Исследование влияния массовых взрывов на законтурный массив
Аннотация
Волна напряжения, возникающая при взрывании блока горной породы, вызывает колебания законтурного массива. В области законтурного массива, где наблюдается превышение допустимой скорости, прочность породы значительно снижается, что может привести к обрушению близлежащих уступов. Исследование направлено на разработку методики определения границы сейсмически опасной зоны законтурного массива при взрыве, а также оценку влияния интервала межскважинного замедления на положение границы опасной зоны. Рассмотрены упругие колебания породы законтурного массива под действием взрывной волны. Зависимость смещения породы массива под действием напряжения представляет собой функцию времени и расстояния от места взрыва. Для определения значений коэффициентов зависимости, учитывающих затухание волны напряжения в горной породе с увеличением расстояния от места взрыва, проведена серия производственных экспериментов в условиях карьера «Долина» ООО «Амур Минералс». Разработана методика определения положения границы зоны законтурного массива, за пределами которой скорость смещения горной породы не превышает допустимого значения. Исходными данными для расчета являются физико-механические характеристики породы массива и параметры применяемых взрывчатых веществ. В среде Simulink была разработана имитационная модель, реализующая описанную методику. Для проверки результатов моделирования была разработана методика энергетической оценки процесса смещения горной породы под действием волны напряжения. Результаты энергетической оценки позволили сделать вывод о достаточной для практических расчетов точности предлагаемой методики определения положения границы опасной зоны законтурного массива. Проведен анализ расхождения значений энергии смещения одной и той же точки законтурного массива при различных замедлениях скважинных зарядов. Установлено, что взрывание горного массива с увеличенными интервалами межскважинных замедлений позволяет повысить сохранность законтурного массива с входящими в него уступами вышележащих горизонтов без потери качества рыхления горной породы взрываемого блока.
Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 24-27-20036, https://rscf.ru/project/24-27-20036, и финансирования со стороны Министерства образования и науки Хабаровского края.
Литература
- Шевкун Е.Б., Плотников А.Ю., Никулин П.В., Казарина Е.Н. Взрывное рыхление горных пород на карьерах без развала горной массы // Горный журнал. 2024. № 6. С. 76-81. DOI: 10.17580/gzh.2024.06.12
- Пыталев И.А., Доможиров Д.В., Угольников Н.В. и др. Обеспечение высокого качества взрывной подготовки пород к выемке при открытом способе добычи в сложных горно-геологических условиях и существенном росте масштабов работ // Маркшейдерский вестник. 2021. № 5-6 (144-145). С. 116-121.
- Афанасьев П.И., Менжулин М.Г. Изменение среднего размера куска в зоне дробления на основе расчета диссипации энергии // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2022. № 4. С. 408-419.
- Ковальчук И.О., Кондрашов А.В., Добрынин А.А. Определение скорости продольной сейсмической волны с целью уточнения нарушенности массива вблизи взрываемого блока // Труды РАНИМИ. 2024. № 2 (40). С. 101-105. DOI: 10.24412/2519-2418-2024-240-101-105
- Господариков А.П., Ревин И.Е., Морозов К.В. Композитная модель анализа данных сейсмического мониторинга при ведении горных работ на примере Кукисвумчоррского месторождения АО «Апатит» // Записки Горного института. 2023. Т. 262. С. 571-580. DOI: 10.31897/PMI.2023.9
- Тюпин В.Н. Геометрические параметры зоны сейсмического очага при массовых взрывах в карьерах // Взрывное дело. 2022. № 134/91. С. 137-154.
- Яковлев А.В., Шимкив Е.С. Проблемы постановки уступов в предельное положение // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2021. № 5-1. С. 105-116. DOI: 10.25018/0236_1493_2021_51_0_105
- Xueliang Zhu, Shuai Shao, Shengjun Shao et al. A general kinematic approach to the effect of rock mass saturation on the stability of 3D rock slopes // Environmental Earth Sciences. 2025. Vol. 84. Iss. 1. № 9. DOI: 10.1007/s12665-024-11992-6
- Белов А.А., Афанасьев П.И., Шмонин И.В. Разработка комплексного анализа сейсмовзрывного воздействия на приконтурный массив карьера: теоретические подходы, методологии и вызовы // Взрывное дело. 2025. № 146/103. С. 102-132. DOI: 10.18698/0372-7009-2023-9
- Романенко С.В., Ларионова Е.В., Малдыбаев У.А. и др. Методика управления риском проявления оползневых процессов с учетом фактора сейсмической активности на территории Киргизской Республики // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2020. Т. 331. № 10. С. 155-163. DOI: 10.18799/24131830/2020/10/2865
- Xiaohua Ding, Yuqing Yang, Wei Zhou et al. The law of blast stress wave propagation and fracture development in soft and hard composite rock // Scientific Reports. 2022. Vol. 12. № 17120. DOI: 10.1038/s41598-022-22109-z
- Тюпин В.Н. Параметры сейсмического действия массовых взрывов в изотропном и сложноструктурном горных массивах карьеров // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2021. № 12. С. 47-57. DOI: 10.25018/0236_1493_2021_12_0_47
- Singh P., Jayanthu S. Pseudo-static and Dynamic Analysis of Mine Rock Slope Under the Influence of Production Blasting // Mining, Metallurgy & Exploration. 2024. Vol. 41. Iss. 6. P. 3197-3209. DOI: 10.1007/s42461-024-01112-0
- Hengyu Su, Shu Ma. Study on the stability of high and steep slopes under deep bench blasting vibration in open-pit mines // Frontiers in Earth Science. 2022. Vol. 10. № 990012. DOI: 10.3389/feart.2022.990012
- Tingyao Wu, Chuanbo Zhou, Nan Jiang et al. Stability analysis for high-steep slope subjected to repeated blasting vibration // Arabian Journal of Geosciences. 2020. Vol. 13. Iss. 17. № 828. DOI: 10.1007/s12517-020-05857-y
- Кантор В.Х., Рахманов Р.А., Аленичев И.А. и др. Исследование параметров контурных скважинных зарядов ВВ для образования отрезной щели в горных породах при заоткоске уступов на карьерах // Взрывное дело. 2022. № 135/92. С. 32-66.
- Камянский В.Н. Оценка сейсмовзрывных нагрузок на законтурный массив при разделке отрезной щели // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2018. № 7. С. 181-188. DOI: 10.25018/0236-1493-2018-7-0-181-188
- Шеметов П.А., Умаров Ф.Я. Сейсмобезопасная технология БВР в приконтурной зоне карьера и вблизи ответственных сооружений // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2013. № 8. С. 221-224.
- Угляница А.В. Глубинные инъекционные марки для повышения устойчивости бортов карьера // Вестник Кузбасского государственного технического университета. 2023. № 1 (155). C. 87-94. DOI: 10.26730/1999-4125-2023-1-87-94
- Шевкун Е.Б., Лещинский А.В., Лысак Ю.А., Плотников А.Ю. Взрывное рыхление пород на карьерах с большими замедлениями // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2020. № 10. С. 29-41. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-10-0-29-41
- Peng Xu, Renshu Yang, Jinjing Zuo et al. Research progress of the fundamental theory and technology of rock blasting // International Journal of Minerals, Metallurgy and Materials. 2022. Vol. 29. Iss. 4. P. 705-716. DOI: 10.1007/s12613-022-2464-x
- Ляшенко В.И., Кислый П.А. Обоснование сейсмобезопасной технологии разрушения горного массива сложноструктурных месторождений // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2017. № 6. С. 314-332.
- Яковлев А.В., Шимкив Е.С., Переход Т.М. Основные направления и результаты исследований дробления трудновзрываемых пород // Проблемы недропользования. 2019. № 3 (22). С. 137-144. DOI: 10.25635/2313-1586.2019.03.137
- Бульбашева И.А. Управление сейсмическим воздействием взрывов на опоры линий электропередачи при открытой разработке месторождений: Автореф. дис. … канд. техн. наук. СПб: Санкт-Петербургский горный университет, 2019. 19 с.
- Зыков В.С., Иванов В.В., Соболев В.В. Исследования влияния массовых промышленных взрывов на устойчивость подземных горных выработок при открыто-подземной разработке угольных месторождений // Безопасность труда в промышленности. 2018. № 11. С. 19-23. DOI: 10.24000/0409-2961-2018-11-19-23
- Козырев С.А., Власова Е.А., Усачев Е.А. Инженерная методика оперативной оценки сейсмовзрывного воздействия на законтурный массив в карьере // Горная промышленность. 2024. № 5. С. 66-73. DOI: 10.30686/1609-9192-2024-5-66-73
- Li Chengjie, Wang Mengqi, Xie Shoudong et al. Experimental investigation of blasting stress wave attenuation in sandstone with columnar charging using high-speed DIC technique // Scientific Reports. 2025. Vol. 15. № 22515. DOI: 10.1038/s41598-025-02662-z
- Shuailong Jia, Zhiliang Wang, Jianguo Wang et al. Experimental and theoretical study on the propagation characteristics of stress wave in filled jointed rock mass // PLoS ONE. 2021. Vol. 16 (9). № e0253392. DOI: 10.1371/journal.pone.0253392
- Can Liu, Feifei Wang, Qingyang Ren et al. Field test of blasting vibration and adjacent slope stability under the influence of blasting vibration in mining // Journal of Vibroengineering. 2023. Vol. 25. Iss. 4. P. 713-728. DOI: 10.21595/jve.2022.22826
- Ракишев Б.Р. Автоматизированное проектирование и производство массовых взрывов на карьерах. Алматы: Гылым, 2016. 340 с.
- Масаев Ю.А., Масаев В.Ю., Дрозденко Ю.В., Аксенова О.Ю. Условия формирования волн напряжения при взрыве шпуровых зарядов взрывчатого вещества и их влияние на качество разрушения горных пород при проходке горных выработок // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2021. Т. 332. № 11. С. 110-116. DOI: 10.18799/24131830/2021/11/3432
- Жариков С.Н., Кутуев В.А. Построение номограммы для определения параметров БВР в приконтурной зоне карьера // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2020. № 3. С. 161-171. DOI: 10.25635/r0915-0037-0746-z
- Linghao Kong, Peng Yan, Wenbo Lu et al. Estimation of P-wave velocities based on pulse rise time in blasting vibration // Measurement. 2025. Vol. 258. Part A. № 119079. DOI: 10.1016/j.measurement.2025.119079
- Botelho A.H., Dineva S., Ping Zhang, Nordlund E. Modification of seismic waves and particle velocity close to the excavation surface from mining-induced seismicity at Kiirunavaara Mine, Sweden // Tunnelling and Underground Space Technology. 2025. Vol. 165. № 106850. DOI: 10.1016/j.tust.2025.106850