РАЗДЕЛ 2
ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИКИ ПОДВИЖКИ ПАТРОНОВ ВВ В ВОДОЗАПОЛНЕННЫХ ВЕРТИКАЛЬНЫХ
ШПУРАХ ВЗРЫВОМ СБЛИЖЕННЫХ ШПУРОВЫХ ЗАРЯДОВ
2.1. Обоснование схемы расположения шпуров и конструкции заряда при
экспериментальных взрываниях
Одной из основных причин неустойчивой, неполной детонации шпуровых зарядов ВВ
является наличие воздушных или инертных (заполненных водой породной или
угольной мелочью) промежутков между патронами ВВ [9, 33, 34]. Как показано в
разделе 1 данной работы, разрывы между патронами ВВ могут образоваться не
только при заряжании, но и в процессе взрывания вследствие их подвижки,
обусловленной взаимным влиянием зарядов при групповом разновременном, в том
числе и короткозамедленном взрывании [34]. Наиболее вероятным механизмом
данного явления признан следующий [51].
В результате взрыва шпурового заряда ВВ формируется волна сжатия, которая
распространяется в массиве горных пород в направлении от заряда. Достигнув
поверхности забоя, волна отражается от него в форме волны растяжения
(разрежения). Под действием отраженной волны в породном массиве возникают
растягивающие напряжения и, как следствие, появляются откольные явления. В
результате этого забойка шпуров и верхние патроны ВВ отделяются от колонки
заряда и начинают двигаться в шпуре.
Весомым аргументом в защиту этого механизма может служить и экспериментальный
факт, установленный в работе [33] при изучении процесса выбрасывания патронов
ВВ из шпуров от действия взрыва соседнего заряда. В этих опытах после
производства взрывания в «боевой» шпур нагнеталась вода. Как показали
наблюдения, в исследуемые шпуры она не поступала, хотя подвижка патронов в них
при взрывании имела место. Следовательно, «боевой» и исследуемые шпуры не
сообщались между собой, т.е. породные перегородки между ними не были
разрушены.
До настоящего времени этот процесс не был исследован аналитически, поэтому
поставленная в работе задача по установлению фактических величин подвижки
патронов в шпурах при проходке вертикальных шахтных стволов решается
экспериментальным путем.
Фронт волны разрежения представляет собой сферическую поверхность (рис. 2.1),
радиус которой R0 согласно [51, 52] равен:
R0 = W + h, (2.1)
где W – линия наименьшего сопротивления, ЛНС, м;
h – максимально возможная длина устьевого участка шпура, подвергаемая
воздействию волны разрежения от взрыва в нем заряда ВВ (стрела сегмента пород,
подвергаемых действию откольных явлений), м.
Задача по установлению глубины распространения волны разрежения в шпуре впервые
была решена в работе [53] при определении минимально необходимой длины сыпучей
забойки для обеспечения полного камуфлета, т.е. режима взрывания, при котором
забойка не выбрасывается из шпура под действием в нем взрыва заряда ВВ.
Полученная формула имеет вид:
, (2.2)
где Sш – площадь поперечного сечения шпура, м2;
mзар – масса взрываемого шпурового заряда ВВ, кг;
сзаб – плотность забойки в шпуре, кг/м3.
Автор работы [53] полагает, что численный параметр в формуле (2.2) является
полной (гауссовой) кривизной поверхности волны разрежения в какой-то точке (его
размерность м-2 соответствует размерности этого параметра).
В данной работе следует в первом приближении оценить величину площади участка
забоя вертикального ствола, на которой действует волна разрежения, возникающая
от взрыва шпурового заряда ВВ. Это необходимо для разработки схемы расположения
шпуров при экспериментальном изучении динамики возможной осевой подвижки
патронов ВВ в вертикальных шпурах, заполненных водой при групповом взрывании
шпуровых зарядов ВВ.
Диаметр этой зоны а (см. рис. 2.1) нетрудно рассчитать пользуясь известной в
математике формулой:
. (2.3)
Анализ условий производства взрывных работ в вертикальных шахтных стволах, а
также использованные в работе [53] фундаментальные предпосылки при решении
задачи по разрушающему действию волны разрежения в виде откольных явлений дает
основание утверждать, что формула (2.2) может быть использована для решения
поставленной в данной работе задачи. Эти предпосылки заключаются в следующем.
Первое. При взрывных работах в вертикальных шахтных стволах применяется в
основном аммонал скальный № 1 прессованный в патронах диаметром 45 мм (диаметр
шпуров равен 52 мм). В работе [53] обоснована возможность применения формулы
(2.2) при использовании в качестве ВВ аммонитов Т-19 и 6ЖВ. Это утверждение
базируется на данных работы [54], в которой установлено, что разрушающее
действие взрыва аммонитов 6ЖВ и Т-19 имеет одно и то же значение при прочих
равных условиях. Это объясняется тем, что с одной стороны, более мощное ВВ
обеспечивает более высокое давление продуктов детонации, а с другой – больший
объем камуфлетной полости после взрывания, а, следовательно, меньшее
усредненное давление продуктов взрыва. Учитывая, что этот факт установлен при
взрыве зарядов большого диаметра (55; 60; 65 и 70 мм), а также то, что аммонал
скальный №1 прессованный отличается по работоспособности от аммонита 6ЖВ
незначительно (отношение работоспособностей этих ВВ равно 0,81 [20]), допускаем
с достаточной для практики точностью возможность использования формулы (2.2)
при применении аммонала скального № 1 прессованного.
Второе. Численный параметр формулы (2.2) установлен при применении сыпучей
забойки ВМК-1 (механическая смесь гранулированного карбамида и порошкового
хлорида калия), увлажненный до 3,7…5,3% [54]. При взрывных работах в
вертикальных стволах применяется чаще всего идентичная з
- Київ+380960830922