Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
БИЛЕТ №7
1. ОПЕРАТИВНАЯ ОЦЕНКА СЕБЕСТОИМОСТИ БУРЕНИЯ ШПУРОВ И СКВАЖИН.Для бурения шпуров наиболее часто применяют перфораторы (пневматические отбойные молотки) и электросверла.
Рабочей частью перфораторов являются долотчатый буровой инструмент, крестообразные и звездчатые буры и коронки. Форма и материал бурового инструмента зависят от свойств (крепости, вязкости и т. п.) и трещиноватости грунтов.
Шпуры глубиной до 2,5 м и диаметром до 45 мм бурят ручными легкими (до 20 кг) и средними (до 25 кг) перфораторами; глубиной более 2,5 м и диаметром 47...75 мм тяжелыми (до 35 кг), устанавливаемыми на специальных тележках или треногах.
Поэтому для обеспечения надежности безопасности при эксплуатации оборудования для механизации работе ВВ необходимо выполнять требования для работы зарядных машин и механизмов:
• определить чувствительность ВВ к механическому воздействию (удару, трению) и определить их безопасные параметры, на основе чего создать безопасные и эффективные заряжающие устройства;
• изучить степень электризации различных гранулированных (алюмо- и тротилсодержащих) ВВ и разработать меры, предупреждающие накопление зарядов статического электричества при пневмотранспортировании и заряжании;
• разработать средства пылеподавления предупреждения просыпания ВВ при пневмозаряжании, особенно восстающих скважин в подземных условиях;
• определить условия бестарного хранения и транспортирования гранулированных ВВ.
Для улучшения дробления породы иногда рекомендуется между основными располагать дополнительные заряды в шпурах или скважинах уменьшенной глубины и диаметра (рис. 1). Глубина дополнительных шпуров и скважин принимается равной длине забойки в основных. Несмотря на значительное улучшение качества дробления, этот способ можно рекомендовать только для небольших карьеров при малой мощности погрузочно-транспортного и особенно дробильного оборудования с допустимыми размерами куска 0,3-0,4 м и высоким выходом негабарита при взрыве (15-20% и выше). Это объясняется тем, что комбинированное обдуривание неэффективно с точки зрения организации работ, малопроизводительно, а себестоимость бурения в 1,5-2 раза, выше, чем при обычном способе.
2. Инициирующие взрывчатые вещества индивидуальные вещества или смеси, легко взрывающиеся под действием простого начального импульса (удар, трение, луч огня) с выделением энергии, достаточной для воспламенения или детонации бризантных взрывчатых веществ. Характерная особенность инициирующих взрывчатых веществ легкий переход горения во взрыв в тех условиях, в которых такой переход для вторичных взрывчатых веществ не происходит.
Инициирующие ВВ используются в капсюлях-детонаторах для возбуждения детонации бризантных ВВ, в капсюлях-воспламенителях для воспламенения порохов и пиротехнических составов. В капсюлях-детонаторах как правило применяются индивидуальные соединения, а в капсюлях-;воспламенителях разл. смеси - т.н. ударные или запальные составы.
Гремучая ртуть серая
|
|||||||
Гремучая ртуть белая |
3.РАСЧЕТ ВРУБОВ С КОМПЕНСАЦИОННЫМИ СКВАЖИНАМИ ПРИ ПРОХОДКЕ ПОДЗЕМНОЙ ВЫРАБОТКЕ. при проходке многих горных выработок на забое создается вруб - первичное углубление, которое дает дополнительное обнажение поверхности и ослабляет породу.
Различают врубовые, отбойные и оконтуривающие шпуры.
Врубовые шпуры предназначены для создания дополнительной обнаженной поверхности, облегчающей полезную работу другим - отбойным шпурам. Они всегда взрываются первыми. Количество врубовых шпуров обычно 3-6 штук в зависимости от крепости пород. В некоторых случаях в очень крепких породах в центре забоя бурятся 1-2 холостых шпура, которые не имеют заряда и играют роль дополнительной обнаженной поверхности.
Схема размещения и ориентировка врубовых шпуров на забое называется типом вруба.
По принципу действия врубы разделяются на отрывающие (клиновые, пирамидальные), в которых шпуры наклонены к оси выработки и разрушающие (прямые, призматические, щелевые) с ориентировкой шпуров параллельно оси выработки.
Врубы первой группы боле распространенные, но их глубина лимитируется шириной выработки (В).
l шп = (0,7-0,9)В
Углы наклона зависят от крепости пород. Породы с коэффициентом крепости по Протодьяконову 15-20 бурятся с максимальным наклоном - 600, менее крепкие (15-5) - 650 град и от 1до 5 с углом не более 700.
Шпуры второй группы позволяют осуществлять заходки большей величины.
l шп = (1,1-1,3)В
Расстояние между отбойными несколько больше, чем между врубовыми, так как последние работают в более трудных условиях (монолитный массив пород). Отбойные шпуры в свою очередь, хотя и могут взрываться одновременно, по своему расположению делятся на вспомогательные и оконтуривающие. Первые расположены ближе к врубовым и расширяют вруб, а задача оконтуривающих шпуров - обеспечить сохранение заданных параметров сечения горной выработки. Для этого в крепких породах они бурятся с наклоном с выходом нижней части за пределы контура выработки, в средних же по крепости породах они могут буриться вертикальными или наклонными, но при этом остаются в контуре выработки.
На основе практических данных установлена область применения различных врубов. В массивных породах наиболее эффективным является пирамидальный вруб в центральной части забоя. Клиновый вруб применяют в слоистых породах. Прямые врубы (щелевой и призматический) могут применяться в выработках малых сечений.
Вспомогательные шпуры производят отбойку породы в сторону боковой обнаженной поверхности (вруба). Они взрываются вслед за взрывом врубовых шпуров и способствуют расширению врубовой полости.
Оконтуривающие шпуры, взрываемые последними, предназначены для придания выработке запроектированной формы и размеров поперечного сечения.
В забоях выработок небольшого сечения вспомогательные шпуры иногда не бурят, а их функции выполняют оконтуривающие шпуры.
Билет №8
1.Вращательное бурение скважин резцовыми коронками (Шнековое бурение (от нем. Schnecke улитка, завиток, винт) является разновидностью вращательного бурения. Специфика технологии заключается в том, что удаление с забоя и транспортирование по скважины разрушенной породы осуществляют одновременно с проходкой скважины не потоком очистного агента, а за счет свойств вращающегося непрерывного шнека или шнековой колонны. Обычно шнековое бурение осуществляют сплошным забоем. Также можно вести шнековое бурение с отбором ненарушенных образцов породы (керна) с помощью полых магазинных шнеков или съемных грунтоносов.
Шнековое бурение наиболее распространенный и наиболее универсальный способ из всех видов неглубокого бурения. Его применяют при бурении скважин глубиной до 50-80 м в породах от I до VIII категорий по буримости, в том числе в гравийно-галечных, в породах с включением валунов, в грунтах со скальными включениями. Одной из причин широкого распространения шнекового бурения является и то, что при применении данной технологии в большинстве пород происходит попутно закрепление стенок скважины поднимаемой породой. В строительной отрасли шнековое бурения используют для бурения под различные виды свай под забивные сваи (в том числе лидерное бурение), буровые набивные и инъекционные сваи. Также шнековое бурение является стартовой площадкой для применения других технологий устройства фундаментов (струйная цементация грунтов (jet-grouting), «стена в грунте» и др.). Шнековое бурение производится также при производстве работ по укреплению фундаментов и грунтов, решении задач подземного строительства.
2. Тротил Тринитротолуо́л (троти́л, тол, TNT, 2,4,6-тринитрометилбензол) одно из наиболее распространённых бризантных взрывчатых веществ. Представляет собой желтоватое кристаллическое вещество с температурой плавления 80,85 °C (плавится в очень горячей воде).
Применяется в промышленности и военном деле как самостоятельно в гранулированном (гранулотол), прессованном или литом виде, так и в составе многих взрывчатых смесей (алюмотол, аммонал, аммонит и другие). В США тротил в промышленности и горном деле не применяют с начала 1990-х годов из-за токсичности продуктов взрыва.
Тротил гораздо стабильнее многих других взрывчатых веществ, например, динамита, к трению и нагреванию, и загорается только при температуре 290 °C, поэтому может быть относительно безопасно нагрет до температуры плавления. Это очень удобно, так как позволяет легко придать нужную форму при помощи литья. Литой или прессованный тротил можно поджечь. Он горит без взрыва желтоватым пламенем. Для взрыва обычно необходимо использование детонатора, однако порошкообразный тротил с примесями может иметь повышенную чувствительность к внешним воздействиям, в том числе и к пламени.
3. СТЕПЕНЬ ДРОБЛЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД ВЗРЫВОМ.Использование: изобретение относится к области горного дела и строительства и может быть использовано при дроблении взрывом горных пород, естественных и искусственных твердых массивов. Сущность изобретения: способ включает бурение взрывных скважин рядами, перед бурением определяют необходимые затраты энергии на образование единицы поверхности кусков дробимой среды и с учетом необходимого расхода энергии для получения требуемой степени дробления задают параметры расположения скважин и расстояние между скважинами в первом и последующих рядах, расстояние между скважинами выбирают с учетом максимального использования энергии, а взрывание производят с учетом максимального взаимодействия зарядов ВВ.
Задачей изобретения является получение заданной степени дробления среднего размера куска в раздробленном массиве при соответствующем этому проценте выхода негабаритных кусков, а также уменьшение буровых работ и расходов взрывчатого вещества (ВВ) на дробление за счет расширения диапазона количественных показателей свойств породы по дробимости, детонационного импеданса применяемого ВВ, диаметра скважин, минимально возможного расстояния заряда до обнаженной поверхности забоя и максимально возможного расстояния между скважинами в ряду при максимально возможном взаимодействии зарядов ВВ.
Технический результат состоит в том, что достигается заданный средний размер куска в раздробленном массиве с соответствующим этому проценту выхода негабаритных кусков, при этом снижаются объем буровых работ и расход ВВ.
Патентуемый способ осуществляют следующим образом. Определяют прочность на сжатие подлежащего дроблению массива пород и среднее расстояние между трещинами в массиве и определяют затраты энергии на образование единицы поверхности кусков и задают параметры расположения скважин и с учетом этой энергии определяют расстояние между скважинами в ряду и между рядами. Учитывая детонационный импеданс применяемого ВВ, определяют коэффициент K1, который является функцией от удельной массы и скоpости детонации ВВ где удельная масса ВВ, кг/м3; c скорость детонации ВВ, м/c.
Билет №9
Эмульсионные ВВ (эмулиты) однородные смеси, в качестве окислителя, как правило, содержащие пересыщенный водный раствор нитрата аммония с добавкой нитрата натрия или кальция, реже- перхлоратов. Для повышения взрывчатых характеристик могут содержать добавки бризантных ВВ (гексоген) или соли азотной (хлорной) кислоты и орг. аминов (нитраты метиламина, этилендиамина и т.д.). Горючим служат разл. синтетические масла, дизельное топливо, воск, парафин и тд. Иногда используются синтетические полимеры и каучуки. Для повышения теплоты взрыва могут содержать до 15% алюминия. Содержание воды в готовой смеси составляет 5-20%. Плотность готовой смеси варьируется в пределах 0.9-1.35 г/см 3 . Кислородный баланс как правило нулевой или положительный. По виду эмульсии существуют 2 типа эмульсионных ВВ: “масло в воде” и “вода в масле” . Составы типа “масло в воде” (прямая эмульсия) по составу и св-вам можно отнести к водонаполенным ВВ (см также), они тоже содержат загуститель и структурирующий агент, однако горючим компонентом является эмульсия жидкого топлива в водном растворе солей-окислителей. Стабильность эмульсии поддерживается соответствующим эмульгатором. Составы типа “вода в масле” (обратная эмульсия), называемые эмулитами представляют собой эмульсию высококонцентрированного (пересыщенного) водного р-ра солей окислителя в углеводородном горючем. Обратные эмульсии обладают лучшей водостойкостью чем прямые эмульсии, т.к. микрокапли раствора окислителя окружены тонкой водонепроницаемой пленкой углеводородного горючего. Эта пленка также в определенной мере препятствует кристаллизации нитратов, что увеличивает жизнеспособность эмульсии и позволяет использовать пересыщенные р-ры и эвтектические смеси. Для всех типов ЭВВ характерно однородное распределение компонентов по массе вещества и заметно большая (по сравнению с простейшими смесями типа АС - дизельное топливо) площадь контакта окислителя и горючего. В качестве эмульгаторов для прямых эмульсий используют гл. обр. соли алкиламидов, алкил и арилсульфаты т.п. Для стабилизации обратных эмульсий используют сложные эфиры ангидросорбита и высших жирных кислот (сорбитаны или СПАНы), производные оксазолинов, соли алкиламинов и др.
Большая часть современных промышленных ВВ представляют собой суспензии смесей аммиачной селитры с различными горючими и добавками в воде (акватол, ифзанит, карбатол). Существует огромное число суспензионных взрывчатых составов, в которых либо окислители, либо горючие представляют собой жидкую среду. Применяются для заливки шпуров, но большинство таких составов со временем утратили техническую и экономическую целесообразность применения.
3 вопрос. РАСЧЕТ ЗАРЯДОВ ВВ ПРИ КОНТУРНОМ ВЗРЫВАНИИ ОТКРЫТЫМ СПОСОБОМ
4.2.1 Контурное взрывание представляет собой метод управления действием взрыва с целью обеспечения сохранности законтурного породного массива, повышения устойчивости незакрепленных породных обнажений, образования гладких поверхностей и снижения законтурных переборов.
4.2.2. Метод контурного взрывания реализуется путем; использования технических средств и приемов, обеспечивающих получение заданного эффекта при минимальном уровне дробящего и сейсмического воздействия контурных зарядов на окружающий породный массив. Это достигается за счет равномерного распределения по длине скважины штатных зарядов ВВ пониженной мощности (как правило, аммонит № 6ЖВ) с образованием контурного заряда определенной линейной плотности (кг/м), которую рассчитывают по формуле:
; (4.2.1)
4.2.3. В качестве штатных зарядов могут быть использованы патронированные ВВ диаметром 32÷36 мм. При этом контурный заряд заданной линейной плотности изготавливают путём закрепления патронов на двойной нити детонирующего шнура через одинаковые промежутки, длину (м) которых определяют по формуле:
(4.2.2)
где Qп - вес одного патрона, кг;
lп - его длина, м.
4.2.4. В качестве штатных зарядов могут быть также использованы допущенные к постоянному применению в условиях, не опасных по взрыву газа и пыли, специальные гирляндовые заряды промышленного изготовления ЗКВГ-40 и ЗКБГ-60 соответственно диаметром 40 мм и 60 мм и длиной 10 м. В конструктивном отношении они представляют собой заполненный порошкообразным аммонитом № 6ЖВ полиэтиленовый шланг, пережатый через 400÷600 мм металлическими клипсами и снабженный несущим капроновым шнуром. Эти заряды рекомендуется применять в контурных скважинах диаметром более 125 мм.
4.2.5. При отработке уступа в условиях подземного сооружения контурные строчки размещают на проектных границах отбиваемого породного слоя. В зависимости от высоты уступа и структурных особенностей породы контурные строчки могут быть выполнены вертикальными или слабо наклоненными (в пределах 10 - 15° от вертикали). Вертикальные строчки применяются при высоте уступа до 9÷11 м и слаботрещиноватых или монолитных породах, наклонные - при высоте уступа более 11 м и трещиноватых породах.
4.2.6. Существует два метода контурного взрывания: предварительное преобразование и последующее оконтуривание. Для условий отбойки породы с применением скважинных зарядов, когда окружающий породный массив подвергается достаточно мощному взрывному воздействию, рекомендуется применять метод предварительного щелеобразования, при котором контурные строчки взрывают первыми в серии отбойных скважинных зарядов, либо образуют контурную щель необходимой длины с опережением на один-два цикла.
4.2.7. Расстояние (м) между контурными скважинами при предварительном преобразовании определяют по формуле:
; (4.2.3)
где qк |
- расчетный удельный расход ВВ, кг/м ; |
lз.к. |
- длина забойки контурного заряда, м; |
lк |
- полная длина контурной скважины (на 10 ÷ 12 больше длины ближайших отбойных скважин), м. |
4.2.8. Расчетный удельный расход ВВ (кг/м3) и дайну забойки (м) контурного заряда определяют по формулам:
; (4.2.4)
; (4.2.5)
4.2.9. Для снижения интенсивности взрывного воздействия отбойных скважин на законтурный породный массив полную длину контурных скважин рекомендуется увеличить по сравнению с длиной приконтурных отбойных, скважин на величину lз.к.
4.2.10. Для улучшения качества щелеобразования на уровне нижних концов контурных скважин в забой последних следует помещать дополнительный заряд ВВ, вес которого (кг) определяют по формуле
Qк = 0.4·αк·ρmax (4.2.6)
где ρmax |
- максимальная линейная плотность насыпного заряжания скважины данного диаметра, кг/м. |
Полученное значение округляют в большую сторону до величины, соответствующей весу необходимого числа стандартных патронов ВВ подходящего диаметра.
4.2.11. Суммарный вес ВВ в одной контурной скважине (кг) определяют по формуле:
Qскв = ρк(lк - lз.к.) + Qк; (4.2.7)
4.2.12. Применение метода последующего оконтуривания при уступной отбойке в условиях подземного сооружения сопряжено с целым рядом технологических трудностей - невозможность размещения бурового оборудования на узких бермах, повышенный риск в работе взрывника вблизи обрыва. При этом возрастает выход негабарита, поскольку мощности контурных зарядов не хватает на качественное дробление породы. Кроме того, о кружащий породный массив испытывает значительно большее (в 2÷3 раза) сейсмовзрывное воздействие отбойных скважин, чем при их оконтуривании щелью предварительного откола. Поэтому метод последующего оконтуривания при уступной отбойке в условиях подземного сооружения не может быть рекомендован в качестве эффективного технического мероприятия.
Билет №10
Проникающая в заряд вода может вымывать из него растворимые компоненты (например, аммиачную селитру) и флегматизировать взрывчатые вещества, снижая его детонационную способность или вызывая её полную потерю. Водоустойчивость порошкообразным взрывчатым веществам придают добавкой какого-либо гидрофобного вещества (например, тонкодисперсного стеарата кальция), иногда в сочетании с набухающим при соприкосновении с водой полимером. Гранулированным взрывчатым веществам аммиачно-селитренного типа водоустойчивость придают либо сплошной капсюляцией её гранул расплавленным тротилом, либо введением жидкого парафина или масла перед грануляцией. В водосодержащих взрывчатых веществах загущают их жидкую фазу водорастворимым полимером (полиакриламидом, натриевой солью карбоксиметилцеллюлозы) и добавляют соли металлов для поперечной "сшивки" образовавшихся мицелл. Для водонерастворимых взрывчатых веществ (например, гранулотола) водоустойчивость достигается подбором размеров его гранул, при которых флегматизирующее действие воды малозаметно.
Взрывчатые вещества считают неограниченно водоустойчивыми (алюмотол, гранулотол и т.п.), если они способны детонировать в воде на любой глубине в течение неопределённо долгого времени, и ограниченно высоководоустойчивыми (гранитолы и др.), если они не теряют детонационные способности в течение нескольких суток пребывания в обводнённых скважинах или нескольких часов в обводнённых шпурах.
Билет №11
Крепостью горной породы принято характеризовать ее сопротивляемость разрушению проф. М. М. Протодьяконов в 1926 г. предложил классификацию всех горных пород по их крепости.
В основу этой классификации положена мысль о том, что сопротивляемость горной породы любым видам разрушения (бурению различными способами, взрыванию и т.п.).
Крепость горной породы есть комплексная характеристика породы, определяемая целым рядом ее физико-механических свойств, оказывающих влияние на процесс ее разрушения при бурении. Крепость горной породы есть величина постоянная, не зависящая от способа бурения.
Ориентировочно коэффициент крепости I может быть принят равным 0,01 от предела прочности горной породы при одноосном сжатии (I = 0,01 осж).
Буримость породы это величина углубки скважины за единицу времени чистого бурения (механическая скорость бурения). Она оценивается в м/ч, см/мин, мм/мин.
Буримость пород устанавливается опытным путем для определенных горных пород и породоразрушающих инструментов при рациональных режимах бурений. Так как при различных способах бурения механизм разрушения горных пород различен, то и буримость одной и той же породы при различных способах бурения будет различной. Буримость породы характеризуется следующими показателями: механической скоростью бурения, величиной проходки до допустимого износа породоразрушающего инструмента, затратой времени на проходку 1 м скважины. Эти величины зависят не только от свойств породы, но и от вида и конструкции породоразрушающего инструмента и параметров режима бурения. По мере усовершенствования породоразрушающих инструментов и технологических параметров «буримость» пород повышается.
В настоящее время существует большое количество шкал буримости пород различными породоразрушающими инструментами и различными способами. Эти шкалы не увязаны друг с другом.
Горные породы по буримости для вращательного колонкового бурения разделены на двенадцать категорий х. Критерием отнесения породы к той или иной категории буримости является углубка скважины за 1 ч чистого бурения при определенных условиях (тип и диаметр буровой коронки, глубина скважины и т. д.). При отклонениях от установленных (стандартных) условий вводятся поправочные коэффициенты.
Скорость детонации заряда ВВ зависит от характеристики самого ВВ (тип ВВ, его дисперсность, плотность ВВ в заряде), диаметра заряда и условий взрывания (наружный или внутренний заряд в шнуре или скважине, наличие забойки).
Диаметр и оболочка заряда. Для каждого ВВ можно найти два нехарактерных диаметра заряда: критический диаметр, при дальнейшем уменьшении которого детонация заряда ВВ становится неустойчивой, т.е. может происходить затухание детонации. С увеличением диаметра заряда больше критического скорость детонации увеличивается до определенного значения диаметра, называемого предельным, при дальнейшем увеличении которого скорость детонации заряда ВВ не увеличивается.
Высокое давление на фронте волны детонации вызывает интенсивное расширение продуктов детонации в стороны. Возникающие при этом волны разрежения будут распространяться в зону химической реакции и снижать давление и температуру продуктов взрыва, а следовательно, снижать скорость детонации за счет снижения величины энергии подпитки фронта волны детонации. Характер протекания этого процесса зависит от соотношения ширины зоны химической реакции и диаметра заряда. Любое химическое соединение или смесь способна детонировать, если реакция их разложения экзотермична, а выделение энергии реакции во фронт детонационной волны достаточно для обеспечения распространения по веществу детонационной волны с постоянными параметрами.
Таким образом, у грубодисперсных ВВ с широкой зоной химической реакции критический диаметр больше, чем у порошкообразных.
Если заряд окружен оболочкой, затрудняющей разлет продуктов взрыва, критический диаметр заряда уменьшается в 1,5-2,5 раза и больше. Например, для аммиачной селитры (порошкообразной) при взрыве в стеклянной трубке критический диаметр значительно больше, чем в стальной трубе.
Оболочка не оказывает заметного влияния на скорость детонации зарядов из однокомпонентных ВВ большой плотности; и, наоборот, сильно влияет на скорость детонации зарядов средней плотности, а также смесевых ВВ. На скорость детонации влияют главным образом инерционные свойства оболочки и ее сжимаемость. При малых плотностях заряжания на устойчивость детонации оказывает влияние и прочность оболочки. Оболочка позволяет снизить величину критического диаметра, т.е. достигнуть устойчивой детонации при меньших диаметрах. При больших диаметрах (близких к предельным) скорости детонации открытых зарядов и зарядов в оболочках примерно одинаковы.
При применении ВВ в зарядах небольшого диаметра, необходимо обеспечивать тщательное заполнение шпура взрывчатым веществом, чтобы последний выполнял роль оболочки, а также выполнять качественную забойку заряда. При зарядах большого диаметра эти факторы мало влияют на устойчивость детонации.
Изменение скорости детонации в зависимости от диаметра заряда определяется механизмом взрывного превращения в детонационной волне. Различают два характерных режима взрывного превращения. Первый развивается в виде теплового взрыва за фронтом ударной волны. При этом время подготовки ВВ к реакции намного больше, чем время самой реакции. Этот механизм требует сильного сжатия и разогрева слоя ВВ за счет действия ударной волны большого давления. При таком механизме вследствие быстрого протекания химической реакции газы взрыва не успевают расшириться, а потому как только диаметр заряда становится больше критического, его скорость детонации будет близка к предельной. Такой режим характерен для однокомпонентных жидких ВВ или тех ВВ, плотность которых близка к предельной. Второй режим развивается в виде воспламенения частиц ВВ в «горячих» точках, получаемых за счет адиабатического сжатия и разогрева воздушных включений или схлопывания пор. Реакция в форме взрывного горения распространяется по поверхности, а затем в глубь частиц ВВ.
Под действием взрыва скважинного заряда скальные горные породы, которые относятся к хрупким средам, в основном своем объеме (до 75-80 %) разрушаются радиальными трещинами растяжения. Поскольку основные эффекты КЗВ базируются на образовании дополнительных свободных поверхностей, было рассмотрено поле скоростей роста трещин вблизи этой поверхности. Для установления зависимости скорости роста трещин разрыва от величины напряжения выполнен анализ напряженного состояния среды при приложении взрывных нагрузок на основе "зонной" модели разрушения.
В результате решения задачи осесимметричного нагружения упругого цилиндра внутренним давлением Р получены выражения для определения радиальной и тангенциальной составляющих поля напряжений при взрыве заряда в неограниченном массиве и вблизи боковой свободной поверхности.
Взрыв заряда в условиях неограниченного массива описывается формулой
, (1)
Взрыв заряда вблизи боковой свободной поверхности описывается формулами:
, (2)
, (3)
(4)
, (5)
(6)
где σr, σт - собственно радиальная и тангенциальная составляющие поля напряжений (МПа); Рс - давление в цилиндрической полости при максимальном ее расширении (МПа); Rп - радиус взрывной полости в конечной стадии ее расширения (м); r - текущее расстояние (м); r1 - расстояние по нормали от центра отверстия до грани полуплоскости (м); β - угол между нормалью к грани полуплоскости и направлением на точку, где определяется напряжение; R0 - радиус заряда (м); ρВВ - плотность ВВ (кг/м3); D - скорость детонации ВВ (м/с); σсж - допустимое напряжение при одноосном сжатии; ρ0 - плотность вытесненной породы (кг/м3); С - скорость звука в породе (м/с).
Vr. м/с
500
700
560
800
1
2
3
200
300
400
r
20
15
10
5
1 - по линии, параллельной свободной поверхности; 2 - по образующей призмы выброса;
Расчеты на ЭВМ характера распределения поля напряжений при взрывном нагружении показали, что напряжения от взрыва удлиненного заряда в пределах воронки выброса распределяются асимметрично при наличии свободной поверхности. Значения напряжений на кромке уступа по нормали от заряда значительно выше, чем параллельно свободной поверхности. Например, на расстоянии от центра взрыва, равном тринадцати диаметрам заряда, растягивающие напряжения по нормали к свободной поверхности в 1,5 раза превышают напряжения по образующей призмы выброса и в 2,1 раза - по линии, параллельной свободной поверхности. Кроме того, сопротивляемость массива разрушению в сторону свободной поверхности ниже, чем в сторону массива. Следовательно, скорости трещинообразования в сторону свободной поверхности должны быть выше, чем в сторону массива и вдоль нее. С целью проверки данного предположения был проведен расчет поля скоростей трещинообразования вблизи свободной поверхности при взрыве скважинного заряда ВВ. Расчет выполнен по формулам для скорости развития трещин растяжения при нестационарных нагрузках. Анализ полученных зависимостей скорости роста трещины растяжения от приведенного расстояния при взрыве заряда вблизи свободной поверхности (рис. 1) показывает, что наибольшие значения отмечены в направлении по нормали к боковой свободной поверхности, наименьшие значения - по линии, параллельной свободной поверхности.