Влияние волновых процессов в зарядной полости на разрушение массива горных пород

Влияние волновых процессов в зарядной полости на разрушение массива горных пород

Виконано дослідження впливу хвильових процесів у зарядній порожнечі на руйнування масиву гірських порід. Influence of the wave processes in the charge cavity on destruction of rock massif are described.

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Опубліковано в: :Геотехническая механика
Дата:2007
Автори: Куринной, В.П., Гаркуша, И.П.
Формат: Стаття
Мова:Russian
Опубліковано: Інститут геотехнічної механіки імені М.С.Полякова НАН України 2007
Онлайн доступ:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/31440
Теги: Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:Влияние волновых процессов в зарядной полости на разрушение массива горных пород / В.П. Куринной, И.П. Гаркуша // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2007. — Вип. 73. — С. 132-135. — Бібліогр.: 3 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-31440
record_format dspace
spelling Куринной, В.П.
Гаркуша, И.П.
2012-03-08T21:58:15Z
2012-03-08T21:58:15Z
2007
Влияние волновых процессов в зарядной полости на разрушение массива горных пород / В.П. Куринной, И.П. Гаркуша // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2007. — Вип. 73. — С. 132-135. — Бібліогр.: 3 назв. — рос.
1607-4556
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/31440
622.236.4.001.1
Виконано дослідження впливу хвильових процесів у зарядній порожнечі на руйнування масиву гірських порід.
Influence of the wave processes in the charge cavity on destruction of rock massif are described.
ru
Інститут геотехнічної механіки імені М.С.Полякова НАН України
Геотехническая механика
Влияние волновых процессов в зарядной полости на разрушение массива горных пород
Influence of the wave processes in the charge cavity on destruction of rock massif
Article
published earlier
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
title Влияние волновых процессов в зарядной полости на разрушение массива горных пород
spellingShingle Влияние волновых процессов в зарядной полости на разрушение массива горных пород
Куринной, В.П.
Гаркуша, И.П.
title_short Влияние волновых процессов в зарядной полости на разрушение массива горных пород
title_full Влияние волновых процессов в зарядной полости на разрушение массива горных пород
title_fullStr Влияние волновых процессов в зарядной полости на разрушение массива горных пород
title_full_unstemmed Влияние волновых процессов в зарядной полости на разрушение массива горных пород
title_sort влияние волновых процессов в зарядной полости на разрушение массива горных пород
author Куринной, В.П.
Гаркуша, И.П.
author_facet Куринной, В.П.
Гаркуша, И.П.
publishDate 2007
language Russian
container_title Геотехническая механика
publisher Інститут геотехнічної механіки імені М.С.Полякова НАН України
format Article
title_alt Influence of the wave processes in the charge cavity on destruction of rock massif
description Виконано дослідження впливу хвильових процесів у зарядній порожнечі на руйнування масиву гірських порід. Influence of the wave processes in the charge cavity on destruction of rock massif are described.
issn 1607-4556
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/31440
citation_txt Влияние волновых процессов в зарядной полости на разрушение массива горных пород / В.П. Куринной, И.П. Гаркуша // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2007. — Вип. 73. — С. 132-135. — Бібліогр.: 3 назв. — рос.
work_keys_str_mv AT kurinnoivp vliânievolnovyhprocessovvzarâdnoipolostinarazrušeniemassivagornyhporod
AT garkušaip vliânievolnovyhprocessovvzarâdnoipolostinarazrušeniemassivagornyhporod
AT kurinnoivp influenceofthewaveprocessesinthechargecavityondestructionofrockmassif
AT garkušaip influenceofthewaveprocessesinthechargecavityondestructionofrockmassif
first_indexed 2025-11-25T21:05:07Z
last_indexed 2025-11-25T21:05:07Z
_version_ 1850547972593418240
fulltext 132 Выпуск № 73 УДК 622.236.4.001.1 В.П. Куринной, И.П. Гаркуша (Национальный горный университет) ВЛИЯНИЕ ВОЛНОВЫХ ПРОЦЕССОВ В ЗАРЯДНОЙ ПОЛОСТИ НА РАЗРУШЕНИЕ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД Виконано дослідження впливу хвильових процесів у зарядній порожнечі на руйнування масиву гірських порід INFLUENCE OF THE WAVE PROCESSES IN THE CHARGE CAVITY ON DESTRUCTION OF ROCK MASSIF Influence of the wave processes in the charge cavity on destruction of rock massif are de- scribed. Газодинамические процессы, протекающие в скважине при взрыве, в значи- тельной мере влияют на механизм разрушения породы. При этом волны в про- дуктах детонации (ПД) генерируют волны напряжения в массиве горных пород, а импульсы взрыва вдоль образующей скважины определяют движение частей уступа. Расклинивающее действие ПД в трещинах зависит от давления продук- тов взрыва (ПВ) в соответствующем месте полости взрыва. Сейсмик взрыва также зависит от волн (ударных, сжатия и разрежения) в ПД. В настоящей главе рассмотрены возможности управления процессом раз- рушения горных пород с помощью волнового поля в полости взрыва. Изменяя амплитуды волн сжатия (разрежения) в скважине, можно тем самым изменять степень неоднородности поля напряжений в массиве. Рассмотрим заряды, при взрыве которых возникают поля напряжений с максимальной неоднородностью и максимальной однородностью. К первой группе зарядов, создающих поля напряжений с максимальной не- однородностью, относятся следующие заряды ВВ: 1) с большой скоростью детонации и плотностью, детонирующие в нор- мальном режиме; 2) состоящие из чередующихся частей высоко- и низкобризантных ВВ, ини- циируемые в середине высокобризантного ВВ [1]; 3) с инертными или воздушными промежутками. При взрыве зарядов из чередующихся слоев двух типов ВВ ПД будут пуль- сировать у середин промежутков, пока волна разрежения от вылетающей за- бойки не сгладит пульсации. В [2] показано, что импульсы взрыва зарядов с воздушным промежутком за первую мс с момента подхода детонационной волны к промежутку на стенках воздушной полости значительно меньше, чем на стенках скважины с ВВ. Если ударная волна в ПВ порождает ударную волну в породе, то диаметр взрывной полости у промежутка будет меньше, чем у ВВ. Первую миллисекунду заряд, рассредоточенный воздушным промежутком, действует как два заряда. Если после прохождения детонационной волны радиус полости возрастает в 1,1 раза, то работа ПВ в этом случае будет равна "Геотехническая механика" 133               −⋅ − = −1 1 1 k k н V V M m k RT A , (1) где R, k – газовая постоянная и показатель адиабаты; T – температура; m, M – соответственно масса и средняя молярная масса ПД; Vн, Vk – начальный и ко- нечный объем ПД. При сравнении ее с полной работой M m k RT An ⋅ − = 1 (2) получим 3,01 1 ≈      −= −k k н n V V A A . (3) Таким образом, уменьшение среднего давления ПД в воздушном промежут- ке в течение первой мс приводит к неоднородному полю напряжений. У про- межутка возникают большие растягивающие и сдвиговые напряжения. Заряд с инертным промежутком тоже действует как два заряда. Давление в водном промежутке, например, первоначально почти равно давлению в других точках полости взрыва, но при малейшем уменьшении массы воды в промежут- ке за счет вытеснения ее или расширения диаметра полости взрыва давление будет уменьшаться. ПД не будут успевать «подпитывать» энергией водный про- межуток. Промежуток из сухого отсева вначале сжимается приблизительно на треть [3]. При этом у промежутка порождаются две волны разрежения, идущие вниз и вверх. После сжатия вещества промежутка он частично разделит заряды. Ко второй группе зарядов, создающих максимально однородное поле на- пряжений, относятся заряды ВВ: 1) с оболочкой из инертного материала и воздуха; 2) с оболочкой из вещества, поглощающего энергию ПД, а затем выделяю- щего энергию при экзотермической реакции; 3) с добавками, поглощающими энергию в детонационной волне и выде- ляющими ее при уменьшении температуры (или давления) в скважине до опре- деленной величины. Добавки поглощают энергию при их нагревании и фазовых превращениях. Детонационная волна в этом случае будет недосжатой. Возвращение энергии происходит при обратных процессах. Вещество добавок должно иметь большие теплоты фазовых превращений. Выбором критической температуры вещества добавок можно регулировать давление и температуру в полости взрыва. Рассмотрим подробнее термодинамику взрывного процесса с учетом доба- вок, испытывающих фазовые переходы. Пусть в ВВ, масса которого m, теплота взрыва Q, скорость детонации D и плотность ρвв, введено вещество с молярной теплоемкостью Cv и теплотой фазовых превращений ∆H. Пусть вещество до- 134 Выпуск № 73 бавки массой mg испарится при взрыве в зоне, примыкающей к зоне химиче- ской реакции. Время и место испарения можно задавать выбором размеров и структуры частиц. С уменьшением размеров частиц и с увеличением их порис- тости увеличивается скорость теплообмена. Внутренняя энергия ПВ уменьшается на величину ( )( )kvkvg TCTTCHHmU 21121 +−+∆+∆≈∆ , (4) где ∆H1, ∆H2 – соответственно удельная теплота превращения в жидкое и газо- образное состояние; Cv1, Cv2 – молярные теплоемкости при постоянном объеме газообразного и жидкого вещества добавки; T1, Tk – температура ПВ после ис- парения добавки и температура кипения вещества. С другой стороны, изменение внутренней энергии ∆U равно ( )       −−=∆ m нv g V a TTC M m U 1 1 , (5) где Cv – молярная теплоемкость ПВ при постоянном объеме; T1 – температура ПВ после испарения добавки; a – постоянная Ван-дер-Ваальса; Vm, M1 – моляр- ный объем и молярная масса ПВ. Если уравнение состояния выбрать с учетом малости собственного объема молекул и пренебрежения роли упругого давления [3], то v н mC UM TT 1 1 ∆−= . При испарении вещества добавки давление в ПД изменяется. Уравнение со- стояния имеет вид (уравнение Ван-дер-Ваальса) RT M m b M m VVa M m Pн 1 1 1 22 1 1 =      −      + , (6) где a1, b1 – постоянные Ван-дер-Ваальса для продуктов детонации; R – газовая постоянная. Для испарившегося вещества можно записать RT M m b M m VVa M m P ggg 2 2 2 22 2 2 2 =      −      + , (7) где индексом 2 обозначены соответствующие параметры для паров вещества до- бавки. Воспользовавшись законом Дальтона, можно записать выражение для давления в ПД с учетом давления пара вещества 2 21 2 21 2 12 2211 VMM aMmmaM RT bmVM m mbVM m P g g g + −        + + + = . (8) Если пренебречь упругим давлением и собственным объемом ПВ, то "Геотехническая механика" 135       +      += 1 211 M M P m m P н g . (9) Когда частицы добавки не испаряются, давление, как легко определить, равно g g н m m mm PP 2 + =′ . (10) Давление Pk в ПД после испарения и расширения в волне разрежения до со- стояния с температурой, равной критической Tk ( bR a Tk 27 8 = ), находится из фор- мулы 1 1 2 1 1 1 −−       + + =      = k k k н н g k k k н k T T P M M m m T T PP , (11) ( ) 1 21 1 1)( − − + + = k k k k k нg нk mTMM TMmm PP . (12) При T = Tk начнется процесс фазового превращения пара вещества добавки в жидкость. В ПД выделится энергия gmHW 1∆= . Этот процесс протечет за время изобарического расширения, при котором работа расширения gmHPdVA 1∆== ∫ . Таким образом, установлена зависимость процесса разрушения горного мас- сива взрывом от параметров скважинного заряда. Вводя в ВВ добавки, крити- ческие параметры и масса которых выбираются, исходя из прочности и трещи- новатости породы, можно уменьшить зону измельчения и увеличить тем самым «поршневое» действие взрыва. В этом случае коэффициент полезного действия взрыва существенно возрастет. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Воробьев В.Д. Исследование процесса детонации комбинированных зарядов ВВ и эффективности их применения при разрушении гранитов / В.Д. Воробьев, В.П. Куринной, Б.Н. Мяделец и др. // Изв. вузов. Гор- ный журнал. - 1977. - №2. - С. 82-90. 2. Кучерявый Ф.И. Исследование газодинамических процессов при взрыве скважинного заряда с воздуш- ной полостью в перебуре / Ф.И. Кучерявый, В.П. Куринной, Е.А. Прищепа // Физико.-техн. пробл. разраб. по- лезн. ископаемых. - 1976. - №6. - С. 32-35. 3. Баум Ф.А. Физика взрыва / Ф.А. Баум, Л.П. Орленко, К.П. Станюкович и др. - М.: Наука, 1075. - 704 с.

Схожі ресурси