БУРОВЗРЫВНЫЕ РАБОТЫ

Вопросы теории расчета зарядов

На основании закона подобия известно, что величины давления, импульса взры­ва и иефорімации породы в каиой-'го точке іна любам расстоянии от зар-яда зависят от величины заряда и о it расстояния данной точки ют еаіряда. Этот принцип по­добия заложен в основу всех теоретических и эмпирических формул для расчета зарядов.

Расчет зарядов производят по эмпирическим формулам, так как формулы теоретического характера пока еще не дают достаточной точиости расчетов я вме­сте с тем требуют значительно большего времени. Однако теоретические форму­лы представляют большой интерес для познания такого сложного явления, как действие взрыва на горную породу при различных условиях.

В связи с этим ниже приведены наиболее интересные теоретические поло­жения теории расчета зарядов.

Г. И. Покровский [8] считает, что вся поверхность породы, окружающей заряд, воспринимает 'воздействие взрыва практически одновременно. Вблизи - поверхно­сти заряда порода раздавливается, переходит в текучее состояние и сильно сжи­мается. По імере удаления от заряда энергия /взрыва передается все возрастаю­щей імаю-се среды, 'ввиду чего энергия в единице объема существенно уменьша­ется, 'напряжения сжатия падают и иа определенном расстоянии становятся ■меньше величины временного сопротивления породы, раздавливанию. При вну­треннем действии взрыва порода разрушается волной сжатия, идущей от заряда.

При взрыве заряда вблизи обнаженной поверхности основные разрушения горной породы вызываются волной (разрушения, вызванной отражением волны сжатия от свободной поверхности и идущей от этой поверхности к полости варяда.

В результате теоретических исследований Г. И. Поироиский предложил фор­мулу для расчета. радиуса зоны разріушения при внутреннем действии взрыва

Заряда ______

* Примерно такие же значения (3,3—6,6) рекомендуют шведские инженеры К - Иогансон и У. Лангефорс.

Где Рсж— давление, необходимое для разрушения породы в массиве при все­стороннем сжатии, кг/см2 (размерности приведены по Г. И. Покров­скому без изменений);

(J1 — удельная энергия ВВ, кгм/кг; Е — модуль сжатия, кг/см2-, у ■— объемный вес породы, кг/ж3; Q — вес заряда, кг.

Выражение, взятое в квадратные скобки, Г. И. Покровский рекомендует определять пока опытным путем «ввиду того, что величины Рсж я Е недостаточно хорошо известны, а также ввиду сложности их определения в условиях, соот­ветствующих действию взрыва». Заменив указанное выражение через kp он дает формулу

R = kP VQ - (52)

Задавшись величиной R можно определить по формуле (52) вес заряда Q.

При наружном действии заряда (при зарядах выброса) основное значение, по мнению Г. И. Покровского, имеет волна разрежения, в результате чего поро­да разрушается растягивающими усилиями, идущими от поверхности обнажения к заряду. Расчетная формула в этом случае аналогична формуле (51), в кото­рой вместо рсж подставляется величина разрушающего растяжения р раст.

По тем же соображениям, которые были выше изложены, Г. И. Покровский рекомендует при расчете зарядов выброса пользоваться эмпирическими форму­лами с уточнениями, внесенными на основе опытных взрывов за последние годы.

О. Е. Власов [5] дал теоретическую разработку и вывод фосмул для расчета зарядов на основе поля скоростей, возникающего в среде при взрыве заряда. Для упрощения вывода он принял, что ореда несжимаемая и энергия взрыва передается среде мгновенно.

Вес заіряда выброса

З_ 9_

Где У — объемный вес ВВ, кг/м3-

JJ кр-— критическая скорость, необходимая для разрушения породы, м/сек;

W — глубина заложения заряда, м;

П — показатель действия взрыва;

Uo — скорость на поверхности заряда, м/сек,

0.

"эТ*

Qo — удельная энергия взрыва ВВ, кгм/кг;

Р — плотность породы, кгсек2/мі (размерности приведены по О. Е. Власову без изменений).

Обозначив постоянные величины (для конкретных условий взрывания) одной буквой k,

3 9

K

О. Е. Власов предложил более простую формулу

/і + «V

Где k— удельный расход ВВ (кг/л3), определяемый экспериментально.

А. Н. Ханукаев [17] в результате теоретической и экспериментальной разра­ботки вопроса о действии на породу упругих волн, возвякающих при взрыве заряда, предложил метод расчета зарядов по наибольшим нормальным напря­жениям о.

Формула для сосредоточенных зарядов (ВВ — аммонит № 6) р /0,444" , 96,085 , 528,19\ , , = » С /-^--f + , кг/см2.

S р\ г г2 rs J

Max g г \ г Г2 Га

Формула для удлиненных зарядов

Р /М 360 8640\ °'шаx^g СР( г + г2 + г3 )' р — удельный вес породы, г/см3 (размерности автора формул); g — ускорение свободного падения, см/сек2; Ср — скорость гаюшюэтыной волны в породе, см/сек-.

Го 60 юо т т гго т

Рис. 42. График изменения величины растягиваю­щих напряжений в массиве с тремя плоскостями

Обнажения

Г — приведенное расстояние, выраженное количеством радиусов заряда RB. По приведенной формуле строится график растягивающих напряжений (crmax— на оси ординат) для расстояний от 20 до 240 Ro от центра заряда (рис. 42).

На графике находят точку, соответствующую пределу прочности породы от­рыву. Абсцисса этой точки г дает удвоенное значение максимальной л. н. с. (W =

== —J - • При меньшем значении W будет меньшая кусковатость. Автор дает

Метод определения величины л. н. е., обеспечивающей заданную кусковатость.

Величина заряда зависит от его радиуса R0 и плотности ВВ f (а при удли­ненных зарядах и от длины заряда).

Ф. А. Белаенко [19] считает, что упругие деформации достигают обнаженной поверхности раньше, чем начинает деформироваться порода непосредственно у заряда, и определяет напряжения, возникающие прн динамическом давлении нэ упругое тело.

Для удлиненных зарядов удельный расход ВВ иа 1 м3 взрываемой породы

(д н, кг/м3) по А. Ф. Белаенко равен

^ = (57)

Где ув — объемный вес ВВ, кг/дм3;

Ор — предел прочности породы при растяжении, кг/смг; k — коэффициент динамичности, равный 2;

Р — отношение приведенной массы ударяемого тела (породы, окружающей

Шпур) к массе ударяющего тела (ВВ), равное 2; рв — максимальное давление на стенки шпура при взрыве, кг/см?. Нормальная величина л. н. с. по подошве равна

WB = 1,558/?,, ^ , (58)

Где Ro — радиус шпура (скважины), см.

Расчет зарядов по приведенным теоретическим формулам еще больше усложняется в случае неоднородных, слоистых и трешиноватых пород, а также при. взрывании группы зарядов с применением электродетонаторов мгновенного или короткозамедленного действия. Поэтому в практике взрывных работ рас­чет зарядов производят по эмпирическим формулам или по нормативным данным.