"Взрывное дело"— научно-технический сборник

Оценка влияния магистральных радиальных трещин, образующихся при камуфлетном взрыве, на условия дегазации пласта

Ключевые слова:дегазация пласта, взрывное воздействие, раздробленные породы, радиальные трещины, компьютерное моделирование, напряженное состояние

Рассматриваются вопросы дегазации пласта с использованием взрывного воздействия. Проведены расчеты волнового и постволнового разрушения пласта при камуфлетном взрыве скважинного заряда. Установлено, что при взрыве детонирующих зарядов в зоне дробления пород окружные и радиальные напряжения являются напряжениями сильного сжатия и в процессе нагружения пласта, и при его разгрузке. Зона дробления пород должна быть непроницаемой, и газообразные продукты взрыва не могут участвовать в развитии магистральных трещин, а эти трещины не могут быть каналами для миграции газа к скважине.

1. Покровский Г.И. Взрыв. – M.: Недра, 1980. – 190 с.
2. Тюпин В.Н. Взрывные и геомеханические процессы в трещиноватых напряженных горных массивах. – Белгород: ИД «Белгород» НИУ «БелГУ», 2017. – 192 с.
3. Викторов С.Д., Галченко Ю.П., Закалинский В.М., Рубцов С.К. Разрушение горных пород сближенными зарядами. – М.: Научтехлитиздат 2006. – 276 с.
4. Ghose A.K., Joshi A. Blasting in Mining – New Trends. – CRC Press, 2012. DOI: 10.1201/b13739.
5. Yi Li, Jie Cao, Xianfeng Chen Chuyuan Huang, Qi Zhao. Numerical Investigation on Crack Formation and Penetration Mechanism between Adjacent Blastholes. Shock and Vibration Volume 2020, Article ID 8816059, 10 pages. DOI:10.1155/2020/8816059.
6. Шер Е.Н., Александрова Н.И. Динамика развития зон разрушения при взрыве сосредоточенного заряда в хрупкой среде // ФТПРПИ. – 2000. – № 5. – С. 54-68.
7. Meyers M. Dynamic failure: mechanical and microstructural aspects // Journal de Physique IV Colloque. 1994. 04(C8). pp. 597-621.
8. Brian N. C., Gao H, Gross D., Rittel D. Review – Modern topics and challenges in dynamic fracture. Journal of the mechanics and physics of solids. 2005. Vol. 53. pp. 565-596.
9. Кочанов А.Н., Одинцев В.Н. Волновое предразрушение монолитных горных пород при взрыве // ФТПРПИ. – 2016. – № 6. – С. 38–48.
10. Thornton D., Kanchibotla S., Brunton I. Modelling the impact of rock-mass and blast design variation on blast fragmentation, Fragblast, vol. 6, no. 2, 2002. pp. 169–188. DOI: 10.1076/frag.6.2.169.8663.
11. Yi C., Sjöberg J., Johansson D., Petropoulos N. A numerical study of the impact of short delays on rock fragmentation. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, vol. 100, 2017, pp. 250-254.
12. Камянский В.Н. Моделирование взрыва скважинных зарядов в среде ANSYS // Проблемы недропользования. – 2017. – №1(12). – С. 119-126.
13. Shipovskii I.E. Simulation for fracture by smooth particle hydrodynamics code, Scientific Bulletin of National Mining University, 2015, Vol. 145, Issue 1. pp. 76–82.
14. Родионов В.Н., Адушкин В.В., Ромашев А.Н. и др. Механический эффект подземного взрыва. – М: Недра. – 1971. – 224 с.
15. Крюков Г.М. Физика и моменты разных видов разрушения горной породы при взрыве в ней удлиненного заряда ПВВ. – М.:Изд. Московского гос. горного университета. – 2009. – 48 с.
16. Дугарцыренов А.В. Динамика напряженно-деформированного состояния горных пород при камуфлетном взрыве сосредоточенного заряда // ГИАБ. – 2007. – №4. – С. 166-179.
17. Шер Е.Н., Черников А.Г. Расчет параметров радиальной системы трещин, образующейся при взрыве удлиненного заряда в хрупких горных породах // Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук. – 2015. Том 2. – №2. – С. 299-303.
18. Одинцев В.Н., Закалинский В.М., Лапиков И.Н., Мингазов Р.Я. Моделирование направленности взрывного взаимодействия сближенных зарядов // Взрывное дело. – 2022. – №136/93. – С. 5-24.
19. Малинин Н.Н. Прикладная теория пластичности и ползучести. – М.: Машиностроение. – 1975. – 400 с.
20. Черепанов Г.П. Механика хрупкого разрушения. – М.: Наука. – 1974. – 640 с.
21. Wang J., Elsworth D., Cao Y., Liu Sh. Reach and geometry of gas-driven fractures // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2020. Vol.129. N104287. 12p. DOI: 10.1016/j.ijrmms.2020.104287.
22. Меркулов А.А., Балдин А.В., Дуванов А.М. Газодинамические методы вскрытия пластов. Нефтяное хозяйство. – 2006. – №9. – С. 115-117.
23. Schmidt R.A, Boade R.R, Bass R.C. A new perspective on well shooting-behavior of deeply buried explosions and deflagrations. J Petrol Technol. 1981;33:1305–1311. DOI: 10.2118/8346-PA.
24. Одинцев В.Н., Шиповский И.Е. Моделирование особенностей «мягкого» взрывного воздействия на угольный пласт // Взрывное дело. – 2021. – №130/87. – С. 15-31.

Структурные особенности деформирования горных пород при взрывном разрушении

Ключевые слова:взрывчатое вещество, структура горной породы, дефекты структуры, волна напряжений, пластическое течение, взрывная полость, законы затухания, диссипативные процессы, фронт волны сжатия

Определены основные закономерности затухания волн напряжений при взрыве в упругопластических твердых средах. Проведено разделение главных напряжений и показаны границы изменения знака азимутальных напряжений, определяющих начальную область формирования радиальных трещин. Экспериментально установлены различия в законах затухания максимальной массовой скорости и смещений в ближней и дальней зонах действия взрыва в исследуемых твердых средах.

1. Родионов В.Н., Сизов И.А. О неупругих напряжениях в твердом теле с неоднородностями // Сборник «Взрывное дело», М. «Недра»,1998, № 90/47, с. 5-17.
2. Жариков И.Ф. Эффективность управления процессами буровзрывной подготовки горного массива к экскавации// Сб. «Взрывное дело», 2012, № 108/65, с. 82-92.
3. Компанеец А.С. Ударные волны в пластически уплотняющейся среде// ДАН, т. 109,1986, № 1, с. 23-28.
4. Родионов В.Н., Сизов И.А., Цветков В.М. Основы геомеханики// М, Недра, 1996, с. 299.
5. Садовский М.А., Адушкин В.В., Спивак А.А. О размере зон необратимого деформирования при взрыве в блочной среде// Механическое действие взрыва, М. ИДГ РАН, 1994, с. 54-61.
6. Жариков И.Ф. Проблемы подготовки взорванной горной массы на глубоких горизонтах// Сборник «Взрывное дело», М. 2019, № 121/75, с. 109-121.

О повышении эффективности и безопасности взрывных работ

Ключевые слова:взрывчатые вещества, эмульсионные взрывчатые вещества, взрывные работы, трещиноватые массивы, средства инициирования, сейсмический эффект, цифровые технологии, безопасность горного производства, подготовка кадров взрывного дела

В статье приведён обзор текущего состояния дел в области повышения эффективности и безопасности основных направлений взрывных работ. Положительные качества эмульсионных взрывчатых веществ (ЭВВ) послужили основанием их широкого распространения при добыче твердых полезных ископаемых во всем мире. Высококонцентрированные эмульсии характеризуются значительной поверхностной энергией раздела фаз, поэтому могут быть получены и сохранены только с применением поверхностно-активных веществ (ПАВ). На стабильность эмульсии также большое влияние оказывает качество окислителя, горючего и эмульгатора. В настоящее время в рамках импортозамещения осуществляется переход исключительно на отечественные компоненты взрывчатых составов, что может сказаться на их физико-химических свойствах. В России наибольшее распространение среди средств инициирования получили неэлектрические системы, состоящие из ударно-волновой трубки, соединенной с капсюлем-детонатором. Их применение с учетом необходимости импортозамещения, сталкивается с рядом проблем, которые успешно решаются. Вопросы повышения эффективности взрывных работ в промышленности невозможно решить без подготовки квалифицированных научных и инженерных кадров.

1. Кук М.А. Наука о промышленных взрывчатых веществах/ М.А. Кук. – М.: Недра. – 1980. – 453 с.
2. Сюйгуан В. Эмульсионные взрывчатые вещества. Пер. монографии проф. Ван Сюйгуан издания Metallurgical Industry Press, Beijing, 1994г./ Ван Сюйгуан.- Красноярск: Metallurgical Industry Press, 2012.- 380 с.
3. Колганов Е.В. Эмульсионные промышленные взрывчатые вещества. 1-я книга (Составы и свойства) / Е.В. Колганов, В.А. Соснин - Дзержинск Нижегородской области, издательство ГосНИИ «Кристалл», 2009. 592 с.
4. Соснин В.А. Состояние и перспективы развития промышленных взрывчатых веществ в России и за рубежом / В.А. Соснин, С.Э. Межерицкий, Ю.Г. Печенев // Горная промышленность, 2017. - № 5. - С. 60-64.
5. Иоффе В.Б. Научные основы безопасного производства и применения эмульсионных взрывчатых веществ типа «Сибиритов» на горных предприятиях: дисс. … докт. техн. наук: 05.26.03, 25.00.20/ Иоффе Валерий Борисович. – М., 2002. – 349 с.
6. Lee J. Detonation and shock initiation properties of emulsion explosive / J. Lee J. and etc. // Proc. 9th Intern. Detonation Symp., Portland, Origon, 1989.- pp.263-271.
7. Lee J. Detonation behaviour of emulsion explosives / J. Lee J., P.A. Persson // Propellants, Explosives, Pyrotechnics. - 1990.- V.15.- №5.- pp.208-216.
8. Deribas A.A. Mechanism of detonation of emulsion explosives with hollow microballons / A.A. Deribasand etc // XII International Conference on the Methods of Aerophysical Research: 28 June – 3 July, 2004, Novosibirsk, Russia. - Novosibirsk, 2004. - Part I. - pp.75-80.
9. Жученко Е.И. О детонации скважинных зарядов эмульсионных взрывчатых веществ, сенсибилизированных газовыми включениями / Е.И. Жученко, В.Б. Иоффе, Б.Н. Кукиб // Взрывное дело. - Выпуск №110/67. - М.: ЗАО “МВК по взрывному делу”. - 2013. - С.88-99.
10. Решетняк А.Ю. Детонация эмульсии на основе аммиачной селитры с ценосферами: автореф. дис. … канд.техн. наук: 01.02.05 / Решетняк Александр Юрьевич.- Новосибирск, 2007.- 20 с.
11. Маслов И.Ю. Разработка технологии взрывной отбойки обводненных горных пород глубокими скважинами с применением эмульсионных взрывчатых веществ на основе пенополистирола: Автореф. дисс. … канд. техн. наук: 25.00.20/ Маслов Илья Юрьевич. - М. - 2013. - 23 с.
12. Рафейчик С.И. Экспериментальное и численное исследование параметров детонации эмульсионных взрывчатых веществ с микробаллонами из стекла: автореф. дис. … канд. физ-мат. наук: 01.04.17 / Рафейчик Сергей Игорьевич. - Новосибирск, 2014. - 19с.
13. Медведев А.Е. Приближенно-аналитические решения задач механики реагирующих, многофазных сред: Дисс. … докт. физ.-мат. наук: 01.02.05 / Медведев Алексей Елизарович. - Новосибирск, 2015. – 208 с.
14. Соснин В.А. Особенности механизма детонации эмульсионных взрывчатых веществ / В.А. Соснин [и др.] // Вестник Казанского технологического университета. - 2016. - Т. 19. - № 19. - С. 28-33.
15. Горинов С.А. Инициирование и детонация эмульсионных взрывчатых веществ /Горинов С.А. – Йошкар-Ола: ООО ИПФ «Стринг». – 2020. – 214 с.
16. Белин В.А. Ключевые аспекты разработки стандарта подготовки горных инженеров по специальности «Взрывное дело»/ В.А. Белин, М.Г. Горбонос// Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). – 2008. № 12. – С. 40—49.

Формирование пор в гранулах аммиачной селитры в процессе пропитки топливными эмульсиями

Ключевые слова:гранула аммиачной селитры, топливная смесь, размер пор в поверхности аммиачной селитры, уравнение Дарси, дисперсный состав глобул эмульсии, вязкость топливной смеси

В работе представлены результаты исследований по созданию модели формирования пор в гранулированной аммиачной селитре (АС) с применением топливных смесей, содержащих поверхностно-активные вещества (ПАВ). Актуальность исследований обусловлена необходимостью устранения основного недостатка современных промышленных взрывчатых веществ (ПВВ), который заключается в неполном химическом превращении смесевых гранулированных взрывчатых веществ типа АС/ДТ и эмульсионных ПВВ. Одним из способов устранения этого недостатка является формирование системы пор, через которые проникает топливная смесь, содержащая ПАВ, жидкие и твердые сенсибилизаторы и энергетические добавки, обеспечивая увеличение площади контакта топлива и окислителя. Представлены полученные в ИПКОН РАН результаты исследований дисперсного состава вновь образованных каналов в стекловидной поверхности гранул АС. Рассмотрены основные исходные положения, ограничения и зависимости для моделирования процесса проникновения топлива в гранулы АС. Предложена модель течения эмульсии в порах на основе уравнением Дарси.

1. Захаров В.Н., Ефремовцев Н.Н., Федотенко В.С. Исследование техногенного воздействия взрывного разрушения горных пород при освоении месторождений полезных ископаемых открытым способом // Горная промышленность. 2022. № 6. С. 61–68.
2. Трубецкой К.Н., Каплунов Д.Р., Рыльникова М.В. Проблемы и перспективы развития ресурсосберегающих и ресурсовоспроизводящих геотехнологий комплексного освоения недр Земли // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2012. № 4. С. 116–124
3. Айнбиндер И.И., Жариков И.Ф., Шендеров А. И. Энергоэффективность комбинированной системы разработки открытым способом при разработке угольных месторождений // ГИАБ. 2013. № 6. С. 75–82.
4. Efremovtsev N., Kvitko S. Methodological Aspects of Properties and Blast Energy Kinetics Control of industrial of Explosives. Proseedings of the 8th International Conference on Physical problems of Rock Destruction. 2014. Published by Metallurgical Industry Press, China.
5. Ефремовцев Н.Н. Новые технологии поризации аммиачной селитры и составы промышленных взрывчатых веществ // Горная промышленность. 2015. № 2 (120).С. 118.
6. Ефремовцев Н.Н. Новые промышленные взрывчатые вещества и технологии их производства на основе поризующих эмульсий для горной промышленности // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2018. № S1. S. 178–191.
7. Ефремовцев Н.Н., Левачев С.М., Харлов А.Е. Исследование удерживающей способности гранулированной аммиачной селитры // Взрывное дело. 2018. № 121-78. С. 76–90.
8. Викторов С.Д., Ефремовцев Н.Н., Жданов Ю.В., Закалинский В.М., Левачев С.М., Харлов А.Е. Методология разработки и результаты испытаний промышленных взрывчатых веществ, содержащих прямые эмульсии // Взрывное дело. 2019. № 123-80.
9. Викторов С.Д., Ефремовцев Н.Н., Закалинский В.М., Лапиков И.Н. Методология разработки и применения инновационных энергоемких материалов для эффективного и экологически безопасного разрушения горных пород. Материалы 6-й международной научно-технической конференции «Решение экологических и технологических проблем горного производства на территории России, ближнего и дальнего зарубежья. 2019. АО «ВНИИПИпромтехнологии» . С. 259–263.
10. Ребиндер П.А. Поверхностные явления в дисперсных системах. Физико-химическая механика. Избранные труды. – М.: 1979. – 384 с.
11. Masalova I., Malkin A.Ya. Peculiarities of rheological properties and flow of highly concentrated emulsions: the role of concentration and droplet size // Colloid Journal. 2007. V. 69. P. 185–197.
12. Malkin A.Ya., Masalova I. Shear and normal stresses in flow of highly concentrated emulsions // J. Non-Newtonian Fluid Mech. 2007. V. 147. P. 65–68.
13. Masalova I., Malkin A.Ya., Foudazi R. Yield stress as measured in steady shearing and in oscillations // Appl. Rheol. 2008. V. 18. № 447090.
14. Masalova I., Malkin A.Ya. Flow of Super-Concentrated Emulsions // Journal of Rheology. 2006. V. 50, № 435. P. 412–418.
15. Ефремовцев Н.Н., Гольберг Г.Ю., Жаворонко С.Н. Реологические свойства прямых эмульсий используемых для производства Гранулита «ЕФ-П». Сборник докладов ХV Международная научно-практическая конференция по взрывному делу. 2015. С. 46–49.
16. Ефремовцев Н.Н., Гольберг Г.Ю. Результаты исследования влияния различных факторов на реологические свойства прямых эмульсий используемых для производства гранулитов // Взрывное дело. 2015. № 114-71. С. 178–185.
17. Ефремовцев Н.Н., Левачев С.М., Харлов А.Е., Гольберг Г.Ю. Управление реологическими свойствами эмульсионных энергоемких материалов для создания роботизированных технологий формирования детонационных систем. В сборнике 17 Международная научно-практическая конференция по горному и взрывному делу 09.09.18-16.09.2018. Сочи, 2018. С. 36-37.
18. Efremovtsev N.N., Harlov A.E., Levachev S.M. Smart Impact of Nano-Micro Structures of Energy-Saturated Materials on Their Characteristics Optimization // Proceedings of the international conference on physical mesomechanics. materials with multilevel hierarchical structure and intelligent manufacturing technology, Tomsk, 05-09 October 2020. – Tomsk: AIP Publishing, 2020.

Размеры газовых микропор, сенсибилизирующих эмульсионное взрывчатое вещество по глубине нисходящего скважинного заряда

Ключевые слова:эмульсионное взрывчатое вещество, сенсибилизация, газовый пузырек, скорость всплытия, способность к взрывчатому разложению

При сенсибилизации эмульсионных взрывчатых веществ (ЭВВ) газовыми микропузырьками (ГМП) размеры последних оказывают значительное влияние на детонацию и восприимчивость ЭВВ к инициирующему импульсу. Данные обстоятельства служат источником опасности возникновения отказов при взрывании скважинных зарядов, поэтому выявление закономерностей изменения размеров ГМП с глубиной имеет важное практическое значение. В работе приведена теоретическая оценка размеров ГМП, сенсибилизирующих ЭВВ, по глубине нисходящего скважинного заряда. Показано, что изменения относительной пористости ЭВВ и относительного радиуса ГМП с глубиной – определяются, преимущественно, глубиной. При этом пористость и радиус ГМП в ЭВВ на основе более плотной матричной эмульсии уменьшаются с глубиной быстрее, чем в ЭВВ с менее плотной матричной эмульсии, особенно на больших глубинах. Общая пористость ЭВВ с глубиной уменьшается тем быстрее, чем меньше начальная пористость ЭВВ. Полученные закономерности представляют интерес для специалистов занимающихся применением ЭВВ и совершенствованием их рецептур.

1. Сюйгуан В. Эмульсионные взрывчатые вещества. Пер. монографии проф. Ван Сюйгуан издания Metallurgical Industry Press, Beijing, 1994г. / Ван Сюйгуан. - Красноярск: Metallurgical Industry Press, 2012. - 380 с.
2. Колганов Е.В. Эмульсионные промышленные взрывчатые вещества. 1-я книга (Составы и свойства) / Е.В. Колганов, В.А. Соснин - Дзержинск Нижегородской области, издательство ГосНИИ «Кристалл», 2009. 592 с.
3. Соснин А.В. Влияние размеров и параметров микросфер на скорость детонации в эмульсионных взрывчатых веществах / А.В. Соснин // Взрывное дело. Выпуск № 105/62. - М.: ЗАО “МВК по взрывному делу”, 2011. - С.199-209.
4. Соснин В.А. Особенности механизма детонации эмульсионных взрывчатых веществ / В.А. Соснин, Межерицкий С.Э, Печенев Ю.Г. и др. // Вестник Казанского технологического университета. - 2016. - Т. 19. - № 19. - С. 28-33.
5. Медведев А.Е. Приближенно-аналитические решения задач механики реагирующих, многофазных сред: Дисс. … докт. физ.-мат. наук: 01.02.05 / Медведев Алексей Елизарович. - Новосибирск, 2015. – 208 с.
6. Горинов С.А. Инициирование и детонация эмульсионных взрывчатых веществ / С.А. Горинов. – Йошкар-Ола: Стринг. - 2020. – 214 с.
7. Yunoshev A.S. Influence of artificial pores on the detonation parameters of an emulsion explosive /A.S. Yunoshev, V.V. Sil’vestrov, AV. Plastinin , S.I. Rafeichik // Combustion, Explosion, and Shock Waves. – 2017. – volume 53. - p. 205–210.
8. Al-Sabagh A.M. Preparation and investigation of emulsion explosive matrix based on gas oil for mining process/ A. M. Al-Sabagh, M.A. Hussien, M.R. Mishrif, A.E. El-Tabey// Journal of Molecular Liquids. – 2017. – N 4. – p. 238-243. -DOI:10.1016/j.molliq.2017.04.085
9. Balakrishnan V. Field investigashion in the dttonation behavior of emulsion expkosive columb induced with air gaps/ V. Balakrishnan, M. Pradhan, P. Y. Dhekne //Mining Science. – 2019. – Vol. 26. – Pp. 55–68. - DOI:10.37190/msc192605.
10. Fang H. Effects of content and particle size of cenospheres on the detonation characteristics of emulsion explosive/ Hua Fang, Yang-Fan Cheng, Chen Tao et al. // Journal of energetic materials.– 2021.– Vol. 29.– P. 197-214.- DOI:10.1080/07370652.2020.1770896.
11. Жученко Е.И. Применение ЭВВ, сенсибилизированных методом газогенерации, в глубоких скважинах / Жученко Е.И., Иоффе В.Б., Кукиб Б.Н. и др. // Безопасность труда в промышленности. - 2002. - № 11. - С.30-32.
12. Фокин В.А. Распределение плотности эмульсионных взрывчатых веществ по высоте колонки скважинного заряда / В.А. Фокин // Изв. ВУЗов. Горный журнал. - 2007. - №3. - С.89-94.
13. Иляхин С.В. Плотность эмульсионных взрывчатых веществ (ЭВВ) с химической газогенерацией, содержащих сухую фазу, и ЭВВ, сенсибилизированных полистиролом, по высоте скважинного заряда / С.В. Иляхин, И.Ю. Маслов // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). Отдельный (специальный) выпуск. - 2012. - № 12. - 12 с.
14. Горинов С.А. Плотность эмульсионного взрывчатого вещества, сенсибилизированного газовыми порами, по длине восстающего скважинного заряда / С.А. Горинов, И.Ю. Маслов // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). Отдельные статьи (специальный выпуск) - 2013. - № 11. - 12 с.
15. Соснин В.А. Состояние и перспективы развития промышленных взрывчатых веществ в России и за рубежом /В.А. Соснин, С.Э. Межерицкий // Вестник Казанского технологического университета. – 2016. – Т. 19. - № 19. – С. 84-89.

Исследование влияния бризантности и работоспособности вв на эффективность контурного взрывания

Ключевые слова:контурное взрывание, контурный заряд, контурный шпур, бризантность, работоспособность, разрушение горных пород, бризантное действие, удлиненный заряд, промышленные ВВ

В статье рассмотрены влияния бризантности и работоспособности взрывчатых веществ (ВВ) на эффективность контурного взрывания. Одним из существенных факторов, влияющих на результаты контурного взрывания, является правильный выбор типа ВВ для контурных зарядов. Практика применения технологии контурного взрывания показывает, что ВВ для зарядов, размещаемых в контурных шпурах, должно обладать малой бризантностью при достаточной мощности, (работоспособности), обеспечивающей получение энергии ударной волны, достаточной для разрушения горных пород, либо бризантное действие ВВ в момент взрыва должно быть искусственно понижено. В первый период исследования в зарядах контурных шпуров были испытаны промышленные ВВ в патронах стандартного диаметра с целью получения зависимости величины переборов и нарушенности массива от сорта ВВ. Были испытаны 2 наиболее распространенных типа патронированных ВВ: Аммонит №6ЖВ и Ауманнит в нормальных удлиненных зарядах без инертных прокладок, что исключало влияние конструкции заряда на результаты взрыва.

1. НИС института «Оргэнергострой». Научно-технический отчет по теме: «Участие в совершенствовании паспортов буровзрывных работ при строительстве подземных сооружений Токтегульской ГЭС». – Договор №1197, 2003. – 137 с.
2. Степанов П.Д. Контроль профиля выработок большого поперечного сечения в гидротехническом строительстве // Сб. «Методы замера контуров горных выработок при взрывных работах». Инф. вып. ИГД им. А.А. Скочинского, 1995. – 162 с.
3. Чукан Б.К. и др. Пути снижения переборов при проходке горных выработок. – Ростов-на-Дону, 2002. – 27 с.
4. Ханукаев А.Н. О физической сущности процесса разрушения горных пород взрывом // Сб. «Вопросы теории действия взрыва». – М.: изд. АН РФ, 2006. – 201 с.
5. Единые правила безопасности при ведении взрывных работ. – М.: Недра, 1994. – 238 с.
6. Правила техники безопасности при строительстве гидротехнических тоннелей. – М., Оргэнергострой, 1996. – 107 с.
7. Рахимов В.Р., Казаков А.Н., Хасанов А.Р. Исследование напряженно-деформированного состояния горных пород // Вестник ТашГТУ. ‒ Ташкент, 2011. ‒ №1-2. – С. 167-171.

Влияние конструкции заряда на эффективность контурного взрывания

Ключевые слова:технология контурного взрывания, контурные заряды, промышленные ВВ, перебор, коэффициент использования шпура «КИШ», «канальный эффект»

В статье рассмотрены конструкции заряда для контурного взрывания. Технология контурного взрывания в качестве обязательного условия предполагает использование для контурных зарядов взрывчатых веществ (ВВ) с малым начальным давлением газов при взрыве при достаточной работоспособности необходимой для разрушения горных пород. Однако, у большинства промышленных ВВ рост мощности (работоспособности) сопровождается увеличением начального давления при взрыве, вследствие чего ни одно из них не может быть рекомендовано для применения в патронах стандартного диаметра, близкого к диаметру шпура. Взрыв таких зарядов независимо приведет к дроблению ближайших участков горной породы на контуре выработки.

1. Ключников А.В. Исследование параметров контурного взрывания при проходке горных выработок // Инф. вып. ИГД им. А.А. Скочинского. – Москва, 1995. – Вып. 149. – С. 43-48.
2. Масаев Ю.А. Расчет параметров БВР при сооружении вертикальных стволов. – Кемерово: КузГТУ, 2003. – 35 с.
3. Правила безопасности при строительстве метрополитенов и тоннелей. – М.: Оргтранстрой, 1991. – 681 с.
4. НИС института «Оргэнергострой». Научно-технический отчёт по теме: «Научно–исследовательские работы по подземным сооружениям Нурекской ГЭС». Буровзрывные работы. – Договор №562, 2002. –137 с.
5. НИС института «Оргэнергострой». Научно–технический отчет по теме: «Участие в совершенствовании паспортов буровзрывных работ при строительстве подземных сооружений Токтегульской ГЭС». – Договор №1197, 2003. – 137 с.
6. Степанов П.Д. Контроль профиля выработок большого поперечного сечения в гидротехническом строительстве // Сб. «Методы замера контуров горных выработок при взрывных работах». Инф. вып. ИГД им. А.А. Скочинского, 1995. – 162 с.

Экспериментальная оценка эффективности кислотогенерирующих твердотопливных зарядов в комплексе с зарядом скважинного перфоратора

Ключевые слова:кислотогенерирующий твердотопливный заряд, перфорация, заряд перфоратора, аммоний хлорнокислый, аммоний азотнокислый, гексахлорэтан, политетрафторэтилен, комбинированная мишень

Выполнены экспериментальные исследования по оценке пробивной способности зарядов скважинных перфораторов, функционирующих в комплексе с кислотогенерирующими твердотопливными зарядами. Оценка пробивной способности проводилась по комбинированной мишени, состоящей из стального диска, имитирующего обсадную колонну и бетонного блока, имитирующего породу нефтяного пласта. В качестве параметров, по которым проведена оценка эффективности действия, выбраны глубина и диаметр канала, формируемого в бетонном блоке, форма и диаметр отверстия, формируемого в стальном диске. Установлено, что конфигурация твердотопливного заряда существенно влияет на показатели эффективности. Отсутствие конической выемки способствует снижению пробивной способности, что связано с нарушением формирования кумулятивной струи, контактирующей с зарядом на ранней стадии формирования. При наличии конической выемки наблюдается увеличение пробивной способности до 25% по глубине и до 100% по диаметру канала в бетонном блоке.

1. Басарыгин Ю.М., Булатов А.И., Проселков Ю.М. Закачивание скважин – М.: ООО Недра-Бизнесцентр, 2000. – 670 с.
2. Патент РФ №2250359 C2, 20.04.2005.
3. Бойко В.С. Разработка и эксплуатация нефтяных месторождений. – М.: Недра, 1990. – 427с.
4. Патент РФ № 2436827 C2, 20.12.2011.
5. Чипига С.В., Садыков И.Ф., Марсов А.А. и др. Расчетно-теоретическое обоснование возможности создания универсального состава топлива термоисточника для обработки нефтяных скважин// Вестник Казанского технологического университета. 2012. т.15. №7. С. 174-176.
6. Чипига С.В., Садыков И.Ф., Марсов А.А., и др. Разработка состава топлива газогенератора для обработки нефтяных скважин// Вестник Казанского технологического университета. 2012. т.15. №7. С. 168-170.
7. Мокеев А.А., Солдатова А.С., Бадретдинова Л.Х. и др. Исследование физической стабильности энергонасыщенных составов химически активного элемента, предназначенного для обработки нефтяных скважин// Взрывное дело. 2012. №107-64. С. 49-59.
8. Петров А.С., Мокеев А.А., Гарифуллин Р.Ш. и др. Сгораемые кислотогенерирующие композиции для повышения нефтеотдачи пластов // Взрывное дело. 2018. № 121-78. С. 124- 134.
9. Сальников А.С., Гильманов Р.З., Марсов А.А. и др. Недетонирующие энергонасыщенные материалы на основе нитрата аммония, применяемые в технологиях интенсификации нефтедобычи// Вестник технологического университета. - 2016. - Т.19. - №19. - с. 66-70.
10. Чипига С.В., Садыков И.Ф., Марсов А.А. и др. Устройство и технология для комплексной перфорации и термогазокислотной обработки призабойной зоны скважины // Вестник Казанского технологического университета. 2012. Т 15. №24. С. 126.
11. Мокеев А.А., Сальников А.С., Бадретдинова Л.Х. и др. Исследование комбинированных зарядов энергонасыщенных материалов для обработки нефтяных скважин // Вестник Казанского технологического университета. 2014. Т. 17. №15. С. 268-269.
12. Патент РФ №2469180 C2, 10.12.2012.
13. Патент РФ №2633883 C1, 19.10.2017.

Динамика распространения волн деформаций в трещиноватых массивах при взрыве зарядов ВВ

Ключевые слова:взрывные работы, трещиноватые массивы, волны напряжений, волны деформаций, скорость и время распространения, ширина развала, численные расчеты, достоверность, эффективность и безопасность горного производства

Анализ литературных источников указывает на то, что при взрывании в трещиноватом массиве горных пород помимо волн напряжений и сейсмовзрывных волн появляются волны деформаций, представляющие собой перемещение отдельностей массива от зарядов взрывчатых веществ (ВВ). Цель статьи: численно определить скорость распространения волн деформаций при взрывании групп зарядов ВВ в законтурной части трещиноватых массивов и скорость смещения откоса уступа. Приведен механизм формирования волн деформаций и формулы расчета скорости и времени их распространения при взрывании зарядов ВВ в трещиноватых массивах. Численные расчеты скорости волн деформаций согласуются со скоростью разлета горных пород с откоса уступов, определенных различными авторами с помощью скоростной киносъемки. Математический анализ формул расчета скорости волн деформаций, ширины развала горной массы и сопоставление численных расчетов с фактическими данными говорит о достоверности формул. Учет эффекта распространения волн деформаций в трещиноватых породах позволяет его использовать для повышения эффективности и безопасности отдельных технологических процессов открытого и подземного горного производства.
Исследование выполнено при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации в рамках Государственного задания №FZWG-2023-0011.

1. Черниговский А.А. Применение направленного взрыва в горном деле и строительстве. – М.: Недра, 1976. 318 с.
2. Вовк А.А., Смирнов А.Г., Благодаренко Ю.А. О двух составляющих поля напряжений вблизи заряда ВВ // ФТПРПИ. 1976. №6. С. 28-31.
3. Кутузов Б.Н., Тюпин В.Н. Определение интервала короткозамедленного взрывания зарядов в трещиноватом массиве // Изв. ВУЗов. Горный журнал. 1979. №1. С. 28-35.
4. Тюпин В.Н. Взрывные и геомеханические процессы в трещиноватых напряженных горных массивах. – Белгород: ИД «Белгород» НИУ «БелГУ», 2017. – 192 с.
5. Ракишев Б.Р. Исследование выполнено при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации в рамках Государственного задания №FZWG-2023-0011 Прогнозирование технологических параметров взорванных пород на карьерах. – Алма-Ата: Наука. 1983. 240 с.
6. Адушкин В.В., Каазик П.Б., Ракишев Б.Р. Исследование динамики движения массива при взрывании уступов скважинными зарядами. – В кн. Взрывное дело. - М. 1976. №76/33. С. 98-100.
7. Лемеш В.А., Поздняков Б.В. Исследование кинематических закономерностей сдвижения скальных пород взрывом в зоне разрушения. // ФТПРПИ. 1972. №4. С. 36-40.
8. Ракишев Б.Р. О моделировании процесса образования навала взорванной породы. – В кн. Взрывное дело. - М. 1976. №77/34. С. 252-260.
9. Друкованный М.Ф. Методы управления взрывом на карьерах. – М.: Недра, 1973. 414 с.
10. Ткачук К.М., Ткачев С.И. Исследование действия взрыва колонкового заряда с использованием скоростной киносъемки – Изд. ВУЗов. Горный журнал. 1966. №4. С. 73-76.
11. Кутузов Б.Н. Ресурсосбережение при массовых взрывах на карьерах // Горный информационно-аналитический бюллетень. 1995. Вып.6. С. 37-43.
12. Tyupin V.N. Geomechani calbehavi or of jointed rock mass in the large-scale blast impact zone // Eurasian Mining. 2020. №2. Pp.11-14. DOI: 10.17580/em.2020.02.03.
13. Ильин А.И., Гальперин А.М., Стрельцов В.И. Управление долговременной устойчивостью откосов на карьерах. – М.: Недра, 1985. 248 с.
14. Белин В.А. Исследования качества взрывных работ при использовании эмульсионных взрывчатых веществ. // В сб.: Взрывное дело—2020. — № 127/84. — М.: ИПКОН РАН. с.37-64
15. Баум Ф.А., Орленко Л.П., Станюкович К.П., Челышев В.П., Шехтер Б.И. Физика взрыва. – М.: Наука. 1975. 704 с.
16. Шевкун Е.Б., Лещинский А.В., Лысак Ю.А., Плотников А.Ю. Особенности взрывного рыхления при увеличенных интервалах замедления // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2017. № 4. С. 272—282.
17. Рахманов Р.А., Лоеб Д., Косухин Н.И. Оценка смещений рудных контуров после взрыва с применением BMM-системы // Записки Горного института. 2020. Т.245. С.547-553.DOI:10.31897/ PMI.2020.5.6.
18. Тюпин В.Н. Интенсификация кучного выщелачивания руды с использованием энергии взрыва // Горный журнал. 2019. №8. С.61-64. DOI:10.17580/gzh.2019.08.11.
19. Yang L.-Y., Ding C.-X. Fracture mechanism due to blast-imposed loading under high static stress conditions // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2018. Vol. 107. P. 150–158.
20. Белин В.А., Холодилов А.Н., Господариков А.П. Методические основы прогнозирования сейсмического действия массовых взрывов // Горный журнал. 2017. №2. С. 66-68.
21. Жариков С.Н., Кутуев В.А. Анализ сейсмического эффекта в различных породах и грунтовых условиях // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2020. – № 12. – С. 44–53. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-12-0-44-53.
22. Тюпин В.Н. Параметры сейсмического действия массовых взрывов в изотропном и сложноструктурном горных массивах карьеров //Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2021. № 12. С. 47–51. DOI: 10.25018/0236-1493-2021-12-0-47.
23. Gui Y.L., Zhao Z.Y., Jayasinghe L.B., Zhou H.Y., Goh A.T.C., Tao M. Blast wave induced spatial variation of ground vibration considering field geological conditions // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2018, vol. 101, pp. 63—68. DOI: 10.1016/j.ijrmms.2017.11.016.
24. Li J. C., Li N. N., Chai S. B., Li H. B. Analytical study of ground motion caused by seismic wave propagation across faulted rock masses // International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics. 2017, vol. 42, no 1, pp. 95—109. DOI: 10.1002/nag.2716.
25. Manchao H., Fuqiang R., Dongqiao L. Rockburst mechanism research and its control // International Journal of Mining Science and Technology. 2018. Vol. 28. No 5. Pр. 829—837.
26. Кутузов Б.Н., Тюпин В.Н. Метод расчета параметров буровзрывных работ на карьерах с целью обеспечения заданного качества дробления горных пород// Горный журнал. 2017.№ 8. С.66-69. DOI: 10.17580/gzh.2018.01.09.

Математическое моделирование конвективно-диффу-зи¬он¬ного переноса известняковой пыли на почвы прилегающей территории нарушенных открытыми горными работами

Ключевые слова:энергия взрыва, математическое моделирование, открытые горные работы, почва, добыча известняка, загрязнитель, миграция вещества, статистический анализ, распространение примесей в почве

Взрывной способ добычи известняка сопровождается выделением известняковой пыли. Перераспределение твердых частиц сопровождается запуском различных физико-химических процессов в почве. Для оценки распространения загрязнителя по глубине почвенного профиля показывает различную концентрацию токсичного вещества. Для моделирования переноса загрязняющего компонента рассмотрена математическая модель процессов массопереноса загрязнителя в твердой фазе с использованием уравнения конвективной диффузии с использованием первого закона Фика. Предложенная в работе автором математическая модель учитывает перенос вещества, сопровождающийся химическими превращениями и сорбцией. Решением является нелинейное дифференциальное уравнение Бернулли второго порядка. Нелинейное оценивание в соответствии с решением логистического уравнения было произведено в среде Statistica 6.1 методом Левенберга-Марквардта. Данная математическая модель применима при изучении распределении кальция по глубинам и на разных расстояниях от горной выработки. Аналитические уравнения миграции в этом случае используются лишь для составления алгоритма численного расчета. В заключении работы отмечен высокий темп снижения скорости миграции кальция при уменьшении величины коэффициента эффективной диффузии. Полученная аналитическая зависимость может быть рекомендована для оценки и прогноза различных загрязнений почвы.

1. Соколов Э.М., Маликов А.А., Рыбак Л.Л., Богданов С.М. Геотехнологические принципы экологически рационального использования недр Подмосковного угольного бассейна // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2014. № 2. С. 30 – 45.
2. Грязев М.В., Качурин Н.М., Стась Г.В. К вопросу защиты окружающей среды от мелкодисперсной пыли горных предприятий // Устойчивое развитие горных территорий. 2018. Т. 10. № 4 (38). С. 500 – 508.
3. Антоненко Н.А., Шейнкман Л.Э. Описание математической и компьютерной модели переноса загрязняющего вещества и распространения примесей по разрезу в слое естественного сорбента // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2017. №5. С. 298 – 310.
4. Прохоров В.М. Миграция радиоактивных загрязнений в почвах. Физико-химические механизмы и моделирование / Под ред. Р.М. Алексахина. М.: Энергоиздат, 1981. – 98 с.
5. Малинецкий Г.Г. Математические основы синергетики. Хаос, структуры, вычислительный эксперимент/М.:КомКнига, 2005. – 312 с.
6. Качурин Н.М., Стась Г.В., Воробьев С.А., Мпеко Нсендо Арди. Миграция радона в надработанных породах / Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2014. № 4(2). С. 18–23.
7. Антоненко Н.А., Дергунов Д.В., Шейнкман Л.Э. Исследование влияния известняковой мелкодисперсной пыли, образующейся при открытых горных работах на свойства почвы// Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2017. №2. С. 3 – 17.
8. Способ определения коэффициента диффузии радионуклида в почве: пат. 2061238 Рос. Федерация. / Соколов Э.М., Качурин Н.М., Кузнецов А.А., Свиридова Т.М.; заявл. 25.07.1994.; опубл. 27.05.1996.
9. Способ определения константы скорости изменения содержания радионуклида в почве: пат. 2103684 Рос. Федерация. / Соколов Э.М., Качурин Н.М., Кузнецов А.А., Свиридова Т.М.; заявл. 30.07.1996.; опубл. 27.01.1998.
10. Качурин Н.М., Хмелевский М.В., Волков Д.А. Оценка физико-механических свойств материалов из отходов производства для укрепления пород в отвалах известняковых карьеров // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2015. № 4. С. 18–23.
11. Сенченко Д.С., Докутович М.И. Геоэкологические аспекты взрывных работ на месторождениях известняка // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2014. №8. 215 с.
12. Ястребова К.Н., Молдован Д.В. Комплексное решение по улучшению атмосферы карьерного пространства после массовых взрывов // Безопасность труда в промышленности. 2016. №1. 31 с.