МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ УКРАЇНИ

НацІональна ГІрнИЧА АкадемІя УкраЇнИ

УЛЬЯНОВ Ігор Володимирович

УДК 622.233:622.35

ОБГРУНТУВАННЯ ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ

РУЙНУВАННЯ ГІРСЬКИХ ПОРІД ВИБУХОМ

ПРИ ЗМІНІ ТРИВАЛОСТІ

ІМПУЛЬСНОГО НАВАНТАЖЕННЯ

Спеціальність: 05.15.11 - «Фізичні процеси гірничого

виробництва»

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Дніпропетровськ-1999

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Сімферопольському державному університеті

Міністерства освіти України

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор,

ШЕВЛЯКОВ Юрій Андрійович,

директор НДІ проблем геодинаміки

Сімферопольського державного університету,

Заслужений діяч науки и техніки України

Офіційні опоненти:

- доктор технічних наук, професор КОМІР Віталій Михайлович,

Кременчуцький державний політехнічний інститут Міністерства освіти України,завідуючий кафедрою технічної механіки;

- кандидат технічних наук ХАРИТОНОВ Віктор Нікіфорович, старший науковий співробітник відділу механіки вибуху інституту геотехнічної механіки НАН України.

Провідна установа: відділення фізико-технічних гірничих проблем Донецького фізико-технічного інституту НАН України.

Захист відбудеться «_28__» квітня_ 1999 р. о __14___ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 08.080.03 при Національній гірничій академії України за адресою: 320097, м. Дніпропетровськ, пр. К. Маркса, 19 .

З дисертацією можна ознайомитись в бібліотеці Національної гірничої академії України за адресою: 320097, м. Дніпропетровськ, пр. К. Маркса, 19.

Автореферат розісланий «_25__» _березня_ 1999 р.

Вчений секретар спеціалізованої

вченої ради, канд. техн. наук,

доцент В.В. Харченко

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Технологічний комплекс видобування корисних копалин складається з процесів відбійки і руйнування порід та сировини, що видобувається, її транспортування й підготовки до використання. Ці процеси взаємоповязані між собою, а їхня ефективність визначається головним фактором – мірою і характером подрібнення маси, що руйнується. Іх в загальному випадку необхідно спрямовано змінювати в залежності від властивостей масиву і матеріалу, що видобувається, якості кінцевого продукту, раціональних енерговитрат на основні технологічні процеси. Тенденція розвитку гірничодобувної галузі показує, що в найближчому майбутньому основним способом руйнування гірських порід буде використання енергії вибуху. Незважючи на існуючу різноманітність способів руйнування гірських порід енергією вибуху, багато питань ще далекі від свого остаточного рішення через складність і швидкоплинность процесів, що відбуваються. Існуючі засоби ведення буропідривних робіт і способи відбійки порід показують, що вони не дозволяють повною мірою використати енергію вибухових речовин через складність її локалізації та управління. Разом з тим, практика показує, що навіть незначне вдосконалення засобів ведення буропідривних робіт на основі управління процесами вибухового навантаження дозволяє значною мірою підвищити ефективність відбійки порід і в цілому видобування сировини для промисловості. Тому подальші дослідження шляхів і способів підвищення ефективності руйнування порід енергією вибуху, розробка нових способів ведення вибухових робіт - актуальна науково-технічна задача, вирішення якої має важливе практичне значення.

Мета досліджень. Підвищити ефективність руйнування гірських порід при видобуванні корисних копалин і будівельних матеріалів енергією вибуху на основі регулювання тривалості імпульсу вибухового навантаження й розробити способи підвищення ефективності дроблення порід та охорони гірського масиву, ціликів і суміжних виробок від вибухового впливу зарядів ВР.

Для досягнення мети необхідно розвзати наступні основні задачі:

- аналітично оцінити вплив вибухового імпульсу на гірські породи, що руйнуються, з урахуванням їх непружних властивостей і фактора часу;

- провести експериментальні дослідження впливу тривалості імпульсу вибухового навантаження на процес руйнування порід і матеріалів та розробити для його направленої зміни швидкотвердіючу саморозширювану забійку, що створює розпираючі зусилля на стінки свердловин і шпурів;

- установити закономірності зміни характеру подрібнення порід в залежності від тривалості вибухового навантаження при підземних та відкритих способах добування корисних копалин;

- розробити способи підвищення ефективності руйнування гірських порід й охорони гірського масиву, ціликів і суміжних виробок від впливу вибуху на основі зміни тривалості вибухового навантаження при підземних та відкритих способах добування корисних копалин;

- провести апробацію розроблених способів і рекомендацій.

Основна ідея роботи полягає у використанні закономірностей зміни тривалості імпульсу вибухового навантаження від характеристик середовища та взаємодіючих дефектів-тріщин для підвищення ефективності руйнування гірських порід при видобуванні корисних копалин і будівельних матеріалів підземним та відкритим способом.

Основні наукові положення:

1. Ступінь руйнування порід, що характеризується розвитком переважної мережі тріщин при импульсному навантаженні, залежить від тривалості імпульсу і пов'язаний гіперболічною залежністю зі швидкістю розповсюдження хвиль дії; лінійною - з довжиною взаємодіючих дефектів-тріщин; параболічною - з часом дії вибуху.

2. Тривалість імпульсного навантаження під час вибуху залежить від якості саморозширюваної твердої забійки на основі невибухового руйнівного засобу (НРЗ) і прискорювача реакції твердіння - бішофіту, що відрізняється регульованою швидкістю твердіння від 0.5 - 0.6 години до 25 – 30 годин і зусиллями, що розвиваються до 20 - 25 МПа.

3. Ефективне і необхідне за якістю руйнування та подрібнення гірських порід з застосуванням саморозширюваної забійки досягається раціональним розташування НРЗ в конструкціях зарядів ВР, що забезпечують збільшення тривалості вибухового імпульсу до 350-400 мкс і руйнівних напружень в 1.4 - 1.6 рази.

Наукова новизна отриманих результатів:

Вперше отримана аналітична залежність для визначення величини критичного значення вибухового імпульсу руйнування порід з урахуванням їх непружних властивостей і фактора часу.

Отримав подальше підтвердження висновок про те, що чим вища щільність порід, тим більша вимагається тривалість імпульсу вибухового навантаження для їх руйнування, причому вперше це встановлено при врахуванні непружних властивостей гірських порід.

Вдосконалена саморозширювана тверда забійка за рахунок введення в її вміст невибухового руйнівного засобу (НРЗ) і прискорювача реакції твердіння, що відрізняється часом регулювання твердіння від 0.5-0.6 години до 25 – 30 годин.

Експериментально встановлено, що розроблена забійка дозволяє регулювати час затримки продуктів детонації у вибуховій камері до 340-350 мікросекунд. Завдяки цьому тривалість імпульсу вибухового навантаження на породи збільшується, змінюючи параметри руйнування порід під впливом вибуху.

Обгрунтовані, розроблені і випробувані в промислових умовах нові способи відбійки порід й охорони суміжних виробок та обладнання від впливу вибуху.

Наукове значення роботи полягає в установленні закономірностей зміни тривалості імпульсного навантаження в залежності від часу релаксації, пружних властивостей порід, швидкості розповсюдження хвиль діяння і довжини взаємодіючих тріщин; обгрунтуванні способів підвищення ефективності руйнування порід вибухом, а також у використанні забійки на основі невибухового руйнівного засобу (НРЗ) і прискорювача реакції твердіння - бішофіту.

Практичне значення отриманих результатів полягає в розробці і промисловій перевірці раціональних способів відбійки гірських порід, що підвищують ефективність руйнування вибухом і забезпечують розвантаження та стійкість масиву в прилеглих областях.

Основні висновки та рекомендації по роботі склали основу чотирьох патентів і двох авторських свідоцтв на нові способи ведення підривних робіт з відбійки та руйнування порід, що пройшли перевірку на кар'єрах Криму і підземних розробках вугілля в Донбасі.

Апробація результатів дисертації. Дисертаційна робота та її основні положення доповідалися і отримали схвалення на VII та VIII наукових школах «Деформування і руйнування матеріалів з дефектами, і динамічні явища в гірських породах та виробках» (Сімферополь, 1990 р.; Алушта, 1998 р.); на семінарі «Вибухові роботи в народному господарстві і питання екології» (Київ, 1990 р.); на семінарах Сімферопольского державного університету (1996 - 1998 р.р.); на міжкафедральному семінарі Національної гірничої академії України (1998 р.).

Публікації. За темою дисертації опубліковані тринадцять наукових робіт, в тому числі чотири статті в фахових наукових виданнях, три статті в збірниках наукових конференцій, два авторських свідоцтва та чотири патенти.

Структура дисертації. Дисертація складається з вступу, 4 розділів, висновків і додатків, містить 151 сторінку машинописного тексту, у тому числі 10 малюнків, 4 таблиці, список використаних літературних джерел із 178 найменувань.

Автор висловлює щиру вдячність доктору технічних наук, професору, Заслуженому винахіднику України, Лауреату Державної премії України Зоріну Андрію Микитовичу за допомогу в розвязку задач теоретичних досліджень, а також співробітникам ІГТМ НАН України і виробничих організацій Криму та Донбасу за допомогу в проведенні експериментальних робіт й промислових випробувань і консультації за темою дисертації.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Аналіз сучасного стану існуючих досліджень механізму руйнування гірських пород при вибуховому діянні в напрямку оцінки впливу тривалості імпульсу вибухового навантаження на процес руйнування гірських порід, різноманітних типів забійки на ефективність руйнування порід при вибуховій відбійці, а також конструкцій зарядів ВР і схем підривання на результати подрібнення гірських порід в процесі буропідривних робіт показав, що основним напрямком удосконалення параметрів вибуху для його ефективного використання є забійка, яка дозволяє регулювати тривалість дії вибуху. Досвід показує, що існуючі її різновиди в складі різноманітних сипких і в'язких матеріалів, та деякі інші, вичерпали свої можливості в широкій модифікації параметрів вибуху.

Результати теоретичних і експериментальних робіт, присвячених питанням керування енергією вибуху в гірських породах, викладені в фундаментальних працях відомих вчених: академіків М. А. Лаврентьева, Н. В. Мельникова, М. А. Садовского, Є. І. Шемякина, чл.-кор. НАН України Е. І. Єфремова, АН Грузії Е. О. Мінделі, РАН Б. Р. Ракишева, професорів Є. Г. Баранова, Л. І. Барона, В. А. Боровикова, О. Є. Власова, А.А. Вовка, Г. П. Демидюка, М. Ф. Друкованого, В. М. Коміра, Б. М. Кутузова, Ф. І. Кучерявого, Л. Н. Марченка, В. Н. Мосинця, Ю. С. Меца, П. І. Федоренка, В. Н. Родіонова, А. Н. Ханукаєва, В.Н. Харітонова, а також зарубіжних дослідників І. Іто, Н. Куттера, Дж. Пірсона, К. Хіно і ряду інших. Вони дозволяють однозначно уявити механізм дії вибуху. Однак, різноманітність, складність і велика швидкість перебігу процесів вибухового руйнування, призвели до виникнення багатьох уявлень щодо можливості керованої зміни руйнування порід вибухом, а питання впливу імпульсу вибухового навантаження і його амлітуди на руйнування дотепер мають неоднозначне тлумачення.

Недостатність вивчення закономірностей впливу тривалості вибухового навантаження на ефективність руйнування порід вибухом, а також необхідність подальшого вдосконалення і розробки нових способів ведення буропідривних робіт визначили мету і задачі дисертаційного дослідження, де розглядаються питання визначення залежності тривалості імпульсу руйнування від властивостей порід і фактора часу, питання впливу на ефективність подрібнення якості забійки і пов'язаної з нею конструкції зарядів ВР та схем їх розташування в масиві гірських порід.

Для вивчення залежності тривалості вибухового імпульсу руйнування порід з урахуванням їх непружних властивостей і фактором часу виконані аналітичні дослідження з застосуванням основ динамічної механіки руйнування.

Нині більшість авторів під механізмом руйнування гірських порід енергією вибуху розуміють результат взаємодії процесів хвильової дії вибуху, що призводить до утворення тріщин, і наступної поршневої дії продуктів детонації. Отже, можна вважати, що руйнування твердих матеріалів, в тому числі і гірських порід, зумовлене розвитком тріщин.

Для врахування реологічних властивостей матеріалу, на які діє імпульс, використовувались основні положення механіки пружнопластичних середовищ і принцип Больцмана-Вольтерра, що успішно застосовуються в останній час при розвязкові поодиноких динамічних задач. Згідно з ними динамічні задачі з урахуванням реології розвязуються так само, як і задачі теорії пружності, але з заміною пружних констант відповідними інтегральними операторами.

Цей шлях розвязку застосуємо до динамічних задач дії вибуху на тріщини, якщо функція часу, яка впливає на оператора, і самий оператор мають властивості комутативності. Перевірка показує, що вона виконується, зокрема, для такого типу задач.

Оскільки руйнування твердих матеріалів зумовлене розвитком тріщин, то для визначення критичної тривалості дії вибухового навантаження на породу скористувались відомим критерієм руйнування з крихкого розвитку тріщин в середовищі при імпульсному навантаженні

,

де (t) – напруження імпульсу; - його тривалість; Е- модуль пружності; а - швидкість поздовжніх хвиль звуку; - поверхнева активна енергія.

Після урахування непружних властивостей порід методами теорії спадкової повзучості критерій руйнування порід має вигляд:

= ,

де = ; c - довжина тріщини з якою взаємодіє імпульс; - коефіцієнт Пуассона; - реологічний параметр; - час релаксації; Г() - гама-функція; , - реологічні параметри; - щільність порід; t - час перебігу процесу руйнування.

З аналізу отриманого виразу випливає, що чим більший час релаксації (тобто чим міцніший матеріал), тим більшою повинна бути тривалість критичного руйнівного імпульсу. Навпаки, якщо час релаксації дуже малий, то тривалість критичного імпульсу буде меншою. Якщо розглядати матеріали різноманітної щільності то, вочевидь, що для руйнування матеріалу з більшою щільністю вимагається триваліший критичний імпульс.

В результаті числових розрахунків для широкого діапазону значень вхідних у виразі характеристик (при базових значеннях: = 0.7; / = 0.3; с= 0.05 м; а = 2000 м/с; = 0.045; = 0.15) отримані закономірності, які показують, що тривалість руйнівного імпульсного навантаження пов'язана зі швидкістю розповсюдження хвиль гіперболічною залежністю, з довжиною взаємодіючих дефектів-тріщин - лінійною і з часом дії вибуху (як і непружними властивостями) – параболічною.

Отримані дані свідчать, що тривалість імпульсного навантажения є визначальною характеристикою в створенні раціональних умов спрямованого руйнування середовища і дії вибуху в цілому, а її керована зміна - ефективним напрямком удосконалення способів ведення підривних робіт.

Для реалізації отриманих результатів, на базі нагромадженого досвіду, розглянуте питання створення нової твердої забійки з регульованими характеристиками, що дозволяють змінювати тривалість вибухового навантаження. Внаслідок досліджень була запропонована вдосконалена тверда саморозширювана забійка на основі невибухового руйнівного засобу, що відрізняється, у порівнянні з існуючими, високою швидкістю твердіння і додатковими напруженнями на стінки свердловин і шпурів, які підвищують зчіплення забійки з масивом.

Для перевірки теоретичних положень і нової забійки були виконані експериментальні дослідження. Центр ваги експериментальних робіт був перенесений в лабораторні умови, де забезпечувалося їх проведення з достатньою точністю та використанням сучасної апаратури і методик вивчення швидкоплинних процесів при вибуховому руйнуванні зразків досліджуваних гірських порід. Фотореєстрація моментів початку виліту забійки і процесів руйнування модельних зразків виконувалась на швидкісному фотореєстраторі СФР-1М. Зразки розмірами 100 х 100 х 100 мм виготовлялись з природних гірських порід (мармуровидні вапняки) і пісково-цементної суміші. Для вимірювання тривалості впливу продуктів детонації на руйнування зразків використовувалась швидкотвердіюча саморозширювана забійка з суміші невибухового руйнівного засобу (НРЗ), бішофіту і води.

Збільшення тривалості імпульсу вибухового навантаження сприяло підвищенню ефективності руйнування зразків.

Внаслідок проведених експериментів була встановлена ефективна рецептура забійки: 70% НРЗ, 22% води і 8% бішофіту. Надалі вона була використана на практиці. Для такої рецептури час закінчення реакції гідратації (твердіння) складав 0.5 - 0.6 години. Після ретельного перемішування забійка має легко текучу консистенцию, вільно заповнює обсяг шпурів і свердловин, при цьому зусилля на стінки шпурів та свердловин від дії поширення забійки досягали 20 - 25 МПа.

Після завершення реакції гідратації розроблена забійка забезпечує затримку викиду продуктів детонації ВР до 350 - 400 мікросекунд, крім того, до 1.5 разів збільшуються напруження, що визвані дією зарядів ВР. Це сприяє збільшенню ефективності дії вибуху з руйнування, про що свідчить зростання більш, ніж вдвічі (з 16% до 36%) виходу в експериментах фракцій, менших 5 мм.

Дослідження в натурних умовах показали, що розроблений склад забійки, в основу якої покладений невибуховий руйнівний засіб і прискорювач реакції твердіння, задовільно вписується в технологічний ланцюг ведення буропідривних робіт і дозволяє уникати набуття робітниками спеціальних навичок з приготування і використання забійки.

Отримані результати склали основу нових способів і схем ведення гірничих робіт з відбійки порід, які захищені авторськими свідоцтвами і патентами.

Для відбійки скельних порід (патент України № 2801, патент СРСР № 1833467) запропоновані комбіновані заряди, які включають сипучу забійку і забійку з НРЗ і дозволяють змінити дію вибуху як в часі, так і в просторі. Перевірка способу відбійки скельних порід в промислових умовах проводилась на карєрі «Трудолюбовка» Сімферопольської ділянки Бахчисарайського карєроуправління. Породи, що відбивались на карєрі, були представлені діоритами з коефіцієнтом міцності за шкалою М.М.Протодяконова f = 8-9. Результати перевірки показали збільшення ефективності і рівномірності подрібнення порід, а також відсутність негабаритів.

Спосіб відбійки неоднорідних порід (а. с. СРСР № 1713337), грунтується на розміщенні зарядів ВР з забійкою з НРЗ в прошарках з міцних порід. Випробування способу на карєрі «Мармурове» АР Крим для відбійки неоднорідних вапняків дозволили зовсім вилучити вихід негабаритів і в 1.5-1.6 рази збільшити вихід кондиційних фракцій.

Важливим напрямком удосконалення робіт являються способи, що грунтуються на підвищенні ефективності руйнування та обмеження дії вибуху на довколишні обєкти (а.с. СРСР № 1623363) і мають широкі технологічні можливості. Докладно розглянуті схеми їх використання при проходженні технологічних траншей, руйнуванні порід в суміжних виробках на великих глибинах, комбінованому способі (підривному і механічному) видобутку великих блоків підземним та відкритим способами (патент України № 2025, патент СРСР № 1797654). Промислова перевірка розроблених технічних рішень при застосуванні на кар"єрах і в шахтах камерного добування крупних блоків підземним способом та збереженні суміжних виробок під час виконання буропідривних робіт в шахті "Західно-Донбаська", показала високу ефективність руйнування порід, досягнення ступеня необхідного руйнування з забезпеченням зниження дії вибуху на технологічні обєкти, що підтверджується відповідними документами й актами, які увійшли в додатки до дисертації.

ВИСНОВКИ

Дисертація є науково-дослідною роботою, в якій вирішина важлива науково-технічна задача підвищення ефективності руйнування гірських порід вибухом, що полягає в обгрунтуванні зміни інтенсивності руйнування тривалістю імпульсного навантаження і розробці раціональних способів відбійки гірських порід при підземних та відкритих способах добування корисних копалин.

Для розвязку цієї задачі використані методи аналізу та узагальнення науково-технічних досягнень, аналітичні дослідження на базі основних законів механіки руйнування твердих тіл і фізики гірських порід, методики проведення експериментальних досліджень нової забійки, експериментальні та промислові випробування нових способів та схем ведення буропідривних робіт з відбійки і руйнування порід на кар’єрах та шахтах.

Основні наукові висновки і практичні рекомендації, отримані при проведенні досліджень, базуються на результатах критичного аналізу методів, способів і засобів підвищення ефективності ведення підривних робіт в складних умовах; теоретичних дослідженнях залежності тривалості імпульсного руйнівного навантаження від властивостей порід і фактора часу; експериментальних дослідженнях забійки і її впливу на руйнування порід; промислових випробуваннях нових способів і схем відбійки порід та охорони навколишніх обєктів від дії вибуху на кар’єрах та в шахтах і зводяться до наступного:

1. Вперше отримана аналітична залежність, що визначає критичне значення вибухового імпульсу при розкритті тріщини з урахуванням непружних властивостей гірських порід і фактора часу. Встановлено, що чим вища щільність порід, тим більшою повинна бути тривалість імпульсу вибухового навантаження для її руйнування. Тривалість імпульсу пов'язана гіперболічною залежністю з швидкістю розповсюдження хвиль, лінійною - з довжиною взаємодіючих дефектів-тріщин, параболічною - з часом дії вибуху. Цей висновок склав основу для створення нової забійки.

2. На основі результатів теоретичних та практичних досліджень із матеріалів: піску, НРЗ, прискорювача досягнення НРЗ твердої фази - бішофіту та води, розроблена швидкотвердіюча саморозширювана забійка, яка створює додаткові статичні напруження на породи і збільшує за рахунок щільного запирання продуктів детонації тривалість дії вибухового імпульсу, при скороченні часу твердіння в десятки разів у порівнянні з існуючими речовинами.

3. Внаслідок лабораторних досліджень запропонований новий прискорювач часу твердіння саморозширюваної забійки, який в пропорції 70% НРЗ, 22% води і 8% бішофіту дозволяє довести час щільного запирания свердловини до 0,5 - 0,6 години і забезпечує розпірні зусилля до 20-25 МПа. При цьому збільшується тривалість дії імпульсу вибухового навантаження до 350 - 400 мікросекунд, а руйнівні напруження збільшуються в 1,4-1,6 рази.

4. Розроблені нові способи відбійки однорідних скельных порід, що базуються на змінності тривалості імпульсного навантаження з використанням модифікацій нової саморозширюваної забійки і раціональних схемах її просторового розташування з зарядами ВР в масиві порід.

5. Розроблений новий спосіб відбійки неоднорідних гірських порід з застосуванням нових конструкцій і оригінальних схем розташування зарядів ВР, а також нової забійки, якою запираються заряди в міцних прошарках порід.

6. Розроблений новий спосіб розвантаження гірського масиву й охорони від впливу вибуху суміжних виробок, технологічного обладнання і навколишнього масиву за рахунок модифікації тривалості та зменшення амлітуди імпульсного навантаження за умов збереження необхідного руйнування в локальних зонах при підземних розробках .

7. Виконана перевірка проведених розробок в промислових умовах кар’еров та шахт, встановлена їх ефективність і необхідна якість руйнування, а також подрібнення гірських порід при зниженні трудозатрат на ведення гірських робіт і зменшенні витрати ВР.

Рекомендації по використанню результатів. Результати роботи у відповідності з результатами промислових випробувань можуть використовуватися гірничодобувними підприємствами при видобуванні корисних копалин і будівельних матеріалів в складних умовах Криму і Донбасу підземним та відкритим способом.

СПИСОК ОСНОВНИХ ОПУБЛІКОВАНИХ РОБІТ

ЗДОБУВАЧА ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Ульянов И.В., Зорин А.Н. Эффективность разрушения пород энергией взрыва // Уголь Украины. - К: Техніка. - 1998. - № 3. - С. 11-12.

2. Федоркин С.И., Ульянов И.В., Кузнецов И.В. Проходка технологических траншей при добыче известняковых блоков // Промышленность строительных материалов. Серия 7/2, Добыча и переработка сырья для промышленности строительных материалов/ Экспресс-обзор. Вып. 1. - М.: ВНИИЭСМ, 1990. - С. 20-23.

3. Ульянов И.В. Повышение эффективности разрушения пород изменением длительности импульсного нагружения // Придніпровський науковий вісник. Технічні науки. – Дніпропетровськ: Наука і освіта, 1998. - № 105 (172). – С. 77-79.

4. Ульянов И.В. К вопросу защиты подземных выработок при ведении взрывных работ // Придніпровський науковий вісник. Технічні науки. – Дніпропетровськ: Наука і освіта, 1998. - № 105 (172). – С. 79-80.

5. Шевляков Ю.А., Ульянов И.В. Влияния импульса взрывного нагружения на характер разрушения горных пород // Труды VIII научной школы «Деформирование и разрушение материалов с дефектами, и динамические явления в горных породах и выработках». - Симферополь: СГУ, 1998. - С. 100-101.

6. Рыжаков А.Н., Ульянов И.В. Исследование динамики разрушения горных пород // Тезисы докладов Всесоюзной научной школы «Деформирование и разрушение материалов с дефектами, и динамические явления в горных породах и выработках». - Симферополь: СГУ, 1987. - С. 103.

7. Ульянов И.В. Взаимодействие статических и динамических полей напряжений при разрушении горных пород // Тезисы докладов VII Всесоюзной научной школы «Деформирование и разрушение материалов с дефектами, и динамические явления в горных породах и выработках». - Симферополь: СГУ, 1990. - С. 197.

8. А.с. № 1623363 СССР, МКИ F 42 D 3/04. Способ разгрузки горного массива / А.Н. Зорин, И.Г. Шарова, И.В. Ульянов (СССР).- № 4659309; Заявл. 6.03.89. Не публ.

9. А.с. № 1713337 СССР, МКИ F 42 D 3/00. Способ отбойки неоднородных пород / Э.И. Ефремов, А.Н. Зорин, И.В. Ульянов, В.И. Феденов (СССР). - № 4810146/03; Заявл. 4.04.90. Не публ.

10. Пат. № 1797654 СССР, МКИ E 21 C 37/00. Шпуровая вставка для разрушения монолитов расширяющимися твердеющими составами / С.И. Федоркин, И.В. Ульянов, В.И. Феденов, А.Н. Зорин (СССР).- № 4843126/03; Завл. 26.06.90; Опубл.23.02.93, Бюл.№ 7.

11. Пат. № 2025 Україна, МКИ E 21 C 37/00. Шпурова вставка для зруйнування монолитів твердіючими сполуками, що розширюються / І.В. Ульянов, А.М. Зорін, С.І. Фєдоркін, В.І. Фєдєнов (Україна). - № 93270566, 05.03 93. Заявл. 26.07.90. Опубл. 20.12.94, Бюл. № 4.

12. Пат. № 1833467 СССР, МКИ E 21 C 37/00. Способ отбойки скальных пород / Э.И. Ефремов, А.Н. Зорин, Ю.А. Костандов, И.В. Ульянов, С.Н. Родак, В.И. Феденов (СССР). - № 4928541/03, Заявл. 12.04.91. Опубл. 07.08.93. Бюл. № 29.

13. Пат. № 2801 Україна, МКИ Е 21 С 37/00. Спосіб відбою скельних порід / Є.І. Єфрємов, А.М. Зорін, Ю.А. Костандов, І.В. Ульянов, С.Н. Родак, В.І. Фєдєнов (Україна). - № 93290784, 05.03.93; Завл.12.04.91; Опубл. 26.12.94, Бюл. № 5-1.

Особистий внесок дисертанта в роботи, опубліковані у співавторстві: (1, 6) - розробив швидкотвердіючу забійку на основі НРЗ, установив залежність між тривалістю імпульсу вибухового навантаження і характером руйнування гірських порід; (2) - розробив конструкції колонкових зарядів і обгрунтував спосіб їх застосування; (6) - розробив методики реєстрації хвильових полів в непрозорих матеріалах; (8, 9) - запропонував використати імпульси вибухового навантаження різної тривалості для охорони породного масиву від впливу вибуху, а також НРЗ в якості компонента зарядів ВР та обгрунтував взаємодію статичних і динамічних полів напружень; (10, 11, 12, 13) - запропонував конструкцію вставки для підвищення ефективності руйнування порід при використанні НРЗ, комбіновану забійку, схеми ведення буропідривних робіт, обгрунтував ефект підвищення кратності впливу вибуху на породи, що відбиваються.

АНОТАЦІЯ

Ульянов І.В. Обгрунтування підвищення ефективності руйнування гірських порід вибухом при зміні тривалості імпульсного навантаження. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.15. 11 - «Фізичні процеси гірничого виробництва». Національна гірнича академія України, Дніпропетровськ, 1999.

Дисертація присвячена питанням дослідження підвищення ефективності руйнування гірських порід і розробці способів відбивання, що базуются на зміні тривалості імпульсу вибухового навантаження. В роботі отримана аналітична залежність для визначення величини критичного значення вибухового імпульсу руйнування порід з врахуванням їх непружних властивостей і фактора часу. На основі невибухового руйнівного засобу запропонована вдосконалена забійка, що швидко твердіє. Розроблені конструкції зарядів та способи відбивання гірських порід, що підвищують ефективность їх руйнування. Наведені дані про використання результатів дослідів на кар’єрах та в шахтах.

Ключові слова: вибух, імпульс вибухового навантаження, конструкції зарядів, забійка, невибуховий руйнівний засіб, подрібнення.

АННОТАЦИЯ

Ульянов И.В. Обоснование повышения эффективности разрушения горных пород взрывом при изменении длительности импульсного нагружения. - Рукопись

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.15.11 - «Физические процессы горного производства». - Национальная горная академия Украины, Днепропетровск, 1999.

Диссертация посвящена вопросам исследования повышения эффективности разрушения горных пород и разработке способов отбойки, базирующихся на изменении длительности импульса взрывного нагружения. В работе получена аналитическая зависимость для определения величины критического значения взрывного импульса разрушения пород, отличающаяся учетом неупругих свойств последних и фактора времени. Установлено, что степень разрушения пород, характеризуемая развитием преимущественной сети трещин при импульсном нагружении зависит от длительности импульса и связана гиперболической зависимостью со скоростью распространения волны воздействия; линейной зависимостью - с длиной взаимодействующих дефектов-трещин; параболической - со временем действия взрыва. Предложена усовершенствованная быстротвердеющая забойка на основе невзрывчатого разрушающего средства (НРС) и ускорителя реакции отвердения - бишофита, позволяющая сокращать время её затвердевания до 0.5- 0.6 часа, а также создающая распирающие усилия до 20 - 25 МПа и обеспечивающая увеличение длительности импульса взрывного воздействия на разрушаемые породы до 350- 400 мкс. Разработаны конструкции зарядов и способы отбойки горных пород, защищенные патентами и авторскими свидетельствами. Приведены данные их проверки и использования на карьерах и в шахтах при камерной добыче крупных блоков подземным способом и ведении буровзрывных работ при проведении смежных выработок в шахте «Западно - Донбасская».

Ключевые слова: взрыв, импульс взрывного нагружения, конструкции зарядов, забойка, невзрывчатое разрушающее средство, дробление.

SUMMARY

Igor V. Ulianov. Substantiation increase of efficiency of destruction mountain breeds based on change of duration of a pulse explosive intensity. - Manuscript.

Thesis for a candidate's degree technikal sciences speciality 05.15. 11''-« Physical processes of mining production». - The National Mining Akademy of Ukraine, Dniepropetrovsk, 1999.

The Thesis is devoted to the research of increase of efficiency of destruction of mountain breeds and development of ways of discharge, basing on change of duration of a pulse explosive intensity. In the work the analytical dependence for definition of size of critical importance of an explosive pulse of destructive is received in view of their not elastic properties and factor of time. Is offers advanced rapid-setting charge on the basis of a not explosive destroying means. The designs of charges and discharges of mountain breeds raising efficiency of their destruction are developed. The data on use of results of researches in quarries and in mines are given.

Key words: explosion, pulse explosive intensity, design of charges, charge, not explosive destroying means, splitting.