Геомеханическое обоснование параметров механического раскалывания мраморизованных известняков с учетом их трещиноватости и прочности

Рассмотрены вопросы повышения эффективности разработки месторождений природного камня на основе геомеханического обоснования параметров механического раскалывания мраморизованных известняков. Исследование выполнено с использованием комплексного подхода, включающего методы структурной геологии, аналитическое и численное моделирование, а также современные компьютерные технологии для изучения закономерностей строения и структурной нарушенности скального массива. Установлено, что показатели природной блочности и рациональное направление развития горных работ в значительной степени определяются пространственной ориентацией, плотностью и взаимным положением доминирующих систем трещин. Учет указанных факторов позволяет прогнозировать качественные характеристики массива и существенно повышать выход кондиционной продукции. Научная новизна работы заключается в установлении математических зависимостей между геометрическими параметрами трещиноватости массива и эффективностью отделения монолитных блоков при механическом раскалывании. Обосновано применение скважинных разрывателей с тороидальными упругими камерами, обеспечивающих формирование внутри шпуров направленного избыточного давления, достаточного для инициации и управляемого развития магистральной трещины. Определены расчетные значения распорных усилий, обес-
печивающие гарантированный отрыв монолитов различной прочности без разрушения краевых зон. Выявлена зависимость оптимального расстояния между осями скважин от их диаметра и предела прочности пород на сжатие. Практическая значимость результатов подтверждается разработкой технологических рекомендаций по применению и эксплуатации механических раскалывающих устройств при добыче мраморизованных известняков. Реализация предложенных параметров позволяет оптимизировать технологический процесс добычи, снизить энергоемкость горных работ и обеспечить высокую степень сохранности целостности извлекаемых блоков природного камня.

Сарыбаев M. A., Жанакова Р. K., Aлменов T. M., Шаутенов М. Р., Асылханова С. А. Геомеханическое обоснование параметров механического раскалывания мраморизованных известняков с учетом их трещиноватости и прочности // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2026. – № 11. – С. 52–77. DOI: 10.25018/0236_1493_2026_11_0_52.

Сарыбаев Mадияр Aбдуллаевич — канд. техн. наук, Казахский национальный университет имени аль-Фараби, Алматы, Казахстан, e-mail: sarybaev.m@mail.ru, ORCID ID: 0000-0003-4488-5659, 
Жанакова Раиса Кульмахановна¹ — PhD, ассоциированный профессор, e-mail: zhanakovaraisa@mail.ru, ORCID ID: 0000-0003-0845-8449, 
Алменов Талгат Макулбекович¹ — канд. техн. наук, профессор, e-mail: almen_t@mail.ru, ORCID ID: 0000-0001-9674-8598,
Шаутенов Мелс Рахимович¹ — канд. техн. наук, профессор, е-mail: m.shautenov@satbayev.university, ORCID ID: 0000-0002-0266-3882,
Асылханова Самал Асылхановна¹ — магистр технических наук, докторант, е-mail: s.assylkhanova@satbayev.university, ORCID ID: 0000-0003-2385-161X,
¹ Казахский национальный исследовательский технический университет имени К.И. Сатпаева, Алматы, Казахстан.

Жанакова Р.К., e-mail: zhanakovaraisa@mail.ru, Алменов Т.М., e-mail: almen_t@mail.ru.

1. Бекбергенов Д. К., Зейнуллин А. A., Джангулова Г. К., Жанакова Р. К., Бектибаев У. А. Обоснование подземной геотехнологии добычи месторождений со сложной морфологией: пример рудника Акжал // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2025. — № 12-2. — С. 33—70. DOI: 10.25018/0236-1493-2025-122-0-33.

2. Жанакова Р. K., Аталикова Н., Жангулова Г., Какымжанов Е., Курманбаев О. Отсоединение плит от однородной породы с использованием тороидальных гидроразрывных устройств в параллельных скважинах // Вестник КазУТБ. — 2025. — № 3. DOI: 10.58805/kazutb.v.3.28-992.

3. Almenov T. M., Moldabayev S. K., Zhanakova R. K., Askarova G. E., Dryhola M. A. Ensuring the stability of slopes and ledges at the Vasilkovsky quarry (Republic of Kazakhstan) // Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2025, no. 6. DOI: 10.33271/nvngu/2025-6/043. 

4. Hoek E., Brown E. T. The Hoek—Brown failure criterion and GSI — 2018 edition // Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 2019, vol. 11, no. 3, pp. 445—463. DOI: 10.1016/j.jrmge.2018.08.001.

5. Brady B. H. G., Brown E. T. Rock mechanics for underground mining. 3rd ed. Dordrecht: Springer, 2006, 628 p.

6. Jaeger J. C., Cook N. G. W., Zimmerman R. W. Fundamentals of rock mechanics. 4th ed. Oxford: Blackwell Publishing, 2007, 488 p.

7. Bieniawski Z. T. Engineering rock mass classifications. New York: John Wiley & Sons, 1989, 272 p.

8. Palmström A. Rock engineering systems. London: CRC Press, 2009, 318 p.

9. Priest S. D. Discontinuity analysis for rock engineering. London: Chapman & Hall, 1993, 473 p.

10. Ulusay R., Hudson J. A. (Eds.). The complete ISRM suggested methods for rock characterization, testing and monitoring: 1974—2006. Ankara: ISRM, 2007, 628 p.

11. Wong L. N. Y., Deng J. Rock splitting mechanics and its applications in civil and mining engineering // Rock Mechanics and Rock Engineering. 2019, vol. 52, no. 8, pp. 2865—2891. DOI: 10.1007/s00603-019-01752-x.

12. Mandaduri G., Berry P. Numerical modelling of rock splitting processes in dimension stone quarries // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2018, vol. 102, pp. 77—89. DOI: 10.1016/j.ijrmms.2017.11.018.

13. Abdideh M., Behbahani S. S. Effect of geological discontinuities on the efficiency of hydraulic rock splitters // Journal of Mining and Environment. 2021, vol. 12, no. 2, pp. 493—507. DOI: 10.22044/jme.2021.10657.2020.

14. Careddu N., Dino G. A. Dimension stone quarrying: technical and economic aspects of diamond wire and expansive mortar applications // Resources Policy. 2020, vol. 68, article 101715. DOI: 10.1016/j.resourpol.2020.101715.

15. El-Shayeb Y., Helal M. A new approach for evaluation of block recovery in marble and limestone quarries // Arabian Journal of Geosciences. 2019, vol. 12, article 633. DOI: 10.1007/s12517-019-4505-1.

16. Akcakoca H. Determination of optimum wedge and feather spacing in rock splitting // Journal of African Earth Sciences. 2020, vol. 162, article 103723. DOI: 10.1016/j.jafrearsci.2019.103723.

17. Yarahmadi R., Bagherpour R. Safety and productivity optimization in dimension stone quarrying methods // International Journal of Mining and Geo-Engineering. 2022, vol. 56, no. 1, pp. 53—66. DOI: 10.22059/ijmge.2021.317523.594892.

18. Ozcelik Y., Kulaksiz S. Development of a new rock mass classification system for dimension stone quarrying // International Journal of Mining, Reclamation and Environment. 2021, vol. 35, no. 9, pp. 657—676. DOI: 10.1080/17480930.2020.1834193.

19. Deng J., Wong L. N. Y. Numerical investigation of fracture inclination effects on rock splitting // Computers and Geotechnics. 2020, vol. 120, article 103407. DOI: 10.1016/j.compgeo.2019.103407.

20. Sousa L. M. Influence of microstructural features on the mechanical properties of natural building stones // Geological Society, London, Special Publications. 2022, vol. 515. DOI: 10.1144/SP515-2020-213.

21. Goodman R. E. Introduction to Rock Mechanics. 2nd ed. New York: John Wiley & Sons, 1989, 562 p.

22. Hoek E., Carranza-Torres C., Corkum B. Hoek—Brown failure criterion — 2002 edition // Proceedings of NARMS-TAC Conference. Toronto, Canada. 2002, vol. 1, pp. 267—273.

23. Сарыбаев М. А. Повышение эффективности добычи строительного камня с использованием гидравлических раскалывателей: автореф. дис. … канд. техн. наук. — Алматы, 2010. — 32 с.