Разработка рекомендаций по регулированию кусковатости строительных горных пород при взрывном разрушении

DOI: https://doi.org/10.30686/1609-9192-2025-1-58-63

С.Е. Гавришев¹, В.Н. Калмыков¹, В.А. Пикалов², Н.Г. Караулов¹, Н.В. Угольников¹
¹ Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова, г. Магнитогорск, Российская Федерация
² ООО «Научно-технический центр «Геотехнология»», г. Челябинск, Российская Федерация
Russian Mining Industry №1 / 2025 p. 58-63

Резюме: Месторождения строительных материалов чаще всего встречаются в Уральском регионе. Поэтому вопрос разработки методики и технологических параметров разработки для получения необходимой кусковатости строительных горных пород является важнейшей задачей современных горных предприятий Южного Урала. В работе проведено исследование распределения гранулометрического состава строительных горных пород до и после взрывного разрушения, после процесса экскавации и перемещения с использованием логарифмически нормального закона. Анализ полученных данных дает возможность установить закономерности изменения основных показателей закона распределения от физико-технологических свойств пород и их структурно-текстурных особенностей. Полученные зависимости позволяют оперативно регулировать параметры буровзрывных работ с целью получения необходимой степени дроблений горных пород различной крепости и трещиноватости. Необходимая степень взрывного разрушения строительных горных пород определяется минимальными суммарными энергетическими затратами по всему циклу подготовки, добычи и переработки (стадия крупного дробления) с учетом максимального выхода товарных фракций крупности. Исследованиями установлено, что для различных типов строительных горных пород выход товарных фракций при постоянной степени дробления будет зависеть от крепости и трещиноватости массивов и может различаться до 20–30%.

Ключевые слова: строительные горные породы, кусковатость, фракционный состав щебня, блочность массива, трещиноватость массива, логарифмически нормальный закон, логарифмическая дисперсия, средний размер куска

Для цитирования: Гавришев С.Е., Калмыков В.Н., Пикалов В.А., Караулов Н.Г., Угольников Н.В. Разработка рекомендаций по регулированию кусковатости строительных горных пород при взрывном разрушении. Горная промышленность. 2025;(1):58–63. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2025-1-58-63

Информация о статье

Поступила в редакцию: 27.10.2024

Поступила после рецензирования: 09.01.2025

Принята к публикации: 14.01.2025

Информация об авторах

Гавришев Сергей Евгеньевич – доктор технических наук, профессор кафедры разработки месторождений полезных ископаемых, Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова, г. Магнитогорск, Российская Федерация; https://orcid.org/0000-0001-8594-8463

Калмыков Вячеслав Николаевич – доктор технических наук, профессор кафедры разработки месторождений полезных ископаемых, Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова, г. Магнитогорск, Российская Федерация

Пикалов Вячеслав Анатольевич – доктор технических наук, начальник отдела ООО «Научно-технический центр «Геотехнология», г. Челябинск, Российская Федерация; https://orcid.org/0009-0003-9251-5190

Караулов Николай Геннадьевич – кандидат технических наук, доцент кафедры разработки месторождений полезных ископаемых, Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова, г. Магнитогорск, Российская Федерация; https://orcid.org/0000-0003-4685-5402

Угольников Никита Владимирович – кандидат технических наук, доцент кафедры разработки месторождений полезных ископаемых, Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова, г. Магнитогорск, Российская Федерация; https://orcid.org/0000-0003-2274-2753; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Список литературы

1. Егоров В.В., Волокитин А.Н., Угольников Н.В., Соколовский А.В. Обоснование параметров и технологии производства буровзрывных работ, обеспечивающих требуемую кусковатость. Горная промышленность. 2021;(3):110– 115. https:// doi.org/10.30686/1609-9192-2021-3-110-115 Egorov V.V., Volokitin A.N., Ugolnikov N.V., Sokolovsky A.V. Justification of parameters and technology of drilling and blasting operations to ensure the required lumpiness. Russian Mining Industry. 2021;(3):110–115. (In Russ.) https://doi.org/10.30686/1609-9192-2021-3-110-115

2. Маринин М.А., Рахманов Р.А., Аленичев И.А., Афанасьев П.И., Сушкова В.И. Изучение влияния гранулометрического состава взорванной горной массы на производительность экскаватора WK-35. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2023;(6):111–125. https://doi.org/10.25018/0236_1493_2023_6_0_111 Marinin M.A., Rakhmanov R.A., Alenichev I.A., Afanasyev P.I., Sushkova V.I. Effect of grain size distribution of blasted rock on WK-35 shovel performance. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2023;(6):111–125. (In Russ.) https://doi.org/10.25018/0236_1493_2023_6_0_111

3. Moldovan D.V., Chernobai V.I., Kovalevskyi V.N. Solving the issue of regulating the granulometric composition of shattered rock mass depending on the quality of locking explosion products in the explosion cavity. International Journal of Mechanical Engineering and Technology. 2017;8(11):1133–1142. Available at: https://iaeme.com/Home/article_id/IJMET_08_11_116 (accessed: 11.11.2024).

4. Брухавецкая А. О. Сравнительный анализ степени фрагментации горной массы, взорванной с применением неэлектрических систем инициирования и детонирующего шнура. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2024;(3):31–41. https://doi.org/10.25018/0236_1493_2024_3_0_31 Brukhavetskaya A.O. Comparative analysis of rock fragmentation by blasting using nonelectric initiation systems and detonating cords. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2024;(3):31–41. (In Russ.) https://doi.org/10.25018/0236_1493_2024_3_0_31

5. Ракишев Б.Р., Орынбай А.А., Ауэзова А.М., Куттыбаев А.Е. Гранулометрический состав взорванных пород при различных условиях взрывания. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2019;(8):83–94. https://doi org/10.25018/0236-1493-2019-08-0-83-94 Rakishev B.R., Orynbay A.A., Auezova A.M., Kuttybaev A.E. Grain size composition of broken rocks under different conditions of blasting. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2019;(8):83–94. (In Russ.) https://doi.org/10.25018/0236-1493-2019-08-0-83-94

6. Великанов В.С., Дремин А.В., Чернухин С.А., Ломовцева Н.В. Технологии нейронных сетей в интеллектуальном анализе данных гранулометрического состава взорванных пород. Горная промышленность. 2024;(4):90–94. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2024-4-90-94 Velikanov V.S., Dremin A.V., Chernukhin S.A., Lomovtseva N.V. Neural network technologies in mining data on particle size distribution of muck pile rocks. Russian Mining Industry. 2024;(4):90–94. (In Russ.) https://doi.org/10.30686/1609-9192-2024-4-90-94

7. Дремин А.В., Великанов В.С. Цифровые технологии для взрывных работ: интеллектуальный автономный программно-аппаратный комплекс компании «Давтех» для анализа гранулометрического состава горных пород. Горная промышленность. 2023;(6):57–62. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2023-6-57-62 Dremin A.V., Velikanov V.S. Digital technologies in blasting: DAVTECH's intelligent autonomous hardware-andsoftware suite for analyzing particle size distribution of rocks. Russian Mining Industry. 2023;(6):57–62. (In Russ.) https://doi.org/10.30686/1609-9192-2023-6-57-62

8. Rajak M.K., Pradhan G.K., Prince M.J. A. Assessment of blasting quality of an opencast mine. International Journal of Innovative Technology and Exploring Engineering. 2019;8(12):4396–4397. https://doi.org/10.35940/ijitee.L3912.1081219

9. Угольников Н.В., Доможиров Д.В., Тептеев Г.Н., Игнатов Н.А. Совершенствование технологии производства буровзрывных работ на Круторожинском карьере «ОКУ». В кн.: Тулупов О.Н. (ред.) Актуальные проблемы современной науки, техники и образования: тез. докл. 78-й междунар. науч.-техн. конф., г. Магнитогорск, 20–24 апр. 2020 г. Магнитогорск: Магнитогорск. гос. техн. ун-т им. Г.И. Носова; 2020. Т. 1. С. 14.

10. Ouchterlony F., Sanchidrián J.A., Moser P. Percentile fragment size predictions for blasted rock and the fragmentation – energy fan. Rock Mechanics and Rock Engineering. 2017;50(4):751–779. https://doi.org/10.1007/s00603-016-1094-x

11. Zhang Z.-X., Sanchidrián J.A., Ouchterlony F., Luukkanen S. Reduction of fragment size from mining to mineral processing: A Review. Rock Mechanics and Rock Engineering. 2023;56(1):747–778. https://doi.org/10.1007/s00603-022-03068-3

12. Гаврилкович Э.Г., Оника С.Г., Гец А.К., Жуков С.А. Гранулометрический состав кусков взорванной горной массы и его вероятностное распределение в условиях карьера природного камня. Горный журнал. 2022;(4):52–56. https://doi.org/10.17580/gzh.2022.04.08 Gavrilkovich E.G., Onika S.G., Gets A.K., Zhukov S.A. Fragment size distribution and its probability distribution in blasted rock mass in a natural stone quarry. Gornyi Zhurnal. 2022;(4):52–56. (In Russ.) https://doi.org/10.17580/gzh.2022.04.08

13. Угольников В.К., Гавришев С.Е., Угольников Н.В. Влияние трещиноватости массива горных пород на кусковатость взорванной горной массы. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2006;(3):213–216. Ugolnikov V.K., Gavrishev S.E., Ugolnikov N.V. Effect of the rock mass fracturing on the lump size of rocks on the muck-pile. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2006;(3):213–216. (In Russ.)

14. Угольников Н.В., Караулов Н.Г., Симаков Д.Б., Чуприн А.П., Митрошин Н.Н. Определение выхода товарной фракции флюсовых известняков Аккермановского месторождения. В кн.: Пыхтунова С.В. (ред.) Актуальные проблемы современной науки, техники и образования: тез. докл. 81-й междунар. науч.-техн. конф., г. Магнитогорск, 17–21 апр. 2023 г. Магнитогорск: Магнитогорск. гос. техн. ун-т им. Г.И. Носова; 2023. Т. 1. С. 17.