В горнодобывающей промышленности, особенно при открытой разработке месторождений со скальными породами, буровзрывные работы играют ключевую роль. Качество взрывного рыхления напрямую определяет эффективность последующих операций — работы экскаваторов и транспортировки горной массы. Чем лучше подготовлена порода, тем выше производительность всего технологического цикла.
Факторы, влияющие на процесс взрывного разрушения
Разрушение горного массива под действием взрыва — это сложный физический процесс, на который влияет множество взаимосвязанных факторов. К ним относятся:
- Прочностные и структурные свойства породы (крепость, трещиноватость, слоистость).
- Параметры взрывчатых веществ (ВВ): состав, дисперсность, энергетические характеристики.
- Конструкция взрывной отбойки: расположение и величина зарядов ВВ в массиве.
- Динамика волновых процессов: величина волнового импульса, энергия продуктов детонации, влияние отражённых волн.
Стадии разрушения породы взрывом
Процесс можно разделить на несколько последовательных этапов [3]:
- Трещинообразование: Под действием ударной волны в массиве зарождаются новые трещины.
- Расширение трещин и дробление: Происходит рост и расширение трещин, что приводит к разделению массива на отдельные куски.
- Сдвижение массива: Массив породы смещается под действием расширяющихся газов.
- Разлёт кусков: Окончательное перемещение и разброс фрагментов породы.
Энергия взрыва вызывает колебания массива. При этом естественная трещиноватость и напластования породы играют решающую роль: они определяют направления основных смещений и напрямую влияют на итоговую степень дробления. Слабые контакты между слоями становятся естественными плоскостями сдвига.
Энергетические и технологические параметры
С увеличением энергии взрыва резко возрастает количество образуемых трещин, что ведёт к более интенсивному дроблению породы.
Удельный расход ВВ варьируется в широких пределах — от 0,5 до 5 кг на кубический метр. Эта величина зависит от выбранной технологии буровзрывных работ и типа применяемого взрывчатого вещества.
Энергоёмкость процесса взрывного разрушения составляет примерно 5–20 мегаджоулей на кубический метр породы.
Актуальные задачи и перспективы развития
Одной из важнейших научно-технических задач в этой области является разработка методов оперативного управления параметрами взрыва. Цель — достижение рациональной степени дробления, при которой практически весь объём взорванной породы (100%) будет представлен фракциями оптимального для дальнейшей переработки размера — от 500 до 1200 миллиметров. Решение этой задачи позволит значительно повысить экономическую и технологическую эффективность горных работ.