Влияние интервалов замедления на механизм взрывного рыхления горных пород

Рассмотрены вопросы влияния интервалов замедления между последовательными взрывами скважинных зарядов на качество взрывного рыхления скальных пород взрывом с учетом двухстадийного механизма разрушения пород под действием взрывных нагрузок с целью выбора оптимальных величин замедления на основе последних достижений науки в области роста трещин в зоне разрушения каждого заряда. Выполнен анализ развития экспериментального массового взрыва с неудовлетворительными результатами. Порядное взрывание, инициированное волноводной системой с замедлением между рядами зарядов поверхностным детонатором номиналом 150 мс, а вдоль ряда — с замедлением в 8 мс, формируется за счет срабатывания волновода с замедлением 2 мс/м. Графическое моделирование развития экспериментального массового взрыва в сравнении с обычно применяемой схемой 400×200 мс помогло доказать, что зоны разрушения зарядов вдоль ряда развиваются не более 3 мс — до прихода волны напряжения от взрыва предыдущего заряда, которая останавливает формирование зоны разрушения. При схеме взрывания 400×200 мс происходит формирование зон разрушения до теоретически возможных размеров, что позволяет использовать на дробление экранирующий эффект ранее разрушенной горной массы, позволяющий отражать часть энергии волны напряжений в зону разрушения заряда и преломлять остальную энергию в ранее взорванную горную массу. Практически вся энергия взрыва заряда расходуется на дробление — развал горной массы за пределы блока отсутствует.

Шевкун Е. Б., Плотников А. Ю. Влияние интервалов замедления на механизм взрывного рыхления горных пород // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2023. — № 12-2. — С. 159—169. DOI: 10.25018/0236_1493_2023_122_0_159.

Шевкун Евгений Борисович — докт. техн. наук, профессор, Тихоокеанский государственный университет, e-mail: ev.shevkun@yandex.ru, orcid: 0000−0001−9002−4943;
Плотников Андрей Юрьевич — канд. техн. наук, ООО «АВТ–Амур», г. Благовещенск, ул. Амурская, д. 17, e-mail: plotnikov1960@hotmail.com.

1. Yang J., Yang S.-Q., Tian W.-L., Mu Z.-L. Experimental investigation of microscopic crack development and damage characteristics of sandstone based on acoustic emission characteristic parameters // Geomechanics and Geophysics for Geo-Energy and GeoResources. 2022. Т. 8. № 2. Article №: 51. DOI: 10.1007/s40948−022−00361-x.

2. Qiu X, Hao Y, Shi X, Hao H, Zhang S, Gou Y. Numerical simulation of stress wave interaction in short-delay blasting with a single free surface // PLoS ONE. 2018. 13(9): e0204166. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0204166.

3. Cui J., Xie L., Qiao W., Qiu L., Hu Z., Wu L. Study on blasting characteristics of rock mass with weak interlayer based on energy field // Scientific Reports. 2022. Т. 12. № 1. pp. 1−15. DOI:10.1038/s41598−022−7028-y.

4. Chenxi Ding, Renshu Yang, Chun Feng. Stress wave superposition effect and crack initiation mechanism between two adjacent boreholes // International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences. 2021. 138. pp. 104−122.

5. Bhagade N. V., Murthy V. M. S. R., Ali M. S. Enhancing rock fragmentation in dragline bench blasts using near-field ground vibration dynamics and advanced blast design // Powder Technology. 2021. 381. pp. 421–439.

6. Ермолаев А. И., Мурзиков И. М., Лапшов А. А. Проблемы в теории разрушения горных пород энергией взрыва // Известия вузов. Горный журнал. — 2007. — № 2. — С. 78−85.

7. Митюшкин Ю. А., Лысак Ю. А., Плотников А. Ю., Ружицкий А. В., Шевкун Е. Б., Лещинский А. В. Оптимизация параметров взрывных работ увеличением интервалов замедления // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2015. — № 4. — С. 341–348.

8. Shevkun E., Leshchinsky A., Plotnikov A. Special aspects of ex-plosive loosening with minimal rock displacement // E3S Web of Conferences. 2020. 192. 01003. https://doi. org/10.1051/e3sconf/202019201003.

9. Hino К. Fragmentation of rock through blasting and shock waves, theory of blasting Quarterly of the Colorado School of Mines, Golden, 1956, 51. рр. 189−209.

10. Андриевский А. П. Физико-техническое обоснование параметров разрушения горного массива взрывом удлиненных зарядов: автореф. дисс… д.т.н. — Новосибирск, 2009. — 38 с.

11. Мосинец В. Н. Дробящее и сейсмическое действие взрыва в горных породах. — М., Недра. — 1976. — 271 с.

12. Казаков Н. Н. Взрывная отбойка руд скважинными зарядами. — М., Недра, 1975. — 192 с.

13. Волченко Г. Н., Фрянов В. Н., Серяков В. М. Исследование влияния предразрушения горных пород на снижение энергоемкости взрывного дробления //Вестник научного центра по безопасности работ в угольной промышленности. 2011. № 1. С. 19−31.

14. Лещинский А. В., Шевкун Е. Б., Лысак Ю. А. Влияние направления инициирования зарядов взрывчатых веществ на предразрушение массива скальных пород // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2019. — № 2. — С. 50−57.

15. Лапшов А. А. Оптимизация интервалов замедлений при массовых взрывах на карьерах: автореф. дис… к.т.н. — Екатеринбург, 2011. — 18 с.

16. Барон В. Л., Кантор В. Х. Техника и технология взрывных работ в США. — М.: Недра, 1989. — 376 с.

17. Sher E. N. Modeling rock destruction under blasting of closely spaced borehole charges // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2019. С. 012069. DOI: 10.1088/1755−1315/262/1/012069.

18. Peng Qiu, Zhongwen Yue, Renshu Yang. Experimental study on mode-I and mixedmode crack propagation under tangentially incident P waves, S waves and reflected waves in blasts // Engineering Fracture Mechanics 247 (2021) 107664. 17 p.

19. Штукарин Н. Г. Физика взрыва в прикладных задачах. — Красноярск: Ситам, 2010. — 309 с.

20. Каркашадзе Г. Г., Ларионов П. В., Мишин П. Н. Моделирование роста трещины под действием циклической нагрузки // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2011. — № 3. — С. 258−262.