Методические вопросы комплексной оценки дробящего и техногенного действия взрывных работ при открытой разработке месторождений

DOI: https://doi.org/10.30686/1609-9192-2024-6-60-67

Читать на русскоя языкеВ.С. Федотенко, Н.Н. Ефремовцев, А.В. Харченко
Институт проблем комплексного освоения недр им. академика Н.В. Мельникова Российской академии наук, г. Москва, Российская Федерация
Russian Mining Industry №6 / 2024 p. 60-67

Резюме: Современные условия разработки месторождений полезных ископаемых характеризуются повышением требований к экологическим последствиям производства, а также увеличением объемов работ вблизи населенных пунктов, ростом единичной мощности горнотранспортного оборудования и объемов единовременно взрываемой горной массы. В этой связи возрастает важность проведения исследований в области разработки энергоэффективных технологий процессов дробления горных пород и поиском безопасных способов их интенсификации при минимальных вредных последствиях массовых взрывов. В статье изложены методические особенности комплексной оценки дробящего и техногенного действия взрыва в условиях полигона и на борту карьера, методические аспекты расчета энергии, расходуемой на сейсмическое действие взрыва и ударную воздушную волну. Приведены результаты систематизации способов управления сейсмическим действием взрыва. Рассмотрены результаты сравнительной оценки плотности пылегазового облака и изменения во времени его высоты при применении различных гранулированных промышленных взрывчатых веществ. Показан методологический подход к комплексной оценке дробящего и техногенного действия промышленных взрывов на открытых горных работах.

Ключевые слова: буровзрывные работы, открытые горные работы, техногенное воздействие взрывного разрушения, сейсмическое действие взрыва, гранулометрический состав горной массы, пылегазовое облако, окислы азота

Благодарности: Исследования проведены при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации в рамках мероприятия №1 комплексной научно-технической программы полного инновационного цикла, утвержденной распоряжением Правительства Российской Федерации от 11 мая 2022 г. №1144-р, и соглашения о предоставлении из федерального бюджета грантов в форме субсидий в соответствии с п. 4 ст. 78.1 Бюджетного кодекса Российской Федерации №075-15-2022-1185 от 28 сентября 2022 г.

Для цитирования: Федотенко В.С., Ефремовцев Н.Н., Харченко А.В. Методические вопросы комплексной оценки дробящего и техногенного действия взрывных работ при открытой разработке месторождений. Горная промышленность. 2024;(6):60–67. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2024-6-60-67

Информация о статье

Поступила в редакцию: 07.10.2024

Поступила после рецензирования: 18.11.2024

Принята к публикации: 26.11.2024

Информация об авторах

Федотенко Виктор Сергеевич – доктор технических наук, заместитель директора по научной работе, Институт проблем комплексного освоения недр имени академика Н.В. Мельникова РАН; г. Москва, Российская Федерация; https://orcid.org/0000-0002-2082-6040; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Ефремовцев Никита Николаевич – кандидат технических наук, действительный член Академии горных наук, член Научного совета РАН по проблеме народнохозяйственного использования взрыва, старший научный сотрудник, Институт проблем комплексного освоения недр имени академика Н.В. Мельникова РАН; г. Москва, Российская Федерация; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Харченко Анна Викторовна – кандидат технических наук, доцент, старший научный сотрудник, Институт проблем комплексного освоения недр имени академика Н.В. Мельникова РАН; г. Москва, Российская Федерация; https://orcid.org/0000-0003-3036-6663; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Список литературы

1. Адушкин В.В., Спивак А.А., Соловьев С.П., Перник П.М., Кишкина С.Б. Геоэкологические последствия массовых химических взрывов на карьерах. Геоэкология. Инженерная геология, гидрогеология, геокриология. 2000;(6):554– 563. Adushkin V.V., Spivak A.A., Soloviev S.P., Pernik P.M., Kishkina S.B. Geo-ecological consequences of large-scale chemical blasts in open-pit mines. Geoekologiya. Inzheneraya Geologiya, Gidrogeologiya,Geokriologiya. 2000;(6):554–563. (In Russ.)

2. Матва С.В., Кокин С.В., Литвин Ю.И., Протасов С.И., Корнев Г.Н., Федотенко В.С. Совершенствование способов буровзрывной подготовки пород на предприятиях ОАО «УК «Кузбассразрезуголь». Уголь. 2015;(12):24–32. https://doi.org/10.18796/0041-5790-2015-12-24-31 Matva S.V., Kokin S.V., Litvin Yu.I., Protasov S.I., Kornev G.N., Fedotenko V.S. Improvement of blast-hole drilling methods for rock mass preparation at the enterprises of “UK Kuzbassrazrezugol” OISC. Ugol’. 2015;(12):24–32. (In Russ.) https://doi.org/10.18796/0041-5790-2015-12-24-31

3. Викторов С.Д., Казаков Н.Н., Закалинский В.М. Анализ методов управления процессом разрушения горных пород взрывом. Горный журнал. 1995;(7):46–47. Viktorov S.D., Kazakov N.N., Zakalinsky V.M. Analysis of methods to control the rock destruction process caused by blasting. Gornyi Zhurnal. 1995;(7):46–47 (In Russ.)

4. Мосинец В.Н. Дробящее и сейсмическое действие взрыва в горных породах. М.: Недра; 1976. 271 с.

5. Цейллин Я.И., Смолий И.И. Сейсмические и ударные воздушные волны промышленных взрывов. М.: Недра; 1981. 192 с.

6. Совмен В.К., Кутузов Б.Н., Марьясов А.Л., Эквист Б.В., Токаренко А.В. Сейсмическая безопасность при взрывных работах. М.: Изд-во «Горная книга»; 2012, 228 с. Режим доступа: https://www.geokniga.org/books/15703 (дата обращения: 04.10.2024).

7. Викторов С.Д., Закалинский В.М. Основы технологии разрушения высоких уступов крупномасштабными взрывами. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2008;(5):196–199. Viktorov S.D., Zakalinsky V.M. Fundamentals of technology to break high benches by large-scale blasting. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2008;(5):196–199. (In Russ.)

8. Трубецкой К.Н. Технологии управления горными работами в карьерах: перспективы развития. Горный журнал. 2013;(7):4–6. Trubetskoy K.N. Technologies to control mining operations in open pits: prospects for development. Gornyi Zhurnal. 2013;(7):4–6. (In Russ.)

9. Рыльникова М.В., Владимиров Д.Я., Пыталев И.А., Попова Т.М. Роботизированные геотехнологии как путь повышения эффективности и экологизации освоения недр. Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2017;(1):92–101. Ryl'nikova M.V., Vladimirov D.Y., Pytalev I.A., Popova T.M. Robotic geotechnologies as way of improving efficiency and ecologization of mineral resource management. Journal of Mining Science. 2017;53(1):84–91. https://doi.org/10.1134/S1062739117011884

10. Ефремовцев Н.Н. Особенности формирования множественных микро- и нанодисперсных систем гранулитов ЕФ и водоустойчивых эмульсионных ПВВ на их основе. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2012;(S414):17–22. Efremovtsev N.N. Features of formation of the multiple micro- and nano-dispersed systems granulites EPH and water resistant emulsion of industrial explosives on their basis. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2012;(S4-14):17–22. (In Russ.)

11. Трубецкой К.Н., Викторов С.Д., Закалинский В.М., Рубцов С.К. Физико-технические основы и новые технологии разрушения высоких уступов крупномасштабными взрывами. Записки Горного института. 2007;171:13–22. Режим доступа: https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/7656 (дата обращения: 04.10.2024). Trubetskoi K.N., Viktorov S.D., Zakalinskii V.M., Rubtsov S.K. Physical-technical bases and new technologies of high ledge destruction by large-scale explosions. Journal of Mining Institute. 2007;171:13–22. (In Russ.) Available at: https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/7656 (accessed: 04.10.2024).

12. Жариков И.Ф., Шендеров А.И. Высокоуступная технология вскрышных работ с применением драглайнов. Взрывное дело. 2020;(128-85):91–104. Zharikov I.F., Shenderov A.I. High-ranking technology of the works with dragline. Explosion Technology. 2020;(128-85):91– 104. (In Russ.)

13. Ковалев В.А., Федотенко В.С. Технологические аспекты перехода разрезов Кузбасса на ведение вскрышных работ высокими уступами. Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2015;(5):5–14. Kovalev V.A., Fedotenko V.S. Technological aspects of transition to high bench stripping in Kuzbass. Journal of Mining Science. 2015;51(5):865–872. https://doi.org/10.1134/S1062739115050015

14. Ефремовцев Н.Н., Ефремовцев П.Н. Сейсмические и экологические факторы оптимизации управления кинетикой выделения энергии детонационными системами для обеспечения безопасного ведения взрывных работ. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2012;(S4-14):11–16. Efremovtsev N.N., Efremovtsev P.N. Seismic and ecological factors of optimization management the kinetics an energy detonation systems to ensure safe conducting explosive works. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2012;(S414):11–16. (In Russ.)

15. Гриб Г.В., Позынич А.Ю., Гриб Н.Н., Петров Е.Е. Зависимость сейсмического действия взрыва в массиве горных пород от технологических условий ведения буровзрывных работ. Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2012;14(1-8):2112–2117. Режим доступа: http://www.ssc.smr.ru/media/journals/ izvestia/2012/2012_1_2112_2117.pdf (дата обращения: 04.10.2024). Grib G.V., Pazynich A.Y., Grib N.N., Petrov E.E. Dependence of the seismic exploosive action in the rock massives on the technological conditions of drilling and blasting operations. Izvestia of Samara Scientific Center of the Russian Academy of Sciences. 2012;14(1-8):2112–2117. (In Russ.) Available at: http://www.ssc.smr.ru/media/journals/ izvestia/2012/2012_1_2112_2117.pdf (accessed: 04.10.2024).

16. Fakhimi A., Lanari M. DEM-SPH simulation of rock blasting. Computers and Geotechnics. 2014;55:158–164. https://doi.org/10.1016/j.compgeo.2013.08.008

17. Wang H., Wang Z., Wang J., Wang S., Wang H., Yin Y., Li F. Effect of confining pressure on damage accumulation of rock under repeated blast loading. International Journal of Impact Engineering. 2021;156:103961. https://doi.org/10.1016/j.ijimpeng.2021.103961

18. Cheng P., Li Y., Lu C., Jiang S., Xu H. Study on blasting effect optimization to promote sustainable mining under frozen conditions. Sustainability. 2022;14(24):16479. https://doi.org/10.3390/su142416479

19. Li X., Liu K., Sha Y., Yang J., Hong Z. Numerical investigation on blast-induced rock fragmentation with different stemming structures. Geomechanics and Geophysics for Geo-Energy and Geo-Resources. 2023;9:112. https://doi.org/10.1007/s40948-023-00654-9

20. Jiang N., Lv K., Gao Z., Jia C., Ye L., Meng S., Su Q. Experimental study on mechanical properties of single fracture-hole red sandstone. Frontiers in Earth Science. 2023;10:1083689. https://doi.org/10.3389/feart.2022.1083689

21. Захаров В.Н., Ефремовцев Н.Н., Федотенко В.С. Исследования техногенного воздействия взрывного разрушения горных пород при освоении месторождений полезных ископаемых открытым способом. Горная промышленность. 2022;(6):61–68. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2022-6-61-68 Zakharov V.N., Efremovtsev N.N., Fedotenko V.S. Research into man-made impact of rock blasting in surface mining of mineral deposits. Russian Mining Industry. 2022;(6):61–68. (In Russ.) https://doi.org/10.30686/1609-9192-2022-6-61-68

22. Михайлов В.А., Лобода А.И., Бересневич П.В., Борисов В.Г. Борьба с пылью в рудных карьерах. М.: Недра; 1981. 262 с.

23. Садовский М.А. Простейшие приемы определения сейсмической опасности массовых взрывов. М., Л.; 1976. 29 с.

24. Ганопольский М.И., Барон В.А., Смолий Н.И. Вредные эффекты промышленных взрывов. Ударные воздушные волны при взрывных работах. М.: Изд-во «Спутник +»; 2020. 288 с.

25. Гончаров А.И., Куликов В.И. Акустические волны при массовых взрывах в карьерах. Физика горения и взрыва. 2004;40(6):101–106. Режим доступа: https://www.sibran.ru/upload/iblock/c2c/c2c699a4b2d7c4f9ef5816e0d7bbf781.pdf (дата обращения: 04.10.2024). Goncharov A.I., Kulikov V.I. Acoustic waves in bulk blasts in opencasts. Combustion, Explosion, and Shock Waves. 2004;40(6):702–706. https://doi.org/10.1023/B:CESW.0000048275.15055.84

26. Меньшиков П.В. Воздействие ударной воздушной волны на здания и сооружения на земной поверхности. Взрывное дело. 2007;(97-54):77–82. Menshikov P.V. Impact of the air shock wave on buildings and structures located on the land surface. Explosion Technology. 2007;(97-54):77–82. (In Russ.)