№84-13
Обґрунтування параметрів буропідривних робіт для руйнування міцних порід на кар’єрах з урахуванням зони тріщиноутворення
О.О. Шустов1, https://orcid.org/0000-0002-2738-9891
М.М. Кононенко1, https://orcid.org/0000-0002-1439-1183
О.Є. Хоменко1, https://orcid.org/0000-0001-7498-8494
А.В. Косенко1, https://orcid.org/0000-0003-3058-4820
О.В. Черняєва1 https://orcid.org/0009-0000-5367-6221
1 Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Дніпро, Україна
Coll.res.pap.nat.min.univ. 2026, 84:171–183
Full text (PDF)
https://doi.org/10.33271/crpnmu/84.171
АНОТАЦІЯ
Мета. Встановлення величини радіуса зони тріщиноутворення з урахуванням зони непружних деформацій для обґрунтування параметрів буропідривних робіт (БПР) у процесі руйнування міцних порід на кар’єрах.
Методика дослідження. Дослідження щодо визначення радіуса зони тріщиноутворення за величиною зони непружних деформацій, внаслідок зміни напружено-деформованого стану масиву гірських порід навколо свердловинного заряду під дією вибуху, виконано чисельне моделювання за допомогою метода скінченних елементів у програмному комплексі SolidWorks Simulation. На основі отриманого радіуса зони тріщиноутворення та класичної гідродинамічної теорії детонації розроблено чисельну модель розрахунку лінії найменшого опору (ЛНО) по підошві уступу. Придатність розробленої моделі підтверджена шляхом порівняння розрахункових значень ЛНО з фактичними даними в умовах реального кар’єру.
Результати дослідження. Отримано емпіричну формулу для розрахунку радіуса зони тріщиноутворення в монолітному нетріщинуватому масиві гірських порід на основі результатів чисельного моделювання величини зони непружних деформацій під час підривання свердловинного заряду. Встановлено степеневу залежність величини ЛНО по підошві уступу від діаметра свердловини, щільності та швидкості детонації вибухової речовини, меж міцності порід на розтягання-стискання, а також ступеня їх тріщинуватості. Розбіжність між розрахунковими та фактичними значеннями ЛНО становить від +3 % до –9 %. Запропоновано методику визначення параметрів БПР для руйнування міцних порід на кар’єрах.
Наукова новизна. Вперше встановлено степеневу залежність розрахунку ЛНО по підошві уступу від радіуса зони тріщиноутворення, яка комплексно враховує діаметр свердловини, щільність та швидкість детонації ВР, межі міцності порід на розтягання-стискання та їх тріщинуватість, що забезпечує більш точний розрахунок параметрів БПР для руйнування міцних порід на кар’єрах.
Практичне значення. Розроблена методика дозволяє визначати раціональні параметри БПР для ефективного руйнування міцних порід на кар’єрах, що сприяє зниженню витрат на підривні роботи.
Ключові слова: міцні породи, свердловина, вибухова речовина, зона тріщиноутворення, лінія найменшого опору по підошві уступу.
Перелік посилань
1. Fedko, M.B., Muzyka, I.O., Pysmennyi, S.V., & Kalinichenko, O.V. (2019). Determination of drilling and blasting parameters considering the stress-strain state of rock ores. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, (1), 37–41. https://doi.org/10.29202/nvngu/2019-1/20
2. Couceiro, P. J. C., & Miguel, J. N. (2022). Modelling non-ideal detonations in commercial explosives. Tecnologia Em Metalurgia, Materiais E Mineração, 19(1), e2237. https://doi.org/10.4322/2176-1523.20222237
3. Zhang, Z. X. (2019). Rock Fracture and Blasting: Theory and Applications. Elsevier Science. https://doi.org/10.1016/C2016-0-01185-3
4. Ochilov, S.A. (2025).Optimization of drilling and blasting parameters taking into account the physical and mechanical properties of rocks and characteristics of blast load. Technical Science and Innovation, 3, 41–47. https://doi.org/10.59048/2181-1180.1745
5. Suryajyoti Nanda, & Naik, H.K. (2023). A Review of the Blast Fragmentation Analysis Techniques used in Surface Mines.Journal of Mines,Metals and Fuels,71(12), 2445–2454. https://doi.org/10.18311/jmmf/2023/28601
6. Rezaeineshat, A., Monjezi, M., Mehrdanesh, A., & Khandelwal, M. (2020). Optimization of blasting design in open pit limestone mines with the aim of reducing ground vibration using robust techniques. Geomechanics and Geophysics for Geo-Energy and Geo-Resources, 6(40), 2–14. https://doi.org/10.1007/s40948-020-00164-y
7. Dotto, M. S., & Pourrahimian, Y. (2024). The Influence of Explosive and Rock Mass Properties on Blast Damage in a Single-Hole Blasting. Mining, 4(1), 168–188. https://doi.org/10.3390/mining4010011
8. Babets, D., Sdvyzhkova, O., Hapieiev, S., Shashenko, O., & Vasyl, V. (2023). Multifactorial analysis of a gateroad stability at goaf interface during longwall coal mining – A case study. Mining of Mineral Deposits, 17(2), 9–19. https://doi.org/10.33271/mining17.02.009
9. Moldabayev, S.K., Sdvyzhkova, O.O., Babets, D.V., Kovrov, O.S., & Adil, T.K. (2021). Numerical simulation of the open pit stability based on probabilistic approach. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, (6), 29–34. https://doi.org/10.33271/nvngu/2021-6/029
10. Aitkazinova, S., Sdvyzhkova, O., Imansakipova, N., Babets, D., & Klymenko, D. (2022). Mathematical modeling the quarry wall stability under conditions of heavily jointed rocks. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, (6), 18–24. https://doi.org/10.33271/nvngu/2022-6/018
11. Smoliński, A., Malashkevych, D., Petlovanyi, M., Rysbekov, K., Lozynskyi, V., & Sai, K. (2022). Research into Impact of Leaving Waste Rocks in the Mined-Out Space on the Geomechanical State of the Rock Mass Surrounding the Longwall Face. Energies, 15(24), 9522. https://doi.org/10.3390/en15249522
12. Petlovanyi, M., Lozynskyi, V., Saik, P., & Sai, K. (2019). Predicting the producing well stability in the place of its curving at the underground coal seams gasification. E3S Web of Conferences, 123, 01019. https://doi.org/10.1051/e3sconf/201912301019
13. Lapčević, V., Torbica, S., Stojanović, M., & Vojinović, I. (2023). Development and Validation of Universal 3D Blast Fragmentation Model. Applied Sciences, 13(14), 8316. https://doi.org/10.3390/app13148316
14. Persson, P.-A., Holmberg, R., & Lee, J. (2018). Rock Blasting and Explosives Engineering. CRC Press. https://doi.org/10.1201/9780203740514
15. Kononenko, M., & Khomenko, O. (2021). New theory for the rock mass destruction by blasting. Mining of Mineral Deposits, 15(2), 111–123. https://doi.org/10.33271/mining15.02.111
16. Torbica, S., & Lapčević, V. (2015). Estimating extent and properties of blast-damaged zone around underground excavations. Rem: Revista Escola de Minas, 68(4), 441–453. https://doi.org/10.1590/0370-44672015680062
17. Kononenko, M., Khomenko, O., Kosenko, A., Myronova, I., Bash, V. & Pazynich, Yu. (2024). Raises advance using emulsion explosives. E3S Web of Conferences, 526, 01010. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202452601010
18. Zukas, J.A., & Walters, W.P. (1998). Explosive Effects and Applications. Springer New York. https://doi.org/10.1007/978-1-4612-0589-0
дата першого надходження статті до видання – 10.01.2026
дата прийняття до друку статті після рецензування – 12.02.2026
дата публікації (оприлюднення) – 30.03.2026