Рахманов, Руслан Азаматович. Обоснование и разработка способа взрывного разрушения сложноструктурных массивов горных пород с крепкими включениями на карьерах

Краткое описание

Рахманов, Руслан Азаматович. Обоснование и разработка способа взрывного разрушения сложноструктурных массивов горных пород с крепкими включениями на карьерах : диссертация ... кандидата технических наук : 25.00.20 / Рахманов Руслан Азаматович; [Место защиты: Моск. гос. гор. ун-т].- Москва, 2013.- 130 с.: ил. РГБ ОД, 61 14-5/979

Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Московский государственный горный университет
(ФГБОУ ВПО МГГУ)
На правах рукописи
04 Z01364901
Рахманов Руслан Азаматович
ОБОСНОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА СПОСОБА ВЗРЫВНОГО
РАЗРУШЕНИЯ СЛОЖНОСТРУКТУРНЫХ МАССИВОВ ГОРНЫХ
ПОРОД С КРЕПКИМИ ВКЛЮЧЕНИЯМИ НА КАРЬЕРАХ
Специальность 25.00.20 - «Геомеханика, разрушение горных пород, руднич¬ная аэрогазодинамика и горная теплофизика».
Диссертация на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Научный руководитель
доктор технических наук Белин Владимир Арнольдович
Москва 2013
ВВЕДЕНИЕ 4
ГЛАВА 1. ГОРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪ¬ЕКТА ИССЛЕДОВАНИЙ И АНАЛИЗ СПОСОБОВ РЕГУЛИРОВА¬НИЯ СТЕПЕНЬЮ ВЗРЫВНОГО ДРОБЛЕНИЯ ПОРОДНОГО МАССИВА. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ 10
1.1. Анализ основных горно-геологических особенностей место¬
рождений осадочного происхождения с сложноструктурными массивами горных пород 10
1.2. Горно-геологическая характеристика объекта исследований на
примере пластового месторождения осадочного типа Джерой-Сардара 12
1.3. Анализ способов управления действием взрыва с применением
различных конструкций скважинных зарядов на открытых горных рабо¬тах 20
1.4. Выводы по первой главе 39
1.5. Цели и задачи исследований 42
ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ДЕЙСТВИЯ ЗАРЯДОВ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ ПРИ ДРОБЛЕ¬НИИ РАЗНОПРОЧНЫХ МАССИВОВ ГОРНЫХ ПОРОД 43
2.1. Анализ выполненных исследований и физических особенностей
взрывного разрушения разнопрочных массивов горных пород 43
2.2. Исследование механизма разрушения разнопрочного массива
горных пород и обоснование параметров комбинированного скважинного заряда ВВ 53
2.3. Аналитическое исследование короткозамедленного взрывного
воздействия скважинным зарядом ВВ на разнопрочные слои горных по¬род 63
2.4. Аналитическое исследование и обоснование параметров заряда
ВВ, располагаемого в крепком включении, залегающем в верхней части разнопрочного породного массива 70
2.5. Выводы по главе 2 76
ГЛАВА 3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ В ПОЛИГОННЫХ УСЛОВИЯХ ЭФ-ФЕКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ СКВАЖИННОГО ЗАРЯДА ВЗРЫВ-ЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ С ИЗМЕНЯЮЩИМИСЯ ДИАМЕТРАМИ ДЛЯ РАЗРУШЕНИЯ ВЕРХНЕЙ ЧАСТИ УСТУПА 79
3.1. Методика исследований 79
3.2. Первая серия испытаний — определение высоты заряда обеспе-чивающая максимально возможную зону разрушения поверхности уступа 82
3.3. Вторая серия испытаний - определение высоты недозаряда,
обеспечивающего максимально возможную зону разрушения поверхно¬сти уступа 84
3.4. Третья серия испытаний — определение эффективных парамет¬ров активной забойки 87
3.5. Выводы по главе 3 90
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА СПОСОБА ВЗРЫВНОГО РАЗРУШЕНИЯ ПОРОДНОГО МАССИВА С КРЕПКИМИ ВКЛЮЧЕНИЯМИ 91
4.1. Разработка способа взрывного разрушения и методики расчётов
параметров БВР для дробления разнопрочного породного массива 91
4.2. Опытно-промышленное внедрение разработанного способа
взрывания разнопрочного породного массива 95
4.3. Расчёт экономической эффективности от внедрения разрабо¬танного способа взрывания разнопрочного породного массива 109
4.4. Выводы по главе 4 110
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 112
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 114
ПРИЛОЖЕНИЕ 127

Список литературы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Диссертация является научно-квалификационной работой, в которой со¬держится решение задачи по обоснованию и разработке способа взрывного разрушения горных пород с крепкими включениями, расположенными в верхней части уступа, обеспечивающего уменьшение выхода негабарита и среднего размера куска взорванной горной массы для повышения производи¬тельности погрузочно-транспортного оборудования.
Основные научные результаты и практические выводы диссерта¬ционной работы заключаются в следующем:
1. Основной причиной низкого качества дробления и появления нега¬баритов при взрыве скважинных зарядов ВВ в разнопрочном породном масссиве, является образование неразрушенных зон в пределах крепких включений. Для предотвращения этого целесообразно формировать комби¬нированный скважинный заряд ВВ с изменяющимися энергетическими ха¬рактеристиками и заряжанием более мощного ВВ в крепкое включение.
2. Установлено, что регулирование степенью разрушения разнопроч¬ных слоёв горных пород должно производиться выбором детонационных ха¬рактеристик применяемых ВВ и диаметра зарядов ВВ, определяемых в зави¬симости от физико-механических свойств этих пород. Установлены уравне¬ния взаимосвязи характеристик ВВ и свойств разнопрочных слоёв массива для комбинированного скважинного заряда.
3. Разработаны способы передачи энергии взрыва разнопрочным слоям породного массива, основанные на теории короткозамедленного взрывания и механизме формирования взрывной воронки в верхней части уступа. Пред¬ложенные способы базируются на принципе суперпозиции расположения за-рядов, согласно которому динамические воздействия от близко расположенных зарядов ВВ суммируются, создавая повышенные взрывные напряжения в горном массиве.
4. Исследованиями на гравелитовом массиве месторождения Джерой- Сардара установлена зависимость высоты заряда, обеспечивающей максимальную зону разрушения поверхности уступа, и зависимость высоты верхней части активной забойки от диаметров заряда патронированного ВВ. Установлена параболическая зависимость изменения радиусов разрушения поверхности уступа от высоты недозаряда. Установлены параметры заряда из патронированного ВВ, при которых в гравелитовом массиве формируются характерные зоны разрушения поверхности уступа: воронкообразования, разрыхленного навала и заколообразования. За радиусом этих зон формируется зона трещинообразования.
5. На основе проведённых теоретических исследований и полигонных испытаний разработан способ взрывания разнопрочных массивов горных по¬род, учитывающий детонационные характеристики ВВ и свойства отдельных слоёв таких пород и обеспечивающий равномерное их дробление и эффек¬тивное использование энергии взрыва по высоте уступа. Новизна способа подтверждена патентом Российской Федерации на изобретение № 2478913.
6. Разработанный способ взрывания применён на месторождении Дже- рой-Сардара, разрабатываемого карьером Ташкура Навоийского горно- металлургического комбината. Он обеспечил повышение эффективности БВР, его применение позволяет снизить удельный расход ВВ и увеличить выход горной массы с одного метра скважины, снижает выход негабарита и средний размер взорванного куска в развале. В результате внедрения полу¬чен экономический эффект в размере 2 руб/м3 взрываемой горной массы в ценах 2012 года.