"Взрывное дело"— научно-технический сборник

О квазистатической фазе развития технологического взрыва

Ключевые слова:скважина, заряд, взрыв, вторая стадия расширения, цилиндрическая квазистатическая фаза, дробление пород

В статье изложены основные положения части процесса воздействия взрыва на горные породы, связанные со второй стадией расширения газовой полости, которую мы называем квазистатической фазой взрыва. Рассчитываются размеры квазистатической полости, остаточная энергия в полости, распределение энергии и распределение плотности энергии разрушения в дробимом объеме, определяется крупность кусков породы, разрушаемых квазистатической фазой взрыва. Изложение материала сопровождается демонстрацией аналитических зависимостей определения параметров процесса, результатами расчетов, полученными при решении варианта взрывания скважинного заряда в конкретных условиях. Дана характеристика разрушающей способности цилиндрической квазистатической фазы, как одного из основных факторов технологического дробления горных пород взрывом скважинных зарядов в карьерах.

1. Орленко Л.П. Физика взрыва. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2004. – 704 с.
2. Адушкин В.В. Модельные исследования разрушения горных пород взрывом. «Физические проблемы взрывного разрушения массивов горных порол». – М.: ИПКОН РАН, 1999. – С.18-29.
3. Адушкин В.В., Спивак А.А. Геомеханика крупномасштабных взрывов. – М.: Недра, 1999. – С.52.
4. Кутузов Б.Н. Проектирование взрывных работ в промышленности. – М.: Недра, 1983. – С.359.
5. Isheyskiy, V.A., Marinin, M.A. Determination of rock mass weakening coefficient after blasting in various fracture zones. (2017) Engineering Solid Mechanics, 5 (3). – P.199-204.
6. Казаков Н.Н., Шляпин А.В. Определение тензорного напряжено-деформированного состояния горных пород при взрыве скважинного заряда. Горный информационно-аналитический бюллетень. Отдельный выпуск №1. – М.: Мир горной книги, 2018. – С.112-127.
7. Казаков Н.Н., Шляпин А.В. Распределение энергии скважинного заряда по фазам зонам и видам затрат к концу развития камуфлетной фазы. Сборник «Взрывное дело» Выпуск №119/76. – М.: ЗАО «МВК по взрывному делу при АГН», 2018. – С.20-36.
8. Викторов С.Д., Казаков Н.Н., Шляпин А.В. О цилиндрической волновой фазе в средней зоне. Современные инновационные технологии в горном деле и при первичной переработке минерального сырья. Москва, Промниипроект, Международная конференция. 2018. – С.125-132.
9. Казаков Н.Н., Шляпин А.В. Разрушающее действие цилиндрической волны в средней зоне. Проблемы и перспективы комплексного освоения и сохранения недр. – М.: ИПКОН РАН, 2018. – С 9-13.
10. Казаков Н.Н., Шляпин А.В. Определение фактического грансостава раздробленной взрывом горной массы. Инженерная физика. 2018. № 5. – С.117-123.
11. Казаков Н.Н., Шляпин А.В. Энергетические параметры волн напряжений при взрыве скважинных зарядов промышленных взрывчатых веществ в карьере. Инженерная физика. 2018. № 5. – С. 65-69.

Экспериментальное определение коэффициентов фракционности

Ключевые слова:горный массив, блочность, категория блочности, классы блочности, коэффициент фракционности, технологическое дробление, технологические параметры

В статье изложен метод экспериментального определения коэффициентов фракционности на основе измерения фактического гранулометрического состава отбитой взрывом горной массы с использованием разработанной программы для ЭВМ и представлены результаты демонстрационного расчёта численных значений коэффициента фракционности по выделенным классам крупности для конкретных условий ведения буровзрывных работ.

1. Кутузов Б.Н. Методы ведения взрывных работ. Часть 1. Разрушение горных пород взрывом. - М.: Горная книга, 2009, с.472.
2. Ракишев Б.Р., Ракишева З.Б., Ауэзова А.М., Куттыбаев А.Е. Аналитическое определение гранулометрического состава взорванной горной массы при скважинных зарядах дробления. Сб. «Взрывное дело». Теория и практика взрывного дела № 113/70. М., 2015, с. 6-29.
3. Кутузов Б.Н. Методы ведения взрывных работ. Часть 2 Взрывные работы в горном деле и промышленности. - М.: Горная книга, 2011, с.511.
4. Казаков Н.Н. Влияние зон нерегулируемого дробления на качество отбитой горной массы. Горные науки на рубеже ХХ1 в. Материалы Международной конференции 1997 г. Екатеринбург, 1998, с. 517-522.
5. Казаков Н.Н. Объем зон нерегулируемого дробления. Сб. «Взрывное дело». Развитие теории и практики взрывного дела. № 91/48. М., 1998, с. 31-35
6. Мосинец В.Н., Абрамов А.В. Разрушение трещиноватых и нарушенных горных пород. М.: Недра, 1982, с. 248.
7. Викторов С.Д., Казаков Н.Н., Шляпин А.В., Лапиков И.Н. Об основных положениях классификации горных массивов по блочности. Взрывное дело. Выпуск 131/88. – М.: ИПКОН РАН, 2021. – С.7-17.
8. Викторов С.Д., Казаков Н.Н., Шляпин А.В., Лапиков И.Н. Классификация горных массивов месторождения по блочности. Взрывное дело. Выпуск 131/88. – М.: ИПКОН РАН, 2021. – С.18-28.
9. Казаков Н. Н., Шляпин А.В., Лапиков И.Н., Молодчинина Л.И. Выбор классов крупности при измерении и расчетах грансостава в верхней зоне карьерного уступа. Взрывное дело. Выпуск 136/93. – М.: ИПКОН РАН, 2022. – С.99-110.
10. Викторов С.Д., Казаков Н.Н., Шляпин А.В., Добрынин И.А. Определение грансостава по фотопланограммам с использованием компьютерной программы / Викторов С.Д., Казаков Н.Н., Шляпин А.В., Добрынин И.А. // Горный информационно- аналитический бюллетень «Взрывное дело». –2007. – ОВ No 8 – 296 с.

Краткая история и перспективы развития промышленных взрывчатых веществ

Ключевые слова:промышленные взрывчатые вещества, взрывчатые вещества, взрыв, история взрывного дела, структура добычи полезных ископаемых, буровзрывные работы

Промышленные взрывчатые вещества сыграли решающую роль в формировании нашего современного мира. Их использование восходит к IX веку, когда, согласно историческим справкам, был впервые использован чёрный порох. Однако только в XIX веке разработка динамита произвела революцию в области взрывного дела. С тех пор до нашего времени составы взрывчатых веществ непрерывно эволюционировали вплоть. Современное состояние отрасли характеризуется производством более экологически чистых и эффективных взрывчатых веществ, а также усилением научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, направленных на повышение их характеристик, а также безопасности обращения с ними. Использование промышленных взрывчатых веществ в горнодобывающей промышленности является важной частью всей отрасли и в обозримом будущем их практическое применение будет только расти. В настоящей работе представлена краткая история развития промышленных взрывчатых веществ, а также дана динамика их объёмов производства в России и мире.

1. Вохмин С. А., Курчин Г. С., Кирсанов А. К. и др. Расчёт параметров буровзрывных работ при строительстве подземных горных выработок : монография. – Красноярск : СФУ, 2022. – 180 с.
2. Зайцев В. М., Жигальская Л.О. Постиндустриальные сдвиги в добывающей промышленности мира // Журнал Белорусского государственного университета. География. Геология. 2022. № 1. С. 71–86. DOI 10.33581/2521-6740-2022-1-71-86.
3. Вохмин С. А., Курчин Г. С., Кирсанов А. К. и др. Исторический очерк развития горного и взрывного дела // Маркшейдерия и недропользование. 2015. № 5(79). С. 56-59.
4. Кутузов Б.Н., Андриевский А.П. Новая теория и новые технологии разрушения горных пород удлиненными зарядами взрывчатых веществ : монография. – Новосибирск: Наука, 2002. – 96 с.
5. Снеткова Е.А. История развития взрывчатых веществ // Инновационные научные исследования. 2021. № 2-1(4). С. 6–22. DOI 10.5281/zenodo.4567917.
6. Викторов С.Д., Кутузов Б.Н., Закалинский В.М. Взрывчатые вещества без взрывчатых компонентов - основа прогресса в горном деле // Горный журнал. 2008. № 12. С. 47–50.
7. Панфилов С.Ю. История создания, состояние, проблемы и перспективы развития производства и применения взрывчатых материалов в Российской Федерации // ГИАБ. 2011. № S10. С. 42–56.
8. Meyers S., Shanley E.S. Industrial explosives – A brief history of their development and use // J Hazard Mater. 23 (2). 1990. pp. 183–201. DOI: 10.1016/0304-3894(90)85027-Z.
9. Рудомазин В.В., Телегина Е.А., Цветкова Е.А. Контроль оборота промышленных взрывчатых материалов и их потребность в горнодобывающей отрасли // Успехи в химии и химической технологии. 2021. Т. 35, № 12(247). С. 134–138.
10. Соснин В.А., Межерицкий С.Э. Состояние и перспективы развития промышленных взрывчатых веществ в России и за рубежом // Вестник Технологического университета. 2016. Т. 19, № 19. С. 84–89.
11. Соснин В.А., Межерицкий С.Э., Печенев Ю.Г. Состояние и перспективы развития промышленных взрывчатых веществ в России и за рубежом // Горная промышленность. 2017. № 5(135). С. 60–64.
12. Соснин В.А. Состояние и перспективы разработки промышленных взрывчатых веществ // Взрывное дело. 2019. № 123-80. С. 9–31.

Разработка эмульсионного взрывчатого вещества для работы в северных и арктических регионах

Ключевые слова:северные и арктические регионы, эмульсионное взрывчатое вещество, морозостойкость, патронированное ЭВВ

Освоение богатых месторождений твердых полезных ископаемых в труднодоступных и малообжитых районах Полярного Урала, Восточной Сибири и Дальнего Востока нуждается в эффективных взрывных технологиях, учитывающих суровые климатические условия и труднодоступность месторождений. Анализ технологий взрывных работ показывает, что актуальной задачей является разработка морозоустойчивого эмульсионного взрывчатого вещества (ЭВВ) для создания патронов, в том числе и малого диаметра. В работе показано, что при формировании особого рецептурного состава эмульсии и применении полимерного эмульгатора «ДЭП-1», удается получить ЭВВ, в которых при отрицательных температурах, используемая при изготовлении окислительной фазы эмульсии вода будет находиться в кристаллогидратном состоянии. Данное ЭВВ удовлетворяет требованиям морозоустойчивости. Получаемое ЭВВ в практически значимом диапазоне температур (–60 - +40 ˚С) представляет собой упруго-пластичное тело, позволяющее формировать прочные, сохраняющие свои геометрические размеры патроны. Гнездо для размещения капсюля-детонатора легко делается в любом месте патрона при помощи алюминиевых шила или сверла типа «спиральное для древесины». ЭВВ надежно детонирует от капсюля-детонатора неэлектрической системы инициирования. Скорость детонации в пластиковых трубах диаметром 40 мм достигает 5000 м/с.

1. Тихонов В.А. Особенности ведения взрывных работ при освоении минеральных ресурсов северных и арктических регионов России / Тихонов В.А., Дудник Г.А., Панфилов С.Ю., Жуликов В.В.// Горная промышленность. 2021 - №2. – с.102-106.
2. 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.
3. Викторов С.Д. Выбор критериев эффективности и методов оценки простейших ВВ для северных и арктических районов России/ С.В. Викторов, А.Е. Франтов// Труды 4-й международной научной школы академика РАН К.Н. Трубецкого «Проблемы и перспективы комплексного освоения и сохранения земных недр», Москва, 16-20 ноября 2020 г. – С. 67-71.
4. Викторов С.Д. Направления совершенствования простейших ВВ для северных и арктических районов России/ С.Д. Викторов, А.Е. Франтов, И.Н. Лапиков// Маркшейдерия и недропользование. – 2020. - № 6 (110). – С. 41-44.
5. Викторов С.Д. Развитие инновационных технологий ведения взрывных работ с применением простейших ВВ-гранулитов при освоении минеральных ресурсов северных и арктических районов России/ С.Д. Викторов, А.Е. Франтов, И.Н. Лапиков, Р.А. Рахманов, Ю.И. Суворов, В.Х. Кантор, В.Ю. Фадеев, В.Н. Тихонов, В.В. Радьков, В.В. Жуликов// Взрывное дело. – 2020. - № 129/86. – С. 116-146.
6. Викторов С.Д. Инновационные направления совершенствования простейших ВВ с добавками, возвращаемыми в производственный оборот рециклингом материалов/ С.Д. Викторов, А.Е. Франтов, П.И. Опанасенко и др.// Уголь. – 2020. - № 11 (1136). – С. 17-21.
7. Кутузов Б.Н. Производство эмульсионного ВВ эмулан ПВВ-А-70 для ООО «Олёкминский рудник» на основе низкотемпературной эмульсии/Б.Н. Кутузов, И.Ю. Маслов, П.А. Брагин и др. // Горный журнал: 2011. – с.91-93.
8. Натаров О.В. Совершенствование технологии взрывных работ с применением эмульсионных взрывчатых веществ на карьерах Хибинских месторождений: Дисс. … канд. техн. наук: 25.00.20/ Натаров Олег Валерьевич. – Гор. ин-т Кол. науч. центра РАН. - Апатиты. – 2006. – 113 с.
9. Chang L. Effect of oil phase transition on freeze/thaw-induced demulsification of water-in-oil emulsions/ L. Chang Lin , H. Gajhong, D. Hongjing etc.//Langmuir. – 2008. - May 20. - 24(10):5291-8. DOI: 10.1021/la704079s.
10. Ghosh S. Freeze-thaw stability of water-in-oil emulsions/ S. Ghosh, D. Rousseau// Journal of Colloid and Interface Science. - 2009, November 1, 339(1). – Р. 91-102. - DOI:10.1016/j.jcis.2009.07.047.
11. Induction of instability in water-in-oil-in-water double emulsions by freeze-thaw cycling/ Rojas E.C, Papadopoulos K.D.// Langmuir. – 2007. - Jun 19. - 23(13):6911-7. DOI: 10.1021/la063533f.
12. Degradation of kinetically-stable o/w emulsions/ Capek I.// Adv Colloid Interface Sci. – 2004. - Mar 19. - 107(2-3):125-55. - DOI: 10.1016/S0001-8686(03)00115-5.
13. Stability of the emulsion (W/O): application to the extraction of a Dawson type heteropolyanion complex in aqueous solution /Bechiri O, Ismail F, Abbessi M, El Hadi Samar M.J.// Hazard Mater. – 2008. – Apr. 15. - 152(3):895-902. - DOI: 10.1016/j.jhazmat.2007.11.067.
14. Polymeric surfactants in disperse systems/ Tadros T.// Adv Colloid Interface Sci. – 2009. - Mar-Jun. - 147-148:281-99. - DOI: 10.1016/j.cis.2008.10.005.
15. Патент RU 2755069C1. Эмульсионное взрывчатое вещество для сульфидсодержащих горных пород/ Горинов С.А., Куприн Р.В. – 22.01.2021.
16. Позин М.Е. Технология минеральных солей (удобрений, пестицидов, промышленных солей, окислов и кислот. – Л.: Изд-во «Химия». – Ч. II. – 4-е изд., исправ., при участии Л.З. Арсентьевой, Ю.Я. Кагановича и др., 1974. – 792-1556 с.
17. Позин М.Е. Технология минеральных солей (удобрений, пестицидов, промышленных солей, окислов и кислот. – Л.: Изд-во «Химия». – Ч. I. – 4-е изд., исправ. при участии Л.З. Арсентьевой, Ю.Я. Кагановича и др., 1974. – 791 с.
18. Патент RU 2652714C1 Универсальный эмульгатор обратных эмульсий/ Куприн В.П., Савченко Н.В., Коваленко И.Л. и др. – 17.07.2017.

Определение содержания ингибитора в эмульсионных взрывчатых веществах для отбойки колчеданных руд

Ключевые слова:эмульсионные взрывчатые вещества, шахтная вода, пирит, сульфаты железа, ингибиторы

Для обеспечения безопасности применения эмульсионных взрывчатых веществ (ЭВВ) при добыче сульфидсодержащих руд снижают реакционную способность данных ВВ путем введения в их состав ингибиторов, замедляющих скорость взаимодействия аммиачной селитры с пиритом. В работе представлена методика теоретического определения необходимой массовой доли ингибитора в ЭВВ для обеспечения безопасного применения данных ВВ в сульфидных рудах. Полученные результаты подтверждаются экспериментальными данными. Работа представляет интерес для специалистов, занимающихся вопросами совершенствования технологии взрывных работ при добыче сульфидных руд и повышением их уровня безопасности.

1. Руководство по предупреждению самопроизвольных загораний и взрывов взрывчатых веществ на основе аммиачной селитры при производстве взрывных работ в медноколчеданных рудах. - М.: Министерством металлургии СССР, 1991г. – 7 с.
2. Исследование причин несанкционированных взрывов на ОАО «Лебединский ГОК»: отчет / Державец А.С. – М.: ЗАО «Взрывиспытания» 1997. – 25 с.
3. Колганов Е.В. Эмульсионные промышленные взрывчатые вещества. Книга 1 (Составы и свойства) / Е.В. Колганов, В.А. Соснин. - Дзержинск Нижегородской обл.: Изд-во ГосНИИ «Кристалл». - 2009. – 592 с.
4. Xu Z.X. Thermal stability and mechanism of decomposition of emulsion explosives in the presence of pyrite / Z.X. Xu, Q. Wang, X.Q. Fu // Journal of Hazardous Materials. - 2015. - № 1. – V. 300. – Pр. 702–710.
5. Куприн В.П. О возможности применения водонаполненных аммиачно-селитренных ВВ для разрушения сульфидных руд / В.П. Куприн, И.Л. Коваленко // Горно-информационный аналитический бюллетень (научно-технический журнал). – 2010. - № 8. – С. 131-136.
6. Горинов С.А. Эмульсионные взрывчатые вещества для добычи сульфидсодержащих горных пород / Горинов С.А., Маслов И.Ю., Оверченко М.Н., Пустовалов И.А // Взрывное дело. – 2017. - № 117/74. - С. 127-137.
7. Катышев С.Ф. Влияние добавок на взаимодействие аммиачной селитры с сульфидной рудой / С.Ф. Катышев, В.Н. Десятник, Л.М. Теслюк// Пожаробезопасность. – 2010. - Т. 10. - №5. – С. 54-57.
8. Катышев С.Ф. Стабилизация взаимодействия аммиачной селитры с сульфидными рудами /С.Ф. Катышев, В.Н. Десятник, Л.М. Теслюк// Пожаробезопасность. – 2012. - Т. 21. - №5. – С. 42-44.
9. Петров Е.А. Влияние мочевины на термическую стабильность аммиачно-селитренных взрывчатых веществ в сульфидных средах / Е.А. Петров, П.И. Савин // Вестник научного центра по безопасности работ в угольной промышленности. – 2014. - № 1. – С. 158-161.
10. Петров Е.А. Исследование влияния стабилизирующих добавок на термическое разложение эмульсионного взрывчатого вещества в среде пирита /Е.А. Петров, П.И. Савин, П.Г. Тамбиев, Н.В. Бычин // Горный журнал Казахстана. - 2016. - № 1. – С. 18-21.
11. Савин П.И. Исследование влияния стабилизирующих добавок на термическую стабильность эмульсионных ВВ в сульфидных рудах / П.И. Савин, Е.А. Петров, П.Г. Тамбиев, Н.В. Бычин// Технологии и оборудование химической, биохимической и пищевой промышленности. Материалы Х Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых с международным участием / Алт. гос. техн. ун-т, БТИ. – Бийск: Изд-во Алт. гос. техн. ун-та. – 2017. - С. 64-68. - 536 с.
12. Петров Е.А. Исследование влияния концентрации ингибирующих добавок на химическую стойкость эмульсионных взрывчатых веществ в среде пирита /Е.А. Петров, И.П. Вдовина, П.И. Савин// Вестник научного центра по безопасности работ в угольной промышленности. - 2018. - № 1. – С. 54-58.
13. Покалюхин Н.А. Гранулированное промышленное взрывчатое вещество «Дитолан-С» для разработки сульфидных руд / Н.А. Покалюхин, С.А. Кабиров, А.А. Ибрагимов, Р.А. Ибрагимов // Вестник технологического университета. - 2019. – Т. 19. - № 19. – С. 137-140.
14. Коваленко И.Л. Ингибирование взаимодействия пирита с аммиачно-селитренными взрывчатыми веществами / И.Л. Коваленко, В.П. Куприн // Сучаснi ресурсоенергозберiгаючi технологii гiрничого виробнитцва. – 2013(11). - № 1. – С. 84-91.
15. Коваленко И.Л. Ингибирование взаимодействия пирита с аммиачно-селитренными взрывчатыми веществами / И.Л. Коваленко, В.П. Куприн // Сучаснi ресурсоенергозберiгаючi технологii гiрничого виробнитцва. – 2013(11). - № 1. – С. 84-91.
16. Айнбиндер Г.И. Исследование химической совместимости Граммотола Т-20 и Граммонита ТММ с вмещающими горными породами и внутрискважинными водами подземного рудника ПАО «Гайский ГОК» / Г.И. Айнбиндер, М.Д. Демчишин, Д.С. Печурина, М.А. Зевакин, Н.Л. Полетаев, В.А. Соснин // Безопасность труда в промышленности. - 2016. - № 4. - С. 47-52.
17. Свешников Г.Б. Электрохимические процессы на сульфидных месторождениях/ Г.Б. Свешников. - Л.: Изд-во Ленингр. ун-та. - 1967. - 159 с.
18. Рысс Ю.С. Геоэлектрохимические методы разведки (Введение в геоэлектрохимию)/ Ю.С. Рысс. - Л.: Недра. - 1983. - 255 с.
19. Комаров В.А. Геоэлектрохимия: Учебное пособие/ В.А. Комаров. - СПб.: Изд. СПб ун-та. – 1994. -136 с.
20. Соболев А.Е. Кинетика растворения пирита и сфалерита в присутствии окислителей: дисс. … канд. хим. наук: 02.00.04/ Соболев Александр Евгеньевич. – Тверь. – 2004. – 280 c.
21. Zhixiang XU Influence of Iron Ion on Thermal Behavior of Ammonium Nitrate and Emulsion Explosives/ XU Zhixiang, LIU Dabin, HU Yiting, YE Zhiwen, W Yanan // Central European Journal of Energetic Materials, 2010. – № 7(1). – Рр. 77-93.
22. Гольбрайх З.Е. Практикум по неорганической химии /З.Е. Гольбрайх. – М.: Высшая школа. – 1986. – 350 с.
23. Маслов И.Ю. Вопросы экспериментального обоснования безопасного применения аммиачно-селитренных ВВ в сульфидсодержащих горных породах/ И.Ю. Маслов, С.А. Горинов// Взрывное дело. - 2020. - № 126/83. - С. 68-84.
24. Xing-Hua Xie. Thermal behavior and stability of emulsion explosives in the presence of ferrous ion/ Xing-Hua Xie, Yu-Qing Feng, Shang-Hao Liu, Jing Zhu // Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. – 2020. – V. 139. – Рр. 999–1006. https://doi.org/10.1007/s10973-019-08494-0.
25. Маслов И.Ю. Влияние вида и содержания ингибитора на детонационные характеристики сульфидоустойчивых ЭВВ / И.Ю. Маслов, С.А. Горинов // Взрывное дело. - 2020. - № 129/86. - С. 188-205.
26. Орлова Е.Ю. Химия и технология взрывчатых веществ/ Е.Ю. Орлова. – Л.: Химия. – 1973. – 688 с.
27. Столяров П.Н. Исследование термической стойкости эмульсионных взрывчатых веществ Фортис Эклипс в контакте с сульфидсодержащими породами и рудами // Столяров П.Н., Феодоритов М.И., Шеменев В.Г., Лохни Х / - В кн. Технология и безопасность взрывных работ: материалы научно-технической конференции «Развитие ресурсосберегающих технологий во взрывном деле», прошедшей в рамках IV Уральского горнопромышленного форума 12-14 октября 2011 г. – Екатеринбург: ИГД УрО РАН, 2012. - С. 133-142.

Зависимости скорости шарошечного бурения взрывных скважин от крепости и трещиноватости горных массивов

Ключевые слова:скорость шарошечного бурения, режимы бурения, физико-технические свойства горных пород, коэффициент крепости, параметры трещиноватости

В данной статье описаны исследования изменения скорости шарошечного бурения двумя типами станков в зависимости от трещиноватости и крепости горного массива на примере Вернинского месторождения. Для вычисления скорости бурения использовалась теоретическая формула, параметры в которой определяются по данным телеметрии бурового станка снимаемой автоматизированной системой «Wenco» - применяемой на месторождении, а так же на основе исходных данных о физико-технических свойствах пород месторождения. В процессе исследования были получены аналитические формулы расчета скорости бурения взрывных скважин от крепости пород и трещиноватости массива. Полученные результаты могут быть использованы для прогнозирования скорости бурения и нормирования процесса бурения, а также для корректировки параметров буровзрывных работ (БВР) с целью качественного дробления горного массива в схожих горно-геологических условиях.

1. Кутузов Б.Н. Взрывное и механическое разрушение горных пород. – М: Недра, 1973. – 311с.
2. Мосинец В.Н., Пашков А.Д., Латышев В.А. Разрушение горных пород. – М.: Недра, 1975. – 216с.
3. Тангаев И.А. Энергоемкость процессов добычи и переработки полезных ископаемых. – М.: Недра, 1986. – 231с.
4. Крюков Г.М. Физика разрушения горных пород при бурении и взрывании. Т.1. – М.: Издательство «Горная книга», 2006. – 330с.
5. Репин Н.Я., Богатырев В.П., Буткин В.Д., Бирюков А.В. и др. Буровзрывные работы на угольных разрезах. – М.: Недра, 1987. – 254 с.
6. Синев С. В. Модели бурения in situ // Территория Нефтегаз. 2016. № 11. С. 41-49.
7. Шигин А. О., Шигина А. А., Бовин К. А. Повышение производительности станков шарошечного бурения при своевременном регулировании режимных параметров // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2015. № 8. С. 65–72.
8. Каледин О.С. Инновационные технологии строительства сверхглубоких шахтных стволов // Горный журнал. 2014. №4. С.77-81.
9. Синев С. В. Механизмы, методы и способы разрушения горных пород в шарошечном бурении // ГИАБ. 2016. № 1. С. 149–159
10. Миндели Э.О. Разрушение горных пород. М.: Недра, 1975. – 600 с.
11. Трубецкой К.Н., Потапов М.Г., Виницкий К.Е., Мельников Н.Н. и др. Справочник. Открытые горные работы. – М.: Горное бюро, 1994. – 590 с.
12. Синев С.В. Буримость горных пород и выбор наиболее эффективного бурового инструмента // Горный журнал. 2018. № 12. С. 59—64. DOI: 17580/gzh.2018.12.12.
13. Capik M., Yilmaz A.O., Yasar S. Relationships between the drilling rate index and physicomechanical rock properties // Bulletin of Engineering Geology and the Environment. 2017. Vol. 76. No 1. Pp. 253-261
14. Zhabin A., Polyakov A., Averin E. Scale factors for conversion of forces on disc cutters for the main domestic and foreign methods // Mining of Mineral Deposits. 2017. Vol. 11. No 3. Pp. 50—55.
15. He M. et al. An empirical method for determining the mechanical properties of jointed rock mass using drilling energy // International journal of rock mechanics and mining sciences. 2019. Т. 116. С. 64-74.
16. Niu G. et al. Experimental study on comprehensive real-time methods to determine geological condition of rock mass along the boreholes while drilling in underground coal mines // Shock and Vibration. 2019. Т. 2019. С. 1-17.
17. Park J., Kim K. Use of drilling performance to improve rock-breakage efficiencies: A part of mine-to-mill optimization studies in a hard-rock mine // International Journal of Mining Science and Technology. 2020. Т. 30. №. 2. С. 179-188.
18. Тюпин В.Н. Установление скорости шарошечного и ударно-вращательного бурения скважин с использованием закона сохранения энергии // ГИАБ. 2020. №6. С. 76-84.
19. Тюпин В.Н., Игнатенко И.М., Агарков И.Б., Крючков И.С. Автоматизированный расчет параметров взрывных работ на основе показателя буримости трещиноватого массива при шарошечном бурении скважин на карьерах // Горный журнал. 2021. № 12. С. 75–79
20. Тюпин В.Н. Взрывные и геомеханические процессы в трещиноватых напряженных горных массивах. – Белгород: ИД «Белгород» НИУ «БелГУ», 2017. – 192с.

Опыт применения электронных систем инициирования при производстве взрывов вблизи стратегически важных объектов - метод разгрузочных пауз

Ключевые слова:буровзрывные работы, электронная система инициирования, время замедления, разгрузочная пауза, разлет кусков горной массы, охраняемые объекты

В данной статье представлен безопасный и успешный опыт ведения взрывных работ вблизи стратегически важных охраняемых объектов в производственных условиях рудных карьеров, где подготовку горных пород к выемке буровзрывным способом ведет компания ГК «Эвобласт» (в прошлом АО «Орика СиАйЭс). Положительный результат был достигнут с помощью применения электронной системы инициирования, которая позволяет эффективно управлять разлетом кусков горной массы за счет точного времени инициирования промежуточных патрон-боевиков в скважинных зарядах и за счет широкого диапазона внутрискважинного времени замедления от 0 до 30000 мс. Погрешность времени замедления некоторых производителей электронных детонаторов может составлять до 0.005% от номинала, поэтому каждый заряд взрывается согласно строго запланированной последовательности. И даже погрешность современных китайских электронных детонаторов 0.2% также позволяет работать с проектной последовательностью инициирования скважинных зарядов. В электронной системе инициирования отсутствует общепринятая поверхностная взрывная сеть - только монтажный провод, соединяющий детонаторы в единую цепь - поэтому, после поступления сигнала в детонаторы, ничто происходящее на поверхности взрываемого блока не может повлиять на взрыв скважинных зарядов. Широкий диапазон времени замедления позволяет взрывать скважины или группы скважин с определенной последовательностью между ними и интервалом до нескольких сот или тысяч миллисекунд, что дает возможность формировать новые свободные поверхности и контролировать разлет кусков породы в требуемом направлении. Таким образом появляется возможность эффективно управлять основными негативными факторами взрыва: разлет кусков горной массы, смещение горной массы, сейсмическое воздействие, ударная воздушная волна. В свою очередь, это способствует исключить серьезные повреждения на стратегически важных охраняемых объектах и сохранить их рабочий функционал.

1. Аленичев И.А., Рахманов Р.А. Исследование эмпирических закономерностей сброса горной массы взрывом на свободную поверхность уступа карьера / Записки Горного института. 2021. Т. 249. С. 334-341.
2. Blasthole Drilling in Open Pit Mining / Atlas Copco. First edition 2009. 204 c.
3. Sean Dessureault, University of Arizona Mining and Geological Engineering / 415 – Rock Excavation Course Notes. 2004. 209 c.
4. Brent G.F. Throw blasting analysis / G.F.Brent, M.J.Noy // Proceedings Eighth International Symposium on Rock Fragmentation by Blasting, 7 - 11 May 2006, Santiago, Chile. P. 717 - 722.
5. Sastry V. Fragmentation and throw due to blasting – Role of initiation systems / V.Sastry, R.Chander // Proceedings 36th International conference on explosives and blasting, Los Angeles, USA, 2008. P. 371 – 376.
6. Ракишев Б.Р. Модели развала пород на уступах при различных технологиях взрывных работ // Записки Горного института. 2007. Т. 171. С. 39 – 44.
7. Рождественский В.Н. Исследование способов управления шириной развала при взрывании скальных пород на карьерах: Автореф. дис. ... канд. техн. наук. Екатеринбург: Институт горного дела Уральского отделения Российской академии наук, 1997. 27 с.

Опыт разработки заряда контурного взрывания

Ключевые слова:заряд контурного взрывания, массовый взрыв, предварительное щелеобразование, проектирование, стойкость к агрессивным средам, скорость детонации

В статье представлен краткий обзор разработанного АО «53 арсенал» заряда контурного взрывания. Приводятся критерии выбора материалов для корпуса заряда и взрывчатого вещества. Рассматривается конструкция заряда, типы применяемых средств инициирования, способы их крепления на заряде, массово-габаритные размеры зарядов. Изложен краткий обзор основных моментов организации производства и испытаний зарядов на соответствие требованиям технической документации и нормативных актов. Представлены результаты замеров скорости детонации зарядов. Приводится опыт применения SCB и краткое сравнение параметров зарядов контурного взрывания, применяемых на карьерах РФ.

1. Кутузов Б.Н. Методы ведения взрывных работ. Часть 1. Разрушение горных пород взрывом: учебник для вузов. Кутузов Б.Н., 2-е изд., стер. М.: МГГУ, 2009. 471 с.
2. Методические указания по обеспечению устойчивости откосов и сейсмической безопасности зданий и сооружений при ведении взрывных работ на карьерах. Л., 1977, с. 17 (М-во угольной пром-сти СССР. Всесоюз. науч.-исслед. ин-т горн, геомех. и маркшейд. дела).
3. АО «Брянский химический завод имени 50-ти летия СССР» URL: https://bhz.su
4. ЗАО «МОРОЗОВКА» URL: https://azotvzryv.ru
5. АО «Полимер» URL: https://polimer-chapaevsk.ru/zaryad-konturnogo-vzryvaniya-zkv-b-tu-7276-56466532-25-2007.
6. Вещества взрывчатые промышленные. Заряды контурного взрывания SCB («Эс-си-би») (Smooth Contour Blasting) Технические условия ТУ 20.51.11-001-08267263-2019, АО «53 арсенал», Нижегородская область, Володарский район, рабочий поселок Юганец, 2019, 34 с.
7. Патент 204020 Российская Федерация, МПК F42B 3/00. Заряд взрывчатого вещества / Банных Г.А., Коломинов И.А.; патентообладатели Банных Г.А., Коломинов И.А.; заявл. 11.08.2020; опубл. 04.05.2021, Бюл. №13
8. Лукьянов В.Г. Взрывные работы: учебник для вузов / В.Г. Лукьянов, В.И. Комащенко, В.А. Шмурыгин. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2008 – 402 с. ISBN 5-98298-376-4

Повышение эффективности проходки подземных горных выработок путем использования запирающей забойки в шпурах

Ключевые слова:добыча полезных ископаемых, шахта, взрывные работы, взрывчатые вещества, разрушение горных пород, шпур, запирающая забойка, параметры буровзрывных работ

Практика ведения взрывных работ показывает, что применение забойки является одним из главных факторов повышения эффективности буровзрывных работ (БВР) при проходке подземных горных выработок. Разработка принципиально новых видов и типов забойки шпуровых зарядов взрывчатых веществ (ВВ) для повышения коэффициента использования шпуров (КИШ) и качества дробления пород различной крепости взрывом на сегодняшний день является актуальной задачей горного производства. Разработанные к настоящему времени методики показали о расстановке приоритетов удельного расхода ВВ и последующего расчета паспорта БВР, но они не всегда дают требуемые результаты. В результате проведенного анализа установлено, что применяемые в настоящее время методики позволяют комплексно проектировать паспорта БВР по рассчитанным зонам повреждений, однако недостатком этой методики является использование клиновых врубов, при этом их бурение самоходными буровыми установками бывает весьма затруднительно. В данной статье приведены конструкция забойки из полимера запирающего действия в шпурах, методика определения параметров БВР и способ ведения взрывных работ при проходке горизонтальных горных выработок.

1. Szuladzinski G. Response of rock medium to explosive borehole pressure / G. Szuladzinski // Proceedings of the Fourth International Symposium on Rock Fragmentation by Blasting-Fragblast-4. ‒ Vienna (Austria), 1993. ‒ P. 17-23.
2. Kexin D. Maintenance of roadways in soft rock by roadway-rib destress blasting // China Coal Society. ‒ 1995. ‒ Vol. 20, Iss. 3. ‒ P. 311-316.
3. Djordjevic N. Two-component of blast fragmentation / N. Djordjevic // Proceedings of the Sixth International Symposium on Rock Fragmentation by Blasting- Fragblast / South African Institute of Mining and Metallurgy. - Johannesburg (South Africa), 1999. ‒ Р. 213.
4. Kanchibotla S.S. Modelling fines in blast fragmentation and its impact on crushing and grinding // Proceedings of Explo’99-A Conference on Rock Breakin / The Australasian Institute of Mining and Metallurgy. ‒ Kalgoorlie (Australia), 1999. - P. 137-144.
5. Persson P.A. Rock Blasting and Explosives Engineering - CRC Press, Inc., Boca Raton (Florida), 1994. ‒ 217 p.
6. Esen S. Modelling the size of the crushed zone around a blasthole // Int. J. Rock Mechs Min. Scis. ‒ 2003. ‒ Vol. 40. ‒ P. 485-495.
7. Onederra I. Estimation of fines generated by blasting - applications for the mining and quarrying industries // Mining Tech / Trans. Inst. Min. Metall. A. ‒ 2004. ‒ Vol. 113. ‒ P. A1-A11.
8. Giyazov O.M. Experimental-industrial test sand Industrial implementation of the developed design of the locking hole of explosive charges when passing underground mining works // The American Journal of Engineering and Technology. ‒ USA, October 24, 2021. ‒ pp. 16-19.
9. Норов Ю.Д., Бунин Ж.В., Заиров Ш.Ш., Нутфуллаев Г.С. Интенсификация разрушения массива разнопрочных горных пород зарядами ВВ с кумулятивным эффектом // Горный журнал. – Москва, 2016. – №2.– С. 16-20.
10. Mislibayev I.T., Giyazov O.M. Investigation of the outflow of detonation products during the explosion of elongated charges of explosives in boreholes and wells in underground conditions // International Journal of Geology, Earth & Environmental Sciences. ‒ India: Centre for Info Bio Technology, 2021. ‒ Vol. 11. ‒ pp. 179-184.
11. Норов Ю.Д., Заиров Ш.Ш., Норматова М.Ж., Равшанова М.Х. Исследование закономерностей формирования развала и определение оптимальных параметров подпорной стенки при массовых взрывах на карьерах Кызылкумского региона // Горный журнал. Цветные металлы. Специальный выпуск. – Москва, 2017. – С. 76-80.
12. Zairov Sh.Sh., Urinov Sh.R., Nomdorov R.U. Ensuring Wall Stability in the Course of Blasting at Open Pits of Kyzyl Kum Region // Mining Science and Technology (Russia). Moscow, 2020. Vol. 5. ‒ №3. ‒ Р. 235-252. DOI: 10.17073/2500-0632-2020-3-235-252.
13. Назаров З.С., Гиязов О.М., Носиров Б., Мехмонов М.Р. Физическое моделирование действия шпурового заряда с различными типами забойки с использованием эффекта электрогидравлического разрыва // Горный вестник Узбекистана. ‒ Навои, 2022. ‒ №1. ‒ С. 21-23.
14. Баранов И.М. Разработка рациональных параметров забойки с учётом времени её движения по шпуру и истечения продуктов детонации // Дисс. … канд. техн. наук. ‒ Москва, 1994. ‒ 143 с.

Состояние атмосферы в районе карьера по добыче известняка

Ключевые слова:карьер, добыча известняка, выбросы в атмосферу, короткозамедленное взрывание, загрязняющие вещества

В процессе разработки месторождения «Новогурово» взрывным способом в атмосферу выделяются загрязняющие вещества. Основные процессы, приводящие к выбросам – это буровзрывные работы, выемочные и погрузочные работы, работа двигателей самосвалов, сдувание с поверхности материалов, перевозка горной массы. Интенсивность таких выбросов зависит от свойств и состояния породы, погодных условий, технологии разработки, эффективности применения методов подавления пыли и вредных газов. В связи с этим запыленность и загазованность на рабочем месте могут сильно варьироваться и оказывать негативное воздействие на людей и окружающую среду. В Новогуровском карьере во время массовых взрывов были исследованы источники пылегазовых выбросов и дана качественная и количественная оценка их составляющих. Приведен дисперсный состав пыли, в зависимости от расстояния до взрыва. Дана характеристика вредных газов, выделяющих при взрывании. Отмечено, что количество выделяющихся токсичных веществ зависят от марки взрывчатых веществ и кислородного баланса используемых взрывчатых материалов. Выявлена зависимость увеличения объема пыли, выделяющейся при взрыве, от коэффициента крепости горных пород по шкале М. М. Протодьяконова. Натурными наблюдениями зафиксировано, что время рассеивания, высота подъема, дальность распространения пылегазового облака при различных погодных условиях в карьере разное.

1. Томаков П.И., Наумов И.К. Технология, механизация и организация открытых горных работ, Москва: Изд-во Московского Горного Института, 1992, с. 464.
2. Калашников А.Т., Симкин Б.А., Паничев В.И. Экологические трудности железорудных предприятий. Горный журнал № 7, 1992, стр. 52-55.
3. Кутузов Б.Н. Разрушение горных пород взрывом. Москва, Изд-во Московского горного института, 1992, с. 449.
4. Михайлов А.И. Охрана окружающей среды в карьерах, Киев: Высшая школа, 1990 г., с.186.
5. Sidney C.J. 1989 Combinedremovalof SO, NO and fly ash. From simulated flue gas using pulsed streamer corona IEEE Trans. Ind. Appl. 25(1) 62–69
6. Бондаренко Н.М., Перегудов В.В., Киковка Е.И., Быков Е.К. и др. Методы снижения выбросов пыли и газа при массовых взрывах в карьерах и шахтах Mining journal 10 46-497. Звягинцева А.
7. Звягинцева А.В., Сазонова С.А. и Кульнева В.В. Моделирование неорганизованных выбросов выброс пыли и газов в атмосферу на карьерах горно-обогатительных комбинатов и совершенствование мероприятий по улучшению труда. Материалы Седьмой Международной Экологический конгресс (Самара-Тольятти, Девятый международный научно-технический Конференция «ELPIT 2019») Издание ELPIT, с. 212-226.
8. Звягинцева А.В., Завьялова А.Ю. Анализ основных технологических и инженерно-технические мероприятия, направленные на сокращение пылегазовых горно-обогатительного комбината. Гелиофизические исследования, 2015.
9. Звягинцева А.В., Сазонова С.А., Кульнева В.В. Анализ источников образования пыли и ядовитых газов в атмосфере при взрывах на карьерах горно-обогатительного комбината. Академический вестник ELPIT, №2 (12), т.5, 2020 г., с. 56-67.
10. Похил П.Ф., Садовский М.А. Импульс взрыва и его зависимость от формы и размеров заряда и свойств взрывчатого вещества. Физика взрыва, №1, М: Изд. АН СССР, 1952.
11. Бондаренко Н. М., Перегудов В.В., Киковка Е.И., Быков Е.К. Методы снижения пылегазовых выбросов при массовых взрывах в карьерах и шахтах Горный журнал, №10, 1992, с. 46-49.
12. Сафронов В.П., Сафронов В.В., Макаров Р.В., Панкратов А.В. Патент «Способ ведения буровзрывных работ на карьерах». RU 2517289 C1 ООО «Геотимс». 2014 г.