РАЗДЕЛ 2
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Исходные положения.
Проблема повышения эффективности работ при подземной добыче железной руды является комплексной, что обусловливает решение совокупности физических и технологических задач. Задачи исследования вытекают из анализа, выполненных ранее работ и необходимости совершенствования существующих технологических процессов и разработки новых, с учетом горнотехнических условий добычи руды на больших глубинах.
Комплексный метод включает: анализ и обобщение литературных данных и производственного опыта; аналитические исследования и экспериментальные работы в лабораторных и промышленных условиях. Он обеспечивает взаимную проверку результатов, полученных различными методами, входящими в его состав, и, следовательно, их высокую достоверность.
Учитывая многофакторность процессов и взаимосвязь вопросов, при выполнении исследований широко использовались экспериментальные методы. Такое решение обусловлено еще и тем, что горные породы представляют собой дефектную макросистему, физические свойства которой не стабильны.
Так как теоретические исследования выполняются при идеализации среды и с учетом различных допущений, их результаты требуют экспериментального уточнения и проверки.
Известно, что при образовании полости в массиве горных пород образуется неоднородное поле статических напряжений, при котором нарушается равновесное состояния пород. Признаки неравновесности могут быть различными. Общим является то, что с каждым видом неравновесности связано выделение избыточной энергии. Скорость этого процесса определяется градиентом изменения одного из физических параметров системы в отдельных точках пространства. Выделение накопленной потенциальной энергии упругих деформаций сжатия происходит в пределах зоны разгрузки. Расположение зарядов ВВ в этой зоне позволяет повысить эффективность взрыва при пониженном расходе ВВ.
Если заряды ВВ располагаются в зоне опорного давления, то учет совместного воздействия на обрушаемый массив энергии взрыва и горного давления позволяет снизить отрицательное влияние на взрывное разрушение пород повышенных сжимающих напряжений. Решение этого вопроса производилось, в основном, экспериментальными методами. Влияние напряженного состояния среды на эффективность взрывных работ изучалось моделированием на эквивалентных материалах.
При изучении процессов взрывного разрушения пород также широко использовались экспериментальные методы исследования в производственных условиях. Процесс взрывного разрушения среды является многофакторным процессом. Влияние всех факторов на конечный результат различно и вид связи между исследуемым параметром и фактором не одинаков. Для описания таких процессов кроме экспериментальных методов применялся метод обобщенных переменных, при котором значение искомой функции зависит от обобщенного параметра, учитывающего совокупное влияние всех факторов [49].
2.2. Методика исследований при выборе эффективных составов простейших взрывчатых смесей (ПВС)
2.2.1. Методика определения теплоты взрыва и удельного объема
образовавшихся газов.
Решение задачи выбора рациональных составов бестротиловых водонаполненных простейших взрывчатых смесей выполнялось аналитически путем сравнения результатов расчетов технологических процессов известных составов простейших взрывчатых смесей (ПВС) с разработанными. Отбор перспективных составов на первом этапе производился по количеству выделяемой тепловой энергии и по удельному объему образовавшихся газообразных продуктов реакции взрывчатых превращений. На втором этапе проверялись взрывчатые характеристики простейших взрывчатых смесей. Эти характеристики сравнивались с аналогичными показателями эталонного ВВ аммонита № 6 ЖВ, а также с известными простейшими взрывчатыми смесями - гранулит А-6, гранулит Д-5, гранулит НМ, игданит. В первую очередь, представляют интерес составы, имеющие небольшой критический диаметр. Это гарантирует их эффективную работу в шпуровых зарядах, поэтому выбраковка смесей производилась по этому показателю. После этого определялись такие параметры ПВС, как скорость детонации, бризантность, работоспособность, чувствительность к детонации и расстояние передачи детонации.
Лабораторные и полигонные испытания выполнялись в подземных условиях на полигоне ш. "Родина", ш. им. Ленина.
Расчетные значения таких показателей простейших ВВ как удельная теплота взрыва и удельный объем, образовавшихся в результате реакции взрывчатого превращения газов, определялись расчетами по методике, изложенной в [50, 51], |при этом кислородный баланс ПВС принимался близким к нулевому.
2.2.2. Определение критического диаметра и скорости детонации.
Ввиду того, что критический диаметр является наименьшим диаметром, при котором еще возможна устойчивая детонация заряда ВВ, он является важной эксплуатационной характеристикой ВВ, без знания которой нельзя обеспечить безопасное и эффективное ведение взрывных работ. Учитывая, что при проведении выработок в основном используются шпуровые заряды диаметром 40 мм, определение критического диаметра является обязательным при выборе эффективных ВВ [51].
Учитывая, что экспериментальными работами проводились сравнительные испытания известных и разработанных ПВС и определение критического диаметра является первым этапом выбора эффективных составов ПВС для проходческих работ, то определение dкр проводилось методом конических зарядов, как более простым и обеспечивающим достаточную степень достоверности. Для определения dкр этим методом готовились заряды в виде усеченных конусов с начальным диаметром 80 мм и конечным диаметром 15 мм. Инициирование конусного заряда осуществлялось патроном-боевиком из аммонита №6 ЖВ со стороны основания диаметром 80 мм. Для обеспечения достоверности результатов взрывалось по три конических заряда каждого испытуемого ПВС. За критический диаметр детонации принимался диаметр, при котором имело место прекращение взрывного процесса. О прекращении детонации с