Расчет линии наименьшего сопротивления по первому ряду скважин при взрывании сложноструктурных массивов на основе учета радиусов зон трещинообразования

При разработке карьеров строительных материалов, особенно при добыче гранита для строительных целей, недропользователи сталкиваются с проблемой выхода негабаритных фракций при взрывании сложноструктурных массивов. Такие массивы обладают сложной морфологией и неоднородной блочной структурой, а взрываемый участок может содержать различные группы пород с весьма изменчивой трещиноватостью. Кроме того, сам гранит может иметь различные свойства, что дополнительно усложняет процесс взрывания и последующего формирования однородной фрагментации. В результате разупрочнения таких сложноструктурных массивов энергией взрыва существует высокая вероятность образования негабаритных фракций. Кроме зон нерегулируемого дробления и линии отрыва блока, негабаритные фракции часто образуются в области первого ряда скважин. Материал статьи является продолжением исследования, направленного на повышение качества дробления горных пород взрывом за счет учета структурных особенностей взрываемого массива. Изложены теоретические выкладки, подходы и особенности расчета линии наименьшего сопротивления по первому ряду скважин при взрывании сложноструктурных массивов на основе учета интенсивности изменения прочности пород в зависимости от степени трещиноватости, которая, в свою очередь, влияет на размеры зоны трещинообразования.

Ишейский В. А., Рядинский Д. Э., Магомедов Г. С. Расчет линии наименьшего сопротивления по первому ряду скважин при взрывании сложноструктурных массивов на основе учета радиусов зон трещинообразования // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2025. – № 3. – С. 64–79. DOI: 10.25018/0236_1493_2025_ 3_0_64.

Ишейский Валентин Александрович¹ — канд. техн. наук, доцент, e-mail: Isheyskiy_VA@pers.spmi.ru, ORCID ID: 0000-0003-1007-6562,
Рядинский Даниил Эдуардович¹ — аспирант, e-mail: riadinskii.d@mail.ru, ORCID ID: 0000-0002-5765-1811,
Магомедов Гаджи Сиражудинович — генеральный директор, АО «Гавриловское карьероуправление», e-mail: aogku@yandex.ru,
¹ Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II.

Ишейский В.А., e-mail: Isheyskiy_VA@pers.spmi.ru.

1. Ишейский В. А., Рядинский Д. Э., Магомедов Г. С. Повышение качества дробления горных пород взрывом за счет учета структурных особенностей взрываемого массива // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2023. — № 9-1. — С. 79—95. DOI: 10.25018/0236_1493_ 2023_91_0_79.

2. 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. DOI: 10.31897/PMI.2021.3.2.

3. Оchilov Sh. А., Маkhmudоv D. R., Nizamova А. Т., Norinov S. S., Umirzokov А. А. Methods for calculating the parameters of drilling and blasting operations based on the primary determination of the zones of destruction of the rock mass // E3S Web of Conferences. 2024, vol. 491, article 02014. DOI: 10.1051/e3sconf/202449102014.

4. Кочанов А. Н., Одинцев В. Н. Волновое предразрушение монолитных горных пород при взрыве // Физико-технические проблемы разработки месторождений полезных ископаемых. — 2016. — № 6. — С. 38—48.

5. Кабетенов Т., Юсупов Х. А., Рустемов С. Т. Определение рациональных параметров скважинной отбойки с учетом времени действия взрывного импульса // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 2015. — № 2. — С. 75—81.

6. 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: 10.30686/1609-9192-2021-3110-115.

7. Цирель С. В., Павлович А. А., Мельников Н. Я. Обоснование параметров бортов карьеров при крутопадающем залегании слоев // Горный журнал. — 2023. — № 5. — С. 49—54. DOI: 10.17580/gzh.2023.05.07.

8. Маринин М. А., Евграфов М. В., Должиков В. В. Производство взрывных работ на заданный гранулометрический состав руды в рамках концепции «mine-to-mill»: современное состояние и перспективы // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. — 2021. — Т. 332. — № 7. — С. 65—74. DOI: 10.18799/24131830/2021/7/3264.

9. Насиров У. Ф., Заиров Ш. Ш., Мехмонов М. Р., Фатхиддинов А. У. Управление параметрами энергии взрыва для обеспечения интенсивного дробления горных пород на карьерах // Горные науки и технологии. — 2022. — Т. 7. — № 2. — С. 137—149. DOI: 10.17073/2500-0632-2022-2137-149.

10. Chenxi D., Renshu Y., Chun F. Stress wave superposition effect and crack initiation mechanism between two adjacent boreholes // International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences. 2021, vol. 138, pp. 104—122. DOI: 10.1016/j.ijrmms.2021.104622.

11. 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.

12. Hashemi A., Katsabanis P. The effect of stress wave interaction and delay timing on blastinduced rock damage and fragmentation // Rock Mechanics and Rock Engineering. 2020, vol. 53, pp. 2327—2346. DOI: 10.1007/s00603-019-02043-9.

13. Dehghani H., Babanouri N., Alimohammadnia F., Kalhori M. Blast-induced rock fragmentation in wet holes // Mining, Metallurgy & Exploration. 2020, vol. 37, pp. 743—752. DOI: 10.1007/ s42461-019-00163-y.

14. Демидюк Г. П. Регулирование действия взрыва при отбойке твердых горных пород // Взрывное дело. — 1974. — № 73/30. — С. 210—224.

15. Panasiuk A., Davydova I., Shlapak V., Levytskyi V. Research of borehole drilling parameters for determining the optimum size of granite stone blocks // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2023, vol. 1254, article 012060. DOI: 10.1088/1755-1315/1254/1/012060.

16. Kong D., Saroglou C., Wu F., Sha P., Li B. Development and application of UAV-SfM photogrammetry for quantitative characterization of rock mass discontinuities // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2021, vol. 141, article 104729. DOI: 10.1016/j. ijrmms.2021.104729.

17. Buyer A., Aichinger S., Schubert W. Applying photogrammetry and semi-automated joint mapping for rock mass characterization // Engineering Geology. 2020, vol. 264, article 105332. DOI: 10.1016/j.enggeo.2019.105332.

18. Adjiski V., Panov Z., Popovski R., Stefanovska R. Application of photogrammetry for determination of volumetric joint count as a measure for improved rock quality designation (RQD) index // Sustainable Extraction and Processing of Raw Materials Journal. 2021, vol. 2, no. 1, pp. 12—20. DOI: 10.5281/zenodo.5594940.

19. Kovalevich S. V., Zyryanov I. V., Chernobyl V. I. Experience of drilling-and-blasting in diamond fields in Yakutia // Journal of Mining Science. 2022, vol. 58, no. 6, pp. 953—966. DOI: 10.1134/ S1062739122060102.

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

21. Skublov S. G., Petrov D. A., Galankina O. L., Levashova E. V., Rogova I. V. Th-rich zircon from a pegmatite vein hosted in the Wiborg Rapakivi granite massif // Geosciences. 2023, vol. 13, no. 12, article 362. DOI: 10.3390/geosciences13120362.

22. Ковалевский В. Н., Мысин А. В. Особенности функционирования трубчатых эластичных зарядов, применяемых при добыче блочного камня // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2023. — № 1. — С. 20—34. DOI: 10.25018/ 0236_1493_2023_1_0_20.

23. Ерофеев И. Е. Повышение эффективности буровзрывных работ на рудниках. — М.: Недра, 1988. — C. 46—54.

24. Ханукаев А. Н. Физические процессы при отбойке горных пород взрывом. — М.: Недра, 1974. — 222 с.

25. Kononenko M., Khomenko O., Savchenko M., Kovalenko I. Method for calculation of drillingand-blasting operations parameters for emulsion explosives // Mining of Mineral Deposits. 2019, vol. 13, no. 3, pp. 22—30. DOI: 10.33271/mining13.03.022.

26. Вохмин С. А., Курчин Г. С., Кирсанов А. К., Дерягин П. А. Методика расчета параметров буровзрывных работ при проходке горизонтальных и наклонных горных выработок // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. — 2014. — № 4(48). — С. 5—9.

27. Боровиков В. А., Ванягин И. Ф. К расчету параметров волн напряжений при взрыве удлиненного заряда в горных породах // Взрывное дело. — 1976. — № 76/33. — С. 39—43.

28. Легостаев Е. Г. Исследование влияния объемной концентрации энергии заряда ВВ на эффективность прямых врубов в крепких породах: Автореф. дис. … канд. техн. наук. — М.: Ин-т горного дела им. А. А. Скочинского, 1967. — 22 с.

29. Roy P. P. Rock blasting: effects and operations. CRC Press, 2005, pp. 1—37.

30. Zhang P., Duan J., Wang M., Guo J. Research and application of chassis resistance line of rock breaking mechanism // Academic Journal of Engineering and Technology Science. 2019, vol. 2, no. 3, pp. 98—107. DOI: 10.25236/AJETS.020060.

31. Возгрин Р. А. Повышение качества дробления горной массы при применении скважинных зарядов эмульсионных взрывчатых веществ уменьшенного диаметра: Автореф. дис. … канд. техн. наук. — М., 2015. — 21 с.

32. Виноградов Ю. И., Хохлов С. В., Зигангиров Р. Р., Мифтахов А. А., Суворов Ю. И. Оптимизация удельных энергозатрат на дробление горных пород взрывом на месторождениях со сложным геологическим строением // Записки Горного института. — 2024. — Т. 266. — С. 231—245.

33. Torbica S., Lapcevic V. Rock breakage by explosives // European International Journal of Science and Technology. 2014, vol. 3, no. 2, pp. 96—104.

34. Хохлов С. В., Виноградов Ю. И., Маккоев В. А., Абиев З. А. Влияние скорости детонации взрывчатых веществ на степень предразрушения горной породы при взрыве // Горные науки и технологии. — 2024. — № 9—2. — C. 85—96. DOI: 10.17073/2500-0632-2023-11-177.

35. Маринин М. А., Афанасьев П. И., Сушкова В. И., Устименко К. Д., Ахметов А. Р. Опыт применения модели Кузнецова—Раммлера при описании распределения грансостава взорванной горной массы // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2023. — № 9-1. — С. 96—109. DOI: 10.25018/0236_1493_2023_91_0_96.

36. 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.

37. Mutinda E. K., Alunda B. O., Maina D. K., Kasomo R. M. Prediction of rock fragmentation using the Kuznetsov—Cunningham—Ouchterlony model // Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy. 2021, vol. 121, no. 3, pp. 107—112. DOI: 10.17159/2411-9717/1401/2021.