Вплив ступеня тріщинуватості скельного гірського масиву на ефективність його вибухового руйнування
Journal
Collection of Research Papers of the National Mining University
ISSN
2521-6635
Date Issued
2025-03-30
Author(s)
Бельтек М. І.
Ган А. Л.
Ган О. В.
Фролов О. О.
DOI
10.33271/crpnmu/80.016
Abstract
Мета. Мета досліджень полягає у встановленні закономірності впливу ступеня тріщину-ватості 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 на-уковому аналізі вже існуючих результатів досліджень з питань руйнування тріщинуватих гір-ських 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 руй-нувань гірського масиву з різним значенням коефіцієнту зниження міцності. Побудована гра-фічна 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 ма-сиві при різних значеннях модуля тріщинуватості та отримана відповідна графічна залежність, яка найбільш точно апроксимується поліномом 4-го порядку. Встановлено, що для моноліт-ного масиву максимальне значення радіусу в даних умовах становить 1,82 м, а для сильнотрі-щинуватого – 3,0 м, тобто зростає у 1,65 раза. При подальшому збільшенні модуля тріщину-ватості інтенсивність руйнувань зростає більш суттєво.
Наукова новизна. Отримано графічну та аналітичну залежності максимального радіуса зони руйнування при вибуху циліндричного заряду від модулю тріщинуватості гірського ма-сиву 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.
Purpose. The purpose of the research is to establish the regularity of the influence of the degree of fracturing of the rock massif on the efficiency of its destruction by explosion of a borehole charge, namely, on the value of the maximum radius of the explosive crushing zone, by modeling the process of rock destruction in ANSYS AUTODYN.
The methods. The complex research methodology was applied, which consists in the scientific anal-ysis of existing research results on the fracture of fractured rock massifs, computer modeling of the process of explosive rock fracture in ANSYS AUTODYN, graphical and analytical establishment of dependencies of the influence of the fracture modulus of the massif on the maximum radius of the explosive fracture zone.
Findings. According to the results of modeling in ANSYS AUTODYN the explosion of borehole charge Anemix 70 in granites of Pinyazevitsky deposit, the epiphyses of rock mass destruction with different value of strength reduction factor were obtained. The graphical dependence of the maximum radius of the fracture zone on the strength reduction factor, which can be described with a high level of reliability by a polynomial of the 3rd degree, has been constructed.
It is established that the maximum radius of the fracture zone of an ideally strong massif is 2,15 times less than the radius of fracture obtained by explosion in a maximally weakened massif.
Numerical values of maximum radii of fracture zones in granite massif at different indices of fracture modulus have been calculated and the corresponding graphical dependence, which is most accurately approximated by a polynomial of the 4th order, has been obtained. It is established that for monolithic massif the maximum value of radius in these conditions is 1,82 m, and for strongly frac-tured massif – 3,0 m, i.e. it increases in 1,65 times. With further increase of fracture modulus the intensity of fractures increases more significantly.
The originality. Graphical and analytical dependences of the maximum radius of the fracture zone at explosion of a cylindrical charge on the fracture modulus of the rock massif for certain mining and technological conditions have been obtained.
Practical implementation. It is recommended to use the presented researches at designing of drilling and blasting operations in fractured rocky rock massifs for increase of degree of reliability of results of explosion.
Методика дослідження. Застосована комплексна методика досліджень, яка полягає у на-уковому аналізі вже існуючих результатів досліджень з питань руйнування тріщинуватих гір-ських 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 руй-нувань гірського масиву з різним значенням коефіцієнту зниження міцності. Побудована гра-фічна 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 ма-сиві при різних значеннях модуля тріщинуватості та отримана відповідна графічна залежність, яка найбільш точно апроксимується поліномом 4-го порядку. Встановлено, що для моноліт-ного масиву максимальне значення радіусу в даних умовах становить 1,82 м, а для сильнотрі-щинуватого – 3,0 м, тобто зростає у 1,65 раза. При подальшому збільшенні модуля тріщину-ватості інтенсивність руйнувань зростає більш суттєво.
Наукова новизна. Отримано графічну та аналітичну залежності максимального радіуса зони руйнування при вибуху циліндричного заряду від модулю тріщинуватості гірського ма-сиву 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.
Purpose. The purpose of the research is to establish the regularity of the influence of the degree of fracturing of the rock massif on the efficiency of its destruction by explosion of a borehole charge, namely, on the value of the maximum radius of the explosive crushing zone, by modeling the process of rock destruction in ANSYS AUTODYN.
The methods. The complex research methodology was applied, which consists in the scientific anal-ysis of existing research results on the fracture of fractured rock massifs, computer modeling of the process of explosive rock fracture in ANSYS AUTODYN, graphical and analytical establishment of dependencies of the influence of the fracture modulus of the massif on the maximum radius of the explosive fracture zone.
Findings. According to the results of modeling in ANSYS AUTODYN the explosion of borehole charge Anemix 70 in granites of Pinyazevitsky deposit, the epiphyses of rock mass destruction with different value of strength reduction factor were obtained. The graphical dependence of the maximum radius of the fracture zone on the strength reduction factor, which can be described with a high level of reliability by a polynomial of the 3rd degree, has been constructed.
It is established that the maximum radius of the fracture zone of an ideally strong massif is 2,15 times less than the radius of fracture obtained by explosion in a maximally weakened massif.
Numerical values of maximum radii of fracture zones in granite massif at different indices of fracture modulus have been calculated and the corresponding graphical dependence, which is most accurately approximated by a polynomial of the 4th order, has been obtained. It is established that for monolithic massif the maximum value of radius in these conditions is 1,82 m, and for strongly frac-tured massif – 3,0 m, i.e. it increases in 1,65 times. With further increase of fracture modulus the intensity of fractures increases more significantly.
The originality. Graphical and analytical dependences of the maximum radius of the fracture zone at explosion of a cylindrical charge on the fracture modulus of the rock massif for certain mining and technological conditions have been obtained.
Practical implementation. It is recommended to use the presented researches at designing of drilling and blasting operations in fractured rocky rock massifs for increase of degree of reliability of results of explosion.
File(s)![Thumbnail Image]()
Loading...
Name
4.pdf
Size
740.98 KB
Format
Adobe PDF
Checksum
(MD5):054f2c909d225d0ca31965ce17186d99