РАЗДЕЛ 2
ЛАБОРАТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ, ПРОТЕКАЮЩИХ В ДОННОЙ ЗАБОЙКЕ ПРИ ВЗРЫВЕ
ШПУРОВОГО ЗАРЯДА
2.1. Разработка методики проведения лабораторных исследований
Для разработки физической модели действия донной забойки при взрыве шпурового
заряда предполагалось провести следующие исследования. В ходе лабораторных
исследований необходимо установить характер взаимодействия продуктов детонации
шпурового заряда ВВ с донной забойкой, установить влияние на процесс их
взаимодействия дна и стенок шпура в зоне расположения донной забойки,
установить влияние материала донной забойки и ее длины на процессы, протекающие
в донной части шпура.
Все лабораторные исследования проводились в камере БВР ДонНТУ. Схема взрывной
камеры изображена на рис. 2.1. Камера расположена ниже уровня земли. Стены
взрывной камеры имеют цилиндрическую форму. Толщина стен составляет 500 мм. По
периметру стен внутри камеры для гашения ударной волны развешены брезентовые
полотна. В качестве основания в камере находится песчаная подушка толщиной 1000
мм. Баллистический маятник подвешен к двутавровой балке, расположенной на
высоте 3000 мм от песчаной подушки. Вентиляция камеры осуществляется через
вытяжную трубу диаметром 800 мм.
Перед началом работы со взрывчатыми материалами на подходах к куполу камеры с
вытяжкой выставляются предупредительные знаки. О начале работ свидетельствует
один продолжительный звуковой сигнал. Магистральные провода, идущие из взрывной
камеры, снабжены защитой от ведения взрывных работ при открытой двери в камеру.
Контактная группа расположена непосредственно у входа в камеру и подключается к
магистральным проводам только при плотно закрытой двери. После монтажа взрывной
цепи внутри камеры замыкается дверь и производится проверка целостности
взрывной цепи из-за пределов камеры. Непосредственно перед производством взрыва
подается два продолжительных звуковых сигнала, и через 5...6 секунд следует
взрыв.
Рис. 2.1. Схема взрывной камеры:
1 – баллистический маятник.
Лабораторные исследования планировалось проводить в четыре этапа.
На первом этапе предполалось установить характер взаимодействия продуктов
детонации с донной забойкой. Очевидно, что при взаимодействии продуктов
детонации с забойкой возможны три различных варианта действия продуктов
детонации на нее: обтекание забойки продуктами детонации, сминание забойки,
проникновение продуктов детонации в забойку (расклинивание). Для определения
характера взаимодействия продуктов детонации с забойкой и влияния длины забойки
на характер взаимодействия планировалось провести исследования на свободно
подвешенных зарядах ВВ с размещенными в торце заряда ампулами различной длины,
заполненными водой. Для определения влияния дна шпура (для изучения
взаимодействия продуктов детонации с донной забойкой) и определения процессов,
протекающих в самой забойке, гидроампулы свободным торцом опирались на жесткую
преграду (имитация дна шпура).
На последующих этапах предполагалось проводить исследования на моделях части
шпура, в которой расположена донная забойка.
При проведении лабораторных исследований на моделях планировалось установить
качественную картину перераспределения энергии взрыва на участке расположения
донной забойки. Достоверность методики проведения исследований подтверждается
тем, что геометрический, кинематический и динамический коэффициенты подобия
натурного объекта и модели по методу эквивалентных материалов, изложенному
применительно к моделированию горных процессов и взрыва в работах И.Д.
Насонова, Г.И. Покровского, В.Т. Сорокина, Г.П. Демидюка и др. [89-92],
составляют 1,0.
Основой для характеристики модели послужил диаметр шпуров, наиболее часто
применяемый при проведении выработок по буровзрывной технологии.
В качестве материала для модели нами принята металлическая труба из стали марки
Ст3 с наружным диаметром 43 мм и толщиной стенок 1,5 мм. Таким образом,
внутренний диаметр трубы составляет 40 мм. Акустическая жесткость трубы
примерно равна акустической жесткости пород с крепостью по шкале проф. М.М.
Протодьяконова f=19...20. Исходя из этого, условия, в которых проводятся
исследования, являются максимально приближенными к условиям, в которых
проводятся горизонтальные и наклонные горные выработки шахт Донбасса, с
определенным запасом по безопасности производства взрывных работ. Основным
достоинством данной модели является способность трубы под воздействием нагрузок
изменять свои размеры (увеличиваться в диаметре при действии нагрузок,
направленных от оси трубы в радиальном направлении), что позволяло определить
качественную закономерность изменения давления в радиальном направлении (на
стенки шпура) на участке с донной забойкой по мере удаления от заряда ВВ ко дну
шпура.
Для имитации нахождения забойки в шпуре сначала закрывали мембраной из
полиэтилена один торец трубы, затем заполняли трубу водой, и так же
герметизировали трубу с другого торца мембраной из полиэтиленовой пленки
толщиной 80...120 мкм.
К одному торцу трубы соосно приставляли патрон ВВ (в качестве ВВ использовался
аммонит Т-19, как получивший наибольшее распространение при ведении взрывных
работ на шахтах Донбасса) со вставленным в него электродетонатором. Причем
расстояние от конца детонатора до противоположного торца патрона составляло не
менее 2...3 диаметров заряда (для моделирования удлиненного заряда).
Для имитации дна шпура металлическую трубу свободным торцом опирали на
стандартный баллистический маятник для определения бризантности ВВ [93]. При
помощи маятника устанавливалась величина импульса на границе «труба – маятник»
(имитация границы «забой
- Київ+380960830922