определить по выражению, м
,
где p - масса заряда в 1 м скважины, кг;
Q - теплота взрыва, ккал/кг;
A - механический эквивалент тепла 4,19 Дж/кал;
=3,14;
= (10f +gH) - удельная энергоемкость разрушения массива в зоне смятия, Дж/м3;
f - коэффициент крепости по шкале М. М. Протодьяконова;
- плотность породы, кг/м3;
g = 9,8 - ускорение свободного падения, м/с;
H - глубина расположения заряда от поверхности земли, м.
Радиус разрушения горных пород радиальными трещинами
,
где = 0,04(10f +gH)— удельная энергоемкость разрушения массива путем развития магистральных трещин, Дж/м3.
Из рассмотренной выше энергетической теории разрушения видно, что для увеличения степени дробления горных пород требуется увеличение затрат энергии, т. е. увеличение удельного расхода взрывчатого вещества или его мощности. Однако в конкретных условиях существует предел, после которого без специальных технологических приемов увеличение удельного расхода не влияет на степень дробления.
Рассматривая влияние удельного расхода взрывчатого вещества на степень дробления горных пород, учитывается и экономический аспект. Увеличение расхода взрывчатого вещества при росте объема буровых работ влечет за собой повышение затрат на подготовку горных пород к выемке.
Экспериментальными исследованиями и практикой доказано, что увеличение степени дробления массива пропорционально увеличению полезного использования энергии взрыва. С этой целью применяют взрывание зарядов в зажатой среде путем использования “подпорной стенки”, мгновенного взрывания многорядного блока без замедления и специальных запирающих зарядов в забойке скважины.
Диаметр заряда. С учетом минимальных затрат по всему технологическому потоку величина эффективного диаметра скважин равна диаметру заряда взрывчатого вещества.
При постоянном удельном расходе взрывчатого вещества равномерное распределение в массиве взрывчатого вещества способствует увеличению степени дробления Экспериментальные исследования показывают, что уменьшение диаметра скважин улучшает состав горных пород после взрыва (dср), снижая крупность прямо пропорционально линейному масштабу изменения диаметра заряда взрывчатого вещества d.
Линия сопротивления по подошве. Линия сопротивления по подошве линейно связана с диаметром заряда. С учетом явления трещинообразования массива при взрыве заряда взрывчатого вещества линия сопротивления по подошве должна быть равна величине радиуса трещинообразования.
Перебур скважины. Перебур осуществляют с целью проработки подошвы. Он основан на действии заряда в массиве, в результате которого образуется воронка взрыва. Линия наименьшего сопротивления принимается как радиус воронки взрыва, а глубина перебура — как глубина заложения заряда.
Величина забойки. Величина забойки, в которой образуется зона нерегулируемого дробления, не должна превышать размера негабаритного куска. С другой стороны, при разработке нижележащего горизонта верхняя его часть представляет собой зону разрушенную зарядами в перебурах скважин вышележащего горизонта. Следовательно, величина забойки скважин должна быть не менее величины перебура.
Сетка скважин. Согласно теории взрыва при одновременном взрывании двух соседних зарядов, расположенных на расстоянии, возникают большие по величине по сравнению с одиночным взрыванием растягивающие напряжения, что увеличивает действие взрыва на отрыв горной массы по линии скважин.