22.12.2020

Экспериментальная проверка условий подобия, выбор эквивалентного материала руды и диаметра зарядов на модели


На рудниках Зыряновского свинцового комбината при отбойке руды в камерах вертикальными этажными скважинами и удельном расходе BB до 500—600 г/т основная масса отбитой руды располагается, как правило, около забоя, не далее 30—40 м от него. Наибольшая высота навала отбитой руды при большой длине камеры получается в этих случаях непосредственно у забоя (рис. 91).

Такая картина наблюдается лишь при удельном расходе BB, при котором заряды работают главным образом на рыхление породы, и не является типичной для отбойки вертикальными комплектами скважин. Так, на рудниках Лениногорского полиметаллического комбината при отбойке руды вертикальными комплектами скважин, удельном расходе BB 600—800 г/т и большой длине камеры забой после взрыва полностью открыт, а откос навала отбитой руды начинается у подножья забоя и обращен к нему.
Экспериментальная проверка условий подобия, выбор эквивалентного материала руды и диаметра зарядов на модели

Экспериментальный подбор эквивалентного материала и параметров взрывной модели производился применительно к удельному расходу BB, при котором в рассматриваемых условиях Зыряновского месторождения происходит рыхление породы. Для этого случая имеются достаточно определенные данные о расположении руды после взрыва.

При зарядах же выброса чрезвычайно трудно установить зависимость между расходом BB и характером расположения отбитой руды в камере (в связи с ограниченной длиной камеры) и, следовательно, труд, но подбирать рабочие параметры на основе исходных данных о расположении отбитой руды.

Лабораторные опыты первоначально проводились на образцах с одиночными зарядами для того, чтобы подобрать состав эквивалентного материала руды и диаметр зарядов, при которых дробление и расположение взорванной массы после взрыва были подобными натуре. Подобие оценивалось по двум признакам: 1) разрушение всех спаек между рудными частицами (или для монолитного материала достаточно мелкое дробление); 2) кучное расположение раздробленной массы на расстоянии не более 30—40 см от места взрыва (что соответствует 30—10 м в натуре).

По длинной оси образца вставляли стеклянную трубку для заряда BB, внутренний диаметр ее изменяли от 0,35 до 0,85 мм при внешнем диаметре 3,5—5 мм. С трех длинных сторон образец зажимали металлической обоймой. В первых опытах образцы располагали горизонтально, в последующих более правильно поставленных опытах — вертикально.

Для испытываемых материалов определяли их объемный вес, прочность на растяжение и для отдельных образцов модуль упругости и коэффициент разрыхления.

Результаты взрыва оценивали на глаз при осмотре и по фотоснимкам. Кроме того, замеряли объемы хорошо и плохо раздробленной массы, размеры крупных кусков и объем расположенного кучно материала.

Результаты нескольких опытов показаны на рис. 92.

Недостаточное дробление образца взрывом при малом развале разрушенного материала (см. рис. 92, а,б) указывало на возможность увеличения диаметра заряда (в первых опытах вместо этого уменьшали л.н.с., поскольку диаметр заряда по техническим причинам был постоянным).

Большой размер кусков при недостаточном дроблении свидетельствовал о том, что материал слишком прочен (или модуль его упругости мал), а диаметр заряда завышен. На это указывал также большой разлет частиц и при нормальном дроблении в тех случаях, когда нормальное дробление не получалось при меньшем диаметре заряда, и, следовательно, при меньшем разбросе взорванной массы.

Таким образом, имелась твердая и ясная система определения соблюдения подобия.

Все проведенные опыты по взрыванию одиночных зарядов в образцах были разделены на шесть серии, из которых в четырех сериях допускались отклонения от избранного линейного масштаба в 2—3 раза (табл. 21).

Первая серия опытов из 16 взрывов проведена с постоянным диаметром зарядов 0,4 мм при переменной л.н.с. Испытаны гипс, смесь гипса с дробленым песчаником крупностью 3—10 мм, смесь гипса с песком и смесь парафина с дробленым песчаником, Чистый гипс, как и следовало ожидать из сопоставления его прочности с расчетной величиной, оказался много прочнее, чем нужно: при разрушении на куски размером 1,5—2 см (1—2 м в пересчете на натуру) разлет достигал 2 м. Парафин, несмотря на несколько меньшую прочность, чем у гипса, вообще не разрушался, что объясняется его пластичностью.

Наименее искаженный результат получился при взрывании блоков из дробленого песчаника с гипсом при л.н.с. 1,5—2 см. Однако и при л.н.с. 1,5 см, когда все спайки между частицами песчаника разрушались, частицы разлетались на расстояние до 1,5 м, а при л.н.с. 2 ем развал уменьшился до нормального, но блок на 60% своего объема разрушился недостаточно.

Вторая серия опытов из девяти взрывов проведена с переменным диаметром зарядов (0.35—0,85 мм) и переменной л.н.с. (2—3,5 см). Образцы изготовлялись из дробленой руды крупностью 3—7 мм, сцементированной гипсом. Для снижения прочности материала увеличивали водогипсовое соотношение, а также добавляли соль и рудную пыль. Однако материал остался еще слишком прочным: малый развал взорванной массы достигался лишь при недостаточном ее дроблении. Диаметр заряда 0,55 мм, несмотря на слабое дробление материала, давал повышенный разлет кусков и, следовательно, диаметр необходимо было уменьшить.

Третья серия опытов из девяти взрывов проведена при л.н.с. 2 и 3 см и диаметре зарядов 0,35 мм (за исключением двух опытов, в которых диаметр заряда составлял 0,55 мм). Блоки изготовлялись из дробленой руды, сцементированной гипсом, прочность которого снижали за счет увеличения пористости с помощью примесей соли и соды.

Наиболее приемлемый результат получен при опыте 110 (см. табл. 25). Основная масса раздробленного материала расположилась не далее 30 см от места взрыва, однако на 15—20% своего объема блок был раздроблен слабо. Таким образом, добавление соды, помимо соли рудной пыли, снизило прочность материалов, но недостаточно. Опыты подтвердили, что диаметр заряда 0,55 мм завышен.

Четвертая серия опытов из семи взрывов проводилась при л.н.с. 3 см и диаметре зарядов 0,35—0,45 мм. Образцы изготовлялись из дробленой руды, сцементированной гипсом с различными примесями для снижения прочности. Опыты были неудачны в связи с недостаточной просушкой блоков и по другим техническим причинам.

Пятая серия опытов из 11 взрывов проведена при л.н.с. 3 см и диаметре зарядов 0,35 и 0,45 мм. Часть образцов (опиты 130—132) была изготовлена из того же состава, что и в четвертой серии. Опыты показали, что этот состав в основном отвечает поставленным требованиям. Удовлетворительный результат получен при диаметре заряда 0,45 мм.






Отдельные крупные куски в опытах 131 и 132 образовались преимущественно за счет скалывания углов блока в связи с наличием большого числа плоскостей обнажения, а также за счет недостаточного дробления сравнительно прочной корки у поверхности блока.

В качестве связующего материала была испытана также глина, которая, несмотря на небольшую прочность, в большинстве опытов вообще не разрушилась, что следует отнести за счет ее пластичности.

Шестая серия из 10 опытов была проведена для выяснения возможности полного дробления образца, включая корку у поверхности. Для этого были применены заряды увеличенного диаметра. Однако дробление корки не улучшилось; а разлет взорванной массы увеличился. Следовательно, надо было предотвратить образование корки или, по крайней мере, уменьшить ее за счет более равномерного уплотнения смеси при изготовлении образца и лучшей его просушки.

Для увеличения объемного веса материала и коэффициента его разрыхления вместо рудной пыли добавляли крупнозернистый песок с размерами частиц 0,5—1 мм и мелкозернистый — с размерами частиц менее 0,5 мм. Лучшие результаты взрыва получились при мелкозернистом песке.

Таким образом, из всех испытанных материалов наиболее подходящим оказался материал, состоящий из смеси гипса, воды и руды в соотношении 1 : 0,7: 10 с добавками 20% мелкозернистого песка от веса руды, 200 г соли на 1 л воды и 10% соды от веса гипса. Диаметр заряда должен быть равен 0,45 мм.

Моделирование взрыва, произведенного в очистной камере


Для уточнения выводов, полученных на основе взрывов одиночных зарядов, было проведено пять опытов по моделированию взрыва, произведенного в одной из очистных камер Маслянского рудника (см. рис. 91,а). Условия взрыва: коэффициент крепости руды 16—18, л.н.с. 3 м. ширина камеры 8 м, высота уступа 14 м, число скважин в ряду четыре, вес заряда в 1 м скважины 11,8 кг, BB — аммонит № 6. К моменту взрыва вся руда из камеры была выпущена, заполненными оставались лишь воронки. После взрыва навал отбитой руды у забоя достиг высоты 8 м, а на расстоянии 20 м от забоя уменьшился до 1—1,5 м. Линейный масштаб моделирования 1:100. Условия и результаты опытов на моделях приведены в табл. 22 и на рис. 93.

Результаты получились удовлетворительные, что дало основание дли окончательного выбора эквивалентного материала и диаметра зарядов, указанных выше.

Сравнение расчетных и экспериментальных установленных величин


Принятый материал имеет временное сопротивление растяжению 0,12—0,30 кг/см2 и модуль упругости 600 кг/см2 при временном сопротивлении растяжению 0,13 кг/см2. Эти величины соответствуют приведенному выше теоретическому расчету, согласно которому временное сопротивление растяжению не должно превышать 0,3 кг/см2, а модуль, упругости при временном сопротивлении разрыву 0,13 кг/см2 должен быть не менее 450 кг/см2.

Диаметр зарядов, необходимый по экспериментальным данным, оказался несколько больше расчетной величины (0,45 вместо 0,35 мм). Видимо, это объясняется увеличенной долей тепловых потерь при взрыве на модели в связи с малым диаметром зарядов и наличием прочной (стеклянной) оболочки заряда. Могло иметь значение и снижение скорости детонации BB при малом диаметре заряда.





Яндекс.Метрика