Районирование месторождений полезных ископаемых по показателю крепости, определяемому через энергоемкость бурения скважин

Агарков И.Б.^1,2, Крючков И.С.^1,2, Стороженко Е.А.¹, Игнатенко И.М.^2
1 ОАО «ВИОГЕМ», г. Белгород, Российская Федерация
² Белгородский государственный национальный исследовательский университет, г. Белгород, Российская Федерация
Горная Промышленность №5S/ 2025 p. 107–114

Резюме: Использование показателя энергоёмкости бурения для определения коэффициента крепости массива позволяет оперативно оценивать участки с недостаточной геомеханической изученностью, что способствует оптимизации буровзрывных работ. Это достигается за счёт нормирования параметров бурения на этапе проектирования и их последующей корректировки в соответствии с ожидаемыми физико-механическими свойствами пород с целью обеспечения требуемой крупности куска взорванной горной массы. Авторы предлагают инновационный подход, основанный на автоматизированной обработке телеметрических данных, получаемых с буровых станков в режиме реального времени. В работе детально рассмотрены этапы статистической фильтрации данных для исключения ураганных значений, расчёт энергоёмкости бурения с использованием калибровочных коэффициентов, а также построение блочных моделей распределения энергоёмкости и крепости пород. На основании проведённого исследования установлено, что применение плавающего корреляционного коэффициента позволяет объединять телеметрические данные, собранные с разных типов буровых установок, что, в свою очередь, дает возможность вести единую базу данных телеметрии, обеспечивая высокую детальность зонирования массива по энергоемкости. В перспективе энергоемкость бурения скважин может найти свое применение для расчета оптимального удельного расхода взрывчатых веществ по скважинам, обеспечивающего требуемый фабрикой кондиционный размер куска во взорванной массе при минимальном объеме взрывчатки, что повысит экономическую эффективность буровзрывных работ.

Ключевые слова: энергоёмкость бурения, коэффициент крепости, открытые горные работы, буримость, буровзрывные работ, телеметрия буровых станков, оптимизация бурения, оптимизация взрывания

Для цитирования: Агарков И.Б., Крючков И.С., Стороженко Е.А., Игнатенко И.М. Районирование месторождений полезных ископаемых по показателю крепости, определяемому через энергоемкость бурения скважин. Горная промышленность. 2025;(5S):107–114. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2025-5S-107-114

Информация о статье

Поступила в редакцию: 29.08.2025

Поступила после рецензирования: 09.10.2025

Принята к публикации: 10.10.2025

Информация об авторах

Агарков Иван Борисович – заведующий лабораторией горнопромышленной геологии, Всероссийский научно-исследовательский институт по осушению месторождений полезных ископаемых, защите инженерных сооружений от обводнения, специальным горным работам, геомеханике, геофизике, гидротехнике, геологии и маркшейдерскому делу (ОАО «ВИОГЕМ»); старший преподаватель, 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.

Крючков Иван Сергеевич – младший научный сотрудник, Всероссийский научно-исследовательский институт по осушению месторождений полезных ископаемых, защите инженерных сооружений от обводнения, специальным горным работам, геомеханике, геофизике, гидротехнике, геологии и маркшейдерскому делу (ОАО «ВИОГЕМ»); преподаватель, 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.

Стороженко Екатерина Алексеевна – инженер, Всероссийский научно-исследовательский институт по осушению месторождений полезных ископаемых, защите инженерных сооружений от обводнения, специальным горным работам, геомеханике, геофизике, гидротехнике, геологии и маркшейдерскому делу (ОАО «ВИОГЕМ»); г. Белгород, Российская Федерация; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Игнатенко Игнат Михайлович – кандидат технических наук, доцент, проректор по развитию наукоемкого производства, 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.

Список литературы

1. Кутузов Б.Н. Взрывное и механическое разрушение горных пород. М.: Недра; 1973. 313 с.

2. Мосинец В.Н., Пашков А.Д., Латышев В.А. Разрушение горных пород. М.: Недра; 1975. 216 с. Режим доступа: https://www.geokniga.org/books/21494 (дата обращения: 27.07.2025).

3. Тангаев И.А. Энергоемкость процессов добычи и переработки полезных ископаемых. М.: Недра; 1986. 231 с.

4. Крюков Г.М. Физика разрушения горных пород при бурении и взрывании. М.: Горная книга; 2006. Т. 1. 330 с.

5. Шигин А.О., Шигина А.А., Бовин К.А. Повышение производительности станков шарошечного бурения при своевременном регулировании режимных параметров. Вестник Иркутского государственного технического университета. 2015;(8):65–72. Режим доступа: https://journals.istu.edu/vestnik_irgtu/journals/2015/08/articles/10 (дата обращения: 27.07.2025).

Shigin A.O., Shigina A.A., Bovin K.A. Improving roller bit drilling rig performance by timely regulation of operating parameters. Proceedings of Irkutsk State Technical University. 2015;(8):65–72. (In Russ.) Available at: https://journals.istu.edu/vestnik_irgtu/journals/2015/08/articles/10 (accessed: 27.07.2025).

6. Синев С.В. Механизмы, методы и способы разрушения горных пород в шарошечном бурении. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2016;(1):149–159. Режим доступа: https://giab-online.ru/files/Data/2016/1/149_159_1_2016.pdf (дата обращения: 27.07.2025).

Sinev S.V. Mechanisms, methods and ways of destruction of rocks in rolerbit drilling. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2016;(1):149–159. (In Russ.) Available at: https://giab-online.ru/files/Data/2016/1/149_159_1_2016.pdf (accessed: 27.07.2025).

7. Трубецкой К.Н., Потапов М.Г., Виницкий К.Е., Мельников Н.Н., Алешин Б.Г., Анистратов Ю.И. и др. Справочник. Открытые горные работы. М.: Горное бюро; 1994. 590 с. Режим доступа: https://www.geokniga.org/books/1747 (дата обращения: 27.07.2025).

8. Синев С.В. Буримость горных пород и выбор наиболее эффективного бурового инструмента. Горный журнал. 2018;(12):59–64. https://doi.org/10.17580/gzh.2018.12.12

Sinev S.V. Rock drillability and the most efficient drilling tool selection. Gornyi Zhurnal. 2018;(12):59–64. (In Russ.) https://doi.org/10.17580/gzh.2018.12.12

9. Тюпин В.Н. Установление скорости шарошечного и ударно-вращательного бурения скважин с использованием закона сохранения энергии. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2020;(6):76–84. https://doi.org/10.25018/02361493-2020-6-0-76-84

Tyupin V.N. Finding velocity of roller-bit and rotary-percussive drilling using the energy conservation law. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2020;(6):76–84. (In Russ.) https://doi.org/10.25018/02361493-2020-6-0-76-84

10. Тюпин В.Н., Игнатенко И.М., Агарков И.Б., Крючков И.С. Автоматизированный расчет параметров взрывных работ на основе показателя буримости трещиноватого массива при шарошечном бурении скважин на карьерах. Горный журнал. 2021;(12):75–79. https://doi.org/10.17580/gzh.2021.12.14

Tyupin V.N., Ignatenko I.M., Agarkov I.B., Kryuchkov I.S. Computerized design of blasting parameters based on drillability index of jointed rock mass in roller bit drilling in open pit mines. Gornyi Zhurnal. 2021;(12):75–79. (In Russ.) https://doi.org/10.17580/gzh.2021.12.14

11. Capik M., Yilmaz A.O., Yasar S. Relationships between the drilling rate index and physicomechanical rock properties. Bulletin of Engineering Geology and the Environment. 2017;76(1):253–261. https://doi.org/10.1007/s10064-016-0991-2

12. Zhabin A., Polyakov A., Averin E. Scale factors for conversion of forces on disc cutters for the main domestic and foreign methods. Mining of Mineral Deposits. 2017;11(3):50–55.

13. He M., Li N., Zhang Z., Yao X., Chen Y., Zhu C. An empirical method for determining the mechanical properties of jointed rock mass using drilling energy. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2019;116:64–74. https://doi.org/10.1016/j.ijrmms.2019.03.010

14. Niu G., Zhang K., Yu B., Chen Y., Wu Y., Liu J. Experimental study on comprehensive real-time methods to determine geological condition of rock mass along the boreholes while drilling in underground coal mines. Shock and Vibration. 2019;2019:045929. https://doi.org/10.1155/2019/1045929

15. Park J., Kim K. Use of drilling performance to improve rock-breakage efficiencies: A part of mine-to-mill optimization studies in a hard-rock mine. International Journal of Mining Science and Technology. 2020;30(2):179–188. https://doi.org/10.1016/j.ijmst.2019.12.021

16. Григорьев В.В., Райымкулов М.А., Киселев А.О. Программно-технический комплекс «Blastmaker»: возможности применения данных об энергоемкости бурения в различных горнотехнологических условиях. Горный журнал Казахстана. 2023;(6):9–16. https://doi.org/10.48498/minmag.2023.218.6.008

Grigoriev V.V., Raiymkulov M.A., Kiselev A.O. “BlastMaker” software and hardware complex: possibilities of applying the data on energy intensity of drilling in different mining and technological conditions. Mining Journal of Kazakhstan. 2023;(6):9–16. (In Russ.) https://doi.org/10.48498/minmag.2023.218.6.008

17. Qudrat-Ullah H., Panthallor P.N. Integrated and advanced information systems in LSOPM operations. In: Operational sustainability in the mining industry. Asset analytics. Singapore: Springer; 2021, pp. 31–67. https://doi.org/10.1007/978-981-15-9027-6_2

18. Morton J. Rigs Offer Automation, Remote Control, Integration: Drill rig OEMs race to perfect autonomous and remote control solutions and technologies, and eye horizontal integration. Engineering and Mining Journal. 2024;225(1):34–37.