Горные машины

            
 

где m_i — уменьшение массы стержня за каждую пару испытаний; п — число пар испытаний.

  По величине показателя абразивности все горные породы подразделяют на восемь классов. 

 

Вопрос  5. Буримость горных пород. Единая классификация горных пород по буримости. Определение буримости. 

   Буримость горных пород — это степень сопротивляемости породы разрушению буровым инструментом. Она неявно включает в себя такие механические свойства пород, как упругость, прочность, пластичность, а также твердость, вязкость, абразивность. Буримость принято оценивать по чистому времени бурения 1 м шпура или скважины в стандартных условиях. Кроме свойств породы, на буримость оказывают влияние также конструктивные особенности бурового инструмента и режим его работы. Поэтому при определении буримости требуется строгое соблюдение стандартных условий — применение определенного инструмента, диаметра и режима работы инструмента (давление в воздушной магистрали, угол наклона шпура и т.д.)

  Очевидно, что использование полученных показателей  возможно лишь для определенных классов и типов пород и применительно к данному буровому инструменту и способу бурения. 

Вопрос 6. Взрываемость горных пород. Критерий определяния взрываемости горных пород. 

   Взрываемость горной породы характеризует сопротивляемость ее разрушению действием взрыва. Это комплексная характеристика, которая изменяется в широких пределах и зависит от крепости, хрупкости, пластичности, трещиноватости, слоистости, степени выветривания и других свойств. Однако попытки напрямую связать взрываемость, например с буримостью, часто приводят к ошибкам, так как во многих случаях легкобуримые и труднобуримые породы по отношению к взрывному разрушению оказываются равнозначными.

  Характеристикой взрываемости является «удельный расход ВВ» — заряд эталонного ВВ, необходимый для разрушения 1м³ породы до кусков определенной крупности при стандартных условиях взрывания.

   Взрываемость может быть определена также расходом эталонного ВВ на образование воронки нормального выброса зарядом определенной формы. Условия проведения испытаний: заряд помещают в шпур диаметром 40 мм, пробуренный под углом 45° к горизонтальной свободной поверхности при глубине заложения 1 м.

  Все горные породы по трудности взрывания  подразделяют на 5 классов. 

 

Вопрос 7. Трещиноватость горных пород. Методы определения  трещиноватости. Классификация  горных пород по трещиноватости. 

  Под трещиноватостью  понимают совокупность трещин (разрывов сплошности в массиве горных пород) любого происхождения, всех размеров и направлений.

  Трещиноватость  является важнейшей характеристикой  породного массива, оказывающей существенное влияние на выбор системы разработки, на параметры буровзрывных работ. Ее необходимо учитывать при определении устойчивости горных пород, расчете горного давления, выборе крепи, расчете сетки шпуров и скважин, удельного расхода ВВ, выборе типа ВВ и при решении других задач. Поэтому трещиноватость отнесена к горнотехническим свойствам.

  Трещины разделяют на закрытые (с плотно сомкнутыми стенками) и открытые. Ширина раскрытия изменяется от долей миллиметра до десятков сантиметров. Трещины с раскрытием более 1 м относятся к разрывам.

  Существует  несколько классификаций горных пород по трещиноватости, в основу которых положены генетические, морфологические, горнотехнические и другие признаки.

    
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Вопрос 8. Общие понятия  о взрыве и взрывчатых веществах

   Под взрывом понимается процесс освобождения большого количества энергии в ограниченном объеме за весьма короткий промежуток времени. По своей природе взрыв может быть физическим, химическим и ядерным.

   При физических взрывах изменяется только физическое состояние вещества (разрушение баллонов со сжатым газом, паровых котлов, метеоритов при ударе о Землю и др.).

   При химических взрывах происходит быстрое химическое превращение вещества, при котором энергия межмолекулярных связей выделяется в виде теплоты и образуются газообразные продукты. Обычно эти превращения протекают в виде реакций окисления элементов, входящих в состав исходного вещества. К химическим взрывам относятся, в частности, взрывы угольной пыли или метана в шахте, паров бензина, мучной пыли на мельницах и др.

      При ядерных взрывах происходит превращение атомных ядер исходного вещества в ядра других элементов, сопровождающееся освобождением энергии связи элементарных частиц. 

  В горной промышленности применяются преимущественно химические взрывы с использованием различных взрывчатых веществ.

  Взрывчатыми веществами называются химические соединения или смеси веществ, способные под влиянием внешнего воздействия (удара, нагрева и т.п.) к самораспространяющемуся быстрому превращению в газообразные продукты. Образующиеся газы раскалены и, расширяясь, производят механическую работу, создавая в окружающей среде поля напряжений.

  Взрывчатые  вещества просты в обращении, являются компактными энергоносителями, и для их использования не требуется сложных механизмов, преобразующих один вид энергии в другой.

   Во  многих случаях ВВ являются незаменимыми источниками энергии. Имеются ВВ, взрывающиеся даже от легкого трения кончиком пера, а также ВВ, которые можно (но не рекомендуется) дробить ломом или молотком. Важным техническим свойством ВВ является их способность давать управляемый, т.е. любой по мощности и направлению, взрыв.

  Таким образом, преимуществами ВВ перед другими  энергоносителями являются: 1) возможность достижения высоких концентраций энергии в малых объемах; 2) большое разнообразие технических свойств; 3) высокая надежность.

  По  агрегатному состоянию взрывчатые вещества могут представлять собой газовые смеси (метан, водород с кислородом или воздухом и др.), жидкие вещества (нитроглицерин), смеси жидких веществ (тринитрометан с бензолом), твердые соединения (гремучая ртуть), смеси твердых соединений (порох), смеси твердых соединений и жидких веществ (аммиачная селитра с соляровым маслом). Способностью к взрыву, как отмечалось выше, обладают также смеси распыленных горючих веществ (твердых или жидких) в среде газового окислителя. В горном деле наибольшее распространение получили взрывчатые смеси из твердых соединений и жидких веществ. 

Свойства  ВВ. 

  Известны  три формы химического превращения ВВ.

1. Термический распад,  возникающий  при  нагреве  ВВ ниже температуры вспышки и протекающий без выполнения механической работы. Способность   ВВ   к   термическому распаду необходимо принимать во внимание при определении безопасных условий его хранения и переработки.
2. Взрывное горение — реакция химического разложения, протекающая по массе ВВ без образования ударной волны при нагреве ВВ выше температуры вспышки. Реакция окисления проходит с большой скоростью и при высокой температуре пламени.Этот процесс характерен для порохов, скорость горения которых 400-1000 м/с.
3. Детонация — процесс взрывчатого превращения,  вызываемый прохождением по веществу ударной волны и распространяющийся с постоянной для данного физического состояния вещества сверхзвуковой скоростью (1,5—9 км/с).

  В определенных условиях все три вида химического превращения ВВ могут переходить один в другой.

  Взрывчатые  вещества можно классифицировать по различным признакам. Широко известны классификации ВВ по основным формам превращения и химическому составу.

   В зависимости от характера превращения  в условиях эксплуатации ВВ подразделяют на метательные (или пороха) и бризантные.

Бризантность  ВВ - характеризует способностью взрывчатого вещества производить дробящее действие (дробление породы на большие или меньшие обломки). Зависит она, главным образом, от скорости взрыва. Бризантность выражается в мм.

   По  химическому составу ВВ подразделяют на индивидуальные соединения и взрывчатые смеси.

      Работоспособность ВВ - характеризует способность взрывчатого вещества производить механическую работу по разрушению и отрыву породы от массива. Она зависит от объема газов и количества тепла, образующегося при взрыве. Практически работоспособность ВВ определяют взрывом заряда весом 10 г в свинцовой бомбе. О работоспособности судят по изменению объема канала бомбы в кубических сантиметрах. Например, работоспособность ВВ в 370 см³ говорит о том, что объем канала бомбы после взрыва навески данного ВВ в 10 г увеличился на 370 см³. 
 

     Чувствительность  ВВ - это степень их восприимчивости к различным внешним воздействиям: тепловому (огонь, искра, повышение температуры), механическому (удар, трение), а также к передаче детонации. Это чрезвычайно важное свойство обусловливает основные меры безопасности при обращении с взрывчатыми материалами, особенно при их перевозке и хранении.

     Чувствительность  ВВ к различной воздействиям зависит  от природы взрывчатого вещества, физического состояния, температуры, плотности, влажности, наличия примесей и т.д. Чувствительность ВВ может быть повышена или понижена за счет добавок соответствующих веществ.

Кумуляция - направленное действие заряда. Скорость кумулятивной струи намного превышает скорость детонации, достигая 10 000-12 000, а иногда и 30 000 м/сек, а давление превышает 100 000 кг/см², чем и объясняется ее пробивное действие. На эффективность кумулятивного действия оказывают влияние скорость детонации заряда, форма и размер выемки, оболочка выемки и расстояние заряда от преграды. Чем больше скорость детонации, тем сильнее кумулятивный эффект. Наилучшими будут конические и полусферические формы выемки. Картонная оболочка выемки ухудшает, а стальная улучшает кумулятивный эффект.

     К физическим свойствам россыпных  и гранулированных ВВ относят сыпучесть — способность ВВ перемещаться по трубопроводам, шлангам к месту заряжания, заполнять полости, высыпаться из бункеров. Сыпучесть характеризуется углом естественного откоса при свободном высыпании на горизонтальную поверхность.

     Свойство терять сыпучесть в процессе хранения называется слеживаемостъю ВВ.

Пластичность — способность ВВ легко деформироваться под воздействием небольших нагрузок и сохранять придаваемую им форму. Пластичные ВВ характеризуются высоковязкой структурой, обусловленной наличием в них пластификаторов.

Текучесть — способность ВВ вытекать из емкостей под действием силы тяжести. Этим свойством помимо собственно жидких ВВ обладают низковязкие суспензии — смеси жидкостей и порошкообразных наполнителей. Как и жидкости, такие системы могут перекачиваться по трубам и шлангам с помощью насосов различных конструкций.

Расслаивание — самопроизвольное или под влиянием внешних сил разделение ВВ на составные части или отдельные компоненты. Расслаивание характерно для смесевых сыпучих ВВ, компоненты которых существенно различаются по плотности, форме и размерам частиц, агрегатному состоянию. Одной из форм расслаивания является экссудация — выделение из ВВ жидкого нитроглицерина на поверхность патрона, повышающее опасность преждевременного взрыва от удара или трения.

  Водоустойчивостью называют способность ВВ сохранять свои взрывчатые свойства при погружении в воду.

  Гигроскопичность  — способность ВВ поглощать влагу из окружающей атмосферы. Из компонентов, входящих в состав смесевых ВВ, к сильно гигроскопичным относятся кальциевая и аммиачная селитры.  

Газообразные продукты взрыва

   При взрыве образуются газообразные продукты, количество и состав которых определяются составом исходных веществ и условиями протекания реакции взрывчатого превращения. От объема газообразных продуктов зависят энергетические характеристики взрыва и результаты его воздействия на разрушаемую среду. Объем газообразных ПВ определяется либо опытным путем, либо аналитически по закону Авогадро, в соответствии с которым объем одного моля любого газа при 0° С и атмосферном давлении равен 22,4 л. 
 

Вопрос 9. Детонация взрывчатых веществ