№82-6
Математичне моделювання зони зминання масиву свердловинним зарядом вибухової речовини за ударною адіабатою породи
В.В. Соболєв1, https://orcid.org/0000-0003-1351-6674
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
1Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Дніпро, Україна
Coll.res.pap.nat.min.univ. 2025, 82:65-80
Full text (PDF)
https://doi.org/10.33271/crpnmu/82.065
АНОТАЦІЯ
Мета. Встановлення параметрів зони зминання при руйнуванні масиву гірських порід свердловинним зарядом вибухової речовини з урахуванням ударної адіабати даної породи.
Методика дослідження. Використана методика розрахунків ударно-хвильових параметрів гірських порід з урахуванням ударних адіабат та законів теорії пружності, проведено аналітичне моделювання параметрів утворення зони зминання масиву гірських порід навколо свердловини при її вибуховому навантаженні. За зміною напружено-деформованого стану масиву під дією вибуху проведено чисельне моделювання зони зминання методом скінченних елементів. Для встановлення придатності отриманої аналітичної моделі до розрахунків радіусу зазначеної зони проведено порівняння результатів аналітичного та чисельного моделювання.
Результати дослідження. За ударною адіабатою породи розроблена аналітична модель радіусу зони зминання, що формується у масиві гірських порід при підриванні свердловинного заряду з урахуванням діаметру свердловини, величини тиску і масової швидкості частинок породи на контакті вибухової речовини з породою та меж міцності породи на розтягання-стискання. Порівнянням результатів дослідження математичної моделі радіуса зони зминання за ударною адіабатою породи, з отриманою раніше аналітичною моделлю, розрахованою на основі тиску продуктів вибуху встановлено розбіжність, що не перевищує 6%. Порівнянням результатів аналітичних оцінок радіуса зони зминання з результатами чисельного моделювання, встановлена розбіжність величини радіусу означеної зони, яка не перевищує 5%.
Наукова новизна. Величина радіусу зони зминання, що формується в масиві при підриванні свердловинного заряду, змінюються за степеневою залежністю від діаметру свердловини, тиску і масової швидкості частинок породи на контакті вибухової речовини з породою та меж міцності породи на розтягання-стискання, що дозволяє оцінити параметри руйнування масиву гірських порід у ближній зоні вибуху.
Практичне значення. Математичною моделлю радіусу зони зминання за ударною адіабатою породи, що формується у масиві порід навколо свердловини під дією вибуху, визначаються параметри руйнування масиву гірських порід у ближній зоні вибуху.
Ключові слова: масив порід, свердловина, вибухова речовина, ударна адіабата породи, зона зминання.
Перелік посилань
1. Myronova, I. (2015). The level of atmospheric pollution around the iron-ore mine. New Developments In Mining Engineering 2015, 193–197. https://doi.org/10.1201/b19901-35
2. Myronova, I. (2016). Prediction of contamination level of the atmosphere at influence zone of iron-ore mine. Mining of Mineral Deposits, 10(2), 64–71. https://doi.org/10.15407/mining10.02.0064
3. Efremov, E.I., Komir, V.M., Myachina, N.I., Nikiforova, V.A., Rodak, S.N., & Shelenok, V.V. (1980). Influence of the structure of a medium on fragment-size composition in blasting. Soviet Mining Science, 16(1), 18–22. https://doi.org/10.1007/bf02504281
4. Mosinets, V.N. (1966). Mechanism of rock breaking by blasting in relation to its fracturing and elastic constants. Soviet Mining Science, 2(5), 492–499. https://doi.org/10.1007/bf02497640
5. Drukovanyi, M.F., Komir, V.M., Myachina, N.I., Rodak, S.N., & Semenyuk, E.A. (1973). Effect of the charge diameter and type of explosive on the size of the overcrushing zone during an explosion. Soviet Mining Science, 9(5), 500–506. https://doi.org/10.1007/bf02501378
6. Krysin R.S., Novinskiy V.V. (2006). Models of explosive crushing of rocks.
7. Krysin, R.S. (1990). Effect of detonation product outflow on cavity cross-section. Soviet Mining Science, 26(6), 518–521. https://doi.org/10.1007/bf02499448
8. Sytenkov, V.N., & Kochetov, A.V. (2003). Forecast of dust/gas conditions in deep quarries. Gornyi Zhurnal, (8), 86–89.
9. Prokopenko, V.S. (2010). Blasting rocks with borehole charges of explosives in sleeves.
10. Прокопенко, В.С., & Туручко, І.І. (2010). Зниження степені переподрібнення флюсових вапняків при вибухах свердловинних зарядів в рукавах. Вісник НТУУ «КПІ». Серія «Гірництво», (19), 63–70.
11. Adushkin, V.V., Budkov, A.M., & Kocharyan, G.G. (2007). Features of forming an explosive fracture zone in a hard rock mass. Journal of Mining Science, 43(3), 273–283. https://doi.org/10.1007/s10913-007-0028-0
12. Danilenko V.V. (2010). Explosion: physics, engineering, technology.
13. Borovikov, V.A., Artemov, V.A., Vanyagin, I.F., Ermolaev, I.Yu., Kozlov, E.N., & Kucheryavyi, V.F. (1985). Influence of an axial cavity in a cylindrical charge on stress wave parameters. Soviet Mining Science, 21(6), 505–510. https://doi.org/10.1007/bf02499798
14. Sobolev, V. V., Kulivar, V. V., Kyrychenko, O. L., Kurliak, А. V., & Balakin, О. O. (2020). Evaluation of blast wave parameters within the near-explosion zone in the process of rock breaking with borehole charges. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, (2), 47–52. https://doi.org/10.33271/nvngu/2020-2/047
15. Butyagin, P. Y. (1971). Kinetics and Nature of Mechanochemical Reactions. Russian Chemical Reviews, 40(11), 901–915. https://doi.org/10.1070/rc1971v040n11abeh001982
16. Butyagin, P.Y. (2006). Chemical physics of solids.
17. Sobolev, V.V., Hapieiev, S.V., Skobenko, O.V., Kulivar, V.V., & Kurliak, A.V. (2022). Оn the mechanism of ionization of atoms at f compression of a substance converging by front of the shock wave. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, (3), 57–66. https://doi.org/10.33271/nvngu/2022-3/057
18. 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
19. Kononenko, M., Khomenko, O., Sadovenko, I., Sobolev, V., Pazynich, Yu., & Smolinski, A. (2023). Managing the rock mass destruction under the explosion. Journal of sustainable mining, 22(3), 240–247. https://doi.org/10.46873/2300-3960.1391
20. Sobolev, V.V., Skobenko, O.V., Kononenko, М.M., Kulivar, V.V., & Kurlyak, А.V. (2023). Profiled detonation waves in the technologies of explosion treatment of metals. Metallofizika i noveishie tekhnologii, 45(11), 1349–1384. https://doi.org/10.15407/mfint.45.11.1349
21. Sobolev V.V., Shiman, L.N., Nalisko, N.N., & Kirichenko, A.L. (2017). Сomputational modeling in research of ignition mechanism of explosives by laser radiation. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, (6), 53–60.
22. Sobolev, V.V., Ustimenko, Ye.B., Nalisko, M.M., & Kovalenko, I.L. (2018). The macrokinetics parameters of the hydrocarbons combustion in the numerical calculation of accidental explosions in mines. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, (1), 89–98. https://doi.org/10.29202/nvngu/2018-1/8
23. Trunin, R.F. (1997). Comparison of the laboratory data on the compressibility of materials with the results obtained during underground nuclear explosions. High Temperature, 35(6), 888–895.
24. Trunin, R.F. (1994). Shock compressibility of condensed materials in strong shock waves generated by underground nuclear explosions. Physics-Uspekhi, 37(11), 1123–1145. https://doi.org/10.1070/pu1994v037n11abeh000055
25. Kanel’, G.I., Fortov, V.E., & Razorenov, S.V. (2007). Shock waves in condensed-state physics. Physics-Uspekhi, 50(8), 771–791. https://doi.org/10.1070/pu2007v050n08abeh006327
26. Zeldovich, Ya.B., & Rayzer, Yu.P. (1963). Physics of shock waves and high-temperature hydrodynamic phenomena.
27. Baum, F.A., Orlenko, L.P., Stanyukovich, K.P., Chelyshev, V.P., & Shekhter, B.I. (1975). Physics of Explosion.
28. Al’tshuler, L. V., Il’kaev, R. I., & Fortov, V. E. (2021). Use of powerful shock and detonation waves to study extreme states of matter. Physics-Uspekhi, 64(11), 1167–1179. https://doi.org/10.3367/ufne.2021.09.039092
29. Belyaev N.M. (1962). Resistance of materials.
30. Гребенніков, М.М., Мірошніков В.Ю., & Пекельний М.І. (2022). Теорії міцності. Складний опір.
31. 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
32. 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
33. 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
34. 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
35. Kononenko, M., Khomenko, O., Kosenko, A., Myronova, I., Bash, V., & Pazynich, Y. (2024). Raises advance using emulsion explosives. E3S Web of Conferences, 526, 01010. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202452601010
дата першого надходження статті до видання – 03.07.2025
дата прийняття до друку статті після рецензування – 04.08.2025
дата публікації (оприлюднення) – 05.09.2025
