К вопросу оценки методом сглаженных частиц влияния на дробящее действие взрыва внешнего давления и трещиноватости массива

Современные условия развития горнодобывающих предприятий характеризуются необходимостью снижения техногенного воздействия взрывных работ, а также увеличения объемов исследований, направленных на цифровизацию процессов горного производства и все более широкое применение методов численного моделирования разрушения горного массива. Усложнение геомеханических условий разработки месторождений с увеличением глубины их разработки требует совершенствования методологии прогнозирования и расчета выхода фракций горной массы различной крупности. В данной работе приводятся результаты таких исследований влияния плотности взрывчатых веществ различной энергетической насыщенности, внешнего давления и трещиноватости массива на выход мелких фракций, определяющий содержание пыли в атмосфере после массового взрыва на участке горного массива с обнаженной поверхностью. Установлены закономерности фрагментации при совместном воздействии напряжений в массиве и энергии взрывного разрушения. Получены некоторые зависимости, характеризующие фрагментацию массива в зависимости от плотности используемых взрывчатых веществ (ВВ). Получены результаты моделирования действия взрыва одиночного заряда на монолитный массив с внешней свободной поверхностью и массив с трещинами. Показано принципиальное различие характера локализации трещин в монолитном массиве и при наличии трещин, а также возникающих напряжений на различном расстоянии от заряда до и между трещинами. Работа выполнена в рамках бюджетной тематики ИПКОН РАН.

Ефремовцев Н. Н., Шиповский И. Е. К вопросу оценки методом сглаженных частиц влияния на дробящее действие взрыва внешнего давления и трещиноватости массива // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2023. — № 12-2. — С. 170—182. DOI: 10.25018/0236_1493_2023_122_0_170.

Ефремовцев Никита Николаевич¹ — канд. техн. наук, старший научный сотрудник, noee7@mail.ru, ORCID 0000−0001−5797−1631;
Шиповский Иван Евгениевич¹ — канд. техн. наук, старший научный сотрудник, iv_ev@mail.ru, ORCID 0000−0002−7542−3900;
¹ Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем комплексного освоения недр им. академика Н. В. Мельникова Российской академии наук, 111020, Москва, Крюковский тупик, д. 4.

1. Викторов С. Д., Гончаров С. А., Иофис М. А., Закалинский В. М. Механика сдвижения и разрушения горных пород / Под ред. акад. РАН К. Н. Трубецкого. — М.: РАН. — 2019, 360 с.

2. Матва С. В., Кокин С. В., Литвин Ю. И., Протасов С. И., Корнев Г. Н., Федотенко В. С. Совершенствование способов буровзрывной подготовки пород на предприятиях ОАО «УК «Кузбассразрезуголь» // Уголь. — 2015. — № 12. — С. 24–32. DOI: 10. 18796/0041−5790−2015−12−24−31.

3. Ефремовцев Н. Н., Ефремовцев П. Н. Результаты исследования в производственных условиях влияния кинетики выделения энергии взрыва на дробимость горных пород // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). — 2015. — № 11. — С. 17–25.

4. 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.

5. Ефремовцев Н. Н., Лавров В. В., Савченко А. В. Опыт применения композиционных имитационных моделей для оценки дробящего действия взрыва ВВ различной мощности // Тезисы XVI Всероссийского симпозиума по горению и взрыву (Суздаль, 4−9 сентября 2022 г.). 2022. — С. 286–287.

6. Макаров П. В., Евтушенко Е. П., Еремин М. О. Эволюция напряженно-деформированного состояния горного массива с выработками. Математическое моделирование. — Томск: ИД Томского государственного университета, 2016. — 184 с.

7. Стефанов Ю. П. Некоторые особенности численного моделирования поведения упругохрупкопластичных материалов // Физическая мезомеханика. — 2005. — Т. 8. — № 3. — С. 129–142.

8. Monagan J. J. An introduction to SPH // Comp Phys Comm. 1988, vol. 48, pp. 89–96.

9. Libersky L. D. Smootred Particle Hydrodynamics: Some recent implements and applications // Comp Meth Appl Mech Eng. 1996, vol. 139, pp. 375–408.

10. Graya J. P., Monaghan J. J. Numerical modelling of stress fields and fracture around magma chambers // J Volcanology Geotherm Res. 2004, vol. 135, 2004, pp. 259–283.

11. Шиповский И. Е. Расчет хрупкого разрушения горной породы с использованием бессеточного метода // Научный вестник НГУ. — 2015. — Вып. 1(145). — С. 76–82.

12. Шиповский И. Е. Трехмерный расчет разрушения образцов с трещиной // Геотехническая механика. — 2014. — Вып. 20(1). — С. 20148.

13. Потапов А. П., Ройз С. И., Петров И. Б. Моделирование волновых процессов методом сглаженных частиц (SPH) // Матем. моделирование. — 2009. — Т. 21. — Вып. 7. — С. 20–28.

14. Graya J. P., Monaghan J. J. Numerical modelling of stress fields and fracture around magma chambers // Journal of Volcanology and Geothermal Research. 2004, vol. 135, pp. 259–283.

15. Давыдов М. В., Кедринский В. К. Моделирование разрушения жидких сред с использованием метода SPH М // Ученые записки физического факультета. — 2014. — Т. 5. — 145302.

16. Кирсанов А. К. Анализ программных продуктов для проектирования буровзрывных работ при отработке месторождений подземным способом // Известия ТулГУ. Науки о Земле. — 2023. — Вып. 2. — С. 249–259.

17. 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. DOI: 10.17580/gzh.2021.12.14.

18. Тарасютін В. М., Косенко А. В., Хоменко О. Є., Кононенко М. М. Експериментальні дослідження та розроблення методики розрахунку параметрів свердловинної гідромоніторної дезінтеграції масивів багатих залізних руд // ВІСТІ Донецького гірничого інституту. 2023, no. 1(52), pp. 86–96.

19. Xudong L., Kewei L., Yanyan S. Numerical investigation on blast-induced rock fragmentation with different stemming structures // Geomech. Geophys. Geo-energ. Georesour. 2023, vol. 9(112). DOI: 10.1007/s40948−023−00654−9.

20. Jiang N., Lv K., Gao Z., Jia C., Ye L., Meng S., Su Q. Experimental study on mechanical properties of single fracture-hole red sandstone // Front Earth Sci. 2023, vol. 10, 1083689, pp. 1–5. DOI: 10.3389/feart.2022.1083689.

21. Рубцов В. К. Анализ дробления горных пород взрывом на открытых горных работах по негабаритной фракции : дисс ... канд. техн. наук: 05.00.00. — М., 1961. — 121 с.

22. Кутузов Б. Н., Рубцов В. К. Физика взрывного разрушения горных пород. Физика разрушения и методы регулирования дробления скальных пород. — М: Моск. горный ин-т, 1970. — 177 с.

23. Тюпин В. Н. Взрывные и геомеханические процессы в трещиноватых напряженных горных массивах. — Белгород: БелГУ, 2017. − 192 с.