Поперечные сечения воронок представлены на рис.7.
Зависимость объема воронки выброса от содержания утилизируемого пороха показана на рис.8. (эмульсия + РСТ-4к).
Рис.8. Зависимость воронки выброса от содержания утилизируемого пороха.
Все экспериментальные данные были приведены к единой влажности 5,2%, которая наиболее часто фиксировалась при проведении испытаний. Поскольку при проведении экспериментов влажность песка изменялась от 5,2% до 10,5%, возникла необходимость построения корректировочного графика, позволяющего при расчетах учитывать влияние влажности. Полученный корректировочный график представлен на рис.9. График построен по двум точкам, полученным в результате взрыва зарядов на одной глубине при разной влажности. Влажность песка определялась сушкой до постоянного веса при Т=900С проб песка, взятых с глубины расположения заряда (130 см).
Рис.9. Зависимость удельного расхода ВВ от влажности грунта
Для определения глубины заложения заряда, т.е. глубины, при которой удельный расход ВВ при взрыве на выброс будет минимальным, предварительно была проведена серия экспериментов с зарядами граммонита 79/21 массой 3 кг, расположенных на различной глубине. В результате проведенных экспериментов показано, что оптимальной глубиной заложения заряда является 125-130 см. В последующих экспериментах испытываемые заряды располагали на указанной глубине.
Относительная работоспособность ЭВВ определялась как отношение объема воронки выброса у тротила к объему воронки выброса у ЭВВ. Значения объема воронки выброса, относительной работоспособности и удельного расхода ВВ представлены в табл. 3:
Таблица 3
Результаты определения относительной работоспособности и удельного расхода для различных типов ВВ
Тип ВВ
Объем воронки выброса, л, (влажность 5,2%)
Относительная работоспособность
Удельный расход,
кг/м3
РСТ-4к (моноблочный заряд)
3899,5
1,107
0,871
Тротил прессованный
4322
1,014
0,786
Крошка РСТ-4к + 75% раствор АС
5375,8
0,803
0,632
ЭСВВ + 20% РСТ-4к
4370,7
0,989
0,777
ЭСВВ + 30% РСТ-4к
5523,8
0,786
0,616
ЭСВВ + 50% РСТ-4к
4935,7
0,876
0,689
Как видно из результатов проведенных испытаний, содержание БРТТ в составе ЭВВ в пределах 35-38% оптимально, испытанные ЭВВ с использованием элементов утилизируемых БРТТ по работоспособности значительно (на 10-25%) превосходят тротил. Моноблочные заряды из БРТТ типа РСТ-4к по работоспособности уступают тротилу.
Для эмульсионных ВВ с различным содержанием утилизируемых БРТТ максимальной работоспособностью обладают составы, содержащие 37% дробленой структуры состава типа РСТ-4к. Зависимость относительной работоспособности ЭВВ от содержания БРТТ представлена на рис.10:
Рис.10. Зависимость относительной работоспособности ЭВВ от содержания БРТТ
Определение показателя относительной эффективности ЭВВ с содержанием БРТТ в качестве сенсибилизатора
Для оценки эффективности применения ЭВВ с конверсионными компонентами для взрывной отбойки различных типов горных пород применен комплексный критерий эффективности, разработанный в МГГУ. Комплексный критерий эффективности (Е) связывает как свойства самого конверсионного ВВ, так и свойства разрушаемых пород и позволяет с достаточной точностью прогнозировать способность конверсионного ВВ к эффективному дроблению и перемещению разрушаемых горных пород.
К числу характеристик, учитывающих сопротивляемость горных пород действию взрыва, относятся:
S - параметр, учитывающий сопротивляемость пород действию взрыва, который определяется по формуле:
S=(AЧf)0.25ЧКl; (4)
где: А - акустический показатель трещиноватости массива;
f - коэффициент крепости породы по шкале М.М.Протодьяконова;
Kl - показатель относительной вязкости;
; (5)
где: l0 - среднестатистический показатель вязкости пород (l0=3-7);
lпор - показатель вязкости пород по Тарасенко В.П.
(lпор=6,5- 0,5Ч(sсж /tсдв - 3));
В общем виде показатель эффективности ВВ имеет вид:
; (6)
где: - параметр, учитывающий энергонасыщенность ВВ;
- параметр, учитывающий удельное газообразование;
; (7)
где: Qэт и Qисп - теплота взрыва эталонного и испытуемого ВВ;
рэт и рисп - плотность заряжания эталонного и испытуемого ВВ;
Dэт и Dисп - скорости детонации эталонного и испытуемого ВВ;
Рэт и Рисп - давление продуктов детонации в зарядной полости при взрыве эталонного и испытуемого ВВ;
Из приведенной формулы следует, что если Е<1, то испытуемое конверсионное ВВ более эффективно, чем эталонное промышленное ВВ.
В табл. 5 приведены рассчитанные значения показателя эффективности применения ЭВВ с содержанием БРТТ равному 37% для пород Костомукшского месторождения, имеющих различный коэффициент крепости и степень трещиноватости, определяющих параметр сопротивляемости разрушению S.
Таблица 5
Зависимость комплексного критерия эффективности применения ЭВВ, содержащего 37% утилизируемых БРТТ для применения в условиях Костомукшского ГОКа.
Наименование пород
Коэффи-циент
крепости, f
Акустический
Показатель
Трещиноватости, А
Коэффи-циент вязкости, Kl
Показатель
Сопротивляе-мости
Разрушению,
S
Эффектив-ность,
Е
Амфибол-магнегитовые кварциты
18,3
0,55
0.873
1,55
0,90
Магнетитовые кварциты
15,4
0,54
0,875
1,49
0,89
Плагиопорфиры. Филитовидные сланцы
14,1
0,32
0,877
1,09
0,88
Кварц-биотитовые сланцы
8.4
0,30
0,883
1,14
0,87
Для получения одинакового качества дробления породы при взрывных работах необходимо произвести пересчет параметров сетки (аґb) скважин с учетом полученного значения показателя эффективности применения ВВ (Е):
авв=ао /Е; (8)
bвв=bо /Е;
где: авв и ао - расстояние между скважинами в ряду предлагаемого (вв) и применяемого (о) ВВ;
bвв и bо - расстояние между рядами скважин предлагаемого (вв) и применяемого (о) ВВ;
Из табл. 5 видно, что при использовании ЭВВ содержащего 37% БРТТ, показатель эффективности Е=(0,87 - 0,9), для взрывания в условиях ОАО «Карельский окатыш» существующие параметры сетки скважин, при использовании штатных ВВ (акватол Т-20ГК), можно увеличить на 10-13%, при использовании предлагаемых ЭВВ сенсибилизированных утилизируемыми порохами. А также из-за снижения критического диаметра детонации возможно применение более производительных буровых станков.
Заключение
В результате проведенных лабораторно-полигонных экспериментов установлено, что использование утилизируемого баллиститного ракетного топлива в качестве сенсибилизаторов в составе ЭВВ приводит к улучшению термодинамических характеристик ВВ и повышению эффективности использования таких ВВ в сравнении со штатными ВВ.
Проведенные исследования позволили установить:
1. Оптимальное содержание БРТТ в составе ЭВВ составляет 35-38%.
2. Величина критического диаметра зарядов ЭВВ составляет 50-85 мм, что позволяет использовать буровой инструмент и, следовательно, скважинные заряды малого диаметра.
3. Максимальной работоспособностью обладают ЭВВ, содержащие 37% состава типа РСТ-4к.
4. Эффективность использования ЭВВ содержащего 35-38% баллиститного ракетного топлива на 10-13% выше применяющихся сейчас ВВ типа акватолов в промышленности, что позволяет увеличить сетку скважин и снизить затраты по статье «буровые работы» на 1 м3 взрываемой породы.
Литература:
1. Б.Н.Кутузов, «Разрушение горных пород взрывом», Москва, МГГУ, 1992.
2. В.П.Тарасенко, В.И.Сивенков «Взрываемость массивов горных пород, выбор рационального ассортимента ВВ», Москва, МГГУ, 1989.
3. Б.Н.Кутузов, Г.А.Нишпал «Технология и безопасность изготовления и применения ВВ на горных предприятиях», Москва, МГГУ, 1999.
