№83-6

Дослідження та визначення товщини захисного екрана з подрібненої руди для забезпечення структурної міцності бар’єрних ціликів при переході з відкритої на підземну розробку родовищ

О.Л. Шепель¹https://orcid.org/0000-0003-4581-5441

¹Криворізький національний університет, Кривий Ріг, Україна

Coll.res.pap.nat.min.univ. 2025, 83:65–76

Full text (PDF)

https://doi.org/10.33271/crpnmu/83.065

АНОТАЦІЯ

Мета. Дослідження, розроблення та вивчення захисних екранів з подрібненої руди на межі з штучними або природними бар’єрними ціликами в умовах переходу з відкритого на підземний спосіб видобутку.

Методологія. Застосовано багатосторонній дослідницький підхід, що включав: систематичний огляд літературних джерел для узагальнення знань про безпечні буропідривні роботи; аналіз фізики руйнування захисного екрана з подрібненої руди на межі з бар’єрним ціликом; чисельне моделювання за допомогою методу скінченних елементів; статистична обробка даних із застосуванням регресійного аналізу.

Результати досліджень. Розроблено та досліджено утворення захисних екранів, що значно покращують умови переходу з відкритого на підземний спосіб видобутку, забезпечуючи довговічність і надійність штучних і природних бар’єрних ціликів. Визначено параметри захисного екрана з подрібненої руди. Досліджено коефіцієнт послаблення амплітуди хвиль напружень під час їхнього поширення в екранувальному шарізахисного екрана з подрібненої руди на межі з бар’єрним ціликом, що розділяє відкриті та підземні гірничі роботи.

Наукова новизна. Обґрунтовано залежність величини коефіцієнта послаблення амплітуди хвиль напружень під час їхнього поширення в екранувальному шарізахисного екрана з подрібненої руди від проєктної товщини захисного екрана. Встановлено кількісну характеристику залежності товщини захисного екрана з подрібненої руди від основних впливових факторів. Вперше встановлено залежність величини коефіцієнта гранулометричного складу подрібненої руди захисного екранавід діаметра глибоких свердловин, якими формується захисний екран.

Практичне значення. Полягає у розробленні та обґрунтуванні параметрів захисних екранів з подрібненої руди, що забезпечують довговічність і надійність штучних і природних бар’єрних ціликів в умовах переходу з відкритого на підземний спосіб видобутку. Визначені залежності дають змогу гірничим підприємствам науково обґрунтувати та оптимізувати технологічні рішення, необхідні для безпечного ведення буропідривних робіт на межі відкритих і підземних гірничих робіт.

Ключові слова: буропідривні роботи, глибокі свердловини, захисний екран, масова відбійка, бар’єрні цілики, коефіцієнт послаблення, амплітуда хвиль напружень, гранулометричний склад.

Перелік посилань

1. Jiang, J.J. (2020). Study of pre-split blasting using fracture mechanics. Rock Fragmentation by Blasting, 201–206. CRC Press. https://doi.org/10.1201/9781003078104-28.

2. Xiong, J., Si, J., & Zheng, Y. (2020). Analysis of controlled blasting for Large-span Tunnel Passing beneath Cultural Relics Building. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 741, 012105. https://doi.org/10.1088/1757-899x/741/1/012105.

3. Ткачук, К.Н. (1974). Руйнування гірських порід вибухом. Техніка.

4. Person, P.A., Holmberg, R., & Lee, J. (1994). Rock Blasting and Explosive Engineering. New York: CRC Press.

5. Шевцов, М.Р., Таранов, П.Я., Левіт, В.В., & Гудзь, О.Г. (2003). Руйнування гірських порід вибухом. Покровськ: ДВНЗ ДонНТУ.

6. Капленко, Ю.П., & Колосов, В.А. (1997). Закономірності поширення хвиль у середовищі, що перебуває під впливом неоднорідного поля статичних напружень.Розроб. рудн. родовищ, (61), 5–54.

7. Римарчук, Б.І. (1997). Вдосконалення методів вибухового роздроблення уступів з попереднім відділенням їх від масиву гірничих порід. Відомості Академії гірничих наук України, (3), 98–103.

8. Єфремов, Е.І., Пономарьов, А.В., & Нікіфорова, В.А. (2001). Вплив властивостей ВР на розміри зони переподрібнення при руйнуванні твердих середовищ. Науковий вісник Національної гірничої академії України, 24–26.

9. Капленко, Ю.П., Клєвцов, І.В., Кузнєцов, В.В., Груєнко, В.М., Гірін, В.С., & Сігнаєвський, Ф.П. (1975). Ефективність підривання глибоких свердловин в умовах збільшення гірничого тиску. Бюлетень, 6(746), 35–37.

10. Римарчук, Б.І. (1998). Визначення параметрів екранувального шару при вибуховому подрібненні породних блоків. Придніпровський науковий вісник (Технічні науки), 36(103), 86–95.

11. Технологія відбійки руди за допомогою концентрованих зарядів у масиві, оконтуреному екрануючими щілинами. (1997). (Звіт про НДР Кривбаспроект № 1796). Кривий Ріг.

12. Єфремов, Е.І. (2001). Найпростіші ВР та особливості їхнього застосування на кар’єрах.Металургійна та гірничорудна промисловість, (2), 72–75.

13. Римарчук, Б.І., Шварцер, В.Я., & Биков, Є.К. (2005). Порівняльна оцінка подрібнювальної дії деяких промислових ВР. Вісник КТУ, (9), 10–13.

14. Римарчук, Б.І. (2006). Параметри відбійки покладів міцних руд і магнетитових кварцитів великомасштабними зарядами ВР. Металург. та гірничоруд. пром., (2), 72–75.

15. Rymarchuk, B., & Shepel, O. (2020). Ways of increase of efficiency of drilling-and-blasting. E3S Web of Conferences, 166, 03001. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202016603001.

16. You, Y., Yang, R., Zuo, J., Yang, Z., Li, J., Zhao, Y., & Yi, H. (2025). Mechanism of iron ore blasting fracture using axial uncoupled charges. International Journal of Minerals, Metallurgy and Materials, 32(4), 788–801. https://doi.org/10.1007/s12613-024-3038-x.

17. Stupnik, M., & Kalinichenko, V. (2013). Magnetite quartzite mining is the future of Kryvyi Rig iron ore basin. Mining of Mineral Deposits, 49–52. https://doi.org/10.1201/b16354-10.

18. Gregory, C.E. (1973). Explosives for North American Enqineers. Trans Tech., Cleveland.

19. Carrasco, L.G., & Saperstein, L.W. (1977). Surface morphology of pre-split fractures in plexiglas models. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences & Geomechanics Abstracts, 14(5–6), 261–275. https://doi.org/10.1016/0148-9062(77)90737-9.

20. Paine, R., Holmes, D., & Clark, H. (1961, June). Presplit Blasting at the Niagara Power Project. The Explosives Engineer, 72–91.

21. Капленко, Ю.П. (1977). Управління вибухами при підземному видобутку руд у Кривбасі. Київ-Донецьк: Вища школа.

дата першого надходження статті до видання – 06.10.2025
дата прийняття до друку статті після рецензування – 08.11.2025
дата публікації (оприлюднення) – 29.12.2025