Чтение онлайн

Это выражение получается в результате анализа диаграммы: напряжение-деформация горной породы.

В этом выражении: - предел прочности среды на разрушение, Па;

Е – модуль упругости, Па.

При условии упругопластической деформации горной породы при её разрушении величина удельной энергии деформации больше в 3 раза.

Учитывая это, расчёт необходимой энергии (Дж) для дробления единицы объёма горных пород (V=1) с конкретными свойствами, которая как бы поглощается породой при дроблении в необходимой степени и может именоваться как удельное энергопоглощение, производиться по формуле:

,

Сопротивление горной породой разрушению при взрывном дроблении массива связано с явлением практически всех деформаций, однако для инженерного расчёта затрат энергии на этот процесс целесообразно использовать простой для измерения показатель предел прочности породы на сжатие.

Из экспериментальных исследований многих авторов известно, что соотношение сил сжатия и растяжения при динамическом нагружении тела составляет

= 0,1сж.д + р.д.

Соотношение между динамическим и статическим напряжением пропорционально коэффициенту динамичности kд = Ед/Ест., где Ед и Ест. модули упругости при динамическом и статическом нагружении.

При статической нагрузке соотношение между пределом прочности на сжатие и растяжение р = 0,1сж., следовательно, сопротивление среды взрывному, разрушению выраженное через предел прочности на сжатие при статическом напряжении по аналогии можно представить как = 0,2сж.kд В этом случае формула расчёта энергопоглощения для дробления горных пород в n-ной степени может быть представлена в следующем виде :

Помимо энергопоглощения на разрушение массива в процессе подготовки крепких горных пород к выемке на карьере взрывным способом необходимо затратить энергию для получения по принятой технологии и технике требуемой степени разрыхления и формирования развала горной массы допустимого по правилам безопасности.

Энергопоглощение горных пород при создании необходимой степени разрыхления и перемещения центра тяжести развала горной массы пропорциональны кинетической энергии движущихся массы с учётом её плотности и массы. В свою очередь кинетическая энергия зависит от начальной скорости движения горной массы vо.

где kp – коэффициент разрыхления:

lц – расстояние от центра тяжести заходки массива до центра тяжести развала горной массы (рис. 5)

dср.- величина среднего куска взорванной горной массы.

Рис.5 Схема к расчёту перемещения центра тяжести развала

Это выражение получено из условия, что центр тяжести заходки

l = 1/2 А, центр тяжести развала lр = 1/2 (А-1/2R).

Тогда lц = lр – lз = 1/4R.

Величина развала

которая получена

Sз = AН = (с + НCtg) H,

Sг.м.= kрАН = kр(c + HCtg)H

Sр = Sг.м. – Ahр = (с + НСtg)(kрH – hр) = 1/2Rhч.

где Н- высота уступа, м;

hр- высота развала, м;

с – расстояние первого ряда скважин от верхней бровки уступа, м;

А – ширина заходки по целику, м;

R – ширина развала, м;

– угол откоса уступа, град.

Общая энергия равна сумме энергии на дробление массива, создание разрыхления и перемещение его центра тяжести

Эд = Эдр. + Эр .

Удельное энергопоглощение единицей объёма взорванной горной массы в развернутом виде

Удельное энергопоглощение единицей массы взорванной горной массы в развернутом виде

Оно представляет собой энергию, которую необходимо затратить при подготовке горной массы требуемой по технологии крупности и параметрам развала с учётом конкретных свойств массива.

В случае подготовки горных пород механическими средствами при безвзрывной технологии необходимая удельная энергия в Дж/кг складывается из разрушения и создания разрыхления:

При взрывной подготовке горных пород в технологическом грузопотоке для размещения взрывчатого вещества в массиве необходимо затратить энергию на бурение скважин.

В этом процессе горная порода будет поглощать энергию при разрушении (измельчении) буровым инструментом в объеме скважины в степени

n’ = dскв./dч

где dскв.
– диаметр скважины;

dч - диаметр частиц и продуктов разрушения при бурении.

Пользуясь принятыми выше зависимостями расчета энергопоглощения при разрушении горных пород, можно посчитать удельное энергопоглощение в процессе бурения в Дж/кг при тех же условиях по следующей формуле:

где сж - предел прочности породы на сжатие при шарошечном или ударном бурении, Па;

lcкв.
– глубина скважины, м;

– часть энергопоглощения горной породы при бурении, приходящегося на единицу объёма взрываемого блока,

nскв.
– количество скважин взрываемого блока;

Sскв.
– площадь скважины, м2;

h - высота уступа, м;

A - ширина заходки, м.

Выемочно-погрузочный процесс.

В выемочно-погрузочном процессе горная масса при переходе из одного состояния (развал горной массы) в другое (захват и перемещение в транспортный сосуд) поглощает энергию.

В процессе черпания горная масса оказывает сопротивление. Чем больше степень дробления и коэффициент разрыхления, тем меньше сопротивление.

Второй операцией в цикле погрузочного процесса является подъём горной массы для погрузки. Все существующие погрузочные машины совмещают процесс черпания с подъёмом на уровень погрузки.

Подъем ковша на уровень разгрузки связан с затратами энергии на преодоление единицы веса горной породы в ковше.

Расчетную зависимость энергопоглощения выемочно-погрузочного процесса на единицу горной массы в Дж/кг можно представить следующим образом:

Первое слагаемое представляет собой выражение для расчёта энергопоглощения при преодолении сопротивления горной массы внедрению ковша. В нём не учитывается скорость, с которой перемещается ковш во время черпания, так как пределы изменения ее на выемке и вносимая при этом погрешность незначительны.

Второе слагаемое представляет собой выражение для расчёта энергопоглощения в процессе поворота со средней скоростью ковша для разгрузки, т.е. своего рода преодоление сопротивления инерции.