Краткие теоретические сведения

РАСЧЕТ ЗАРЯДОВ ВЫБРОСА, РЫХЛЕНИЯ И КАМУФЛЕТА

Цель работы:изучение характеристик зарядов выброса, рыхления и камуфлета и получение практических навыков по проведению расчетов при проектировании взрывов.

Действие сосредоточенных зарядов.По воздействию на массив горных пород выделяются три основных типа зарядов: заряды выброса, рыхления и камуфлета.

При взрыве заряды выброса (рис. 6.1) образуют в породе воронку, характеризуемую ее радиусом г, величиной линии наименьшего сопротивления (л.н.с.) и кратчайшим расстоянием от центра заряда до открытой поверхности - W.

Рис. 6.1. Элементы воронки взрыва выброса: W - линия наименьшего сопротивления; r - радиус воронки взрыва; В - ширина развала взорванной породы; h - высота навала породы; Н - видимая глубина воронки

Кроме того, взрыв выброса описывается видимой глубиной воронки Н, высотой навала породы h и максимальной шириной развала взорванной породы В.

Отношение радиуса воронки к л.н.с. определяет показатель действия взрыва:

(6.1)

При этом воронка нормального выброса имеет n = 1. Значение n > 1 соответствует воронкам усиленного выброса, а при 0,75 < n < 1 - воронкам уменьшенного выброса. Значения n < 0,75 характеризует взрывы рыхления и камуфлета.

При взрыве зарядов рыхления (рис. 62) происходит разрушение породы в пределах воронки взрыва, её вспучивание и частичное перемещение за пределы воронки. Воронка в этом случае заполнена отбитой породой и поэтому показатель действия взрыва теряет физический смысл, так кА видимой воронки не образуется. Целесообразно поэтому отличать заряды по коэффициенту их относительной массы, формула

Рис. 6.2. Элементы воронки взрыва которого имеет вид

заряда рыхления (условные обоз- (6.2)

начения см. на рис. 6.1) где q_д - масса данного заряда ВВ, кг; q_H броса, кг.

При 0,2 < n_q < 0,75 коэффициент относительной массы зарядов характеризует заряды рыхления. Значения коэффициента относительной массы зарядов в пределах 0,2 < n_q< 0,35 соответствуют зарядам уменьшенного рыхления; п., = 0,35 - зарядам нормального рыхления; 0,35 < n_q < 0,75 -зарядам усиленного рыхления.

Коэффициент относительной массы зарядов n_q = 1 соответствует зарядам нормального выброса, а при n_q > 1 - зарядам усиленного выброса. Исходя из приведенной классификации количественной оценкой действия взрыва может служить взрыв заряда нормального выброса. Заряды камуфлета характеризуются значениями коэффициента относительной массы зарядов n_q < 0,2.

При взрыве такого заряда (рис. 6.3) в породе образуется зона измельчения (котел) и зона трещинообразования. Иногда, при определенном соотношении между величиной заряда и расстоянием его от открытой поверхности, образуется зона скола.

Рис. 6.3. Схема действия взрыва зарядов камуфлета: 1 - заряд; 2 - зона измельчения (котел) радиусом r₁; 3 - зона трещинообразования радиусом r₂; 4 - зона возможного скола

Для зарядов выброса вводится функция показателя действия взрыва f(n). Из большого числа выражений наиболее распространена функция М.М. Борескова:

(6.3)

Величину заряда выброса определяют через функцию показателя действия взрыва, удельный расход ВВ нормального выброса и л.н.с:

(6.4)

где q_H - расчетный удельный расход нормального выброса, кг/м³, который находят опытным путем или берут из табл. 6.1; W - линия наименьшего сопротивления, м.

Таблица 6.1

Наименование породы	Категории крепости породы по ЕНиР	Категория крепости породы по шкале проф М.М. Прото- дьяконова	Удельный расход ВВ_;кг/м³, для зарядов	Показатель про- стрели-ваемости, дм³/кг
на выброс	на рыхление
Песок	-	IX	1,6-1,8
Песок плотный или влажный	-	VIII	1,2-1,3
Суглинок тяжелый	II	VIII	1,2-1,5	0,35-0,40
Крепкие глины	III	VII	1,0-1,4	0,35-0,45
Лёсс	III-IV	VIIa	0,9-1,2	0,30-0,40	-
Мел	IV	VI	0,9-1,2	0,25-0,30
Гипс	IV-V	VI	1,1-1,5	0,35-0,45	-
Известняк, ракушечник	V-VI	VI	1,4-1,8	0,35-0,60
Опока, мергель	IV-V	VI	1,0-1,3	0,3-0,4
Туфы трещиноватые, плотная тяжелая пемза	V	VI	1,2-1,5	0,35-0,50	-
Конгломерат и брекчия на известковом цементе	V-VI	V	1,1-1,4	0,35-0,45	-
Песчаник на глинистом цементе, сланец глинистый, известняк, мергель	VI-VII	V	1,2-1,6	0,40-0,50	7-10
Доломит, известняк, магнезит	VII-VIII	IV	1,2-1,8	0,40-0,50	4-7
Известняк, песчаник, мрамор	VII	IV -III	1,2-2,1	0,45-0,7	-
Гранит, гранодиорит	VII-X	IV - I	1,7-2,1	0,5-0,7	4-7
Базальт, андезит, диабаз, габбро	IХ-ХI	III - I	1,7-2,2	0,6-0,75	2,4
Кварцит	X	II	1,6-1,9	0,5-0,6	-
Порфирит	X	II - I	2,0-2,2	0,7-0,75	-

При значении л.н.с. > 25 м профессором Г.И. Покровским был введен в расчетную формулу выброса (6.3) поправочный коэффициент:

(6.5)

Заряды нормального выброса, рыхления и камуфлета, кг, вычисляют по формуле

(6.6)

При взрыве на выброс видимую глубину воронки, м, рассчитывают по формулам

(6.7)

(6.8)

(6.9)

где α - эмпирический коэффициент, α = 0,33; R - радиус сферы сжатия, м, определяемый по выражению

(6.10)

где П_пр - показатель простреливаемости пород, принимаемый по данным табл. 6.1.

Максимальную ширину развала взорванной породы, м, находят по формуле

(6.11)

высоту навала, м, - по формуле

(6.12)

Пример 1.Определить величину зарядов камуфлета, нормального и усиленного выброса при n = 2, глубине заложения 4 м в песчаниках VII категории ЕНиР. Для зарядов выброса определить видимую глубину воронки, ширину и высоту навала выброшенной породы.

Решение. Для песчаника VII категории ЕНиР по табл. 6.1 находим расчетный удельный расход нормального выброса q_H=1,3-1,7 кг/м . Принимаем q_H = 1,5 кг/м³.

Теперь определяем величину зарядов:

для нормального выброса она равна

нормального рыхления -

усиленного рыхления при n_q = 0,75 -

усиленного выброса при n = 2 -

Далее рассмотрим величины видимой глубины воронки взрыва. Они составят:

при нормальном выбросе

при усиленном выбросе и n = 2

Максимальная ширина развала взорванной породы будет равна: при нормальном выбросе

при усиленном выбросе

Высота навала составит: при нормальном выбросе

при усиленном выбросе и n = 2

Расчет удлиненных зарядов.Действие удлиненных зарядов, параллельных открытой поверхности, можно рассматривать как действие совокупности сближенных точечных (сосредоточенных) зарядов, расстояние между которыми стремится к нулю: воронки взрыва, накладываясь друг на друга образуют траншею треугольного поперечного сечения с закругленными торцами (рис. 6.4).

Рис. 6.4. Форма полости рыхления при взрыве удлиненного заряда, параллельного открытой поверхности: W - линия наименьшего сопротивления; r - радиус закругления торца траншеи

Необходимую массу ВВ, кг, на 1 м удлиненного заряда, параллельного открытой поверхности, определяют по формуле

(6.13)

Для цилиндрических зарядов вместимость 1 м длины взрывной полости, кг/м, будет равна

(6.14)

где d - диаметр взрывной полости, м; А - плотность заряжания, кг/м³.

Необходимый диаметр взрывной полости, м, находят по условию Р_н = Р_в. Тогда

(6.15)

Общая масса заряда, кг,

(6.16)

где L - длина удлиненного заряда, м.

Для зарядов с малыми диаметрами взрывной полости (шпура, скважины) необходимую массу ВВ на 1 м выработки, кг, вычисляют по формуле

(6.17)

где А - коэффициент, учитывающий размерность величин, [А] = м.

Образующуюся при взрывах выброса видимую глубину выемок Н, м, вычисляем по следующим формулам:

если n ≤, 2, то по формуле (6.7),

если n = 2, - по формуле (6.8),

если n > 2, - по формуле (6.17)

где α - коэффициент пропорциональности сжатия грунтов.

Для нескальных фунтов α = 0,3-0,4; для глинистых и суглинистых грунтов α = 0,4-0,45; для торфов α = 0,4-0,5; для полускальных грунтов α = 0,15-0,25.

Ширину выемки поверху вычисляют по формуле

(6.18)

Ширину навала у выемки рассчитывают по формуле (6.10), а высоту навала породы у выемки - по формуле (6.11).

Пример 2.В глинистых сланцах на глубине 5 м взрывается удлиненный цилиндрический заряд длиной 10м c плотностью 0,9 г/см³. Определить общую массу зарядов и их диаметр для получения зарядов наибольшего камуфлета, уменьшенного (n_q = 0,27) и нормального рыхления, нормального и усиленного (n = 3) выброса.

Решение.Определить ширину выемки поверху, видимую глубину выемки, ширину и высоту развала породы у выемки. По табл. 6.1 находим, что для глинистого сланца q_H = 1,4 кг/м³.

Для заряда наибольшего камуфлета при n_q = 0,2