Волна напряжения, возникающая при взрывании блока горной породы, вызывает колебания законтурного массива. В области законтурного массива, где наблюдается превышение допустимой скорости, прочность породы значительно снижается, что может привести к обрушению близлежащих уступов. Исследование направлено на разработку методики определения границы сейсмически опасной зоны законтурного массива при взрыве, а также оценку влияния интервала межскважинного замедления на положение границы опасной зоны. Рассмотрены упругие колебания породы законтурного массива под действием взрывной волны. Зависимость смещения породы массива под действием напряжения представляет собой функцию времени и расстояния от места взрыва. Для определения значений коэффициентов зависимости, учитывающих затухание волны напряжения в горной породе с увеличением расстояния от места взрыва, проведена серия производственных экспериментов в условиях карьера «Долина» ООО «Амур Минералс». Разработана методика определения положения границы зоны законтурного массива, за пределами которой скорость смещения горной породы не превышает допустимого значения. Исходными данными для расчета являются физико-механические характеристики породы массива и параметры применяемых взрывчатых веществ. В среде Simulink была разработана имитационная модель, реализующая описанную методику. Для проверки результатов моделирования была разработана методика энергетической оценки процесса смещения горной породы под действием волны напряжения. Результаты энергетической оценки позволили сделать вывод о достаточной для практических расчетов точности предлагаемой методики определения положения границы опасной зоны законтурного массива. Проведен анализ расхождения значений энергии смещения одной и той же точки законтурного массива при различных замедлениях скважинных зарядов. Установлено, что взрывание горного массива с увеличенными интервалами межскважинных замедлений позволяет повысить сохранность законтурного массива с входящими в него уступами вышележащих горизонтов без потери качества рыхления горной породы взрываемого блока.
В связи с недостаточной для практических расчетов точностью существующих исследований процесса резания мерзлых осадочных пород в работе решается задача определения касательной составляющей сопротивления резанию для блокированного, глубокоблокированного и сотового резания, наиболее часто используемых в землеройной технике. Рассмотрено силовое взаимодействие режущего инструмента с массивом породы с точки зрения возникающих напряжений, действующих на отделяющийся элемент стружки. Получены аналитические зависимости для определения касательной составляющей сопротивления резанию. Приведено численное обоснование выбора сотового резания по отношению к блокированному и глубокоблокированному резанию. Для всех трех случаев резания при равных геометрических параметрах режущего инструмента и физико-механических характеристиках мерзлой породы получены численные значения касательной составляющей сопротивления резанию. Сравнение расчетных значений сопротивления резанию показало, что сотовое резание требует меньших затрат энергии и предпочтительно при разработке мерзлых осадочных пород. В ходе полевых и лабораторных исследований с применением универсального стенда установлена удовлетворительная сходимость аналитических положений с физической картиной резания мерзлых осадочных пород. Результаты исследований позволяют более обоснованно подходить к корректировке существующих методик определения необходимых тяговых усилий и потребной мощности на привод выемочных машин, а следовательно, фактической производительности и рентабельности выполнения работ.
В результате анализа работ по разрушению пород резцами фрезерных установок установлено, что существующие разработки не дают возможности перейти к выводу расчетных зависимостей для определения сопротивлений разрушению, либо могут быть использованы только в предварительных расчетах параметров известных по конструкции фрезерных установок. Для устранения указанных недостатков была разработана комбинированная физико-математическая модель процесса взаимодействия одиночного резца со сферическим наконечником с породой. Рассмотрение физической картины действия сил и напряжений со стороны резца со сферическими наконечниками на отделяющийся элемент породы в предельном состоянии позволило аналитически описать составляющие полного сопротивления, являющиеся математической частью физико-математической модели разрушения пород резцами. Получены аналитические зависимости для определения касательной и нормальной составляющих сопротивления разрушению пород средней крепости. Проведена проверка адекватности физико-математической модели физическому процессу разрушения пород различной крепости резцом на универсальном стенде как в полевых, так и в лабораторных условиях. Техническая оценка результатов экспериментальных исследований подтверждает достоверность разработанной физико-математической модели.
