Способ определения фракционного состава горной массы, получаемой с помощью взрыва

 

Изобретение касается испытаний геометрических свойств грунтов. Целью изобретения является повышение точности и информативности определения фракционного состава. На участке проектируемого взрыва измеряют расстояние между трещинами, производят опытный взрыв и определяют сопротивление породы, провод:ят грохочение горной массы и по измеренным величинам рассчитывают действительный фракционный состав горной массы.2 ил.^Изобретение относится к испытаниям геотехнических свойств грунтов, а именно к способам прогноза гранулометрического (фракционного) состава горной массы, получаемой с помощью взрыва.Целью изобретения является повышение точности и информативности определения фракционного состава.На фиг. 1 приведены результаты определе^ния фракционного состава горной массы объемом около 5000 м'^ (взрыв выполнен в крепких доломитах); на фиг, 2 - воронка проектируемого взрыва и ;гоны разрушения в массиве: А - зона дробления; Б - зона разрушения пород по микротрещинам; В - зона разрушения породы по естественным трещинам..Способ осуществляют следующим образом.Выбирают опытный участок, который сложен породами, аналогичными тем, чтослагают участок проектируемого взрыва. С помощью стандартных методик определяют сопротивление породы одноосному сжатию RC°, МПа, и модуль деформации массива Е°, МПа (здесь и далее верхний индекс "о" говорит о принадлежности величины к опытному участку).На обнажениях или в подземных вы'работках измеряют расстояния между естественными трещинами (зона В), развитыми в горном массиве (230-250 замеров), с точностью-до величины d, которая обусловлена технологией измерительных работ и обычно равна 2-5 см.На основе выполненных замеров рас-, считывают фракционный состав блоков (обломков) породы, слагающих массив, размеры которых - зто измеренные расстояния между трещинами. При этом определяют суммарное содержание обломковhO00CJел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 N 15/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4632597/25 (22) 17.10.88 (46) 15.02.92. Бюл. М 6 (71) Среднеазиатское отделение Всесоюзного проектно-изыскательского и научно-исследовательского института "Гидропроект" им, С, Я. Жука (72) А. В, Количко (53) 539.215(088.8) (56) Рац М. В., Чернышев С. Н. Трещиноватость и свойства трещиноватых горных пород. M.: Недра, 1969, с, 128 — 131.

Количко А. В. Опыт оценки блочности трещиноватого массива скальных пород.—

Труды Гидропроекта, М., Энергия, 1966, N 14, с. 122 — 128, Изобретение относится к испытаниям геотехнических свойств грунтов, а именно к способам прогноза гранулометрического (фракционного) состава горной массы, получаемой с помощью взрыва.

Целью изобретения является повышение точности и информативности определения фракционного состава, На фиг. 1 приведены. результаты определения фракционного состава горной массы объемом около 5000 м (взрыв выполнен в крепких доломитах); на фиг, 2 — воронка проектируемого взрыва и зоны разрушения в массиве: А — зона дробления; Б — зона разрушения пород по микротрещинам; B— зона разрушения породы по естественным трещинам., Способ осуществляют следующим образом.

Выбирают опытный участок, который сложен породами, аналогичными тем, что. Ж, 1712835 А1

2 (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФРАКЦИОННОГО СОСТАВА ГОРНОЙ МАССЫ, ПОЛУЧАЕМОЙ С ПОМОЩЬЮ ВЗРЫВА (57) Изобретение касается испытаний геометрических свойств грунтов. Целью изобретения является повышение точности и информативности определения фракционного состава. На участке проектируемого взрыва измеряют расстояние между трещинами, производят опытный взрыв и определяют сопротивле.ние породы, проводят грохочение горной массы и по измеренным величинам рассчитывают действительный фракционный состав горной

MBccbl. 2 ил. слагают участок проектируемого взрыва. С помощью стандартных методик определяют сопротивление породы одноосному сжатию Rc, МПа, и модуль деформации массива Е0, МПа (здесь и далее верхний индекс "о" говорит о принадлежности величинн ы к on ытно му участку).

На обнажениях или в подземных выработках измеряют расстояния между естественными трещинами (зона В), развитыми в горном массиве (230 — 250 замеров), с точностью до величины d, которая обусловлена технологией измерительных работ и обычно равна 2 — 5 см.

На основе выполненных замеров. рас-. считывают фракционный состав блоков (обломков) породы, слагающих массив, размеры которых — это измеренные расстояния между трещинами. При этом определяют суммарное содержание обломков

1712835

V = — г(К О макс) о 3 о

4.Rc г2= г1 (вЬ (5) и обьем этой зоны

20 (2) о оГ1

RM =Rc г2 (6) (7) (8) (9) (4) Г2 размером б и менее — Тд,, а также максимальный размер блока О макс, м.

Затем выполняют опытный взрыв объемом, м: где К вЂ” коэффициент; зависящий от степени трещиноватости пород, который изменяется от 5 для сильно- до 7 для слаботрещиноватых пород. Производят рассев горной массы взрыва, при этом суммарное содержание обломков размером d и менее обозначают В, каждой отдельно взятой I-й фракции размером менее d — Pi .

Определяют сопротивляемость массива воздействию взрыва, МПа: где r1 — радиус зоны А дробления пород, м: (3)

g +1)RÄ где No — показатель простреливаемости, определяемый опытным путем; гоо — радиус заряда взрывчатого веще ства, м, определяется проектом взрыва.; о — коэффициент, характеризующий деформируемость материала при взрывных нагрузках, изменяется от 1,5 для сильнодо 2,0 для слаботрещиноватых пород;

E0 — модуль деформации массива, МПа;

Rc0 — сопротивление породы одноосному сжатию, МПа;

Г2о — РаДИУС ЗОНЫ Б РаЗРУШЕНИЯ ПОРОДЫ по микротрещинам, м: где а — центральный угол воронки сброса, град., который определяется на опытном взрыве.

Проектиоуют промышленный взрыв объемом V, м . В проекте рассчитывают радиус заряда взрывчатого вещества го, м, и центральный угол воронки сброса а, град; определяют по стандартным методикам сопротивление породы одноосному сжатию о

Яс, МПа, модуль деформации массива, Е, МПа, и показатель простреливаемости N.

Измеряют расстояния между трещинами (200 — 250 замеров и более) с точностью до величины d и на основе этих измерений рассчитывают фракционный состав блоков (обломков) породы, которые ограничены трещинами. Обозначают суммарное содержание обломков размером d и менее = Td, содержание обломков каждой отдельно взятой j-й фракции размером больше d — Рт .

5 Определяют радиус зоны дробления, м: / Е г1 =, и го I l+ 1) R . где ф- коэффициент, характеризующий деформируемость материала при взрывных нагрузках.

Определяют радиус зоны разрушения пород, м, по микротрещинам:

V2= — X (1 — cos — ) r2, 3 (2) и затем рассчитывают фракционный состав

25 горной массы промышленного взрыва по следующим формулам: содержание обломков каждой J-й фракции размером более о содержание обломков каждой i-й фракции размером dименее,, :

35 о Ра

Pl= TI —, в3 где

40 Pg = — 2 100% + Tg, V

В качестве примера приводятся результаты сравнения фракционного состава промышленного взрыва объемом 5000 м, з рассчитанного по предлагаемой методике и определенного в результате рассева горной массы после производства этого взрыва.

Участок промышленного взрыва сло50 жен доломитами со средней трещиноватостью. Сопротивление одноосному сжатию доломитов Rc 53 МПа, модуль деформации массива Е 3000 МПа, показатель простреливаемости N 3,1. Проектные параметры взрыва: радиус заряда го взрывчатого вещества

0,4 м, центральный угол воронки сброса,а

150о, коэффициент деформируемости ф доломитов при взрывных нагрузках принимается равным 1,8.

1712835

На участке измерена трещиноватость доломитов и рассчитан фракционный состав блоков с точностью до величины d 2 см (20 мм). Этот состав показан на фиг, 1, кривая 1. Суммарное содержание Тд обломков 5 размером 20 мм и менее 4,0 .

Опытный участок был выполнен в доломитах сильно трещиноватых, которые характеризуются следующими параметрами; Rco 40 МПа, Е 2000 МПа, No 3,3. Фрак- 10 ционный состав блоков, рассчитанный по замерам трещин с точностью до d 20 мм, показан на фиг. 1, кривая 2. Суммарное содержание здесь обломков размером 20 мм и менее Т 8,0 . Максимальный размер 15 блока, который определен по замерам трещин, 0 макс 0,7 M

Объем опытного взрыва Ч определяется по формуле (1), при этом коэффициент К принимается равным 5, как для сильно тре- 20 щиноватых пород:

f 541 х 0,4.

= 1,7 м, 30 Vz= — и (1 — cos — ) rz

Определим суммарное содержанйе обломков размером d и менее — Р г (формула 9):

40 Pd = — 100+ Т = х 100+ 4,0 = 18,7 g„

Vz 710

5000 где Т вЂ” суммарное содержание обломков размером dименее,,рассчитанное по заме45 рам трещин.

Определим содержание обломков размером более б каждой j-фракции (Pf, формула 7)»f — содержание обломков i-й фракции, рассчитанное по замерам трещин (фиг. 1, кривая 2): гг =

V = — И(К 0 макс) = — 3 14 (5 0,7) о 4 . о 4 . 3

3 3

=178м .

В натууе объем взрыва оказался равным 200 м, таким образом в дальнейшем примем Vo = 200 м; радиус заряда взрывз, чатого вещества гоо = 0,3 м, угол образовавшейся воронки сброса сР 160о. Выполнен рассев горной массы опытного взрыва, фракционный состав которой показан на фиг. 1, кривая 3. Согласно результатам рассева суммарное содержание обломков размером d и менее (20 мм и менее) Вс

36,0%, в том числе содержание фракции

10-20 мм Р1о-2о 12,6%; фракции 5-10 мм

Рв-1o 10,2 О .

Определим для опытного взрыва радиус зоны А дробления г1 (формула 3), зоны Б разрушения пород по микротрещинам — г2 (формула 4), и затем сопротивляемость массива воздействию взрыва RM (формула 2): г1 = Nr = (3,3 х

g + 1) В; х0,3 =1,35м, 2000

1 в данном случае коэффициент с;", характеризующий деформируемость доломитов при взрывных нагрузках, принят равным

1,6.

=4,6 м;

RM = Яс — =40 = 11,7 МПа. о îrf . 135 гУ 46

С целью расчета фракционного состава горной массы промышленного взрыва определим вначале следующие его параметры; радиусы зон дробления г1 (формула 3), разрушения породы по микротрещинам г2 (формула 5) и объем этой зоны Vz (формула 6).

Характеристики пород и массива участка промышленного взрыва (R, Е, N), а также параметры взрыва (V, го, a) приведены выше; коэффициент ф= 1,8.

3 Е 3 г1 = Иго (g 1) R —— 3,1 х

rz=r1 =1,7 — =7,7м;

Rc 53

Rg, 11,7

= — 3,14 (1 — cos ) 7,7 = 710 м

2 160 з з

3 (2 ) i=20 — 40мм, Р=2,0(1 ) =1,7о, 187 40 о

i=40 — 80мм, Р=7,0(1 )=6 Яо, i=80 — 120мм, P =21,5(1 )=

18,7 — 4,0

100

1712835

= 18,3 ;

j =120 — 130 мм, P =57,0(1, )=

18,7 — 4,0

100

=48 6%, определим содержание обломков размером д и менее для каждой i-й фракции (Р, формула 8). Т вЂ” содержание обломков 1-й фракции, которое было определено при рассеве горной массы опытного взрыва (фиг. 1, кривая 3):

i=20-10мм, Р=12,6x =6,6%;

18,7

36,0

i=5-10мм, Р=10,2x =5,3%;

18,7

36,0

i < 5 мм, P = 13,1 х — = 6,8%.

18,7

36,0

Рассчитанный по предлагаемому методу фракционный состав горной массы промышленного взрыва показан на фиг. 1, кривая 4. Там же показан фракционный состав горной массы этого взрыва (кривая 5) который определен с помощью рассева.

Формула изобретения

Способ определения фракционного состава горной массы, получаемой с помощью взрыва, заключающийся в измерении расстояний между естественными трещинами в массиве пород на участке проектируемого взрыва с точностью до величины d и расчете по результатам этих замеров фракционного состава блоков, ограниченных трещинами, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и информативности определения фракционного состава, выбирается опытный участок, сложенный аналогичными породами, характеризующимися величиной сопротивления одноосному сжатию R, модулем деформации ЕО и коэффициентом простреливания

N0, в которых измеряются расстояния между естественными трещинами, и по результатам этих замеров рассчитывают суммарное содержание блоков (обломков) размером d и менее — Т %. а также максимальный размер блока D Ms

4 . о 3

= — г(К D макс) (где К- коэффициент, вели3 чина которого изменяется- от 5 для сильнои до 7 для слаботрещиноватых пород) и выполняется рассев горной массы взрыва, в процессе которого определяют суммарное содержание обломков размером d u ,менее — Bdо % И каждсй ОтдЕльнО вэятОй

i-й фракции размером менее d — Т, определяют сопротивляемость массива воздейо ог1 о ствию взрыва RM = Rc —, где г1 — радиус

r$ зоны дробления пород ь

r1 = N r О ф + s) Rc

r< — радиус заряда взрывчатого вещества.

10 Π— коэффициент, характеризующий деформируемость материала при взрывных нагрузках, изменяется от 1,5 для сильнодо 2,0 для слаботрещиноватых пород;

r2О- радиус разрушения породы до мик"5 ротрещинам

Г2 =

20 а — центральный угол воронки сброса на опытном взрыве, после чего на участке промышленного взрыва с проектируемыми параметрами V, а ф, r, сложенными породами с характеристиками R<, Н, N, про25 изводят измерение расстояний между естественными трещинами и рассчитывают фракционный состав блоков (обломков): Рт, — содержание каждой j-й фракции блоков размером более б, 30 Т вЂ” суммарное содержание обломков размером d и менее, определяют радиус зоны дробления и зоны разрушения пород по микротрещинам

Rc гг=

40 R4 объем этой зоны

V2= — к (1 — сов — ) r2, (2) Р -Т )%, 100

Р = Р.ц (1 для фракций размером d и менее

P Т,о Pd% в3 где Pd = — 100+ Td

V2

45 и затем содержание каждой фракции обломков P в горной массе проектируемого промышленного взрыва по формулам для фракций размером более d

50 И0

1712835

50,0 00,0

100%

Sooа Ъ