ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ХАРАКТЕРА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНЕРГИИ В МАССИВЕ ГОРНЫХ ПОРОД ПРИ ВЗРЫВЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ЗАРЯДОВ

摘要

В статье рассмотрен механизм развития энергетических процессов при взрывной отбойке породных массивов и дана теоретическая и экспериментальная оценка характера распределения энергии взрыва при использовании различных типов промышленных ВВ. Разрушение горных пород взрывай останется в обозримой перспективе основой почти всех применяемых геотехнологий, как при подземной, так и при открытой разработке рудных и значительной части нерудных месторождений. Этот способ разрушения прошел длинный путь эволюции и методологически обеспечен широким набором, чаще всего, эмпирических решений, которые обычно основаны на использовании предельно простых физических и геометрических моделей. Доминирующие подходы к определению параметров отбойки несут в себе внутреннее противоречие между обусловленной объективными законами геомеханики и требованиями геотехнологии асимметрией зон поглощения энергии, с одной стороны, и сuммеmрич-ным характером распределения в массиве энергии взрыва концентрированных зарядов - с другой. Предложена модель термодинамических расчетов работы расширения продуктов взрыва простейших ВВ, содержащих в своем составе конденсированные компоненты. Такие продукты образуются при детонации простейших ВВ содержащих алюминий, а также ВВ, содержащие углерод и имеющие отрицательный кислородный баланс. Получено аналитическое решение при заданном условии расширения зарядной полости. Рассмотрено изменение эффективности работы продуктов взрыва при возможности их истечения из зарядной полости. Показано, что полезная работа продуктов взрыва зависит от соотношения характерного времени работы взрыва и характерного времени вылета газов. Физико-химические особенности взрывного превращения вещества заряда могут быть не менее значимым фактором, так как именно они формируют условия передачи энергии взрыва в массив и определяют характеристики начальной стадии процесса взрывного разрушения этого массива в технологических целях. Выполненные на рудниках Дальнего Востока экспериментальные исследования позволили эмпирически оценить затраты энергии и размеры зоны бризантного действия взрыва различных типов ВВ при отбойке жил прирезками по простиранию. Оценочные эксперименты показали, что технологически непроизводительный расход энергии в зоне бризантного действия заряда находится в прямой пропорциональной связи со скоростью детонации ВВ. Было также показано, что наиболее благоприятное по условиям отбойки распределение энергии в пространстве достигается при использовании низкобризантных (простейших) ВВ со смесевым механизмом реакции взрывного превращения. Таким образом, выполненные исследования показали, что существующие, методы управления взрывом в интересах горных технологий охватывают в основном различные аспекты процесса выделения и передачи в массив энергии зарядов. При этом практически не затрагиваются процессы распределения этой энергии в разрушаемом массиве.