Вы здесь

Управління енергетичним потенціалом спінених вибухових систем для руйнування гірських порід

Автор: 
Лисюк Світлана Дмитрівна
Тип работы: 
Дис. канд. наук
Год: 
2002
Артикул:
3402U002343
99 грн
(320 руб)
Добавить в корзину

Содержимое

РАЗДЕЛ 2
МЕТОДИКА ЛАБОРАТОРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ВСПЕНЕННЫХ ВЗРЫВЧАТЫХ СИСТЕМ
2.1. Обоснование объекта, предмета и методов исследования
Как следует из приведенного обзорного анализа известных аммиачно - селитренных бестротиловых ВС, каждая из них имеет свои особенности компоновки и структуры. ВС состоят из сыпучей смеси твердых компонентов; имеют в своем составе помимо твердых составляющих жидкую фазу в виде жидкости, геля или эмульсии. Энергетический потенциал таких ВС характеризуется их рецептурой и стабильностью физического состояния.
Вспененные взрывчатые системы (ВВС) имеют в своем составе твердые частицы, газовые включения и жидкость. В принципе, в таких системах пузырьки газа составляют дисперсную фазу; жидкость в виде тонких пленок вокруг пузырьков - дисперсионную среду; твердая фаза - стабилизаторы системы [67]. Развитая поверхность раздела газ - жидкость согласно второму закону термодинамики, является причиной нестойкости этих систем. Устойчивость их зависит от конфигурации ячеек (пузырьков газа) и толщины пленок вокруг них. Она максимальна в случае равномерных по размеру ячеек многогранной формы при минимальной толщине пленок. Как показывает практика, в минерализованных пенах наблюдается разнодисперсность ячеек формой близкой к сферической. Такие пены условно стабильны, поскольку в них жидкая фаза из пленок удаляется, истекая под действием силы тяжести, и происходит коалесценция - слияние газовых пузырьков (эффект Плато) [67].
Продолжительность жизни пены зависит от множества факторов: вида и концентрации ПАВ, кратности и дисперсности пены, наличия стабилизаторов и т.д. [67]. Причем наиболее устойчивы пены с мелкими ячейками на основе анионактивных ПАВ. Что касается размеров частиц твердой фазы, то однозначных указаний на этот счет не имеется, известно лишь [67], что "...тонкие порошки твердых веществ дают прочные пленки пены...", а наличие разнодисперсных твердых включений уменьшает устойчивость систем.
Таким образом физическое состояние ВВС находится в сложной зависимости от множества влияющих на него факторов, а непосредственно ВВС, как любая взрывчатая система, характеризуется энергетическим потенциалом, который для нее имеет вид:

(2.1)

где f (C) - функция состояния вспененной системы; QV - параметр, отражающий термохимические характеристики рецептурного состава ВВС; ?ВВС - параметр, характеризующий способность физически стабильной системы к реализации оптимального энергетического потенциала.
Из приведенного соотношения следует, что на энергетический потенциал ВВС оказывает влияние как рецептура системы, обеспечивающая определенную теплоту ее взрывчатого превращения, так и физическое состояния системы. Причем, если рецептура системы задается, то физическое состояние системы будет изменяться в зависимости от изменения определяющих его факторов.
Поскольку энергетический потенциал ВВС, как ее важнейшая физико - химическая характеристика, является также важной технологической характеристикой ВВС, как и любой ВС, то его формирование выбирается в качестве объекта исследования. Оптимальный эффект разрушения породы обеспечивается лишь зарядом ВВС со стабильным энергетическим потенциалом, который зависит, согласно (2.1), как от параметров, отражающих термохимические характеристики рецептурного состава ВВС, так и характеризующих способность физически стабильной системы к реализации оптимального энергетического потенциала. Поэтому физическая устойчивость, оптимизация физико - химического состояния ВВС, ее рациональные параметры для эффективного дробления негабаритов являются предметом исследований.
Исходя из поставленной в работе цели с учетом особенностей объекта и предмета исследования, выбираются методы исследования. Выбор методов определяется их целевым назначением, простотой и надежностью. Последовательность использования методов исследования определяется спецификой формирования ВВС. Из теоретических методов в работе используются логический, гипотетический, натурного моделирования, расчетно - и графо - аналитические, математической статистики, а также технико - экономического анализа. Из экспериментальных методов используются: объемно - весовой, объемный, ситовой, микрофотографии и измерения геометрических параметров. Сущность применяемых методов сводится к следующему.
Применяемый логический и гипотетический методы позволяют изучить состояние решения существующей проблемы, определить направление, цель и объект исследований. Метод моделирования помогает в определении предмета исследования, установлении и обосновании с привлечением существующих теоретических представлений факторов влияния на предмет исследования, а также в постановке задач и разработке методики исследований.
Применение экспериментальных методов, диктуемое необходимостью детального изучения объекта, позволяет получить набор эмпирических данных об изменении параметров объекта исследования в зависимости от факторов влияния.
Применение графо - аналитического метода позволяет иллюстрировать наглядно тенденцию изменения параметров в зависимости от факторов влияния и расшифровать физический смысл происходящих процессов. Обработка экспериментальных данных с помощью математического аппарата дает вид эмпирической зависимости, приближенной к аналитической. Технико - экономический анализ применяется при определении экономической эффективности результатов работы. Расчетно - аналитический метод используется как основной в исследовании изменения параметров и установлении закономерности влияния независимой переменной на фиксируемый параметр, или в подтверждение экспериментально установленных значений исследуемых параметров.
2.2. Моделирование вспененных взрывчатых систем и обоснование алгоритма исследований
Как следует из изложенного в 2.1, объект исследования является функцией состояния ВВС. Чтобы установить факторы, определяющие состояние ВВС, необходимо иметь представление о происходящих в ней процессах. Для этого исследуемая ВВС м