№80-2
Вплив ступеня тріщинуватості скельного гірського масиву на ефективність його вибухового руйнування
М.І. Бельтек1, А.Л.Ган1,2, О.В. Ган1,2, О.О. Фролов1
1Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Київ, Україна
2Інститут гідромеханіки НАН України, Київ, Україна
Coll.res.pap.nat.min.univ. 2025, 80:16–27
Full text (PDF)
https://doi.org/10.33271/crpnmu/80.016
АНОТАЦІЯ
Мета. Мета досліджень полягає у встановленні закономірності впливу ступеня тріщинуватості скельного масиву на ефективність його руйнування вибухом свердловинного заряду, а саме на значення максимального радіуса зони вибухового дроблення, шляхом моделювання процесу руйнування гірських порід в ANSYS AUTODYN.
Методика дослідження. Застосована комплексна методика досліджень, яка полягає у науковому аналізі вже існуючих результатів досліджень з питань руйнування тріщинуватих гірських масивів, комп’ютерному моделюванні процесу вибухового руйнування скельних порід в ANSYS AUTODYN, графічному та аналітичному встановленні залежностей впливу модуля тріщинуватості масиву на максимальний радіус зони вибухового руйнування.
Результати дослідження. За результатами моделювання в ANSYS AUTODYN вибуху свердловинного заряду Анемікс 70 в гранітах Пинязевицького родовища отримані епюри руйнувань гірського масиву з різним значенням коефіцієнту зниження міцності. Побудована графічна залежність максимального радіусу зони руйнування від коефіцієнту зниження міцності, яку можна описати з високим рівнем достовірності поліномом 3-ого ступеня.
Встановлено, що максимальний радіус зони руйнування ідеально міцного масиву в 2,15 раза менше радіусу руйнування, що отримано при вибуху в максимально ослабленому масиві.
Розраховані чисельні значення максимальних радіусів зон руйнування у гранітному масиві при різних значеннях модуля тріщинуватості та отримана відповідна графічна залежність, яка найбільш точно апроксимується поліномом 4-го порядку. Встановлено, що для монолітного масиву максимальне значення радіусу в даних умовах становить 1,82 м, а для сильнотріщинуватого – 3,0 м, тобто зростає у 1,65 раза. При подальшому збільшенні модуля тріщинуватості інтенсивність руйнувань зростає більш суттєво.
Наукова новизна.Отримано графічну та аналітичну залежності максимального радіуса зони руйнування при вибуху циліндричного заряду від модулю тріщинуватості гірського масиву для певних гірничо-технологічних умов.
Практичне значення.Представлені дослідження рекомендовано використовувати при проєктуванні буропідривних робіт в тріщинуватих скельних гірських масивах для підвищення ступеня достовірності результатів вибуху.
Ключові слова:гірський масив,вибух, комп’ютерне моделювання, ANSYS AUTODYN, модуль тріщинуватості, циліндричний заряд, епюра руйнувань, радіус зони руйнування.
Перелік посилань
1. Бойко, В.В., Ган А.Л. & Ган О.В. (2022). Спеціальні вибухові технології в геоінженерії: монографія. КПІ ім. Ігоря Сікорського. https://ela.kpi.ua/handle/123456789/49097
2. Фролов, О.О. & Моденко, В.Т. (2017). Сучасний стан досліджень механізму руйнування тріщинуватих скельних гірських масивів вибухом. Матеріали ІІ Міжнародної науково-технічної інтернет-конференції «Інноваційний розвиток гірничодобувної галузі», ДВНЗ «КНУ», 17–18. https://www.knu.edu.ua/storage/files/2/Наука/Конференції/розвиток%202017/tezu.pdf
3. Novikov, L., Konoval, V., Ishchenko, K., Kinasz, R. & Malieiev, Y. (2023). Quality control of preparation of rock mass explosion in granite open pit. Geo-Technical Mechanics, 166, 109–117.https://doi.org/10.15407/geotm2023.166.109
4. Chen, Y., Chang, Z., Chao, X. & Zhao, J. (2017). Blasting methods for heterogeneous rocks in hillside open-pit mines with high and steep slopes. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering,213, 1–5. http://doi.org/10.1088/1757-899X/213/1/012006
5. Фролов, О.О. & Бельтек, М.І. (2020). Визначення радіуса зони вибухового розпушення тріщинуватого скельного гірського масиву при підриванні свердловинного заряду. Технічна інженерія, 2(86), 179–184. http://doi.org/10.26642/ten-2020-2(86)-179-184
6. Моденко, В.Т. (2018). Удосконалення вибухового руйнування природно порушених масивів гірських порід на кар’єрах [Маг. Дисертація, 184 Гірництво]. КПІ ім. Ігоря Сікорського.
7. Скачков, А.А., Жуков, С.О. & Стріха, В.А (2017). Особливості формування силових полів за вибухового руйнування тріщинуватих анізотропних гірських порід.Вісник Національного університету водного господарства та природокористування, 3(79), 32–41. http://ep3.nuwm.edu.ua/id/eprint/9993
8. Фролов, О.О. (2010). Використання коефіцієнту інтенсивності напружень для оцінки тріщинуватості гірського масиву при руйнуванні його вибухом свердловинних зарядів. Вісті Донецького гірничого інституту: Зб. наук. праць, 2, 247–252. http://eztuir.ztu.edu.ua/123456789/47
9. Zhang, P., Bai, R., Sun, X. & Wang, T. (2023). Investigation of Rock Joint and Fracture Influence on Delayed Blasting Performance.Applied Sciences,13(18), 10275. https://doi.org/10.3390/app131810275
10. Jia, ZZ., Li, HJ., Li, W., Yan, J. & Wang, XH. (2024). Study on blasting fragmentation mechanism of burnt rock in open-pit coal mine.Sci Rep14, 5034. https://doi.org/10.1038/s41598-024-55802-2
11. ANSYS Autodyn User's Manual (2013). Release 15.0. Southpointe, Canonsburg. 502.https://ansyshelp.ansys.com/public/account/secured?returnurl=/Views/Secured/corp/v242/en/wb_adyn/wb_adyn.html
12. Faserova,D. (2006).Numerical Analyses of Buried Mine Explosions with Emphasis on Effect of Soil Properties on Loading[PhD Thesis].Cranfield University. http://hdl.handle.net/1826/1209
13. Шашенко, О. (2001). Механіка гірських порід: навч. посібник. Національна гірнича академія України.
14. Бельтек, М., & Фролов, О. (2021). Аналіз методик визначення коефіцієнту структурного ослаблення гірського масиву. Тези VIІІ Всеукраїнської науково-практичної конференції студентів, аспірантів та молодих вчених «Перспективи розвитку гірничої справи та раціонального використання природних ресурсів», Житомирська політехніка, 8–11.
15. Beltek, М., & Frolov, О. (2023). Determination of the influence of the degree of fracturing of the rock mass on the index of reduction of its strength. Збірник наукових праць НГУ, (74), 7–19. https://doi.org/10.33271/crpnmu/74.007
16. Емульсійні вибухові речовини Анемікс. (ТУ У 24.6-31385850-001-2002). (2005). ДП «Стандартметрологія».
17. Бельтек, М.І., Ган, О.В. & Фролов, О.О. (2024). Моделювання процесу вибухового руйнування гірських масивів різної міцності в ANSYS AUTODYN. Збірник наукових праць НГУ, (78), 18–29. https://doi.org/10.33271/crpnmu/78.018
