Влияние композитного материала в конструкции забойки на ее работоспособность

Представлены аналитические и экспериментальные результаты исследований по увеличению времени запирания продуктов взрыва во взрывной полости скважины. Лучший выход из вышесказанного – применять комбинированные забойки, такие как запирающая забойка в сочетании с сыпучей. Данная конструкция позволит за счет расклина забойки удерживать продукты взрыва (ПД) во взрываемой полости, сыпучая забойка (отсев, песок) позволит удержать ее за счет своего веса. Ударная волна, проходя через распор воронки, многократно отражается от стенок внутренней поверхности, дольше взаимодействуя со стенками скважины. Продукты детонации плавно истекают через выходное отверстие забойки, не создавая ударного воздействия. При изготовлении забоек с применением композитных материалов необходимо учитывать площадь поверхности частиц наполнителя в материале забойки, так как слишком большая или, наоборот, слишком маленькая площадь может привести к избыточной хрупкости либо слишком высокой пластичности запирающего устройства. Проведенные расчеты по предлагаемому методу показывают, что сохранение пластических свойств запирающего устройства возможно только при применении наполнителя с определенными размерами частиц. Рассмотренный материал из всех возможных для применения оказался максимально подходящим наполнителем, как с экономической, так и с технологической точки зрения. Представлен расчет оптимального размера частиц наполнителя материала забойки, который можно интерпретировать как полноценную расчетную методику.

Молдован Д. В., Чернобай В. И., Ястребова К. Н. Влияние композитного материала в конструкции забойки на ее работоспособность // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2023. – № 9-1. – С. 110–121. DOI: 10.25018/0236_1493_2023_91_ 0_110.

Молдован Дмитрий Владимирович¹ — канд. техн. наук, доцент, e-mail: Moldovan_DV@pers.spmi.ru, ORCID ID: 0000-0003-2227-6625,
Чернобай Владимир Иванович¹ — канд. техн. наук, доцент, e-mail: chernobay_vi@pers.spmi.ru, ORCID ID: 0000-0002-6858-8854,
Ястребова Карина Намидиновна¹ — канд. техн. наук, научный сотрудник, Научный центр геомеханики и проблем горного производства, e-mail: yastrebova_kn@pers.spmi.ru,
¹ Санкт-Петербургский горный университет.

Молдован Д.В., e-mail: Moldovan_DV@pers.spmi.ru.

1. Молдован Д. В., Чернобай В. И., Соколов С. Т., Баженова А. В. Конструктивные решения запирания продуктов взрыва во взрывной полости // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 6-2. — С. 5—17. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_62_0_5.

2. Koteleva N., Loseva E. Development of an algorithm for determining defects in cast-inplace piles based on the data analysis of low strain integrity testing // Applied Sciences. 2022, vol. 12, no. 20, article 10636. DOI: 10.3390/app122010636.

3. 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, no. 4, pp. 341—348. DOI: 10.15918/j.tbit1001-0645.2019.308.

4. 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.

5. Yi C., Sjöberg J., Johansson D. Numerical modeling forblast-inducedfragmentationin sublevel caving mines // Tunneling and Underground SpaceTechnology. 2017, vol. 68, pp. 167—173. DOI: 10.1016/j.tust.2017.05.030.

6. Sasaoka T., Takahashi Y., Sugeng W., Hamanaka A. Effects of rock mass conditions and blasting standard on fragmentation size at limestone quarries // Open Journal of Geology. 2015, vol. 5, no. 5, pp. 331—339. DOI: 10.4236/ojg.2015.55030.

7. Маховиков А. Б., Крыльцов С. Б., Матрохина К. В., Трофимец В. Я. Система защищенной корпоративной связи для металлургического предприятия // Цветные металлы. — 2023. — № 4. — С. 5—13. DOI: 10.17580/tsm.2023.04.01.

8. Иванов В. В., Дзюрич Д. О. Обоснование параметров технологической схемы разработки обводненных месторождений строительного песка // Записки Горного института. — 2022. — Т. 253. — С. 33—40. DOI: 10.31897/PMI.2022.3.

9. Menjulin M. G., Kazmina A. J., Afanasew P. I. Die einwirkung der sprengarbeiten auf den erhaltungszustand des massivs ausserhalb der sprengzone mit und ohne vorspaltenbilding // Scientific Reports on Resource Issues. Freiberg: International University of Resources. 2011, vol. 1, pp. 184—187.

10. Sanchidrián J. A., Ouchterlony F., Segarra P., Moser P. Size distribution functions for rock fragments // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2014, vol. 71, no. 3-4, pp. 381—394. DOI: 10.1016/j.ijrmms.2014.08.007.

11. Ефремов Е. И., Никифорова В. А. Влияние диаметра скважины на площадь контакта взрывчатого вещества с разрушаемой породой и на выход мелких фракций // Сучаснi ресурсоенергозберiгаючi технологii гiрничого виробництва. — 2012. — № 2 (10). — С. 9—15.

12. Оверченко М. Н., Толстунов С. А., Мозер С. П. Влияние горно-геологических условий и техногенных факторов на устойчивость взрывных скважин при открытой разработке апатит-нефелиновых руд // Записки Горного института. — 2018. — Т. 231. — С. 239—244. DOI: 10.25515/PMI.2018.3.2399.

13. 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, no. 2, pp. 195—204. DOI: 10.1016/j.ijmst.2017.07.004.

14. 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. 2015, pp. 577—582.

15. Курчин Г. С., Лобацевич М. А., Петушкова Т. А., Ефремов П. Ю. Эффективность применения забойки в скважинах / Науки о Земле: вчера, сегодня, завтра: Материалы IV Международной научной конференции. — Казань, 2018. — С. 17—19.

16. 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.

17. 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, no. 2, article 025202. DOI: 10.11883/bzycj-2017-0415.

18. 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, article 531. DOI: 10.1007/s12517-020-05560-y.

19. Мысин А. В., Ковалевский В. Н., Должиков В. В. Экспериментальные исследования параметров функционирования удлиненных зарядов различной конфигурации // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 10. — С. 125—140. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_10_0_125.

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, no. 4, pp. 389—400. DOI: 10.1016/j.ijrmms.2012.12.032.

21. Wang Y., Wang H., Cui C., Zhao B. Investigating different grounds effects on shock wave propagation resulting from near-ground explosion // Applied Sciences. 2019, vol. 9, no. 17, article 3639. DOI: 10.3390/app9173639.

22. Bukhartsev V. N., Pham N. T. The effect of the structural model on estimating the bearing capacity of the ground base // Power Technology and Engineering. 2018, vol. 52, no. 4, pp. 389—394. DOI: 10.1007/s10749-018-0963-8.

23. Dipaloke M., Viladkar M. N., Mahendra S. Corrigendum to а multiple-graph technique for preliminary assessment of ground conditions for tunneling // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2018, vol. 9, no. 17, pp. 278—286. DOI: 10.1016/ j.ijrmms. 2017.10.010.

24. Khandelwal M., Singh T. H. Evaluation of blast-induces vibration predictors // Soil Dynamics and Earthquake Engineering. 2007, vol. 27, no. 2, pp. 116—125. DOI: 10.1016/j. soildyn.2006.06.004.

25. Öncü M. E., Yön B., Akkoyun Ö., Taşkiran T. Investigation of blast-induced ground vibration effects on rural buildings // Structural Engineering and Mechanics. 2015, vol. 54, no. 3, pp. 545—560. DOI: 10.12989/sem.2015.54.3.545.

26. 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.

27. 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, no. 8, pp. 1154—1158. DOI: 10.1016/j.soildyn.2011.04.004.

28. Yastrebova K. N., Vladimirovich M. D., Ivanovich C. 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, article 01017. DOI: 10.1051/ e3sconf/202017 401017.

29. 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, no. 10, pp. 2007—2013. DOI: 10.13225/j.cnki.jccs.2014.0325.

30. 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.

31. 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.

32. Khokhlov V., Lukin V., Khokhlov S. Modelling full-colour images of Earth: simulation of radiation brightness field of Earth’s atmosphere and underlying surface // Annals of GIS. 2023, vol. 29, no. 1, pp. 143—161. DOI: 10.1080/19475683.2022.2064911.

33. Zhang S., Wu S., Zhang G. Three-dimensional strength characteristics of zigong sandstone under true triaxial stresses / 10th Asian Rock Mechanics Symposium (ARMS10). 2018 ISRM International Symposium. 2018. https://www.researchgate.net/publication/331952415_Three-dimensional_Strength_Characteristics_of_Zigong_Sandstone_under_True_Triaxial_Stresses.

34. 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.

35. Cardu M., Giraudi A., Oreste P. A review of the benefits of electronic detonators // Revista Escola de Minas. 2013, vol. 66, no. 3, pp. 375—382. DOI: 10.1590/S0370-44672013000300016.

36. Lange I., Kotiukov P., Lebedeva Y. Analyzing physical-mechanical and hydrophysical properties of sandy soils exposed to long-term hydrocarbon contamination // Sustainability. 2023, vol. 15, no. 4, article 3599. DOI: 10.3390/su15043599.

37. Koteleva N., Frenkel I. Digital processing of seismic data from open-pit mining blasts // Applied Sciences. 2021, vol. 11, no. 1, 383. DOI: 10.3390/app11010383.

38. Смирняков В. В., Родионов В. А., Смирнякова В. В., Орлов Ф. А. Влияние формы и размеров пылевых фракций на их распределение и накопление в горных выработках при изменении структуры воздушного потока // Записки Горного института. — 2022. — Т. 253. — С. 71—81. DOI: 10.31897/PMI.2022.12.

39. Коршунов Г. И., Каримов А. М., Магомедов Г. С., Тюлькин С. А. Снижение аэротехногенного воздействия респирабельной фракции пыли на персонал карьера при проведении массовых взрывов // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2023. — № 7. — С. 132—144. DOI: 10.25018/0236_1493_2023_7_0_132.