Развитие теории проектирования буровзрывных работ на предельном контуре карьера

Материальные потребности общества в настоящее время на 75 — 80% удовлетворяются за счет продукции минерально-сырьевых отраслей и вероятно, что эта доля будет только возрастать. Поэтому наиболее развитые государства мира создают режим наибольшего благоприятствования развитию собственной горной промышленности, которая как локомотив тянет за собой объемы промышленного производства и способствует росту благосостояния этих стран.

Более трех четвертей объема продукции минерально-сырьевого комплекса производится за счет открытого способа разработки, который на данном этапе развития общества является предпочтительным с позиции экономической эффективности и экологической приемлемости.

Экономическая эффективность открытых горных работ в первую очередь определяется границами карьера, зависящими при отработке наклонных и крутопадающих месторождений от выбранной его глубины и углов наклона предельных бортов. Поэтому проблема увеличения углов наклона постоянных бортов всегда актуальна для открытых горных работ, так как неразрывно связана с возможностью радикального сокращения затрат на эксплуатацию месторождения в целом за счет снижения объемов вскрышных работ либо роста доли отработки запасов месторождения открытым способом при экономически приемлемом коэффициенте вскрыши.

Увеличению углов наклона бортов придается большое значение, так как каждый градус роста приводит к снижению объема вскрыши на 3 — 4%. Поскольку увеличение углов наклона бортов работающих в настоящее время крупных отечественных карьеров может достигать примерно десяти градусов, экономический эффект от реализации этой разработки составит сотни миллионов рублей на каждом таком карьере. Уменьшение объемов пустых пород, которые необходимо было бы вывезти и разместить в отвалах при существующих значениях углов наклона бортов, для карьера глубиной порядка.

500 м составляет около 80 млн. м. При доказанной эффективности выемки запасов руды под дном карьера глубина открытых горных работ может быть увеличена на несколько десятков и даже сотен метров за счет перехода на более крутые борта.

Среди приоритетных и даже прорывных направлений развития технологий горного дела возможность увеличения углов наклона постоянных бортов карьеров является одним из важнейших. Многие мощные российские карьеры имеют углы наклона бортов преимущественно 35 — 45 градусов, которые в свое время обосновывались плоскими моделями на основе рекомендаций теории устойчивости сыпучих сред. При этом углы часто ограничивались не их предельной устойчивостью с физической точки зрения, а конструктивными параметрами борта. Лучшие зарубежные публикации в данной области свидетельствуют о своевременности проведения подобных исследований в России.

Реализация решений по увеличению угла наклона постоянных бортов карьера возможна лишь при переходе на специальные щадящие технологические схемы ведения буровзрывных работ. Одной из основных задач по сохранению долговременной устойчивости элементов бортов (откосов уступов и берм) является снижение интенсивности воздействия взрывных работ на законтурный массив.

Отличительной особенностью условий производства буровзрывных работ на предельном контуре карьера является невозможность исправления ошибок, допущенных по тем или иным причинам в процессе проектирования или производства взрывных работ. Если в рабочей зоне еще можно внести те или иные коррективы на каждый последующий взрыв по результатам предыдущего взрыва и при этом все неудачные участки могут быть погашены в процессе дальнейшего развития горных работ, то на предельном контуре оставленный после каждого очередного взрыва уступ должен простоять еще несколько лет (а то и десятилетий), не теряя устойчивости и не превращаясь в источник потенциальной опасности обрушения отдельных камней или крупных породных блоков. Отсюда становится очевидным, что, в силу невозможности изменить реально существующие свойства массива в сторону его существенного упрочнения, основным инструментом в руках производственников остается управление технологией отбойки.

Для того чтобы полнее представить всю сложность возникающих технологических задач, отметим некоторые из наиболее существенных факторов, определяющих степень устойчивости больших породных обнажений, какими являются отдельные уступы и борт карьера в целом.

Во-первых, это структурные особенности массива, которые (в зависимости от ранга структурных ослаблений) определяют степень устойчивости как отдельного породного уступа (или его части), так и целого борта. В зависимости от интенсивности раскрытия естественных трещин, их протяженности и ориентации относительно выработанного пространства карьера, типа и свойств заполнителя, вновь образованные породные обнажения могут находиться как в устойчивом (стабильном во времени), так и в неустойчивом, потенциально опасном состоянии, которое либо со временем, либо под влиянием внешних динамических воздействий может реализовываться в отдельный вывал или масштабное обрушение (рисунок 1).

Во-вторых, это гидрогеология массива. В условиях естественного залегания в массиве образуются устоявшиеся пути миграции воды, к которым массив «адаптировался». В процессе развития горных работ образуются новые выработанные пространства с огромными площадями обнажений ниже уровня дневной поверхности (и, возможно, ниже уровня водоносных горизонтов). Это приводит к изменению естественного поля гидростатического давления и (в силу блочного строения массива) к перераспределению водных потоков в сторону выработанного карьерного пространства (рисунок 2). С одной стороны, существенно усложняются условия работы в карьере, а с другой — происходит постепенное вымывание заполнителя естественных трещин, создаются дополнительные условия для подвижки отдельных блоков и разупрочнения значительных по размерам участков массива.

Рисунок 1 — Пример* участка обрушения на высоту семи уступов (165 м).

Рисунок 2 — Общий вид борта в весенний период (образовавшиеся наледи характеризуют места и интенсивность водопритоков). Фото из работы ROCK SLOPES IN CIVIL AND MINING ENGINEERING (Evert Hoek, John Read, Antonio Karzulovic, Zu Yu Chen).

Кроме того, блочное строение массива и наличие воды при сезонном изменении температур (от плюс двадцати — двадцати пяти градусов летом до минус тридцати — сорока градусов зимой) имеет тенденцию к саморазвитию: вода, заполняющая трещины в приповерхностной зоне, при замерзании расширяет существующие трещины, приводит к подвижкам отдельных блоков, но при этом «склеивает» их между собойпри оттаивании такое сцепление исчезает и потенциальная опасность вывалов и обрушений увеличивается (особенно при наличии существенных техногенных нарушений в пределах образованных породных обнажений).

В-третьих, это внешние динамические воздействия, неизбежно обусловленные производством буровзрывных работ. Отличительной особенностью массовых взрывов в карьерных условиях является их масштабность: как правило, производственники стремятся к тому, чтобы взорвать за один прием как можно больший объем породы с тем, чтобы обеспечить необходимые условия стабильности и ритмичности доставки руды. Поэтому объемы взрывов могут достигать нескольких десятков тонн ВВ (иногда до ста тонн и больше). Конечно, существуют и достаточно широко применяются различные методы снижения интенсивности сейсмического воздействия взрыва (например, использование короткозамедленного взрывания, применение различных схем инициирования). Однако при таких масштабах взрывов и регулярности их производства даже указанные методы не могут гарантировать сохранения устойчивости потенциально опасных участков породных обнажений. Это обусловлено способностью массива накапливать незначительные подвижки отдельных блоков при каждом взрыве, что в конечном итоге может привести к вывалу или обрушению. Кроме того, большие объемы взрывания вблизи предельного контура карьера (особенно в сочетании с неблагоприятными структурными условиями) приводят к существенному нарушению сплошности массива, при котором даже предварительное щелеобразование не дает должного результата (рисунок 3).

Рисунок 3 — Пример заоткоски в условиях нарушенных пород.

Таким образом, даже трех перечисленных выше факторов достаточно, чтобы охарактеризовать всю сложность проектирования буровзрывных работ на предельном контуре карьера.

В общем случае эффективность буровзрывных работ определяется как корректностью используемых методик расчета параметров взрывания при проектировании массовых взрывов, так и техническими возможностями предприятия при реализации принятых проектных решений. Кроме того, неотъемлемой частью подготовки взрыва является учет фактического состояния отбиваемого и окружающего массива, точность разметки отбойных и контурных скважин, контроль качества бурения и заряжания, анализ результатов взрыва. Очевидно, что для этого должно быть хорошо налажено инженерно-геологическое и маркшейдерское обеспечение проектирования и производства буровзрывных работ. При этом основной целью является создание условий, гарантирующих минимальное техногенное воздействие на окружающий породный массив.

Актуальность работы обусловлена формирующимися в стране условиями рыночной экономики, диктующими необходимость снижения затрат на вскрышные работы при добыче полезных ископаемых открытым способом. Наиболее перспективным решением данной проблемы является реализация разработанной Горным институтом КНЦ РАН концепции укручения бортов карьера за счет постановки на его предельном контуре высоких уступов с вертикальными или крутонаклонными откосами и обеспечения долговременной устойчивости таких уступов.

Очевидно, что наряду с общими задачами геомеханики, определяющей базовую стратегию конструирования борта карьера исходя из предельных углов его наклона, а также с общетехнологическими задачами оптимизации порядка отработки карьера, одним из основных вопросов является главный инструмент реализации указанной концепции — буровзрывные работы. От их качества зависит степень сохранности и долговременная устойчивость формируемых на предельном контуре высоких уступов.

В этой связи развитие теории проектирования буровзрывных работ на предельном контуре карьера является весьма актуальной проблемой, на решение которой и направлена данная диссертационная работа.

Работа выполнялась в период с 1995 по 2004 г. в соответствии с планами научно-исследовательских работ Горного института Кольского научного центра РАН.

Целью работы является разработка и научное обоснование эффективной технологии производства буровзрывных работ на предельном контуре карьера при укручении его бортов.

Идея работы заключается в использовании принципа рационального сочетания степени взрывного энергонасыщения отбиваемого породного объема и энергоемкости его хрупкого разрушения, установлении закономерностей изменения энергетически эффективных параметров размещения, заряжания и инициирования отбойных и контурных скважин в зависимости от начальных условий взрывания и применении этих закономерностей для управления действием взрыва и обеспечения сохранности законтурного массива.

Научные положения, представляемые к защите:

1. Модель адиабатического расширения продуктов детонации, уточненная на основе использования предложенной зависимости показателя адиабаты продуктов детонации от их плотности, позволяет выявить особенности динамического нагружения породного массива и на основе энергетического подхода установить параметры рационального сочетания степени взрывного энергонасыщения отбиваемой породы и энергоемкости ее хрупкого разрушения с учетом начальных условий взрывания.

2. Методический подход, реализующий концепцию рационального сочетания степени взрывного энергонасыщения отбиваемой породы и энергоемкости ее хрупкого разрушения, позволяет определить энергетически эффективные параметры размещения, заряжания и инициирования отбойных и контурных скважин, установить закономерности изменения этих параметров в зависимости от начальных условий взрывания и использовать установленные закономерности для управления действием взрыва.

3. Выявленные особенности взрывного энергонасыщения породного массива и установленные закономерности изменения энергетически эффективных параметров размещения, заряжания и инициирования отбойных и контурных скважин позволяют сформулировать и обосновать технологические требования и ограничения по ширине приконтурных блоков, их максимальной высоте и порядку отработки, направленные на обеспечение сохранности законтурного массива.

4. Применение технологии щадящего взрывания, базирующейся на выявленных закономерностях взрывного энергонасыщения породного массива, учете его прочностных свойств и структурных особенностей, а также особенностей пространственного размещения отбойных скважин при отработке приконтурных блоков, в сочетании с обоснованными технологическими требованиями, ограничениями и предложенным методом объективного контроля качества заоткоски обеспечивает безопасную постановку в качества заоткоски обеспечивает безопасную постановку в конечное положение высоких уступов с вертикальными или крутонаклонными откосами и создает условия для их долговременной устойчивости.

Научная новизна:

1. Предложена функциональная зависимость, характеризующая изменение напряжения в упругой продольной волне во времени, на основе которой установлено, что на границе области разрушений максимальное напряжение в упругой продольной волне превышает статический предел прочности на одноосное сжатие примерно в 1.95−2.15 раза для сосредоточенных зарядов и в 1.61 — 1.65 раза для линейных зарядов.

2. На основе анализа особенностей динамического нагружения породного массива получена функциональная зависимость, отражающая взаимосвязь коэффициента сейсмичности массива с прочностными характеристиками пород, энергетическими характеристиками используемого типа ВВ и условиями размещения заряда по отношению к свободной поверхности.

3. На основе установленных функциональных и корреляционных связей разработана формула оценки величины расчетного удельного расхода ВВ на отбойку породы в зависимости от ее прочностных свойств пород, степени трещиноватости, энергетических характеристик используемого типа ВВ, конструкции скважинного заряда и уровня напряженного состояния отбиваемого участка массива.

4. В рамках предложенной модели адиабатического расширения продуктов детонации установлено, что управляемое щелеобразование при контурном взрывании обеспечивается в результате роста трещин вдоль зоны с минимальной энергоемкостью хрупкого разрушения, соединяющей соседние скважины и сформированной квазистатическим действием некомпенсированных растягивающих напряжений, достигающих максимального значения в плоскости размещения контурных скважин.

5. Установлено, что давление продуктов детонации контурных зарядов в объеме контурных скважин на момент их взаимодействия со стенками скважины не должно превышать максимальное сжимающее напряжение, равное (0.1 — 0.6)-о^к в зависимости от соотношения <тсж /о*р.

6. Разработан комплексный показатель объективной оценки качества заоткоски формируемых уступов, отражающий реальные условия взрывания и включающий только те параметры, которые получены на основе прямых инструментальных измерений. На основе предложенного комплексного показателя разработана шкала оценки качества заоткоски.

Обоснованность и достоверность научных положений и выводов подтверждается использованием апробированных аналитических и численных методов решения рассматриваемых задач, сходимостью полученных результатов расчетов и данных практики, а также положительными результатами опытно-промышленных работ, выполненных в различных геолого-структурных и горно-технологических условиях действующих горнодобывающих предприятий Мурманской области.

Практическое значение работы.

1. Разработаны основные технологические требования к порядку формирования предконтурных блоков, их ширине, максимальной высоте и очередности отработки с учетом условий производства буровзрывных работ.

2. Разработаны методики инженерных расчетов всех технологических параметров, необходимых для проектирования и производства буровзрывных работ на предельном контуре карьера в щадящем режиме.

3. Разработана методика объективной оценки качества заоткоски формируемых уступов, основанная на предложенном комплексном показателе, отражающем влияние основных геолого-структурных факторов и технологических параметров постановки уступов в конечное положение.

4. Разработана эффективная технология производства буровзрывных работ на предельном контуре карьера, позволяющая производить постановку высоких уступов с вертикальными или крутонаклонными откосами и обеспечивающая сохранность законтурного массива.

Реализация работы. Результаты исследований и практические рекомендации вошли составной частью в технологический регламент «Геомеханическое и техническое обоснование возможности укручения бортов карьера рудника „Железный“ в конечном положении» (ОАО «Ковдорский ГОК»), в технологический регламент для проектирования постановки в конечное положение скальных уступов юго-восточного участка борта карьера рудника «Железный» ОАО «Ковдорский ГОК» ниже горизонта +166 м в зоне выявленных деформаций, в проект опытно-промышленного участка Ньркпахкско-го карьера рудника «Восточный» ОАО «Апатит» и в проект опытно-промышленного участка карьера Центрального рудника ОАО «Апатит». Экономический эффект от внедрения результатов работы определяется приростом запасов и уровнем мировых цен на соответствующие виды концентратов. В частности, реализация проекта укручения бортов карьера рудника «Железный» ОАО «Ковдорский ГОК», разработанного институтом «Гипро-руда» по указанному выше технологическому регламенту «Геомеханическое и техническое обоснование .», позволит достичь отметки дна карьера «-650 м» (против «-350 м» по первоначальному проекту), в результате чего прирост запасов составит 250 млн. тонн руды, из которой можно будет получить 88.5 млн. тонн железного концентрата, 29.6 млн. тонн апатитового концентрата и 100.5 тыс. тонн бадделеитового концентрата. При средних мировых ценах на эти виды продукции (~ 35 $/т железный концентрат, ~ 50 $/т апатитовый концентрат и ~ 2000 $/т бадцелеитовый концентрат) выручка от ее реализации (без учета производственных затрат) составит примерно 4.7 -f 4.8 млрд. долларов США. При этом продолжительность экономически эффективной работы градообразующего горно-добывающего предприятия увеличивается еще на 25 лет.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались на технических советах ОАО «Ковдорский ГОК» и ОАО «Апатит», на международной научной конференции, посвященной 275-летию образования РАН (23 — 25 марта 1999 года, Апатиты Мурманской обл.), на ежегодной конференции и выставке 2003 года общества SME (2003 SME Annual Meeting and Exhibition. February 25 — 27, 2003, Cincinnati, USA), на 8 международном симпозиуме «Освоение месторождений минеральных ресурсов и подземное строительство в сложных гидрогеологических условиях», Белгород, 16−20 мая 2005 г., на 8 Международном симпозиуме «Горное дело в Арктике» (20 -23 июня 2005 г., Апатиты Мурманской обл.).

Публикации. По теме диссертации автором опубликованы 22 печатных работы, в том числе одна авторская монография.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, изложенных на 383 страницах, содержит 238 рисунков, 10 таблиц и список использованных источников из 138 наименований.

Основные результаты исследований по диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Фокин В. А. К вопросу о влиянии плотности ВВ на скорость детонации // Рукопись деп. в ВИНИТИ 24.05.90, № 2857-В90. — 11 с.

2. Фокин В. А., Сиротюк Г. Н. Совершенствование методики расчета оптимальных параметров контурного взрывания // Гидротехническое строительство. — 1990. № 4. — С. 31 — 32.

3. Фокин В. А. Опытно-промышленная проверка эффективных параметров скважинной отбойки при отработке уступа в условиях большепролетного подземного сооружения // Проблемы развития транспортных и инженерных коммуникаций. — 1998. № 3. — С. 22 — 26.

4. Фокин В. А. Оценка степени влияния точности забуривания отбойных скважин на выход негабарита // Горный журнал. — 2000. № 2. — С. 36 — 38.

5. Фокин В. А. О причинах хрупкого разрушения скальных пород вблизи поверхностей обнажения // Известия ВУЗов. Горный журнал. — 2000. № 4. -С. 1−9.

6. Фокин В. А. К вопросу определения предела прочности на одноосное сжатие // Известия ВУЗов. Горный журнал. — 2002. № 4. — С. 20 — 22.

7. Фокин В. А. О взаимосвязи нормальных и касательных напряжений в массивах (в порядке обсуждения) // Известия ВУЗов. Горный журнал. — 2003. № 6.-С. 40−47.

8. Фокин В. А., Александров В. А., Тогунов Б. М. Методика оценки качества контурного взрывания на карьерах // Горный журнал. — 2003. № 3. — С. 30 -33.

9. Фокин В. А., Тарасов Г. Е., Александров В. А., Тогунов М. Б., Коробов.

B.П. Опытно-промышленная проверка параметров БВР для постановки вертикальных уступов в конечное положение // Горный журнал. — 2003. № 11.

C. 25−29.

10. Фокин В. А. О взаимосвязи параметров статического и динамического нагружения породного массива // Известия ВУЗов. Горный журнал. -2003. № 1. С. 10−14.

11. Фокин В. А. О расчете удельной работы объемного сжатия породы // Известия ВУЗов. Горный журнал. — 2003. № 5. — С. 15−18.

12. N.N.Melnikov, S. Reshetnyak, V. Fokin, I.V.Melik-Gaykazov. Vertical bench slopes used for steeping pit final walls // 2003 SME Annual Meeting and Exhibition, February 25−27,2003, Cincinnati, U.S.A., M&E/AM Transactions Vol. 314.-2003.-PP. 116−120.

13. Фокин В. А. Об эффективной длине забойки отбойных скважин // Известия ВУЗов. Горный журнал. -2004. № 1. -С. 16- 79.

14. Фокин В. А., Абрамов Н. Н., Кабеев Е. В. Инструментальное изучение глубины техногенных нарушений при скважинной отбойке в карьерных условиях // Горный журнал. — 2004. № 2. — С. 49 — 51.

15. Фокин В.А.О предельных нагрузках при хрупком разрушении сдвигом // Известия ВУЗов. Горный журнал. — 2004 г. № 4. — С. 113 — 122.

16. Фокин В. А. Проектирование и производство буровзрывных работ при постановке уступов в конечное положение на предельном контуре глубоких карьеров. — Апатиты.: Изд. Кольского научного центра РАН. 2004. -210 с.

17. Решетняк С. П., Фокин В. А., Тарасов Г. Е., Мелик-Гайказов И. В. Разработка и реализация технологических решений по ведению горных работ при постановке в конечное положение уступов в сложных горногеологических условиях // Материалы 8-го международного симпозиума «Освоение месторождений минеральных ресурсов и подземное строительство в сложных гидрогеологических условиях" — часть I Вопросы осушения и защиты от подтопления, горнопромышленная геология и специальные горные работы (г. Белгород, 16−20 мая 2005 г.) — Белгород, 2005. — С.297−313.

18. Решетняк С. П., Фокин В. А., Тарасов Г. Е., Александров В. А., Тогу-нов М.Б., Данилкин А. А., Каира В. Е. Гравитационные аспекты обеспечения безопасности работ в прибортовой зоне карьера // Горный журнал. — 2005. № 2.-С. 69−72.

19. Fokin V.A., Tarasov G.E. Development of blasting design theory for high vertical slopes benches // Mining in the Arctic. Proceedings of the 8th International Symposium on Mining in the Arctic. Apatity, Murmansk region, Russia. June 20−23. — 2005. — P. l 17 — 135.

20. Фокин B.A., Тарасов Г. Е. Развитие теории проектирования буровзрывных работ при постановке в конечное положение высоких уступов с вертикальными откосами // Труды 8-го Международного симпозиума «Горное дело в Арктике». Апатиты. Мурманская область. Россия. 20 — 23 июня 2005 г. — Санкт-Петербург.: Изд. «Типография Иван Федоров». — 2005. — С. 121−129.

21. Мельников Н. Н., Фокин В. А. Решетняк С.П. Развитие теории и практики производства буровзрывных работ при увеличении углов наклона бортов карьеров // Известия ВУЗов. Горный журнал. — 2005. № 6. — С. 62 — 78.

22. О приоритетном механизме формирования щели при контурном взрывании // Известия ВУЗов. Горный журнал. — 2005. № 6. — С. 78 — 86.

Результаты исследований и практические рекомендации вошли составной частью в технологический регламент «Геомеханическое и техническое обоснование возможности укручения бортов карьера рудника „Железный“ в конечном положении» (ОАО «Ковдорский ГОК»), в технологический регламент для проектирования постановки в конечное положение скальных уступов юго-восточного участка борта карьера рудника «Железный» ОАО «Ковдорский ГОК» ниже горизонта +166 м в зоне выявленных деформаций, в проект опытно-промышленного участка Ньркпахкского карьера рудника «Восточный» ОАО «Апатит» и в проект опытно-промышленного участка карьера Центрального рудника ОАО «Апатит».

Экономический эффект от внедрения результатов работы определяется приростом запасов и уровнем мировых цен на соответствующие виды концентратов. В частности, реализация проекта укручения бортов карьера рудника «Железный» ОАО «Ковдорский ГОК», разработанного институтом «Гипроруда» по технологическому регламенту «Геомеханическое и техническое обоснование .», позволит достичь отметки дна карьера «-650 м» (против «-350 м» по первоначальному проекту), в результате чего прирост запасов составит 250 млн. тонн руды, из которой можно получить 88.5 млн. тонн железного концентрата, 29.6 млн. тонн апатитового концентрата и 100.5 тыс. тонн бадделеитового концентрата. При средних мировых ценах на эти виды продукции (~ 35 $/т железный концентрат, ~ 50 $/т апатитовый концентрат и ~ 2000 $/т бадделеитовый концентрат) выручка от ее реализации (без учета производственных затрат) составит примерно 4.7 -г 4.8 млрд. долларов США. При этом продолжительность экономически эффективной работы градообразующего горно-добывающего предприятия увеличивается еще на 25 лет.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Представленная диссертация является научно-квалификационной работой, в которой изложены научно обоснованные технические и технологические решения, вносящие значительный вклад в развитие экономики страны за счет увеличения продолжительности разработки месторождений открытым способом, сокращения объемов дополнительной вскрыши и подотваль-ных площадей, прироста добычи руды при разработке более глубоких горизонтов, наиболее низкой себестоимости производства и максимальной прибыли от реализации продукции.

В работе изложены научно обоснованные результаты развития теории проектирования буровзрывных работ на предельном контуре карьера в рамках концепции укручения его бортов, предполагающей снижение затрат на вскрышные работы при добыче полезных ископаемых открытым способом за счет постановки на предельном контуре высоких уступов с вертикальными или крутонаклонными откосами и обеспечения долговременной устойчивости таких уступов. Представлено обоснование теоретической базы, используемой при решении основных технологических задач, изложены методические положения по расчету базовых элементов технологии щадящего взрывания, установлены особенности производства буровзрывных работ на предельном контуре карьера, выполнено обоснование технологических требований и ограничений, представлены результаты промышленной апробации и натурных экспериментов.

Основные научные и практические результаты исследований заключаются в следующем:

1. Предложена функциональная зависимость, характеризующая изменение напряжения в упругой продольной волне во времени, на основе которой установлено, что на границе области разрушений максимальное напряжение в упругой продольной волне превышает статический предел прочности на одноосное сжатие примерно в 1.95 — 2.15 раза для сосредоточенных зарядов и в 1.61 — 1.65 раза для линейных зарядов.

2. На основе анализа особенностей динамического нагружения породного массива получена функциональная зависимость, отражающая взаимосвязь коэффициента сейсмичности массива с прочностными характеристиками пород, энергетическими характеристиками используемого типа ВВ и условиями размещения заряда по отношению к свободной поверхности.

3. На основе установленных функциональных и корреляционных связей разработана формула оценки величины расчетного удельного расхода ВВ на отбойку породы в зависимости от ее прочностных свойств пород, степени трещиноватости, энергетических характеристик используемого типа ВВ, конструкции скважинного заряда и уровня напряженного состояния отбиваемого участка массива.

4. В рамках предложенной модели адиабатического расширения продуктов детонации установлено, что управляемое щелеобразование при контурном взрывании обеспечивается в результате роста трещин вдоль зоны с минимальной энергоемкостью хрупкого разрушения, соединяющей соседние скважины и сформированной квазистатическим действием некомпенсированных растягивающих напряжений, достигающих максимального значения в плоскости размещения контурных скважин.

5. Установлено, что давление продуктов детонации контурных зарядов в объеме контурных скважин на момент их взаимодействия со стенками скважины не должно превышать максимальное сжимающее напряжение, равное (0.1 — О. б)-^ в зависимости от соотношения сгсж /сгр.

6. Разработан комплексный показатель объективной оценки качества заоткоски формируемых уступов, отражающий реальные условия взрывания и включающий только те параметры, которые получены на основе прямых инструментальных измерений. На основе предложенного комплексного показателя разработана шкала оценки качества заоткоски.

7. Разработаны основные технологические требования к порядку формирования предконтурных блоков, их ширине, максимальной высоте и очередности отработки с учетом условий производства буровзрывных работ.

8. Разработаны методики инженерных расчетов всех технологических параметров, необходимых для проектирования и производства буровзрывных работ на предельном контуре карьера в щадящем режиме.

9. Разработана методика объективной оценки качества заоткоски формируемых уступов, основанная на предложенном комплексном показателе, отражающем влияние основных геолого-структурных факторов и технологических параметров постановки уступов в конечное положение.

10. Разработана эффективная технология производства буровзрывных работ на предельном контуре карьера, позволяющая производить постановку высоких уступов с вертикальными или крутонаклонными откосами и обеспечивающая сохранность законтурного массива.