Влияние структурных особенностей и физико-механических свойств массивов на качество взрывной подготовки руды и эффективность защиты окружающей среды

_Известия ТулГУ. Науки о земле. 2016. Вып.3_

УДК: 622.81:622.271:622.235

ВЛИЯНИЕ СТРУКТУРНЫХ ОСОБЕННОСТЕЙ

И ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МАССИВОВ НА КАЧЕСТВО ВЗРЫВНОЙ ПОДГОТОВКИ РУДЫ И ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЗАЩИТЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

В.И. Комащенко, С.В. Анциферов, А.С. Саммаль

Представленный анализ современного состояния буровзрывных работ на горнорудных предприятиях России и Украины показал, что рациональные параметры буровзрывных работ на карьерах, фактически выбираются без учета комплексного влияния природных и техногенных факторов на результаты отбойки. Проведенные исследования подтвердили, что при производстве буровзрывных работ в карьере необходимо учитывать категорию трещиноватости и коэффициент крепости.

Ключевые слова: полезные ископаемые, дробление горной массы, взрывная отбойка, карьеры, скважинные заряды, буровзрывные работы, охрана окружающей среды, трещиноватость.

Развитие и совершенствование добычи руды на карьерах неразрывно связано с эффективностью ведения буровзрывных работ (БВР), которые являются одной из важнейших составляющих современной технологии подготовки скальной горной массы в породах с коэффициентом крепости по шкале проф. М.М. Протодьяконова более 8-10. В настоящее время доля затрат на указанные работы остается весьма значительной (не менее 20...30 %), что свидетельствует о перспективности исследований по повышению эффективности взрывной отбойки и, снижению общей стоимости добычи и повышению безопасности работы. Начиная с 2012 г. значительно снизилось и число массовых взрывов, а также, соответственно, уменьшились запасы отбитой горной массы. В таких условиях возросла роль качества подготовки взорванной горной массы и стабильности получения требуемой кусковатости пород, обеспечивающей ритмичную работу погрузочной техники и горнотранспортного оборудования. При этом снижение стоимости буровзрывных работ на карьерах достигалось за счет уменьшения затрат, связанных с приобретением и использованием различных взрывчатых материалов (ВМ). Удельный вес таких затрат является наибольшим в структуре себестоимости буровзрывных работ и составляет в настоящее время на карьерах, не менее 55...60 % всех суммарных затрат.

Для каждого технологического типа железистых кварцитов, в зависимости от исходного состояния его микроструктуры, существует предельное значение амплитуды взрывного нагружения, при котором начинаются необратимые пластические деформации в зернах магнетита. Накопление дефектов происходит в основном по границам зерен породообра-

_Геотехнология_

зующих минералов, особенно кварцевых прослоях. Как правило, физико-механические свойства горных пород на карьерах России и стран СНГ, их структура и гидрогеология весьма разнообразны и в значительной мере предопределяют степень дробления горных пород энергией взрыва [1].

На общее состояние и степень разрушения пород существенно влияют горнотехнические условия разработки. Уменьшение ширины рабочих площадок на нижних горизонтах карьера приводит к сокращению числа рядов взрываемых скважин, что сводит на нет преимущества многорядного короткозамедленного взрывания, и ведет к ухудшению дробления пород. Взрываемые породные и рудные массивы на глубоких горизонтах обычно характеризуются сложной геологической текстурой, представленной различным направлением плоскостей наслоения, складчатостью и пространственной системой трещин различных размеров и густоты.

Правильный учет анизотропии, механической прочности массива пород, трещиноватости и напластований имеет большое значение при; производстве буровзрывных работ, поскольку породы при взрыве всегда разрушаются по ослабленным плоскостям. Наличие в массиве различного рода напластований, прослоек и целых включений с различными физико-механическими свойствами, пор, микро- и макротрещин и т.д. приводит к необратимым поглощениям и рассеиваниям энергии распространяющейся волны. В результате действия этих факторов наблюдается сильное затухание энергии взрыва, что приводит к неравномерности дробления горной массы. Наиболее важными характеристиками, определяющими указанные факторы, являются: геометрические параметры (глубина заложения заряда, размеры блоков, слагающих массив); физико-механические свойства пород массива; показатели исходного напряженного состояния массива горных пород (величины и знаки тензора напряжений в «нетронутом» горными работами массиве горных пород).

Приведенные характеристики, определяющие механические процессы разрушения горных пород взрывом, оцениваются сравнительно полно. Это, в первую очередь, относится к геометрическим параметрам, которые или задаются условиями задачи (глубина заложения заряда), или определяются при геологическом изучении массива горных пород по кернам скважин (степень естественной трещиноватости). Что касается физико-механических свойств пород массива, то они могут быть определены при наличии достаточного числа образцов в лабораторных условиях с имитацией температуры и напряженно-деформированного состояния, свойственного глубине их залегания.

Основные показатели, определяющие трудоёмкость и эффективность ведения горных работ - это прочность и трещиноватость, от которых

_Известия ТулГУ. Науки о земле. 2016. Вып.3_

непосредственно зависят технико-экономические показатели буровзрывных работ, устойчивость бортов и уступов карьеров, а также показатели работы погрузочного и транспортного оборудования.

Перспективные проблемы разработки месторождений полезных ископаемых включают в себя: комплексное освоение недр, воспроизводство ресурсов в недрах, максимальное извлечение элементов при переработке упорных и бедных руд, к числу которых относятся и техногенные месторождения, сложенные хвостами первичной переработки руд на обогатительных фабриках и металлургических заводах. Использование новейших технологий позволит коренным образом снизить интенсивность техногенной нагрузки горнодобывающих предприятий на окружающую среду и улучшить геоэкологическое состояние этих регионов.

Вопросам совершенствования технологии, организации и техники взрывной отбойке на карьерах, посвящено значительное число исследований, как в отечественной, так и зарубежной практике. В последние годы в горнодобывающей промышленности были проведены комплексные исследования, обеспечившие существенное уменьшение выхода негабарита, надежное прогнозирование негативных воздействий взрывных работ на окружающую среду и инфраструктуру, начато внедрение простейших ВВ, изготовление которых может осуществляться на местах применения (главным образом, на крупных горных предприятиях), разработаны новые схемы взрывания и средств короткозамедленного и замедленного взрывания, значительно уменьшено число отказов взрывов на карьерах. Существенному прогрессу в указанном направлении способствовали работы [1 - 4,7], однако их рекомендации относятся в основном к обоснованию параметров отбойки, приводимых в корректировочных расчетах, а вопросы оптимизации показателей на стадии разработки проектной документации (типовых проектов) фактически не рассматриваются. Сложность такой задачи связана с многочисленностью подлежащих определению и оптимизации параметров, их взаимосвязанностью, наличием на практике существенных отклонений расчетных параметров от фактически получаемых при реализации проектов. Обоснованное ее решение невозможно без многовариантных расчетов, отличающихся выбором геометрических параметров расположения зарядов, их массой и конструкцией, типом ВВ, объемом буровых работ и т.д., что в свою очередь, делает необходимым применение ЭВМ.

Таким образом, решение проблемы получения взорванной горной массы заданного гранулометрического состава невозможно без всестороннего и глубокого изучения физических основ действия взрыва в твердой среде. Поэтому изучением механизма разрушения при взрывном нагруже-нии твердых сред, а также разработкой новых методов, повышающих интенсивность дробления горной массы, занимаются многие ученые как в

192

_Геотехнология_

нашей стране, так и за рубежом. Именно последние десятилетия знаменуется разработкой, освоением и широким внедрением в производство новых методов взрывных работ, позволивших в значительной мере решить проблему высококачественного дробления скальных пород.

Анализ зависимостей, определяющих возможность оценки наступления разрушения и его масштабов, а также данные наблюдений в промышленных условиях показывают, что при решении этой задачи значительную роль играют физико-механические характеристики горных пород. Вообще расчет на прочность любой конструкции, любой механической системы не может быть закончен на стадии определения напряжений и деформаций в произвольной точке системы. Сами напряжения и деформации рассчитываются по формулам, включающим определенные прочностные и деформационные характеристики материалов. Это все касается всех как железистых кварцитов, так руд цветных металлов, т.е. чем больше взрывная нагрузка на минералы, тем сильнее изменяется их структура и раскрытие зерен, а главное сильно меняются физико-механические свойства мелких кусков.

Таким образом, взрывной эффект положительно можно использовать при отбойке металлических руд, путем изменения методов, способов и параметров взрывания, а также применения высоко бризантных взрывчатых веществ. Все это позволит значительно улучшить применение дезин-теграторной технологии как по переработке отходов горного производства и шлаков, так и мелкоизмельченные минералы металлических руд, взятых непосредственно в забое [2].

Разработка металлических месторождений с производством товарной продукции из минерального сырья начата раньше других стран и на протяжении столетий производилась в больших объемах. По разным причинам добыча многих металлов на их территории приостановлена, но накопленные отвалы некондиционного сырья, отвалы золы, представляющие собой техногенные месторождения ценных минералов. В то же время техногенные месторождения могут быть включены в технологический и природный цикл и приносить прибыль, в том числе снижение размеров штрафных выплат на компенсацию наносимого окружающей среде ущерба.

Для извлечения металлов из некондиционного металлосодержащего сырья предлагается использовать комбинированные методы механической и химической активации в установках типа дезинтегратор. Свойства минералов при переработке в дезинтеграторах изменяются, а при скорости удара более 250 м/с вещества приобретают свойства отличные от исходных технологических свойств [3]. Проблема переработки излеченных на земную поверхность минеральных масс остается наименее разработанной и наиболее опасной для планеты Земля. Отставание возможностей перера-

193

_Известия ТулГУ. Науки о земле. 2016. Вып.3_

ботки от возможностей добычи, а также непредсказуемая конъюнктура полезных ископаемых усиливают актуальность этой проблемы, делая ее глобальной и основной для человечества.

При разработке сложных рудных месторождений извлечение запасов осуществляется в несколько этапов.

На первом этапе эксплуатации месторождения отрабатывают наиболее богатые руды, чтобы компенсировать затраты на строительство прибылью от продажи собственной продукции.

Второй этап разработки месторождения наступает, если возникает необходимость производства большего количества продукции. По мере уменьшения количества богатых запасов, прежний уровень производства обеспечивается за счет увеличения объемов добычи. Переход от разработки богатых запасов к бедным происходит не только из-за истощения запасов богатых руд, но и для экономии капитальных затрат и снижения удельных эксплуатационных затрат на добычу и переработку.

По исчерпанию и богатых и бедных запасов предприятие может компенсировать снижение выпуска конечной продукции переработкой хвостов первых двух этапов с использованием новых технологий, например, выщелачиванием. До освоений комплексных технологий разработки месторождений в ходе первых двух этапов освоения недр целенаправленно создавать условия для эффективной переработки хвостов обогащения на заключительном этапе.

При существующей технологии взрывания в окрестностях скважин образуется зона сжатия, в которой горная порода переизмельчается. Следствием является повышенный выход не сортируемых классов: вблизи скважин - мелких, в том числе мобильной пыли, а на периферии - негабаритов. Поэтому буровзрывные работы на карьерах, разрабатывающих скальные породы, должно обеспечивать интенсивное и равномерное дробление горных пород, достаточную производительность и надежную работу погрузочно-транспортного оборудования. При этом высокая эффективность работы карьера достигается, когда параметры взрывных работ выбраны в соответствии с технологией разработки. Для внедрения циклично-поточной и особенно поточной технологии необходимо еще более интенсивное дробление скальных пород и руд взрывом и получение компактного развала, соответствующего типу применяемого оборудования.

Дополнительную неопределенность при обосновании оптимальных решений вносит то обстоятельство, что рациональные параметры БВР в настоящее время фактически выбираются без учета комплексного влияния природных и техногенных факторов на результаты отбойки. Количественная оценка влияния каждого из таких факторов (их общее число может быть свыше 10), фактически не проводилась и представляет достаточно

194

_Геотехнология_

трудную задачу. Большинство из этих факторов являются взаимосвязанными, что, в свою очередь, усложняет оценку их влияния на выбор оптимальных решений по каждому из рассматриваемых вариантов БВР.

Физико-механические свойства горных пород на карьерах России и стран СНГ, их структура и гидрогеология весьма разнообразны и в значительной мере предопределяют степень дробления горных пород энергией взрыва.

На общее состояние и степень разрушения пород существенно влияют горнотехнические условия разработки. Уменьшение ширины рабочих площадок на нижних горизонтах карьера приводит к сокращению числа рядов взрываемых скважин, что сводит на нет преимущества многорядного короткозамедленного взрывания, и ведет к ухудшению дробления пород. Возрастают требования и к управлению шириной развала.

Взрываемые породные и рудные массивы на глубоких горизонтах обычно характеризуются сложной геологической текстурой, представленной различным направлением плоскостей наслоения, складчатостью и пространственной системой трещин различных размеров и густоты. Правильный учет анизотропии, механической прочности массива пород, трещино-ватости и напластований имеет большое значение при производстве буровзрывных работ, т. к. породы при взрыве всегда разрушаются по ослабленным плоскостям [4]. Наличие в массиве различного рода напластований, прослоек и целых включений с различными физико-механическими свойствами, пор, микро- и макротрещин и т.д. приводит к необратимым поглощениям и рассеиваниям энергии распространяющейся волны. В результате действия этих факторов наблюдается сильное затухание энергии взрыва, что приводит к неравномерности дробления горной массы.

В связи с этим появилась необходимость решать принципиально новые задач, в том числе автоматизации сводных расчетов параметров БВР. До настоящего времени эти расчеты проводились, в основном, как разовые работы. Проведению сводных расчетов предшествовала долгая работа по накоплению исходных данных. В настоящее время при стремительном изменении объемов производства, перераспределении и увеличении потоков очевидно динамичное изменение характеристик взрывных работ. В условия более или менее развитого карьера создаются предпосылки для детального изучения природных факторов, влияющих на взрываемость пород, непосредственно в обнаженных уступах. Основной метод достижения этого - геолого-структурное картирование в сочетании со съемкой трещиноватости пород по инструментально привязанным и разбитым на местности пикетами через 20 м маршрутам вдоль уступов карьера. В результате такого картирования существенно уточняется сводный геолого-

_Известия ТулГУ. Науки о земле. 2016. Вып.3_

структурный план карьера, составленный по материалам детальной разведки, дается петрографическая типизация горных пород месторождения с акцентом на их особенности, которые прямо влияют на взрываемость. Выделенные типы пород должны быть контрастны по физико-механическим свойствам, легко узнаваемы визуально и показаны на сводном геолого-структурном плане. Как правило, в материалах детальной разведки массивов, данных о физико-механических свойствах пород бывает недостаточно для характеристики выделенных типов. Поэтому по отдельным свойствам необходимы дополнительные испытания. В процессе геолого-структурных исследований необходимо также установить генетическую принадлежность и закономерности пространственного размещения выделенных петрографических типов пород с тем, чтобы в дальнейшем можно было уверенно прогнозировать их положение.

Суть идеи заключается в том, что при разработке проектов основные характеристики взрывных работ заносятся в базы данных. Достаточно иметь программное обеспечение, позволяющее объединить полученные базы данных, провести анализ их корректности и выполнить сводный расчет параметров взрыва. В настоящее время разработана методология использования результатов сводных расчетов для определения вкладов отдельных процессов в показатели взрыва. Суть сегодняшних взглядов сводится к тому, что эффективное управление параметра взрыва невозможно без адекватного информационного обеспечения, т.к. процесс принятия решений затруднен в связи с недостаточной формализацией. До последнего времени с целью автоматизации проектирования использовали компьютерные информационные системы, базирующиеся на концепциях баз данных, имитационного моделирования и экспертных систем, основным недостатком которых являлось рассмотрение процесса отбойки в отрыве от других характеристик технологии [5].

В задачу исследований входила разработка классификации пород по взрываемости. Поскольку доминирующим фактором взрываемости является трещиноватость, в первоначальном варианте такой классификации каждому классу по блочности присваивается своя категория взрываемости и, чем выше этот класс (больше размер блока), тем выше и категория взрываемости пород (сопротивляемости их разрушению при взрыве). Для каждой выделенной таким образом категории взрываемости пород необходимо рассчитать удельный расход ВВ и сетку скважин по формулам, учитывающим не только размер естественной отдельности, но и крепость пород. В результате расчетов может оказаться, что породы одного класса блочности, но существенно отличающиеся петрографически и, как следствие этого, по крепости, правильнее отнести к разным, обычно соседним категориям взрываемости. Первичная классификация апробируется на серии

_Геотехнология_

опытных взрывов, по результатам которых она уточняется. Уточнения касаются как параметров взрывания (удельного расхода ВВ, сетки скважин с учетом применяемых диаметров буровых долот, величины перебура и забойки, интервала замедления) по категориям пород, так и объема той или иной категории. Это обычно случается тогда, когда при одной и той же блочности и крепости отдельные породы отличаются повышенной вязкостью или сжимаемостью, за счет чего существенно повышается сопротивляемость их разрушению при взрыве. Такие породы переводятся в более высокую категорию взрываемости.

Путем совмещения геолого-структурного плана и карты блочности, строится карта взрываемости. Кроме границ пород различных категорий взрываемости, которые отражены на указанных картах, для проектирования массовых взрывов необходимо знать залегание господствующей системы трещин и слоистости пород в блоке. Эти данные берутся с геолого-структурного плана карьера. Классификация, особенно входящие в нее параметры взрывания, и карта взрываемости пород должны периодически корректироваться. Цель такой корректировки - оптимизация параметров взрывания и более дробное деление на категории взрываемости. Последнее достигается путем ввода промежуточных классов по трещиноватости, а соответственно и категории взрываемости горного массива.

Разрушение горных пород характеризуется пределом энергоемкости качественного дробления. Превышение этого предела созданием в разрушаемой среде повышенной плотности энергии ведет к тому, что процесс переходит из области дробления в область выброса с ухудшением равномерности дробления за счет выхода одновременно и пере измельченной руды, дробление которой увеличивает выход мелких мобильных фракций. Чем быстрее протекает процесс, взрывного разрушения, тем более дифференцируется гранулометрический состав отбитой руды. В том числе резко увеличивается объем излишне измельченной руды, содержащей мобильную пыль [6].

При снижении удельного расхода ВВ на отбойку и увеличении выхода горной массы с 1 м скважины за счет расширения сетки скважин и увеличенной высоты уступа выход кварцита кондиционных фракций возрастает, а пылеобразующих - уменьшается. Уровень разупрочнения пород в разрушаемом массиве обеспечивается при равномерном дроблении и минимальном переизмельчении полезного ископаемого методами отбойки со снижением энергетических затрат. Для этого кварциты отделяют от массива рассредоточенными комбинированными зарядами ВВ в наклонных скважинах, нижняя часть которых предназначена для проработки подошвы уступа, а верхняя, с меньшей линейной концентрацией энергии взрыва, -для оконтуривания верхней части отбиваемого участка массива.

_Известия ТулГУ. Науки о земле. 2016. Вып.3_

Исследования проводились в соответствии с разработанным способом взрывания разнопрочных массивов с крепкими включениями [7] повышение эффективности взрывного рыхления достигается за счет учета комплекса свойств вмещающих пород, включений и применяемых ВВ при определении параметров основных и дополнительных скважин и выборе ВВ закладываемых в них. Основные скважины бурили по принятым для данного предприятия диаметре и глубине. При этом в процессе бурения определяется наличие крепких включений, их контур в плане и отметки кровли, почвы и мощность по глубине каждой скважины. Дополнительные скважины бурятся внутри контура твердых включений в центре четырехугольников, образованных соседними основными скважинами. Дополнительные скважины не добуривают до почвы включения на величину от 1,5 до 5 их диаметров.

Для повышения выхода сортируемых классов руды с одновременным уменьшением образования негабаритов и мобильной пыли рекомендуется комбинированная схема расположения взрывных скважин. Подошва уступа разрушается взрыванием зарядов в слабонаклонных скважинах с уменьшенной концентрацией энергии взрыва, а основной массив - за счет взрыва зарядов нисходящего направления в укороченных отбойных скважинах [5]. Для условий Михайловского месторождения рекомендуется расход ВВ 1,1 кг/м3, а расстояние между веерами - 4 м.

На основании полученных в ходе исследований данных разрабатывается концепция охраны окружающей среды, в рамках которой проектируется технология разработки месторождения, отличающаяся минимальным выходом мобильной пыли, что адекватно улучшает состояние окружающей среды. Ведущую роль при этом играет процесс формирования гранулометрического состава, разрушенного взрывом скального массива. Параметры дробления руд для выщелачивания из них золота отличаются от параметров дробления при традиционной добыче тем, что должны удовлетворять условиям извлечения золота без дополнительной переработки на заключительном этапе разработки месторождений - выщелачивании металлов [8 - 10]. Разупрочнение минералов достаточно провести только по зерновым границам, что обеспечивает в селективность извлечения золота из минералов. Золото выщелачивается практически только из рудных фракций крупностью до 50 мм. На классы 50-150 мм приходится еще 10 % золота и 20 % руды.

Экспериментальное исследование параметров взрыва осуществлены также на месторождении Якутии. Подэтажное обрушение с торцовым выпуском руда предопределяло способ отбойки в зажатой среде, исключающий многорядное взрывание. Качество дробления было неудовлетворительным, а выход негабарита составлял 10 %. Вследствие затраты энер-

Геотехнология

гии на уплотнение зажимающей среды, отбиваемый первым рядом зарядов, слой дробится недостаточно. Отбитая первым рядом зарядов руда перемещается поршневым действием газов и уплотняет зажимающую среду. Поскольку среда препятствует развалу раздробленного массива, по линии зарядов образуется открытая щель шириной 0,9...1,0 м. Взорванный слой вдавливался в зажимающую среду без дробления. Следствием этого было чрезмерное уплотнение отбитого слоя. Для отбойки был реализован вариант отбойки слоя с использованием врубовых скважин и внутри - веерного замедления. Дополнительно к вертикальному вееру скважин бурили две наклонные скважины под углом 80...85° в сторону обрушения.

Применяли мгновенное взрывание опережающих наклонных скважин с замедлением. Если при базовом способе отбойки руда отделялась от массива без разрыхления взрываемого слоя, то в предложенном варианте происходило интенсивное дробление и равномерное размещение руды в зоне. Гранулометрический состав определяли фотопланиметрическим способом и ситовым анализом (таблица).

Гранулометрический состав отбитой руды

Размер фракций, мм 0...2 5 25...50 50...100 100...200 200...300 300...400

Д ,иаметр скважин 57 мм

Доля фракций, % 40,25 8,77 22,94 20,53 5,47 2,02

Диаметр скважин 57 мм

Доля фракций, % 35,5 12,7 20 21,8 9,4 0,6

Экспериментальная технология обеспечила оптимальную степень дробления - выход некондиционных фракций +300 м составил 1...2 % против 10...12 % при базовом способе отбойки. Процент выхода несортируе-мых классов - 20 мм составил 40 %. Промышленный эксперимент подтвердил возможность управления показателями взрыва для оптимизации процессов выщелачивания на заключительном этапе разработки месторождения путем учета энергии взрыва. Проведенные исследования подтвердили, что при производстве буровзрывных работ в карьере необходимо учитывать категорию трещиноватости и коэффициент крепости в кварцитах определенного петрографического состава и структурного залегания, а также пространственное положение структурно-однородных зон и угол падения шарниров складок. В них будут часто перемежаться зоны разного вещественного состава, трещиноватости и коэффициента крепости. В связи, с чем рекомендуется в отдельных случаях по возможности ориентировать взрывные блоки длинной стороной параллельно простиранию структуры.

В подземных условиях при отработке (нарезке) камер при камерно столбовой системе разработки разрезную щель предпочтительно располагать ортогонально осям шарниров складок. Все перечисленные особенности неод-

_Известия ТулГУ. Науки о земле. 2016. Вып.3_

нократно использовались при проектировании параметров БВР в сложно-структурных массивах при испытаниях в производственных условиях и показали высокую сходимость теоретических расчетов с практическими результатами при массовых взрывах в карьерах и шахтах при добыче и переработке железистых кварцитов в частности на ЦГОКе, КМА руда и других крупных горнорудных предприятиях.

Важнейшими направлениями дальнейших исследований в области снижения техногенное воздействие процессов добычи и переработки руд на природно-технические экосистемы окружающей среды, с целью рационального освоения минерального сырья целесообразно реализовать следующие мероприятия

1. Для повышения эффективности и экологической безопасности взрывных работ целесообразно применять взрывчатые вещества с малым содержанием тротила, а также эмульсионные и гелеобразные взрывчатые вещества. Целесообразно ориентироваться на скважинные заряды с осевыми полостями.

2. Для повышения устойчивого режима детонации применять универсальный канальный боевик, отличительная особенность которого заключается в сочетании детонирующего заряда взрывчатого вещества с продольной пустотной полостью. Отличительной особенностью новых конструкций зарядов является формирование устойчивых полостей различного назначения до начала производства взрыва.

3. Применение зарядов с универсальным канальным боевиком позволяет на 10...15 % сократить расход дорогостоящих и дефицитных взрывчатых веществ и, не увеличивая удельный расход, обеспечить снижение диаметра среднего куска взорванной горной массы на 15...20 % при компактном развале с коэффициентом разрыхления 1,15 - 1,20 и за счет направленного развития взрыва достичь проектной отметки подошвы уступа.

4. Сетку буровзрывных скважин следует располагать в блоке так, чтобы концентрация напряжений от взрыва одновременно взрываемых групп зарядов приходилась на приосевые крупноблочные зоны;

5. Инициирование скважинных зарядов их порядок следует обеспечивать с учётом концентрации упругих волн напряжений на наиболее трудно взрываемых участках массива, где требуется наибольшая концентрация напряжений.

Список литературы

1. Повышение эффективности взрывной отбойки на основе новых способов инициирования скважинных зарядов на карьерах / В.И. Кома-щенко, В.И. Голик, В.А. Белин, А.Л. Гапоненко // М: ГИАБ. № 9. 2014. С. 293-304.

_Геотехнология_

2. Лукьянов В.Г., Комащенко В.И, Шмурыгин В. А. Взрывные работы. Учебник. Изд. -2-е. Из-во Томского политехнического университета. 2013. 403с.

3. Vladimir Golik, Vitaly Komashchenko, Vladimir Morkun, Gaponenko Irina. Improving the effectiveness of explosive breaking on the bade of new methods of borehole charges initiation in quarries. Metallurgical and Mining Industry, 2015. № 7. P. 383-387.

4. Комащенко В.И., Носков В.Ф., Исмаилов Т.Т. Взрывные работы. М.: Высшая школа, 2007. 439 с.

5. Komashchenko V.I., Erokhin I.V. IRON ORE EXPLOSIVE BLASTING TECHNOLOGY IMPROVEMENT, WHICH REDUCES SOIL AND ENVIRONMENT POLLUTION. Technische University Bergakademie Freiberg, Germany Publisher: Medienzentrum der TU Bergakademie Freiberg Printed in Germany ISSN: 2190-555X. 2014. С. 185 -193.

6. Komashchenko V.I., Gaponenko A.L., Belin V.A., Petin A.N. WAY OF EXPLOSIVE OTBOYKA OF ROCKS ON PITS. Patent for the invention, RUS 2382327 15.10.2008

7. Экологические проблемы разработки рудных месторождений КМА/ В. И. Голик, О. Н. Полухин, А. Н. Петин, В. И. Комащенко // Горный журнал. М. 2013, №4. С. 91-98.

8. Golik V.I.., Koma^shenko V.I. Nature protection technologies of management of a condition of the massif on a geomechanical basis. М.: KDU.2010. P. 520.

9. Komashchenko V.I., Golik V.I, Drebenstedt K. Effect of geological exploration and mining on the environment. M.: KDU. 2010. P. 356.

11. Исмаилов Т.Т., Комащенко В.И., Голик В.И. Техногенное воздействие на природно-технические геосистемы //Горный информационно-аналитический бюллетень. М.: 2009. №4. С.276-278.

12. Белин В.А., Дугарцыренов А.В., Цэдэнбат А. Взрывание неоднородных массивов горных пород с вечномерзлыми линзообразными включениями. Взрывное дело: Сборник научных трудов. Отдельный выпуск Горного информационно-аналитического бюллетеня. 2007. №ОВ7. C. 266-272.

13. Лабораторные и практические работы по разрушению горных пород взрывом: Учебное пособие для вузов / Б.Н. Кутузов [и др.]// М.: Недра, 1981. 255 с.

Комащенко Виталий Иванович, д-р техн. наук, проф., ecology@,tsu.tula.ru, Россия, Владикавказ, Северо-Кавказский государственный технологический университет»,

Анциферов Сергей Владимирович, д-р техн. наук, доц., зав. кафедрой, antsseramail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,

_Известия ТулГУ. Науки о земле. 2016. Вып.3_

Саммаль Андрей Сергеевич, д-р техн. наук, доц., проф., antsser@,mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет

INFLUENCING STRUCTURE PECULIARITIES AND PHYSICAL-MECHANICAL PROPERTIES OF MASSIFS UPON QUALITY OF BLASTING ORE AND EFFICIENCY

OF ENVIRONMENTAL PROTECTION

V.I. Komashenko, S.V. Anciferov, A.S. Sammal

Submitted analysis of modern condition for drilling and blasting operations at the Russian and Ukrainian mining enterprises showed that rational parameters of drilling and blasting operations at open pits are really chosen without taking into account of complex influencing natural and anthropogenic factors upon blasting results. Researches showed that by drilling and blasting operations in an open pit we must take into account a class of jointing and solidity.

Key words: minerals, breaking ore, blasting, open pit, borehole charge, drilling and blasting operations, environmental protection, jointing.

Koma^shenko Vitalyi Ivanivich, doctor of science, full professor, ecolo-gy@tsu.tula.ru, Russia, Vladikavkaz, North- Caucasian State Technological University,

Antsiferov Sergei Vladimirovich, Doctor of Science, Docent, Head of ckair, antsseramail. ru, Russia, Tula, Tula State University,

Sammal Andrei Sergeevich, Doctor of Science, Full Professor, antssera mail. ru, Russia, Tula, Tula State University

Reference

1. Povyshenie jeffektivnosti vzryvnoj otbojki na osnove novyh sposobov iniciirovanija skvazhinnyh zarjadov na kar'erah / V.I. Koma-shhenko, V.I. Golik, V.A. Belin, A.L. Gaponenko // M: GIAB. № 9. 2014. S.293-304.

2. Luk'janov V.G., Komashhenko V.I, Shmurygin V.A. Vzryvnye rabo-ty. Uchebnik. Izd. -2-e. Iz-vo Tomskogo politehnicheskogo universiteta. 2013. 403 s.

3. Vladimir Golik, Vitaly Komashchenko, Vladimir Morkun, Gaponen-ko Irina. Improving the effectiveness of explosive breaking on the bade of new methods of borehole charges initiation in quarries. Metallurgical and Mining Industry, 2015. № 7. P. 383-387.

4. Komashhenko V.I., Noskov V.F., Ismailov T.T. Vzryvnye raboty. M.: Vysshaja shkola, 2007. 439 s.

5. Komashchenko V.I., Erokhin I V. IRON ORE EXPLOSIVE BLAST-ING TECHNOLOGY IMPROVEMENT, WHICH REDUCES SOIL AND EN-VIRONMENT POLLUTION. Technische University Bergakademie Freiberg, Germany Publisher: Medienzentrum der TU Bergakademie Freiberg Printed in Germany ISSN: 2190-555X. 2014. S. 185 -193.

6. Komashchenko V.I., Gaponenko A.L., Belin V.A., Petin A.N. WAY OF EXPLOSIVE OTBOYKA OF ROCKS ON PITS. Patent for the invention, RUS 2382327 15.10.2008

7. Jekologicheskie problemy razrabotki rudnyh mestorozhdenij KMA/ V. I. Golik, O. N. Poluhin, A. N. Petin, V. I. Komashhenko // Gor-nyj zhurnal. M. 2013, №4. S. 91-98.

8. Golik V.I.., Komashshenko V.I. Nature protection technologies of management of a condition of the massif on a geomechanical basis. M.: KDU.2010. P. 520.

202

Геотехнология

9. Komashchenko V.I., Golik V.I, Drebenstedt K. Effect of geological exploration and mining on the environment. M.: KDU. 2010. P. 356.

11. Ismailov T.T., Komashhenko V.I., Golik V.I. Tehnogennoe voz-dejstvie na pri-rodno-tehnicheskie geosistemy //Gornyj informacionno-analiticheskij bjulleten'. M.: 2009. №4. S.276-278.

12. Belin V.A., Dugarcyrenov A.V., Cjedjenbat A. Vzryvanie neod-norodnyh massi-vov gornyh porod s vechnomerzlymi linzoobraznymi vkljuchenijami. Vzryvnoe delo: Sbornik nauchnyh trudov. Otdel'nyj vy-pusk Gornogo informacionno-analiticheskogo bjulletenja. 2007. №OV7. C. 266-272.

13. Laboratornye i prakticheskie raboty po razrusheniju gornyh porod vzryvom: Uchebnoe posobie dlja vuzov / B.N. Kutuzov [i dr.]// M.: Nedra, 1981. 255 s.

УДК 669.004.8

ЭКОЛОГИЧЕСКИ РАЦИОНАЛЬНАЯ ГЕОТЕХНОЛОГИЯ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА СТРОИТЕЛЬНОЙ КЕРАМИКИ

Р.Г. Рябов, М.В. Хмелевский

Рассмотрен механохимический способ повышения качества керамического кирпича, заключающийся в совместных действиях на обрабатываемый объект механических воздействий и химических реагентов. Введение в состав керамических масс пластифицирующих поверхностно-активных веществ и комплексных добавок улучшают реологические свойства исходного сырья, усиливают взаимодействия между частицами твердой фазы в результате активации. Механические воздействия повышают прочность готовых изделий и архитектурную выразительность.

Ключевые слова: механохимическая активация, комплексная добавка, активированная глинистая суспензия, комбинированное глинистое сырье, пиритсодержащие глины, керамзитовые глины.

Сущность механохимического способа заключается в совместных действиях на обрабатываемый объект механических воздействий и химических реагентов [1,2].

В производстве стеновой керамики таким объектом является глинистое сырье или формовочная масса, суспензия (ангоб), глазурь, полимерные краски.

При введении в состав керамических масс, пластифицирующих поверхностно-активных веществ (типа СДБ и др.) улучшаются их реологические свойства, а при механических воздействиях (измельчении, пере-

203