Расчет глубины расположения зарядов врубовых шпуров

01.12.2020

На глубоких горизонтах шахт напряженность пород существенно влияет на характер разрушения массива энергией взрыва. Поэтому для снижения объема разрушения пород за проектным контуром (выбросов и обрушении) необходимо установить оптимальные параметры буровзрывных работ с учетом напряженности, массива. Технологией буровзрывных работ предусматривается разрушение пород в проектном сечении выработки комплектом шпуров в два приема. Вначале взрывают врубовые и вспомогательные шпуры, затем оконтуривающие. Взрывание шпуров каждого приема выполняют в сотрясательном режиме.

Исследованиями напряженно-деформированного состояния массива в призабойной зоне установлено, что непосредственно у забоя выработки породы подвержены растягивающим напряжениям на глубину до 0,5 радиуса выработки, за которой следует область сжатия.

С учетом напряженного состояния в призабойной зоне необходимо определить глубину заложения заряда (рис. 49) с минимальным удельным расходом BB для разрушения массива в объеме, оконтуренном шпурами. Как известно, откол на. открытой поверхности образуется при отражении волны сжатия от поверхности.

В работе Г.И. Покровского рассматривается зона действия взрыва удлиненного заряда, причем учитываются явления, протекающие вблизи концов заряда, где зона действия взрыва имеет полусферическую форму. Эти концевые полусферы плавно примыкают к центральной части заряда, которая имеет цилиндрическую форму. В нашей задаче шпуровой заряд расположен перпендикулярно плоскости забоя. Таким образом, откол в этой плоскости может быть вызван только сферической волной сжатия, распространяющейся от ближайшего к открытой поверхности конца шпурового заряда. По Г.И. Покровскому, сферическую волну вызывает только определенная часть заряда:

где Rp — радиус зоны разрушения цилиндрического заряда.

Из равенства (37) следует, что возникновение откола не зависит от длины шпурового заряда (при его постоянном, радиусе). Величину Rp можно, заменить длиной трещины, возникающей при взрыве цилиндрического заряда.

Радиус трещинообразования можно найти, следующим образом. Радиальные напряжения в цилиндрически расширяющейся волне затухают с расстоянием по закону

где Pк — давление на контакте заряд — порода, кгс/см2; r0 — радиус заряда, м; r — расстояние, м; n — коэффициент затухания (n = 2 - v/1-v).

Растягивающие напряжения в прямой волне сжатия являются главным фактором, определяющим возникновение радиальных трещин вокруг удлиненного заряда. Эти напряжения связаны с радиальными напряжениями следующим соотношением:

где v — коэффициент Пуассона.

Трещина распространяется от заряда до тех пор, пока напряжения ор превышают динамический предел прочности породы на растяжение. После замены в этом уравнении ор на щ0 и г на Rр
Расчет глубины расположения зарядов врубовых шпуров

Для нахождения напряжений в сферической волне вблизи открытой поверхности из условия равенства объемов части шпурового заряда длиной b и сферической полости радиуса R0 определим радиус эквивалентного сферического заряда

Для сферически расходящейся волны закон затухания примем в виде

где r — относительное расстояние (в радиусах заряда);

где n1 — переходный коэффициент, который зависит от акустических жесткостей системы заряд — воздух — порода; P0 — давление в зарядной полости, кгс/см2.

Растягивающие напряжения вблизи плоскости забоя существенно меняют картину образования откола при отражении волны напряжений, поэтому заглубление заряда должно быть таким, чтобы сумма растягивающих напряжений в отраженной волне и в массиве превышала предел прочности породы на растяжение

Растягивающие напряжения представим в следующем виде:

где k — коэффициент концентрации напряжений; h — величина откола, м; Rвыр — радиус выработки, м; р — плотность породы, кг/м3; H — глубина заложения выработки, м.

Подставив в уравнение (40) выражение для or из (39) и ор из (41), получим

Заменив r на l и решив уравнение (42) относительно l, получим окончательно:

Анализ полученного выражения показывает, что величина заглубления зарядов во врубовых шпурах зависит от прочностных свойств массива и потенциальной энергии BB (рис. 50).


Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2020
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна