Определение параметров буровзрывных работ с учетом свойств массива в окрестности очистной выработки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Определение параметров буровзрывных работ с учетом свойств массива в окрестности очистной выработки

С.М. Андреев

Выбор корреляционной зависимости между напряжениями, деформациями массива и количеством взрывчатого вещества (ВВ), необходимом для разрушения массива, затруднен. В связи с чем возникла необходимость поиска критерия, который удовлетворял бы поставленной задаче. Наиболее универсальной характеристикой может быть упругая энергия, накопленная массивом в результате деформирования пород, поскольку эта величина инвариантна относительно системы координат. Величина указанной энергии в объеме участка, разрушение которого обеспечивает необходимый заряд ВВ, расположенного в шпуре, при известном напряженно-деформированном состоянии (НДС) в окрестности выработки может быть определена как

, (1)

где Э- полная энергия деформаций объема V; e - удельная упругая энергия, определяемая по известной формуле [1]

е=1/2Е[s₁²+s₂²+s₃²---2n(s₁s₂+s₂s₃+s₃s₁)] (2)

где Е - модуль упругости; s₁, s_2, s₃ - главные напряжения, так как в нашем случае одна из составляющих главных напряжений s₃ = 0, то (2) упрощается и модель можно рассматривать в плоской постановке.

Ввиду сложной картины НДС массива в районе забоя интеграл рационально заменить суммой

Э--»--S--e_i--D--S_i,--(3)

где величины удельной энергии e_i определяются в конечном числе точек рассматриваемой площади, а DSi - площадь соответствующих этим точкам участков массива.

Расчет НДС массива ведется по сетке сканирования, которая располагается в исследуемой зоне. Сетка сканирования задается необходимым углом наклона к линии очистного забоя. Просмотр массива осуществляется по 20 лучам, расстояние между лучами 0,1 м, шаг сканирования по лучам 0,1 м, глубина 2,0 м.

Результаты расчета представлены в таблице.

Таблица. Деформированность массива по упругой энергии

Расчеты распределения упругой энергии, накопленной массивом в результате деформирования пород, показали следующее. При угле наклона рудной залежи 90^о суммарная энергия по сетке сканирования в зоне размещения врубовых шнуров составила 499,84. При уменьшении угла наклона жилы до 80^о энергия массива уменьшилась и достигла 493,04. С уменьшением угла наклона жилы до 70^о численные значения составили 407,68. При образовании полости от взрыва врубовых шпуров в уступной части массива, в зоне размещения отбойного шпура, расчетная энергия массива составила: при угле наклона 90^о-499,84; при угле наклона жилы 80^о-493,04; при уменьшении угла наклона залегания жилы до 70^о они снизились до 407,68. В результате взрыва отбойного шпура изменилась и конфигурация очистного забоя, уменьшилась площадь уступа в зоне расположения оконтуривающего шпура, упругая энергия массива составила: при угле залегания жилы 90^о они были равны 229,89; при угле наклона рудного тела 80^о-179,35; с уменьшением угла падения жилы до 70^о-они уменьшились до 168,13. энергия напряжение деформация взрывчатый

Анализ полученных результатов показывает, что использование критерия оценки массива по упругой энергии позволяет четко выделить в окрестностях очистной выработки зоны действия растягивающих деформаций и их величину в динамике при изменении техногенных условий. Это позволит обосновать рациональную схему расположения шпуров, очередность взрывания и расход взрывчатого вещества.

Результаты математического моделирования по определению расхода взрывчатого вещества от упругой потенциальной энергии массива обработаны методом наименьших квадратов с использованием критерия оценки.

Возможность использования критерия количественной оценки состояния массива по упругой энергии в зоне планируемого разрушения взрывом, определялась экспериментально на руднике Юго-Восточный ОАО «Казвольфрам» на основании нахождения корреляционных связей между выбранным критерием и зарядом взрывчатого вещества в шпуре по результатам опытных взрывов.

Обработка результатов экспериментальных взрывов показала, что между критерием оценки массива по упругой энергии К₂ и зарядом взрывчатого вещества существует следующая зависимость:

Q_зар = 0,001К₂ + 0,849, кг. (4)

Необходимо отметить, что при выводе данной формулы применялись результаты опытных взрывов при вариации коэффициента использования шпуров от 0,92 до 0,96.

Графическая иллюстрация формулы (4) представлена на рисунке.

Рис. 1 Зависимость Q (К₂)

Глубина шпуров составила 2 м, в качестве взрывчатого вещества был применен детонит - 10А.

Использование критерия оценки массива по упругой энергии позволит четко выделять в окрестности очистной выработки зоны действия растягивающих деформаций и их величину при изменении техногенных условий, что позволит обосновывать рациональную схему расположения шпуров, очередность взрывания и расход взрывчатого вещества.

Список литературы

1. Колоколов С.Б. Численные решения упругопластической задачи для плоскости с отверстием произвольной формы // Тез. докл. VIII Всес. конф. по прочности и пластичности. Пермь, 1983. С. 90-91.

Размещено на Allbest.ru