CC BY
6
ГЕОМЕХАНИКА
УДК 622.235
ОБОСНОВАНИЕ УДАРНО-ВОЗДУШНОЙ ВОЛНОВОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ВЗРЫВОВ БОЛЬШИХ
БЛОКОВ В КАСКАДАХ
Д.В. Доможиров, В.Х. Пергамент, А.А. Полинов, И.А. Пыталев
Увеличение производственной мощности карьеров и разрезов сопровождается подготовкой больших объемов горной массы к выемке за один прием, поэтому часто применяется каскадное взрывание, что сопровождается усилением воздействия УВВ эффекта на прилегающие к участку ведения горных работ охраняемые объекты. Приведены аналитические соотношения для определения давлений на фронте воздушных волн контактных взрывов и эквивалентных им заглубленных зарядов в зависимости от массы мгновенно взрываемого заряда и расстояния до охраняемого объекта. Предложена поправка, учитывающая одновременность иналожение прихода возмущений к охраняемому объекту от мгновенно взрываемых участков в различных разноудаленных блоках при каскадных взрывах на открытых горных работах. Представлены зависимости приведенных заглублений скважинных зарядов, работающих на две свободные поверхности. Для оперативных расчетов УВВ безопасности представлена номограмма на выровненных параллельных шкалах.
Ключевые слова: относительное избыточное давление на фронте УВВ, каскадное взрывание, кубичное и квадратичное приведенные расстояния, масштабная поправка на одновременность прихода возмущений, приведенное заглубление заряда, относительная эффективность забоечного материала, коэффициент учета линейной рассредоточенности заряда по длине скважины.
Масштабы объемов массовых взрывов на крупных горнодобывающих предприятиях (карьерах и разрезах) в последние годы возросли и достигают несколько сотен тонн за один прием, поэтому широкое применение получило каскадное взрывание, когда инициируются последовательно или параллельно несколько блоков, удаленных на разные расстояния от охраняемого объекта [1,2].
При уступной отбойке прорыв продуктов взрыва, трансформирующих в УВВ, может происходить в сторону каждой свободно поверхности: в сторону устья скважины [3] и в сторону откоса уступа. При бурении первого ряда скважин современными станками ударно-вращательного бурения возможно занижение линии наименьшего сопротивления это приводит к увеличению УВВ эффекта в сторону откоса уступа, чем в направление забойки и это не отражено в ФНиП [3].
В современной практике подготовки горных пород к выемке при открытой геотехнологии широко применяются различные схемы коротко-замедленного взрывания (КЗВ) неэлектрических систем инициирования (НСИ) и электронных с различными интервалами замедления внутри диа-гонально-замедляемых рядов и между рядами. Номинальные интервалы варьируют в широком диапазоне от нескольких миллисекунд до нескольких секунд. В частности для СИНВ-П используются капсюли детонаторы с интервалами замедления: 0; 20; 30; 45; 60; 0; 100; 150; 200 мс, а СИНВ-С соответственно: 100; 125; 150; 175; 200; 250; 300; 400; 450; 500 мс [4]. Кроме того время срабатывания замедлений имеет погрешность около 15 % от номинала, поэтому возмущение от разновременно взорванных зарядов, находящихся на разном удалении (г, м) от охраняемого объекта, могут доходить до этого объекта одновременно, что приводит к усилению ударно-воздушного волнового эффекта.
В оценках УВВ безопасности промышленных взрывов обычно используется предельное значение избыточного давления для данного охраняемого объекта. Этот параметр определяется двухпараметрическим аргументом энергетического подобия, учитывающим массу мгновенно взрываемого заряда и расстояния (г, м). Для классического случая энергетического подобия ~ г3) он представляет отношение расстояния корню кубическому из эквивалентного заряда (^э, кг в тротиловом эквиваленте) (табл.) и называется приведенным расстоянием [3, 5 - 12]:
Я = , м/кг1/3 (1)
3а
где г - расстояние от группы зарядов до охраняемого объекта, м; Qэ - масса эквивалентного накладного (контактного) заряда, кг.
Теплота взрыва некоторых промышленных ВВ и их удельный _тротиловый эквивалент (Квв) _
Взрывчатое вещество Qвв, кДж/кг Квв
Нитроглицерин 6700 1,48
Тротил (ТНТ) 4240 1
Гексоген 5540 1,31
Тэн 5880 1,39
Дымный порох 2790 0,66
Граммонит 79/21 и некоторые др. АС - ВВ 4300 1,00
Так отмечается в [5], широко применяемые в горнодобывающей практике тротил и его смеси с аммиачной селитрой (АС), так называемые аммиачно-селитренные взрывчатые вещества, имеют близкие энергетические эквиваленты (КВВ ~ 1). Так что АС-ВВ оказывают одинаковое влияние на проявление УВВ эффектов.
В качестве критерия безопасности взрыва принимается значение приведенного расстояния, соответствующее предельному/допустимому уровню давления для данного типа охраняемых объектов. Допустимые уровни давлений, соответствующие по [13] различным проявлениям УВВ воздействий контактного взрыва, представлены на рисунке 1, одновременно учитывающим также и зависимость АР=/(Я) при контактном взрыве.
При горных работах используются заряды рыхления и на выброс, при которых УВВ эффекты значительно меньше, чем при контактных взрывах, и для оценки этих эффектов используется накладной эквивалент заглубленного заряда (Qэ=kQзагя, кг). Коэффициент эквивалентности определяется приведенным заглублением заряда в направления каждой из свободных поверхностей (например, в сторону устья скважинного заряда или в сторону боковой поверхности).
Для случая крупных контактных взрывов накоплен большой экспериментальный материал о связи величины относительных избыточных давлений с приведенным расстоянием [5, 6, 8-11, 15-17]. В частности для
г
приведенных (по тротиловому эквиваленту Qэ, кг) расстояний (Я = ,— ,
м/кг1/3) контактных взрывов при стандартных атмосферных условиях (Р0=105 Па, со=340 м/с, р0=1,75 кг/м3) относительное избыточное давление Р* = ЛР/Р0 у Садовского М.А. [6] и в [12] для диапазона Я=1-10 м/кг1/3 отображается в виде степенного трехчлена этого аргумента:
0,9 Я-1 + 4,08Я "2 + 13Я "3 ;[б]
(2)
0,9 Я-1 + 3,9Я "2 + 13Я "3 .[12]
Применение этих соотношений рекомендуется при крупных > 850... 1000 кг ТНТ) контактных зарядах, а для зарядов меньших масс возможно занижение фактических значений по сравнению с расчетными, вследствие увеличенной доли химических потерь [6], которые сопровождают рост удельной поверхности соприкосновения при уменьшении массы заряда ВВ.
Во всем диапазоне Я = 1.10 м/кг1/3 оценки Р* по обеим зависимостям (2) почти совпадают, что допускает их единообразное приближение, отображающее связь коэффициента пропорциональности и показателей степени (п = 1, 2 и 3) в слагаемых трехчлена [10]: Пергамент В.Х.,
ЛЯ
Садовский М.А., Я* = —
Я0
п
Р*= — = (3 / п)2 ^(п7/3Я"п) * 0,95Я-1 + 4,88Я"2 +12,4Я "3. (2а)
0 ¿=1
В отдельных поддиапазонах (Я=1-5 и Я=5-10 м/кг1/3) этого двух параметрического аргумента применимы и одночленные степенные приближения с показателями степени п = 2,25 и п = 1,5:
-2,25 N „ г> 1 е „ / .„1/3 .
Р*= — Ро
п0,25(п/Я)2, «17,4Я"225,для Я = 1 -5 м/кг1 (п/Я)1,5 «6,6Я5,для Я = 5-10 м/кг1/3
Р* — (п
т.е. Р = — = 1 — Р V5
1 ( 5 1 - п ( 51
I - « 0,5
V Я У V Я у
(3)
(3а)
-о V 5 У
где п = 2,25 для Я=1-5 м/кг13 и п=1,5 для Я=5-10 м/кг13.
Для приведенных расстояний Я >10 м/кг13 может быть использовано выполненное Коротковым П.Ф. [8] сращивание зависимости Ландау Л.Д. с соотношением Садовского М.А. при Я=10 м/кг1/3: Коротков П.Ф., Садовский М.А., Ландау Л.Д.,
Р'=—Р = Л - 418 (Я / п) "2. [7, 8] (4)
Р0
С указанными соотношениями (2), (2а), (3), (3а) и (4) согласуются также и данные [9] Бейкер У., Кокс П. и др., аппроксимированные в [13]: Бейкер У., Кокс П. и др., П Р
Р*=-= 1,23Я"1 + 2,32Я"2 + 11,7 Я 3 - 0,019 [9], (5)
Р0
а также результаты измерений при контактных взрывах больших зарядов (Яконт=10б кг ТНТ) Адушкин В.В., Христофоров Б.Д. [16] и Гитерман и др. (бконт=81660 кг аммиачно-селитренных ВВ) [17]: Адушкин В.В., Христофоров Б.Д. -
Р = — = (2)1/2 (р / г)1,666 » 9,4Я1'666 [16], (6)
Ро
Гитерман и др. -
Р = = (4/з)к- ^(я/р)1/2 » р-1/6(р /г)4/3 » 4,108Я"134612. (7) Р0
Широко используемое соотношение Цейтлина Я.Н. и Смолия Н.И. [10], оценки которого для контактных взрывов на крепких скальных породах практически идентичны оценке Садовского М.А. при Я = 10 м/кг1/3 и на больших расстояниях дает значительные занижения давлений УВВ. В частности, при Я = 500 м/кг1/3 это занижение может быть более чем трехкратным. Цейтлин Я.Н., Смолий Н.И.
^ — 1 5
' [11]. (8)
„
Для используемых в практике горнодобывающей промышленности заглубленных зарядов, работающих на одну или две свободные поверхности (в направление боковой поверхности и в сторону устья скважины), величина эквивалентного контактного заряда определяется с учетом приведенного заглубления заряда в сторону каждой свободной поверхности. При этом выбирается наибольший накладной эквивалент из получаемых для каждого направления. В случае различных приведенных заглублений при мгновенном взрыве нескольких зарядов их эквиваленты суммируются.
дР кг/см2
А
6 5 4
0,16 0,14
N 8 7 6 5 4
\
\
\
\
\
JJÍPV ueHL е с ен иг ар kll юованного бет OHÜ
Сеоье SHO&J riñpí ЗЦП( ни« м НИ № Е ГШОИЭВОДС! 5еннык: оания
Пе pesof ачга :ЭН| 15) KJ е: N1 дорожных Bai ОНОЕ
Го IAOÍ ра т ие № 3 килых зданий
Разр /шение Hiop \
Разрушен с метапль 16 легки ческим 1 : nocí аркас ме» эм !1>Ж ыв 1ЛЬ \ nei к (Í* \ Ti Раз :-ыв роз хранк jpeyaj пищ ов -
Раз )ушение на 50 Раз[ ушение маши I в
1чное оё юрепич 'PJIOB зуше! юй кр 1 мен ЭВЛ1 lOBf те! ещ \ пропав! щетвен! преде; дения к |ЫХ зд серьЕ онстр! IHHf 3H0I кци X
,ен1 в 1 [ а \ поере; ¡рушение creí 1
4 к™ ннс ! П1 ■Ef е> а ¡нийжйрых д: IMOB
Полнен ! разр дие те СТ< ко i. \
наспнчн! ie псе ре>ч ;ен ie j 101 IOI ¡ \
Рааруи ение ia 7 ¡% :те ai и Р орушение от нньвд м
Очень пегки ! roí :pes tpe НИ 1 к 31 струкций. \
гов: Р Раз ■ежде aapyi jymei ние 1ени ие ( !ле = HÍ гек лет 1Г: га % : 1 ! [ СТ п ¥ :к , жгоиа )Л 1редел \ \
ТИГИЧ ME пая bí лки лич грг 4на зру ра: НЕ PV HL J.S И !Н 1я стекол \
3 4 5 6 7 8 910
3 4 5 6 7
Р. м/кг "3
Рис. 1. Классификация разрушений при контактном взрыве заряда ТНТ и зависимость избыточного давления на фронте УВВ от приведенного
расстояния [12]
Следует отметить, что в [3] для заряда, работающего в направлении забойки (одна свободная поверхность) приведены коэффициенты относительного уменьшения эквивалентно массы заряда скважины в зависимости от отношения Иза^ для штыбовой и воздушной забойки приведены. В
направление боковой поверхности для скважинных зарядов при уступной отбойке (рис. 1) вопрос эффективности материала среды между ВВ и откосом уступа (массив) в [3] не рассмотрен.
Рис. 2. Схема к определению приведенного заглубления скважинного заряда : Н - расстояние от заряда до свободной поверхности в сторону устья скважины, м; - линия наименьшего сопротивления (ЛНС) -кратчайшее расстояние от центра заряда скважины до свободной боковой поверхности в сторону откоса уступа, м;
Ну - высота уступа, м
В общем случае приведенное заглубление, определяющее накладной эквивалент заглубленного скважинного заряда согласно [15] может быть найдено из соотношения:
где И - расстояние от заряда до свободной поверхности в сторону устья скважины, м; Ж - расстояние до свободной поверхности в сторону откоса уступа, м; т - относительная (по сравнению со штыбовой забойкой) эффективность материала среды между ВВ и свободной поверхностью: т^=1,33; тИ=1,0 и тИ=0,3-0,4 соответственно для сплошного массива (в направлении свободной боковой поверхности), штыбовой и снеговоздуш-ной забойки [5]; б - масса скважинного заряда, кг; К^) - коэффициент относительного увеличения приведенного расстояния за счет рассредоточения массы по длине скважины.
Заряд можно считать сосредоточенным, когда коэффициент относительного увеличения приведенного заглубления КИ(щ по заданному направлению равен единице.
В направлении устья скважины (а = 1800) этот коэффициент составляет
(9)
в направлении боковой поверхности уступа при а < 900
1 = ^ = /(а
(11)
где
1 = /(а )= 0,115^а,
(11а)
т.е. заряд можно считать сосредоточенным, если в направлении устья скважины 13 <ИЗАБ/3, а в направлении боковой поверхности - 13 < 3Ж.
Эквивалентная приведенная глубина Нэ, определяющая относительное по сравнению с контактным уменьшение давлений УВВ заглубленного заряда, в случае взрыва на две свободных поверхности вычисляется по каждому из направлений до этих поверхностей, а именно в сторону устья скважины и в сторону боковой поверхности откоса уступа (или соседней скважины - при больших интервалах замедлений). В последующих расчетах для прогноза безопасных по действию УВВ условий используется меньшее из полученных значений.
При КЗВ с различными интервалами межгрупповых замедлений (т, мс) можно использовать рекомендуемые [15] коэффициенты увеличения безопасных расстояний, либо вводить в расчетный заряд коэффициент М увеличения его массы, с учетом расстояния (Ь, м) между замедляемыми группами, угла (в) развития детонации относительно луча наблюдения (т.е. между направлением на заряд и направлением развития межгрупповой детонации в блоке) [15]:
где N - число замедляемых групп; At - интервал запаздывания прихода возмущении от соседних групп при короткозамедленном взрывании, мс.
При передаче детонации с помощью детонирующего шнура интервал запаздывания определяется так:
Нижняя предельная величина, при которой расчетный эквивалентный заряд группы КЗВ приближается к уровню раздельного взрывания (т.е., М=1), близок к 62 мс, что создает дополнительный резерв безопасности по сравнению с рекомендуемым в ФНиП [3] нижним пределом интервала межгрупповых замедлений т=20 мс.
При широком применении каскадного КЗВ, когда взрываются последовательно или параллельно несколько блоков, удаленных на разных расстояниях от охраняемого объекта (рис. 3), в случае большого количества замедляемых групп и вследствие малой скорости распространения УВВ возмущения разность расстояний может компенсироваться запаздыванием детонации в более близком блоке, что сопровождается одновременным приходом возмущения к охраняемому объекту от разных блоков.
(12)
М= [т — Ь(3 соб р — 0,166)].
(13)
В этом случае (по аналогии с рекомендациями [3] по сейсмическому воздействию) эквивалентный заряд от одновременно подошедших возмущений от зарядов, находящихся на расстояниях г1, г2 и г3 от блоков, в указанных соотношениях, для кубичной и квадратичной зависимости (1) и (2) определяются:
- при приведении зарядов блоков №2 на расстоянии г1
Г - Г2 и = (14)
^ёэТ л/0,2
Получаем эквивалентный накладной заряд при взрывании блока №2 приведенный к расстоянию г1:
(2э2 = (?э1(^)3 и (1э2 = (1.э1(!;г)2, (15)
Аналогично, для эквивалентного накладного заряда при взрывании блока №3 и п-го блока приведенных к расстоянию г1:
(1эз = (1э1(1+)3 и Qэ3 = Qэ3(fjL, (15а)
Qэn = Qэ 1(г)3 и &п = еэп(г)2, (15б)
Общий эквивалентный накладной заряд для одновременно прихо-димых возмущений от взрывании разноудаленных п-блоков приведенных к расстоянию г1:
^п=1 Qэi(к) = £п=1 Qэ 1 (;:) и Еп=1 Qэi(г) = И=1 Яэ1 (~) • (15в)
Таким образом, представленные соотношения позволяют выбирать условия УВВ безопасности взрывания с учетом использования многопараметрических аргументов (приведенного и квадратичного приведенного расстояния), режимов взрывания и возможности одновременного прихода возмущений к охраняемому объекту от блоков при каскадных взрывах на открытых горных работах.
Эффект одновременного прихода к охраняемому объекту возмущений от различно удаленных блоков при КЗВ проявляется в случае, когда система инициирования предусматривает детонацию зарядов в удаленном блоке раньше, чем в более близком. При этом разница расстояний компенсируется задержкой времени инициирования в ближайшем к охраняемому объекту блоке, поэтому для исключения подобных случаев целесообразно последовательное инициирование в блоках по мере их удаления от охраняемого объекта.
5 4 3 1
г31
Рис. 3. Расчетная схема УВВ безопасности при каскадном взрывании:
1 - карьерное поле; 2 - охраняемый объект; 3, 4 и 5 - блоки соответственно №1, 2 и 3 при каскадном взрывании; 6,7 и 8 - группы взрываемых зарядов с одновременным приходом; УВВ - возмущения к охраняемому объекту от блоков соответственно №1, 2 и 3; Г1, Г2 и гз - расстояние от взрываемых блоков соответственно №1, №2
и 3 до охраняемого объекта, м
Для оперативности расчетов условий УВВ безопасности взрывов скважинных зарядов с учетом двух свободных поверхностей, режимов КЗВ, типа забойки и допустимых уровней давлений может быть использована разработанная авторами номограмма на параллельных выравненных шкалах (рис.4).
В целом последовательность решения задачи обеспечения УВВ безопасности массовых каскадных взрывов предлагает следующее.
1. Определение масс мгновенно взрываемых заглубленных зарядов в замедляемых группах каждого блока и нахождение их тротилового эквивалента с учетом энергетической характеристики применяемого ВВ.
2. Определение накладного эквивалента мгновенно взрываемого заряда группы с учетом наименьшего приведенного заглубления.
3. Определение возможности усиления давления УВВ при КЗВ за счет уменьшенного интервала фактического замедления каждого из блоков и соответственно этому нахождение увеличенного накладного эквивалента согласно поправки М.
4. В случае, когда к охраняемому объекту возможен одновременный приход возмущений от замедляемых групп разноудаленных блоков, определяется суммарный воздействующий накладной эквивалентный заряд от них.
ется
5. С учетом полученной величины эквивалентного заряда определя-фактическое квадратичное приведенное расстояние (г = м/кг1/2)
когда Qэ < 1000 кг и приведенное расстояние /кг1/3) при Qэ > 1000 кг.
6. Сопоставление расчетных квадратичных приведенных расстояний с допустимыми значениями соответствующих заданной степени безопасности (/) проверяет соблюдение условий обеспечения УВВ безопасности взрыва (г > [г]> или Я > [Д]£).
7. Если допустимые для охраняемого объекта значения [г] и [Я]1 не известны, но имеются ограничения по допустимому для объекта давлению [АР], то по найденным величинам квадратичного (или кубичного) приведенных расстояний г и Я с использованием предложенных формул определяется прогнозное значение давлений у охраняемого объекта. УВВ безопасность будет обеспечена, если значение давления у охраняемого объекта не превышает допустимого уровня [АР].
ЙУВ = ßhv/ёкг, и; <?УВ =
Мгновенный сосредоточенный °i01, , , Q,P8 ,Q,' , °L2. , °,4С,5 , ,0,5,' заряд, Q,m
2 3 4 5 6 7 8 910 20 30 40 80 60 80100
■ ■ ■ ■ ' ' ■«■■>.. I i.ii ......
~ ^Аакл. м/кг
1,68~',~г 'для штыба ЬЗг-'1 2,1 для снега 1.36-",~"'для3иг<11 1,045~' 2/1 для скважин заряженных до устья 0,15 °,2 ,
0.02 0.04 0.060.080.1
|при !3 > 0,27Л3| Расстояние, R,kmj , i .................
0,2 0.3 0.4 0.5 0,6 1 L ' ■ I ¡¿Ц.....
2 3 4 ■ ' 11 '
0.4 0.5 0.6 0.7 0,8 ' ' ' I I I I
Коэффициент,«,,, м/кг1/г
(М
Коэффициенты
м/кг»г(К„„„)
5 6 7 8 9 10 15 20
'........' ' ' I.III I I I II III
l=3
.............I ..............
3 4 5 6 78 10
M
/
/
/ И Степень безопасности
..................I.............
20 30 40 60 80 ^00 150
Пример: Найти Яув при 1-й степени безопасности (1=1, Яна.я=Ю0 м/кг173) для 0=15,5 т в скважиннах Ь=0,32м; а=1550кг; 1,=20м; Ьз=5м-штыб. Ответ: для 1з/а=Ь=15,7; К„=0,04 И Вц=4 м/кг,/;; для 0=15,5 т[Я]ув=0,5кг
Коэффициент^ = -—
Относительная длина заряда li-IJd (для сие н, зарям-« до устья)
Забойки h3=hi/d
0.1 0.08 0,06
0.01 0.008 0,006 0,005
I ■ 1' ■. ■ . ■ ч- 1 '. 1 г ".и.......... .....v ■■ !■ ■ г.......... ......1 " 1 Г'1'
0.2 ).3 0.4 0.5 0.6 ,7 0.8 0.9 1,0 1.1 1.2 1.3 1.4 1,5 ,6 1,7
Э 5 10 203040 1,11_1,1.1 1 1 1 1 1 1 11 11111 1 1 1 1 1 I 1 1 1 1 1 1 1 1111
(т=1)" 1 2 3 4 5 6 7 Я 9 10 11 19 13 14 15 Ifi 18 20 Расчетная h3 увеличивается в j _JW/UM раз при l3 s 0.27л,
(у t +l„Hi раз при воздушном промежутке |„ в заряде
22
24
26 28 ЭО 33
При 1а>0,27Ь,
снеговой
(во заушной )п)=0,42
-1-1 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I II I I III I I INI 1111
Относительная длина _ 1 2 3 4 5 10 15 20 25 30 35 40
ЛСПП при li>3W
W=W/dl-1-1—I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I /„,,, ,.„■
2 3 4 5 6 8 10 15 20 25 30 35 40 By/3/U3/W) раз фактической
При lj>3W расчетная W берется
Рис. 4. Номограмма расчета условий давлений на фронте УВВ
Таким образом, применение каскадного взрывания на крупных месторождениях сопровождается увеличенным эффектом УВВ воздействия на охраняемые объекты. При планировании параметров буровзрывных работ с применением НСИ и электронного взрывания для различных схем инициирования КЗВ следует учитывать фактор наложения волн и принимать обоснованную поправку на одновременность прихода возмущений к охраняемому объекту от различных мгновенно взрываемых участков в нескольких блоках при каскадных взрывах на карьерах и разрезах.
Приведенные аналитические соотношения и номограмма на выровненных параллельных шкалах позволяют оперативно оценить условия УВВ безопасности массовых взрывов в каскадах и при необходимости скорректировать параметры БВР для обеспечения безопасности охраняемых объектов.
Список литературы
1. Жуликов В.В., Князев К.А., Назаров С.С. Обоснование эффективности взрывных работ с использованием электронных систем в сравнении с неэлектрическими средствами инициирования // Горная промышленность. 2022. № 5. С. 64-68.
2. Хоменко О.Е., Кононенко М.Н., Ляшенко В.И. Обоснование технологий и средств для проведения горизонтальных горных выработок с использованием эмульсионных взрывчатых веществ // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2021. Т.19. №3. С. 5-15.
3. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности при производстве, хранении и применении взрывчатых материалов промышленного назначения», приказ Ростех-надзора от 03.12.2020 № 494 (зарегистрирован в Минюсте России 25.12.2020 N 61824).
4. Серпик В.Д. Неэлектрическая система инициирования повышенной безопасности (СИНВ) как самый передовой и безопасный способ взрывания // Аллея науки. 2018. Т. 1. № 2 (18). С. 376-379.
5. Пергамент В.Х., Фирстов П.П., Красавин А.П. Масштабный фактор и критерии подобия давлений воздушных волн при контактных взрывах // Подземная разработка мощных рудных месторождени: сб. науч. тр. Магнитогорск: МГМА, 1997. С.128-149.
6. Садовский М.А. Механическое действие ударных волн взрыва по данным экспериментальных исследований // Избранные труды. Геофизика и физика взрыва. М.: Наука, 2004. 440 с.
7. Ландау Л.Д. Об ударных волнах на далекие расстояния от места возникновения. Соч. в 2 т. Т.1.
8. Коротков П.Ф. Об УВВ на значительных расстояниях от места взрыва// Изв. АН СССР. ОТН. 1958. №3.
9. Взрывные явления. Оценка и последствия / У. Бейкер [и др.]. В 2 кн. Кн.1. 319 с. Кн. 2. 384 с.
10. Пергамент В. X, Котик М. В. О давлениях воздушных волн наземных взрывов. Технология и безопасность взрывных работ // Сб. науч. тр. науч.-технич. конф. 2011 г. Екатеринбург. 2012. С.255-262.
11. Цейтлин Я.И., Смолий Н.И. Сейсмические и ударные воздушные волны промышленных взрывов. М.: Недра, 1981. 130 с.
12. Физика взрыва / Ф.А. Баум [и др.]. М.: Наука, 1975. 704 с.
13. Руководство по анализу опасности аварийных взрывов и определению параметров их механического воздействия. Федеральный надзор России по ядерной и радиационной безопасности. РБГ-05-039-96, М. 2000г.
14. Аварии и катастрофы (предупреждения и ликвидация последствий). Кн. 1 / под ред. К.Е. Кочеткова, В.А. Котляровского, К.Г. Забегаева. М., 1995. 320 с.
15. Воздушно-волновая безопасность взрывов скважинных зарядов на открытых горных работах / В.Х. Пергамент, Т.С. Котляр, И.А. Зурков, Ю.И. Тятюшин // Научный симпозиум. Неделя горняка. М., 2003. С. 102112.
16. Адушкин В.В., Христофоров Б.Д. Исследования действия прибрежного наземного 1000-тонного взрыва на окружающую среду // Физика горения и взрыва. 2004. Т.40. С.84-92.
17. Near-source and far-regional observations for Sayaraim test explosions / Y. Gitterman [and others] // Proceedings of the 2009 Monitoring Research Reviev: Ground -Based Nuclear Explosion Monitoring Technologies, LA-VR-09-05276. P. 724-734.
Доможиров Дмитрий Викторович, канд. техн. наук, доц., dvd1975@mail.ru, Россия, Магнитогорск, Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова,
Пергамент Владимир Хаимович, ст. науч. сотр., pergament@magtu.ru, Россия, Магнитогорск, Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова,
Полинов Андрей Александрович, руководитель предприятия, polinov.aa@mmk.ru , Россия, Магнитогорск, ПАО "ММК",
Пыталев Иван Алексеевич, д-р техн. наук, проф., директор института, pytalev_ivan@mail.ru, Россия, Магнитогорск, Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова
JUSTIFICATION OF SHOCK-AIR WAVE SAFETY OF INDUSTRIAL EXPLOSIONS
OF LARGE BLOCKS IN CASCADES
D.V. Domozhirov, V.H. Perchament, I.A. Pytalev, А.А. Polinov
An increase in the production capacity of quarries and sections is accompanied by the preparation of large volumes of rock mass for excavation in one step, therefore cascade blasting is often used, which is accompanied by an increased impact of the shock-air wave (UVV) effect on protected objects adjacent to the mining site. Analytical relations are given for determining the pressures at the front of the air waves of contact explosions and equivalent buried charges, depending on the mass of the instantly exploding charge and the distance to the protected object. An amendment is proposed that takes into account the simultaneity
and imposition of the arrival of disturbances to the protected object from instantly exploding sites in various blocks at different distances during cascade explosions in open-pit mining. The dependences of the reduced depths of borehole charges operating on two free surfaces are presented. For operational calculations of UVV safety, a nomogram is presented on aligned parallel scales.
Key words: relative overpressure at the UVV front, cascade explosion, cubic and quadratic reduced distances, large-scale correction for the simultaneity of the arrival of disturbances, reduced charge deepening, relative efficiency of the downhole material, the factor of linear charge dispersion along the length of the well.
Domozhirov Dmitry Viktorovich, candidate of technical sciences, docent, dvdl975 a mail.ru, Russia, Magnitogorsk, NosovMagnitogorsk State Technical University,
Perchament Vladimir Haimovich, senior researcher, pergament@magtu.ru, Russia, Magnitogorsk, Nosov Magnitogorsk State Technical University,
Polinov Andrey Aleksandrovich, head of the enterprise, polinov.aa@mmk.ru, Russia, Magnitogorsk, PPC "MMK",
Pytalev Ivan Alexeyevich, doctor of technical sciences, professor, director of the institute, ppytalev_ivan@mail.ru, Russia, Magnitogorsk, Magnitogorsk, Nosov Magnitogorsk State Technical University
Reference
1. Zhulikov V.V., Knyazev K.A., Nazarov S.S. Substantiation of the effectiveness of blasting operations using electronic systems in comparison with non-electrical means of initiation // Mining industry. 2022. No. 5. pp. 64-68.
2. Khomenko O.E., Kononenko M.N., Lyashenko V.I. Substantiation of technologies and means for horizontal mining using emulsion explosives // Bulletin of Magnitogorsk State Technical University named after G.I. Nosov. 2021. Vol. 19. No. 3. pp. 5-15.
3. Federal norms and rules in the field of industrial safety "Safety rules for the production, storage and use of explosive materials for industrial purposes", Rostechnadzor Order No. 494 dated 03.12.2020 (registered with the Ministry of Justice of the Russian Federation on 25.12.2020 N 61824).
4. Serpik V.D. Non-electric system for initiating increased safety (SINV) as the most advanced and safe method of blasting // Alley of Science. 2018. Vol. 1. No. 2 (18). pp. 376379.
5. Parchment V.H., Firstov P.P., Krasavin A.P. Scale factor and criteria of similarity of air wave pressures during contact explosions // Underground development of powerful ore deposits: Collection of scientific tr. Magnitogorsk: MGMA, 1997. pp.128-149.
6. Sadovsky M.A. Mechanical action of shock waves of explosion by according to experimental studies // Selected works. Geophysics and physics of explosion. M.: Nauka, 2004. 440 p.
7. Landau L.D. On shock waves at long distances from the place of origin // Op. in 2T., Vol.1. pp.504-512.
8. Korotkov P.F. About UVV at considerable distances from the explosion site// Izv. AN USSR. OTN, 1958. No. 3.
9. Explosive phenomena. Assessment and consequences / W. Baker [et al.] // In 2 books. Book 1. 319c.; book 2. 384 p.
10. Parchment V. X, Kotik M. V. On the pressures of air waves of ground explosions. Technology and safety of blasting operations // Sb. nauch. tr. nauch.-technich. conf. 2011. Yekaterinburg. 2012. pp.255-262.
11. Zeitlin Ya.I., Smoliy N.I. Seismic and shock air waves of industrial explosions. M.: Nedra. 1981. 130 p.
12. Physics of explosion / FA. Baum [et al.]. M.: Nauka, 1975. 704 p.
13. Guidelines for analyzing the danger of emergency explosions and determining the parameters of their mechanical impact. Federal Supervision of Russia on Nuclear and Radiation Safety. RBG-05-039-96 , M. 2000.
14. Accidents and catastrophes (prevention and elimination of consequences). Book 1 / ed. Kochetkova K.E., Kotlyarovsky V.A., Zabegaeva K G. M., 1995. 320 p.
15. Air-wave safety of explosions of borehole charges in open-pit mining / V.H. Parchment, T.S. Kotlyar, I.A. Zurkov, Yu.I. Tyatyushin // Scientific Symposium. Miner's Week. Moscow, 2003. pp. 102-112.
16. Adushkin V.V., Khristoforov B.D. Studies of the effect of a near-ground 1000-ton explosion on the environment // Physics of gorenje i explosion. 2004. Vol.40. pp.84-92.
17. Observations of test explosions in Sayaraim near the source and in the Far East / Yu. Gitterman [and others] // Materials of the 2009 study on monitoring Reviev: Technologies for monitoring ground-based nuclear explosions, LA-VR-09-05276. P. 724-734.
УДК 622.831
ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ДЛЯ ОБОСНОВАНИЯ НАПРАВЛЕННОГО ГИДРОРАЗРЫВА ПРИ ОТРАБОТКЕ СБЛИЖЕННЫХ ПЛАСТОВ
И.А. Ермакова, В.А. Гоголин
Задача определения напряженно-деформированного состояния двух сближенных пологих пластов решалась численно методом конечных элементов. Исследовалось влияние верхней отрабатываемой лавы на прочностное состояние межлавного целика, формирующегося при подготовке лавы на нижнем пласте. Установлено, что применение направленного гидравлического разрыва кровли верхнего пласта, позволяет разгрузить целик на нижнем пласте на 25 %, и сохранить его прочностное состояние.
Ключевые слова: сближенные пласты, метод конечных элементов, направленный гидравлический разрыв кровли пласта.
Введение
При отработке сближенных пластов возникают зоны повышенного горного давления, передаваемые с вышележащего пласта на нижележащий пласт [1]. Для оценки геомеханического состояния пластов используются, главным образом численные методы геомеханики, и прежде всего метод конечных элементов [2]. Метод конечных элементов особенно эффективен для учета структуры и слоистости массива горных пород [3^5] Имеющиеся
