Energetic Parameters of Recoil During Explosion-Mechanical Drilling

Олег Маркович Терентьєв, Павло Анатолійович Гонтарь, Азер Шукуров

Abstract


Background. Modern methods of destruction are spending up to 90 % of energy to prepare for extraction. Specific energy consumption reaches 120 kW·h/m3. The study proposes a new energy efficient destruction of rocks with combined explosive-mechanical loads.

Objective. Evidence of explosion-mechanical action machine’s recoil absence during explosive charges detonation.

Methods. Determination of the factors that cause machine recoil during explosion; the study of the metal jet behavior at the moment of collision with a stope; research of recoil acceleration, speed and impact energy.

Results. It is proved that the metal jet acts as a dynamic indenter directed to a stope. After the collision with a stope it "spreads" laterally and generates micro-cracks within 20 mm from the epicenter.

Conclusions. The parameters of the machine recoil (acceleration of 0.0002 m/s2; energy 0.02 J) prove the absence of its horizontal and vertical movements during the explosion-mechanical destruction of rocks.

Keywords


Destruction of rocks; Explosive-mechanical drilling; Energy saving; Combined loading; Metal jet

References


O.V. Derevyanko, “The analysis of quality and technologies of open cast mining in Zhytomyr region”, Visnyk ZhDTU, no. 4 (47), pp. 201–2005, 2008 (in Ukrainian).

I.A. Tanhaiev, Energy Consumption of Useful Minerals Extraction and Processing Processes. Moscow, USSR: Nedra, 1986 (in Russian).

P.A. Stepyn, Strength of Materials. Moscow, USSR: Vysshaia Shkola, 1988 (in Russian).

F.A. Baum et al., Physics of an Explosion. Moscow, USSR: Gosudarstvennoe Izdatelstvo Fiziko-Matematicheskoy Literatury, 1959 (in Russian).

V.V. Boyko et al., “Evaluation structures’ seismic-safety under the influence of explosive waves based on its spectral characteristics”, Visnyk NTUU “KPI”. Ser. Hirnytstvo, no. 16, pp. 3–13, 2008 (in Russian).

A.A. Vovk et al., The Patterns of the Soil and Rocks Deformation under Dynamic Loads. Kyiv, Ukraine: Institute of Hydromechanics of NASU, 1996 (in Russian).

V.H. Kravets et al., “Method for rock destruction and appliance for its implementation”, UA Patent 58301, Jul. 15, 2003.

M.A. Lavrentev and B.V. Shabat, Hydrodynamics Problems and their Mathematical Models. Moscow, USSR: Nauka, 1973 (in Russian).

L.P. Orlenko, Physics of the Explosion and Shock. Moscow, USSR: Fizmatlit, 2006 (in Russian).

K.P. Stanyukovich and L.P. Orlienko, Basics of Theory of Explosion Act. Moscow, USSR: VIA, 1964 (in Russian).

V.E. Fortov, “High-pressure shock waves and extreme states of matter”, Uspehi Fizicheskih Nauk, no. 4, pp. 347–368, 2007 (in Russian).

O.M. Terentiev et al., “Combined method of rocks destruction”, UA Patent 107732, Feb. 10, 2015.

V.H. Kravets et al., Explosive Works. Physical parameters of Explosion, Theory Elements, Occupational Safety. Kyiv, Ukraine: VPK “Polytechnika”, 2005 (in Ukrainian).

B.P. Nykolskyi, Chemical Handbook, vol. 1. Moscow, USSR: Khymyia, 1966 (in Russian).

V.P. Hlushko, Thermal Constants and Substances, vol. 8. Moscow, USSR: VINITI, 1978 (in Russian).

J.M.C Plane, Magnesium Chemistry in the Upper Atmosphere. Leeds, UK: University of Leeds, 2010.

C.A. Hempel, Rare Metal Handbook. Moscow, USSR: Mir, 1965 (in Russian).

E.W. Washburn, International Critical Tables of Numerical Data Physics, Chemistry and Technology. New York, USA: McGraw-hill Book Company, 1928.

N.A. Kilchevskii, Course on Theoretical Mechanics, vol. 1, Kinematics, Statics, and Dynamics of a Mass Point. Moscow, USSR: Nauka, 1977 (in Russian).

I.E. Irodov, Fundamental Laws of Mechanics. Moscow, USSR: Vysshaia Shkola, 1985 (in Russian).

A.K. Zaytsev, Fundamentals of Friction Teachings, Wear and Lubrication of Machines, vol. 1, Friction in Machines. Theory, Calculation and Design of Bearings and Thrust Bearings Slip. Moscow, USSR: Mashgiz, 1947 (in Russian).

W. Mehl. 1 million fps Slow Motion video of bullet impacts [Online]. Available: https://www.youtube.com/ watch?v=QfDoQwIAaXg

W. Mehl. Professional measurement equipment Made in Germany [Online]. Available: http://www.kurzzeit.com/en/index.html


GOST Style Citations


Список літератури

  1. Дерев’янко О.В. Аналіз якості та технологій видобування відкритим способом природного каменю з родовищ Житомирської області // Вісник ЖДТУ. – 2008. – № 4 (47). – С. 201–205.

  2. Тангаев И.А. Энергоемкость процессов добычи и переработки полезных ископаемых. – М.: Недра, 1986. – 231 с.

  3. Степин П.А. Сопротивление материалов. – М.: Высшая школа, 1988. – 367 с.

  4. Баум Ф.А., Станюкович К.П., Шехтер Б.И. Физика взрыва. – М.: Гос. изд-во физ.-мат. лит-ры, 1959. – 800 с.

  5. Бойко В.В., Кузьменко А.А., Хлевнюк Т.В. Оценка сейсмобезопасности сооружений при воздействии на них взрывных волн с учетом их спектральных характеристик // Вісник НТУУ “КПІ”. Сер. Гірництво. – 2008. – № 16. – С. 3–13.

  6. Закономерности деформаций грунтов и горных пород при динамических воздействиях / А.А. Вовк, В.Г. Баранов-ский, В.Г. Кравець, Б. Кужея. – К.: Ин-т гидромеханики НАНУ, 1996. – 170 с.

  7. Спосіб руйнування скельних порід та пристрій для його здійснення: Патент 58301 Україна: МПК 7Е21С37/18 / В.Г. Кра­вець, В.І. Плужник, О.С. Жмуденко, С.Л. Калюжний; заявник та патентовласник В.Г. Кравець. – № 2002119322; Заявлено 22.11.2002; Опубл. 15.07.2003, Бюл. № 7. – 3 с.

  8. Лаврентьев М.А., Шабат Б.В. Проблемы гидродинамики и их математические модели. – М.: Наука, 1973. – 416 с.

  9. Орленко Л.П. Физика взрыва и удара. – М.: Физматлит, 2006. – 304 с.

  10. Станюкович К.П., Орленко Л.П. Основы теории действия взрыва. – М.: ВИА, 1964. – 163 с.

  11. Фортов В. Е. Мощные ударные волны и экстремальное состояние вещества // Успехи физ. наук. – 2007. – 177, № 4. –  С. 347–368.

  12. Спосіб комбінованого руйнування гірських порід: Патент 107732 Україна: МПК Е21В 7/ 00 / О.М. Терентьєв, В.Г. Кравець, П.А. Гонтарь; заявник та патентовласник НТУУ “КПІ”, Київ. – Заявлено 13.05.2013; Опубл. 10.02.2015, Бюл. № 22. – 5 с.

  13. Кравець В.Г., Прокопенко В.С., Фролов О.О. Вибухові роботи. Фізичні параметри вибуху, елементи технологій, охорона праці. – К.: ВПК “Політехніка”, 2005. – 72 с.

  14. Никольский Б.П. Справочник химика. Т. 1. – М.: Химия, 1966. – 1072 с.

  15. Глушко В.П. Термические константы веществ. Вып. 8. – М.: ВИНИТИ, 1978. – 535 с.

  16. Plane J.M.C. Magnesium Chemistry in the Upper Atmosphere. – Leeds: University of Leeds, 2010. – 20 p.

  17. Гемпел К.А. Справочник по редким металлам. – М.: Мир, 1965. – 946 с.

  18. Washburn E.W. International Critical Tables of Numerical Data Physics, Chemistry and Technology. – New York: McGraw-hill Book Company, 1928. – 481 p.

  19. Кильчевский Н.А. Курс теоретической механики. – М.: Наука, 1977. – Т. 1. Кинематика, статика, динамика точки. – 479 с.

  20. Иродов И.Е. Основные законы механики. – М.: Высшая школа, 1985. – 248 с.

  21. Зайцев А.К. Основы учения о трении, износе и смазке машин. – М.: Машгиз, 1947. – Ч. 1. Трение в машинах. Теория, расчет и конструкция подшипников и подпятников скольжения. – 256 с.

  22. Mehl W. 1 million fps Slow Motion video of bullet impacts [Online]. – Available: https://www.youtube.com/ watch?v=QfDoQwIAaXg

  23. Mehl W. Professional measurement equipment Made in Germany [Online]. – Available: http://www.kurzzeit.com/en/        index.html




DOI: https://doi.org/10.20535/1810-0546.2016.5.71981

Refbacks

  • There are currently no refbacks.




Copyright (c) 2017 NTUU KPI