Методика измерения детонационных характеристик эмульсионных ВВ и экспресс-определения прочностных свойств горных пород

В.Л. Яковлев, С.Н. Жариков, А.С. Реготунов, В.А. Кутуев
Горная Промышленность №5 / 2024 стр.37-44

Аннотация: В статье представлена методика измерения детонационных характеристик эмульсионных взрывчатых веществ и экспресс-определения прочностных свойств горных пород для комплексной адаптации параметров буровзрывных работ к изменяющимся горно-геологическим условиям разработки сложноструктурных месторождений полезных ископаемых открытым способом. Разработанная методика позволяет: установить параметры регистрируемых сигналов при шарошечном бурении скважин, характеризующих нарушения в местах контактов горных пород с различными физико-механическими свойствами; определить в рамках опытно-промышленных испытаний закономерности развития детонации в гильзовых и скважинных зарядах ВВ разного диаметра, а также при использовании промежуточных детонаторов с различной массой; установить места рационального расположения промежуточных детонаторов при встречном инициировании скважинных зарядов ВВ. Получение данных процесса шарошечного бурения скважин на локальном выемочном блоке производится при помощи устанавливаемого на буровой станок опытного устройства, разработанного специалистами ИГД УрО РАН. Измерения скорости детонации в промышленных условиях на специальном полигоне или в карьере осуществляются аппаратурой отечественного и зарубежного производства. По измеренным данным путем построения устанавливаются регрессионные уравнения. Полученные уравнения позволяют определить значения скорости детонации заряда ЭВВ при известной плотности заряжания, что дает возможность путем регулирования плотности при смешении компонентов ВВ обеспечить нужное детонационное давление для качественного разрушения конкретного массива горных пород.

Ключевые слова: разрушение горных пород, определение прочностных свойств горных пород, скорость детонации ЭВВ, методика измерения, детонационные характеристики ВВ, адаптация параметров БВР, измерительная аппаратура, цифровые модели

Благодарность: Авторы выражают благодарность сотрудникам лаборатории разрушения горных пород ИГД УрО РАН П.В. Меньшикову, А.С. Флягину за сбор и предоставление экспериментальных данных, Д.А. Гращенко за построение цифровой модели. Исследования выполнены в рамках Государственного задания №075-00412-22 ПР, темы 1 (2022–2024): Методологические основы стратегии комплексного освоения запасов месторождений твердых полезных ископаемых в динамике развития горнотехнических систем (FUWE-2022–0005), рег. №1021062010531-8-1.5.1, а также при дополнительном привлечении хоздоговорных средств.

Список литературы

1. Трубецкой К.Н., Потапов М.Г., Виницкий К.Е., Мельников Н.Н. Открытые горные работы: Справочник. М.: Горное бюро; 1994. 590 с.

2. 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):79-95. https://doi.org/10.25018/0236_1493_2023_91_0_79

3. Bakhtavar E., Abdollahisharif J., Mohammadi D. Analysis and improvement of blasting operation in porphyry, diorite dyke, and trachyte Sungun zones: In-situ investigations. International Journal of Mining and Geo-Engineering. 2022;56(1):1924. https://doi.org/10.22059/IJMGE.2021.272288.594772.

4. Rahimdel M.J., Aryafar A., Tavakkoli E. Selection of the most proper drilling and blasting pattern by using MADM methods (A case study: Sangan Iron Ore Mine, Iran). The Mining-Geology-Petroleum Engineering Bulletin. 2020;35(3):97-108. https://doi.org/10.17794/rgn.2020.3.10.

5. Танайно А.С. Сопоставление шкал классификаций горных пород по буримости. Вестник Кузбасского государственного технического университета. 2006;3(54):34-38.

6. Карпов В.Н., Тимонин В.В. О важности заблаговременной коррекции параметров главных рабочих органов ударно-вращательного бурения к условиям породного массива месторождений полезных ископаемых. Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук. 2017;4(1):15-22.

7. Андреев С.Г. и др. Физика взрыва. М.: Физматлит; 2002. Т.1. 823 с.; Т.2. 644 с.

8. Горбонос М.Г. Методические указания по практическим занятиям и выполнению самостоятельных работ по дисциплине «Технология и безопасность взрывных работ». Петрозаводск: Петрозаводский государственный университет; 2011. 51 с.

9. Кривченко А.Л., Кривченко Д.А., Чуркин О.Ю. О принципах расчета параметров детонации в конденсированных и газовых системах. Наука и современность. 2010;(1-2):166-171.

10. Дремин А.Н., Савров С.Д., Трофимов В.С., Шведов К.К. Детонационные волны в конденсированных средах. М.: Наука; 1970. 164 с.

11. Кривченко А.Л. Метод расчета параметров детонации конденсированных взрывчатых веществ. Физика горения и взрыва. 1984;(3):83-86.

12. Юхансон К., Персон П. Детонация взрывчатых веществ. М.: Мир; 1973. 352 с.

13. Вопросы теории взрывчатых веществ: сб. статей. Москва; Ленинград: Изд-во Академия наук СССР; 1947. 188 с.

14. Кутузов Б.Н. Разрушение горных пород взрывом: учебник для вузов. М.: Изд-во МГИ; 1992. 516 с.

15. Меньшиков П.В., Кутуев В.А., Жариков С.Н. Анализ результатов исследований методик расчета скорости детонации взрывчатых веществ. Проблемы недропользования. 2022;3(34):91-103. https://doi.org/10.25635/2313-1586.2022.03.091.

16. Методика обеспечения качества заряда наливного эмульсионного взрывчатого вещества в обводненных скважинах / Ал.А. Галимьянов, О.И. Черских, А.В. Рассказова и др. Уголь. 2024;(1):100-108. https://doi.org/10.18796/0041-5790-2024-1-100-108.

17. Меньшиков П.В., Жариков С.Н., Кутуев В.А. Определение ширины зоны химической реакции промышленного эмульсионного взрывчатого вещества порэмит 1А на основе принципа неопределенности в квантовой механике. Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2021;(5-2):121-134. https://doi.org/10.25018/0236_1493_2021_52_0_121.

18. Кутуев В.А., Флягин А.С., Жариков С.Н. Исследование детонационных характеристик ПЭВВ НПГМ с различными исходными компонентами эмульсии при инициировании зарядов разными промежуточными детонаторами. Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2021;(3):175-187. https://doi.org/10.46689/2218-5194-2021-3-1-169-181.

19. Маслов И.Ю., Пупков В.В., Кампель Ф.П. и др. Метод непрерывного измерения скорости детонации зарядов промышленных ВВ. Взрывное дело. 2006;(96/53):101-113.

20. Иляхин С.В., Маслов И.Ю., Брагин П.А. Элементарная теория измерительного кабеля при резистивном методе измерения скорости детонации взрывчатых веществ. Известия Уральского государственного горного университета. 2019;4(56):104-108.

21. Маслов И.Ю., Пупков В.В., Кампель Ф.П. и др. Определение фактической скорости детонации и работоспособности новых эмульсионных ВВ с целью выбора рациональной плотности заряжания при взрывоподготовке железных руд. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2003;(5):56-60.

22. Feng X.J., Zhao J., Tian X. Experimental Study of the Deflagration to Detonation Transition for Four Kinds of Typical Explosives. Huozhayao Xuebao. Chinese Journal of Explosives and Propellants. 2018;(41):72-76. https://doi.org/10.14077/j.issn.1007-7812.2018.01.014 .

23. Pooley J., Price E., Ferguson J., Ibsen M. Detonation Velocity Measurements Using Rare-Earth Doped Fibres. Sensors. 2019;(19):1697. https://doi.org/10.3390/s19071697 .

24. Мишнев В.И., Плотников А.Ю., Галимьянов Ал.А., Казарина Е.Н., Галимьянов Ан.А., Гевало К.В. Влияние эмульсионных взрывчатых веществ на скорость детонации скважинного заряда. Горная промышленность. 2022;(6):6973. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2022-6-69-73.

25. Измеритель микросекундных интервалов времени ИВИ-4. Руководство по эксплуатации. Россия, Новосибирск: ООО КТБ «Интервал»; 2021. 13 с.

26. DataTrap II DATA/VOD Recorder. Operator Manual. Canada: MREL Group of Companies Limited. Edition 3.0; 2013. P. 102.

27. SHOTTRACK VOD-305. URL: https://www.shottrack.com.au/wp-content/uploads/2020/10/2020_VoD305_Info.pdf (дата обращения: 24.06.2024).