Анализ зон нарушения осадочных горных массивов при производстве взрывных работ

Приведены результаты исследований авторов, направленных на определение параметров зон нарушения осадочных горных массивов при производстве взрывных работ. Особенностью таких массивов являются сильно развитые системы трещин, простирающиеся как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях, что оказывает значительное влияние на эффективность и результаты взрывных работ. Понимание закономерностей распространения зон нарушения в процессе взрывного воздействия позволяет минимизировать наведение излишней трещиноватости и дает возможность обеспечить максимальное сохранение исходных прочностных свойств пород при добыче блочного камня и производстве щебня. В основу статьи положен опыт работы со слоистыми и трещиноватыми массивами карбонатных пород Русской платформы. Выполнено обобщение теоретических положений и практических данных, характеризующих механизмы разрушения взрывом анизотропных горных массивов месторождений полезных ископаемых осадочного типа. На базе закономерностей развития трещиноватости в осадочных горных породах с учетом натурных замеров и серии опытно-промышленных взрывов определены размеры зон нарушения радиальными трещинами карбонатного массива. Также используя методы разборки карбонатных массивов на блочный камень посредством выпиливания блоков и экскаваторной разборки, дополнительно уточнены размеры зон нарушенности массива взрывными работами. Даны предварительные рекомендации по совершенствованию способов подготовки минерального сырья осадочных месторождений к выемке.

Колотовкин А. С., Зеленин Д. П., Левченко Я. В. Анализ зон нарушения осадочных горных массивов при производстве взрывных работ // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2023. – № 12. – С. 41–54. DOI: 10.25018/0236_1493_2023_12_0_41.

Колотовкин Алексей Сергеевич¹ — аспирант, e-mail: kolotovkin1904@mail.ru,
Зеленин Дмитрий Петрович — директор АО «Черниговец», e-mail: d.p.zelenin@chernigovets.ru,
Левченко Ярослав Викторович¹ — канд. техн. наук, доцент, e-mail: levchenko.mggu@mail.ru, ORCID ID: 0000-0002-2080-6330,
¹ ГИ НИТУ «МИСиС».

Колотовкин А.С., e-mail: kolotovkin1904@mail.ru.

1. Супрун В. И., Горбонос М. Г., Стромоногов А. В., Левченко Я. В., Колотовкин А. С. Перспективные технические решения по стабилизации качества щебня из карбонатных горных пород // Рациональное освоение недр. — 2021. — № 6(62). — С. 46—59. DOI: 10.26121/RON.2021.32.90.004.

2. Супрун В. И., Ворошилин К. С., Бурцев С. В., Минибаев Р. Р. Регулирование гранулометрического состава извлекаемых горных пород при отработке угольных и карбонатных месторождений // Горный журнал. — 2021. — № 7. — С. 61—64. DOI: 10.17580/ gzh.2021.07.10.

3. Bigi S., Marchese M., Meda M., Nardon S., Franceschi M. Discrete fracture network of the Latemar carbonate platform // Italian Journal of Geosciences. 2015, vol. 134, no. 3, pp. 474—494. DOI: 10.3301/IJG.2014.34.

4. Супрун В. И., Стромоногов А. В. Выбор и обоснование технологических решений по добыче блочного известняка в карбонатных массивах Русской платформы / Добыча, обработка и применение природного камня: Сборник научных трудов Международной технической конференции. — Екатеринбург: МГТУ, 2018. — С. 20—25.

5. Стромоногов А. В., Супрун В. И., Агафонов Ю. Г. Технология добычи блочного камня на сложноструктурных карбонатных месторождениях // Горные науки и технологии. — 2016. — № 2. — С. 3—13.

6. Супрун В. И., Артемьев В. Б., Опанасенко П. И., Радченко П. И., Левченко С. А. Комплексы циклично-поточной технологии для отработки карьеров. — М.: Изд-во «Горное дело», ООО «Киммерийский центр», 2018. — 232 с.

7. Гараева А. Н., Хабибуллин И. Р. Оценка трещиноватости массивов оснований инженерных сооружений Альметьевского района Республики Татарстан / Геология в развивающемся мире: Сборник научных трудов по материалам XV Международной научнопрактической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. — Пермь: ПГНИУ, 2022. — С. 289—293.

8. Кузнецов В. А. Обоснование технологии взрывных работ в карьерах и открытых горно-строительных выработках на основе деформационного зондирования взрываемых уступов. Автореф. дисс. … докт. техн. наук. — М., 2010. — 43 с.

9. Белин В. А., Супрун В. И., Агафонов Ю. Г., Кузнецов В. А. Особенности ведения взрывных работ при выемке запасов строительного гипса в водоохранной зоне // Горный журнал. — 2017. — № 3. — С. 37—42. DOI: 10.17580/gzh.2017.03.07.

10. Kinyua E. M., Jianhua Z., Kasomo R., Mauti D., Mwangangi J. A review of the influence of blast fragmentation on downstream processing of metal ores // Minerals Engineering. 2022, vol. 186, article 107743. DOI: 10.1016/j.mineng.2022.107743.

11. Leng Z., Fan Y., Gao Q., Hu Y. Evaluation and optimization of blasting approaches to reducing oversize boulders and toes in open-pit mine // International Journal of Mining Science and Technology. 2020, vol. 30, no. 3, pp. 373—380. DOI: 10.1016/j.ijmst.2020.03.010.

12. Репин Н. Я. Подготовка и экскавация вскрышных пород угольных разрезов. — М.: Недра, 1978. — 256 с.

13. Рубцов В. К. Действие взрыва на массив скальных пород и его фильтрационные свойства / Взрывное дело: Сборник, № 61/18. — М.: Недра, 1966. — С. 27—34.

14. Мальский К. С., Боровков Ю. А. Анализ результатов исследований по снижению прочности горных пород от серийного взрывания скважинных зарядов взрывчатых веществ // Известия высших учебных заведений. Геология и разведка. — 2020. — Т. 63(1). — С. 39—45. DOI: 10.32454/0016-7762-2020-63-1-39-45.

15. Zhang Z., Hou D., Guo Z., He Z. Laboratory experiment of stemming impact on rock fragmentation by a high explosive // Tunnelling and Underground Space Technology. 2020, vol. 97, article 103257. DOI: 10.1016/j.tust.2019.103257.

16. Карев В. И., Климов Д. М., Коваленко Ю. Ф., Устинов К. Б. Модель разрушения анизотропных горных пород при сложном нагружении // Физическая мезомеханика. — 2016. — Т. 19. — № 6. — C. 34—40.

17. Baranowski P., Kucewicz V., Pytlik M., Małachowski J. Shock-induced fracture of dolomite rock in small-scale blast tests // Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 2022, vol. 14, no. 6, pp. 1823—1835. DOI: 10.1016/j.jrmge.2021.12.022.

18. Zhou T., Zhu J. B., Ju Y., Xie H. P. Volumetric fracturing behavior of 3D printed artificial rocks containing single and double 3D internal flaws under static uniaxial compression // Engineering Fracture Mechanics. 2019, vol. 205, pp. 190—204. DOI: 10.1016/j.engfracmech. 2018.11.030.

19. Berčáková A., Melichar R., Souček K. Mechanical properties and failure patterns of migmatized gneiss with metamorphic foliation under UCS test // Rock Mechanics and Rock Engineering. 2020, vol. 53, no. 4, pp. 2007—2013. DOI: 10.1007/s00603-019-02012-2.

20. Berčáková А., Melichar R., Obara Y., Ptáček J., Souček K. Evaluation of anisotropy of fracture toughness in brittle rock, migmatized gneiss // Procedia Engineering. 2017, vol. 191, pp. 900—907. DOI: 10.1016/j.proeng.2017.05.260.

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

22. Стромоногов А. В. Обоснование безвзрывной технологии добычи блоков известняка на карбонатных месторождениях Русской платформы. Автореф. дисс. … канд. техн. наук. — М., 2017. — 25 с.