Влияние интервалов замедления на амплитуды волн напряжений при изучении модели взрыва системы скважинных зарядов

В настоящее время на многих карьерах существует проблема выхода некондиционных кусков горной массы после взрыва. Некондиционные куски чаще всего возникают в центральной части блока, между скважинами, вследствие плохой проработки этой зоны. Данная проблема возникает из-за того, что амплитуда волн напряжений от взрыва зарядов в этой области намного ниже, чем вблизи скважин. В данной статье приведен краткий обзор методик расчёта интервалов замедления; построена модель гранитного блока с взрывными скважинами, заряженными ANFO; проведено моделирование интерференции волн напряжения в программном комплексе Ansys; построены зависимости напряжений на фронте волны от времени протекания процесса; рассчитана экономическая эффективность применения электронной и неэлектрической (НСИ) систем инициирования. Моделирование показало, что при правильном подборе интервала замедления можно увеличить амплитуду волн напряжений в этой зоне за счет интерференции волн напряжений, тем самым улучшить дробление породы и снизить процент некондиционных кусков горной массы. Для обеспечения предложенного интервала замедления необходимо применять электронную систему инициирования I-kon III, которая обеспечивает минимальный шаг интервала замедления в 0,1 мс.

Должиков В. В., Рядинский Д. Э., Яковлев А. А. Влияние интервалов замедления на амплитуды волн напряжений при изучении модели взрыва системы скважинных зарядов // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 6−2. — С. 18—32. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_62_0_18.

Должиков Вадим Владимирович — канд. техн. наук, доцент кафедры взрывного дела, http://orcid.org/0000-0001-8851-2913, Санкт-Петербургский горный университет, 199106, Санкт-Петербург, 21-я линия В.О., д. 2, Россия, e-mail: Dolzhikov_VV@pers. spmi.ru;
Рядинский Даниил Эдуардович — студент 6 курса специализации «Взрывное дело», Санкт-Петербургский горный университет, 199106, Санкт-Петербург, 21-я линия В.О., д. 2, Россия, e-mail: riadinskii.d@mail.ru;
Яковлев Алексей Андреевич — студент 6 курса специализации «Взрывное дело», СанктПетербургский горный университет, 199106, Санкт-Петербург, 21-я линия В.О., д. 2, Россия, e-mail: aleksej.yakovlev.98@mail.ru.

Должиков Вадим Владимирович, e-mail: Dolzhikov_VV@pers.spmi.ru.

1. Симонов П. С. Особенности определения размера среднего куска и выхода негабарита при взрывных работах на карьерах // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2017. — № 4. — С. 320–327.

2. Jia B., Ling T., Hou S., Liu D. Application of Variational Mode Decomposition Based Delay Time Identification in Short Millisecond Blasting // Transaction of Beijing Institute of Technology. 2021, vol. 41 (4), pp. 341–348. DOI: 10.15918/j.tbit1001–0645.2019.308.

3. Yi C., Sjöberg J., Johansson D. Numerical modeling forblast-inducedfragmentationin sublevel caving mine // Tunneling and Underground Space Technology. 2017, vol. 68, pp. 167–173. DOI: 10.1016/j.tust.2017.05.030.

4. Gou Y., Shi X., Qiu X., Huo X., Yu Z. Assessment of induced vibrations derived from the wave superposition in time-delayblasts // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2021, vol. 144, 104814. DOI: 10.1016/j.ijrmms.2021.104814.

5. Yi C., Johansson D., Greberg J. Effects of in-situ stresses on the fracturing of rock by blasting // Computers and Geotechnics. 2018, vol. 104, pp. 321–330. DOI: 10.1016/j. compgeo.2017.12.004.

6. Yastrebova K. N., Moldovan D. V., Chernobay V. I. Solving the issue of ventilating atmosphere of opencast mining by resloping bench face // International Journal of Advanced Science and Technology. 2020, vol. 29 (1), pp. 1–6.

7. Silva J., Li L., Gernand J. M. Reliability analysis for mine blast performance based on delay type and firing time // International Journal of Mining Science and Technology. 2018, vol. 28 (2), pp. 195–204. DOI: 10.1016/j.ijmst.2017.07.004.

8. Karakus M., Ebong U., Liu C., Zhou H. Three-dimensional finite element analysis for rock fatigue damage under dynamic loading // ISRM Regional Symposium, EUROCK. 2015, pp. 577–582.

9. Marinin M., Marinina O., Wolniak R. Assessing of losses and dilution impact on the cost chain: Case study of gold ore deposits // Sustainability (Switzerland). 2021, vol.13 (7), 3830. DOI: 10.3390/su13073830.

10. Paramonov G. P., Kovalevskyi V. N., Mysin A. V. Determination of the conditions of an effective functioning of elongated cumulative charges in processing the marble stone // Key Engineering Materials. 2020, vol. 836, pp. 19–24. DOI: 10.4028/www.scientific. net/KEM.836.19.

11. Blair D. P. Limitations of electronic delays for the control of blast vibration and fragmentation. // Rock Fragmentation by Blasting: Proceedings of the 9th International Symposium on Rock Fragmentation by Blasting, FRAGBLAST. 2010, vol. 9, pp. 171–184.

12. Wu H., Gong M. Calculation and application of hole by hole blasting vibration superposition based on measured delay times of detonators // Explosion and Shock Waves. 2019, vol. 39 (2), 025202. DOI: 10.11883/bzycj-2017–0415.

13. Roy M. P., Mishra A. K., Agrawal H., Singh P. K. Blast vibration dependence on total explosives weight in open-pit blasting // Arabian Journal of Geosciences. 2020, vol. 13, no. 13, 531, pp. 1–8.

14. Хохлов С. В., Рахманов Р. А., Аленичев И. А., Баженова А. В., Маккоев В. А. Исследование вопроса управления и контроля за смещением контуров рудных тел после взрыва // Взрывное дело. — 2021. — № 132 (89). — С. 59–75.

15. Wang Z., Fang C., Chen Y., Cheng W. A Comparative study of delay time identification by vibration energy analysis in millisecond blasting // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2013, vol. 60, pp. 389–400. DOI: 10.1016/j.ijrmms.2012.12.032.

16. Fu H., Wong L. N. Y., Zhao Y., Shen Z., Zhang C., Li Y. Comparison of excavation damage zones resulting from blasting with nonel detonators and blasting with electronic detonators // Rock Mechanics and Rock Engineering. 2014, vol. 47 (2), pp. 809–816. DOI: 10.1007/s00603–013–0419–2.

17. Ковалевский В. Н., Аргимбаев К. Р. Экспериментальное исследова-ние процесса внедрения кумулятивной струи в массив горных пород // Горный журнал. — 2016. — № 12. — С. 19–23. DOI: 10.17580/gzh.2016.12.04.

18. Paramonov G. P., Kovalevskiy V. N., Mysin A. V. Impact of multicharge detonation on explosion pulse value // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2018, vol. 194 (8), 082031. DOI: 10.1088/1755–1315/194/8/082031.

19. 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, 01017. DOI: 10.1051/e3sconf/202017401017.

20. Wang Z., Fang C., Chen Y., Cheng W. A comparative study of delay time identification by vibration energy analysis in millisecond blasting // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2013, vol. 60, pp. 389–400. DOI: 10.1016/j.ijrmms.2012.12.032.

21. Shi X. Z., Chen S. H. R. Delay time optimization in blasting operations for mitigating the vibration-effects on final pit walls’ stability // Soil Dynamics and Earthquake Engineering. 2011, vol. 31 (8), pp. 1154–1158.DOI: 10.1016/j.soildyn.2011.04.004.

22. Zhang S., Ling T.-H., Liu H.-R., Cao F. Pattern adapted wavelet time-energy density method and its application in millisecond blast vibration signal analysis // Journal of the China Coal Society. 2014, vol. 39 (10), pp. 2007–2013. DOI: 10.13225/j.cnki.jccs.2014.0325.

23. Zhang Y., Chen Y., Chen S., Liu H., Fu Z. Experimental study on deformation of a sandy field liquefied by blasting // Soil Dynamics and Earthquake Engineering. 2019, vol. 116, pp. 60–68. DOI: 10.1016/j.soildyn.2018.09.042.

24. Хохлов С. В, Соколов С. Т., Виноградов Ю. И., Френкель И. Б. Проведение промышленных взрывов вблизи газопроводов // Записки Горного института. — 2021. — Т. 247. — С. 48–56. DOI:10.31897/PMI.2021.1.6.

25. Qiu X., Shi X., Gou Y., Zhou J., Chen H., Huo X. Short-delay blasting with single free surface: Results of experimental tests // Tunnelling and Underground Space Technology. 2018, vol. 74, pp. 119–130. DOI:10.1016/j.tust.2018.01.014.

26. Huang D., Qiu X., Shi X., Gou Y., Zhou J. Experimental and Numerical Investigation of Blast-Induced Vibration for Short-Delay Cut Blasting in Underground Mining // Shock and Vibration. 2019, vol. 2019, 5843516. DOI: 10.1155/2019/5843516.

27. Камянский В. Н. Повышение эффективности скважинной отбойки на карьерах при разновременном взрывании скважинных зарядов: Автореф… дис. канд. техн. наук. — М: ГоИ КНЦ РАН, 2019. — 24 с.

28. Wu X., Gong M., Wu H., Liu X. Parameter calculation of the initiating circuit with mixed use of nonel detonators and electronic detonators in tunnel controlled-blasting // Tunnelling and Underground Space Technology. 2021, vol. 113, 103975. DOI: 10.1016/j.tust.2021.103975.

29. Isheyskiy V., Sanchidrián J. A. Prospects of applying MWD technology for quality management of drilling and blasting operations at mining enterprises // Minerals, 2020, vol. 10 (10), 925, pp. 1–17. DOI: 10.3390/min10100925.

30. Маринин М. А., Хохлов С. В., Ишейский В. А. Моделирование режима протекания процесса сварки плоских листовых деталей взрывом // Записки Горного института. — 2019. — Т. 237. — С. 275–280. DOI: 10.31897/PMI.2019.3.275.

31. Afanasev P. I., Makhmudov K. F.Assessment of the parameters of a shock wave on the wall of an explosion cavity with the refraction of a detonation wave of emulsion explosives // Applied Sciences (Switzerland). 2021, vol. 11 (9), 3976. DOI: 10.3390/app11093976.

32. Аленичев И. А. Реакция массива горных пород в карьерном пространстве на динамические воздействия при производстве взрывных работ // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2018. — № 7. — С. 189–195. DOI: 10.25018/0236–1493– 2018–7–0–189–195.

33. Andreev R. E., Gridina E. B. A Study of gas-dynamic processes in a charge chamber during the explosion of blasthole charges of various designs // Research Journal of Pharmaceutical, Biological and Chemical Sciences. 2016, vol. 7 (3), pp. 2383–2392.

34. Тюпин В. Н., Рубашкина Т. И. Инженерные формулы для определения размеров зон деформаций и повреждений в трещиноватом массиве горных пород при воздействии взрывных работ на карьерах Забайкалья // Горный журнал. — 2021. — № 7. — С. 40–44. DOI: 10.17580/gzh.2021.07.06.

35. Cardu M., Giraudi A., Oreste P. A review of the benefits of electronic detonators // Revista Escola de Minas. 2013, vol. 66 (3), pp. 375–382. DOI: 10.1590/S0370– 44672013000300016.