Особенности функционирования трубчатых эластичных зарядов, применяемых при добыче блочного камня

В России, как и в любой другой части мира, блочный камень является важным строительным материалом, в частности, декоративный камень является основным материалом, из которого сделано наше богатое культурное наследие. Тем не менее индустрия добычи блочного камня сталкивается с новыми вызовами, обусловленными экономической целесообразностью и экологическими ограничениями. Дан обзор о существующем положении на мировом рынке стройматериалов и блочного камня. Отмечены существующие методы и способы повышения выхода кондиционной продукции. Выполнена количественная оценка образования отходов на всех этапах добычи и обработки блочного камня. Рассмотрены основные требования к взрывной технологии по добыче блочного камня из крепких скальных пород. Приведен тип зарядов взрывчатых веществ, обеспечивающий низкоскоростной режим взрывчатого превращения, позволяющий минимизировать зону наведенной трещиноватости вокруг шпура при отделении монолита от массива. Исследован механизм функционирования селективно-детонирующих зарядов с использованием скоростной фотосъемки. Определены оптимальные размеры эластичных трубчатых зарядов и их основные взрывчатые характеристики. Показано, что рассматриваемые конструкции зарядов позволяют в широких пределах регулировать динамические и временные параметры взрывного импульса при взрывании их в шпурах. Полученные результаты исследования позволят в дальнейшем осуществлять моделирование полей напряжений в горной породе при направленном расколе.

Ключевые слова: природный камень, добыча строительных материалов, взрывные работы, функционирование ЗЭТ «Гранилен», взрывчатые характеристики, ударные адиабаты смесевого ВВ, скоростная фотосъемка процесса взрыва, численное моделирование.
Как процитировать:

Ковалевский В. Н., Мысин А. В. Особенности функционирования трубчатых эластичных зарядов, применяемых при добыче блочного камня // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2023. – № 1. – С. 20–34. DOI: 10.25018/ 0236_1493_2023_1_0_20.

Благодарности:
Номер: 1
Год: 2023
Номера страниц: 20-34
ISBN: 0236-1493
UDK: 622.235
DOI: 10.25018/0236_1493_2023_1_0_20
Дата поступления: 15.06.2022
Дата получения рецензии: 08.08.2022
Дата вынесения редколлегией решения о публикации: 10.12.2022
Информация об авторах:

Ковалевский Владимир Николаевич1 — канд. техн. наук, доцент, e-mail: vladimir_kovalevskiy@mail.ru, ORCID ID: 0000-0002-7155-2000,
Мысин Алексей Владимирович1 — канд. техн. наук, старший преподаватель, e-mail: Mysin_AV@pers.spmi.ru, ORCID ID: 0000-0001-5968-8290,
1 Санкт-Петербургский горный университет.

 

Контактное лицо:

Ковалевский В.Н., e-mail: vladimir_kovalevskiy@mail.ru.

Список литературы:

1. Jalalian M. H., Bagherpour R., Khoshouei M. Wastes production in dimension stones industry: resources, factors, and solutions to reduce them // Environmental Earth Sciences. 2021, vol. 80, no. 560. DOI: 10.1007/s12665-021-09890-2.

2. Yarahmadi R., Bagherpour R., Khademian A., Sousa L. M., Almasi S. N., Esfahani M. M. Determining the optimum cutting direction in granite quarries through experimental studies: a case study of a granite quarry // Bulletin of Engineering Geology and the Environment. 2019, vol. 78, pp. 459—467. DOI: 10.1007/s10064-017-1158-5.

3. Gendler S. G., Kovshov S. V. Estimation and reduction of mining-induced damage of the environment and work area air in mining and processing of mineral stuff for the building industry // Eurasian mining. 2016, no. 1, pp. 45—49. DOI: 10.17580/em.2016.01.08.

4. Курчин Г. С., Волков Е. П., Зайцева Е. В., Кирсанов А. К. Проблемы экологии при добыче нерудных строительных материалов в России // Современные проблемы науки и образования. — 2013. — Т. 6. — С. 12—19.

5. Borowski G., Smirnov Yu., Ivanov A., Danilov A. Effectiveness of carboxymethyl cellulose solutions for dust suppression in the mining industry // International Journal of Coal Preparation and Utilization. 2020, vol. 42, no. 8, pp. 2345—2356. DOI: 10.1080/19392699.2020.1841177.

6. Пашкевич М. А., Быкова М. В. Методология термодесорбционной очистки локальных загрязнений почв от нефтепродуктов на объектах минерально-сырьевого комплекса // Записки Горного института. — 2022. — Т. 253. — С. 49—60. DOI: 10.31897/PMI.2022.6.

7. Careddu N. Dimension stones in the circular economy world // Resour Policy. 2019, vol. 60, pp. 243 —245. DOI: 10.1016/j.resourpol.2019.01.012.

8. Badeeb R. A., Lean H. H., Clark J. The evolution of the natural resource curse thesis: a critical literature survey // Resour Policy. 2016, vol. 51, pp. 123—134. DOI: 10.1016/j.resourpol.2016.10.015.

9. Gazi A., Skevis G., Founti M. A. Energy efficiency and environmental assessment of a typical marble quarry and processing plant // Journal of Cleaner Production. 2012, vol. 32, pp. 10—21. DOI: 10.1016/J.JCLEPRO.2012.03.007.

10. Ashmole I., Motloung M. Dimension stone: the latest trends in exploration and production technology Greenstone Marble and Granite. Ltd Finstone (SA). 2008, pp. 35—70.

11. Mamasaidov M. T., Mendekeev R. A., Ismanov M. M. Generalized model of technology for article production from stone massif // Journal of Mining Science. 2004, vol. 40, pp. 521—527. DOI: 10.1007/s10913-005-0038-8.

12. Paramonov G. P., Kovalevskyi V. N., Mysin A. V. Determination of the conditions of an effective functioning of elongated cumulative charges in processing the marble stone // Key Engineering Materials. 2020, vol. 836, pp. 19—24. DOI: 10.4028/www.scientific.net/kem.836.19.

13. Ковалев А. В. Направления совершенствования взрывной технологии добычи блочного камня в массиве с интенсивной трещиноватостью // Горные науки и технологии. — 2018. — № 1. — С. 23—34.

14. Бычков В. Г., Кокунина Л. В., Казаков С. В. Буровзрывной способ добычи монолитов и блоков природного камня // Горный журнал. — 2008. — № 1. — С. 45—49.

15. Cardu M., Saltarin S., Todaro C., Deangeli C. Precision rock excavation: Beyond controlled blasting and line drilling // Mining. 2021, vol. 1, pp. 192—210. DOI: 10.3390/mining1020013.

16. Menzhulin M. G., Shishov A. N., Zditovetsky A. V. Spare technology of hard stone blocks cut by using the low brisance explosives / Proceedings of the Annual Symposium on Explosives and Blasting Research. 1996, vol. 75000, pp. 196—202.

17. Sanchidrian J. A., Garcia-Bermudez P., Jimeno C. L. Optimization of granite splitting by blasting using notched holes // Fragblast. 2000, vol. 4, no. 1, pp. 1—11. DOI: 10.1080/ 13855140009408059.

18. Нефедов М. А. Разработка технических решений и эффективных технологий направленного взрывного раскола и разрушения горных пород на карьерах стойматериалов: автореферат дис. доктора технических наук. — СПб.: СПбГГИ, 1993. — 38 с.

19. Zhang Z. X., Chi L. Y., Qiao Y. Fracture initiation, gas ejection, and strain waves measured on specimen surfaces in model rock blasting // Rock Mechanics and Rock Engineering. 2021, vol. 54, pp. 647—663. DOI: 10.1007/s00603-020-02300-2.

20. Лещинский А. В., Шевкун Е. Б., Лысак Ю. А. Управление дроблением железных руд взрывом — путь повышения эффективности обогатительного передела // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2019. — № 4. — С. 41—52. DOI: 10.25018/02361493-2019-04-0-41-52.

21. Khomeriki S., Mataradze E., Chikhradze N., Losaberidze M., Khomeriki D., Shatberashvili G. Elaboration of the charge constructions of explosives for the structure of facing stone // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2017, vol. 95, no. 4, article 042032. DOI: 10.1088/1755-1315/95/4/042032.

22. Saqib S., Tariq S. M., Ali Z. Improving rock fragmentation using airdeck blasting technique // Pakistan Journal of Engineering and Applied Sciences. 2015, vol. 17, no. 1, pp. 46—52.

23. Pal Roy P. Emerging trends in drilling and blasting technology: concerns and commitments // Arabian Journal of Geosciences. 2021, vol. 14, article 652. DOI: 10.1007/s12517-02106949-z.

24. Румянцев А. Е., Парамонов Г. П., Ковалевский В. Н. К вопросу влияния параметров заряда и свойств ВВ на формирование контурной щели // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2013. — № 5. — С. 309—313.

25. Гарнов В. В., Горюнов Б. Г., Сицинская Н. М. Высокоскоростная фоторегистрирующая аппаратура для регистрации ядерных взрывов и других быстропротекающих процессов // Физика горения и взрыва. — 2004. — Т. 40. — № 6. — С. 132—137.

26. Гарнов В. В. Оптические приборы для регистрации ядерных взрывов // История атомного проекта. Вып. 11. — М.: РНЦ «Курчатовский институт», 1997. — С. 75—81.

27. Ефремовцев Н. Н., Трофимов В. А., Шиповский И. Е. Локализация деформаций в волновом поле, наведенном взрывом удлиненного заряда // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2020. — № 8. — С. 73—85. DOI: 10.25018/0236-14932020-80-73-85.

28. Андреев Р. Е., Гридина Е. Б., Жихарев С. Я. Исследование формирования направленного раскола при взрыве удлиненных зарядов взрывчатого вещества // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. — 2018. — № 2. — С. 203—214.

29. Kudryavtsev A. N., Epstein D. B. Hysteresis phenomenon at interaction of shock waves generated by a cylinder array // Shock Waves. 2012, vol. 22, no. 4, pp. 341—349.

30. Гоголев В. М., Менжулин М. Г., Шишов А. Н., Шилова Р. В. Одношаговый метод «крупных частиц» решения двумерных нестационарных задач газовой динамики с выделением разрывов // Фундаментальные проблемы физики ударных волн. — 1987. — Т. 2. — С. 145—147.

31. Крюков Г. М., Смагер И. В., Дрозд И. И. Закономерности формирования зон мелкодисперсного и радиального трещинообразования при разрушении пород взрывом удлиненных зарядов // Записки Горного института. — 2001. — Т. 148. — № 1. — С. 131.

32. Аленичев И. А., Рахманов Р. А., Шубин И. Л. Оценка действия взрыва скважинного заряда в ближнем поле с целью оптимизации параметров буровзрывных работ в приконтурной зоне карьера // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2020. — № 4. — С. 85—95. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-4-0-85-95.

33. Cai M. Practical estimates of tensile strength and hoek—brown strength parameter mi of brittle rocks // Rock Mechanics and Rock Engineering. 2010, vol. 43, pp. 167—184. DOI: 10.1007/s00603-009-0053-1.

34. Saadati M., Forquin P., Kenneth Weddfelt, Larsson P. L., François Hild On the mechanical behavior of granite material with particular emphasis on the influence from pre-existing cracks and defects // Journal of Testing and Evaluation, ASTM International. 2018, vol. 46, pp. 33—45. DOI: 10.1520/JTE20160072.

35. Оника С. Г., Орловский В. Ч., Халявкин Ф. Г., Гец А. К. Сейсмобезопасность крупномасштабных взрывных работ в карьерах природного камня // Горный журнал. — 2020. — № 11. — С. 26—30. DOI: 10.17580/gzh.2020.11.03.

36. Гендлер С. Г., Борисовский И. А. Оценка влияния температурных условий на естественную вентиляцию глубоких карьеров Арктической зоны // Устойчивое развитие горных территорий. — 2022. — T. 14. — № 2. — С. 218—228. DOI: 10.46689/2218-51942021-4-1-59-75.

37. Должиков В. В., Рядинский Д. Э., Яковлев А. А. Влияние интервалов замедления на амплитуды волн напряжений при изучении модели взрыва системы скважинных зарядов // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 6-2. — С. 18—32. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_62_0_18.

38. ASTM C118-16: Standard Terminology Relating to Dimension Stone ASTM International, West Conshohocken, PA, USA, 2016, DOI: 10.1520/C0119-20.

Наши партнеры

Подписка на рассылку

Раз в месяц Вы будете получать информацию о новом номере журнала, новых книгах издательства, а также о конференциях, форумах и других профессиональных мероприятиях.