Lecture 2

Update 1

СЭДЭВ №2 Чулуулгийг тэслэх
ажиллагаа

Course instructor - Khatanzorig.E
(Mining engineering school)



Чулуулгийн бутлагдлын зэрэг, тэсэлгээний ажлын
тооцоо , схем, бутлалтын энергийн эх үүсвэр болох
тэсрэлт, даралт болон эзэлхүүний хамаарлын
муруй, тэсрэлтийн хүч, энергийн зарцуулалт,
тэсэлгээний доголын бүтэц








Дээрх 9.1 Бүдүүвч дээрээс харж байгаачлан
уурхайн үйлдвэрлэлийн процессын бүдүүвч нь
бүхэлдээ байгаль дээрх анхны хэлбэрээс (массив)
анхан шатны боловсруулах үйлдвэрлэл хүртэл
ерөнхий хоёр элементээс тогтож байна.
1. Бутлалт (fragmentation)
2. Тээвэрлэлт (transport)








Энерги бол уурхайн үйлдвэрлэлийн процессын бүх
хэсэг дэх гол бүрэлдэхүүн хэсэг боловч бутлах
ажиллагаанаас нэлээд хамааралтай.
Чулуулгийг бутлахад зарцуулагдах энерги нь
бутлагдлын зэргээс ихээхэн хамаарна.
9.1-р Бүдүүвчийг харахад тэсэлгээний үеийн тэсрэх
бодисын энергийг нэмэгдүүлэх нь тэсэлгээний
дараах бутлалтын ажиллагааны зардлаас хямд байх
талтай.






Тэсэлгээний ажлын ач холбогдлын талаар 1960
оноос чухалчилж ирсэн бөгөөд үйлдвэрлэгчид
тэсрэх бодисын нэгдсэн шаардлагатай байх
Уг лекцээр тэсэлгээний ажиллагааны үндэсийг
ойлгох, цаашлаад тэсрэлтийн процессыг ойлгуулна.






Өнөө үед тэсрэх бодис нь тун олон төрөл байдаг
бөгөөд ажиллагаа нь тун хялбар аргаар явагддаг
болж өөрчлөгдөж байна.
Тэсэлгээг инженерийн болон цэргийн зориулалттай
гэж 2 хуваан авч үзнэ.


Бүдүүвч 9.2 дээр тэсэлгээний
ажлын
өгөгдөл болон үр
дүнгийн гаралтанд нөлөөлөх
удирдах
боломжтой
ба
боломжгүй хувьсагчуудыг тун
сайн дүрсэлсэн байна.


Үүнээс харахад тэсэлгээний процесс нь дараах
хүчин зүйлүүдтэй нягт хамааралтай байна.
 Тэсрэх бодисын тодорхойломж
 Тэсэлгээгээр үүсэх хагарал
 Цооногийн хэмжээс, бүтэц
 Чулуулаг болон массивын шинж чанар
 Удаашруулах хугацаа
 Тэсрэх дэс дараалал


Зэрэг дээрх хүчин зүйлүүдийн дарааллаас хүссэн
чулуулгийн бутлагдлын зэргийг үүсгэнэ.




Ихэнхи ил уурхайн тэсэлгээний гүйцэтгэгч
компаниуд Ammonium nitrate (NH4NO3) “AN” болон
No.2 fuel oil/дизель түлшний (CH2) “FO” нарын
хольц болгон хэрэглэж байна. Энэ хольцыг ANFO
(анфо) гэнэ. Мөн энэ 2 бодис бие даан тодорхой
нөхцөлд тэсрэх чанартай бөгөөд нийлмэл хольц нь
детонацийг үзүүлнэ.




Дээрх процессын химийн урвалыг дор харуулав:



3NH4-NO3 + CH2 => 7H2O ± CO2 + 3N2 + heat



Энэ тохиолдолд AN бол исэлдүүлэгч, түлшний тос
нь дэмжигч болж байна. Түлшний тос нь исэлдэн,
АN маш богино хугацаанд багасдаг. Дулаанаас
ялгарах эрчим хүчний тоо хэмжээ нь 1гр ANFO-оос
912 calories юм. Цооногт тэсрэх бодисын явах
урвалын хурд ANFO-н хувьд 4529m/sec (VOD)
байна.



Хэдийгээр бид ийм хүчээр их хэмжээний
талбайг эзлэх тэсрэлт болохыг таамаглаж
байгаа ч яг хэр хэмжээний тэсрэлт 912
calories/gm байхад хийгдэхийг тооцоолоход
бэрх юм.




Үүнийг дэлгэрүүлэн тайлбарлахын тулд өрмийн
цооногийн диаметр (D) 300mm, цооногийн урт (L)
8m бөгөөд 0,8 g/cm3 нягттай (ρe) ANFО-оор
цэнэглэсэн гэж үзье.



Тэгвэл тэсэлгээний цооногийн эзэлхүүн (Ve):



Тэсрэх бодисын масс (Me):



Тэгвэл чөлөөлөгдсөн нийт энерги (E):




Дээрхи энергийг kilojoules-аар гаргаж авахын тулд нэг
joule нь 4,184 kilocalories-тай тэнцүү гэсэн хүчин зүйлийг
ашиглая:



ANFO-ны 4529m/sec тэсэлгээний хэт давтамжийг ашиглан
бүтэн цооног тэсрэхэд шаардлагатай хугацааг (te)
тодорхойлох:
Тайлбар:
Kilo(k) = 103,
mega(m) = 106,
Иймд чадал (Pow) гаргалт:
giga(G) = 109.
Түүнчлэн
1kcal = 103 calories
Or








Чадлыг (MJ/hour) 3.6-д хуваавал энергийг (kW) гарган
авна. 1MJ/hour = 3.6kW



1 морины хүч (hp) нь 0.746 kW-тай тэнцүү, морины хүчээр
илэрхийлвэл:



Тэсэлгээний зураг тооцоололыг шаардлага бол энэ хүчийг
ажлын сайн гүйцэтгэлтэй байлгах юм.




Цооног дахь тэсрэх бодисын урвалын процессын хурд нь
детонацийн хурдтай тэнцүү байна. Тэсэлгээний хананд
үйлчлэх хийн даралтийг тэсрэлтийн даралт гэнэ. Ихэнхи
тэсэлгээний даралтыг доорх байдлаар тодорхойлж болно.



Үүнд:
ρe = тэсрэх бодисын нягт (kg/m3)
VOD = детонацийн хурд (km/sec)
PDET = тэсэлгээний даралт








Хийн даралт үүсгэх тэсэлгээний даралт (Pe) нь
цооногийн хананд тэслэгдсэний дараахан дээрх
утгын талтай тэнцүү байна.




Энийг тайлбарлахын тулд хялбаршуулсан жишээг
авч үзвэл “10cm диаметртэй, 200 cm урттай
цооногийг ANFO (ρe = 0.8g/cm3 ба VOD =
4529m/sec) дүүргэсэн байна. Үүнээс тэсрэх
бодисын нийт эзэлхүүнийг (Ve) болон масс (Me) –
ийг тус тусд нь олвол:











Тэсэлгээний даралтыг (PDET) олох тэнцэтгэлийг
ашиглан онолын тэсэлгээ (PDET) болон тэсэлгээний
даралт (Pe) –ийг тус тусд нь авч үзвэл:
PDET = (2.5)(800)(4.529)2 = 41024atm
Pe = 20512 atm
Өгөгдсөн утгууд нь:
PDET = 43943 atm
Pe = 19970 atm


Хэдийгээр дээрх график дээр өндөр температур болон даралт хоорондын
хамаарал нь хатуу биш болов ч үндсэн бүтэц, агуулгыг тайлбарлахуйц
идеал хийн хуулинд суурилсан хамаарал болно.













Тэсрэх хийн тэлэлтийн дараа цооног дахь даралт дагаад
зогсох үед температур тогтмол байдлаа хадгалах бөгөөд
цааш Идеал хийн хууль хэрэгжинэ.
PV = nRT
Үүнд:
P = даралт (atm)
V = Эзлэхүүн (liter/kg)
n = Нэгж хийд орших молийн тоо (moles/kg)
R = Хийн универсал тогтмол = 090207 liter-atm / (mole-oK)
T = температур (oK) нар тогтмол байна. Дээрх тэгшитгээр
авч үзвэл PV = constant байна.




Энд даралт – эзэлхүүний хамаарлын доорхи
тэгшитгэлийг харуулав



P1Vv = R2V2 = ReVe
Үүнд: Pe = 19970 atm, Ve = 0.01571 m3




Хэдий тийм боловч тэсрэлтийн үеийн хийн даралт
тогтмол байдлаа удаан хадгалдаггүй. Эхний үед
28100К –аас дээш хэмд байх боловч тэлэлт явагдах
үед 2980К хүртэл буурна. Энэ процессыг хамгийн
ойлгомжтойгоор дүрслэх P-V муруйн график нь
тэлэлтийн адиабатик хуулиар явагдаж буйг харуулж
байна.








Идеал хийн хуулийн тэгшитгэл:
PVγ= constant
γ - бодит дулааны харьцаа
ANFO-н хамгийн зохимжтой бодит дулааны
харьцааг дараах даралтын мужид тодорхойлж
болно.




Идеал адиабатик P-V муруйн хамаарлыг дор
бүдүүвч 9.4-т харуулав.




Тэлэлтийн энергийг P-V муруйн доод талын талбайг
тодорхойлох боломжтой байна. Ийм нөхцөлд:



Үүнийг kilocalories –руу шилжүүлбэл:



12,57 kg ANFO-г ашиглаж байгаа үед Идеал хийн P-V
муруйг ашиглан 1kg-аас ялгарах тэсрэлтийн энергийг
тодорхойлж болно.








Онолын энерги ялгаралт:
Q = 912 kcal/kg бөгөөд энэ хоёр энергийн зөрүү болох 21
kcal/kg энерги чулуулагт түгжигдэн зарцуулагдсан болно.
Ашигтай энергийн хэмжээ (A) болон онолын энерги (Q)
хоёрыг харьцуулсан харьцааг механик бүтээл (e) гэнэ.
буюу энэ нөхцөлд

Өөрөөр хэлбэл онолын энерги (Q) 97,7 хувь
нь 1atm даралттай үед ялгаран ашигтай
ажил хийнэ гэсэн үг.








Тэсрэх бодисыг сонгох нэг гол тодорхойломж бол
тэсрэх бодисын чадал (explosive strength) юм.
Тэсрэх бодисын чадлыг янз бүрийн аргаар хэмжиж,
дүрсэлдэг боловч одоог хүртэл стандарт хэмжүүр
тогтоогдоогүй байна.
Тийм хэдий ч үйлдвэрлэгчид бүтээгдэхүүний
тодорхойломжид масс чадал (weight strength)
болон эзэлхүүн чадал (bulk strength) –н чадлыг
тусгасан байдаг.








Масс чадал (Swt) гэдэг нь нэгж масс тэсрэх бодист
ноогдох энергийн хэмжээг хэлнэ. Энд гол асуудал
бол аль энергийн зарцуулалтыг ашиглан тооцоолол
хийх юм. Хамгийн хялбар арга бол бүрэлдэхүүн
хэсэгт тулгуурлан тооцоологдсон онолын дулааны
тэсрэлт (Q)-н өгөгдлийг хэрэглэх юм.
ANFO-н хувьд (94.5% / 5.5%) Q хэмжээ нь:
Q = 912 kcal/kg байна. Ийм учраас тэсрэх бодисын
массын энерги зарцуулалт Swt = 912 kcal/kg болно.








Эзэлхүүн чадал (Sbulk) гэдэг нь нэгж эзэлхүүн
тэсрэх бодист ноогдох энергийн хэмжээг хэлэх
бөгөөд нэгж нь kcal/m3 , cal/sm3 байна.
Нэгж эзэлхүүн цооногт аль болох их хэмжээний
энерги бүхий тэсрэх бодисоор цэнэглэх боломжийг
бүрдүүлэхийг хичээх хэрэгтэй. Ерөнхийдөө ихэнхи
тэсэлгээний ажилд эзэлхүүн чадал нь массын
чадалаас илүүтэйгээр тооцоололд ашиглагддаг.
Энэ хоёр чадал хоорондоо нягтаар хамааралтай
байна.




0,8 g/cm3 нягттай ANFO- н эзэлхүүн энергийн
зарцуулалт :



Мөн P-V муруйн график, тойрог хэлбэрийн энерги
тархалт зэрэг олон аргуудаар энергийн тооцоололд
хэрэглэгдэх
хэмжээг
тодорхойлж
болно.
Үйлдвэрлэгчид ихэвчлэн тэсрэх бодисыг массын
чадал болон эзлэхүүн чадлын хэмжээгээр үнэлж
байна. Ихэнхидээ тэсрэх бодисын бодит чадалд
чулуулгийн нягт, цооногийн диаметр, цооногийн
налуугийн өнцөг нөлөөлнө.



Өөр нэгэн тэсрэх бодисын бодит тэсрэлтийн дулаан
нь 890cal/g, 1,3g/cm3 нягттай байхад ANFO-д
хамааралтай массын энерги зарцуулалт SANFO-оор
тооцогдоно.
ANFO-ийн
тэсрэлтийн
дулаан
912cal/gm, нягт 0,8 g/cm3 бол шинэ тэсрэх бодистой
хамааралтай массын чадал нь:



ANFO-д хамааралтай эзлэхүүн чадал BANFO-оор
тогтоогдоно.




Эндээс дүгнэвэл ижил диаметртэй цооног дахь энэ
тэсрэх тэсрэх бодис ANFO-оос илүү сайн
бутлагдлын зэргийг үзүүлж байна. Харамсалтай нь
энергийн хэрэглээ болон бутлагдлын зэрэг нь
хоорондоо 1:1 корроляцийн хамааралтай байх
шаардлагагүй.










Чулуулгийн тэсэлгээний энерги нь доорх зүйлүүдэд
зарцуулагдана.
Шинээр бутлагдлын зэрэг үүсгэх
Бутлагдлын зэргийг дундажлах
Чулуулгийн массив хэсгүүдийг бутлах
Чулуулгийг шидэх
Хүсээгүй үр дүн: чулуулаг хэт шидэгдэх, газар
доргих, агаарт энернь цацагдах, дуу чимээ, дулаан
зэрэгт








Хэрхэн тэсрэлтийн энерги хуваарилагддагийг авч
үзье:
Тэсрэлт
Чулуулаг, чулуулгийн масс
Тэсэлгээний геометр хэмжээс




Хоёр өөр төрлийн яг ижил энергитэй тэсрэх
бодисын ялгааг P-V муруйн графикийг бүдүүвч
9.5-д үзүүлэв.










Тайлбар:
А тэсрэх бодис B тэсрэх бодисоос илүү өндөр даралт
ялгаруулж байна.
2 тэсрэх бодисын нийт энерги ижил (Area 1 = Area 2)
Тэсрэх бодис В өндөр даралтын хийн тэлэлтийг А
тэсрэх бодисоос илүү хадгалж байна.
Тэсрэл бодис А их хэмжээний шидэлттэй / бага хийн
даралттай тэсрэх бодис бөгөөд хатуу ан цавархаг
чулуулагт хэрэглэвэл зохино.
Тэсрэх бодис В эсрэгээрээ бага шидэлттэй / хийн өндөр
даралттай тул хөнгөн сэвсгэр чулуулагт илүү
зохимжтой









Тэсрэх бодис - чулуулаг – геометр хэмжээсийн
тохиромжтой харьцааг тохируулах,
оновчтой
тэсэлгээний үр дүнг гаргахын тулд
Хажуугийн тогтворжилт
Энергийн зарцуулалт (энергийн цохилт, энергийн
замхрал )
Чулуулаг - тэсрэх бодисын харилцан үйлчлэл
зэргийн үндэсийг ойлгосон байх шаардлагатай.




Энэ хэсэгт урьдчилсан тэсэлгээний загварчлалыг
хийх аргыг судлана.
Практикаас харахад
чулуулгийн масс- тэсрэх бодис – геометр
хэмжээсүүдийн
холбоошоор
оновчлол
/
тохируулгыг хийдэг болохыг харж болно.


Бүдүүвч 9.6-д тэсэлгээний цооногийн бүтэц,
нэр томъёог харуулав.















Энд доголын дагуу болон хөндлөн чиглэл байх ба дагуу чиглэлд
эгнээн цооногууд паралелль байдлаар байрлуулсан болохыг харж
болно.
В- эгнээ хоорондын зай (эгнээ – налуу гадаргуу хүртлэх зай)
Энэ нь доголын хажуугаас эхний эгнээ хүртэлх зайг илэрхийлнэ.
Хэрэв доголын хажуу босоо биш тохиолдолд доорх зай түвшин
бүрдээ өөр өөр байна.
S- цооног хоорондын зай
Энэ нь нэг эгнээ доторх цооног хоорондын зайг илэрхийлнэ.
J- Илүү өрөмдлөгө
Цооногийн доголын доод ирмэгийн өндөршилөөс илүү гарган доош
өрөмдсөн зайг хэлнэ.
T- түгжээсний урт
Тухайн цооногийн амрын ойролцоо цэнэглэгдээгүй зай үлдэнэ.
Үүнийг түгжээс буюу түгжээс хийх зай гэнэ. Үүнийг бутлагдсан
болон хагарсан чулуулаг мөн шаардлагатай тохиолдолд бетоноор
цутган хийж болно.











L- цооногийн урт
Цооногийн урт нь доголын өндөр дээр илүү өрөмдлөгийг зайг
нэмсэнтэй тэнцүү.
C- Тэсрэх бодисын урт (цэнэгийн урт)
Тэсрэх бодисын урт нь цооногийн уртаас түгжээсний уртыг хассантай
тэнцүү.
Цооногийн цэнэгийг дунд нь агаар болон түгжээсээр тодорхой
хэсгүүдэд тусгаарлан цэнэглэж болно. Заримдаа тэсэлгээний хүч
цооногийн дагуу янз бүр байна.
Цооногийн доод хэсэгт бусад хэсгээсээ илүү хүчтэйг тэсрэх бодис
байх шаардлагатай. Учир нь цооногийн доод талд бусад хэсгээс илүү
даралт учирдагт оршино.
Цооногийн параметрыг тохиолдлын
байдлаар сонгон авч болохгүй бөгөөд параметрүүд өөр хоорондоо
хамааралтай байдаг. Жишээ нь: Цооногийн диаметрыг өрөмийн
диаметрээс хамааруулан сонгон авдаг.








www.khatnaa-mining.blogspot.com
http://www.youtube.com/watch?v=Jt-676bfXRI
http://www.youtube.com/watch?v=P8VTWqTI154
http://en.wikipedia.org/wiki/Ammonium_nitrate


Lecture 2

Empfohlen

Empfohlen

Weitere ähnliche Inhalte

Andere mochten auch

Andere mochten auch (20)

Lecture 2