RU2677727C1 - Optimal es charge determining method taking into account of the pre-destruction zone - Google Patents
Optimal es charge determining method taking into account of the pre-destruction zone Download PDFInfo
- Publication number
- RU2677727C1 RU2677727C1 RU2018106570A RU2018106570A RU2677727C1 RU 2677727 C1 RU2677727 C1 RU 2677727C1 RU 2018106570 A RU2018106570 A RU 2018106570A RU 2018106570 A RU2018106570 A RU 2018106570A RU 2677727 C1 RU2677727 C1 RU 2677727C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- explosion
- wells
- specific
- charges
- destruction
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F42—AMMUNITION; BLASTING
- F42D—BLASTING
- F42D3/00—Particular applications of blasting techniques
- F42D3/04—Particular applications of blasting techniques for rock blasting
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области буровзрывных работ в горных породах с использованием многорядного короткозамедленного взрывания (МКЗВ) и может быть использовано в различных отраслях, применяющих взрывные работы в скальных массивах горных пород.The invention relates to the field of drilling and blasting in rocks using multi-row short-blast blasting (MKZV) and can be used in various industries that use blasting in rock formations.
Известно, что процесс дробящего действия взрыва в среде - это активная составляющая часть общего разрушения горных пород с нарушением сплошности или разделением (диспергированием) пород в результате действия на них различных физических факторов взрыва. Ударная волна от взрыва заряда ВВ переходит в волну сжатия (напряжения) в виде неупругого возмущения среды с достаточно плавным изменением параметров и скоростью распространения равной скорости звука в данной среде, а время выведения вещества из состояния покоя всегда меньше времени возвращения его к этому состоянию. В области распространения волн сжатия, охватывающей объем 120-150 радиусов заряда, среда ведет себя не упруго, в ней возникают остаточные деформации, ведущие к нарушению сплошности строения среды [1]. Таким образом, процесс разрушения массива горных пород, ограниченного открытой поверхностью, протекает не мгновенно, а в течение определенного времени, когда система сил и напряжений, участвующих в разрушении, значительно изменяется в пространстве. Процесс хрупкого разрушения горных пород взрывом с физической точки зрения характеризуется одним видом разрушения - отрывом под действием растягивающих напряжений от действия волны сжатия в фазе разрежения. Это и приводит к образованию систем трещин, рассекающих массив горных пород. Установлено, что при МКЗВ наилучшее качество дробления достигается при полном развитии независимых максимальных зон дробления от взрыва каждого из зарядов с образованием наибольшего числа обнаженных поверхностей около взрываемых зарядов [2].It is known that the crushing action of an explosion in a medium is an active component of the total destruction of rocks with discontinuity or separation (dispersion) of rocks as a result of various physical factors of the explosion. A shock wave from an explosive charge explosion transforms into a compression (stress) wave in the form of an inelastic perturbation of a medium with a fairly smooth change in parameters and a propagation velocity equal to the speed of sound in a given medium, and the time to remove a substance from a state of rest is always less than the time it returns to this state. In the region of propagation of compression waves, covering a volume of 120-150 radii of a charge, the medium does not behave elastically; residual deformations arise in it, leading to a disruption in the continuity of the structure of the medium [1]. Thus, the process of destruction of a rock mass bounded by an open surface does not occur instantaneously, but during a certain time, when the system of forces and stresses involved in the destruction changes significantly in space. The process of brittle fracture of rocks by an explosion from a physical point of view is characterized by one type of fracture - separation by tensile stresses from the action of a compression wave in the rarefaction phase. This leads to the formation of systems of cracks dissecting the rock mass. It has been established that in the case of MQWS, the best crushing quality is achieved with the full development of independent maximum crushing zones from the explosion of each of the charges with the formation of the largest number of exposed surfaces near the blown charges [2].
В последние годы в результате ряда теоретических и экспериментальных работ было установлено, что механическое действие взрыва проявляется не только в дроблении и разрушении горных пород, но и в разупрочнении на удаленных (» Rтр) расстояниях от заряда. В этой области проходящие от взрыва волны напряжений приводят к развитию существующих микродефектов, микротрещин, повышению их концентрации, ослаблению межзерновых и межкристальных связей. Массив горных пород меняет свои прочностные и деформационные свойства, переходит в новое состояние, называемое предразрушенным. Для горных пород типичны микронарушения, при которых в среде возникают микротрещины, меняется ее микроструктура, что не приводит к нарушению сплошности (дроблению), но меняет эффективные параметры среды [3].In recent years, as a result of a number of theoretical and experimental studies, it was found that the mechanical action of the explosion is manifested not only in the crushing and destruction of rocks, but also in softening at remote (»R tr ) distances from the charge. In this area, stress waves propagating from the explosion lead to the development of existing microdefects, microcracks, an increase in their concentration, and weakening of intergranular and intercrystal bonds. The rock mass changes its strength and deformation properties, passes into a new state called pre-fractured. Typical microfailures in rocks are those in which microcracks occur in the medium, its microstructure changes, which does not lead to discontinuity (crushing), but changes the effective parameters of the medium [3].
Качественные показатели взрывов на карьерах Навоийского ГМК с применением неэлектрических систем инициирования типа ИСКРА характеризуется компактной формой развала взорванной горной массы, что способствует снижению потерь и разубоживания; уменьшением выхода крупнокусковых фракций горной массы; улучшением качества проработки подошвы уступа и снижением сейсмического эффекта. Улучшение перечисленных показателей в работе [4] объясняют многократным взрывным нагружением массива горных пород при реализации принципа «одно замедление - одна скважина», что способствует образованию дополнительных поверхностей обнажения, увеличению соударений потоков взорванной породы, а в работе [5] удельное замедление между скважинами в ряду принимают от 29 мс/м, а между рядами скважин - от 33 мс/м. Именно сочетание принципа «одно замедление - одна скважина» и увеличенных интервалов замедления позволяет повысить качество дробления горной массы. Однако при этом масса конкретных скважинных зарядов не связана с изменением свойств пород в зонах предразрушения при развитии массового взрыва.The qualitative indicators of explosions in the quarries of Navoi MMC using non-electric initiation systems of the ISKRA type are characterized by a compact form of the collapse of the blasted rock mass, which helps to reduce losses and dilution; a decrease in the yield of lumpy fractions of the rock mass; improving the quality of working out the soles of the ledge and reducing the seismic effect. The improvement of these indicators in the work [4] is explained by repeated explosive loading of the rock mass during the implementation of the “one slowdown - one well” principle, which contributes to the formation of additional exposure surfaces, an increase in the collisions of blown rock flows, and in [5] the specific slowdown between the wells in in a row, from 29 ms / m are received, and between the rows of wells - from 33 ms / m. It is the combination of the principle of “one slowdown - one well” and extended intervals of slowdown that improves the quality of crushing of rock mass. However, the mass of specific borehole charges is not associated with a change in the properties of the rocks in the prefracture zones during the development of a mass explosion.
Наиболее близким по существу решаемой задачи является способ определения оптимальных параметров взрывного разрушения горных пород, включающий замер величины удельной энергоемкости бурения пород в процессе бурения взрывных скважин и расчет по ней параметров зарядов ВВ, схем и интервалов замедления при их взрывании, оценку результатов взрыва энергоемкостью экскавации горной массы и выбор оптимальных параметров взрыва по данным статистики, в котором на опытных блоках с одинаковыми свойствами массива проводят несколько взрывов с фиксацией точного времени инициирования каждого заряда ВВ и строят модель фактического развития массового взрыва в реальном времени и пространстве для конкретной схемы взрывания и конструкции зарядов. При достижении рациональных результатов взрыва сочетание конкретных показателей свойств массива, параметров зарядов и последовательности их инициирования во времени и пространстве считают оптимальными параметрами взрывного разрушения для массивов с аналогичными показателями свойств и накапливают их в банке данных. Рабочие блоки разделяют на участки с одинаковыми показателями свойств массива и выбирают для каждого из них оптимальные параметры взрывного разрушения из накопленного банка данных [6].The closest to the essence of the problem to be solved is a method for determining the optimal parameters of explosive destruction of rocks, including measuring the specific energy intensity of drilling rocks during drilling of blast holes and calculating explosive charge parameters, patterns and deceleration intervals during their blasting, evaluating the results of an explosion with a mining excavation energy intensity masses and the choice of optimal parameters of the explosion according to statistics, in which several explosions with a fix are carried out on experimental blocks with the same array properties iey exact time of initiation of each explosive charge and build a model of the actual mass explosion in real time and space for a specific circuit design and blasting charges. When rational explosion results are achieved, the combination of specific indicators of the properties of the array, the parameters of the charges and the sequence of their initiation in time and space are considered the optimal parameters of explosive destruction for arrays with similar properties and accumulate them in the data bank. Working blocks are divided into sections with the same properties of the array and for each of them choose the optimal parameters of explosive destruction from the accumulated data bank [6].
Недостатком этого способа, принятого за прототип заявляемому изобретению, является необходимость сбора большого объема статистического материала из-за заложенного в нем принципа «черного ящика»: измеряются только входные свойства системы «массив горных пород - заряд ВВ - горная масса» (прочность пород массива, параметры зарядов) и выходные - энергоемкость экскавации.The disadvantage of this method, adopted as a prototype of the claimed invention, is the need to collect a large amount of statistical material because of the “black box” principle incorporated in it: only the input properties of the system “rock mass - explosive charge - rock mass” are measured (rock mass, charge parameters) and output - the energy intensity of excavation.
Технической задачей, на решение которой направлено предполагаемое изобретение, является определение интенсивности ослабления массива в районе каждой взрываемой скважины в процессе развития массового взрыва в реальном массиве горных пород на основе учета размеров зон предразрушения и использование его при расчете параметров зарядов конкретных скважин.The technical problem to be solved by the proposed invention is to determine the intensity of attenuation of the array in the area of each exploded well during the development of a mass explosion in a real rock mass based on the size of the pre-fracture zones and its use in calculating the charge parameters of specific wells.
Поставленная задача достигается тем, что в способе определения оптимальных параметров взрывного разрушения горных пород с учетом зоны предразрушения, включающем замер величины удельной энергоемкости бурения пород в процессе бурения взрывных скважин и расчет по ней параметров зарядов ВВ, выбор схем взрывания с удельными интервалами замедления выше 25 мс/м, построение модели развития массового взрыва в реальном времени и пространстве для конкретной схемы взрывания и конструкции зарядов, оценку результатов взрыва по данным экскавации горной массы и выбор оптимальных параметров взрыва по данным статистики, согласно изобретению, величину скважинных зарядов рассчитывают дифференцированно для различных зон ослабления массива, происходящего в процессе развития взрыва, в два этапа; на первом этапе предварительным графическим анализом намеченной схемы взрывания на обуренном и следующем блоках определяют параметры волн напряжений, проходящих через окрестности конкретных скважин, охваченных зонами предразрушения от взрывов предыдущих скважинных зарядов: число волн и расстояние до взрыва предыдущих зарядов; на втором этапе при обуривании следующего блока оценивают величину снижения прочности пород в узлах сетки скважин по предыдущему графическому анализу и при проектировании следующего массового взрыва в аналогичных условиях рассчитывают удельный расход ВВ qн по каждой конкретной скважине по формуле:The problem is achieved in that in the method for determining the optimal parameters of explosive destruction of rocks, taking into account the pre-fracture zone, which includes measuring the specific energy consumption of drilling rocks during drilling of blast holes and calculating explosive charge parameters on it, choosing blasting schemes with specific retardation intervals above 25 ms / m, building a model of the development of a mass explosion in real time and space for a specific blasting scheme and charge design, evaluating the results of an explosion according to excavation data mass and the choice of the optimal parameters of the explosion according to statistics, according to the invention, the value of the borehole charges is calculated differentially for different zones of attenuation of the array occurring during the development of the explosion, in two stages; at the first stage, a preliminary graphical analysis of the intended blasting scheme for the drilled and next blocks determines the parameters of the stress waves passing through the neighborhood of specific wells covered by the prefracture zones from explosions of previous well charges: the number of waves and the distance to the explosion of previous charges; at the second stage when the next block is evaluated oburivanii size reduction rock strength in a well grid points on the previous graphic analysis and the design of the next explosion mass calculated under the same conditions the specific consumption of explosive q n for each particular well of the formula:
qн=q⋅Кq n = q⋅K
где q - удельный расход ВВ без учета предварительного разрушения окрестности скважин, кг/м3; К - коэффициент учета предразрушения окрестностей скважин от волн напряжения с расстоянием.where q is the specific consumption of explosives without taking into account the preliminary destruction of the vicinity of the wells, kg / m 3 ; K is the coefficient of accounting for pre-fracture of the vicinity of the wells from stress waves with distance.
Выполнение способа определения оптимальных параметров взрывного разрушения горных пород с учетом зоны предразрушения рассмотрим на примере взрывания блока диагональной схемой скважин диаметром 140 мм, расположенных по сетке 4×4 м. Взрывание проводят с применением неэлектрической системы, например, RIONEL. Замедление между скважинами поверхностной сети выполнено устройством RIONEL X: в ряду 200 мс, между рядами - 150 мс. Инициирование внутрискважинной сети выполнено устройством RIONEL MS-30 с замедлением 750 мс.We will consider the implementation of the method for determining the optimal parameters of explosive destruction of rocks taking into account the pre-fracture zone using the example of blasting a block with a diagonal diagram of wells with a diameter of 140 mm located on a 4 × 4 m grid. Blasting is carried out using a non-electric system, for example, RIONEL. The slowdown between the wells of the surface network was performed by the RIONEL X device: in the
Радиус зоны разрушения r может достичь предельной величины в 40 радиусов заряда (Rз) [7], а радиус зоны предразрушения R - величины в (200-250)Rз [8-11]. Для графического построения взаимодействия зон предразрушения радиус зоны разрушения принимаем r=2,8 м, а зоны предразрушения R=14 м. Инициирование поверхностной сети скважинных зарядов блока проводят от скважины 1.The radius of the fracture zone r can reach a limit value of 40 charge radii (R s ) [7], and the radius of the prefracture zone R can reach values in (200-250) R s [8-11]. For graphical construction of the interaction of the pre-fracture zones, the radius of the fracture zone is taken to be r = 2.8 m, and the pre-fracture zone is R = 14 m. The surface network of borehole charges of the block is initiated from well 1.
На фиг. 1 представлена схема развития зоны предразрушения блока с диагональным поскважинным взрыванием и инициированием поверхностной сети от крайней скважины в первом ряду блока после взрыва первой скважины; на фиг. 2 - схема развития зоны предразрушения блока с диагональным поскважинным взрыванием и инициированием поверхностной сети от крайней скважины в первом ряду блока после взрыва седьмой скважины; на фиг. 3 - схема развития зоны предразрушения блока с последовательно-встречным поскважинным взрыванием и инициированием поверхностной сети от средней скважины в первом ряду блока после взрыва первой и второй скважин; на фиг. 4 - схема развития зоны предразрушения блока с последовательно-встречным поскважинным взрыванием и инициированием поверхностной сети от средней скважины в первом ряду блока после взрыва шестой скважины; на фиг. 5. - количество предразрушений окрестностей скважин блока с диагональным поскважинным взрыванием и инициированием поверхностной сети от крайней скважины в первом ряду блока; на фиг. 6. - интенсивность предразрушений окрестностей скважин блока с диагональным поскважинным взрыванием и инициированием поверхностной сети от крайней скважины в первом ряду блока.In FIG. 1 is a diagram of the development of a block pre-fracture zone with diagonal downhole blasting and initiation of a surface network from an extreme well in the first row of a block after the explosion of the first well; in FIG. 2 is a diagram of the development of a block pre-fracture zone with diagonal downhole blasting and initiation of a surface network from an extreme well in the first row of a block after an explosion of a seventh well; in FIG. 3 is a diagram of the development of a block pre-fracture zone with sequentially counter-borehole blasting and initiation of a surface network from the middle well in the first row of the block after the explosion of the first and second wells; in FIG. 4 is a diagram of the development of a block pre-fracture zone with sequentially counter-borehole blasting and initiation of a surface network from the middle well in the first row of the block after the explosion of the sixth well; in FIG. 5. - the number of pre-fractures of the vicinity of the wells of the block with diagonal downhole blasting and the initiation of the surface network from the extreme well in the first row of the block; in FIG. 6. - the intensity of the pre-fracture of the vicinity of the wells of the block with diagonal downhole blasting and the initiation of the surface network from the extreme well in the first row of the block.
Анализируя схемы развития зоны предразрушения блока с диагональным поскважинным взрыванием и инициированием поверхностной сети от крайней скважины в первом ряду блока, можно сделать вывод о том, что зона предразрушения блока с диагональным поскважинным взрыванием ограничивается только радиусом R.Analyzing the development patterns of the block pre-fracture zone with diagonal downhole blasting and the initiation of the surface network from the extreme well in the first row of the block, we can conclude that the block pre-fracture zone with diagonal downhole blasting is limited only by the radius R.
При применении схемы с последовательно-встречным поскважинным взрыванием развитие зоны предразрушения происходит несколько иначе. Так, после взрыва скважины 2 волна напряжений гасится в разрушенной породе окрестностей скважины 1, и зона ее действия ограничивается размерами сектора, определяемого направлением касательной линии, проведенной из цента скважины 2 к окружности, определяющей окрестности скважины 1.When applying a scheme with sequentially counter-borehole blasting, the development of the prefracture zone occurs somewhat differently. So, after the explosion of well 2, the stress wave is extinguished in the destroyed rock of the vicinity of well 1, and its area of action is limited by the size of the sector, determined by the direction of the tangent line drawn from the center of the
Аналогично определяется зона предразрушения других скважин, например, скважины 6. Зона предразрушения от этой скважины ограничивается сектором, куда входят окрестности скважин 7, 16, 18, 19 и 20.Similarly, the pre-fracture zone of other wells, for example, well 6, is determined. The pre-fracture zone from this well is limited to the sector, which includes the vicinity of
Анализируя схемы развития предразрушения, можно сделать следующие заключения о процессе развития взрыва с замедлениями в 150×200 мс. Всегда между скважинами присутствует зона разрушения от предыдущих зарядов, исключающая прямое взаимодействие соседних зарядов комплекта. Поэтому каждый скважинный заряд взрывается обособленно, но зоны предразрушения большинства близко расположенных зарядов комплекта взаимодействуют с наложением. Такое наложение зон предразрушения увеличивает кратность воздействия волн напряжения в окрестностях отдельных скважин, причем волна напряжения приходит из различных направлений.By analyzing the pre-fracture development patterns, the following conclusions can be made about the explosion development process with decelerations of 150 × 200 ms. There is always a fracture zone between wells from previous charges, eliminating the direct interaction of adjacent charges of the kit. Therefore, each borehole charge explodes separately, but the prefracture zones of most closely located charges of the set interact with the overlay. Such superposition of prefracture zones increases the multiplicity of the action of stress waves in the vicinity of individual wells, and the stress wave comes from different directions.
На рубеже XX и XXI веков произошло важное для естествоиспытателей событие - понимание того, что в основе развития нелинейных геомеханических и геодинамических процессов лежит блочно-иерархическое строение массивов горных пород в очень широком диапазоне их линейных размеров - от атомарных и до космических масштабных уровней [12].At the turn of the 20th and 21st centuries, an important event for natural scientists occurred - the understanding that the development of nonlinear geomechanical and geodynamic processes is based on the block-hierarchical structure of rock masses in a very wide range of their linear sizes - from atomic to cosmic scale levels [12] .
Установлено неизвестное ранее явление знакопеременной реакции горных пород на динамические воздействия - при образовании полостей внутри массивов горных пород посредством мощных взрывов в их окрестностях происходят смещения разных знаков между геоблоками с колебательным движением друг относительно друга, обусловленные стесненным поворотом и трансляционным движением породных блоков разного иерархического уровня, зависящего от размеров образующихся полостей, горного давления и энергии взрывов. [13, 14]. На руднике "Октябрьский" Талнахско-Октябрьского месторождения осуществлен цикл электрометрических исследований по изучению реакции сплошных халькопирит-пирротиновых руд впереди очистного забоя при сплошной камерной системе отработки вертикальными прирезками [15]. Корреляционный анализ кривых, полученных по электрометрическим исследованиям методом естественного потенциала (ЕП), свидетельствует о последовательном во времени переходе локальных максимумов кривых ЕП в локальные минимумы (относительному уплотнению руд соответствуют локальные максимумы, относительному разуплотнению - локальные минимумы ЕП). Так, на участке наблюдательной скважины в интервале 4-6 м прослеживается, что после отбойки блока 1-й камеры кривой ЕП соответствует локальный максимум; блока 2-й - локальный минимум; блока 3-й - локальный максимум, после отбойки блока 4-й - локальный минимум. Можно заключить о "гармоническом" поведении участков горных пород не только в пространстве, но и по времени: четко выделяются участки массива, состояние которых в зависимости от порядка производимой серии взрывов меняется знакопеременным образом. Иными словами, если при k-й серии взрывов произошло относительное уплотнение массива по определенным участкам за счет смыкания трещин, то k+1 серия взрывов приводит к относительному разуплотнению этих участков массива за счет раскрытия трещин, и наоборот. С приближением очистного забоя происходит прогрессирующее дробление естественных блоков на более мелкие.A previously unknown phenomenon of alternating reaction of rocks to dynamic influences has been established - during the formation of cavities inside rock masses by means of powerful explosions, displacements of different signs occur between geoblocks with oscillatory motion relative to each other due to the constrained rotation and translational movement of rock blocks of different hierarchical levels, depending on the size of the cavities formed, rock pressure and the energy of the explosions. [13, 14]. At the Oktyabrsky mine of the Talnakh-Oktyabrsky deposit, a series of electrometric studies was carried out to study the reaction of continuous chalcopyrite-pyrrhotite ores in front of the working face with a continuous chamber system for working with vertical sections [15]. A correlation analysis of the curves obtained by electrometric studies using the natural potential method (EP) indicates a successive transition in time of local maxima of EP curves to local minima (local maxima correspond to relative ore compaction, local EP minima to relative decompression). So, in the area of the observation well in the range of 4-6 m, it is traced that, after breaking off the
Существенной особенностью знакопеременной реакции горных пород на мощные взрывные воздействия в геосредах явилось их "дальнодействие" [16]: отмеченные деформации массивов распространяются вокруг образующихся полостей значительно дальше, чем это можно ожидать из классических представлений о зоне взрывного разрушения сплошной среды, примерно на порядок. Локальные механические проявления необратимого характера, как оказалось, происходят до расстояний (8-10)⋅R, где R - радиус зоны взрывного разрушения породы. Для этой системы разработки область влияния взрывов от камеры распространяется на расстояние не менее 50 м, причем область интенсивного разуплотнения окружающего массива простирается на расстояние порядка 20 м. Обнаружение знакопеременной реакции горных пород на динамические воздействия стало экспериментальным доказательством того, что большая доля энергии взрывов расходуется не только на дробление породного массива в очаговой зоне и ее непосредственной окрестности, но и передается в виде кинетической энергии структурным элементам напряженной геосреды.A significant feature of the alternating reaction of rocks to powerful explosive actions in geomedia was their “long-range action” [16]: the noted deformations of the masses propagate around the cavities formed much further than can be expected from classical ideas about the zone of explosive destruction of a continuous medium by about an order of magnitude. Local mechanical manifestations of an irreversible nature, as it turned out, occur up to distances (8-10) ⋅R, where R is the radius of the zone of explosive destruction of the rock. For this development system, the area of influence of explosions from the chamber extends to a distance of not less than 50 m, and the area of intense decompression of the surrounding massif extends to a distance of about 20 m. The detection of an alternating reaction of rocks to dynamic influences has become experimental evidence that a large fraction of the energy of explosions is not spent only to crushing the rock mass in the focal zone and its immediate vicinity, but also transmitted in the form of kinetic energy to the structural elements of conjugated geomedium.
Под действием циклической знакопеременной нагрузки возникают потоки энергии в вершину трещины. При этом одинаковые по абсолютной величине растягивающие и сжимающие напряжения создают равные потоки энергии, однако их влияние на рост трещины прямо противоположно: энергия сжимающих напряжений оказывает упрочняющее действие, а растягивающих - направлена на разрыв связей в вершине трещины [17]. Рост трещины не может происходить на стадии действия сжимающей нагрузки, несмотря на приток энергии в вершину трещины. Эта особенность соответствует физической природе механизма разрыва связей только под действием растягивающих напряжений или касательных, причем не вся энергия растягивающих напряжений расходуется на рост трещины, а только ее превышение над энергией деформаций среды. После достижения трещиной максимального приращения, что происходит на стадии действия растягивающей нагрузки, в течение последующего времени длина трещины остается постоянной (не залечивается).Under the action of a cyclic alternating load, energy flows to the crack tip. In this case, tensile and compressive stresses of the same absolute magnitude create equal energy fluxes, however, their influence on the crack growth is exactly the opposite: the compressive stress energy has a strengthening effect, and tensile stresses are aimed at breaking bonds at the crack tip [17]. Crack growth cannot occur at the stage of compressive load action, despite the influx of energy into the crack tip. This feature corresponds to the physical nature of the bond breaking mechanism only under the action of tensile stresses or tangents, and not all tensile stress energy is spent on crack growth, but only its excess over the medium strain energy. After the crack reaches its maximum increment, which occurs at the stage of the tensile load, over the next time, the length of the crack remains constant (does not heal).
С увеличением расстояния между скважинами комплекта число скважин с наложением волн напряжения уменьшается, вплоть до полного исчезновения к концу взрыва.With an increase in the distance between the wells of the set, the number of wells with the imposition of stress waves decreases, up to the complete disappearance by the end of the explosion.
Используя такой графический метод, можно определить количество предразрушений окрестностей всех скважин взрываемого блока. Анализируя приведенные графики, можно сделать вывод о том, что распределение предразрушений по скважинам в рядах и между рядами имеет аналогичную картину, Однако определять интенсивность предразрушения окрестностей взрывных скважин по количеству этих предразрушений можно приблизительно, поскольку эта интенсивность в значительной степени зависит от расстояния до взрываемой скважины. Предлагается определять интенсивность И, зависящую от расстояния до взрываемой скважины, как частное от деления радиуса зоны предразрушения R на расстояние 
Чем выше интенсивность предразрушения окрестностей скважин, тем меньший требуется удельный расход зарядов ВВ. Там, где нет предразрушений, следует производить полную зарядку скважин ВВ, а чем больше интенсивность предразрушений, тем меньше заряд ВВ. Относительную величину заряда ВВ обозначим K - коэффициент учета предразрушения окрестностей скважин от волн напряжения с расстоянием и подсчитаем как величину, обратную интенсивности предразрушенияThe higher the intensity of prefracturing of the vicinity of the wells, the lower the specific consumption of explosive charges is required. Where there are no pre-fractures, full explosive wells should be fully charged, and the greater the pre-fracture intensity, the lower the explosive charge. The relative value of the explosive charge is denoted by K, the coefficient for taking into account the pre-fracture of the vicinity of the wells from stress waves with distance and calculate as the reciprocal of the intensity of the pre-fracture
Чем меньше величина коэффициента K, тем больше интенсивность предразрушения скважины и, соответственно, можно делать меньший заряд ВВ.The smaller the value of the coefficient K, the greater the intensity of the pre-fracture of the well and, accordingly, a smaller explosive charge can be made.
Такое наложение зон предразрушения увеличивает кратность воздействия волн напряжения в окрестностях отдельных скважин, причем волна напряжения приходит из различных направлений.Such superposition of prefracture zones increases the multiplicity of the action of stress waves in the vicinity of individual wells, and the stress wave comes from different directions.
Для определения коэффициента К на опытных участках блоков проводят несколько взрывов в зажатой среде, после каждого взрыва строят модель развития зон предразрушения при взрыве каждой скважины на блоке и в его окрестностях; при бурении взрывных скважин нового блока по величине энергоемкости оценивают долевое снижение прочности пород в зонах предразрушения от многократного знакопеременного воздействия волн напряжений и при проектировании следующего массового взрыва в аналогичных условиях удельный расход ВВ qн рассчитывают по формуле:To determine the coefficient K, several explosions in a clamped medium are carried out in the experimental sections of the blocks; after each explosion, a model for the development of pre-fracture zones during the explosion of each well on the block and in its vicinity is built; when drilling blast holes in a new block, the energy intensity is used to estimate the fractional decrease in rock strength in prefracture zones from repeated alternating exposure to stress waves, and when designing the next mass explosion under similar conditions, the specific explosive consumption q n is calculated by the formula:
qн=q⋅Кq n = q⋅K
где q - удельный расход ВВ без учета предварительного разрушения окрестности скважин, кг/м3; К - коэффициент учета предразрушения окрестностей скважин от волн напряжения с расстоянием.where q is the specific consumption of explosives without taking into account the preliminary destruction of the vicinity of the wells, kg / m 3 ; K is the coefficient of accounting for pre-fracture of the vicinity of the wells from stress waves with distance.
Таким образом, заявляемый способ определения оптимальных параметров взрывного разрушения горных пород с учетом зоны предразрушения позволит использовать ослабление пород в районе каждой взрываемой скважины в процессе развития массового взрыва в реальном массиве горных пород на основе учета размеров зон предразрушения и количественных изменений свойств горных пород в окрестностях конкретных скважин для изменения их количественных параметров взрывания.Thus, the claimed method of determining the optimal parameters of explosive destruction of rocks taking into account the pre-fracture zone will allow the use of rock attenuation in the area of each exploded well in the process of developing a mass explosion in a real rock mass based on the size of the pre-fracture zones and quantitative changes in rock properties in the vicinity of specific wells to change their quantitative parameters of blasting.
Источники информацииInformation sources
1. Справочник взрывника / Б.Н. Кутузов [и др.]. Под общей редакцией Б.Н. Кутузова - М.: Недра, 1988. - 511 с.1. The reference book of the detonator / B.N. Kutuzov [et al.]. Under the general editorship of B.N. Kutuzova - M .: Nedra, 1988 .-- 511 p.
2. Лапшов А.А. Оптимизация интервалов замедлений при массовых взрывах на карьерах // Автореф. дисс…к.т.н. Екатеринбург. 2011.2. Lapshov A.A. Optimization of the intervals of decelerations during mass explosions in open pits // Abstract. diss ... Ph.D. Yekaterinburg. 2011.
3. Лупий С.М. Зоны предразрушения при буровзрывном способе проведения горных выработок и влияния их на параметры анкерного крепления // Взрывное дело. - М. - 2016. - №115/72. - С. 226-232.3. Lupiy S.M. Pre-fracture zones during the blasting method of mine workings and their influence on the parameters of anchor fastening // Blasting. - M. - 2016. - No. 115/72. - S. 226-232.
4. Рубцов С.К., Ершов В.П. Применение неэлектрических систем инициирования на карьерах Навоийского ГМК // Физические проблемы разрушения горных пород: Сб. тр. Четвертой международной научной конференции, 18-22 октября 2004 г. М. 2005. С. 387-391.4. Rubtsov S.K., Ershov V.P. The use of non-electric initiation systems in the quarries of Navoi MMC // Physical problems of rock destruction: Sat. tr The Fourth International Scientific Conference, October 18-22, 2004 M. 2005. S. 387-391.
5. Патент Российской Федерации №2593285 МПК Е21С 41/26.5. Patent of the Russian Federation No. 2593285
6. Патент Российской Федерации 2275587, МПК F42D 3/04 (прототип).6. Patent of the Russian Federation 2275587,
7. Юровских А.В. Разработка модели разрушения горных пород на квазистатической стадии действия взрыва: Дис. … канд. техн. наук: 25.00.20: Санкт-Петербург, 2003. - 119 с.7. Yurovskikh A.V. Development of a model of rock destruction at the quasistatic stage of the explosion: Dis. ... cand. tech. Sciences: 25.00.20: St. Petersburg, 2003 .-- 119 p.
8. Александров В.Е., Кочанов А.Н., Левин Б.В. О взаимосвязи прочностных и акустических свойств пород в зоне предразрушающего действия взрыва // ФТПР-ПИ - 1987 - №4. - С. 24-32.8. Alexandrov V.E., Kochanov A.N., Levin B.V. On the relationship of the strength and acoustic properties of rocks in the zone of the pre-destructive effect of the explosion // FTP-PI - 1987 - No. 4. - S. 24-32.
9. Садовский М.А., Адушкин В.В., Спивак А.А. О размере зон необратимого деформирования при взрыве в блочной среде // Динамические процессы в геосферах. Геофизика сильных возмущений. - М., 1994. - С. 45-56.9. Sadovsky M.A., Adushkin V.V., Spivak A.A. About the size of zones of irreversible deformation during an explosion in a block medium // Dynamic processes in geospheres. Geophysics of strong disturbances. - M., 1994 .-- S. 45-56.
10. Сеинов Н.П. Вклад В.Е. Александрова в развитие взрывного дела // Разрушение взрывом и необратимые деформации горных пород. - М., 1997. - С. 43-50.10. Seinov N.P. Contribution V.E. Alexandrova in the development of blasting // Explosion destruction and irreversible deformation of rocks. - M., 1997 .-- S. 43-50.
11. Шемякин Е.И., Кочанов А.Н., Деньгина Н.И. Параметры волн напряжений и предразрушение прочных пород при взрыве // Разрушение взрывом и необратимые деформации горных пород. - М., 1997. - С. 15-25.11. Shemyakin E.I., Kochanov A.N., Dengina N.I. Parameters of stress waves and pre-fracture of solid rocks during an explosion // Explosion failure and irreversible deformation of rocks. - M., 1997 .-- S. 15-25.
12. Адушкин В.В., Опарин В.Н. От явления знакопеременной реакции горных пород на динамические воздействия - к волнам маятникового типа в напряженных геосредах. Ч. I // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. - 2012. - №2. - С. 3-27.12. Adushkin V.V., Oparin V.N. From the phenomenon of an alternating reaction of rocks to dynamic effects - to pendulum-type waves in intense geomedia. Part I // Physico-technical problems of the development of minerals. - 2012. - No. 2. - S. 3-27.
13. Курленя М.В., Опарин В.Н., Ревуженко А.Ф., Шемякин Е.И. О некоторых особенностях реакции горных пород на взрывные воздействия в ближней зоне // ДАН СССР. - 1987. - Т. 293, №1.13. Kurlenya M.V., Oparin V.N., Revuzhenko A.F., Shemyakin E.I. About some features of the reaction of rocks to explosive effects in the near zone // DAN SSSR. - 1987. - T. 293, No. 1.
14. Курленя М.В., Адушкин В.В., Гарнов В.В., Опарин В.Н., Спивак А.А. Знакопеременная реакция горных пород на динамическое воздействие // ДАН СССР. - 1992. - Т. 323, №2.14. Kurlenya M.V., Adushkin V.V., Garnov V.V., Oparin V.N., Spivak A.A. Alternating rock reaction to dynamic impact // DAN SSSR. - 1992. - T. 323, No. 2.
15. Адушкин В.В., Опарин В.Н. От явления знакопеременной реакции горных пород на динамические воздействия - к волнам маятникового типа в напряженных геосредах. Ч. I // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. - 2012. - №2. - С. 3-27.].15. Adushkin V.V., Oparin V.N. From the phenomenon of an alternating reaction of rocks to dynamic effects - to pendulum-type waves in intense geomedia. Part I // Physico-technical problems of the development of minerals. - 2012. - No. 2. - S. 3-27.].
16. Садовский М.А., Адушкин В.В., Спивак А.А. О размере зон необратимого деформирования при взрыве в блочной среде // Изв. АН СССР. Физика Земли. - 1989. - №9.16. Sadovsky M.A., Adushkin V.V., Spivak A.A. On the size of zones of irreversible deformation during an explosion in a block medium // Izv. USSR Academy of Sciences. Physics of the Earth. - 1989. - No. 9.
17. Каркашадзе Г.Г., Ларионов П.В., Мишин П.Н. Моделирование роста трещины под действием циклической нагрузки // ГИАБ. - 2011. - №3. - С. 258-262.17. Karkashadze G.G., Larionov P.V., Mishin P.N. Modeling crack growth under cyclic loading // GIAB. - 2011. - No. 3. - S. 258-262.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018106570A RU2677727C1 (en) | 2018-02-21 | 2018-02-21 | Optimal es charge determining method taking into account of the pre-destruction zone |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018106570A RU2677727C1 (en) | 2018-02-21 | 2018-02-21 | Optimal es charge determining method taking into account of the pre-destruction zone |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2677727C1 true RU2677727C1 (en) | 2019-01-21 |
Family
ID=65085015
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018106570A RU2677727C1 (en) | 2018-02-21 | 2018-02-21 | Optimal es charge determining method taking into account of the pre-destruction zone |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2677727C1 (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2723419C1 (en) * | 2019-12-23 | 2020-06-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тихоокеанский государственный университет" | Method of development of local areas of mineralization in strong rocks |
| RU2723418C1 (en) * | 2019-12-05 | 2020-06-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тихоокеанский государственный университет" | Method for determining dimensions of a pre-destruction zone in a rock mass |
| CN112861260A (en) * | 2021-02-01 | 2021-05-28 | 中国人民解放军国防科技大学 | Method, device and equipment for matching charging performance of solid rocket engine |
| CN114519284A (en) * | 2021-12-27 | 2022-05-20 | 武钢资源集团乌龙泉矿业有限公司 | Numerical simulation-based step blasting rock block size prediction method |
| CN114577077A (en) * | 2021-11-05 | 2022-06-03 | 中铁三局集团有限公司 | Tunnel excavation blasting optimization method based on drilling energy dissipation monitoring |
| RU2791609C1 (en) * | 2022-04-26 | 2023-03-13 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тихоокеанский государственный университет" | Method of conducting blasting operations on extended blocks, taking into account the pre-destruction zone |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1979000471A1 (en) * | 1978-01-02 | 1979-07-26 | Stiftelsen Svensk Detonikforsk | Method for blasting rock |
| SU1765685A1 (en) * | 1990-01-30 | 1992-09-30 | Кузбасский Политехнический Институт | Ore stepped excavation by blasting operation |
| SU1802850A3 (en) * | 1991-03-18 | 1993-03-15 | Tapacehko Baлehtиh Пetpobич | Method for prediction of granulometric composition of blasted rocks |
| RU2275587C1 (en) * | 2004-10-22 | 2006-04-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Хабаровский государственный технический университет" | Method for determination of optimal parameters of explosive destruction of rocks |
| RU2593285C1 (en) * | 2015-07-08 | 2016-08-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тихоокеанский государственный университет" | Open development method of coal beds group with gross explosive loosening of overburden rocks |
-
2018
- 2018-02-21 RU RU2018106570A patent/RU2677727C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1979000471A1 (en) * | 1978-01-02 | 1979-07-26 | Stiftelsen Svensk Detonikforsk | Method for blasting rock |
| SU1765685A1 (en) * | 1990-01-30 | 1992-09-30 | Кузбасский Политехнический Институт | Ore stepped excavation by blasting operation |
| SU1802850A3 (en) * | 1991-03-18 | 1993-03-15 | Tapacehko Baлehtиh Пetpobич | Method for prediction of granulometric composition of blasted rocks |
| RU2275587C1 (en) * | 2004-10-22 | 2006-04-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Хабаровский государственный технический университет" | Method for determination of optimal parameters of explosive destruction of rocks |
| RU2593285C1 (en) * | 2015-07-08 | 2016-08-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тихоокеанский государственный университет" | Open development method of coal beds group with gross explosive loosening of overburden rocks |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| АЛЕКСАНДРОВ В.Е. и др. О взаимосвязи прочностных и акустических свойств пород в зоне предразрушающего действия взрыва. ФТПР-ПИ, 1987, N4, стр.24-32. * |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2723418C1 (en) * | 2019-12-05 | 2020-06-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тихоокеанский государственный университет" | Method for determining dimensions of a pre-destruction zone in a rock mass |
| RU2723419C1 (en) * | 2019-12-23 | 2020-06-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тихоокеанский государственный университет" | Method of development of local areas of mineralization in strong rocks |
| CN112861260A (en) * | 2021-02-01 | 2021-05-28 | 中国人民解放军国防科技大学 | Method, device and equipment for matching charging performance of solid rocket engine |
| CN114577077A (en) * | 2021-11-05 | 2022-06-03 | 中铁三局集团有限公司 | Tunnel excavation blasting optimization method based on drilling energy dissipation monitoring |
| CN114577077B (en) * | 2021-11-05 | 2024-04-19 | 中铁三局集团有限公司 | Tunnel excavation blasting optimization method based on drilling energy dissipation monitoring |
| CN114519284A (en) * | 2021-12-27 | 2022-05-20 | 武钢资源集团乌龙泉矿业有限公司 | Numerical simulation-based step blasting rock block size prediction method |
| RU2791609C1 (en) * | 2022-04-26 | 2023-03-13 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тихоокеанский государственный университет" | Method of conducting blasting operations on extended blocks, taking into account the pre-destruction zone |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2677727C1 (en) | Optimal es charge determining method taking into account of the pre-destruction zone | |
| An et al. | Hybrid finite-discrete element modelling of dynamic fracture and resultant fragment casting and muck-piling by rock blast | |
| Silva et al. | Practical assessment of rock damage due to blasting | |
| RU2655009C1 (en) | Method of explosive rocks destruction optimal parameters determining taking into account of the pre-destruction zone | |
| Yan et al. | Simulation of bench blasting considering fragmentation size distribution | |
| Yang et al. | Frequency comparison of blast-induced vibration per delay for the full-face millisecond delay blasting in underground opening excavation | |
| Kononenko et al. | New theory for the rock mass destruction by blasting | |
| Park et al. | Reduction of blast-induced vibration in the direction of tunneling using an air-deck at the bottom of a blasthole | |
| Stupnik et al. | Selective mining of complex stuctured ore deposits by open stope systems | |
| Parida et al. | Blast vibration analysis by different predictor approaches-A comparison | |
| Vennes et al. | Geomechanical effects of stress shadow created by large-scale destress blasting | |
| Deng et al. | Dynamic buckling mechanism of pillar rockbursts induced by stress waves | |
| Ma et al. | Analysis of damages in layered surrounding rocks induced by blasting during tunnel construction | |
| Wang et al. | Blast induced crack propagation and damage accumulation in rock mass containing initial damage | |
| Trigueros et al. | A methodology based on geomechanical and geophysical techniques to avoid ornamental stone damage caused by blast-induced ground vibrations | |
| Pytel et al. | Resultant axial stresses in instrumented rockbolts induced by dynamic effects occurred due to multi-face blasting in the working areas | |
| Li et al. | Analytical model of hypervelocity penetration into rock | |
| Bai et al. | Mechanism of coal burst triggered by mining-induced fault slip under high-stress conditions: a case study | |
| Zhu et al. | Numerical simulation on damage and failure mechanism of rock under combined multiple strain rates | |
| LIU et al. | Failure and instability mechanism of anchored surrounding rock for deep chamber group with super-large section under dynamic disturbances | |
| RU2698391C1 (en) | Blasting method taking into account pre-destruction zone | |
| Cumming-Potvin et al. | A re-evaluation of the conceptual model of caving mechanics | |
| Kurchin et al. | Calculation methodology of blasting and explosion operations' parameters for construction of horizontal and inclined excavations | |
| Zakharov et al. | Modeling geomechanical and geodynamic behavior of miningaltered rock mass with justifying mechanisms of initiation and growth of failure zones | |
| Zhou et al. | Study on the mechanism of repeated mining tremor in multiple key layers: a typical case study |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200222 |