Методологические основы взрывного разрушения горных пород при разработке месторождений открытым способом

Рассмотрены методологические основы взрывного разрушения горных пород при открытой разработке месторождений с вариативностью изменения параметров буровзрывных работ для повышения качества гранулометрического состава взорванной горной массы. Проанализировано формирование регулируемых и нерегулируемых зон дробления и их влияние на образование негабаритных фракций. Предложенный подход на основе сопряжения зон регулируемого дробления обеспечивает снижение выхода негабарита за счет оптимизации расположения скважин (переход от квадратной к ромбической сетке) и корректировки схемы инициирования. Показано, что применение модели Кузнецова–Раммлера совместно с учетом зон дробления позволяет с большей вариативностью прогнозировать гранулометрический состав горной массы. В ходе работы установлено, что увеличение удельного расхода взрывчатого вещества не всегда повышает равномерность дробления – существует оптимальное соотношение между расходом взрывчатого вещества и расстоянием между скважинами. Выявлено, что при одинаковых показателях равномерности дробления могут быть достигнуты при разных сетках скважин, но выход негабарита при этом будет различным.Подбор поверхностных замедлений и сетки скважин позволяет изменять динамическую сетку скважин, повышая качество взрывоподготовки горной массы.

Афанасьев П. И. Методологические основы взрывного разрушения горных пород при разработке месторождений открытым способом // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2025. – № 12. – С. 28–41. DOI: 10.25018/0236_ 1493_2025_12_0_28.

Работа выполнена в рамках государственного задания Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (FSRW-2023-0002 Фундаментальные междисциплинарные исследования недр Земли и процессов комплексного освоения георесурсов).

Павел Игоревич Афанасьев — канд. техн. наук, доцент, Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II, e-mail: Afanasev_PI@pers.spmi.ru.

1. 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.

2. Yastrebova K., Moldovan D., Chernobay V. Influence of the nature of the outflow of explosion products from blast holes and boreholes on the efficiency of rock destruction // E3S Web of Conferences. 2020, vol. 174, no. 4, article 01017. DOI: 10.1051/e3sconf/202017401017.

3. Павлович А. А., Хорева А. Ю. Определение прочностных свойств отвальной массы для оценки устойчивости откосов отвалов // Горный журнал. — 2023. — № 5. — С. 55—61.

4. Мороз Н. Е., Гендлер С. Г., Романевич К. В. Оценка опасности газодинамических явлений на основе анализа натурных и лабораторных исследований скоростей распространения упругих волн во вмещающих горных породах кимберлитовой трубки «Интернациональная» // Горная промышленность. — 2025. — № 2. — С. 65—72. DOI: 10.30686/16099192-2025-2-65-72.

5. Olorunnipa Alaba, Babatunde Adebayo Correlation of rock and blast properties with elevated quarry floor and their effects on mining costs // International Journal of Engineering and Advanced Technology Studies. 2024, vol. 12, no. 3, pp. 30—48. DOI: 10.37745/ijeats.13/vol12n33048.

6. Ишейский В. А., Мартынушкин Е. А., Васильев А. С., Смирнов С. А. Особенности сбора данных в процессе бурения взрывных скважин для формирования геоструктурных блочных моделей // Устойчивое развитие горных территорий. — 2021. — Т. 13. — № 4(50). — С. 608—619. DOI: 10.21177/1998-4502-2021-13-4-608-619.

7. Kovalevich S. V., Zyryanov I. V., Chernobay V. I. Experience of drilling-and-blasting in diamond fields in Yakutia // Journal of Mining Science. 2022, vol. 58, pp. 953—965. DOI: 10.1134/S106 2739122060102.

8. Чжан Ц. С., Санчидриан А. Дж., Оустерлони Ф., Луукканен С. Уменьшение размера фрагментов при переходе от добычи к переработке полезных ископаемых. Обзор // Горная механика и проектирование горных работ. — 2023. — Т. 56. — С. 747—778. DOI: 10.1007/s00603-02203068-3.

9. Казаков Н. Н., Шляпин А. В. Развитие камуфлетной сферической фазы процесса взрыва в нижней зоне карьерного блока // Взрывное дело. — 2020. — № 129-86. — С. 25—33.

10. Викторов С. Д., Казаков Н. Н., Шляпин А. В., Лапиков И. Н. О теории дробления горных пород взрывом в карьерах // Взрывное дело. — 2021. — № 130-87. — С. 5—14.

11. Замышляев Б. В., Евтерев Л. С. Модели динамического деформирования и разрушения грунтовых сред. — М.: Наука, 1990. — 215 с.

12. Ишейский В. А., Васильев А. С. Оценка корреляции параметров по процессу бурения взрывных скважин // Взрывное дело. — 2021. — № 130-87. — С. 113—126.

13. Великанов В. С., Чернухин С. А., Тельминов Н. С., Дремин А. В., Ломовцева Н. В., Ситдикова С. В. О влиянии гранулометрии взорванной горной массы на распределение напряжений в рабочем оборудовании карьерного экскаватора // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. — 2024. — Т. 22. — № 4. — С. 30—43. DOI: 10.18503/1995-2732-2024-22-4-30-43.

14. Sandeep Prasad, Choudharyb B. S., Mishrac A. K. Effect of stemming to burden ratio and powder factor on blast induced rock fragmentation— A case study // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2017, vol. 225, article 012191.

15. Losaladjome Mboyo H., Huo B., Mulenga F. K., Mabe Fogang P., Kalenga Kaunde Kasongo J. Assessing the impact of surface blast design parameters on the performance of a comminution circuit processing a copper-bearing ore // Minerals. 2024, vol. 14, article 1226. DOI: 10.3390/ min14121226.

16. Кутузов Б. Н., Валухин Ю. К., Давыдов С. А., Каменка Б. И., Коренистов А. В., Рубцов В. К., Страусман Р. Я. Проектирование взрывных работ. — М.: Недра, 1974. — 328 с.

17. Менжулин М. Г., Хорева А. Ю., Тюлькин С. А., Афанасьев П. И. Определение параметров буровзрывных работ при отработке Гавриловского месторождения гранитов // Горный журнал. — 2017. — № 1. — С. 42—46. DOI: 10.17580/gzh.2017.01.08.

18. Егоров В. В., Волокитин А. Н., Угольников Н. В., Соколовский А. В. Обоснование параметров и технологии производства буровзрывных работ, обеспечивающих требуемую кусковатость // Горная промышленность. — 2021. — № 3. — С. 110—115. DOI: 10.30686/1609-91922021-3-110-115.

19. Serdaliyev Y., Bakhramov B., Alip A. Improvement of blasting technology at gold-ore mining enterprises using contour blasting // Mining of Mineral Deposits. 2025, vol. 19, no. 2, pp. 83—94. DOI: 10.33271/mining19.02.083.

20. Yu Ni, Zhiliang Wang, J.G. Wang, Songyu Li Numerical study on rock blasting fragmentation under the coupling effect of strength and environmental factors // Engineering Fracture Mechanics. 2025. DOI: 10.1016/j.engfracmech.2025.111251.

21. Cunningham C. V. B. The Kuz—Ram fragmentation model — 20 Years on / Proceedings of the 3rd European Federation of Explosives Engineers World Conference on Explosives and Blasting, Brighton. 2005, vol. 4, pp. 201—210.

22. Vinith Kumar P. V., Avtar K. Raina, P. Balamadeswaran, Ram Chandar Karra Evaluating blast fragmentation: a comparative study of electronic and shock-tube initiation systems in a limestone mine // Disaster Advances. 2025, vol. 18, no. 5, pp. 153—162. DOI: 10.25303/185da1530162.

23. Ouchterlony F., Sanchidrián J. A., Moser P. Percentile fragment size predic-tions for blasted rock and the fragmentation—energy fan // Rock Mechanics and Rock Engineering. 2017, vol. 50, no. 4, pp. 751—779. DOI: 10.1007/s00603-016-1094-x.

24. Das R. K., Dhekne P. Y. Estimation of rock fragmentation using electronic and shock tube detonators in limestone mine blasting // ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. 2022, vol. 17, no. 5, pp. 534—542.

25. Коршунов В. А., Павлович А. А., Бажуков А. А. Оценка сдвиговой прочности горных пород по трещинам на основе результатов испытаний образцов сферическими инденторами // Записки Горного института. — 2023. — Т. 262. — С. 606—618.

26. Кузнецов В. М. Математические модели взрывного дела. — Новосибирск: Наука, 1977. — 259 с.

27. Саадун А., Фредж М., Букарм Р., Хаджи Р. Анализ дробления с использованием цифровой обработки изображений и эмпирической модели (KuzRam): сравнительное исследование // Записки Горного института. — 2022. — Т. 257. — С. 822—832. DOI: 10.31897/PMI.2022.84.

28. Sanchidrián J. A., Segarra P., Ouchterlony F., Gómez S. The influential role of powder factor vs. delay in full-scale blasting: a perspective through the fragment size-energy fan // Rock Mechanics and Rock Engineering. 2022, vol. 55, no. 5, pp. 4209—4236. DOI: 10.1007/ s00603-022-02856-1.

29. Matsimbe J., Shaba M., Musonda I., Dinka M. Comparative application of digital image processing and kuz-ram model in blast fragmentation analysis: Case of Shayona cement quarry / Advances in information technology in civil and building engineering. ICCCBE 2022. Lecture Notes in Civil Engineering, 2023. vol 358. Springer, Cham. DOI: 10.1007/978-3-031-32515-1_13.

30. Савич И. Н., Барнов Н. Г., Мустафин В. И. Параметры буровзрывных работ и гранулометрический состав рудной массы. Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2024. — № S15. — С. 3—9.

31. Синицын В. А., Меньшиков П. В., Кутуев В. А. Определение основных характеристик взрывчатых веществ и воздействия взрыва на окружающую среду на основе применения измерительного оборудования «DATA TRAP II» // Устойчивое развитие горных территорий. — 2018. — Т. 10. — № 3(37). — С. 383—392.

32. Zhang Z. X., Sanchidrián A. J., Ouchterlony F., Luukkanen S. Reduction of fragment size from mining to mineral processing. A review // Rock Mechanics and Rock Engineering. 2023, vol. 56, pp. 747—778. DOI: 10.1007/s00603-022-03068-3.

33. Qing Yang, Qidong Gao, Yongsheng Jia, Haixiao Zhou, Xin Gao, Wei Jiang, Xiaobo Ma Application of simulation methods and image processing techniques in rock blasting and fragmentation optimization // Applied Sciences. 2025, vol. 15, article 3365.

34. Гавришев С. Е., Калмыков В. Н., Пикалов В. А., Караулов Н. Г., Угольников Н. В. Разработка рекомендаций по регулированию кусковатости строительных горных пород при взрывном разрушении // Горная промышленность. — 2025. — № 1. — С. 58—63. DOI: 10.30686/16099192-2025-1-58-63.

35. Маринин М. А. Расчет параметров буровзрывных работ на заданный гранулометрический состав взорванной горной массы при открытой разработке месторождений полезных ископаемых // Горный журнал. — 2025. — № 3. — С. 79—86.

36. Мороз Н. Е., Гендлер С. Г., Вьюников А. А., Разумов Е. Е. Применение геомеханического показателя качества породы RQD для прогноза газодинамических явлений при проходке выработок на руднике «Интернациональный» // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. — 2023. — № 4. — С. 628—639.