Ви є тут

Дослідження та розробка раціональних конструкцій подовжених зарядів з регулюванням динамічного навантаження донної частини свердловини

Автор: 
Пєєв Андрій Михайлович
Тип роботи: 
Дис. канд. наук
Рік: 
2005
Артикул:
3405U004856
129 грн
Додати в кошик

Вміст

РАЗДЕЛ 2
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ СКВАЖИННОГО ЗАРЯДА С УСИЛЕННЫМ НАГРУЖЕНИЕМ
ДОННОЙ ЧАСТИ
2.1. Теоретическое обоснование рационального пространственного расположения боевиков для направленного воздействия на донную часть скважины
При проектировании и проведении взрывных работ на карьерах одним из расчетных параметров является величина перебура скважины (на гранитных карьерах он составляет 1,5-2 м). В настоящее время для снижения этого параметра применяются различные методы, применение которых связано с дополнительными затратами на БВР и не всегда возможно по технологическим причинам.
Для усиления действия взрыва в донной части скважины и снижения перебура одним из наиболее простых методов, не требующих дополнительных затрат, является применение эффекта встречи детонационных волн. Известно [14, 84], что при встрече детонационных волн можно добиться увеличения давления в 2,6 раза в направлении, перпендикулярном линии соединения источников возникновения детонационных волн. Располагая два боевика таким образом, чтобы детонационные волны, распространяющиеся от боевиков по ВВ, встречались на уровне подошвы уступа, можно в месте их встречи достичь значительного повышения давления. Это способствует зарождению начальных трещин в данной зоне, что в дальнейшем улучшает качество дробления пород на уровне подошвы уступа [85].
Для максимального использования длины скважины и улучшения проработки подошвы уступа необходимо обеспечить интенсификацию развития поперечных трещин, проходящих на уровне дна скважины. Учитывая, что на линии сопряжения дна и стенок скважины находится концентратор напряжений [55], боевики следует расположить таким образом, чтобы встреча детонационных волн произошла именно в этой зоне. Осевое расположение боевиков, которое широко используется в практике взрывных работ, не дает возможности выполнить данное условие, так как в этом случае зона усиленного нагружения стенок скважины располагается только между двумя смежными боевиками (всегда выше нижнего инициатора, и, следовательно, выше уровня дна скважины). Одним из возможных вариантов достижения данной цели является расположение боевиков с осевым смещением относительно друг друга. При определенных параметрах это позволяет направить линию встречи детонационных волн от боевиков именно в область сопряжения стенок и дна скважины.
Рассмотрим характер взаимодействия детонационных волн в случае мгновенного инициирования участка скважинного заряда двумя боевиками А и В, которые смещены в разные стороны относительно оси (рис. 2.1). После инициирования от каждого боевика по ВВ будут распространяться сферические детонационные волны. В этом случае столкновение их

Рис. 2.1 Схема взаимодействия детонационных волн от двух боевиковдетонационных фронтов будет осуществляться по линии КК', то есть в зоне точек К и К' будет наблюдаться более интенсивное воздействие продуктов взрыва на среду. Теоретический анализ процесса развития детонационных волн показывает, что при этом расстояние АК=К'В не будет зависеть от свойств детонационного шнура (ДШ) и ВВ и будет определяться только геометрическими параметрами расположения боевиков:
, (2.1)
где dc - диаметр скважины, м;
Н - расстояние между боевиками А и В, м.
Следовательно, для создания усиленного воздействия детонационных волн в зоне концентратора напряжения (точка К, рис. 2.1) расстояние от боевика В до дна скважины определяется следующей формулой (Н ? dс):
. (2.2)
Изменение этой величины для различных диаметров скважины и вертикального смещения боевиков приведено в табл. 2.1.
Таблица 2.1
Изменение величины L в зависимости от вертикального смещения боевиков А и В
Диаметр скважины, мВеличина L (м), при расстоянии между боевиками Н (м)0,050,10,150,20,250,320,250,600,26250,13330,056250-0,321,000,460,270,160,07980
Поскольку при Н = 0,32 м для dс = 0,25 м нижний боевик В должен будет находиться ниже дна скважины, расчет величины КК| в этом случае не производили.
В реальных условиях инициирование боевиков чаще всего осуществляется ДШ, то есть их взрывание происходит не одновременно. Рассмотрим теперь характер взаимодействия детонационных волн при разновременном инициировании боевиков. Будем считать, что время замедления определяется разностью длин ДШ, которую можно считать равной расстоянию межу боевиками по высоте (Н). Пусть в начальный момент инициируется боевик в точке А (рис. 2.2). Тогда через время t1=H/D0
(D0 == 7000 м/с - скорость детонации ДШ), произойдет инициирование боевика в точке В. За это время детонационная волна от первого боевика пройдет расстояние АС=S1=Dt1 (D - скорость детонации ВВ). Тогда, подставляя вместо , получим:
. (2.3)
Учитывая, что скорость детонации большинства промышленных ВВ

лежит в пределах от 2000 м/с до 5000 м/с, а расстояние между боевиками Н изменяется от 0,05 до 0,25 м (для dс = 0,25 м) и от 0,05 до 0,32 м (для dс = 0,32 м), то минимальное значение АС = 14,29 мм, а максимальное значение АС = 178,57 мм (для dс = 0,25 м) и АС = 228,57 мм (для dс = 0,32 м). Таким образом, величина АС растет при использовании ВВ с более высокой скоростью детонации и увеличении расстояния между боевиками Н и убывает при уменьшении скорости детонации ВВ и расстоянии Н.
После того как детонационная волна от первого боевика А
Рис. 2.2 Характер взаимодействия детонационных волн при разновременном инициированиидостигнет точки С, инициируется второй боевик в точке В. Встреча двух детонационных фронтов вдоль линии АВ произойдет в точке D. В дальнейшем взаимодействие детонационных волн будет осуществляться вдоль линии, проходящей через точки D, D1,