gscienceMining Science and Technology (Russia)Горные науки и технологии2500-0632The National University of Science and Technology MISiIS (NUST MISIS)10.17073/2500-0632-2020-4-336-348gscience-252Research ArticleMINERAL RESOURCES EXPLOITATIONРАЗРАБОТКА МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХSubstantiation of parameters of mine working drivage with blasting technique and cleaning charges in advance cutting holesОбоснование параметров буровзрывной проходки горизонтальных горных выработок с подчищающими зарядами взрывчатых веществ в опережающих скважинах врубаЛяшенкоВ. И.LyashenkoV. I.

г. Желтые Воды

Zheltye Vody

ХоменкоО. Е.KhomenkoO. E.

г. Днепр

Dnipro

КононенкоМ. Н.KononenkoM. N.

г. Днепр

Dnipro

Государственное предприятие Украинский научно-исследовательский и проектно-изыскательский институт промышленной технологии (ГП «УкрНИПИИпромтехнологии»)УкраинаState Enterprise Ukrainian Scientific Research and Design Institute of Industrial Technologies (SE "UkrNIPIIpromtekhnologii")UkraineНациональный технический университет «Днепровская политехника»УкраинаNational Technical University "Dneprovskaya Polytechnica"Ukraine20200601202154336348Copyright © Lyashenko V.I., Khomenko O.E., Kononenko M.N., 20212021Ляшенко В.И., Хоменко О.Е., Кононенко М.Н.Lyashenko V.I., Khomenko O.E., Kononenko M.N.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://mst.misis.ru/jour/article/view/252

Drilling and blasting operations (D&B) are the most difficult and laborious operations in the process of mineral extraction, requiring permanent development and upgrading of methods and equipment. The aim of the study is to substantiate the parameters of drilling and blasting drivage of horizontal and inclined (up to 12o) mine workings on the basis of high-performance self-propelled equipment and new designs of box cuts with cleaning explosive charges (0.2 kg of 6ZhV ammonite), placed in advance holes of 65 to 105 mm in diameter. The paper presents the results of the analysis of practical experience and scientific achievements in the field of drilling-andblasting rupture of solid media and continuum mechanics. The need for new designs of box cuts, reliability of which in the formation of high-quality (clean) cut cavity reaches 0.95-1.00, was substantiated. New design options of box cuts have been developed, the peculiarity of which consists in provision of sufficient compensation (peripheral) volume with the use of blast hole cut charges for blasting rupture of trapezoidal partitions, with the compensation volume factor of 2.50 to 1.34. Promising areas of research were shown using the example of complicated structure ore deposits and large faults in the Kirovograd ore district and crystalline rocks of the Ukrainian shield at the following mines of Ukraine: PJSC KZhRK, CJSC Sukhaya Balka (Kryvyi Rih), Vostok-Ruda LLC, SE VostGOK (Zheltye Vody), CJSC ZZhRK, etc. Promising areas of research were proposed using the example of complicated structure ore deposits typically formed at the junction of large faults; besides, the use of environmentally friendly emulsion explosives and self-propelled emulsion explosive chargers was recommended.

Наиболее сложными и трудоемкими в добыче полезного ископаемого, требующими постоянного изучения и совершенствования технологии и технических средств для ее осуществления являются буровзрывные работы (БВР). Целью исследования является обоснование параметров буровзрывной проходки горизонтальных и наклонных (до 12º) горных выработок на базе высокопроизводительного самоходного оборудования и новых конструкций призматических врубов с подчищающими зарядами взрывчатых веществ (ВВ) по 0,2 кг аммонита марки 6ЖВ, размещенных в опережающих скважинах диаметров от 65 до 105 мм. В работе представлены результаты анализа практического опыта и научных достижений в области буровзрывного разрушения твердых сред, механики сплошных сред. Обоснована потребность в новых конструкциях призматических врубов, надежность работы которых по образованию качественной (чистой) врубовой полости достигает 0,95–1,00. Рекомендованы варианты новых конструкций призматических врубов, особенность которых заключается в обеспечении каждой из них достаточным компенсационным объемом для работы шпуровых врубовых зарядов ВВ на разрушение трапециевидных перегородок с коэффициентом компенсационного объема от 2,50 до 1,34. Показаны перспективные направления исследований на примере рудных месторождений сложного строения и мощных тектонических разломов Кировоградского рудного района и кристаллических породах Украинского щита на шахтах Украины: ПАО «КЖРК», ЧАО «Сухая Балка» (г. Кривой Рог), ООО «Восток-Руда», ГП «ВостГОК» (г. Желтые Воды), ЧАО «ЗЖРК» и др. Предложены перспективные направления исследований на примере рудных месторождений сложного строения с типичными образованиями в узлах сочленения мощных тектонических разломов и применения экологически чистых эмульсионных ВВ, а также самоходных зарядчиков эмульсионных ВВ.

рудные массивыгорные выработкибуровзрывная проходкапризматические врубыподчищающий зарядбезопасностьэффективностьore massmine workingsdrivage with blasting techniquebox cutcleaning chargesafetyperformanceReferencesJonson D. Controlled shock waves and vibrations during large and intensive blasting operations under Stockholm city. Workshop on Tunneling by Drilling and Blasting hosted by the 10th Int. Symp. On Fragmentation due to Blasting (Fragblast 10), New Delhi, India, 24–25 November. 2012. P. 49-58.Jonson D. Controlled shock waves and vibrations during large and intensive blasting operations under Stockholm city. Workshop on Tunneling by Drilling and Blasting hosted by the 10th Int. Symp. On Fragmentation due to Blasting (Fragblast 10), New Delhi, India, 24–25 November. 2012. P. 49-58.Monalas F. I., Arusu T. Blasting works in urban area A Singapore case study. Workshop on Tunneling by Drilling and Blasting hosted by the 10th Int. Symp. On Fragmentation due to Blasting (Fragblast 10), New Delhi, India, 24–25 November. 2012. P. 23-30.Monalas F. I., Arusu T. Blasting works in urban area A Singapore case study. Workshop on Tunneling by Drilling and Blasting hosted by the 10th Int. Symp. On Fragmentation due to Blasting (Fragblast 10), New Delhi, India, 24–25 November. 2012. P. 23-30.Gupta I. D., Trapathy G. R. Comparison of construction and mining blast with specific reference to structural safety. Indian Mining and Engineering Journal. 2013;54(4):13-17.Gupta I. D., Trapathy G. R. Comparison of construction and mining blast with specific reference to structural safety. Indian Mining and Engineering Journal. 2013;54(4):13-17.Kelly B. Stress analysis for boreholes on department of defense lands in the western united states: a study in stress heterogeneity. Proceedings, Thirty-Eighth Workshop on Geothermal Reservoir Engineering Stanford University. Stanford: Stanford University. 2013. P. 139–150.Kelly B. Stress analysis for boreholes on department of defense lands in the western united states: a study in stress heterogeneity. Proceedings, Thirty-Eighth Workshop on Geothermal Reservoir Engineering Stanford University. Stanford: Stanford University. 2013. P. 139–150.Reiter K., Heidbach O. 3-D geomechanical-numerical model of the contemporary crustal stress state in the Alberta Basin (Canada). Solid Earth. 2014;(5):1123-1149.Reiter K., Heidbach O. 3-D geomechanical-numerical model of the contemporary crustal stress state in the Alberta Basin (Canada). Solid Earth. 2014;(5):1123-1149.Polak C. International Symposium on 23–27 June 2014 Vienna, Austria. Uranium Raw Material for the Nuclear Fuel Cycle: Exploration, Mining, Production, Supply and Demand, Economics and Environmental Issues. International Atomic Energy Agency. Vienna. 2014. P. 8–9. URL: http://www-pub.iaea.org/iaeameetings/46085/ (дата обращения: 19.08.2016).Polak C. International Symposium on 23–27 June 2014 Vienna, Austria. Uranium Raw Material for the Nuclear Fuel Cycle: Exploration, Mining, Production, Supply and Demand, Economics and Environmental Issues. International Atomic Energy Agency. Vienna. 2014. P. 8–9. URL: http://www-pub.iaea.org/iaeameetings/46085/ (дата обращения: 19.08.2016).Techno-economic Comparison of Geological Disposal of Сarbon Dioxide and Radioactive Waste. Marketing and Sales Unit, Publishing Section International Atomic Energy Agency. Vienna. 2014. P. 246. URL: http://www.iaea.org/books (дата обращения: 19.08.2016).Techno-economic Comparison of Geological Disposal of Сarbon Dioxide and Radioactive Waste. Marketing and Sales Unit, Publishing Section International Atomic Energy Agency. Vienna. 2014. P. 246. URL: http://www.iaea.org/books [Accessed: 19.08.2016]Сафонов О. П., Шкреба О. П. Вероятностный метод оценки сейсмического эффекта промышленных взрывов. М.: Недра; 1970. 56 с.Safonov O. P., Shkreba O. P. A probabilistic method for assessing seismic effect of commercial blasting. Мoscow: Nedra Publ.; 1970. 56 p. (In Russ.)Шашурин С. П., Плакса Н. В., Лебедев А. П. Разработка мощных рудных месторождений системами с одностадийной выемкой. М.: Недра, 1971. 201 с.Shashurin SP, Plaksa NV, Lebedev AP. Development of large ore deposits with single-stage mining methods. Мoscow: Nedra Publ.; 1971. 201 p. (In Russ.)Ляшенко В. И., Франчук В. П., Кислый Б. П. Модернизация технико-технологического комплекса уранодобывающего производства. Горный журнал. 2015;(1):26-32.Lyashenko V. I., Franchuk V. P., Kisly B. P. Modernization of uranium mining production complex. Gornyy zhurnal. 2015;(1):26-32 (In Russ.)Lyashenko V., Vorob’ev A., Nebohin V., Vorob’ev K. Improving the efficiency of blasting operations in mines with the help of emulsion explosives. Mining of Mineral Deposits. 2018;12(1):95–102.Lyashenko V., Vorob’ev A., Nebohin V., Vorob’ev K. Improving the efficiency of blasting operations in mines with the help of emulsion explosives. Mining of Mineral Deposits. 2018;12(1):95-102Ляшенко В.И., Хоменко О.Е., Голик В.И. Развитие природоохранных и ресурсосберегающих технологий подземной добычи руд в энергонарушенных массивах. Горные науки и технологии. 2020;5(2):104- 118. DOI: 10.17073/2500-0632-2020-2-104-118.Lyashenko V. I., Khomenko O. E., Golik V. I. Friendly and Resource-Saving Methods of Underground Ore Mining in Disturbed Rock Masses. Gornye nauki i tekhnologii = Mining Science and Technology (Russia). 2020;5(2):104-118. DOI: 10.17073/2500-0632-2020-2-104-118 (In Russ.)Мосинец В. Н. Дробящее и сейсмическое действие взрыва в горных породах. М.: Недра; 1976. 271 с.Mosinets V. N. Crushing and seismic effect of blasting in rock mass. Мoscow: Nedra Publ.; 1976. 271 p. (In Russ.)Цейтлин Я. И., Смолий Н. И. Сейсмические и ударные воздушные волны промышленных взрывов. М.: Недра, 1981. 192 с.Tseitlin Ya. I., Smoliy N. I. Seismic and shock air waves caused by commercial blasting. Мoscow: Nedra Publ.; 1981. 192 p. (In Russ.)Богацкий В. Ф., Фридман А. Г. Охрана сооружений и окружающей среды от вредного действия промышленных взрывов. М.: Недра; 1982. 162 с.Bogatsky V. F., Fridman A. G. Protection of structures and the environment against adverse effect of commercial blasting. Мoscow: Nedra Publ.; 1982. 162 p. (In Russ.)Мосинец В. Н., Абрамов А. В. Разрушение трещиноватых и нарушенных пород. М.: Недра, 1982. 248 с.Mosinets V. N., Abramov A. B. Rupture of fractured and disturbed rocks. Мoscow: Nedra Publ.; 1982. 248 p. (In Russ.)Садовский М. А. Геофизика и физика взрыва. М.: Недра; 1997. 334 с.Sadovsky M. A. Geophysics and Explosion Physics. Мoscow: Nedra Publ.; 1997. 334 p. (In Russ.)Слепцов М. Н., Азимов Р. Ш., Мосинец В. Н. Подземная разработка месторождений цветных и редких металлов. М.: Недра; 1986. 206 с.Sleptsov M. N., Azimov R. Sh, Mosinets V. N. Underground mining of non-ferrous and rare metals. Мoscow: Nedra Publ.; 1986. 206 p. (In Russ.)Добыча и переработка урановых руд в Украине: Монография. Под общ. ред. А.П. Чернова. Киев: АДЕФ-Украина; 2001. 238 с.Mining and processing of uranium ores in Ukraine. Under the gen. ed. of Chernov A. P. Kyiv, AdefUkraine Publ.; 2001. 238 p. (In Russ.)Кутузов Б. Н., Белин В. А. Проектирование и организация взрывных работ. М.: МГГУ; 2011. 410 с.Kutuzov B. N., Belin V. A. Blasting design and arrangement. Мoscow: MGGU; 2011. 410 p. (In Russ.)Сивенков В. И., Иляхин С. В., Маслов И. Ю. Эмульсионные взрывчатые вещества и неэлектрические системы инициирования. М.: Щит-М; 2013. 320 с.Sivenkov V. I., Ilyakhin S. V., Maslov I. Yu. Emulsion explosives and non-electric initiation systems. Мoscow: Shchit-М Publ.; 2013. 320 p. (In Russ.)Трубецкой К. Н., Захаров В. Н., Викторов С. Д., Жариков И. Ф., Закалинский В. М. Взрывное разрушение горных пород при освоении недр. Проблемы недропользования. 2014;(3):80-95.Trubetskoy K. N., Zakharov V. N., Viktorov S. D., Zharikov I. F., Zakalinsky V. M. Explosive rock rupture in the course of subsoil development. Problemy nedropol’zovaniya. 2014;(3):80-95. (In Russ.)Трубецкой К. Н. Развитие ресурсосберегающих и ресурсовоспроизводящих геотехнологий комплексного освоения месторождений полезных ископаемых. М.: ИПКОН РАН; 2014. 196 с.Trubetskoy K. N. Development of resource-saving and resource-reproducing geotechnologies for the integrated development of mineral deposits. Мoscow: IPKON RAS Publ.; 2014. 196 p. (In Russ.) РАЗРАБОТКА МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ 348 2020;5(4):336-348Франтов А. Е., Бригадин И. В., Тучков Е. Н., Дорошенко С. И. О связи энергетических и взрывчатых характеристик при оценке действия взрыва в сложных горнотехнических условиях. Взрывное дело. 2015;113/70:204-216.Frantov A. E., Brigadin I. V., Tuchkov E. N., Doroshenko S. I. On the relationship between energy and explosive characteristics when assessing blasting effect under complicated mining conditions. Vzryvnoe delo. 2015;113/70:204-216. (In Russ.)Оверченко М. Н., Мозер С. П., Галушко Ф. И., Луньков А. Г. Развитие схем контурного взрывания для проходки подземных горных выработок. Взрывное дело. 2016;115/72:202-214Overchenko M. N., Moser S. P., Galushko F. I., Lunkov A. G. Development of peripheral blasting arrangement for underground working drivage. Vzryvnoe delo. 2016;115/72:202-214. (In Russ.)Ракишев Б. Р., Ракишева З. Б., Ауэзова А. М. Скорости и время расширения цилиндрической взрывной полости в массиве пород. Взрывное дело. 2014;111/68:3-17. РАЗРАБОТКА МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ 347 2020;5(4):336-348Rakishev B. R., Rakisheva Z. B., Auezova A. M. Velocity and time of expansion of circumferential explosion chamber in a rock mass. Vzryvnoe delo. 2014;111/68:3-17. (In Russ.)Ильяхин С. В., Норов А. Ю., Якшибаев Т. М. Определение радиуса зон трещинообразования горного массива при камуфлетном взрыве. Взрывное дело. 2016;116/73:29-36.Ilyakhin S. V., Norov A. Yu., Yakshibaev T. M. Determination of the radius of fracturing zones in a rock mass caused by confined explosion. Vzryvnoe delo. 2016;116/73:29-36. (In Russ.)Умаров Ф. Я., Насиров У. Ф., Нутфуллоев Г. С., Назаров З. С., Шарипов Л. О. Повышение эффективности проходки подземных горных выработок с использованием шпуровых зарядов с кумулятивным эффектом. Известия вузов. Горный журнал. 2020;(3):15-23. DOI: 10.21440/0536-1028-2020-3-15-23Umarov F. Ya., Nasirov U. F., Nutfulloev G. S., Nazarov Z. S., Sharipov L. O. Improving efficiency of driving underground mine workings using blast-hole charges with cumulative effect. Proceedings of Higher Educational Institutions, Gornyy zhurnal. 2020;(3):15-23. DOI: 10.21440/0536-1028-2020-3-15-23 (In Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.