Анотація до роботи:

Клочко І. І. Керування якістю вибухової відбійки в кар'єрах при видобуванні флюсових і будівельних матеріалів. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за фахом 05.15.03 – відкрита розробка родовищ корисних копалин. – Криворізький технічний університет, Кривий Ріг, 2008.

Дисертація присвячена вирішенню актуальної проблеми, що полягає в зниженні втрат корисних копалин при буровибуховій відбійці за рахунок переподрібнення при одночасному зниженні собівартості кінцевого продукту. Запропоновано параметр, який міг би характеризувати середовище при динамічному навантаженні, – це границя динамічної міцності порід на стискання (). На підставі запропонованого механізму дії ПВ у гірській породі встановлено, що робота подрібнення () визначається енергією вибуху і залежить від параметрів детонації ВР, а величина дисипативних втрат енергії ВР залежить не тільки від характеристик середовища і параметрів вибуху, але й від варіантів співвідношення фізико-механічних властивостей гірських порід й ізоентроп ПВ.

Здійснено подальший розвиток наукових основ дії кумулятивних зарядів у гірських породах і розроблені їхні ефективні конструкції. На підставі запропонованого механізму дії КС у гірській породі створюється можливість розрахунку реальних параметрів навантаження.

Дисертація є завершеною науково-дослідною роботою у якій на підставі досліджень вирішена актуальна науково-технічна проблема вибухової підготовки скельної гірської маси при відкритій розробці родовищ флюсових і будівельних матеріалів. Вирішення цієї проблеми дає можливість без додаткових капітальних вкладень зменшити втрати сировини з одночасним зниженням собівартості видобутку й підвищенням якості кінцевого продукту.

Результати виконаних теоретичних і експериментальних досліджень дозволяють зробити загальні висновки.

1. Аналіз параметрів, що характеризують середовище, показує, що інтегральною характеристикою гірської породи при вибуховому руйнуванні може служити межа динамічної міцності на стиск ( ), а подрібнення породи буде відбуватися в діапазоні зміни міцності від динамічної ( ) до статичної ( ).

2. Виявлено закономірності й взаємозв'язки між параметрами вибуху (швидкість детонації ВР, енергія вибуху) і його роботою в конкретних гірських породах, що дозволяє побудувати параметричний ряд «ВР – гірська порода». Установлено, що робота дроблення (А_др) визначається енергією вибуху у всім діапазоні гірських порід і залежить від швидкості детонації ВР. Витрати на дисипативні втрати (А_дис) залежать не тільки від характеристик середовища й параметрів детонації ВВ, але й від їхнього спільного урахування, що визначає закон зменшення внутрішньої енергії ПВ при розширенні.

3. Встановлено, що під впливом вибухових навантажень гірські породи змінюють параметри фізико-механічних властивостей за циклічними законами із чергуванням зон ослаблення й підвищення пружних і міцностних властивостей, прагнучи до граничної величини на значних видаленнях від центра вибуху. Циклічність зміни, наприклад, міцністних властивостей приводить до того, що в гранітах ослаблені зони перебувають на віддаленнях і . При цьому, на видаленні прагне до граничного значення. У випадку доломіту найменше значення має місце на віддаленнях і , . При цьому абсолютна величина становить 30–50 МПа, що в 1,3–1,8 раза менше, ніж у зонах підвищеної міцності й в 2,5–4,0 раза менше материнської міцності. Доведено, що зміна абсолютного значення величини залежить від енергії вибуху: чим більше енергія, тим більше різниця параметрів фізико-механічних властивостей між різними зонами.

4. Розроблено методику розрахунку раціональних параметрів БВР, засновану на дотриманні умов тиску ПВ, що розвивається у свердловинному заряді фізико-механічним властивостям гірських порід.

5. Підвищення ефективності видобутку будівельних і флюсових матеріалів при одночасному поліпшенні їхньої якості досягається за рахунок раціонального енергонасичення масиву, що підривається. Це досягається за рахунок застосування технології вибуховий відбійки, заснованої на перерозподілі енергії вибуху між частинами масиву з різними фізико-механічними властивостями, рівномірним розміщенням ВВ по масиві, створенні спрямованого витікання ПВ, утворення в масиві зон розвантаження.

6. Запропоновано методику розрахунків параметрів газових кумулятивних зарядів. Установлено параметри, що характеризують газовий кумулятивний струмінь: швидкість струменя (U), тиск, надаваний струменем на перешкоду (Р_х), його щільність (r₀), час існування струменя (t_эф). Установлено, що тиск, надаваний струменем на перешкоду (Р_х) залежить від показника акустичної твердості порід (А), чим нижче А, тим нижче Р_х. Найменші значення Р_х мають місце у випадку кам'яної солі, а найбільші – у випадку доломіту. У випадку граніту ( Па) і мармуру ( Па) величини Р_х практично не відрізняються, незважаючи на те, що граніт є породою більш міцною, чим мармур і доломіт.

7. За допомогою запропонованого механізму дії газового кумулятивного струменя показано, що величина проникнення струменя в гірську породу досить незначна (до 30 мм) і залежить тільки від параметрів детонації ВР заряду. Величина проникнення струменя не може характеризувати ефективність дії кумулятивного заряду в гірській породі, а відома методика випробування кумулятивних зарядів, заснована на пробиванні набору металевих пластин не відповідає умовам дії кумулятивного струменя у гірській породі.

8. Установлено закономірності формування кумулятивних потоків у газокумулятивних зарядах. Показано, що в зарядах, які мають форму кумулятивної виїмки, відмінну від конуса або сфери забезпечується взаємодія ПВ і УХ у режимах нерегулярного відбиття, що спричиняє виникнення в КС високошвидкісних потоків на значних віддаленнях від заряду, а працездатність таких зарядів в 1,2-1,6 раза вища, ніж зарядів без зустрічного ініціювання.

9. Розроблена технологія ведення підривних робіт на основі ВР із пенополістіролом випробувана й впроваджена на кар'єрах Докучаєвського ФДК, що дозволило в 1,1 раза скоротити кількість погонних метрів свердловин, збільшити на 1% вихід готового продукту, скоротити на 0,4% вихід негабариту, знизити в 1,1 рази вартість 1 м³ ВР і одержати економію в сумі 20,0 млн. карбованців у цінах 1987-1988 років. Упровадження технології вибухової відбійки на кар'єрах Ходжаіканського солерудника (республіка Узбекистан) дозволило знизити вихід негабариту в 1,7 раза, скоротити кількість погонних метрів свердловин в 1,1 раза й одержати економію в сумі більше 10,0 млн. карбованців (у цінах 1990-1991 р.,р.).Упровадження розробок на солеруднику ВО Артемсіль дозволило в 1,1 рази знизити собівартість видобутку 1 т. Упровадження розробок на гранітних кар'єрах Донбасу в 2003-2005 роках дозволило знизити собівартість відбійки й одержати економію в сумі 7875 грн. при руйнуванні 35,0 тис. м³ гірської породи. Упровадження способу вибуховий відбійки на кар'єрах ВАТ «Комсомольське РУ» в 2006 р. дозволило при відбійці 30,0 тис. м³ скельної гірської породи одержати 10672 грн. економічного ефекту.

Основний зміст дисертації опублікований у наступних джерелах:

1. Оберемок О.Н., Гонохова Л.В., Клочко И.И., Чистяков Ю.Н. Исследование и совершенствование взрывания вязких магнезитных пород // Огнеупоры – 1978. – №10. – С.23– 29.

2. Баранов Е.Г., Оберемок О.Н., Клочко И.И. Влияние способа инициирования скважинных зарядов на показатели отбойки // Огнеупоры .– 1984. – №6. – С.28–32.

3. Баранов Е.Г., Клочко И.И., Оберемок О.Н. Внедрение циклично-поточной технологии на карьерах флюсового и огнеупорного сырья // Огнеупоры .– 1985. – №12. – С.17–20.

4. А.С. №1588072 (СССР) Заряд для дробления горных пород /Баранов Е.Г., Клочко И.И., Петелин Е.А. – Б.И. – 1990. – №4.

5. Баранов Е.Г., Клочко И.И., Петелин Е.А., Грибовода А.Ф. Возможности повышения эффективности взрывоподготовки флюсового сырья на карьерах Докучаевского ФДК // Огнеупоры. – 1991. – №12. – С. 19 – 21.

6. Баранов Е.Г., Клочко И.И., Петелин Э.А. О разлете продуктов взрыва в газокумулятивных зарядах // Физика горения и взрыва. – 1991.–№6, – Новосибирск. С. 127 – 131.

7. Баранов Е.Г., Клочко И.И. Петелин Э.А. Действие кумулятивного заряда в горной породе и расчет параметров нагружения // Известия ВУЗов: Горный журнал. – 1992. – №3 – С. 88 – 92.

8. Клочко И.И. Энергонасыщенность массива горных пород и качество взрывоподготовки на карьерах нерудного сырья // Геотехнологии на рубеже XXI века. Донецк: ДУНПГО, 2001. – Т. 1. – С.62 – 64.

9. Клочко И.И. Оптимизация параметров нагружения горных пород взрывом // Известия Донецкого горного института, Донецк, ДонНТУ.– 2001.– №2 – С. 111–114.

10. Клочко И.И. Повышение выхода готовой продукции на карьерах флюсового сырья // Металлургическая и горнорудная промышленность. – 2002. – №3 –Днепропетровск. – С.78 – 81.

11. Клочко И.И., Монастырев Н.В. Некоторые пути повышения эффективности дробления горных пород взрывом // Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету. Наукові праці. Вип. 2/2002 (13) – Кременчук. – 2002. – С.29–31.

12. Клочко И.И., Монастырев Н.В. Совершенствование взрывания гранитов в условиях карьеров Донбасса // Вибрации в технике и технологиях. – 2002. №5 (26).– С. 47 – 49.

13. Патент 49695А Ураїна, 7F 42Д 3/04 Спосіб вибухового відбою гірських порід і заряд для його здійснення / І.І. Клочко, Є.І. Піріч, М.В. Монастирьов, О.Ф. Грибовода – Заявлено 04.03.2002 р. Опубл. 16.09.2002, Бюл. №9.

14. Патент 57233А Україна, 7F42В 3/04 Спосіб ведення буро-вибухових робіт при відкритій розробці корисних копалин / / І.І. Клочко, Є.І. Піріч, М.В. Монастирьов – Заявлено 18.04.2002., Опубл. 16.06.2003, Бюл. №6.

15. Клочко И.И. Полигонная проверка изменения физико-механических свойств горных пород различного генезиса от воздействия взрывных нагрузок // Известия Донецкого горного института. – Донецк. – 2002. – №2.– С. 46–48.

16. Клочко И.И. Некоторые особенности разлета продуктов взрыва в кумулятивных зарядах и эффективности их действия // Известия Донецкого горного института. – Донецк. – 2002. – №3.– С. 40–44.

17. Клочко И.И. Некоторые способы управления параметрами взрывного импульса скважинных зарядов ВВ на карьерах // Наукові праці Донецького національного технічного університету. Серія : гірничо-геологічна. – 2002. –Донецьк. Вип №56.– С.54 – 58.

18. Клочко И.И. Изменение прочностных свойств горных пород под воздействием динамических нагрузок // Науковий вісник Національної гірничої академії України. – Дніпропетровськ. – 2002. – №6. – 2002. – С. 41–44.

19. Клочко И.И. Опытно-промышленная проверка отбойки горных флюсовых пород ВВ на основе пенополистирола // Науковий вісник Національної гірничої академії України. Дніпропетровськ. – 2003. – №1. – С. 27 – 31.

20. Клочко И.И., Монастырев Н.В. К вопросу о повышении качества взрывоподготовки гранитов // Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету. – Кременчук. –2004.– Вип. №5 (28). – С. 96 – 97.

21. Клочко И.И., Монастырев Н.В., Эхилевский С.Г. К вопросу оптимизации параметров буровзрывных работ на карьерах при отбойке скального строительного сырья // Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету. – 2005.–Кременчук. – Вип. №5 (34). – С.95 -97.

22. Клочко И.И., Монастырев Н.В. Расчет параметров буровзрывных работ на карьерах строительных материалов с учетом оптимального нагружения // Вісті Донецького гірничого інституту. – Донецьк: ДонНТУ.– 2005.– №1 – С. 21–25.

23. АС №797311 (СССР) Комбинированный инициатор промышленных ВВ Б.И. №14, 1980. /Оберемок О.Н., Клочко И.И., Миловатский В.В., Гонохова Л.В. и др.

24. АС №828807 (СССР) Колонковый заряд грубодисперсных промышленных ВВ, БИ №17, 1981. /Баранов Е.Г., Оберемок О.Н., Клочко И.И., Гонохова Л.В.

25.АС №871595 (СССР) Скважинный заряд, Б. И №23, 1981 / Оберемок О.Н., Клочко И.И., Гонохова Л.В., Ковальчук В.М.

26. АС №1184339 (СССР) Предохранительно-рассредотачивающая ампула для зарядов ВВ, Б. И №22, 1985. / Клочко И.И., Костюк И.С., Куцерубов В.М., Бабичев В.А.

27. АС №1277723 (СССР) Удлиненный кумулятивный заряд, Б. И №3, 1987. / Оберемок О.Н., Клочко И.И.

28. Баранов Е.Г., Клочко И.И. Механизм разрушения горных пород кумулятивными зарядами / Материалы IX Всесоюзной конференции по механике горных пород. – Фрунзе, «Илим», 1990. – С. 308 – 312.

29. Баранов Е.Г., Клочко И.И., Петелин Э.А. Принципы оптимизации параметров системы «ВВ – горная порода» в комплексе БВР на карьерах стройматериалов / Сб.докладов 1-ой международной конференции «БВР в строительстве». – М., 1992. – С.121 – 126.

30. Баранов Е.Г., Клочко И.И., Петелин Э.А. Исследование эффективности нагружения горной породы кумулятивными зарядами / Сб. докладов 1-ой Международной конференции «БВР в строительстве». – М., 1992. – С. 133 –138.

31. Клочко И.И., Пирич Э.И., Монастырев Н.В. Повышение выхода готовой продукции на карьерах строительных материалов и флюсового сырья на стадии взрывоподготовки // Материалы научно-практической конференции «Донбасс – 2020 : наука и техника – производству», г.Донецк, 5 – 6 января 2002 г. – Донецк: ДонНТУ,2002. – С. 200 – 203.

32. Рязанцев Н.А., Клочко И.И., Петелин Э.А. Влияние динамической нагрузки на изменение физико-механических свойств горных пород: Сб.трудов региональной научно-практической конференции «Наука – жизнь –производство». – Красноармейск, 1996. – С.53 –55.

33. Манжос Ю.В., Клочко И.И., Монастырев Н.В., Подаваленко Ю.В. Некоторые особенности детонации ВВ с пониженным содержанием тротила // Взрывное дело. – М.: Недра, 2005. – №95/52. – С. 29 – 33.

34. Клочко И.И., Монастырев Н.В. Совершенствование взрывания гранитов в условиях Старо-Крымского карьера // Материалы научно-практической конференции «Донбасс – 2020: Наука и техника – производству», г.Донецк, 3 – 4 февраля 2004 г. – Донецк: ДонНТУ,2004 – С.210 – 212.

35. Ярембаш И.Ф., Клочко И.И., Куцерубов В.М. и др. Совершенствование параметров взрывной отбойки при камерной системе разработки каменной соли/ Тез.докл. Всесоюзн. научно-техн. конф. «Основные направления развития соляной промышленности до 2000 года», 25-27 сентября 1984 г. – М., 1984. – С. 19 – 22.

36.АС №995581 (СССР) Заряд взрывчатого вещества для дробления породы, БИ №5,1983/Оберемок О.Н., Баранов Е.Г., Клочко И.И. и др.,