Ресурсосберегающие процессы разрушения горных пород на карьерах
Покупка
Тематика:
Горная промышленность. Металлургия
Издательство:
Московский государственный горный университет
Авторы:
Гончаров Степан Алексеевич, Дремин Алексей Иванович, Ершов Н. П., Каркашадзе Гиоргий Григолович
Год издания: 2002
Кол-во страниц: 236
Дополнительно
Вид издания:
Учебное пособие
Уровень образования:
ВО - Бакалавриат
ISBN: 5-7418-0022-X
Артикул: 122282.02.99
Доступ онлайн
В корзину
Описаны теории прочности твердых тел и методы оценки степени их разупрочнения при воздействии динамических нагрузок. Рассмотрены способы водопонижения на рабочих уступах карьеров и разупрочнения межзерновых связей в руде при ее взрывной отбойке от массива, а также технология их реализации.
Для студентов горных специальностей, горных инженеров и аспирантов.
Тематика:
ББК:
УДК:
ОКСО:
- 21.00.00: ПРИКЛАДНАЯ ГЕОЛОГИЯ, ГОРНОЕ ДЕЛО, НЕФТЕГАЗОВОЕ ДЕЛО И ГЕОДЕЗИЯ
- ВО - Специалитет
- 21.05.04: Горное дело
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
М Г Г У московский Г О С У Д А Р С Т В Е Н Н Ы Й Г О Р Н Ы Й У Н И В Е Р С И Т Е Т
РЕДАКЦИОННЫЙ С О В Е Т Председатель Л. А. ПУЧКОВ Зам. председателя Л.Х. ГИТИС Члены редсоветпа И.В. ДЕМЕНТЬЕВ A. П. ДМИТРИЕВ Б.А. КАРТОЗИЯ В.В. КУРЕХИН М.В. КУРЛЕНЯ В.И. ОСИПОВ э.м. СОКОЛОВ К.Н. ТРУБЕЦКОЙ В.В. ХРОНИН B. А. ЧАНТУРИЯ Е.И. ШЕМЯКИН ИЗДАТЕЛЬСТВО МОСКОВСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ГОРНОГО УНИВЕРСИТЕТА ректор МГГУу чл.-корр. РАН директор Издательства МГГУ академик РАЕН академик РАЕН академик РАЕН академик РАЕН академик РАН академик РАН академик МАН ВШ академик РАН профессор академик РАН академик РАН
ВЫСШЕЕ ГОРНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ С. А. ГОНЧАРОВ А. И. ДРЕМИН Н.П. ЕРШОВ Г. Г. КАРКАШАДЗЕ РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ПРОЦЕССЫ РАЗРУШЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД НА КАРЬЕРАХ Издание второе, стереотипное Рекомендовано Министерством образования Российской Федерации в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению «Горное дело», специальности «Физические процессы горного производства» МОСКВА ИЗДАТЕЛЬСТВО МОСКОВСКОГО / у ГОСУДАРСТВЕННОГО ГОРНОГО / \ УНИВЕРСИТЕТА ' " 2 0 0 2
УДК 622.271.3:622.5.52:622.325.5:622.243.94:622.026 ББК 33.1 Г 65 Рецензенты: Докт. техн. наук, проф. Ю.И. Анистратов (Московская государственная геологоразведочная академия) Докт. техн. наук Н.Н. Казаков (Институт проблем комплексного освоения недр РАН) Гончаров С.А., Дремин А.И., Ершов Н.П., Каркашадзе Г.Г. Г 65 Ресурсосберегающие процессы разрушения горных пород на карьерах: Учебное пособие. — 2-е изд., стер. — М.: Издательство Московского государственного горного университета, 2002. — 236 с: ил. ISBN 5-7418-0022-Х Описаны теории прочности твердых тел и методы оценки степени их разупрочнения при воздействии динамических нагрузок. Рассмотрены способы водопонижения на рабочих уступах карьеров и разупрочнения межзерповых связей в руде при ее взрывной отбойке от массива, а также технология их реализации. Для студентов горных специальностей, горных инженеров и аспирантов. УДК 622.271.3:622.5.52:622.325.5:622.243.94:622.026 ББК 33.1 ISBN 5-7418-0022-Х © С.А. Гончаров, А.И. Дремин, Н.П. Ершов, Г.Г. Каркашадзе, 1994, 2002 © Издательство МГГУ, 1994, 2002
I MINING EDUCATION ~| C . A . G o n c h a r o v A . I . D r e m i n N . P . E r s h o v G . G . K a r k a s h a g z e S A V E R E S O U R C E P R O C E S S E S O F D E S T R U C T I O N R O C K E S PUBLISHING H O U S E OF M O S C O W STATE M I N I N G UNIVERSITY MOSCOW • 2002
Goncharov S.A., Dremin A . I . , Ershov N.P., Karkashadze G.G. Save resource processes of destruction rockes. M.: Publishing House of Moscow State Mining University, 2002, — 236 pg. Theory strength of rockes and the methodes estimate those weakening under influence dynamics load. Consider the methods of drainage bench in opencast colliery, loss of strength interystalline bond when blasting operations and the technology their realization. For students of mining professions and mining engineeres and post-graduates. ISBN 5-7418-0022-X © S. A.Goncharov, A.I. Dremin, N.P.Ershov, G. G. Karkashadze
С О Д Е Р Ж А Н И Е Введение 9 Глава 1. Методы оценки прочности и разупрочнения горных пород 1.1. Критерии прочности горных пород при различных видах напряженного состояния 11 1.2. Методика определения термокинетических параметров на основе базовых прочностных свойств 19 1.3. Эквивалентные напряжения в уравнении долговечности 23 1.4. Вероятностно-статистический метод оценки прочности горных пород 26 1.5. Метод оценки степени разупрочнения горных пород динамической нагрузкой 33 Глава 2. Напряженное состояние полупространства под действием рассредоточенных источников динамической нагрузки 2.1. Состояние полупространства от единичного сферического источника динамической нагрузки 39 5
СОДЕРЖАНИЕ 2.2. Тензор напряжений от удлиненных источников динамической нагрузки в полуограниченном пространстве 45 2.3. Развитие давления в скважине при инициировании В В 51 2.4. Расчет степени разупрочнения породного массива динамической нагрузкой 57 Глава з. Способы предварительного разупрочнения массива динамической нагрузкой 3.1. Зависимость стойкости шарошечных долот от степени разупрочнения породного массива... 61 3.2. Производительность шарошечного бурения и термического расширения скважин в разупрочненных породных массивах 68 3.3. Показатели разупрочнения породного массива 73 3.4. Технологические варианты предварительного разупрочнения породных массивов на карьерах 94 3.5. Производственные показатели предварительного разупрочнения породного массива 100 3.6. Методология оценки эффективности предварительного разупрочнения масссива 106 6
СОДЕРЖАНИЕ Глава 4. Способы предварительного осушения рабочих уступов на карьерах 4.1. Методы осушения породных массивов 113 4.2. Дифференциальное уравнение фильтрации в задачах осушения породных массивов 119 4.3. Осесимметричная задача фильтрации жидкости 122 4.4. Плоская задача фильтрации в двухслойном породном массиве 125 4.5. Осесимметричная задача фильтрации в двухслойной среде 129 4.6. Методика расчета параметров процесса осушения рабочих уступов 135 4.7. Технологические варианты горных работ с предварительным осушением рабочих уступов на карьерах 143 4.8. Прогноз осушения рабочих уступов на карьерах 149 4.9. Рализация способов осушения рабочих уступов на карьерах 155 Глава 5. Технология буровзрывных работ с термическим расширением скважин оптимальной конфигурации 5.1. Аналитическая модель процесса распространения волн напряжений от рассредоточенных зарядов 161 7
СОДЕРЖАНИЕ 5.2. Интенсивность энергонасыщения массива при взрыве рассредоточенных зарядов 166 5.3. Моделирование взрывного нагружения массива в зависимости от конфигурации скважинного заряда 181 5.4. Оптимальные геометрические параметры духкотлового скважинного заряда 185 5.5. Закономерности термического расширения скважин оптимальной конфигурации 194 5.6. Технология буровзрывных работ с применением двухкотловых скважинных зарядов ВВ. 201 5.7. Экономическая оптимизация комбинированной технологии шарошечного бурения и термического расширения скважин на карьерах 212 Глава 6. Технология рудоподготовки массивов слоистой структуры 6.1. Обоснование оптимального направления распространения фронта волны динамических напряжений в рудных массивах слоистой текстуры 223 6.2. Схема обуривания рабочих уступов в рудных массивах слоистой текстуры 232 8
В В Е Д Е Н И Е Реализация основных направлений и задач экономического и социального развития страны неразрывно связано с увеличением производительности труда в первую очередь на основе создания новых ресурсосберегающих технологий. В горнорудной промышленности при разработке месторождений в скальных крепких породах на карьерах одним из наиболе трудоемких, малопроизводительных и дорогостоящих процессов является бурение скважин и взрывная отбойка руды. Наиболее неблагоприятная обстановка в этом отношении сложилась на карьерах горно-обогатительных комбинатов, где крепость разрабатываемых пород и руд, как правило, выше 16-5-18 по шкале М.М.Протодьяконова. Скорость бурения скважин диаметром 250 мм в таких породах отечественными серийно выпускаемыми шарошечными станками не превышает 7-5-8 м/час, стойкость шарошечных долот достигает максмум 70-5-80 м. Низкая стойкость шарошечных долот и высокая стоимость буровых работ объясняются отсутствием надежного твердосплавного вооружения шарошечных долот. Такая ситуация останется и впредь, из-за того, что у нас в стране существует большой дефицит металлов, используемых для производства твердых сплавов, идущих на вооружение шарошечных долот, ежегодный расход которых только на карьерах по добыче железных руд составляет около 50 тыс.штук. 9
ВВЕДЕНИЕ При разработке крепких трудновзрываемых руд и пород на карьерах, удельный расход взрывчатых веществ (ВВ) достигает 1,4+1,5 кг/м 3. При этом следует отметить, что энергия взрыва расходуется нерационально при очень высокой ее стоимости. Только 10-5-12% энергии взрыва расходуется на собственно разрушение породы. Это при том, что стоимость единицы взрывной энергии примерно в десять раз выше стоимости электрической энергии, а применительно к водоустойчивым ВВ это соотношение еще в два раза выше. Основной проблемой буровзрывных работ на карьерах по добыче крепких руд в настоящее время является создание таких технологических вариантов взрывной отбойки руды, при которых решались бы вопросы повышения производительности и качества всех последующих процессов, включая и обогащение. Эта проблема будет решена, если на стадии проектирования буровзрывных работ будут учитываться и решаться задачи всех последующих технологических процессов горного и обогатительного циклов. Другими словами это можно сформулировать следующим образом: необходимо разработать и внедрить в производство ресурсосберегающие технологии разрушения горных пород на карьерах. Описанию таких технологических решений и посвящено данное учебное пособие. 10
ГЛАВА 1. Методы оценки прочности и разупрочнения горных пород 1.1. К Р И Т Е Р И И П Р О Ч Н О С Т И ГОРНЫХ ПОРОД П Р И Р А З Л И Ч Н Ы Х ВИДАХ Н А П Р Я Ж Е Н Н О Г О СОСТОЯНИЯ Прочность горных пород зависит от вида напряженного состояния, скорости деформирования (статическое или динамическое нагружение), структуры, трещиноватости, слоистости и других факторов. В общем случае вид напряженного состояния принято оценивать параметром Надаи-Лоде где 0\ >02>0з — главные нормальные напряжения, Параметр риз меняется от +1 до - 1 . При цо = -1 промежуточное главное напряжение равно наименьшему (02 = Оз). При fio~ +1 — промежуточное напряжение равно наибольшему главному (02=01). Если сжимающие напряжения считать положительными, то при одноосном сжатии (р\ * 0; Ог = Оз = 0) ца= - 1 . Нап р о т и в , при о д н о о с н о м р а с т я ж е н и и 2о~2 ~ o~i — о"з 0\ - ог (1.1.1.) Па. 11
ГЛАВА 1. (o"i = 0 2 = 0 , аз 5*0) puj= 1. Понятие о виде напряженного состояния возникло в связи с несовершенством существующих теорий прочности. Рассмотрим некоторые из них. Согласно теории прочности по максимальным касательным напряжениям главную роль в разрушении играют касательные напряжения, под действием которых происходит разрыв связей при сдвиге породы вдоль плоскости разрушения. Условие разрушения: oi-o3=op, (1.1.2) где Ор — предел прочности при растяжении, Па. Данное условие разрушения справедливо для идеально связаных сред, т.е. когда пределы прочности при сжатии и растяжении равны, что у горных пород практически не встречается. Теория прочности Мора является более общим случаем теории максимальных касательных напряжений. По этой теории разрушение происходит на площ а д к е д е й с т в и я м а к с и м а л ь н ы х к а с а т е л ь н ы х напряжений, однако действующие на этой же площадке нормальные растягивающие напряжения способствуют процессу разрыва связей, а н о р м а л ь н ы е сжимающие напряжения оказывают «упрочняющее» действие за счет закрытия дефектов, проявления сил трения и др. Условие предельного равновесия при использовании прямолинейной сгибающей кругов Мора ° l ~ " V 7 3 = ° сж- (1.1.3) 12
Доступ онлайн
В корзину