Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по земле
На правах рукописи
ЦЫГАНКОВ ДМИТРИЙ АНАТОЛЬЕВИЧ
РАЗРАБОТКА ОСНОВ ТЕХНОЛОГИЙ ОТБОЙКИ БЛОЧНОГО КАМНЯ С ПРИМЕНЕНИЕМ ПЛАСТИЧНЫХ ВЕЩЕСТВ
Специальность 25.00.22 - Геотехнология (подземная, открытая и строительная)
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание учёной степени доктора технических наук
Новосибирск 2009
Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Институте горного дела Сибирского отделения РАН Научный консультант - доктор технических наук Кю Николай Георгиевич
Официальные оппоненты:
доктор технических наук, профессор Кулаков Геннадий Иванович доктор технических наук, профессор Герике Борис Людвигович доктор технических наук Катанов Игорь Борисович Ведущая организация - Институт горного дела Уральского отделения РАН
Защита состоится 2 октября 2009 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 003.019.01 в Учреждении Российской академии наук Институте горного дела Сибирского отделения РАН по адресу: 630091, г. Новосибирск, Красный пр.,
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИГД СО РАН
Автореферат диссертации разослан 2009 г.
Учёный секретарь диссертационного совета доктор технических наук Попов Н. А.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
В настоящее время в большинстве стран мира спрос на строительные материалы из натурального камня достаточно высок и продолжает увеличиваться. При этом в последние десятилетия изобретаются, апробируются и внедряются новые способы его разрушения, направленные на повышение эффективности разработки месторождений полезных ископаемых и сохранение природного качества добываемого сырья. Согласно общей тенденции, при разработке натурального камня, применяются все известные способы разрушения горных пород, в том числе буроклиновые. Одним из путей их усовершенствования является внедрение в процесс отбойки пластичных веществ, вытесняемых из шпуров в формируемые трещины ударным способом. Наиболее значимым направлением в области разработки природного камня является его отбойка от массива в виде монолитов или блоков, что обусловливает возможность последующего изготовления из него изделий любой формы, размеров и назначения.
Актуальность работы. Одним из приоритетных направлений развития горной науки является повышение эффективности разработки месторождений полезных ископаемых, которое относится ко всем областям горного дела, включая добычу природного камня. Это тесно связано с разработкой и внедрением новых технологий горных работ, основанных на эффективных и безопасных способах отбойки полезных ископаемых, а также соответствующих им комплексах оборудования. При этом решается проблема максимального сохранения естественных свойств природного камня, что связано с внедрением технологий, исключающих формирование систем искусственных трещин в массиве горных пород.
В связи с этим, разработка и обоснование технологий отбойки блочного камня с применением пластичных веществ является актуальной научной и практической задачей.
Диссертация выполнена в соответствии с планами научно-исследовательских работ ИГД СО РАН, программой научных исследований Сибирь (1998-2000 гг.), интеграционным проектом фундаментальных исследований СО и УрО РАН № (2003-2005 гг.), заказным междисциплинарным интеграционным проектом СО РАН № (2006-2008 гг.), а также по Президентскому гранту Ведущие научные школы России - НШ 3803.2008.5 (2008-2010 гг.).
Цель работы - создание эффективных технологий отбойки блочного камня, основанных на новых принципах управляемого разрушения хрупкой среды пластичными веществами в режиме их ударного вытеснения из шпуров в формируемые трещины.
Идея работы заключается в использовании закономерностей разрушения хрупких материалов пластичными веществами, за счёт которых создаются эффективные технологии отбойки блочного камня, сохраняющие его природные свойства.
Задачи исследований:
- установить закономерности развития трещин ударного происхождения, формируемых в хрупких материалах в зависимости от их пространственного расположения по отношению к осям шпуров, из которых происходит вытеснение пластичных веществ, а также разработать и экспериментально проверить методику расчёта их основных геометрических параметров;
- установить взаимосвязи энергетических показателей ударной системы с реологическими и объёмными характеристиками пластичного вещества, физикомеханическими свойствами разрушаемого хрупкого материала и геометрическими параметрами применяемых шпуров;
- обосновать технологии ударного разрушения хрупких материалов с применением пластичных веществ в зависимости от областей их эффективного применения;
- обосновать технологии ударной отбойки блочного камня с применением пластичных веществ по воздействию на окружающую природную среду и условия труда для открытого способа разработки месторождений полезных ископаемых.
Методы исследований:
- обобщение сведений из литературных источников;
- анализ проектных решений и данных практики;
- физическое моделирование на эквивалентных материалах;
- компьютерное моделирование;
- статистическая обработка результатов лабораторных и натурных экспериментов.
Основные научные положения, защищаемые автором:
- главной особенностью развития трещины, формируемой вдоль оси шпура в ходе ударного разрушения хрупких материалов пластичными веществами, является переход её формы от эллипса к кругу, а поперёк оси шпура - носит круговой характер и не зависит от дальнейшего увеличения своих размеров;
- энергия одиночного удара инструмента, служащего для формирования направленных трещин с применением пластичных веществ в природном камне, может находиться в пределах 100 Дж при условии того, что с учётом применяемых технических средств разрушения, её уровня достаточно для начала развития и доведения этих трещин до размеров 2 м;
- изменением взаимосочетания величины текучести пластичного вещества, геометрических параметров шпура, герметизации и концентраторов напряжений на его стенках, конфигурации клиньев, а также энергетических показателей применяемой ударной системы определяется эффективность технологий направленного разрушения естественного или искусственного камня любых физико-механических свойств и минералогического состава;
- снижение негативного воздействия на воздушную среду, а также опасности и вредности труда при отбойке блочного камня в условиях открытого способа разработки месторождений полезных ископаемых достигается переходом к механизированным вариантам технологий, основанных на применении пластичных веществ.
Достоверность научных результатов, изложенных в диссертации, обоснована применением апробированных широкой практикой методов исследований, использованием достоверной информации, сходством результатов реализации моделей с данными лабораторных и натурных экспериментов, а также реализацией основных разработок в промышленности.
Новизна научных положений:
- определены закономерности формирования конфигурации трещины, образуемой вдоль и поперёк оси шпура, а также доказана возможность управления ходом её развития путём задания начальной ориентации относительно осей шпуров, из которых происходит вытеснение пластичных веществ при ударном разрушении хрупких материалов;
- определена необходимая величина энергии одиночного удара инструмента, предназначенного для отбойки блочного камня с применением пластичных веществ, которая служит основой выбора его типа;
- доказана возможность использования ударного разрушения хрупких материалов с применением пластичных веществ для отбойки камня любой прочности и минералогического состава при условии подбора необходимого взаимосочетания текучести пластичного вещества, геометрических параметров, герметизации, концентраторов напряжений на стенках шпура, конфигурации клиньев, а также энергетических показателей применяемой ударной системы;
- доказано минимальное негативное воздействие на воздушную среду, а также максимальная безопасность и безвредность механизированных вариантов технологий ударной отбойки блочного камня, основанных на применении пластичных веществ.
ичный вклад автора заключается в развитии теоретических основ статического и ударного формирования направленной трещины в хрупких материалах с применением пластичных веществ; в проведении лабораторных экспериментов по разрушению хрупких материалов пластичными веществами; в обосновании и изготовлении оборудования для лабораторных и промышленных экспериментов; в разработке и обосновании технологий отбойки блочного камня, разрушения негабаритов горных пород, а также монолитных каменных строительных конструкций с применением пластичных веществ; в проведении сравнительной оценки технологий отбойки блочного камня по воздействию, оказываемому на окружающую среду и условия труда; в реализации технологий отбойки блочного камня, разрушения негабаритов горных пород, а также монолитных каменных строительных конструкций с применением пластичных веществ в промышленности.
Практическая ценность работы заключается в разработке технологий, а также обосновании оборудования, материалов и дополнительных технических средств, служащих для разрушения хрупких материалов с применением пластичных веществ посредством их ударного вытеснения из шпуров в формируемые трещины.
Реализация работы в промышленности. Основные результаты и производственнотехнологические рекомендации работы реализованы на горнодобывающих предприятиях:
ООО Мрамор - технология отбойки монолитов мраморизованного известняка (экономический эффект - 81,1 руб./ м3, 2005 г.) и ОАО Искитиммраморгранит-Н - технология разрушения негабаритов известняка (экономический эффект - 2,32 руб./ м3, 2005 г.). Технология формирования проёмов в кирпичных стенах внедрена на предприятии строительной отрасли - ООО Простор (экономический эффект - 781,48 руб./ м3, 2004 г.).
Апробация работы. Основные положения диссертации представлялись и обсуждались на научных и научно-практических конференциях (1999-2009 гг.), научных семинарах ИГД СО РАН (2005-2007 гг.), а также производственно-технологических совещаниях промышленных предприятий (2003-2005 гг.). Среди них научные конференции:
Геотехнологии на рубеже XXI века (Россия, Новосибирск, 1999 г.); Неделя горняка (Россия, Москва, 2002 г.); Строительство и строительное машиностроение (Украина, Полтава, 2005 г.); Двадцатый мировой горный конгресс (Иран, Тегеран, 2005 г.);
Современные технологии освоения минеральных ресурсов (ОАЭ, Дубай, 2007 г.);
Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники (Австралия, Мельбурн, 2008 г.); Фундаментальные исследования (Италия, Неаполь, 2008 г.); Современные наукоёмкие технологии (Испания, Тенериф, 2008 г.); Проблемы и опыт реализации Болонских соглашений (Черногория, Бар, 2008 г.); Новая техника и технологии (Таиланд, Бангкок-Паттайя, 2008 г.); Фундаментальные и прикладные исследования (Бразилия, Рио де Жанейро, 2009 г.); Проблемы интеграции мировых образовательных стандартов (Великобритания, Лондон - Франция, Париж, 2009 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 62 работы, 35 из которых отражают её основное содержание, в том числе 4 патента РФ на изобретения и 1 на полезную модель.
Объём и структура диссертации. Рукопись состоит из диссертации, включающей предисловие, список условных обозначений и сокращений, введение, 6 глав, заключение, список литературы из 234 наименований, 111 рисунков и 54 таблицы, изложенной на 3страницах машинописного текста, а также 5 приложений, изложенных на 28 страницах машинописного текста.
Автор выражает признательность своему научному консультанту - д. т. н.
Кю Николаю Георгиевичу за умение вызвать интерес к данной тематике исследований, посвящение в её научные и практические основы, а также содействие в проведении первых лабораторных экспериментов по разрушению хрупких материалов пластичными веществами. Автор благодарен чл.-корр. РАН Опарину Виктору Николаевичу за научное консультирование, а также усилия, благодаря которым начало этой работы, её проведение и последующее успешное завершение стали возможными. Автор благодарит д. т. н.
Тапсиева Александра Петровича за помощь в опубликовании наиболее важной части её результатов.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
В первой главе приводятся результаты анализа проблем и прогноза перспектив разработки природного камня в мире. При этом рассматриваются применяемые для этой цели способы разрушения горных пород, оборудование и материалы. Она завершается сравнительным анализом технологий отбойки блочного камня, а также их обоснованием в качестве главного фактора, определяющего фактическое состояние условий окружающей среды и труда при производстве добычных работ.
Согласно известному факту мировым лидером производства наиболее популярных видов природного камня является КНР. По данным 2007-2008 гг. добыча блочного гранита в этой стране составила 400 млн. т/ г., а мрамора - 150 млн. т/ г. Наибольшее количество блочного камня других видов (базальт, кальцит, кварц, кварцит, песчаник, серпентин, сланец, травертин) производится в ФРГ и, по данным того же периода времени, составляет в сумме 180 млн. т/ г. При сохранении существующей тенденции по объёмам производства ежегодная добыча блочного гранита в КНР к 2017 г. достигнет 800 млн. т, мрамора - 350 млн. т, а других видов блочного камня в ФРГ - 200 млн. т. Российская отрасль декоративного камня представлена 240-250 добывающими и обрабатывающими компаниями, подавляющая часть которых имеет статус малых предприятий. Ежегодный объём добычи сырья по данным 2007-2008 гг. составляет 400-450 тыс. т. Доля гранита и близких к нему по прочности горных пород в общем объёме производства составляет 31%, мрамора и мраморизованного известняка - 64%, а оставшиеся 5% приходятся на известняк, песчаник, сланец, травертин, кварц и кварцит. Наиболее важным регионом РФ с точки зрения добычи блочного камня является Урал (68% блоков и 27% обработанной продукции).
Самые крупные месторождения мрамора на Урале - Коелгинское (100-120 тыс. т/ г.) и Мраморское (50-55 тыс. т/ г.). Третье по величине месторождение мрамора - Кибек-Кордонское (20-25 тыс. т/ г.) находится в Сибири. Самое большое месторождение гранита - Возрождение (25-30 тыс. т/ г.) расположено в Карелии.
Как следует из приведённого анализа, в мире происходит наращивание объёмов добычи блочного камня всех видов. Проведёнными исследованиями установлено, что свыше 98% мирового производства камня связано с открытым способом разработки месторождений полезных ископаемых, а клиновой способ отделения монолитов (блоков) от массива широко распространён. Для его реализации наиболее часто применяются буровые установки с количеством перфораторов от 1 до 4, максимальной глубиной бурения от 1,8 м до 4,5 м, рассчитанные на шпуры диаметром от 22 мм до 150 мм с углом наклона от 0 до 90 (Dazzini, JS, Lochtmans, Marini, Perfora). Клинья внедряются в шпуры с помощью гидравлических клиновых установок, развивающих разрывные усилия от 100 т до 385 т при их количестве от 1 до 6 и собственном весе от 7,2 кг до 280 кг (Benetti, Darda, Vikay). Наряду с этим на карьерах мира широко применяются установки для забивания традиционных клиньев, характеризуемые энергией удара от 40 Дж до 60 Дж при частоте от 23 Гц до 60 Гц, диаметром стержня от 32 мм до 36 мм и собственным весом от 6 кг до 24 кг (Crawder, Ripamonti). Клинья, применяемые для внедрения в шпуры, имеют диаметр от 22 мм до 34 мм, длину от 130 мм до 750 мм при рекомендованном расстоянии между шпурами от 50 мм до 300 мм. Характерным признаком добычи природного камня является возможность применения нескольких способов разрушения горных пород при отбойке монолита (блока), одним из которых является клиновой. В обозримом будущем эта тенденция сохранится. Она будет дополнена изысканием и внедрением новых способов разрушения горных пород при одновременном использовании и дальнейшем усовершенствовании имеющихся. В работе обосновываются технологии производства горных работ по отбойке блочного камня на основе клинового способа, усовершенствованного путём внедрения в процесс пластичных веществ, сущность которого приведена на рис. 1.
Рис. 1. Принципиальные схемы формирования направленной А и ненаправленной Б продольной I и поперечной II трещины при статическом и динамическом вытеснении пластичного вещества из шпура. I: 1 - цилиндрическая штанга; 2 - вставка (вставки) из твёрдого сплава; 3 - борозды-концентраторы напряжений; 4 - шпур, заполненный пластичным веществом; 5 - направление приложения нагрузки; 6 - фронт трещины; 7 - фронт зоны заполнения трещины пластичным веществом; 8 - герметизирующая пробка из сыпучего материала; 9 - клиновидный наконечник. II: 1 - цилиндрическая штанга; 2 - труба, заполненная пластичным веществом; 3 - внутренняя коническая фаска; 4 - инициирующая щель дисковой формы; 5 - направление приложения нагрузки; 6 - фронт трещины; 7 - фронт зоны заполнения трещины пластичным веществом; 8 - герметизирующая пробка из сыпучего материала; 9 - шпур В работе приводится единый методологический подход к решению проблемы учёта воздействия горного производства на окружающую природную среду в обоснованиях эффективных параметров технологий горных работ. Согласно ему, во-первых, оценку воздействия горного производства на окружающую природную среду необходимо проводить в пределах региона, характеризуемого местной спецификой. Во-вторых, состав природных объектов, по воздействию на которые оценивается рассматриваемый фактор, должен быть ограничен основными природными средами (воздушная, водная, земельная (почвы), недра), находящимися во внутреннем взаимодействии. Каждая из этих сред характеризуется двумя уровнями состояния - требуемым (высоким) и текущим (низким). При этом мероприятия, направленные на обеспечение требуемого состояния основных природных сред, определяются технологиями горных работ, находящимися в зависимости от применяемых способов разрушения горных пород. В-третьих, состояние, которому должны отвечать природные среды в экологически благополучной ситуации (требуемый уровень), как и состояние природных сред в текущий момент времени (исходный уровень) должны быть известными. В-четвёртых, все сравниваемые варианты технологий проведения горных работ должны быть приведены в сопоставимый вид по показателям состояния окружающей природной среды.
Аналогичный методологический подход используется при оценке воздействия применяемых технологий горных работ на условия труда. Во-первых, оценку воздействия применяемой технологии горных работ необходимо производить в пределах пространственных ограничений, свойственных рассматриваемому рабочему месту, по требованиям техники безопасности и производственной санитарии. Во-вторых, состав объектов, по воздействию на которые оценивается рассматриваемый фактор, должен быть ограничен человеком, находящимся во взаимодействии с применяемыми способами и средствами выполнения работ. Требования, предъявляемые к условиям труда, характеризуются двумя уровнями состояния - требуемым (высоким) и текущим (низким), а мероприятия, направленные на обеспечение требуемого состояния условий труда, определяются технологией горных работ и находятся в зависимости от применяемых способов разрушения горных пород. В-третьих, показатели состояния, которым должны удовлетворять условия труда в благополучной ситуации (требуемый уровень), как и показатели состояния условий труда в текущий момент времени (исходный уровень) должны быть известными. В-четвёртых, все сравниваемые технологии горных работ должны быть отождествлены по показателям техники безопасности и производственной санитарии.
Во второй главе приводится теоретическое обоснование параметров технологий ударной отбойки блочного камня с применением пластичных веществ. В результате проведённого анализа известного и широко применяемого оборудования (Benetti, Sabko, Yuxiang), служащего для распиловки отбитого камня на заводах, выяснилось, что для его эффективной работы требуется ширина блока на уровне 2 м. При этом аналогичный показатель по высоте блока составляет 1,2 м. В этой связи в работе выполнено обоснование параметров технологий ударной отбойки блоков с размерами, близкими к указанным.
Вначале обосновывается формула расчёта радиуса формируемой трещины L, которая во время производства работ является невидимой:
L =, (1) 2 4 D где - объём пластичного вещества, необходимый для формирования трещины радиуса L;
- величина тангенциального напряжения на стенках трубы (щели с плоским фронтом), превышение которой соответствует появлению текучести находящегося в ней пластичного вещества; D - параметр, определяемый физико-механическими характеристиками разрушаемого хрупкого материала:
E D =, (2) 2(1- ) где E - модуль Юнга; - коэффициент Пуассона; - безразмерный объём пластичного вещества, находящийся в зависимости от степени объёмного заполнения им формируемой трещины (рис. 2).
Рис. 2. Теоретическая зависимость безразмерного объёма внедрённого пластичного вещества от степени объёмного заполнения им формируемой трещины В случае практического использования зависимости, приведённой на рис. 2, когда разрушаемые хрупкие материалы таковы, что формируемая в них трещина не видна, степень её объёмного заполнения применяемым пластичным веществом может быть задана. В качестве ориентировочных данных могут быть использованы результаты экспериментального определения величины 0, полученные при разрушении органического стекла (ГОСТ 15809-70) пластилином (ОСТ 6 15-1525-86), приведённые на рис. 3.
Рис. 3. Экспериментальная зависимость радиуса продольной трещины L от степени её объёмного заполнения пластилином Далее приводится методика выбора ударного инструмента, необходимого при производстве горных работ, по величине энергии его одиночного удара. Приближённо, энергия удара, необходимая для внедрения пластичного вещества в формируемую трещину, может быть определена из уравнения:
(P - P1)V W =, (3) kгде P - общее давление, возникающее в пластичном веществе в точке воздействия на него ударным инструментом и достаточное для начала развития трещины в месте его нагнетания, Па; P1 - составляющая давления P, создаваемая совместным воздействием веса ударной системы и усилия, прилагаемого к ней человеком, на пластичное вещество, Па; V - объём пластичного вещества, внедряемого в формируемую трещину за один удар инструмента в серии, м3; k1 - коэффициент, учитывающий потери энергии в ударной системе. В случае формирования продольной трещины (рис. 4А) общее давление P определяется из выражения:
P = P0, (4) а поперечной (рис. 4Б):
P = P0 + k2 f (x,t), (5) где P0 - давление, которое необходимо создать в точке 6 нагнетания пластичного вещества в формируемую трещину с целью начала её развития, Па; k2 - коэффициент, учитывающий соотношение параметров и 0 (0 - величина тангенциального напряжения на стенках трубы, превышение которой соответствует появлению текучести находящегося в ней пластилина); f(x,t) - функция распределения давления, возникающего в пластилине в зависимости от расстояния x, м, точки контакта 8 штанги 3 ударного инструмента 7 с пластилином от точки его нагнетания в трещину 6 и времени между ударами t, с (рис. 4А и 4Б).
Рис. 4. Принципиальная схема ударного формирования продольной А и поперечной Б трещины в хрупком материале с применением пластичных веществ и лёгких ударных инструментов:
1 - разрушаемый объект; 2 - шпур, заполненный пластичным веществом; 3 - штанга ударного инструмента; 4 - фронт формируемой трещины; 5 - фронт зоны заполнения формируемой трещины пластичным веществом; 6 - точка нагнетания пластичного вещества в формируемую трещину; 7 - ударный инструмент; 8 - точка контакта штанги ударного инструмента с пластичным веществом; 9 - вставка (вставки) из твёрдого сплава; 10 - борозды-концентраторы напряжений на стенках шпура, формируемые при внедрении в него штанги ударного инструмента Если технология проведения работ предусматривает применение концентраторов напряжений на стенках шпура, то:
P0 < , (6) p где p - предел прочности хрупкого материала при его разрушении растягивающими усилиями, Па. Если концентраторы не предусматриваются, то:
P0 = , (7) p Коэффициент k2 определяется по формуле:
k2 =. (8) Составляющая часть общего давления, возникающего в пластичном веществе и создаваемая совместным воздействием ударной системы и человека P1, определяется по формуле:
4(P2 + P3) P1 =, (9) d где P2 - усилие (вес), создаваемое ударной системой, Н; P3 - усилие, создаваемое человеком при нажатии на ударный инструмент 7, Н; d - диаметр шпура 2, м (рис. 4А и 4Б). Исходя из норм вибрационной безопасности, величина усилия P3 принимается приближённо равной 200 Н.
Объём пластичного вещества V, внедряемого в формируемую трещину за один удар инструмента в серии, определяется по формуле:
d h V =, (10) где h - внедрение штанги 3 в шпур 2 за один удар инструмента в серии, м (рис. 4А и 4Б).
Коэффициент потерь энергии в ударной системе k1 может быть определён по формуле:
1 k1 = e-2( l + n), (11) где 1 - потери энергии в ставе штанг в пересчёте на 1 м его длины, м-1; 2 - потери энергии в одном соединении става штанг; l - длина става штанг, м; n - число соединений в ставе штанг.
С учётом экспериментально определённой функции распределения давления в пластилине формула (5) может быть представлена в виде:
P = P0 + k2(5,26 + 0,96x +1,46log(t)). (12) В практических целях время между ударами выражается через паспортную характеристику ударного инструмента f следующим образом:
t =, (13) f где f - частота ударов, Гц.
В третьей главе рассматриваются результаты экспериментальной проверки параметров ударной отбойки блочного камня с применением пластичных веществ в лабораторных условиях. Важнейшим результатом проделанной работы явилось определение конфигурации и закономерностей ударного формирования продольной трещины (рис. 5).
Рис. 5. Стадии формирования продольной трещины в блоке из органического стекла: 1а, 2а, 3а - последовательно формирующиеся границы зоны распространения пластичного вещества в трещине; 1б, 2б, 3б - последовательно формирующиеся границы трещины; 4 - шпур, заполненный пластичным веществом; 5 - штанга; 6 - разрушаемый объект; 7 - направление приложения нагрузки При этом проводилось сравнение экспериментальных данных и теоретических расчётов, результаты которого представлены на рис. 6.
Рис. 6. Сравнение экспериментальных данных и теоретических расчётов по разрушению органического стекла пластилином, нагнетаемым в ударном режиме при формировании продольной трещины: 1 - теоретические расчёты; 2 - экспериментальные данные Для получения теоретической кривой 1 (рис. 6) использовалась формула:
2 = 4 L3. (14) D При производстве расчётов использовались следующие исходные данные для органического стекла и пластилина: E = 3300000 кПа; = 0,33; D = 1851644 кПа;
= 12,7 кПа.
Вторым важнейшим результатом проделанной работы явилось определение конфигурации и закономерностей ударного формирования поперечной трещины (рис. 7).
Рис. 7. Стадии формирования поперечной трещины в блоке из органического стекла.
Условные обозначения как на рис. При этом проводилось сравнение экспериментальных и теоретических данных (рис. 8).
Рис. 8. Сравнение экспериментальных и теоретических данных по разрушению органического стекла пластилином, нагнетаемым в ударном режиме при формировании поперечной трещины: 1 - теоретические данные; 2 - экспериментальные данные Для получения теоретической кривой 1 (рис. 8) использовалась формула (14).
Исходные данные для расчёта по физико-механическим свойствам разрушаемого материала и пластичного вещества соответствуют данным для продольной трещины.
Третьим важным результатом явилось выяснение особенностей применения одиночных ударов с различной величиной энергии. Для этого проводилась серия лабораторных экспериментов по ударному вытеснению пластичного вещества в пространство, находящееся между двумя параллельными плоскостями с использованием двух отдельных блоков из органического стекла, которые были соединены болтами и гайками (рис. 9).
Рис. 9. Результаты экспериментов по вытеснению Литола 24 в пространство между двумя параллельными плоскостями: А - серия ударов с энергиями от 0,13 до 1,52 Дж; Б - серия ударов с энергиями от 0,13 до 1,01 Дж В результате проделанной работы выяснилось, что для достижения одинаковых размеров зоны распространения пластичного вещества путём применения ударов с меньшей единичной энергией её суммарные затраты снизились примерно в 6 раз. Результаты сопоставления данных, полученных в ходе проведения этих экспериментов, представлены на рис. 10.
Рис. 10. Зависимость суммарного количества затраченной энергии от величины энергии последовательных одиночных ударов при формировании зоны распространения Литола 24 в пространстве между двумя параллельными плоскостями одинаковых размеров: 1 - одиночный удар с энергией 18,98 Дж; 2 - серия ударов с энергиями от 0,13 до 1,52 Дж; 3 - серия ударов с энергиями от 0,13 до 1,01 Дж; 4 - серия ударов с энергиями от 0,13 до 0,88 Дж Четвёртая глава посвящена обоснованию и экспериментальной проверке технологий отбойки блоков с применением пластичных веществ в условиях открытого способа разработки месторождений полезных ископаемых. Здесь приведены технологические схемы производства горных работ по отбойке прочного камня. Римскими цифрами отмечена рекомендуемая последовательность выполнения отколов в указанных плоскостях (рис. 11а и 11б). Наиболее перспективной признана технологическая схема A - термическим скалыванием, пластичными веществами, а также взрывной отбойкой в постельной плоскости (рис. 11а).
Рис. 11а. Технологические схемы производства горных работ по отбойке прочного камня: A - термическим скалыванием, пластичными веществами, взрыванием; Б - пластичными веществами и взрыванием Рис. 11б. Технологические схемы производства горных работ по отбойке прочного камня: В - порошкообразными НРС, пластичными веществами и взрыванием; Г - пластичными веществами, порошкообразными НРС и взрыванием Общей характеристикой технологических схем (рис. 11а и 11б) является присутствие взрывной отбойки в горизонтальной плоскости. В вертикальной тыльной плоскости предпочтительно применение пластичных веществ. Здесь возможно применение пустых шпуров, буримых через один по отношению к заполненным пластичными веществами. Это возможно в связи с высокой хрупкостью прочного камня и его склонностью к раскалыванию под воздействием удара, а с другой стороны - с необходимостью создания условий для отодвигания отбитого монолита. Далее приводятся технологические схемы производства горных работ по отбойке блочного камня средней прочности. Римскими цифрами отмечена рекомендуемая последовательность выполнения отколов в указанных плоскостях (рис. 12).
Их общим признаком является наличие подсечного пропила, выполненного баром или алмазным канатом в горизонтальной плоскости. Этот пропил должен всегда выполняться в первую очередь и служить местом расположения расклинивающих подкладок, удерживающих отбиваемый монолит от опускания на почву уступа и формирующих специальный зазор, служащий для обеспечения условий его отодвигания. Пластичные вещества используются для отбойки через шпуры, расположенные в вертикальных плоскостях.
Рис. 12. Технологические схемы производства горных работ по отбойке блочного камня средней прочности: A - баром, алмазным канатом, пластичными веществами; Б - баром, пластичными веществами; В - алмазным канатом, пластичными веществами Наиболее перспективной признана технологическая схема A - баром, алмазным канатом, пластичными веществами (рис. 12).
При реализации технологических схем (рис. 11а, рис. 11б и рис. 12) могут быть использованы четыре варианта выполнения отколов с применением пластичных веществ (рис. 13а и рис. 13б).
Рис. 13а. Варианты выполнения работ, основанные на применении нескольких шпуров и однократного вытеснения пластичного вещества для откола в заданной плоскости отделяемого монолита (блока): А - постоянная глубина шпуров; Б - переменная глубина шпуров. 1 - отделяемые монолиты; 2 - вертикальные торцевые отрезные щели; 3 - естественная (постельная) трещина; 4 - направление приложения ударной нагрузки; 5a - шпуры, заполненные пластичным веществом; 5b - пустые шпуры; h - глубина шпуров; r - расстояние между шпурами Первый вариант А (рис. 13а) характеризуется постоянством длины применяемых клиньев и расстояния между шпурами, переменным количеством шпуров на блок различных размеров, а также возможностью перебуривания отделяемого блока по отношению к постельной трещине. Второй вариант Б (рис. 13а) характеризуется переменностью длины применяемых клиньев и расстояния между шпурами, постоянным количеством шпуров на блок различных размеров, а также отсутствием перебуривания отделяемого монолита по отношению к постельной трещине.
Рис. 13б. Варианты выполнения работ, основанные на применении одного шпура и многократного вытеснения пластичного вещества для откола в заданной плоскости отделяемого монолита (блока): В - постоянная глубина шпура; Г - переменная глубина шпура. Условные обозначения такие же, как на рис. 13а Третьему варианту В и четвёртому Г (рис. 13б) свойственна возможность применения клиньев постоянной или переменной глубины, а также проведение работ с перебуриванием постельной трещины или без него. Здесь достигается максимальное снижение объёмов буровых работ, но возможно возникновение сложностей при формировании трещин больших размеров и вытеснении в них необходимого количества пластичного вещества.
Дополнительным недостатком является необходимость периодического извлечения штанги из шпура, что связано с определёнными трудностями.
Следующим важным этапом работы явилась экспериментальная проверка разработанной технологии отбойки блока трещиноватого мраморизованного известняка в натурных условиях. Римскими цифрами обозначен порядок производства отколов в различных плоскостях (рис. 14).
Рис. 14. Технология отбойки блока трещиноватого мраморизованного известняка в карьере ООО Мрамор: 1 - применяемая; 2 - предлагаемая Основной целью применения откола с использованием пластичных веществ в вертикальной (тыльной) плоскости являлась замена алмазно-канатного пиления из-за сильной трещиноватости камня и периодического присутствия в нём твёрдых породных включений. Согласно принятому решению в тыльной плоскости отбиваемого блока было пробурено девять шпуров через каждые 200 мм с учётом длины этого блока - 2 м. Диаметр шпуров равнялся 16 мм, а их глубина - 400 мм. Шпуры заполнялись пластичным веществом местного приготовления - очищенной глиной в смеси с водой по консистенции доведенным до пластилина с добавлением небольшого количества отработанного минерального масла.
Вытеснение пластичного вещества в формируемые одиночные трещины производилось при помощи пневматического отбойного молотка МО-7, а также специально приспособленного к нему устройства в виде штанги с клиновидным наконечником и вставки из твёрдого сплава (рис. 4А). Вставка из твёрдого сплава располагалась вдоль плоскости намечаемого откола.
Работы начинались с того, что баровой камнерезной машиной МРБ-1 был сформирован горизонтальный пропил в постельной плоскости шириной 40 мм и находившийся на уровне почвы отбиваемого уступа. После этого в него были вставлены металлические подкладки прямоугольной формы исходя из расчёта того, чтобы они могли удерживать от опускания на почву уступа отбиваемый блок длиной 2 м. В месте пересечения плоскостей вертикальной отрезной щели и тыльной плоскости был пробурен одиночный шпур диаметром 40 мм и длиной 1,7 м при помощи ручного пневматического перфоратора ПП-63П до точки пересечения с горизонтальным подсечным пропилом. Аналогичные шпуры бурились в той же плоскости через каждые 2 м по длине намеченного к отбойке уступа. В эти шпуры, по очереди, протягивался алмазный канат, формировавший вертикальные отсечные пропилы при помощи установки алмазно-канатного пиления Сибирь. Отколы с применением пластичных веществ производились в последнюю очередь. Отбитый монолит с размерами 21,70,6 м (длина, высота, ширина) опрокидывался при помощи лебёдки, канат которой протягивался через один из шпуров, служивших для откола с применением пластичных веществ, на настил из глины, песка и земли. После этого он зацеплялся двумя стропами и доставлялся до перегрузочной площадки краном МКР-25. В результате внедрения предлагаемой технологии на этом предприятии производительность труда рабочего возросла на 43,9%, затраты на эксплуатацию применяемых машин и механизмов снизились на 2,17%, а фактический экономический эффект составил 81,1 руб./ м3 добываемого камня (в ценах 2005 г., третий квартал).
Пятая глава связана с обоснованием дополнительных областей эффективного применения технологий разрушения хрупких материалов с применением пластичных веществ, а также приведением результатов испытания соответствующих технологий производства работ. В данном случае под дополнительными областями применения технологий разрушения хрупких материалов с применением пластичных веществ подразумеваются сферы деятельности прямо не связанные с отбойкой камня в блочном виде.
Перспективными дополнительными областями признана разработка месторождений твёрдых полезных ископаемых, а также промышленное и гражданское строительство. В большинстве случаев они ограничиваются раскалыванием негабаритов горных пород и разрушением искусственного камня при утилизации монолитных каменных строительных конструкций.
Одна из таких технологий может служить заменой взрывному разрушению негабаритов камня естественного происхождения средней прочности. Она включает бурение одиночных вертикальных шпуров диаметром 43 мм при помощи пневматических перфораторов ПП-63 (63,7 Дж, 30,0 Гц) в каждом разрушаемом негабарите со средними размерами, не превышающими 100011001200 мм. Каждый шпур глубиной, равной 0,9 высоты негабарита, заполнялся смесью сухой порошкообразной глины с минеральным маслом. После этого по устьям шпуров наносились удары гидропневмомолотом ГПМ-1(1200 Дж, 2,5-3,0 Гц) посредством специально приспособленной металлической цилиндрической штанги (пики). Ударный механизм был установлен на тракторе Беларусь ЮМЗ-6АЛ/6АМ. За время примерно равное 1 ч, с учётом подготовительно-заключительных операций, было разрушено десять таких негабаритов. При этом по каждому негабариту гидропневмомолот успевал сделать несколько ударов. Из десяти разрушенных негабаритов семь раскололись на две большие части и несколько мелких, а три - на три большие части и несколько мелких. Герметизации устьев шпуров не потребовалось. В результате внедрения предлагаемой технологии на этом предприятии себестоимость производства работ снизилась на 5,04%, а фактический экономический эффект составил 2,32 руб./ м3 разрушаемого негабарита (в ценах 2005 г., третий квартал).
Вторая технология предназначена для формирования проёмов в кирпичных стенах.
Для производства работ использовались переносные пневматические перфораторы ПП-63П, пневматические отбойные молотки МО-10П, два устройства для формирования продольных (рис. 4А) и поперечных (рис. 4Б) трещин и пластичное вещество (порошкообразная глина в смеси с водой и минеральным маслом, завёрнутая в бумагу). Планируемый к обустройству проём был разбит на три захватки одинаковых размеров (рис. 15). По количеству, направлению и очерёдности формирования трещин все шпуры диаметром 40 мм были условно разбиты на три группы. Шпуры А бурились с универсальных пакетных подмостей ППУ-4 насквозь с целью ограничения возможности выхода формируемой трещины за габариты формируемого проёма. Затем были пробурены шпуры Б глубиной 0,15 м каждый.
Они заполнялись пластичным веществом на всю глубину, после чего в них с помощью отбойного молотка вводились клиновые устройства (рис. 4А). При этом производители работ следили за тем, чтобы в шпурах Б, необходимых для формирования горизонтальных трещин, твёрдосплавная вставка находилась в плоскости, параллельной полу, а вертикальных - перпендикулярной ему. Отбитый таким образом блок первой захватки стропился двумя универсальными кольцевыми стропами и грузился с помощью автомобильного крана в автосамосвал. Блок второй захватки отбивался аналогично блоку первой. После разрушения материала первой и второй захватки и его удаления с производственной территории посередине толщины стены были пробурены шпуры В на глубину 0,5 м каждый. Они заполнялись пластичным веществом и, далее, в них с помощью отбойных молотков вводились устройства (рис. 4А) с образованием вертикальных продольных трещин.
Рис. 15. Производство работ по формированию проёма в кирпичной стене по технологии, основанной на применении пластичных веществ После этого шпуры В были углублены до отметки пола. Для образования горизонтальных поперечных трещин, подсекающих материал третьей захватки снизу, цилиндрические устройства (рис. 4Б) предварительно заполнялись пластичным веществом.
После этого они вводились в шпуры В с помощью отбойных молотков. Полученные таким образом в последней захватке три блока стропились клещевым захватом и с помощью автомобильного крана грузились в автосамосвал. В результате внедрения предлагаемой технологии на этом предприятии произошло снижение затрат труда рабочего на 80%, снижение времени использования применяемых машин и механизмов составило 83,3%, а фактический экономический эффект составил 781,48 руб./ м3 формируемого проёма (в ценах 2004 г., третий квартал).
В шестой главе приводятся результаты сравнительного анализа процессов отбойки блочного камня по удельным показателям воздействия на окружающую среду и условия труда при открытом способе разработки месторождений полезных ископаемых, включая способ, основанный на применении пластичных веществ. Данные, полученные в результате этих исследований, представлены на рис. 16 и рис. 17 (в квадратных скобках приведена степень токсичности рассматриваемых веществ).
Рис. 16. Воздействие, поступающее в окружающую среду в результате применения способов:
А - буровзрывного; Б - буроклинового в динамической форме; В - буроклинового в статической форме; Г - бурорастворного с НРС На рис. 16 приведено воздействие на окружающую среду, поступающее от применения способов отбойки полезного ископаемого, в основе которых находится бурение.
Работа проводилась с использованием статистических данных предприятия по добыче гранита и мрамора открытым способом - ООО Мраморгаз (г. Екатеринбург). В работе определено, что наиболее приемлемым подходом, который объективно оценивает воздействие процессов горного производства на условия окружающей среды и труда, является подход, основанный на учёте загрязнений, поступающих непосредственно от применяемых технологических процессов. Такой подход не предусматривает учёт эффективности применяемых средств защиты и степени фоновой загрязнённости окружающей среды. Он может быть использован для предварительной оценки загрязнений, поступающих в результате проведения горных работ, характеризуемых определённой техникой, технологией и материалами, а также их сравнительной оценки. Из анализа воздействия, производимого на окружающую среду, следует, что из всех способов отбойки блочного камня, основанных на бурении, наиболее опасен буровзрывной. Остальные способы, основанные на бурении, можно считать одинаково менее опасными.
Рис. 17. Воздействие, поступающее в окружающую среду в результате применения способов:
А - канатного пиления; Б - пиления дисковыми пилами и кольцевыми фрезами; В - барового пиления; Г - термического скалывания На рис. 17 приведены результаты оценки воздействия на окружающую среду, поступающего при отбойке блочного камня способами, основанными на резании и термическом скалывании. Из этого следует, что из всех способов отбойки блочного камня, основанных на резании, наиболее опасно баровое, а наименее - канатное. Скалывание термическим газовым способом является опасным, поскольку оказывает разнообразное и интенсивное воздействие на окружающую среду (выбросы большого количества разнообразных токсичных веществ, световое и шумовое воздействие, температура).
Вторым важным результатом являлся анализ состояния техники безопасности (табл. 1) и производственной санитарии (табл. 2) выполнения работ по добыче природного камня для различных способов отбойки. При этом были использованы данные предприятий по его добыче и первичной переработке, полученные на основе натурных измерений и оценённые в соответствии с действующими нормативными документами.
Табл. 1. Сравнение техники безопасности выполнения работ по отбойке блочного камня различными способами Классы условий труда по травмобезопасности Источник Способы отбойки блочного камня данных Оптимальный Допустимый Опасный I Сплошное обуривание I Термомеханический I Электротехнический III Откол распорными устройствами III Откол винтовыми устройствами I Буровзрывной II Буроклиновой (гидравлические клинья) II Буроклиновой (традиционные клинья) I Бурорастворный Резание пилами (кольцевыми, баровыми, II канатными, фрезами) Резание струями (водяной, термической I газовой) I - ООО Мраморгаз, II - ООО Мрамор, III - другие источники Наименее опасными признаны клиновые способы.
Табл. 2. Сравнение производственной санитарии выполнения работ по отбойке блочного камня различными способами Классы условий труда по вредности и опасности Факторы Источник Вредный данных воздействия Оптимальный Допустимый Опасный 1 2 3 Шум 1, 10, I 7, (постоянный) Шум 10, I, II 7, 8 1, (переменный) Вибрация II 1, 7, 11 8, (общая) Вибрация I 7, 10, 11 8 (локальная) I Тепловое излучение 2, 3 I Электрическое поле III Инфразвук 10, I, II Ультразвук 10, 1, 2, 3, 6, 7, 9, I, II Тяжесть труда 4, 5 10, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, I, II Напряжённость труда 10, 8, I - ООО Мраморгаз, II - ООО Мрамор, III - другие источники 1- сплошное обуривание, 2 - термомеханический, 3 - электротехнический, 4 - откол распорными устройствами, 5 - откол винтовыми устройствами, 6 - буровзрывной, 7 - буроклиновой (гидравлические клинья), 8 - буроклиновой (традиционные клинья), 9 - бурорастворный (НРС), 10 - резание пилами (кольцевыми, баровыми, канатными, фрезами), 11 - резание струями (водяной, термической газовой).
Наименее вредными признаны клиновые способы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ В диссертации, являющейся научно-квалификационной работой, на базе проведённых теоретических и экспериментальных исследований процессов разрушения хрупких материалов с применением пластичных веществ изложены научно обоснованные технологические решения, внедрение которых вносит значительный вклад в развитие экономики страны. Они связаны с отбойкой блочного камня при разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом, а также разрушением монолитных каменных конструкций в промышленном и гражданском строительстве.
Основные научные и практические результаты проделанной работы заключаются в следующем:
1. Экспериментально доказано, что главной особенностью развития трещины, формируемой вдоль оси шпура в ходе ударного разрушения хрупких материалов пластичными веществами, является переход её формы от эллипса к кругу, а поперёк оси шпура - носит круговой характер и не зависит от дальнейшего увеличения своих размеров.
2. Экспериментально доказано, что размеры формируемой трещины зависят от количества вытесненного пластичного вещества, его реологических свойств, характера приложения нагрузки и физико-механических характеристик разрушаемого твёрдого тела.
3. Экспериментально доказано, что суммарные энергетические затраты на формирование трещины одинакового размера с применением пластичных веществ будут тем больше, чем больше энергия одиночного удара применяемого инструмента при условии того, что её величина достаточна для начала и продолжения процесса развития трещины.
4. Предложены и экспериментально проверены теоретические зависимости, связывающие энергию одиночного удара применяемого инструмента и средний объём пластичного вещества, внедряемого в формируемую трещину за один удар. Эти зависимости позволяют оценить производительность ударного разрушения хрупкого материала с применением пластичных веществ.
5. Экспериментально доказано, что энергия одиночного удара инструмента, служащего для формирования направленных трещин с применением пластичных веществ в природном камне, может находиться в пределах 100 Дж при условии того, что с учётом применяемых технических средств разрушения, её уровня достаточно для начала развития и доведения этих трещин до размеров в пределах 2 м.
6. Установлено, что внутреннее давление в пластичном веществе, перераспределяемое в нём длительное время и способствующее самостоятельному дальнейшему развитию ровной трещины, может быть использовано на любом этапе формирования отдельных сходящихся трещин, служащих для обустройства единой магистральной трещины, формируемой с помощью строчки шпуров.
7. Теоретически и экспериментально доказано, что изменением взаимосочетания величины текучести пластичного вещества, геометрических параметров, герметизации и концентраторов напряжений на стенках шпура, а также энергетических показателей применяемой ударной системы определяется эффективность технологий направленного разрушения естественного или искусственного камня любых физико-механических свойств и минералогического состава.
8. Разработаны и экспериментально проверены базовые технологические схемы, а также порядки производства работ при отбойке монолитов горных пород различной прочности с применением пластичных веществ для условий открытого способа разработки месторождений полезных ископаемых.
9. Теоретически обоснован и экспериментально проверен методологический подход по сравнительной оценке воздействия горных работ на окружающую природную среду и условия труда, который исключает учёт эффективности применяемых средств защиты с целью объективного учёта загрязнений, поступающих непосредственно от проводимых технологических процессов.
10. Установлено, что снижение негативного воздействия на воздушную среду, а также опасности и вредности труда при отбойке блочного камня в условиях открытого способа разработки месторождений полезных ископаемых достигается переходом к механизированным вариантам технологий, основанных на применении пластичных веществ.
Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:
1. Цыганков Д. А. Оценка воздействия подземных рудников Горной Шории и Хакасии на экосреду / Д. А. Цыганков // Горный журнал. - 2000. - № 1. - С. 62-64.
2. Пат. 15361 Российская Федерация, МПК7 E 21 C 37/00. Устройство для образования поперечных полостей в стенках скважин / О. И. Чернов, Ю. М. Леконцев, Д. А. Цыганков (РФ): заявитель и патентообладатель - Институт горного дела СО РАН. - 2000110844/20;
заявл. 27.04.00; опубл. 10.10.00, Бюл. № 16.
3. Цыганков Д. А. Состояние, перспективы и экологические проблемы разработки железной руды в Сибири / Д. А. Цыганков // Изв. академии промышленной экологии. - 2002. - № 3. - С. 37-43.
4. Цыганков Д. А. Экологическая безопасность разработки рудных месторождений / Д. А. Цыганков // Безопасность труда в промышленности. - 2002. - № 9. - С. 20-24.
5. Кю Н. Г. Направленное разрушение пластичным веществом / Н. Г. Кю, Д. А. Цыганков // Изв. вузов. Строительство. - 2003. - № 2. - С. 130-133.
6. Цыганков Д. А. Проблемы охраны окружающей среды горнорудных предприятий Сибири / Д. А. Цыганков // Горный журнал. - 2003. - № 3. - С. 79-81.
7. Кю Н. Г. О методе направленного разрушения горных пород пластичными веществами / Н. Г. Кю, Д. А. Цыганков // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. - 2003. - № 6. - С. 57-63.
8. Пат. 2209969 Российская Федерация, МПК7 E 21 C 37/04. Устройство для образования направленных трещин в скважинах / Н. Г. Кю, Д. А. Цыганков (РФ): заявитель и патентообладатель - Институт горного дела СО РАН. - 2002105300/03; заявл. 26.02.02;
опубл. 10.08.03, Бюл. № 22.
9. Цыганков Д. А. Новые технологии направленного разрушения строительных конструкций / Д. А. Цыганков // Изв. вузов. Строительство. - 2004. - № 9. - С. 56-60.
10. Цыганков Д. А. Безопасная технология подготовки облицовочного мрамора / Д. А. Цыганков // Безопасность труда в промышленности. - 2004. - № 11. - С. 37-38.
11. Цыганков Д. А. Новая технология подземной добычи природного камня / Д. А. Цыганков // Изв. вузов. Горный журнал. - 2005. - № 1. - С. 25-29.
12. Цыганков Д. А. Новая технология подземной добычи слюды / Д. А. Цыганков // Изв. вузов. Горный журнал. - 2005. - № 2. - С. 7-11.
13. Tsygankov D. A. New Rock Breaking Method / D. A. Tsygankov // Russian Mining. - 2005. - № 3. - P. 36-40.
14. Цыганков Д. А. Новая технология добычи крепких горных пород / Д. А. Цыганков // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2005. - № 3. - С. 98-102.
15. Цыганков Д. А. Новый способ отбойки горных пород в технологиях открытой разработки полезных ископаемых / Д. А. Цыганков // Маркшейдерия и недропользование.
Ц 2005. - № 5. - С. 23-31.
16. Цыганков Д. А. Новые подходы в технологиях отбойки и пассировки блоков строительного камня на карьерах / Д. А. Цыганков // Проблемы и перспективы комплексного освоения месторождений полезных ископаемых криолитозоны: докл.
междунар. науч. конф., Якутск, Российская Федерация, 16-20 июля 2005. - Якутск:
Изд-во Института мерзлотоведения ЯФ СО РАН, 2005. - Т. 1. - С. 310-313.
17. Цыганков Д. А. Безопасные способы отбойки природного камня / Д. А. Цыганков // Безопасность труда в промышленности. - 2005. - № 7. - С. 11-13.
18. Цыганков Д. А. Одно из применений пластических масс в горных технологиях / Д. А. Цыганков // Пластические массы. - 2005. - № 10. - С. 46-49.
19. Цыганков Д. А. Промышленные испытания новых вибрационных технологий в строительстве / Д. А. Цыганков // Сборник научных трудов ПолтНТУ (отраслевое машиностроение, строительство): докл. междунар. науч. конф., Полтава, Украина, 4-октября 2005. - Полтава: ПолтНТУ, 2005. - Вып. 16. - С. 292-297.
20. Oparin V. N. Fracture of Solid Bodies by Plastic Materials / V. N. Oparin, N. G. Kiou, D. A. Tsygankov // 20th World Mining Congress. 7-11 November 2005. Tehran. Iran. Mining and Sustainable Development. - P. 931-933.
21. Пат. 226408 Российская Федерация, МПК7 E 21 C 37/02, 27/10. Способ разрушения горных пород / Д. А. Цыганков (РФ): заявитель и патентообладатель - Институт горного дела СО РАН. - 2004120212/03; заявл. 01.07.04; опубл. 20.12.05, Бюл. № 35.
22. Цыганков Д. А. Совершенствование технологий подземной выемки облицовочного известняка / Д. А. Цыганков // Проблемы и перспективы развития горных наук: докл.
междунар. науч. конф., Новосибирск, Российская Федерация, 1-5 ноября 2005. - Новосибирск, 2006. - Т. 2. Машиноведение. Геотехнологии. - С. 316-320.
23. Цыганков Д. А. Новая технология дробления крепких горных пород на карьере / Д. А. Цыганков // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2006. - № 1. - С. 356-361.
24. Цыганков Д. А. Особенности применения пластичных веществ при вторичном дроблении скальных пород / Д. А. Цыганков // Горное оборудование и электромеханика.
Ц 2006. - № 6. - С. 42-46.
25. Tsygankov D. A. The Theory and Practice of Application of Plastic Substances in Mining Industry / D. A. Tsygankov // Современные технологии освоения минеральных ресурсов:
докл. междунар. науч. конф., Дубай, ОАЭ, 20-30 марта 2007 г. - Красноярск, 2007. - С. 141-144.
26. Цыганков Д. А. Вопросы ударного разрушения горных пород / Д. А. Цыганков // Маркшейдерия и недропользование. - 2007. - № 4. - С. 35-45.
27. Цыганков Д. А. Методика выбора ударного инструмента для разрушения горных пород / Д. А. Цыганков // Современные технологии освоения минеральных ресурсов:
докл. междунар. науч. конф., Мумбай (Бомбей) - Бангалор, Индия, 14-29 февраля 2008 г.
Ц Красноярск, 2008. - С. 198-204.
28. Tsygankov D. A. Experimental Works on Crack Development in Brittle Materials Using Plastic Substances and Use of Obtained Results at Working Out and Realization of Cap Stone Breaking-Out Technologies / D. A. Tsygankov // International Journal of Applied and Fundamental Research. - 2008. - № 3. - P. 10-11.
29. Цыганков Д. А. Научно-методические основы учёта воздействия горного производства на окружающую природную среду и условия труда / Д. А. Цыганков // Актуальные проблемы науки в России: докл. всеросс. науч. конф. - Кузнецк, Российская Федерация, 17-19 сентября 2008 г. - Кузнецк, 2008. - Вып. 5. - Т. 3. - С. 161-165.
30. Тапсиев А. П. Обоснование параметров ударного разрушения хрупких материалов пластичными веществами / А. П. Тапсиев, Д. А. Цыганков // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. - 2008. - № 4. - С. 43-58.
31. Tsygankov D. A. Problems and Prospects of Natural Stone Development / D. A. Tsygankov // European Journal of Natural History. - 2008. - № 4. - P. 95-97.
32. Tsygankov D. A. Substantiation of Parameters of Technologies of Shock Destruction of Facing Stone with Application of Plastic Substances / D. A. Tsygankov // European Journal of Natural History. - 2008. - № 4. - P. 97-98.
33. Tsygankov D. A. Basic Results of Working out and Introduction of Technologies of Destruction of Fragile Materials with Application of Plastic Substances in Mining and Building / D. A. Tsygankov // European Journal of Natural History. - 2008. - № 5. - P. 90-91.
34. Tsygankov D. A. Cap Stone Breaking-Out Performance Safety Methods / D. A. Tsygankov // European Journal of Natural History. - 2009. - № 1. - P. 86-87.
35. Tsygankov D. A. Configuration of Cross Cracks Formed in Brittle Materials by Means of Plastic Substances and External Loading on Fractured Sample / D. A. Tsygankov // European Journal of Natural History. - 2009. - № 3. - P. 9-10.