Dabaeva

Руководитель: Боровиков В.А.
Студент:Дабаева Дарима



От 35 до 65 % алмазов, добываемых из руд якутских
месторождений, обладают сколами и трещинами. Большая часть
этих повреждений имеет естественное происхождение, другие
являются следствием механической обработки сырья в процессе
добычи и обогащения.
Добыча кристаллов осуществляется буровзрывным способом —
скважинными и шпуровыми зарядами — и механическим
рыхлением горнопроходческими комбайнами.
В последнее время наблюдается тенденция увеличения
техногенной нарушенности алмазов. Обследование характера
повреждений алмазов позволяет утверждать, что техногенные
дефекты кристаллов обусловлены прежде всего импульсным
режимом нагружения пород на стадиях взрывного нагружения,
механического дробления и измельчения кимберлитовой трубы.
Об этом свидетельствует характер повреждения алмазов,
проявляющийся в откольно-сдвиговых трещинах и дроблении
кристаллов.



Алмаз представляет собой природную модификацию углерода.
Главные отличительные черты алмаза — высочайшая среди
минералов твердость (но в то же время хрупкость), наиболее
высокая теплопроводность среди всех твёрдых тел 900—2300
Вт/(м·К), большие показатель преломления и дисперсия
Твердость алмаза 10, плотность 3,6 г/см3, удельное
электрическое сопротивление 1016Ом*м, скорость
распространения 18.3 км /с. Модуль Юнга 1162 ГПа

Алмазы встречаются в
месторождениях двух
генетических типов: собственно
магматических и
осадочных.Коренные собственно
магматические месторождения
приурочены к кимберлитам,
залегающим в форме
трубообразных залежей. При
разрушение этих залежей
вследствие твердости и
химической инетрности алмазов
образуются алмазоносные
росыпи самого разнообразного
происхождения.


Кимберлит представляет собой брекчию, в
которую входят обломки различных
осадочных, метаморфических и изверженных
пород, сцементированных ультраосновной
массой эффузивного облика. Связующая
масса состоит их серпентина, оливина,
карбоната. В меньшемколичестве встречаются
магентит, ильменит, гранат пироп, превоскит
апатит монокинный пироксен алмаз и др. по
составу среди пород встречаются
кимберитовые брекии и порфировые
кимберлиты. Плотность кимберлитов
колеблется от 1.96 до 2.95 г/см3 средние
значения по различным трубкам взрыва
меняются от 2.1 до 2.85.
Средние значения скорости распространения
упругих волн, измеренной по образцам,
варьируютя в пределах 3.3-4.8 к м/c.



Механизм разрушения горных пород. На контакте «заряд-среда»
генерируется ударная волна, которая распространяется в окружающей
среде в ближней зоне взрыва со скоростью превосходящей скорость
распространения продольной упругой волны в данной горной породе.
Ударная волна имеет ударный характер нарастания напряжения до
максимального значения.
На некотором расстоянии от заряда ударная волна перерождается в
волну напряжений и распространяется с постоянной для данной среды
скоростью, равной скорости звука.
Под действием продуктов взрыва и ударной волны происходит
интенсивное дробление породы в зоне, примыкающей к заряду ВВ, так
как в этой области реализуются напряжения значительно превосходящие
сопротивление сдвигу твердых тел, и имеет место пластическое течение
среды. Размеры зон пластических деформаций зависят от свойств горной
породы и меняются в широких пределах.

Радиальная составляющая тензора напряжений
с касательной
составляющей тензора напряжений   находится в
функциональной зависимости

 r    (1  2 2 )
Отношение скорости распространения поперечной волны к
продольной
Определение удельной энергии производится графическим
интегрированием по формуле
Полная энергия волны определяется зависимостью
Eполн  Eуд * S , кгм
Опыты показывают, что наибольшие затраты энергии происходят в
ближней зоне взрыва за счет диссипативных потерь
Максимальные напряжения во фронте волны определяются по
формуле
с
г
   * *V , 2
g
см
Где
-объемный вес горных пород, г / см3
g -ускорение силы тяжести
c -Скорость распространения продольной волны в массиве,
см/сек
V -Массовая скорость смещения частиц, см/сек
Величина напряжений  растет с ростом акустической жесткости
горных пород (ρС)


Воздушные и водяные радиальные зазоры и полости между
зарядом и стеной зарядной камеры определяют характер
действия взрыва на породу.
наличие воздушного зазора приводит к расстягиванию во
времени нарастания давления, уменьшению ее до некоторых
пределов и воздействию его на больший объем породы, т.е.
перераспределение энергии к более полезному использованию.
Использование воздушного зазора меняет эпюру «напряжениевремя». Растет время нарастания амплитуды до максимума,
уменьшается ее абсолютное значение и увеличивается градиент
спада.Это приводит к уменьшению местного действия взрыва, в
тоже время отраженная от свободной поверхности головная часть
волны интерферируется с хвостовой.Взаимодействие падающей и
отраженной волны приводит к образованию откольных воронок и
изменению характера разрушений.



При водяном радиальном зазоре давление на стенки зарядной
камеры выше, чем при воздушных радиальных зазорах,
значительно больше и длительность действий положительной
фазы волны напряжений в породе.
Давление, действующее на стенки зарядной камеры, очень
быстро достигает своего максимального значения и быстро
спадает до значения приблизительно равного квазистатическому
действию продуктов взрыва.
! В связи с эти представляет опреленный интерес установить как
отразится изменение характера воздействия газов на параметры
волны напряжений и эффективность взрыва в целом.



Ниже приведены графики зависимостей напряжений от
величины радиального зазора. Первый рисунок
соответсвует зависимости полученной аналитически,
второй экспериментально.
Как видно, теоретические данные не совпадают с
экспериментальными.
В связи с этим, возникает необходимость получения нового
аналитического решения, приближенного к
экспериментальным.
R - радиус зоны дробления при взрыве заряда с
зазором;
Rс - радиус зоны дробления при взрыве заряда без
зазора;
rcкв и rз - радиус скважин и радиус заряда
соответственно;
l - алевролит, вода; 2 - алевролит, воздух; 3 песчаник, воздух; 4 - песчаник, вода



Зависимость
максимального
напряжения от
относительной
величины
радиального зазора:
а) воздушного
б) водяного





Будет проведен эксперимент, для получения эпюры
«напряжение-время» для различных зарядов.
Опыты будут проводится в прямоугольном мраморном блоке.
Плотность мрамора в ненагруженном состоянии ρ=270(Кгсек2)/м4
Скорость распространения продольной волны С=4500м/сек.
В блоке для размещения заряда будут просверлены шпуры и
использоваться сфеерические заряды из прессованного тэна
плотностью 1,60 г/см3.
В качесте датчиков давления будт применяться сульфат-литиевые
датчики, запись процесса производится на осциллограф.



1.1. Разработка научных основ обеспечения естественной сохранности
алмазного кристалло-сырья при отбойке кимберлитов
1.2. Современное состояние вопроса исследования нарушения кристаллов
алмазов при статических и динамических нагрузках
2.Физико-механические свойства
◦












2.2.Кимберлитов
2.3.Алмазов
3.1.Разрушение горный пород действием взрыва
3.2.Описание процесса разрушения кимберлитов при взрыве.
3.3.Параметры буровзрывных работ при отбойке кимберлитов
4.1.Влияние воздушного и водного радиального зазора на использование
энергии взрыва
4.2.Математическая постановка задачи о использовании водного зазора.
5.Оценка повреждаемости кристалло-сырья при дезинтеграции в процессе
обогащения
6.1.Новая технология обеспечения естественной сохранности кристаллосырья
6.2 Описание новой технологии отбойки с использованием обводненных
скважин
7.экспериментальное исследование действий динамических или
квазистатических нагрузок.
8. Анализ полученных экспериментальных и теоретических исследований.







И.И.Шафрановский «Алмазы»
В.А. Боровиков «Волны напряжений в
обводненном трещиноватом массиве»
В.А. Боровиков «Техника и технология
взрывных работ»
С. Вартанов «Кристаллы»
М.Одинцов «Алмазная одиссея»
В.А. Боровиков «новые аспекты повышения
сохранности алмазов при добыче
кимберлитов»
В.А. Боровиков «Концепция
микротрещинообразования и разрушения
кристаллов при взрывном способе отбойки»