Блінков Володимир Віталійович. Удосконалення конструкцій набійок зарядів вибухових речовин для підвищення ефективності та безпеки вибухових робіт

brief description

Блінков Володимир Віталійович. Удосконалення конструкцій набійок зарядів вибухових речовин для підвищення ефективності та безпеки вибухових робіт : Дис... канд. наук: 05.15.11 2007

Блінков В.В. Удосконалення конструкцій набійок зарядів вибухових речовин для підвищення ефективності та безпеки вибухових робіт. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.15.11 Фізичні процеси гірничого виробництва Кременчуцький державний політехнічний університет імені Михайла Остроградського, м. Кременчук, 2007 р.
Метою роботи є підвищення ефективності та безпеки вибухових робіт при руйнуванні гірських порід за рахунок удосконалення конструкцій набійок зарядів вибухових речовин.
Обгрунтування виконано теоретичним, експериментальним та дослідно- промисловими методами. У роботі вперше було досліджено вплив розмірів частинок матеріалу набійки на коефіцієнт передавання енергії вибуху в оточуюче середовище.
Вперше теоретично обгрунтовано методику розрахунку параметрів буровибухових робіт при проведенні гірничих виробок у шахтах небезпечних щодо газу та пилу з урахуванням створення пиловибухозахисних заслонів з полум'ягасних компонентів набійки.
Основні результати досліджень впроваджено на кар'єрах Кременчуцького регіону та прийняті для використання в паспортах буровибухових робіт у шахтах небезпечних щодо газу та пилу.

На підставі виконаних наукових досліджень у дисертаційній роботі викладено нове рішення актуальної науково-технічної задачі підвищення інтенсивності вибухового дроблення скельних порід на кар'єрах і ефективності формування пиловибухозахисних заслонів під час проведення гірничих виробок у шахтах, небезпечних щодо газу та пилу. В основу роботи покладено теоретичні й експериментальні дослідження особливостей і закономірностей поведінки різних конструкцій набійок при вибуху для розробки науково обґрунтованих методик проектування оптимальних параметрів їх конструктивних елементів.
Основні наукові положення і практичні рекомендації, одержані в процесі досліджень і дослідно-промислової перевірки представлених розробок, дозволили сформулювати наступні висновки:
1. Теоретично і експериментально встановлено, що від величини частинок матеріалу набійки залежить коефіцієнт передачі енергії вибуху у гірський масив.
В умовах експерименту збільшення величини частинок матеріалу набійки від 30 40 мкм (пилоподібні) до 0,2 0,5 мм (пісок) коефіцієнт передачі енергії вибуху в матеріал зразків зростає в 1,3 разу (з 13 % до 17 %).
Застосування набійки зарядів ВР призводить до збільшення в 1,71 2,24 рази частки енергії, що передається під час вибуху зразкам з гірських порід.
2. Одержана кореляційна залежність середньої швидкості вильоту набійки зі шпуру від вологості пластичних матеріалів набійки (глина).
Збільшення вологості пластичного матеріалу (глини) набійки з 3 5 % до 13 15 % приводить до відсутності бічного розльоту матеріалу набійки після вильоту його зі шпуру. При вологості 13 15 % після вильоту зі шпуру набійка рухається деякий час як суцільне тіло. Рух набійки в осьовому напрямку незалежно від вологості її матеріалу є коливальним, що обумовлено динамікою розширення газоподібних продуктів детонації і хвильовими процесами в зарядній порожнині.
3. Набійка із сипких матеріалів являє собою дисперсне середовище, властивості якого залежать від розмірів складових фракцій матеріалу набійки. При переважанні в матеріалі набійки великих фракцій розмірами 0,04 0,05 діаметра свердловини (шпуру) і більше у замкнутому об'ємі зарядної порожнини при достатній довжині набійки під дією силових впливів формується жорсткий каркас за рахунок розклинювання частинок.
Залежно від міцності та стійкості утвореного каркаса і властивостей заповнювача на кожен компонент набійки активні сили передаються різними способами, з яких переважаючими є:
хвильові впливи, на утворений каркас;
газодинамічні впливи на заповнювач і каркасне утворення.
4. Експериментально визначені кінематичні параметри руху набійок різних конструкцій та їх вплив на інтенсивність дроблення матеріалу моделей у зонах розміщення заряду ВР і матеріалу набійки.
Інтенсивність дроблення моделей з гірських порід за інших рівних умов залежить від конструкції набійки. Найбільш ефективні набійки зарядів ВР із сипких матеріалів, розосереджені повітряними проміжками або інертними жорсткими вставками.
5. Досліджено особливості і характер сил діючих на різні конструкції набійок свердловинних зарядів ВР і визначено найбільш ефективні з них, які забезпечують збільшення тривалості замикання продуктів детонації в зарядній порожнині та підвищення інтенсивності дроблення гірських порід у кар'єрах.
6. Використання для формування набійки свердловинних зарядів ВР грубозернистого матеріалу набійки (наприклад, щебеню фракцій 5 20 мм) дозволяє поліпшити дроблення верхньої частини уступу й понизити вихід негабаритних фракцій, на 8 10 %, а діаметр середнього шматка гірської маси на 6 7 % за рахунок проникнення продуктів детонації в набійку і створення додаткового тиску на стінки свердловини.
7. Застосування комбінованих набійок у свердловинних зарядах ВР збільшує герметичність замикання продуктів детонації в зарядній порожнині за рахунок зменшення їх фільтрації крізь пористі матеріали набійки, що призводить до посилення вибухової дії на масив і підвищення інтенсивності дроблення гірської маси. Діаметр середнього шматка гірської маси при відбої необводнених порід свердловинними зарядами ВР з використанням комбінованих набійок зменшується на 9,7 11,5 % при у необводнених умовах.
8. В обводнених свердловинах висока герметичність зарядної порожнини досягається при формуванні набійок з грубозернистого матеріалу (наприклад, щебеню фракцій 5 20 мм), оскільки вода, що заповнює порожнечі в щебені, ускладнює прорив крізь набійку продуктів детонації із зарядної порожнини. У цьому відношенні вода виконує функції пластичного прошарку в набійці, забезпечуючи збільшення тривалість вибухової дії і підвищення інтенсивності дроблення гірської маси.
9. Формування в сипких набійках повітряних порожнин, сполучених із зарядними порожнинами подовжніми каналами (діаметри каналів 50 мм при діаметрі свердловин 220 і 250 мм) змінює параметри газодинамічних потоків у зарядній порожнині, силові дії на масив і покращує якість дроблення відбитої гірської маси. Діаметр середнього шматка гірської маси при використанні таких конструкцій набійок свердловинних зарядів ВР зменшується на 12 15 %.
10. Властивості матеріалу набійки та її конструкція зумовлюють ефективність і надійність розпилювання його в атмосфері гірсничих виробок при вибуху. Для підвищення безпеки вибухових робіт, попередження і локалізації осередків займання або вибухів у шахтах, небезпечних щодо газу та пилу, доцільно використовувати водяні, пастоподібні, гелеві й пилоподібні набійки з подовжніми каналами в патронах набійок. Діаметр каналу в патронах набійки повинен складати 1/6 1/5 діаметра шпуру, а його довжина 1/2 1/3 його довжини.
11. Для шахт, небезпечних щодо газу та пилу розроблені конструкції набійок з флегматизуючих матеріалів і розроблена методика розрахунку параметрів буровибухових робіт при проведенні гірничих виробок. Запропоновані параметри БВР забезпечують у забоях гірничих виробок створення надійних пиловибухозахисних заслонів за рахунок розпилювання матеріалу набійки при вибуху. Створення таких заслонів запобігає або локалізує осередки займання метаноповітряних сумішей у шахтах, небезпечних щодо газу та пилу.
12. Розроблені рекомендації та конструкції набійок передані ПП "Акватол" і впроваджені при проведенні масових вибухів на Мало-Кохнівському і Рижевському гранітних кар'єрах, розрізах Редутського щебзавода і Крюківського кар'єроуправління. За рахунок підвищення коефіцієнта передачі енергії вибуху у відбивану частину масиву вихід негабариту на зазначених підприємствах знизився з 8 11 %, до 5 6 %, що дозволило одержати сумарний економічний ефект 48,7 тис. грн. в 2005 2006 р.
Рекомендації щодо вибору раціональних конструкцій набійок з флегматизуючих матеріалів і методика розрахунку параметрів БВР при проведенні гірничих виробок в шахтах небезпечних щодо газу і пилу передані для впровадження в об'єднання "Донецькшахтопрохідка", що підвищило безпеку праці.