Повышение эффективности и безопасности пневматического заряжания скважин россыпными взрывчатыми веществами при подземной добыче руд: на примере отработки Тырныаузского месторождения тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.22, кандидат технических наук Троценко, Оксана Александровна

• Троценко, Оксана Александровна
• кандидат технических наук
• 2010

Оглавление диссертации кандидат технических наук Троценко, Оксана Александровна

Общая характеристика работы

Глава 1. Отбойка руд россыпными ВВ при разработке месторояадений, цели и задачи исследования

1.1 .Проблема безопасной отбойки руд россыпными ВВ

1.2. Теория и практика электростатических явлений при пневмозаряжании рассыпными ВВ

1.3. Технология взрывной отбойки руд Тырныаузского месторождения

1.4.Цели, задачи и методы исследований

Глава 2. Исследование безопасных параметров заряжания при взрывной отбойке руд

2.1. Планирование и обработка результатов экспериментов

2.2. Выбор и обоснование приборов и измерительной аппаратуры для определения уровня электризации

2.3. Исследование параметров электризации

2.4. Исследование параметров воспламенения смесей

2.5. Исследование зависимости электризации от электропроводности руд

2.6. Исследование влияния гранулометрического состава 62 Выводы

Глава 3. Закономерности оптимизации процессов заряжания россыпными ВВ

3.1. Закономерности формирования электрического заряда

3.2. Закономерности формирования электростатического поля

3.3. Закономерности возникновения критических параметров электризации

3.4. Концепция управления параметрами электростатического поля

Выводы

Глава 4. Технологии безопасной отбойки руд россыпными ВВ

4.1. Методика повышения безопасности заряжания

4.2. Методика расчета безопасных параметров электризации

4.3. Технологии контроля уровня электризации

4.4. Эколого-экономическая эффективность оптимизации заряжания

Выводы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение эффективности и безопасности пневматического заряжания скважин россыпными взрывчатыми веществами при подземной добыче руд: на примере отработки Тырныаузского месторождения»

Использование дешевых ВВ в различных горно-геологических условиях порождает проблему обеспечения безопасности при взрывных работах, в первую очередь, при транспортировании и заряжании россыпных ВВ.

Пневматический способ транспортирования и заряжания обеспечивает высокую производительность труда, увеличение плотности заряжания взрывных полостей и позволяет использовать дешевые ВВ, отличающиеся малой чувствительностью к механическим воздействиям. Однако ему сопутствуют процессы электризации транспортируемых ВВ и транспортирующих систем, которые могут генерировать искровые разряды внутри транспортной магистрали.

Многообразие факторов, влияющих на параметры электризации, многочисленность применяемых ВВ и пневмозаряжающих установок, а также специфичность горнотехнических и горно-геологических условий горных предприятий требуют создания системы защиты производства от негативных последствий статического электричества. Поэтому совершенствование пневмотранспортирующих систем обеспечивающих эффективное и безопасное заряжание скважин россыпными взрывчатыми веществами при подземной добыче руд — важная и актуальная задача.

Цель работы - повышение эффективности и безопасности пневматического заряжания скважин россыпными взрывчатыми веществами при подземной добыче руд.

Идея работы состоит в дифференцированном применении методов повышения безаварийности заряжания в зависимости от технологии добычи

РУД

Обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается применением методов системного анализа, математической статистики, математического планирования экспериментов, производственными и лабораторными экспериментами с использованием современных методик и измерительной аппаратуры.

Научные положения, защищаемые в диссертационной работе:

1. Разнообразие свойств сложно-структурных месторождений типа Тырныаузского требует дифференциации методов заряжания россыпными ВВ в зависимости от применяемой технологии добычи руд.

2. Безопасность заряжания определяется степенью электризации системы заряжания и вероятностью электростатического резонанса в процессе транспортирования и размещения россыпных ВВ в зарядных полостях.

3. Модель электризации ВВ в системах пневмотранспорта закономерно описывается уравнением, характеризующим аналитическое соотношение величин относительной вероятности искрового разряда в магистрали, электрического заряда и технологических параметров системы пневмотранспорта.

4. Выбор безопасного варианта отбойки руд взрыванием россыпных ВВ определяется соотношением природных и технологических факторов: профилем магистрального трубопровода и зарядного шланга; влажностью россыпного ВВ; электропроводящими свойствами пород и расположением боевика с детонатором; а контроль безопасности обеспечивается методом бесконтактной регистрации электростатических явлений в пневмопроводе.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Дифференцирован в зависимости от горно-геологических и горнотехнических условий разработки сложно-структурного месторождения технологический регламент заряжания россыпными ВВ при отбойке скальных руд.

2. Предложена модель электризации россыпного ВВ в системах пневмотранспорта, характеризующая относительную вероятность аварийности зарядной системы в зависимости от технологии разработки месторождения.

3. Разработана методика выбора безопасного варианта отбойки руд взрыванием россыпных ВВ на основе управляемого соотношения природных и технологических факторов разработки с контролем безопасности путем бесконтактной регистрации электростатических явлений в пневмопроводе.

Научное значение работы состоит в решении важной задачи безаварийного пневматического заряжания взрывных полостей россыпными взрывчатыми веществами при разработке скальных месторождений с применением взрывной отбойки.

Практическое значение работы:

Предложенные технологии и методика их реализации могут быть использованными при разработке месторождений скальных полезных ископаемых для повышения надежности процессов пневматического заряжания скважин россыпными взрывчатыми веществами.

Реализация выводов и рекомендаций работы:

Рекомендации по повышению надежности процессов пневматического заряжания скважин россыпными взрывчатыми веществами приняты для реализации предприятиями Северного Кавказа (Садон, Уруп, Тырныауз и др.) и Казахстана. Основные результаты диссертации используются при проведении лекций, лабораторных и практических работ в ЮРГТУ и СКГМИ.

Апробация работы

Основные результаты диссертационной работы докладывались на: научных семинарах ЮРГТУ (2006-2009 г.), СКГМИ (2005-2009 г.), научных симпозиумах «Неделя Горняка» в МГГУ (2007-2009 г.), «Новые идеи в науках о Земле» (г. Москва (2008 г.); международной научно-практической конференции «Горнодобывающий комплекс России: состояние, перспективы развития» (СКГМИ, г. Владикавказ, 2006 г.); выставке-ярмарке, посвященной 100-летию ЮРГТУ (ЮРГТУ, г. Новочеркасск, 2007 г.); кафедры «Технологии разработки месторождений» (СКГМИ, г. Владикавказ, 2007 и 2008 г.).

Публикация

Основные положения диссертации опубликованы в 9 статьях, среди которых 2 - в изданиях, рекомендованных ВАК. Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы из 81 наименования, содержит 128 страниц машинописного текста, 44 рисунка и 20 таблиц.

Заключение диссертации по теме «Геотехнология(подземная, открытая и строительная)», Троценко, Оксана Александровна

7. Основные результаты диссертации используются при проведении лекций, лабораторных и практических работ в ЮРГТУ и СКГМИ.

Заключение

Диссертация является законченной научно-исследовательской работой, в которой предложено новое решение актуальной научно-технической задачи по повышению безаварийного пневматического заряжания скважин россыпными взрывчатыми веществами при разработке скальных месторождений с применением взрывной отбойки.

Основные научные и практические результаты и выводы:

1. Научно обоснована возможность увеличения эффективности разработки месторождений полезных ископаемых путем дифференцированного применения методов повышения безаварийности заряжания.

2. Дифференцированы методы заряжания россыпными ВВ в зависимости от применяемой технологии добычи руд.

3. Определены количественные параметры безопасности заряжания в зависимости от степени электризации системы заряжания в процессе транспортирования и размещения россыпных ВВ в зарядных полостях.

4. Сформулирована модель электризации ВВ в системах пневмотранспорта, описывающая соотношение электризации системы и технологических параметров пневмотранспорта.

5. Разработана методика выбора безопасного варианта отбойки руд взрыванием россыпных ВВ по соотношении, природных и технологических факторов и контроль безопасности системы методом бесконтактной регистрации электростатических явлений.

6. Предложены к практическому применению технологии пневматического заряжания скважин россыпными взрывчатыми веществами и методика их реализации при разработке месторождений скальных полезных ископаемых Северного Кавказа.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Троценко, Оксана Александровна, 2010 год

1. Кравченок В. С., Погорельский А.Б., Серов В. И. Воспламеняемость взрывчатых сред от электростатических разрядов. - В сб.: Управление газовыделением и пылеподавлением в шахтах. М., Наука, 1972, с. 479.

2. Безопасность взрывных работ в промышленности, М., Недра, 1977, с. 344.

3. Бугайский А. Н. Исследование электростатических явлений при пнев-мозаряжании игданита: автореф. дис. канд. тех. наук — М., ИГД им. Скочин-ского, 1968, с. 23.

4. Демидюк Г. П., Бугайский А. Н. Средства механизации и технологии взрывных работ с применением гранулированных взрывчатых веществ. М., Недра, 1975, с. 312.

5. Кулькин А. М. Инициирование электродетонаторов электростатическими зарядами при пневматическом заряжании скважин. — Горнорудная промышленность, 1963, № 25, с. 35-38.

6. Емекеев В. И., Ганичев Г. А., Головачев Н. К., Шелехов П. Ю. Борьба со статическим электричеством при пневмозаряжании скважин россыпными ВВ. М., Цветметинформация, 1970, с. 122.

7. Леб Л. Статическая электризация. Госэнергоиздат, М.-Л., 1963, с. 408.

8. Леб Л. Основные процессы электрических разрядов в газах. М., Энергия, 1964, с. 374.

9. Дубнов Л. В., Бахаревич Н.С., Романов А. И. Промышленные взрывчатые вещества, М., Недра, 1973, с. 320.

10. Росси Б. Д., Поздняков З.Г. Промышленные ВВ и средства взрывания. М., 1971, с. 176.

11. Поздняков 3. Г., Кутузов Д. С. Водонаполненные взрывчатые вещества, их свойства и опыт применения. М., Цветметинформация, 1969, с. 73.

12. Староба И., Шиморда И. Статическое электричество в промышленности. М., Госэнергоиздат, 1960, с. 211.

13. Теория и опыт механизированного применения простейших взрывчатых веществ. Материалы Всесоюзного совещания по буровзрывным работам. М., 1972. Л ! Ч

14. Веревкин В. Н., Попов Б.Г., Ройзен И.С. Электризация пластмасс в системах пневмотранспорта. Пластические массы, №2, 1966, с. 9-12.

15. Веревкин В. Н., Горшков В. И, Фетисов П. А. Искровые разряды на поверхности диэлектрических пневмотранспортных труб. Электричество, №4, 1967, с. 61-67.

16. Емекеев В. И., Шелехов П.Ю1 и др. Исследование статического электричества при пневмотранспортировании рассыпных ВВ. Безопасность труда в промышленности, №3, 1967, с. 17-20.

17. Емекеев В. И., Шелехов П. Ю. Электростатические явления при пневмозаряжании скважин. Научно-технический бюллетень Цветная: металлургия, №6, 1969, с. 16-18.

18. Залесский П. С. Электризация пневмопроводов заряжающих устройств. Горный журнал, №3, 1969, с. 36-38.

19. Залесский П. С. Электрические явления при механизизации заряжания шпуров и скважин. ИГД им. Скочинского, М., 1967, с. 92.

20. Лившиц М. Н., Моисеев В. М. Электрические явления, в аэрозолях и их применение. Энергия, 1965, с. 373.

21. Длин А. М. Математическая статистика в технике. Советская наука, 1959, с. 647.

22. Сажин В. И. Электропроводность полимеров. Химия, 1965, с. 231.

23. Бугайский А. Н. Техника безопасности ведения взрывных работ. М., Недра, 1977.

24. Емекеев В. И., Черник Г. В., Шелехов П. Ю., Америков Б. С. Исследование статического электричества при пневмотранспортировке рассыпных ВВ. Научно-технический бюллетень Цветная металлургия, №10, 1966, с. 6-7.

25. Емекеев В. И., Шелехов П. Ю. и др. Исследование статического электричества при транспортировке рассыпных взрывчатых веществ по непроводящим полиэтиленовым трубам. Сб. «Статическое электричество в полимерах». Изд. Химия, JL, 1968, с. 284.

26. Емекеев В. И., Сергеев В. В., Клюев А. Г. Совершенствование средств механизации заряжания шпуров и скважин взрывчатыми веществами. Бюл. Цветная металлургия, №2, 1982, с. 12-14.

27. Абрамов В. Ф. Гальперин В. Г. Механизация заряжания скважин на подземных рудниках. М., ЦНИИЭИ ЦМ, 1970, с.283.

28. Сергеев В. В. Классификация конструкций зарядчиков, применяемых на производстве. Бюл. Цветная металлургия, №24, 1979, с. 15-18.

29. Сергеев В.В. Анализ существующих способов и средств борьбы с пылью и статическим электричеством. Бюл. Цветная металлургия, №4, 1980, с. 10-14.

30. Емекеев В. И., Шелехов П. Ю. Исследования статической электризации и разработка защитных мер в пневмотранспортирующих магистралях при механизированном заряжании рассыпных ВВ. Материалы НТК СКГМИ, Орджоникидзе, 1970, с. 42-43.

31. Андреев К. К., Беляев А. Ф. Теория взрывчатых веществ. М., 1973.

32. Дроздов Н. Г. и др. Статическое электричество в химической промышленности. Химия, 1971, с. 203.

33. Данилиди Г. И. Исследования и оптимизация пневмозаряжания гранулированных ВВ с целью снижения интенсивности электризации. Автореферат дис.канд. техн. наук. М., 1979, с. 23.

34. Шелехов П. Ю., Емекеев В.И. Влияние технологических факторов пневмозаряжания на процесс электризации, гл.4-7, Механизация взрывных работ в горнорудной промышленности. Недра, М., 1976, с. 93-129.

35. Шелехов П. Ю. Исследование статической электризации при пнев-мозаряжании взрывных полостей рассыпными ВВ. Автореф. дис. канд. техн. наук, Орджоникидзе 1970, с. 21.

36. Емекеев В. И., Шелехов П. Ю. и др. Некоторые вопросы безопасности, связанные с пневмозаряжанием рассыпных ВВ. Материалы НТК СКГМИ, Орджоникидзе, 1970, с. 63-64.

37. Шелехов П. Ю. Оценка опасности электростатических разрядов в пневмозаряжающих системах. Труды института Кавказгипроцветмет, вып. 1. Изд. «Ир», Орджоникидзе, 1970, с. 51-53.

38. Шелехов П. Ю., Емекеев В. И. и др. Монография. Борьба со статическим электричеством при пневмозаряжании скважин рассыпными ВВ. Цвет-метинформация, 1970, с. 121.

39. Пекониди В. Г. и др. Измерение заряда аэрозоли при пневмотранс-потировании. Сб. Электробезопасность на горнорудных предприятиях черной металлургии СССР, тезисы докладов 1 Всесоюзной научно-технической конференции, Днепропетровск, 1975, с. 57-59.

40. В. И. Емекеев, Г. И. Данилиди. Статическая эектризация при пневматическом транспортировании и заряжании промышленных гранулированных взрывчатых веществ. Орджоникидзе, 1981, с. 69.

41. Пекониди В. Г. и др. Определение минимальной энергии воспламенения аэровзвесей некоторых гранулированных ВВ. Цветная металлургия №13, .научно-технический бюллетень. М., 1975, с. 53-55.

42. Румшинский JI. 3. Математическая обработка результатов эксперимента. М., 1971, с. 241.

43. Исследования пыления и электризуемости промышленных ГВВ при пневматическом транспортировании и заряжании. Отчет по НИР, Фонды СКГМИ, Орджоникидзе, 1975, с. 52.

44. Результаты промышленных испытаний новых взрывчатых веществ. Инф. выпуск № В 171, М., 1966 МВК по взрывному делу.

45. Дроздов Н. Г., Никулин Н.В. Электроматериаловедение. Высшая школа, М., 1968, с. 247.

46. Байда JI. И., Добротворскй Н. С. И др. Электрические измерения, Госэнергоиздат, M-JI, 1968, с. 302.

47. Чехословацкий стандарт защиты от опасного действия статического электричества, 1963.

48. Чернов К. С., Залесский П. С. Временные требования безопасности к заряжающим устройствам. М, ИГД им. А. А. Скочинского, 1968, с. 32.

49. Розенталь О, Шихов В. О методике оценки опасности электростатического разряда в аэродисперсных средах. Горный журнал, №10, 1971, с. 4446.

50. Емекеев В. И., Шелехов П. Ю., Пекониди В. Г. и др. Сравнительная оценка электризуемости промышленных гранулированных ВВ. Цветная металлургия, бюл. ин-та Цветметинформация, №11, М., 1975, с. 8-10.

51. Емекеев В. И., Данилиди Г. И., Пекониди В. Г. Определение минимальной энергии воспламенения аэровзвесей некоторых гранулированных ВВ и их компонентов. Цветная металлургия, бюл. ин-та Цветметинформация, №13, М., 1975, с. 53-55.

52. Ашмарин И. П., Васильев Н. Н. и др. Быстрые методы статистической обработки и планирование экспериментов. Изд. Ленинград, ун-та, Л., 1974, с. 78.

53. Розенталь О., Шихов В. К оценке опасности электростатического разряда в аэродисперсных средах. Горный журнал, №8, Свердловск, 1972,с. 63-69.

54. Мюллер-Хиллебранд. Статическое электричество и опасность взрыва. Изд-во ВИНИТИ, 1960, с. 184.

55. Мюллер- Хиллебрант. Статическое электричество и взрывы. Изд-во ВИНИТИ, 1962, с.231.

56. Веревкин В. Н., Яйлиян Р. А., Попов Б. Г. К вопросу об электризации пневмотранспортного потока и диэлектрического трубопровода с гомогенными поверхностными свойствами. ИФК, 1976, т. 30, №2, с. 97.

57. Макол Г. Справочник по системотехнике. М., Советское радио, 1970, с. 295.

58. Шелехов П. Электризация пневмотранспортирующих систем. Тезисы докладов на НТК СКГМИ, посвященные 50-летию Победы. Владикавказ, 1995,с. 97-99.

59. Шелехов П. Ю. Теоретические основы электризуемости пневмотранспортирующих систем. Труды СКГТУ, вып. 8, (юбилейный), Владикавказ, 2001, с. 145-148.

60. Шелехов П. Ю. Аналитическая оценка возможности возникновения электростатического разряда внутри пневмотранспортирующих систем. Труды СКГТУ, вып. 8, (юбилейный), Владикавказ, 2001, с. 149-151.

61. Т. Хорват, И Берта. Нейтрализация статического электричества. Энергоатомиздат, М., 1987, с. 103.

62. Граевский М. М., Ермошин В. Ф., Залесский П.С. и др. Защита зарядов взрывчатых веществ от преждевременных взрывов блуждающими токами. М., Недра. 1987, с. 97.

63. Граевский М.М., Хаслер В. Г. Современные зарубежные электродетонаторы. Безопасность труда в промышленности, 1979, № 9, с. 40-51

64. Бараш М. И, Лазовер И. С. Случаи воспламенения электродетонаторов под воздействием атмосферного электричества. Безопасность труда в промышленности, №2, 1971, с. 16-19.

65. Щуцкий В. И., Петров Ю. С., Короткое И. М. Обоснование допустимых норм на сопротивление изоляции электровзрывных цепей при последовательном соединении электродетонаторов. Горный журнал, №5, 1977, с. 60-63.

66. Справочник геофизика. Электроразведка, кн. 2. Недра, 1989, с. 440.

67. Сергеев В. В. Анализ существующих способов и средств борьбы с пылью и статическим электричеством. Бюл. Цветная металлургия, 1980, №4, с. 10-13.

68. Емекеев В. И., Сергеев В. В. Внедрение увлажняющих устройств и смачивающих жидкостей при пневматическом заряжании гранулированных ВВ. Бюл. Цветная металлургия, 1984, №3, с. 19-21.

69. Кудряшов В.В., Соловьев Е. С. Физико-химические аспекты применения смачивателей для борьбы с пылью в шахтах. ГИАБ, 2000, № 5, с. 209.

70. Белин А.В. Процесс форматирования пылевидных частиц при взрывном разрушении горных пород. ГИАБ, 2002, № 5, с. 93.

71. Сергеев В. В., Шелехов П. Ю. Классификация процессов электризации в природе и технике. Изв. ВУЗ СК, технические науки. Приложение 5. Ростов, 2006-с. 61-63. (статья).

72. Шелехов П. Ю., Троценко О.А. Теоретическая оценка спасности электрического разряда в шланге при пневмозаряжании скважин гранулированными взрывчатыми веществами. Сборник научных трудов № 6, технические науки. Владикавказ, 2008-с. 113-114. (статья).

73. Голик В. И., Шелехов П. Ю. Исследование влияния технологических параметров пневмозаряжания россыпных ВВ на итенсивность электризации. Изв. ВУЗ СК, технические науки. Приложение 6. Ростов, 2006-с. 61-64. (статья).

74. Шелехов П. Ю., Троценко О.А. Определение безопасных соотношений величин электрического заряда и концентрации частиц в аэровзвеси взрывчатых веществ. Сборник научных трудов № 6, технические науки. Владикавказ, 2008-с. 111-113. (статья).

75. Троценко О.А., Шелехов П. Ю. Теоретическая оценка возникновения электрического разряда в пневмотранспортирующей магистрали. Труды молодых ученых

76. Шелехов П. Ю., Троценко О.А., Определение диэлектрической проницаемости и проводимости гранулированных взрывчатых веществ и их влияние на электризацию. РГГУ, М., 2008-с. 114-115. (статья).

77. Шелехов П. Ю., Троценко О.А., Исследование опасности электризации в условиях различной электропроводности горных пород при пнев-мотранспортировании гранулированных взрывчатых веществ. РГГУ, М., 2008-с. 102-103. (статья).

78. Шелехов П. Ю., Троценко О.А., Исследование электризации гранулированных ВВ и условий возникновения электростатических разрядов. Труды СКГМИ(ГТУ) вып. 15, Владикавказ, 2008-с. 218-222.

79. Шелехов П. Ю., Троценко О.А., Исследование влияния электрофизических параметров пневмозаряжания гранулированных ВВ на итенсивность электризации. Труды СКГМИ(ГТУ) вып. 15, Владикавказ, 2008-с. 222-226.

80. Шелехов П. Ю., Троценко О.А., Сергеева Н.В., Исследование безаварийности пневмозаряжания скважин гранулированными взрывчатыми веществами (ВВ) при разработке полезных ископаемых. ГИАБ, 2008, №4, с. 5961.

81. Троценко О.А., Оптимизация технологии заряжания скважин гранулированными взрывчатыми веществами при добыче руд. Уголь, 2009, № 10, с. 16-17.