Повышение качества дробления горных пород взрывом за счет учета структурных особенностей взрываемого массива

В большинстве случаев при разработке карьеров строительных материалов массив, подлежащий взрыванию, особенно при добыче гранитов для последующего получения строительных материалов, имеет сложную структуру как в морфологическом плане, так и по блочности. В составе взрываемого массива могут содержаться монолитные, крупноблочные и мелкоблочные группы пород, имеющие различную трещиноватость. Более того, сами граниты могут быть различными, что усложняет взрывание таких сложноструктурных массивов. Велика вероятность выхода большого объема негабаритных фракций, и особенно при занижении или завышении линии наименьшего сопротивления. Кроме зон нерегулируемого дробления, при взрывании сложноструктурных массивов указанная проблема наблюдается при выходе взорванной горной массы по первому ряду скважин. Представлен подход к пространственному расположению первого ряда взрывных скважин с целью снижения выхода негабаритных фракций в развале на основе учета структурных особенностей массива, информация о которых получена с применением профильных программных комплексов и беспилотных летательных аппаратов. Рассмотрен метод фотограмметрии, который позволяет при помощи беспилотных летательных аппаратов осуществлять сбор данных для дальнейшего построения аналитических 3D-моделей в специализированном программном обеспечении. В последнем используется метод картирования уступов, позволяющий оценить структурные показатели массива горных пород. С учетом структуры массива принимаются проектные решения по постановке скважин взрываемого блока методом профилировки, что в свою очередь приводит к более качественной фрагментации взорванной горной массы.

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.

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.

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

1. Marinin M., Marinina O., Wolniak R. Assessing of losses and dilution impact on the cost chain: Case study of gold ore deposits // Sustainability. 2021, vol. 13, no. 7, article 3830. DOI: 10.3390/su13073830.

2. Иванов С. Л., Иванова П. В., Кувшинкин С. Ю. Оценка наработки карьерных экскаваторов перспективного модельного ряда в реальных условиях эксплуатации // Записки Горного института. — 2020. — Т. 242. — С. 228—233. DOI: 10.31897/pmi.2020.2.228.

3. Yudi Tang, Lei He, Wei Lu, Xin Huang, Hai Wei, Huaiguang Xiao A novel approach for fracture skeleton extraction from rock surface images // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2021, vol. 142, article 104732. DOI: 10.1016/j.ijrmms.2021.104732.

4. 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.

5. Корчак С. А., Абатурова И. В., Савинцев И. А., Стороженко Л. А. Оценка состояния массива горных пород для выделения потенциально опасных участков проектируемого карьера // Известия Уральского государственного горного университета. — 2022. — № 3(67). — С. 90—99. DOI: 21440/2307-2091-2022-3-90-99.

6. Gorbunova N., Kapitonova I., Mirkushov O. Comparative analysis rock mass after explosions in the quarry liqhobong // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2021, vol. 720, no. 1, article 012080. DOI: 10.1088/1755-1315/720/1/012080.

7. Молдаван 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.

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. Bamford T., Medinac F., Esmaeili K. Continuous monitoring and improvement of the blasting process in open pit mines using unmanned aerial vehicle techniques // Remote Sensing. 2020, vol. 12, no. 17, article 2801. DOI: 10.3390/rs12172801.

10. Battulwar R., Zare-Naghadehi M., Emami E., Sattarvand J. A state-of-the-art review of automated extraction of rock mass discontinuity characteristics using three-dimensional surface models // Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 2021, vol. 13, no. 4, pp. 920—936. DOI: 10.1016/j.jrmge.2021.01.008.

11. Gaich A., Pötsch M. Blast optimization including automatic borehole placement and automatic rock mass characterization. Bergdagarna. Stockholm, 2020.

12. 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.

Литературу с п. 13 по п. 17 смотри в REFERENCES.

18. Казьмина А. Ю. Обоснование параметров буровзрывных работ при разрушении скальных пород скважинными зарядами конечной длины (на примере ЗАО «Гавриловское карьероуправление»): Автореф. дисc. … канд. техн. наук. — СПб.: СПбГУ, 2013. — 20 с.

19. 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.

20. Moomivand H., Seadati S., Allahverdizadeh H. A new approach to improve the assessment of rock mass discontinuity spacing using image analysis technique // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2021, vol. 143, article 104760. DOI: 10.1016/j. ijrmms.2021.104760.

21. Singh B. K., Mondal D., Shahid M., Saxena A., Roy P. N. S. Application of digital image analysis for monitoring the behavior of factors that control the rock fragmentation in opencast bench blasting: a case study conducted over four opencast coal mines of the Talcher Coalfields, India // Journal of Sustainable Mining. 2019, vol. 18, no. 4, pp. 247—256. DOI: 10.1016/j.jsm. 2019.08.003.

22. Miao Y., Zhang Y., Wu D., Li K., Yan X., Lin J. Rock fragmentation size distribution prediction and blasting parameter optimization based on the muck-pile model // Mining, Metallurgy & Exploration. 2021, vol. 38, pp. 1071—1080. DOI: 10.1007/s42461-021-00384-0.

23. Chen J., Huang H., Zhou M., Chaiyasarn K. Towards semi-automatic discontinuity characterization in rock tunnel faces using 3D point clouds // Engineering Geology. 2021, vol. 291, article 106232. DOI: 10.1016/j.enggeo.2021.106232.

24. Гусев В. Н., Блищенко А. А., Санникова А. П. Исследование комплекса факторов, оказывающих влияние на погрешность реализации маркшейдерской съемки горных объектов с применением геодезического квадрокоптера // Записки Горного института. — 2022. — Т. 254. — С. 173—179. DOI: 10.31897/pmi.2022.35.

Литературу с п. 25 по п. 30 смотри в REFERENCES.

31. Хохлов С. В., Виноградов Ю. И., Носков А. П., Баженова А. В. Прогнозирование смещения рудных контуров при формировании развала взорванной горной массы // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2023. — № 3. — С. 40—56. DOI: 10.25018/0236_1493_2023_3_0_40.

32. Gustafsson R. Swedish blasting technique and mining SPI. Gothenburg, Sweden. 1973, pp. 1—328.

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

34. Palmstrom A. Measurement and characterizations of rock mass jointing / In-Situ Characterization of Rocks. 2001, pp. 1—40.

35. Вальков В. А., Виноградов К. П., Валькова Е. О., Мустафин М. Г. Создание растров высокой информативности по данным лазерного сканирования и аэрофотосъемки // Геодезия и картография. — 2022. — Т. 83. — № 11. — С. 40—49. DOI: 10.22389/0016-71262022-989-11-40-49.