Определение действующих нагрузок на аэродинамические листовые лопатки после детонации накладных зарядов взрывчатых веществ Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Или

^4,sin(e,+0r)' (L)

где b(p - ширима лопаток рабочего колеса ка радиусе г^; угол установки лопаток; О, — геометрический угол профиля лопатки на радиусе г^.

Уточнение ширины лопаток по всей их высоте и окончательная профилизация лопаток осуществляются на основе зависимости С^-Лг).

В работе (2) было сформулировано условие полного использования центробежных сил в рабочем колесе оссрадиальных машин в следующем виде:

Си = cons! >/г, (К)

где const - постоянная для конкретного типоразмера машины величина.

Или по аналогии формы записи условия обеспечения радиального равновесия в осевых машинах

Cj, r^5 = const. (15)

Следовательно, скорости закручивания в лопаточных венцах осерадиальных машин должны изменяться пропорционально квадратному корню из радиуса рабочего колеса, что и должно быть положено в основу теории и пракгики их аэродинамического расчета.

Решение уравнений (6) и (7) относительно Дг и Д(/ дает возможность обоснования необходимого для реализации статического давления Р а, обусловленного центробежной силой Fa, выходного радиуса рабочего колеса г, = г, + Дг. Кроме того, по установленной в первом приближении ширине лопаток Ьа может быть определён угол раскрытия корпуса ук вентилятора на участке рабочего колеса по выражению 5шу1= Дг/Ья> или при заданном значении угла ув может быть определена ширина лопатки Ь = Лг/эту^. На основе оптимального соотношения углов раскрытия втулки уи и корпуса ук, т. е. ут/уш может быть определено значение параметра уп.

Таким образом, на основе изложенного могут быть определены в первом приближении и установлены практически все оснонные геометрические и кинематические параметры подвижных лопаточных венцов диагональных шахтных вентиляторов.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Брусиловский И. В Аэродинамика осевых вентиляторов. М.: Машиностроение. 1984. 240 с.

2. Жу.махов И. М. Насосы, вентиляторы и компрессоры. М.: Углетехиздат. 1958. 520 с.

3. Тимухим С. А., Копач ев В. Ф. Каргин И. В. Основы теории аэродинамического расчета шахтных оссрадиальных вентиляторов П Изв. вузов. Горный журнал. 2010. № 8. С. 108-110.

УДК 622.235.5

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЕЙСТВУЮЩИХ НАГРУЗОК НА АЭРОДИНАМИЧЕСКИЕ ЛИСТОВЫЕ ЛОПАТКИ ПОСЛЕ ДЕТОНАЦИИ НАКЛАДНЫХ ЗАРЯДОВ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ

С. П. Тарасов

При велении буровзрывных работ на бортах и дне карьера образуются негабариты, что влияет на проюводт-ельность карьера и в целом на добычу полезного ископаемого. Одно из решений этой проблемы -создание защитного устройства для безопасного разрушения негабаритов.

Ключевые счова: защитное устройство, негабарит, вторичное дробление, спецтехника, аэродинамическая лопатка, взрыв горных пород, разработка карьеров, шпуры, взрывчатое вещество.

In conducting blasting operations on the sides and bottom of the pit some oversi/es arc formed, which affect the performance of quarry and the extraction of mineral in general. One solution of this problem is creation of some kind of protective mechanism for safe destruction of oversizes.

Key words: protective mechanism, oversize, secondary crushing, special equipment, aerodynamic blade, explosion of rock, quarries development, blastholes, explosive.

Послс взрыва разрабатываемого борта карьера до 5 % горной массы уходит в негабаритные кускн. которые занимают определенную территорию и создают значительные проблемы, затрудняющие работу карьера. В подобных случаях на нижних горизо!гтах скорейшее удаление негабаритов становится одним из важнейших вопросов, влияющих на производительность карьера.

Процесс вторичного дробления на рабочей площадке в карьере включает разрушение негабаритных кусков взрыванием, механическим и другими способами.

Взрывное разрушение негабаритных кусков осуществляется посредством взрывания шпуровых и накладных зарядов.

Шпуры диаметром 25-60 мм и глубиной 0,25-0.5 толщины негабарита бурят перфораторами. Удельный расход ВВ составляет 0,3-0,6 кг/м3. С целью уменьшения разлета осколков применяют малые заряды высокобрнзант-ного ВВ с гидрозабойкой. Данный способ бурения шпуров устарел и экономически не выгоден, и нами предлагается бурение шпуров с помощью навесного оборудования, которое установлено на базе передвижной механизированной взрывкамеры.

Накладные заряды применяют при хрупких и легкодробимых породах. Удельный расход ВВ при накладных зарядах 1,3-2 хг/м\ Данное количество ВВ создаст ряд проблем, связанных с техникой безопасности и разлетом кусков горной массы после взрыва, которую должна решить передвижная механизированная взрывкамера. При создании конструкции защитного устройства должно учитываться то, что скорость детонационного превращения составляет 5-10 км/с. Это означает, что заряд ВВ массой в 1,2-1,5 кг превращается в облако раскаленных газов всего за одну стотысячную долю секунды. При этом развивается мощность 600 миллионов киловатт, а давление в продуктах взрыва превышает 1.0тыс. МПа (2].

Укрытие (его корпус состоит из аэродинамических листовых лопаток, нескольких слоев

защитной стенки и каркаса) представляет собой замкнутую среду, влияющую на интенсивность изменения давления при распределении продуктов детонации ВВ (см. рисунок).

ЗР-модель защитного устройства

Согласно трудам С. К. Савенко [3], при разложении ВВ расширение продуктов детонации протекает изэнтропичсски, т. с. изменение энтропии равно нулю (<& = 0).

С учетом негерметичиости защитного устройства, рассмотрим его влияние на снижение начального давления смеси газов, так как газы в этих случаях не только заменяют внутренний объем камеры К, но и протекают в межлопаточных каналах потолочины и боковых стен. В связи с этим объем, занимаемый газами, конечно, будет больше объема защитного устройства.

Поэтому при определении начального давления газов в защитном устройстве необходимо учитывать это увеличение объема. Это увеличение может быть учтено соответствующим коэффициентом объема К^, пропорционально коэффициент)' контакта^, введенному С. И. Луговским. и может быть определено из выражения

Так как в нашем случае взрываемый массив (негабарит) не имеет контактов с обрушаемыми породами, то. но данным С. К. Савенко.- 0.

Энергия ударной взрывной волны расходуется на отдачу тепла стенкам устройства, на увеличение занимаемого газом объема в результате перемещения фронта волны. Согласно работам С. И. .1 Ктовского, коэффициент утечек смеси газов в момент взрыва

К, = \-т\

где т' - коэффициент, показывающий, какая часть смеси газов от общего количества, принятого за единицу, просачивается через устья шпура.

При подобном подходе давление продуктов детонации Рв в в объеме защитного устройства В момент выравнивания давлений может быть определено по формуле

Р. =

К^АР

'Я

ш

Ро*Л

где Ку ■ 1 - т' ■ 1 - 0.2 = 0.8: т' - коэффициент, показывающий, какая часть газов просочится через устья скважин (через межлопаточньк* пространства аэродинамических лопаток); Р -гидростатическое давление открытой среды (по формуле Рш =/■ !0?, где/- коэффициент крепости порол, из которых состоят негабаритные куски горной массы по шкале 11ротодьяко-нова); Р щ - конечное давление продуктов детонации к моменту полного расширения их в объеме защитного устройства. Согласно данным Ф. А. Баума (I ], Ра = 2 • 107 •/, - среднее начальное давление продуктов детонации

Р -0*°*

Ч

где О - скорость детонации заряда ВВ; р0 -плотность ВВ в зарядах: - 0.5 • Рмп = 5 < х 10* Н/м2 = 500 МПа; А - масса взрываемого

заряда; /^-атмосферное давление до взрыва: п - показатель степени политропы; К - показатель степени адиабаты; Г - объем камеры защитного устройства до взрыва; А'о = 1,0 [ I ].

Из расчетов видно, что потолочина и стенки защитного устройства должны иметь такую форму и быть надежно закреплены для того, чтобы выдержать давление порядка 1.6 тыс. МПа. что технически осуществимо при конструкции предложенного защитного устройства с аэродинамически обтекаемыми листовыми лопатками.

Основные достоинства разрушения негабаритных кусков при ведении взрывных работ с помощью передвижного защитного устройства заключаются в следующем: скорость разрушения взрыванием негабаритных кусков мягких пород в несколько раз превышает скорость разрушения бутобойным способом, также способ разрушения негабаритов с помощью взрыва является более экономически выгодным по отношению к ныне известным способам разрушения негабаритных кусков горной массы, так как не требуется полная остановка карьера, вывод лкшей и техники из карьера. Возможно взрывание негабарита практически в любом месте карьера, подготовка негабаритов к массовому взрыву с меньшими затратами времени и трудовых средств, снижение трудоемкости работ и риска некоторых профессиональных заболеваний, связанных с работой в карьере.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Баум Ф А.. Станюкович К П.. II¡ехтер В И. Физика взрыва. М.: Физматгиз. 1959.

2. Маторим А. С. Исследование эффективности вторичного дроблении горных порол на карьерах сосредоточенными динамическими нагрузками: лис.... канд. техн. наук / ИГД Минчермета СССР. Свердловск. 1970. 206 с.

3. СавенкоС. К.. Морозов Е. Г. Бережной В. //. Аэродинамика массовых взрывов в рудниках. М.: Недра. 1976.