Расчет напряженного состояния массива горных пород по размерам зон разрушения от взрыва шпуровых зарядов взрывчатого вещества
В.Н. Тюпин1, К.Б. Пономаренко1, 2
1 Белгородский государственный национальный исследовательский университет, Белгород, Российская Федерация
2 ОАО «ВИОГЕМ», г. Белгород, Российская Федерация
Горная Промышленность №1 / 2023 стр. 120-125
Резюме: В статье приведена формула и рассчитано напряженное состояние горного массива после взрыва шпуров по геометрическим параметрам зон действия взрыва, физико-механическим свойствам пород и размерам отдельностей в массиве. Давление от взрыва в шпуре, величина которого задается в основном скоростью детонации и плотностью заряжания, формирует вблизи заряда зоны раздавливания («стакана») и радиальных трещин. На шахте им. Губкина «КМАруда» в проходческих забоях определены геометрические размеры зон действия взрыва. Всего проведены исследования 74 зон в 7 разных забоях в пределах горизонта – 250 м, глубина 445 м. По данным лабораторных испытаний пород, геометрическим параметрам зон разрушения массива взрывом произведены расчеты напряженного состояния массива. В среднем на исследуемых участках напряженное состояние массива составляет 17,3 МПа. Получены экспериментальные зависимости радиуса зоны радиальных трещин и диаметра зоны раздавливания («стакана») от напряженного состояния при взрывании заряда взрывчатого вещества в массиве кварцитов. Их анализ указывает на то, что с увеличением напряженного состояния зона трещинообразования уменьшается, а зона раздавливания («стакана») увеличивается. Исследование может быть использовано для разработки паспорта крепления и управления кровлей и направлено на повышение уровня безопасности при ведении подземных горных работ. Преимущество взрывного способа определения горного давления заключается в оперативности, экономичности и возможности использования технологических взрывов шпуров при проходке выработок.
Ключевые слова: массив горных пород, напряженное состояние, взрывание шпуров, проходка выработок, зоны раздавливания и радиальных трещин, физико-механические свойства пород, трещиноватость
Благодарности: Исследование выполнено при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации в рамка Государственного задания №FZWG-2023-0011. Авторы выражают благодарность Малюкину Ю.В. и коллективу службы геологии шахты им. Губкина комбината «КМАруда» за помощь при проведении экспериментальных работ.
Для цитирования: Тюпин В.Н., Пономаренко К.Б. Расчет напряженного состояния массива горных пород по размерам зон разрушения от взрыва шпуровых зарядов взрывчатого вещества. Горная промышленность. 2023;(2):120–125. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2023-2-120-125
Информация о статье
Поступила в редакцию: 26.03.2023
Поступила после рецензирования: 10.04.2023
Принята к публикации: 13.04.2023
Информация об авторах
Тюпин Владимир Николаевич – доктор технических наук, профессор, Белгородский государственный национальный исследовательский университет, г. Белгород, Российская Федерация; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.; https://orcid.org/0000-0002-3709-0957
Пономаренко Константин Борисович – младший научный сотрудник, ОАО «ВИОГЕМ», лаборатория горного давления и сдвижения горных пород, г. Белгород, Российская Федерация; Белгородский государственный национальный исследовательский университет, г. Белгород, Российская Федерация; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.; https://orcid.org/0000-0003-1745-9670
Список литературы
1. Трубецкой К.Н., Захаров В.Н., Викторов С.Д., Жариков И.Ф., Закалинский В.М. Взрывное разрушение массивов горных пород при освоении недр. Проблемы недропользования. 2014;(3):80–95. Режим доступа: https://trud.igduran.ru/index.php/psu/article/view/63
2. Жариков С.Н. О способах изучения свойств грунтов для повышения эффективности буровзрывных работ. Вестник Кузбасского государственного технического университета. 2016;(6):3–7. Режим доступа: https://journals.kuzstu.ru/article/3132.pdf
3. Тюпин В.Н. Взрывные и геомеханические процессы в трещиноватых напряженных горных массивах. Белгород: ИД «Белгород», 2017. 192 с.
4. Тюпин В.Н., Рубашкина Т.И. Взрывные методы определения напряженного состояния массивов горных пород. Физикотехнические проблемы разработки полезных ископаемых. 2018;(4):44–50. https://doi.org/10.15372/FTPRPI20180406
5. Тюпин В.Н., Пономаренко К.Б. Разработка метода определения напряженного состояния горного массива при взрывной проходке выработок. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2022;(8):27–37. https://doi.org/10.25018/0236_1493_2022_8_0_27
6. Тюпин В.Н., Пономаренко К.Б. Оценка достоверности взрывного метода определения напряженного состояния горного массива. Взрывное дело. 2022;(137-94):138–152.
7. Казикаев Д.М. Геомеханика подземной разработки руд. М.: Изд-во МГГУ; 2005. 542 с.
8. Макаров А.Б. Практическая геомеханика. М.: Горная книга; 2006. 391 с.
9. Барон Л.И., Турчанинов И.А., Ключников А.В. Нарушения пород при контурном взрывании. Л.: Наука; 1975. 338 с.
10. Исаков М.Е., Казаченко М.С., Мостков В.М. Определение зоны нарушенных пород в массиве вокруг выработок ультразвуковым способом. Шахтное строительство. 1967;(1):20–25.
11. Широков А.П., Писляков Б.Г. Расчет и выбор крепи сопряжений горных выработок. М.: Недра; 1978. 303 с.
12. Баранов А.О. Расчет параметров технологических процессов подземной добычи руд. М.: Недра; 1985. 224 с.
13. Булычев Н.С., Фотиева Н.Н., Стрельцов Е.В. Проектирование и расчет крепи капитальных выработок. М.: Недра; 1986. 287 с.
14. Ветров С.В. Допустимые размеры обнажений горных пород при подземной разработке руд. М.: Наука; 1975. 232 с.
15. Malkowski P., Niedbalski Z. A comprehensive geomechanical method for the assessment of rockburst hazards in underground mining. International Journal of Mining Science and Technology. 2020;30(3):345–355. https://doi.org/10.1016/j.ijmst.2020.04.009
16. Wen J., Li H., Jiang F., Yu Z., Ma H., Yang X. Rock burst risk evaluation based on equivalent surrounding rock strength. International Journal of Mining Science and Technology. 2019;29(4):571–576. https://doi.org/10.1016/j.ijmst.2019.06.005
17. Chen Y., Wang P., Chen J., Zhou M., Yang H., Li J. Calculation of blast hole charge amount based on three-dimensional solid model of blasting rock mass. Scientific Reports. 2022;12(1):541. https://doi.org/10.1038/s41598-021-04615-8
18. Toconas F., Jordan L., Kedda S. A comparison between conventional blast hole sampling and diamond core drilling for copper grade at the Antapaccay mine. TOS forum. 2022;(11):325. https://doi.org/10.1255/tosf.161
19. Adebayo B., Akande J.M. Effects of blast-hole deviation on drilling and muck-pile loading cost. International Journal of Scientific Research and Innovative Technology. 2015;2(6):64–73.
20. Haozhen Yue, C. Yu, H.B. Li, C.B. Zhou. The Effect of Blast-Hole Arrangement, Delay Time, and Decoupling Charge on Rock Damage and Vibration Attenuation in Multihole Blasting. Shock and Vibration. 2022(8):2110160. https://doi.org/10.1155/2022/2110160
