автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.11, диссертация на тему:Управление подземными массовыми взрывами при отбойке руд с использованием компьютерных технологий

На правах рукописи

РГ5 ОД

2 1 А Я Г 2£]

ЛУКИЧЁВ Сергей Вячеславович

УПРАВЛЕНИЕ ПОДЗЕМНЫМИ МАССОВЫМИ ВЗРЫВАМИ ПРИ ОТБОЙКЕ РУД С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КОМПЬЮТЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Специальность: 05.15.11 - "Физические процессы горного

производства"

Автореферат

Диссертация на соискание учёной степени доктора технических наук

Москва 2000

Работа выполнена в Горном институте Кольского научного центра Российской Академии наук

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор С.Д.Викторов доктор технических наук, профессор В.А.Белин доктор физико-математических наук Н.М.Сырников

Ведущая организация - ОАО «Апатит»

Защита состоится "У" ¿¿/Ш^ 2000 г. в /У ~~на заседании диссертационного совета Д 003.20.01 в Институте проблем комплексного освоения недр РАН по адресу: 111020, Москва, Крюковский туп. 4.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института проблем комплексного освоения недр РАН

Автореферат разослан " /" г.

Ученый секретарь Диссертационного совета,

канд. техн. наук ^^---ч Г.И.Богданов

И1ЭМ- вч-5'05,0

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Устойчивая потребность в минеральном сырье при тенденции снижения содержания полезного ископаемого в отрабатываемых месторождениях приводит к необходимости постоянного увеличения объемов добычи, а следовательно к интенсивному углублению горных работ и ухудшению горно-геологических условий их ведения.

На горных предприятиях буровзрывные работы занимают ведущее место как по сложности и ответственности, принимаемых для их реализации инженерных решений, так и по доле в себестоимости добываемой горной массы. При этом основной объем буровзрывных работы приходится на массовые взрывы, от результативности которых зависит качество дробления горной массы и, следовательно, затраты на последующих стадиях ее выемки и переработки. Таким образом, повышение эффективности взрывного дробления, особенно в ухудшающихся горно-геологических условиях, является одним из основных факторов стабильной работы горных предприятий.

Многочисленными исследованиями отечественных и зарубежных ученых установлено влияние энергетических характеристик заряда взрывчатого вещества, упруго-прочностных характеристик массива горных пород и его напряженного состояния на производимое взрывом разрушение. Вместе с тем, на сегодня отсутствуют четкие закономерности, связывающие параметры разрушения с механическими свойствами массива, и как следствие надежные методы расчета оптимальных параметров отбойки, о чем свидетельствует их многочисленность и зачастую тесная привязка к конкретным условиям ведения взрывных работ.

Повышение надежности методов расчета может быть обеспечено за счет максимального учета упруго-прочностных характеристик массива горных пород и условий его взрывания, что невозможно без детального изучения механизма динамического деформирования и разрушения горных пород, а также развития средств информационного обеспечения взрывных работ.

Применительно к массовым взрывам, подготовка и реализация которых является сложной, трудоемкой и ответственной задачей, создание методических и программных средств автоматизированного

проектирования, обеспечивающих снижение затрат на взрывную подготовку горной массы, является актуальной проблемой, решению которой и посвящена диссертационная работа.

Работа выполнялась в период с 1980 по 1999г. в соответствии с планами научно-исследовательских работ Горного института Кольского научного центра РАН. В диссертации обобщены результаты исследований, выполненных по заданиям ГКНТ и общеакадемической проблеме 3.2.1.3 "Научные основы совершенствования отбойки горных пород при открытой и подземной разработке полезных ископаемых" в рамках следующих тем: "Исследование и совершенствование скважинной отбойки при отработке мощных месторождений в условиях высокого горного давления" (1980-1985гг.), "Развитие научных основ технологии взрывных работ в напряженных средах" (1986-1990гг.), " Развитие научных основ разрушения горных пород и новых направлений производства взрывчатых веществ (ВВ) на основе комплексной переработки минерального сырья" (1991-1995 гг.), "Разработка автоматизированной информационной системы горнообогатительных предприятий Кольского полуострова" (1993-1996гг.), "Разработка системы управления дробящим и сейсмическим действием взрывов на основе новых взрывчатых веществ, способов взрывания и информационных технологий" (1996-1999 гг.), "Развитие научных основ информационных технологий и компьютерного моделирования процессов добычи и обогащения руд Кольского полуострова" (1997-1999 гг.).

Кроме этого, часть диссертационной работы выполнялась по проекту Российского фонда фундаментальных исследований № 96-0565142 и хозяйственным договорам с ОАО «Апатит».

Целью роботы является повышение эффективности взрывных работ на основе учета закономерностей разрушения скального массива скважинными зарядами и создания компьютерной технологии проектирования подземных массовых взрывов.

Идея работы заключается в использовании математических моделей взрывных процессов и цифровых моделей объектов горной технологии для развития методов управления подземными массовыми взрывами и создания на их основе технологии автоматизированного проектирования размещения скважин в массиве горных пород.

Положения, представляемые к защите:

¡.Численная модель взрыва цилиндрического заряда, реализующая механизм динамического деформирования и разрушения упруго-пластической среды, позволяет исследовать быстротекущий процесс дезинтеграции горных пород и влияние на него параметров заложения зарядов, упруго-прочностных характеристик и напряженного состояния массива.

2. Повышение эффективности взрывного дробления горных пород достигается за счет дифференцированного выбора параметров сква-жинной отбойки, основанного на учете горно-геологических условий взрывания и корреляции данных геологического опробования с упруго-прочностными характеристиками массива.

3.Система моделирования объектов горной технологии, построенная на использовании трехмерной интерактивной графики, клиент-серверных технологий и работе с локальными и удаленными базами данных, позволяет реализовать комплексный подход при решении геологических, маркшейдерских и технологических задач в едином информационном пространстве горного предприятия, что повышает оперативность и точность проектных работ.

4. Компьютерная технология автоматизированного проектирования массовых взрывов, реализующая алгоритм вычисления рациональных параметров отбойки и методы интерактивного размещения скважин в отбиваемом объеме, обеспечивает снижение затрат на подготовку и проведение взрывных работ за счет возможности многовариантной оценки принимаемых решений.

Научная новизна.

1. Разработана двумерная численная модель взрыва цилиндрического заряда в массиве горных пород (ГП), отличающаяся тем, что в ней одновременно учтены динамические процессы, происходящие во взрывной полости и деформируемой, разрушающейся упруго-пластической среде.

2. Выявлены закономерности формирования зон разрушения от взрыва одиночного и группы скважинных зарядов при различных начальных и граничных условиях. Установлено, что при взрыве цилиндрического заряда более 95% от всей энергии, переданной в массив через сечение взрывной полости, передается за время, равное пробегу продольной волной расстояния в 60 радиусов полости (г0), а заряд длиной более 140г0 работает как бесконечно длинный.

3.Получена расчетная зависимость, связывающая скорость роста зоны разрушения (с,) при взрыве цилиндрического заряда в массиве со скоростью распространения в нем продольной волны (с/) и коэффициентом Пуассона (и), в соответствии с которой отношение скоростей при увеличении коэффициента Пуассона с к-0.1 до у=0.4 уменьшается с с,/с/=0.45 до с,/с/=0.35. Теоретически обоснован способ оценки среднего радиуса зоны разрушения при взрыве цилиндрического заряда по скорости роста зоны разрушения и длительности первого положительного полупериода низкочастотной составляющей скорости смещения массива. Показано, что высокочастотная составляющая скорости смещения массива в ближней зоне действия взрыва цилиндрического заряда практически не зависит от размеров производимого разрушения и связана зависимостью с радиусом взрывной полости и скоростями распространения продольной и поперечной волн.

4. Предложена методика автоматизированного расчета рациональных параметров скважннной отбойки на основе учета напряженного состояния массива, определяемого исходя из условий взрывания, и упруго-прочностных характеристик ГП, получаемых в результате их корреляции с данными геологического опробования месторождения.

5.Разработана системы моделирования объектов горной технологии (Сео1есЬ-30), построенная на использовании: трехмерной интерактивной графики; локальных и удаленных БД; клиент-серверных технологий. Функционирование системы в локальной компьютерной сети позволяет реализовать комплексный подход при решении геологических, маркшейдерских и технологических задач в едином информационном пространстве горного предприятия.

6.Предложена методология, разработаны алгоритмы и программные средства автоматизированного проектирования подземных массовых взрывов, в основу которых положены методы расчета рациональных параметров отбойки, моделирования условий взрывания и создания моделей взрывных скважин, а также компьютерные средства формирования проектной документации.

Обоснованность и достоверность научных положений и выводов подтверждается:

- сопоставимостью данных численного моделирования с результатами известных аналитических решений, лабораторных и натурных экспериментов;

- положительными результатами опытно-промышленной проверки методики и программных средств автоматизированного проектирования массовых взрывов.

Практическое значение работы.

1. Получены расчетные зависимости, позволяющие по параметрам сейсмического сигнала в ближней зоне действия взрыва с достаточной для практики степенью точности находить размеры произведенного взрывом разрушения.

2.Создана система моделирования объектов горной технологии (Сео1есЬ-30), являющаяся платформой для автоматизации решения различных горно-геологических и горно-технологических задач.

3.На платформе Сео1есЬ-30 разработана компьютерная технология автоматизированного проектирования подземных массовых взрывов, обеспечивающая определение рациональных параметров отбойки, создание объемных моделей скважин и формирование проектной документации.

Реализация работы. Результаты исследований и практические рекомендации вошли составной частью:

-в "Методику расчета параметров буровзрывных работ" (применительно к рудникам ПО «Апатит»), Апатиты, Горный институт КНЦ РАН, 1986, 12 с.;

-в "Методику автоматизированного расчета основных параметров скважинной отбойки" (применительно к рудникам ПО «Апатит»), Апатиты, Горный институт КНЦ РАН, 1990, 28 с;

- в "Инструкцию по расчету радиуса сейсмически опасных зон при массовых взрывах для жилых массивов и подземных горных выработок", Апатиты, Горный институт КНЦ РАН, 1994, 17с.

Кроме этого на 4-х рудниках ОАО «Апатит», отрабатывающих 6 месторождений открытым и подземным способом, внедрены:

- Система моделирования объектов горной технологии, как основа системы автоматизированного планирования, проектирования и сопровождения горных работ (Оео1есЬ-ЗВ-Апатит);

- Подсистема автоматизированного проектирования подземных массовых взрывов, функционирующая на Кировском руднике в режиме опытно-промышленной эксплуатации.

Переход к практике автоматизированного проектирования подземных массовых взрывов на ОАО «Апатит» позволил за счет

дифференцированного выбора параметров скважинной отбойки снизить в среднем на 7% удельный расход ВВ на отбойку руды и на 26% - на вторичное дробление при выпуске руды из секций.

Экономический эффект от внедрения результатов работы составит только для Кировского рудника 17.5 млн.руб/год в ценах 1999 г.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались на Всесоюзном научно-техническом совещании "Совершенствование буровзрывных работ в народном хозяйстве" (г. Губкин, 1988г.), Всесоюзной конференции по механике горных пород (Бишкек, 1989г.), Всесоюзной научно-технической конференции "Теория и практика проектирования, строительства и эксплуатации высокопроизводительных подземных рудников" (Москва, 1990 г.), Всесоюзной научной конференции "Проблемы охраны окружающей среды" (Мурманск, 1991г.), Международном семинаре "Автоматизация научных исследований в геологии, горном деле, экологии" (Москва, 1991г.), Научно-технической конференции "Опыт ведения работ по устойчивости уступов и бортов карьеров с использованием новой техники в горнодобывающей промышленности" (Ковдор, 1991г.), Международном семинаре "Численные методы в геомеханике" (Москва, 1992 г.), Международном конгрессе по механике разрушения (Киев, 1993 г.), Международном симпозиуме "Горное дело в Арктике" (С.Петербург, 1994г.), Международной конференции АЯСОМ-97 (Москва, 1997 г.), Международном научной конференции "Современные проблемы разрушения массивов горных пород" (Москва, 1998 г.), Международной научной конференции "Проблемы и перспективы освоения минерального сырья и подземного пространства Северо-Запада России" (Апатиты, 1999 г.), технических советах ОАО «Апатит».

Публикации. По теме диссертации автором опубликовано 30 печатных работ, в том числе одна монография и одно авторское свидетельство на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, изложенных на 267 страницах, содержит 105 рисунков, 22 таблицы и список использованных источников из 135 наименований работ отечественных и зарубежных авторов.

Автор считает своим долгом выразить благодарность сотрудникам Горного института д.т.н. С.А.Козыреву, д.т.н. Д.С.Подозерскому, д.т.н.А.Д.Вассерману, к.т.н.О.В.Наговицину, н.с. Т.В.Буяновой, н.с.

Э.И.Фаттахову, инж. А.Г.Кершинскому за участие и помощь в проведении исследований, а также работникам ОАО «Апатит»

A.В.Григорьеву, B.C. Свинину, В.Ф.Егорову, В.Ю. Запорожцу, Е.В.Ивановскому, Б.Л.Коробову, А.В.Крыжановскому за содействие при внедрении результатов работы.

Особую благодарность автор приносит академику РАН Н.Н.Мельникову и д.т.н. А.А.Козыреву за внимание к работе и помощь в ее реализации.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Вопросам теории разрушения и повышения эффективности действия взрыва посвящены работы большого числа ученых, среди которых можно выделить труды Н.В.Мельникова, Е.И.Шемякина, Г.П.Демидюка, Г.И.ГТокровского, Ф.А.Баума, С.С.Григоряна,

B.В.Адушкина, В.Н.Родионова, Б.Н.Кутузова, С.Д.Викторова, В.А.Боровикова, Н.Н.Казакова, А.Н.Ханукаева, Б.Р.Ракишева, В.Н.Мосинца, А.В.Белина, А.А.Спивака, В.М.Кузнецова, М.Г.Менжулина, Э.Е.Ефремова, Г.М.Крюкова, М.В.Друкованного, И.В.Машукова, В.А.Падукова, Н.М.Сырникова, Г.П.Парамонова, Д.С.Подозерского, С.А.Козырева, В.М.Закалинского, Е.Н.Шера и многих других, создавших и развивших основы теории и практики взрывного разрушения горных пород.

По мере накопления экспериментальных данных менялись представления о процессах, происходящих при разрушении массива ГП, что приводило к необходимости усложнения модели поведения среды и привлечения для его описания более сложного математического аппарата. В развитии теории действия взрыва можно выделить три периода:

Первый, когда модель взрыва объясняла качественную сторону процесса разрушения. Развитие такого рода представлений привело к возникновению теорий поршневого и волнового действия взрыва, которые несмотря на свою логичность не могли дать ответы на многие практические вопросы.

Второй, который характеризуется широким использованием математического аппарата и применением аналитических методов исследования. Математическая постановка задачи приводит к системе уравнений довольно сложного вида, поэтому для получения аналити-

ческого решения исходные уравнения упрощались, в результате чего появился ряд моделей, наиболее известными из которых являются:

- взрыв в пластической уплотняющейся среде;

- взрыв в среде со свойствами идеальной несжимаемой жидкости;

- взрыв в упругой среде;

- взрыв в упруго-пластической среде.

Третий, который характеризуется появлением численных методов решения дифференциальных уравнений, что позволило отказаться от упрощения исходной системы уравнений и значительно усложнить модель среды, сделав ее более адекватной реальным средам. Анализ работ показал, что для решения уравнений динамики деформируемого твердого тела и газодинамики продуктов детонации в наибольшей степени подходит конечно-разностный метод, теория которого изложена в работах МЛ.Уилкинса и С.К.Годунова.

Совершенствование моделей взрывных процессов позволило к настоящему времени достаточно хорошо изучить механизм действия взрыва, обладающего осевой и центральной симметрией. Как правило, это модели, в основу которых положены одномерные уравнения сохранения массы, импульса и реже энергии. С их использованием исследовано влияние энергетических характеристик ВВ и механических свойств ГП на размеры зон разрушения и долю передаваемой в массив энергии заряда. Менее развитой из-за необходимости учета динамических явлений во взрывной полости и массиве является теория разрушения ГП взрывом одиночного и группы цилиндрических зарядов: слабо исследовано влияние геометрических размеров заряда, его конструкции, удельной энергии, способа инициирования и условий взрывания на формирование во времени зоны разрушения; не до конца ясен вопрос о времени передачи основной доли энергии заряда ВВ в массив и связи параметров сейсмического сигнала в ближней зоне действия взрыва с характеристиками массива и параметрами его разрушения.

Одним из основных направлений совершенствования практики взрывных работ была и остается оптимизация их параметров за счет учета энергетических характеристик зарядов ВВ и упруго-прочностных характеристик массива ГП. Изначально существует два подхода для получения зависимостей по расчету параметров буровзрывных работ (БВР): эмпирический и теоретический.

Эмпирические формулы и методы расчета, как правило, построены

на принципе пропорциональности объема разрушения величине заряда ВВ. При этом удельный расход ВВ на отбойку рассчитывается через коэффициенты, подбираемые опытным путем, а линия наименьшего сопротивления (ЛНС) и расстояние между зарядами находятся из геометрических соображений.

Теоретические формулы получаются в результате аналитического решения упрощенной системы уравнений, реализующих ту или иную модель поведения массива ГП. Данные формулы лучше учитывают влияние упруго-прочностных характеристик массива по сравнению с эмпирическими зависимостями и требуют меньше времени на привязку к конкретным условиям взрывания. Главная трудность при использовании теоретических формул заключается в их сложности, которая возрастает в той мере, в которой делается попытка учета всех влияющих на взрыв факторов. На практике это выливается в необходимость сбора большого объема исходных данных и применения для самих расчетов компьютеров.

Проблема оперативного получения исходных данных по свойствам массива и условиям взрывания, необходимых для расчета параметров отбойки и проектирования взрыва, может быть решена за счет использования системы моделирования объектов горной технологии, построенной на принципе свободного доступа к геологическим, маркшейдерским и технологическим базам данных (БД) в едином информационном пространстве горного предприятия. Анализ рынка программных продуктов такого класса показал, что несмотря на ведущиеся в этом направлении работы, на сегодня не существует готовой российской системы моделирования объектов горной технологии, способной решать весь комплекс задач по геологическому, маркшейдерскому и технологическому обеспечению горных работ и служить платформой для реализации различных компьютерных технологий, в том числе и в области автоматизированного проектирования массовых взрывов. Известные же зарубежные системы, несмотря на широкие возможности, имеют высокую стоимость и слабо адаптированы к стандартам работы российских горных предприятий.

Таким образом, анализ состояния проблемы позволил сформулировать следующие задачи:

1. Разработать двумерную модель динамического деформирования и разрушения массива ГП взрывом цилиндрического заряда и провести

численные эксперименты по изучению влияния конструкции заряда и условий взрывания на характер и размеры разрушения, время передачи в массив энергии заряда, скорость роста зоны разрушения и параметры сейсмического сигнала в ближней зоне действия взрыва.

2. Используя результаты численных экспериментов, разработать методику расчета основных параметров скважинной отбойки для массовых взрывов в сложных горно-геологических условиях.

3.Создать компьютерную систему моделирования объектов горной технологии.

4.В рамках системы моделирования объектов горной технологии разработать подсистему проектирования массовых взрывов.

5. Провести опытно-промышленную проверку системы моделирования объектов горной технологии и подсистемы проектирования массовых взрывов.

Объектом исследований при решения поставленных задач были выбраны рудники ОАО «Апатит», характеризующиеся большой изменчивостью руд и пород, высокими тектоническими напряжениями и разнообразными условиями взрывания. Поэтому результаты исследований могут быть частично или полностью использованы на большинстве подземных рудников.

На защиту выносятся следующие положения:

7. Численная модель взрыва цилиндрического заряда, реализующая механизм динамического деформирования и разрушения упруго-пластической среды, позволяет исследовать быстротекущий процесс дезинтеграции ГП и влияние на него параметров заложения зарядов, упруго-прочностных характеристик и напряженного состояния массива.

Взрывное разрушение является самым распространенным способом подготовки горной массы перед ее выемкой. При этом наиболее технологичными и широко используемыми являются шпуровые и скважинные заряды, отличающиеся друг от друга только геометрическими размерами.

Для того чтобы математическая модель взрывного разрушения массива ГП правильно отражала реальный процесс, сформулируем основные требования, предъявляемые к ней:

1. Взрыв и сопутствующее ему разрушение - это быстротекущий процесс, от скорости протекания которого зависят в немалой степени

конечные размеры зон разрушения, поэтому модель должна быть динамической.

2.Разрушению от взрыва единичного заряда подвержена ограниченная область массива, размеры которой, в свою очередь, зависят от геометрических размеров и конструкции заряда. Таким образом, следующее требование состоит в учете геометрических размеров и конструкции заряда при построении модели взрывного разрушения.

3.Масштаб и характер взрывного разрушения в значительной мере зависят от энергетических характеристик ВВ и механических свойств массива ГП, поэтому одним из основных требований, предъявляемых к модели, является их максимальный учет.

4. Реакция взрывного превращения охватывает заряд ВВ не целиком и сразу, а распространяется от мест его инициирования со скоростью детонационной волны. Таким образом, учет механизма детонации при моделировании разрушения от взрыва удлиненного цилиндрического заряда столь же необходим, как и учет фактора времени, геометрических размеров и условий работы заряда, механических свойств массива.

Перечисленные требования были реализованы с учетом следующих упрощающих ограничений:

- скорости распространения продольной и поперечных волн не зависят от направления;

- динамические пределы прочности ГП на сдвиг и разрыв являются функциями их статических пределов, скорости деформации и величины пластической деформации;

- расширение продуктов детонации во взрывной полости подчиняется адиабатическому закону, а их утечка через образующиеся трещины не учитывается.

Были разработаны два варианта численной модели: двумерная осесимметричная и двумерная плоская.

Уравнения, описывающие поведение массива ГП

Исходя из перечисленных требований и ограничений, была выбрана математическая модель, реализующая упруго-пластическое поведение среды с разрушением. В основу модели положены двумерные уравнения динамики деформируемого твердого тела (для случая осевой симметрии 1, для плоского случая с1= 0):

1 8У г>и Вп и V 5/ дг дх г

5/ дг дх г

Р

д/ дг дх

д/ дг дх

Р

8(0/) д{тУ) д(аУ)

8(0/) д(тУ) д(аУ)

8( дг дх

где объем; и, и-компоненты вектора скорости в направлениях осей г,х соответственно; <гг,<гх,ар-компоненты нормальных напряжений в направлениях осей г,х,<р; тгх~ касательное напряжение в плоскости гх; р-плотность среды; /-время.

В координатах г,х напряженное состояние сплошной среды в некоторой точке определяется четырьмя компонентами напряжений сгп сгх, Стр, тгх. Из теории упругости известно, что всегда можно выбрать такие оси координат, при которых тп-0. В этом случае напряжения в направлениях осей носят названия главных и обозначаются сгь а2, сг3. Исходим также из того, что массив ГП в рассматриваемой области характеризуется линейной зависимостью между напряжениями и деформациями, т.е. подчиняется закону Гука.

В этом случае уравнения состояния имеют вид:

где с/, с, - скорости распространения продольной и поперечной

а) упругая область

волн.

б) область разрушения.

В том случае, когда напряжения в массиве ГП превышают пределы прочности, происходит его разрушение, что приводит к локальному сбросу напряжений и их перераспределению. При этом разрушение идет двумя путями: за счет отрыва и сдвига. Исходя из вышесказанного, разрушение моделировалось путем корректировки главных напряжений, а его началом являлось невыполнение хотя бы одного из условий упругого деформирования:

= / - о-2 ) + (<Х2 - (Уз )2 + (<т3 - сг, )2 >={, (3)

гр=ар/а1>= 1 (/ = 1,2,3),

где г, <ур- динамические пределы прочности на сдвиг и отрыв.

Хс< 1 предполагает превышение напряжениями предела прочности на сдвиг и для их корректировки используется условие текучести Мизеса:

<7,. = (сг,+Р0)-гс+а0, (4)

где а0 = (о"[+сг2+сгз)/3 - среднее напряжение.

2Р< 1 предполагает превышение хотя бы одним главным напряжением предела прочности ГП на отрыв {(Тр). В этом случае ему присваивается значение предела, и производится пересчет всех остальных напряжений.

Характерной особенностью разрушения независимо от того, отрыв-ное оно или сдвиговое, является уменьшение энергии упругих дефор-маций и увеличение пластических деформаций (ер), которые связаны между собой соотношением:

Аер=^2Ед/М-^2Ед/^, (5)

где Ед, Ед' - удельная энергия упругих деформаций соответственно до корректировки и после корректировки напряжений;

ц - модуль сдвига.

Уравнения, описывающие поведение продуктов детонации

Модель с осевой симметрией

Для описания поведения продуктов детонации были использова-

ны уравнения газодинамики:

д{рг) [ д(риг) | д(ри)г _ ^

<3/ дг дх д{риг) д[(рц2 + Р)г] д(риог)

--)----1 7,

д[ дг дх (6)

8(риг) д(рииг) д(рц2 + Р) --1---1--= V,

5/ дг дх

д(Ег) , + Р)иг] , д[(£+Р)цг]

--1---1--= и,

дг дх

Р

Ее =т— 0-1)Р

где Е = + {и2 +у2)/2] -удельная энергия газообразной среды;

/'-давление продуктов детонации (ПД); /-показатель адиабаты ПД; ^-энергия взрывчатого превращения единицы массы ВВ.

Плоская модель

Для плоской модели предполагалось, что цилиндрический заряд имеет такую длину, при которой эффектами осевого и тем более радиального движения продуктов детонации можно пренебречь. Отсюда для описания поведения продуктов детонации во взрывной полости было достаточно использовать только уравнения состояния:

ёЕ^Р-аУ, Р = Е-(у-\), (7)

где V- объем взрывной полости.

Численная реализация двумерной модели взрыва цилиндрического заряда в массиве ГП Точное аналитическое решение систем уравнений (1,2,6) получить невозможно, поэтому для их решения использован численный метод. При этом для конечно-разностной аппроксимации уравнений динамики деформируемого твердого тела была использована схема Уилкинса, а для газодинамики - схема Годунова.

Принимая во внимание специфику моделируемого процесса, были разработаны специальные сеточные области для модели с осевой симметрией и плоской модели.

Для снижения влияния внутрисхемной вязкости на результаты моделирования шаг по времени для ближних к взрывной полости ячеек сеточной области принимался меньшим, чем для дальних.

Контроль за устойчивостью расчетной схемы, а следовательно и корректностью моделирования осуществлялся по общей энергии системы, отклонение которой от первоначальной не превышало 2%.

Проверка показала хорошее соответствие результатов численного моделирования и известных аналитических решений по статическому и импульсному нагружению упругой среды, а также адекватность моделей экспериментальным взрывам.

Результаты численных экспериментов

С использованием модели были проведены 11 серий численных экспериментов, целью которых являлось изучение механизма действия взрыва цилиндрического заряда в массиве ГП.

По результатам численных экспериментов было установлено: 1.При взрыве заряда ВВ более 95% от всей энергии, переданной в массив через сечение взрывной полости (рис. 1), передается за время, равное пробегу продольной волной расстояния в 60 радиусов полости (г0), а заряд длиной более 140го работает как бесконечно длинный.

-

о.з

0.2 -

О. Г -[

- г -2 ■з

I - р,= 3 100 кгЫ>; с,-37 10 м/с; с,-1980 м/с; <т,=4 0 МПа; г„=11.2 МПа

- />г„=2880 кг/м3; с,М280 м/с; с,-2590 м/с, (^=7.2 МПа; г„-20 МПа J - р,„=2890 кг/м'; с,=5340 м/с; с,-3200 м/с; <г,=8.8 МПа; г„=2! .5 МПа

О <30 гео 24-0

Рис. 1. График зависимости передаваемой в массив (Е„) энергии заряда (Е0) от времени (0 для трех типов ГП С/- скорость распространения продольной волны, г о- радиус взрывной полости.

2.Объемная энергия заряда ВВ и площадь разрушения связаны нелинейной зависимостью, а увеличение объемной энергия заряда приводит к снижению удельных затрат энергии на разрушение.

З.При взрыве ряда зарядов в условиях камуфлета существует 2 диапазона расстояний между зарядами, где проявляется эффект их взаимодействия (рис.2). Для 1-ого диапазона (близкое расположение зарядов) наблюдается уменьшение площади разрушения, а для 2-ого (более дальнее расположение зарядов) - увеличение площади разрушения по сравнению с взрывом одиночного заряда в тех же условиях. Действующие в массиве статические напряжения приводят к изменению параметров разрушения, не меняя его характера.

-ШМПа -ЮМПа—»!*-

1=1

Рис.2. График зависимости площади разрушения (5Р), приходящейся на один заряд, от расстояния (а) между зарядами в ряду для 1, 2, 3 вариантов действия статических напряжений

где 5,, п - площадь ячейки, в которой произошло сдвиговое или отрывное разрушение и число таких ячеек.

4.При взрыве одиночного заряда на свободную поверхность (рис.3) наблюдается увеличение площади разрушения (по сравнению с взрывом такого же заряда в условиях камуфлета увеличение может достигать 50%) и ее линейная зависимость от ЛНС. При одновременном взрыве ряда зарядов на свободную поверхность оптимальный коэффициент сближения, обеспечивающий максимальную площадь

разрушения при заданном показателе разрушения, является функцией ЛНС и зависит от статических напряжений.

| | -0.1 МПа | |

графики зависимости площади разрушения (5^) и переданной в массив (Е„) энергии заряд (Е„) от ЛНС

5.Средняя скорость роста зоны разрушения ( с,) в массиве при взрыве цилиндрического заряда является величиной постоянной для каждого типа ГП и связана с коэффициентом Пуассона (V) и скоростью распространения продольной волны (с/) зависимостью:

с, =(0.43 +0.29 V-1.241/2) -с,.

(8)

Средний радиус зоны разрушения может быть с достаточной точностью определен по формуле:

где г-длительность 1-го положительного полупериода низкочастотной составляющей скорости смещения массива в ближней зоне действия взрыва.

6.Высокочастотная составляющая скорости смещения массива практически не зависит от размеров производимого взрывом заряда разрушения и может быть определена по формуле:

где сЛ, с; - скорости распространения продольной и поперечной волн.

2. Повышение эффективности взрывного дробления ГП достигается за счет дифференцированного выбора параметров скважин-ной отбойки, основанного на учете горно-геологических условий взрывания и корреляции данных геологического опробования с упруго-прочностными характеристиками массива.

Анализ работ, посвященных разрушению ГП взрывом скважин-ного и шпурового заряда, позволил сформулировать требования, предъявляемые к формуле по расчету ЛНС. Этим требованиям в наибольшей мере удовлетворяют теоретические зависимости, полученные на основе использования упрощенных моделей взрывного разрушения ГП, так как, с одной стороны, они позволяют лучше чем эмпирические зависимости учесть влияние различных факторов и, с другой стороны, уменьшить число эмпирических коэффициентов.

При формулировке подобной упрощенной модели, явившейся основой формулы по расчету ЛНС, было использовано предположение, что массив ГП является однородной, изотропной средой, естественная трещиноватость которого этой однородности не снижает. Опираясь на результаты численных экспериментов по взрыву цилиндрического заряда в массиве ГП, при формулировке упрощенной модели были использованы следующие допущения:

- заряд имеет такую длину, при которой его разрушающее действие в радиальном направлении аналогично действию бесконечно длинного заряда (анализ взрывных работ на подземных рудниках России

г, = с,-т,

(9)

(10)

показал, что большинство скважинных зарядов имеет длину Х3 > 140го и удовлетворяет такому условию);

- передача свыше 95% от всей переданной в массив энергии через сечение взрывной полости происходит за время, при котором свободная поверхность на этот процесс не оказывает заметного влияния, что позволяет развитие взрывной полости рассматривать в камуфлетном приближении;

- массив ГП разрушается в условиях квазистатического расширения взрывной полости, поведение продуктов детонации в которой подчиняется адиабатическому закону.

- статические напряжения оказывают наибольшее влияние на формирование зоны разрушения трещинами отрыва, следовательно, увеличение напряжений на внешней границе радиальных трещин можно считать эквивалентным увеличению сопротивления ГП отрывному разрушению на величину средних значений этих напряжений.

В основу упрощенной модели разрушения (рис.4) были положены одномерные уравнения сохранения массы и импульса в квазистатическом приближении (11).

Рис.4. Зоны разрушения при взрыве цилиндрического заряда г„ - конечный радиус взрывной полости, гж - радиус зоны интенсивного дробления, гр- радиус зоны разрушения радиальными трещинами, р, м-плотность и скорость смещения среды в радиальном направлении (г), 0>, (То-радиальная и тангенциальная компоненты напряжений.

дг г

г

(11)

Решение системы уравнений (11) с учетом начальных и граничных условий позволило получить зависимость для расчета ЛНС:

№=—--

где к _(1~г0/гп)_,

у ж у п' с^* я / >

Рп = Р»-(г0/гп?г,

I Рн [о- У)^, • [0 + У)Ьп(<гж / а р) +1]| ° 2 Гя"Г>,1 КГЕЮ \ '

Характеристики заряда ВВ г0- радиус взрывной полости (м), рт - плотность ВВ (кг/м3), /-показатель адиабаты (т=3.37- 1743/рвв), Q — энергия ВВ (дж/кг),

Кк - коэффициент химических потерь (для промышленных ВВ типа зерногранулит 79/21 7<"х=0.78),

Характеристики массива ГП Ею, К - модули Юнга и всестороннего сжатия (МПа), V- коэффициент Пуассона,

<Ур - динамические пределы прочности (МПа) на сжатие и отрыв (на основании анализа результатов численных

экспериментов принято сгж = 1.5 ос™ и ар- 2 асрт - сг0),

с"", сус™ - статические пределы прочности (МПа) на сжатие и отрыв,

с0 - среднее статическое напряжение (МПа),

'(1 + у) + (1 - у)Ьп

IV 0.7г.

й - характерное расстояние между естественными трещинами в массиве (м),

Параметры горной массы (ГМ) <Л - линейный размер кондиционного куска (м).

Расчетная зависимость (12) является достаточно сложной из-за необходимости использования метода последовательных приближений (итераций), поэтому вычисление ЛНС производится на ЭВМ.

Проверка формулы по расчету конечного радиуса взрывной полости (г„), входящей в (12), показала, что она дает значение, отличающееся от данных численного эксперимента, проведенного для тех же условий взрывания, не более чем на 1.3%.

Исследование расчетной зависимости

Для определения диапазона возможного использования (12) была сделана оценка влияния статических напряжений (рис.5) и упруго-прочностных характеристик ГП (рис.6) на величину ЛНС.

во

60

40

20

IV/г

1 - £ю=7]700МПа, у = 0.22, о^

2 - £ю=52800МПа, V = 0.21, ажст

3 - £ю=47600МПа, V = 0.24, ажст

4 - ЕЮ=Ъ\ 700МПа, V = 0.30, ажст

=180МПа, сг,""=9.2МПа =160МПа, а™ =7.2МПа =154МПа, <Трст =6.6МПа =1 ЮМПа, арст =4.0МПа

СГ„МПа

-0 -5 -Ю -15 - 20 -25 -30

Рис.5. Графики зависимости ЛНС (IV) от величины среднего напряжения (сг0) в массиве

Расчеты проводились для ВВ - зерногранулит 79/21 (/>„¡,= 1100кг/м3; £>вв=1030ккал/кг; /Гх=0.78) и типичных для условий подземных рудников ОАО «Апатит» упруго-прочностных характеристик массива

ГП и требований к размеру кондиционного куска.

а \ы!г0 Гю-4.7/010МЛа б"=/54МПа б"~БВЫПа

40

01--------

0.1 0.15 0.2 025 0.3

б М/г0 4-0.24 б"-154МПа С"'6£МПа

40

О-------------.

3 у 5- В 7 в 9 е„,Ю*МПа

б 1У/г0 Ек'4.7Ю*МПа №24 й?-66МПа

60------Г—|-----

40------------

%0 ¡20 140 160 /30 200 220 б", МПа г \Н]х0 Е„-4.7Ю4МПа №24 о"-/54ЫПа

ВО

40

О

4 5 6 7 8 9 Ю6р,МЛа

Рис.6. Графики зависимости ЛНС (IV) от упруго-прочностных характеристик ГП

Из графиков на рис. 5,6 видно, что на расчетную величину ЛНС сильное влияние оказывают статические напряжения (сг0), а из упруго-прочностных характеристик - модуль Юнга (£„) и предел прочности ГП на отрыв О/"').

Методики автоматизированного расчета основных

параметров скважинной отбойки Методика автоматизированного расчета основных параметров

скважинной отбойки включает в себя положения, связанные с подготовкой исходной информации, и программные средства расчета рациональных значений ЛНС и коэффициентов сближения.

Для нахождения упруго-прочностных характеристик отбиваемого массива используется их корреляция с данными геологического опробования месторождения. В качестве исходных геологических данных могут выступать как типы и разновидности горных пород, находящиеся в отбиваемом объеме, так и среднее содержание в нем какой либо из компонент полезного ископаемого.

Учет величины среднего напряжения при вычислении параметров БВР является наиболее сложной задачей, т.к. напряженное состояние массива в значительной мере зависит от геологии, технологии и интенсивности ведения горных работ. Принимая во внимание то обстоятельство, что методика проходила проверку на хибинских апатито-нефелиновых месторождениях, ниже рассмотрен метод определения величины среднего напряжения применительно к элементам системы разработки, используемой на ОАО «Апатит». С точки зрения отбойки необходим учет напряжений, действующих в отбиваемой секции по

линии заложения зарядов на расстоянии ЛНС от свободной поверхности.

К

С учетом применяемого на подземных рудниках ОАО «Апатит» порядка отработки рудного тела выделяются 6 вариантов расположения секций (рис.7):

для 1 и 6 типов секций

р: ГУ р™а. г, Т III

(»(

Т,

для 2 и 4 типов секций

Сту 0.1 Ту Рпод,

Рис.7. Схема расчета напряжений ВКРТ, НКРТ - верхний и нижний контакты рудного тела,

ТХ,ТУ - тектонические напряжения, действующие вполь осей XV.

стх=0ЛГх-Л

для 3 и 5 типов секций

<Уу-2Ту, ах=0ЛТк-Р,

где РПоД=5/?оп-#о/-Кр-давление подпора со стороны обрушенных пород (Па),

/00[1,Хр>7/0-плотность (кг/м"1), коэффициент разрыхления (для хибинских рудников /£р=1.4) и мощность (м) обрушенных пород.

Вертикальная компонента напряжений аг (Па), обусловленная в зависимости от местоположения секции (рис.7) весом покрывающих или обрушенных пород, определяется:

для секций 1. 2, 5 типов - <г2 = - (20+0.2-Лк )•/>„„ Нп, для секций 3.4, б типов - <уъ~- 10роп • Н0/Кр,

где рпп - плотность покрывающих пород (кг/м3), Ик- длина консоли покрывающих пород (м).

Знание всех трех компонент напряжений позволяет определить расчетную величину среднего напряжения:

о0 = (<тх + <т2 + сгу>/ 3.

Полученная по результатам анализа численных экспериментов, величина коэффициента сближения т=2н-2.5 является оптимальной с точки зрения получения максимального объема дробления в условиях действия поля равнокомпонентных статических напряжений. В реальных условиях заряд ВВ работает в не равнокомпонентном поле статических напряжений и кроме работы по дроблению ГП производит ее подвижку, что необходимо для получения заданного коэффициента разрыхления отбитой горной массы. Результаты экспериментальных исследований показали, что рациональная величина коэффициента сближения для скважин внутри секции составляет величину тв= 1.7+2.0, а на ее границе тТ= 1.5-И.'7.

Опытно-промышленная проверка, проведенная для разных типов секций, ГП и условий взрывания, показала, что использование методики расчета основных параметров скважинной отбойки позволило при прочих равных условиях в среднем:

- на 7% снизить удельный расход ВВ на отбойку руды,

- на 8% повысить выход руды с 1 погонного метра скважины,

- на 26% снизить удельный расход ВВ на вторичное дробление при выпуске руды из секций.

3. Система моделирования объектов горной технологии, построенная на использовании трехмерной интерактивной графики, клиент-серверных технологий и работе с локальными и удаленными базами данных, позволяет реализовать комплексный подход при решении геологических, маркшейдерских и технологических задач в

едином информационном пространстве горного предприятия, что повышает оперативность и точность проектных работ.

Эффективное решение задач, связанных с проектированием массовых взрывов, как в прочем и других технологических задач, в современных условиях рыночной экономики невозможно без использования информационных технологий и в частности систем моделирования объектов горной технологии. Анализ рынка программных продуктов показал, что на сегодня не существует законченных российских разработок, а импортные системы с трудом приживаются на отечественных горных предприятиях из-за высокой стоимости, сложности эксплуатации и слабой адаптируемости к российским стандартам. Исходя из вышеизложенного, было принято решение о разработке собственной системы (получила название Geotech-3D), как платформы для решения различных геологических, маркшейдерских и технологических задач.

К системе при ее разработке предъявлялись следующие требования: адекватность реальным объектам горной технологии, открытость архитектуры, гибкость, быстродействие, ясный пользовательский интерфейс.

Анализ современных средств разработки программных продуктов показал, что применительно к задачам, решаемым Geotech-3D, в наибольшей степени подходит язык программирования DELPHI фирмы Inprise Corp., построенный на методах объектно-ориентированного, визуального программирования и обеспечивающий использование клиент-серверных технологий при работе с локальными и удаленными БД. Это одновременно решает и вопрос с системой управления базами данных (СУБД), в качестве которой была выбрана система IB DATABASE той же фирмы.

Состав и структура Geotech-3D

Исходя из требований, предъявляемых к Geotech-3D и задач, для решения которых она предназначена, был определен ее состав и структура (рис.8).

В основу Geotech -3D положены Геологическая БД, Маркшейдерско-технологическая БД, БД Конструктивных элементов и узлов. При этом Геологическая БД формируется с помощью Редактора геологической БД (РГБД), а Маркшейдерско-технологическая и Конструктивных элементов - с использованием

Редактора горно-геологических объектов (РГГО). Следует отметить, что РГГО, являясь средой для моделирования объектов горной технологии, одновременно обладает как средствами для реализации алгоритмов по решению различных геологических, маркшейдерских и технологических задач, так и для связи с другими программами (приложениями), главными из которых являются СУБД и Конструкторский редактор.

Геологическая БД

Редактор геологической j БД

Ввод данных опробования скважин, выработок

Импорт-экспорт данных

Сортировка данных

Выборка Данных

Поиск данных

Геологических проб

Маркшейдерских точек

Рудных ты

Горных выработок

Конструктивных элементов и узлов

Естественных и технологических поверхностей

Выемочных единиц

Построение модели месторождения

Определение объемных и качественных показателей выемочных единиц

1 Построение геологических j о I планов и разрезов

Формирование сети горных выработок

Формирование фронта подземных горных работ

Формирование фронта открытых горных работ

Проходка горных выработок! eg

Проектирование массовых взрывов

Рис.8. Состав и структура Geotech-3D

Все БД системы Geotech-3D являются реляционными, и для взаимодействия с ними используется язык структурированных запросов (SQL).

Геологическая БД предназначена для хранения данных геологического опробования месторождений из скважин, выработок/забоев и состоит из иерархически связанных таблиц, позволяющих работать с достаточным для практики числом месторождений, скважин/выработок, проб и компонентов полезного ископаемого.

Маркшейдерско-технологическая БД предназначена для хранения каркасных, блочных и векторных моделей объектов горной технологии.

БД конструктивных элементов и узлов используется для хранения типовых объектов системы разработки, что значительно ускоряет работу с технологическими моделями.

Ключевым элементом системы Geotech-3D является многооконный РГГО, предназначенный для визуализации моделей объектов горной технологии и предоставления необходимого графического интерфейса при решении задач планирования, проектирования и сопровождения горных работ. Для реализации этих возможностей в составе РГГО имеются программные средства создания и редактирования цифровых моделей: геологических проб, маркшейдерских точек, рудных тел, горных выработок, выемочных единиц, конструктивных элементов и узлов системы разработки, естественных и технологических поверхностей.

Все перечисленные модели строятся с использованием библиотеки объектов и компонентов, разработанной в рамках создания РГГО, и составляют основу его графического ядра.

Для формирования рабочих чертежей и технологической документации используется конструкторский редактор (в качестве базового принят AutoCAD фирмы AutoDesk), для чего в РГГО реализован механизм выделения графических элементов и переноса их в среду конструкторского редактора.

Моделирование средствами Geotech-3D Работа с моделями объектов горной технологии осуществляется в графической среде РГГО, для чего в его составе имеются инструментальные средства создания моделей объемных тел (рис.9) и поверхностей (рис. 10).

С использованием маркшейдерских и геологических данных действующих горных предприятий создан ряд моделей, проверка которых подтвердила их адекватность реальным объектам горной технологии. Следует также отметить, что система моделирования объектов горной технологии Geotech-3D принята за основу при создании системы автоматизированного планирования, проектирования и сопровождения горных работ на ОАО «Апатит», где осуществляется ее поэтапное внедрение.

Рис.9. Модели оулных тел. гооных вьшаботок и секций

4.Компьютерная технология автоматизированного проектирования массовых взрывов, реализующая алгоритм вычисления рациональных параметров отбойки и методы интерактивного размещения скважин в отбиваемом объеме, обеспечивает снижение затрат на подготовку и проведение взрывных работ за счет возможности многовариантной оценки принимаемых решений.

Проектирование массовых взрывов (МВ) является одним из самых сложных и ответственных видов инженерно-конструкторской

деятельности на горных предприятиях, от качества которой в значительной степени зависят экономические показатели деятельности предприятия и безопасность горных работ. В подтверждение этому достаточно сказать, что в себестоимости руды затраты, связанные с подготовкой и проведением МВ, в среднем составляют 30%.

Рис. 10. Фрагмент модели поверхности (б), построенной по данным маркшейдерской съемки (а)

Другой особенностью проектирования МВ является обязательное использование геологических и маркшейдерских данных, которые создают основу для принятия проектных решений. Это позволяет сделать вывод о невозможности автоматизации процесса проектирования МВ без разработки средств автоматизированного решения геологических и маркшейдерских задач, а также создания режима свободного обмена данными между специалистами различного

профиля, обеспечивающими ведение горных работ.

С целью опытно-промышленной проверки системы Geotech-3D и создания в ее рамках подсистемы автоматизированного проектирования MB (ППМВ) для подземных горных работ были выбраны рудники ОАО «Апатит», являющиеся уникальной площадкой с точки зрения проверки идеологии построения Geotech-3D и отработки типовых решений по ее реализации.

ОАО «Апатит» - одно из крупнейших предприятий в мире по добыче и переработке фосфорсодержащих руд. Сырьевой базой ОАО являются хибинские месторождения апатит-нефелиновых руд, представленные несколькими рудными телами, являющимися в геологическом отношении частями единой рудной залежи. В настоящее время в эксплуатации находятся шесть месторождений (Кукисвумчоррское, Юкспорское, Апатитовый Цирк, Плато Расвумчорр, Коашвинское и Ньоркпахское), отработка которых ведется четырьмя рудниками. Средние мощности рудных тел колеблются в пределах: на Кукисвум-чорре около 150м, на Юкспоре - 90 м, на Апатитовом Цирке - 80 м, на Плато Расвумчорр - 100 м, на Коашве и Ньоркпахке - 60 м. Рудные тела имеют северо-западное простирание и наклонены к центру Хибинского массива под углом ~30°. С глубиной угол падения увеличивается до 50°, а мощность рудных тел снижается в 2-3 раза. Строение рудных тел одинаковое: нижние части сложены бедными апатитовыми рудами, верхние - богатыми.

Исходя из требований, предъявляемых к ППМВ (такие же требования предъявляются к любой другой подсистеме, обеспечивающей горные работы), была разработана архитектура Geotech-3D-Апатит (рис.11).

Для создания единого информационного пространства все локальные вычислительные сети (ЛВС) рудников включаются в ЛВС ОАО «Апатит», которая одновременно обеспечивает функционирование рабочих мест специалистов Технического и Конструкторского отделов, а также Геологической и Маркшейдерской служб Управления.

Решение прикладных задач горной технологии

Из всего перечня прикладных задач (компьютерных технологий), реализованных в рамках Geoiech-3D рассмотрим только те, которые напрямую связаны с функционированием ППМВ подземного

рудника.

/Кукисгп ччоррскве, ^Окснорскос /

месторождение | | месторождение

, Кировского ^ рудника /

Рис. 11. Архитектура автоматизированной системы Сео1есЬ • 3 Б -Апатит

До стр о е н и е ге о л оги_че с к д й Ж0Ае11и_м е стор ожде] I ия Под построением геологической модели месторождения применительно к задачам горной технологии подразумевается формирование каркасных и блочных моделей рудных тел.

Каркасная модель представляет собой набор треугольных граней, моделирующих поверхность рудных тел. Интерактивная процедура формирования каркасных моделей включает в себя построение контуров сечений рудных тел по данным геологического опробования скважин и выработок, установление управляющих «Сцепок» (рис. 12а) между характерными точками контуров, триангуляцию поверхности рудных тел по точкам контуров и под управлением «Сцепок». После триангуляции поверхность может отображаться в виде проволочной модели (рис. 126) или тональной (рис. 12в).

Блочная модель (рис. 12г) предназначена для операций, связанных с моделированием распределения полезного ископаемого в рудных телах, последующим подсчетом содержания полезных компонент в

выемочных единицах. Для задания содержания в блоках блочной модели использует два метода дистанционного взвешивания: обратных расстояний и геостатистический (кригинг).

Построение,моделей горных вьщаботок и_выемочных_е^щшщ

Подземные горные выработки и выемочные единицы являются одними из основных элементов системы разработки, используемых при проектировании массовых взрывов. Модель горной выработки представляет собой набор сечений, привязанных к ее оси. Каркасная модель, построенная по точкам сечений, позволяет сформировать объемную модель выработки заданной конфигурации. Для формирования сечений предусмотрен механизм их графического выбора из списка типовых элементов с возможностью интерактивного задания параметров и формы сечения. Для создания моделей горных выработок по данным маркшейдерских планшетов использована технология их сканирования и векторизации. Имеющиеся в составе Оео1есЬ-ЗВ программные средства работы с векторными изображениями позволяют в интерактивном режиме размещать сечения на плане, автоматически определяя расстояние между стенками выработок.

Процесс создания моделей выемочных единиц аналогичен процессу создания моделей рудных тел - формируются характерные сечения выемочной единицы, по точкам которой создается каркасная и блочная модель. Подсчет объемных и качественных показателей показателей выемочной единицы осуществляется с использованием геологической модели месторождения и разделением руды по категориям. Полученные в результате подсчета данные по содержанию используются для нахождения упруго-прочностных характеристик взрыва-

Рис. 12. Стадии построения модели рудного тела

емого массива.

Подсистема автоматизированного проектирования подземных массовых взрывов

Основное назначение подсистемы - автоматизация проектирования массовых взрывов за счет использования моделей объектов горной технологии, интерактивной графики, а также компьютерных средств обработки результатов моделирования и формирования рабочих чертежей. Состав и структура ППМВ приведены на рис. 13.

АиЬоСАО

Формирование рабочих чертежей к проекту МВ

ТРИ

Формирование " приложений к проекту МВ

Рис.13. Состав и структура ППМВ

Проектирование МВ для конкретной секции реализуется следующей последовательностью операций:

1. Расчет основных параметров БВР, в результате которого определяется рациональная величина ЛНС и коэффициента сближения;

2. Формирование плоскостей размещения вееров взрывных скважин, которые привязываются к осям буровых выработок и располагаются друг от друга на расстоянии ЛНС.

3.Автоматизированное размещение вееров взрывных скважин на заданных плоскостях. При размещении скважин автоматически учитывается расстояние между концами скважин для каждого из четырех возможных вариантов расположения бурового станка, а также наличие в массиве выработанного пространства (выработки, днище вышележащей секции и т.п.).

4. Дублирование варианта размещения вееров на выбранных плоскостях для всего объема секции.

РГГО

Определение параметров БВР

Формирование плоскостей вееро!

Размещение вееров скважин на' плоскости

Модель секции

Дублирование вееров на весь объем секции

Модель вееров взрывных скважин содержит в себе исходные данные для формирования приложений специального проекта MB, включающего расчёты его техническо-экономических параметров, и автоматизированной подготовки рабочих чертежей в среде конструкторского редактора. Для обмена данными между приложениями предусмотрены инструментальными средства выделения графических элементов в среде РГГО и их экспорта в среду AutoCAD (рис.14) и TPR.

Экспорт "Проект" Экспорт 'Базис*

!.ссг т- --:.Гкч„",:-"

Ь Сеч ени еЗюи е р'<8 >jn о дв л иВ ьГр 1.^12 ^

А

_ Разрез по

щ ш ш

шашшш

_] jj Выделенные графические j_j_Г Разрез по У

7-ому Beepyj]

Рис. 14. Экспорт графических элементов из среды Geotech -3D в

среду AutoCAD

Для передачи данных из РГГО в AutoCAD и TPR использован OLE-механизм взаимодействия приложений.

Проверка ППМВ показала, что ее использование позволяет достичь десятикратного сокращения времени проектирования массового взрыва при одновременном повышении качества проектных решений.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе применительно к проблеме совершенствования взрывного разрушения массивов горных пород развито актуальное научное направление, в котором разработана методология управления подземными массовыми взрывами на основе создания компьютерной технологии проектирования размещения взрывных скважин в скальном массиве. Применение автоматизированного проектирования позволяет за счет комплексного подхода к решению задач горной технологии реализовать алгоритм дифференцированного выбора параметров отбойки с учетом условий взрывания, а использование компьютерных средств формирования моделей взрывных скважин и подготовки технологической документации существенно повышает уровень проектных решений.

Основные научные и практические результаты исследований заключаются в следующем:

1.Разработана двумерная численная модель взрыва цилиндрического заряда в массиве ГП, отличающаяся тем, что в ней одновременно учтены динамические процессы, происходящие во взрывной полости и деформируемой, разрушающейся упруго-пластической среде. Проведенные с использованием модели численные эксперименты показали, что она может эффективно использоваться при изучении действия взрыва скважинных и шпуровых зарядов различной конструкции в условиях действия неравнокомпонентного поля статических напряжений и наличия свободной поверхности.

2. По результатам численных экспериментов выявлены закономерности формирования зон разрушения от взрыва одиночного и группы скважинных зарядов при различных начальных и граничных условиях. Установлено, что при взрыве цилиндрического заряда более 95% от всей энергии, переданной в массив через сечение взрывной полости, передается за время, равное пробегу продольной волной расстояния в 60 радиусов полости (г0), а заряд длиной более 140го работает как бесконечно длинный. Показано, что при одновременном взрыве ряда зарядов, как в условиях камуфлета, так и вблизи свободной поверхности существуют параметры заложения зарядов, при которых достигается максимальный эффект разрушения.

3.Получена зависимость для расчета скорости роста зоны разрушения в массиве по скорости распространения продольной волны и коэффициенту Пуассона. Теоретически обоснован способ оценки среднего радиуса зоны разрушения при взрыве цилиндрического заряда по скорости роста зоны разрушения и длительности первого положительного полупериода низкочастотной составляющей скорости смещения массива. Показано, что высокочастотная составляющая скорости смещения массива в ближней зоне действия взрыва цилиндрического заряда практически не зависит от размеров производимого разрушения и связана зависимостью с радиусом взрывной полости и скоростями распространения продольной и поперечной волн. Предложена методология оценки упругих характеристик массива ГП и размеров производимого взрывом цилиндрического заряда разрушения по параметрам сейсмического сигнала в ближней зоне действия взрыва.

4. Предложена методика автоматизированного расчета рациональных параметров скважинной отбойки на основе учета напряженного состояния массива, определяемого исходя из условий взрывания, и упруго-прочностных характеристик ГП, получаемых в результате их корреляции с данными геологического опробования месторождения. Проверка методики на рудниках ОАО «Апатит» показала, что при прочих равных условиях дифференцированный выбор параметров скважинной отбойки позволяет снизить в среднем на 7% удельный расход ВВ на отбойку руды и на 26% - на вторичное дробление при выпуске руды из секций.

5.Разработана система моделирования объектов горной технологии (Сео1есЬ-30), построенная на использовании: трехмерной интерактивной графики; локальных и удаленных БД; клиент-серверных технологий. Состав и структура системы позволяют использовать ее в качестве платформы для реализации компьютерных технологий при решении различных горно-геологических и горнотехнологических задач. Сео1есЬ-30 принята за основу при создании системы автоматизированного планирования, проектирования и сопровождения горных работ на ОАО «Апатит».

6.Разработана компьютерная технология автоматизированного проектирования массовых взрывов, в основу которой положены методы расчета рациональных параметров отбойки, моделирования объектов горной технологии и создания моделей взрывных скважин, а

также средства формирования проектной документации. Переход к практике автоматизированного проектирования подземных массовых взрывов на ОАО «Апатит» позволяет за счет компьютерных средств формирования технологической документации на порядок сократить время подготовки проекта при повышении качества принимаемых решений.

7.Разработаны методики, инструкции и программные средства, которые доведены до практической реализации на подземных рудниках ОАО «Апатит». Экономический эффект от внедрения результатов работы составит только для Кировского рудника 17.5 млн.руб/год в ценах 1999 г. Созданная система моделирования объектов горной технологии и подсистема автоматизированного проектирования массовых взрывов мо1уг быть частично или полностью использованы на всех подземных рудниках, осуществляющих переход к практике автоматизированного планирования, проектирования и сопровождения горных работ.

Основные результаты исследований по диссертации опубликованы в

следующих работах:

1.Ведение взрывных работ в условиях повышенного горного давления // Комплексные исследования физических свойств горных пород и процессов: Всесоюзная научная конференция с участием НИИ. -М., 1981. -С.57-58 (Соавторы: Д.С.Подозерский, С.А.Козырев).

2. К вопросу о математическом моделировании взрыва колонкового заряда // Интенсификация добычи и переработки руд в условиях Заполярья. -Апатиты: Изд. Кол. фил. АН СССР, 1982. -С.41-45.

3. Численное решение задачи об осесимметричном взрыве цилиндрического заряда конечной длины II Математическое моделирование комплексных процессов. -Апатиты: Изд. Кол. фил. АН СССР, 1982. -С. 121-127 (Соавтор: Т.Н.Лукичева).

4.Повышение эффективности использования энергии взрыва при отбойке горных пород на глубоких горизонтах // Взрывная отбойка на рудниках Хибин. -Апатиты: Изд. Кол. фил. АН СССР, 1983. -С.8-13 (Соавторы: Д.С.Подозерский, С.А.Козырев).

5. Исследование особенностей разрушения горных пород в условиях сложного напряженного состояния // Зап. ЛГИ: Разрушение горных пород. -Л., 1984. - т. 99, -С.56-63 (Соавторы: С.А.Козырев, Д.С.Подозерский).

6.Моделирование взрывного разрушения массива горных пород цилиндрическими зарядами конечной длины // Математическое моделирование систем и явлений. -Апатиты: Изд. Кол. фил. АН СССР, 1986.-С. 109-114.

7. Расчет линии наименьшего сопротивления для скважинной отбойки напряженных горных пород // Совершенствование технологических процессов при подземной разработке мощных рудных месторождений. -Апатиты: Изд. Кол. фил. АН СССР, 1987. -С.68-72 (Соавторы: С.А.Козырев, Д.С.Подозерский).

8.Влияние длины скважинного заряда на коэффициент передачи его энергии в массив горных пород // Совершенствование технологических процессов при подземной разработке мощных рудных месторождений. -Апатиты: Изд. Кол. фил. АН СССР, 1987. -С. 83-86.

9. Численное моделирование физических процессов при разработке недр // Математические методы и вычислительная техника в горном деле. -Новосибирск: ИГД СО АН СССР, 1987. -С.44-49 (Соавторы: А.А.Бакланов, С.И.Пашина).

10. Совершенствование скважинной отбойки на подземных рудниках // Научно- технический прогресс на горнорудных предприятиях Заполярья. -Л.: Наука, 1988. -С.95-99 (Соавторы: С.А.Козырев, Д.С.Подозерский, Н.А.Воронков, Ф.А.Риттер).

1 ¡.Оценка состояния массива в зоне ведения очистных работ с помощью сейсмоакустического метода // Геомеханическое обеспечение разработки месторождений Кольского полуострова. -Апатиты: Изд. Кол. фил. АН СССР, 1989. -С.56-60 (Соавторы: С.А.Козырев, Д.С.Подозерский).

12.Технология очистной выемки на глубоких горизонтах рудников // Научно-технический прогресс в ПО "Апатит". -М.: Изд. ГИГХС, 1989. -4.1, -С.95-99 (Соавторы: Д.С.Подозерский, С.А.Козырев, Д.В.Городецкий).

13. Влияние способа инициирования удлиненного заряда на характер разрушения массива горных пород // Динамические процессы разрушения горных пород -Апатиты: Изд. КНЦ АН СССР, 1989. -С.96-100 (Соавтор: П.Ф.Коротков).

14.Формирование зон разрушения при взрыве скважинного заряда в напряженном массиве // Численные и аналитические методы в подземном строительстве. -Апатиты: Изд. КНЦ АН СССР, 1989. -

С.4-9 (Соавтор: С.А.Козырев).

15.Математическое моделирование взрывного разрушения массива горных пород // Тезисы докл. на всесоюзной научно-техническая конференция "Проблемы охраны окружающей среды Севера". Мурманск, 1990. -С.27 (Соавтор: С.А.Козырев).

16. Исследование механизма разрушения горных пород группой цилиндрических зарядов вблизи свободной поверхности на основе численного моделирования // Деформирование и разрушение горных пород. -Бишкек: Изд. Ипим, 1990. -С. 121-127 (Соавтор: С.А.Козырев).

17. Численное моделирование взрыва одиночного цилиндрического заряда и их группы в массиве горных пород // Тезисы докл. на международном семинаре "Автоматизация научных исследований в геологии, горном деле, экологии". -М., 1991. -С.83 (Соавтор: С.А.Козырев).

18. Особенности деформирования блочной среды при короткозамедленных взрывах // Вопросы разрушения горных пород взрывом. -Апатиты: Изд. КНЦ РАН, 1993. -С.28-40 (Соавтор: С.А.Козырев).

19.Динамическое деформирование и разрушение массива горных пород вокруг выработки // Вопросы разрушения горных пород взрывом. -Апатиты: Изд. КНЦ РАН, 1993. -С.61-67 (Соавторы: С.А.Козырев, Т.В.Буянова).

20.Численное моделирование сейсмовзрывного деформирования и разрушения горных пород // ФТПРПИ. -1993. -№6. -С. 12-18. (Соавторы: С.А.Козырев, Т.В.Буянова).

21. Пакет программ для математического моделирования процесса динамического деформирования и разрушения горных пород // Новые технологии комплексного использования природных ресурсов севера. -Апатиты: КНЦ РАН, 1994, С.ЗЗ.

22.Особенности сейсмического действия массовых взрывов в блочных высоконапряженных массивах // ФТПРПИ. -1995. -№1. -С.51-60 (Соавтор: С.А.Козырев).

23.Система автоматизированного проектирования буровзрывных работ на карьерах // III международная конференция по буровзрывным работам: Сб. докладов. -М., 1997. -С.58-60 (Соавторы: С.А.Козырев, Э.И.Фаттахов).

24. Результаты теоретических исследований в области взрывного разрушения горных пород // Научные основы повышения

технического уровня комплексного освоения минеральных ресурсов и подземного пространства северо-запада России. -Апатиты: Изд. КНЦ РАН, 1998.-С. 117.

25.Информационные технологии в горном деле, ч.2 -Апатиты: Изд. КНЦ РАН, 1998. -173с. (Соавторы: А.А.Козырев, А.Д.Вассерман,

B.М.Бусырев и др.).

26. Объектно-компонентная основа системы автоматизированного планирования и проектирования горных работ // Проблемы освоения минерально-сырьевых ресурсов Кольского региона и использования подземного пространства для захоронения отходов. -Апатиты: Изд. КНЦ РАН, 1999. -С. 75-83 (Соавторы: О.В.Наговицин, Т.В.Буянова).

27. Динамическое деформирование и разрушение горных пород вокруг выработки // Проблемы освоения минерально-сырьевых ресурсов Кольского региона и использования подземного пространства для захоронения отходов. -Апатиты: Изд. КНЦ РАН, 1999. -С. 17-25 (Соавторы: С.А.Козырев, Т.В.Буянова).

28. Численное моделирование процесса динамического деформирования и разрушения массива горных пород при взрыве одиночного и группы зарядов // Сборник трудов международной научной конференции "Физические проблемы взрывного разрушения массива горных пород". -М.: ИПКОН РАН, 1999. -С. 127-132 (Соавтор:

C.А.Козырев).

29.Система автоматизированного планирования и проектирования горных работ GeoTech'3D-Апатит. - Горный журнал, №3, 2000. -С.56-58 (Соавторы: О.В.Наговицын, В.С.Свинин, В.Ф.Егоров и др.).

30. Способ отбойки горных пород при подземной разработке. A.C. 1501667. (Соавторы: С.А.Козырев, Д.В.Городецкий).

Введение.

1. Состояние вопроса, задачи и методы сследований.

1.1. Обзор исследований в области теории взрывного разрушения ГП.

1.2. Анализ формул и методов расчета параметров скважинной отбойки.

1.3. Мировой и отечественный опыт использования информационных технологий для решения горно-геологических задач.

1.3.1. Горные интегрированные пакеты.

1.3.2. Специализированные пакеты.

1.4. Задачи и методы исследований.

2. Разработка двумерной численной модели взрыва цилиндрического заряда в упруго-пластической среде.

2.1. Постановка задачи численного моделирования взрывного деформирования и разрушения массива ГП.

2.1.1. Требования и ограничения.

2.1.2. Уравнения, описывающие поведение массива ГП.

2.1.3. Уравнения, описывающие поведение продуктов детонации.

2.2. Численная реализация двумерной модели взрыва цилиндрического заряда в массиве ГП.

2.2.1. Конечно-разностная аппроксимация уравнений динамики деформируемого твердого тела.

2.2.2. Конечно-разностная аппроксимация уравнений газодинамики для модели с осевой симметрией.

2.2.3. Сеточные области для плоской модели и модели с осевой симметрией.

2.2.4. Алгоритм моделирования и программные средства обработки результатов численных экспериментов.

2.2.5. Проверка точности аппроксимации исходных уравнений и исследование устойчивости аппроксимирующих схем.

Выводы.

3. Результаты численных экспериментов по исследованию взрывного разрушения массива ГП.

3.1. Влияния геометрических размеров заряда, способа его инициирования и условий взрывания на параметры разрушения массива ГП.

3.2. Влияние объемной плотности зарядов, расстояния между ними и линии наименьшего сопротивления на параметры разрушения массива ГП.

3.3. Взаимосвязь частотных характеристик сейсмического сигнала с механическими свойствами массива ГП и его разрушеним.

Выводы.

4. Определение параметров скважинной отбойки с учетом механических свойств горных пород и условий взрывания.

4.1. Формулы расчета ЛЫС.

4.2. Вычисление ЛНС с использованием ЭВМ.

4.3. Влияние упруго-прочностных характеристик массива и статических напряжений на расчетные значения ЛНС.

4.4. Методики автоматизированного расчета основных параметров скважинной отбойки.

4.5. Опытно-промышленная проверка методики.

Выводы.

5. Разработка системы компьютерного моделирования горной технологии.

5.1. Назначение системы.

5.2. Состав и структура Geotech-3D.

5.2.1. Базы данных.

5.2.2. Программные средства формирования баз данных и моделирования объектов горной технологии.

5.3. Моделирование средствами Geotech-3D.

5.3.1. Модели геологических проб.

5.3.2. Модели объемных тел.

5.3.3. Модели естественных и технологических поверхностей.

5.3.4. Модели маркшейдерских точек.

Выводы.

6. Разработка подсистемы автоматизированного проектирования массовых взрывов для подземных горных работ на примере рудников ОАО «Апатит»).

6.1. Предпосылки создания и особенности функционирования подсистемы автоматизированного проектирования массовых взрывов.

6.1.1. Общая характеристика горных работ в ОАО «Апатит».

6.1.2. Совершенствование способов отбойки и попытки внедрения методов автоматизированного проектирования буровзрывных работ на рудниках ОАО «Апатит».

6.2. Построение системы автоматизированного планирования и проектирования горных работ в ОАО «Апатит».

6.2.1 Архитектура системы.

6.2.2. Решение прикладных задач горной технологии.

6.3. Построение подсистемы автоматизированного проектирования массовых взрывов для подземных рудников.

6.3.1. Назначение, состав и структура подсистемы.

6.3.2. Функциональные модули подсистемы.

Выводы.

Актуальность работы. Устойчивая потребность в минеральном сырье при тенденции снижения содержания полезного ископаемого в отрабатываемых месторождениях приводит к необходимости постоянного увеличения объемов добычи, а следовательно к интенсивному углублению горных работ и ухудшению горно-геологических условий их ведения.

На горных предприятиях буровзрывные работы (БВР) занимают ведущее место как по сложности и ответственности, принимаемых для их реализации инженерных решений, так и по доле в себестоимости добываемой горной массы. При этом основной объем БВР приходится на массовые взрывы, от результативности которых зависит качество дробления горной массы и, следовательно, затраты на последующих стадиях ее выемки и переработки. Таким образом, повышение эффективности взрывного дробления, особенно в ухудшающихся горногеологических условиях, является одним из основных факторов стабильной работы горных предприятий.

Многочисленными исследованиями отечественных и зарубежных ученых установлено влияние энергетических характеристик заряда взрывчатого вещества (ВВ), упруго-прочностных характеристик массива горных пород (ГП) и его напряженного состояния на производимое взрывом разрушение. Вместе с тем, на сегодня отсутствуют четкие закономерности, связывающие параметры разрушения с механическими свойствами массива, и как следствие надежные методы расчета оптимальных параметров отбойки, о чем свидетельствует их многочисленность и зачастую тесная привязка к конкретным условиям ведения взрывных работ.

Повышение надежности методов расчета может быть обеспечено за счет максимального учета упруго-прочностных характеристик массива ГП и условий его взрывания, что невозможно без детального изучения механизма динамического деформирования и разрушения ГП, а также развития средств информационного обеспечения взрывных работ.

Применительно к массовым взрывам, подготовка и реализация которых является сложной, трудоемкой и ответственной задачей, создание методических и программных средств автоматизированного проектирования, обеспечивающих снижение затрат на взрывную подготовку горной массы, является актуальной проблемой, решению которой и посвящена диссертационная работа.

Работа выполнялась в период с 1980 по 1999г. в соответствии с планами научно-исследовательских работ Горного института Кольского научного центра РАН. В диссертации обобщены результаты исследований, выполненных по заданиям ГКНТ и общеакадемической проблеме 3.2.1.3 "Научные основы совершенствования отбойки горных пород при открытой и подземной разработке полезных ископаемых" в рамках следующих тем: "Исследование и совершенствование скважинной отбойки при отработке мощных месторождений в условиях высокого горного давления" (1980-1985гг.), "Развитие научных основ технологии взрывных работ в напряженных средах" (1986-1990гг.), " Развитие научных основ разрушения горных пород и новых направлений производства взрывчатых веществ (ВВ) на основе комплексной переработки минерального сырья" (1991-1995 гг.), "Разработка автоматизированной информационной системы горнообогатительных предприятий Кольского полуострова" (1993-1996гг.), "Разработка системы управления дробящим и сейсмическим действием взрывов на основе новых взрывчатых веществ, способов взрывания и информационных технологий" (19961999 гг.), "Развитие научных основ информационных технологий и компьютерного моделирования процессов добычи и обогащения руд Кольского полуострова" (19971999 гг.).

Кроме этого, часть диссертационной работы выполнялась по проекту Российского фонда фундаментальных исследований № 96-05-65142 и хозяйственным договорам с ОАО «Апатит».

Целью работы является повышение эффективности взрывных работ на основе учета закономерностей разрушения скального массива скважинными зарядами и создания компьютерной технологии проектирования подземных массовых взрывов.

Идея работы заключается в использовании математических моделей взрывных процессов и цифровых моделей объектов горной технологии для развития методов управления подземными массовыми взрывами и создания на их основе технологии автоматизированного проектирования размещения скважин в массиве горных пород.

Положения, представляемые к защите:

Численная модель взрыва цилиндрического заряда, реализующая механизм динамического деформирования и разрушения упруго-пластической среды, позволяет исследовать быстротекущий процесс дезинтеграции горных пород и влияние на него параметров заложения зарядов, упруго-прочностных характеристик и напряженного состояния массива.

2. Повышение эффективности взрывного дробления горных пород достигается за счет дифференцированного выбора параметров скважинной отбойки, основанного на учете горно-геологических условий взрывания и корреляции данных геологического опробования с упруго-прочностными характеристиками массива.

3.Система моделирования объектов горной технологии, построенная на использовании трехмерной интерактивной графики, клиент-серверных технологий и работе с локальными и удаленными базами данных, позволяет реализовать комплексный подход при решении геологических, маркшейдерских и технологических задач в едином информационном пространстве горного предприятия, что повышает оперативность и точность проектных работ.

4.Компьютерная технология автоматизированного проектирования массовых взрывов, реализующая алгоритм вычисления рациональных параметров отбойки и методы интерактивного размещения скважин в отбиваемом объеме, обеспечивает снижение затрат на подготовку и проведение взрывных работ за счет возможности многовариантной оценки принимаемых решений.

Научная новизна.

1. Разработана двумерная численная модель взрыва цилиндрического заряда в массиве горных пород (ГП), отличающаяся тем, что в ней одновременно учтены динамические процессы, происходящие во взрывной полости и деформируемой, разрушающейся упруго-пластической среде.

2.Выявлены закономерности формирования зон разрушения от взрыва одиночного и группы скважинных зарядов при различных начальных и граничных условиях. Установлено, что при взрыве цилиндрического заряда более 95% от всей энергии, переданной в массив через сечение взрывной полости, передается за время, равное пробегу продольной волной расстояния в 60 радиусов полости (г0), а заряд длиной более 140го работает как бесконечно длинный.

3. Получена расчетная зависимость, связывающая скорость роста зоны разрушения (с,) при взрыве цилиндрического заряда в массиве со скоростью распространения в нем продольной волны (с/) и коэффициентом Пуассона (у), в соответствии с которой отношение скоростей при увеличении коэффициента Пуассона с у=0.1 до у=0Л уменьшается с с/с/=0.45 до с,/с/=0.35. Теоретически обоснован способ оценки среднего радиуса зоны разрушения при взрыве цилиндрического заряда по скорости роста зоны разрушения и длительности первого положительного полупериода низкочастотной составляющей скорости смещения массива. Показано, что высокочастотная составляющая скорости смещения массива в ближней зоне действия взрыва цилиндрического заряда практически не зависит от размеров производимого разрушения и связана зависимостью с радиусом взрывной полости и скоростями распространения продольной и поперечной волн.

4.Предложена методика автоматизированного расчета рациональных параметров скважинной отбойки на основе учета напряженного состояния массива, определяемого исходя из условий взрывания, и упруго-прочностных характеристик ГП, получаемых в результате их корреляции с данными геологического опробования месторождения.

5.Разработана системы моделирования объектов горной технологии (Оео1есЬ-30), построенная на использовании: трехмерной интерактивной графики; локальных и удаленных БД; клиент-серверных технологий. Функционирование системы в локальной компьютерной сети позволяет реализовать комплексный подход при решении геологических, маркшейдерских и технологических задач в едином информационном пространстве горного предприятия.

6. Предложена методология, разработаны алгоритмы и программные средства автоматизированного проектирования подземных массовых взрывов, в основу которых положены методы расчета рациональных параметров отбойки, моделирования условий взрывания и создания моделей взрывных скважин, а также компьютерные средства формирования проектной документации.

Обоснованность и достоверность научных положений и выводов подтверждается:

- сопоставимостью данных численного моделирования с результатами известных аналитических решений, лабораторных и натурных экспериментов;

-положительными результатами опытно-промышленной проверки методики и программных средств автоматизированного проектирования массовых взрывов.

Практическое значение работы.

1. Получены расчетные зависимости, позволяющие по параметрам сейсмического сигнала в ближней зоне действия взрыва с достаточной для практики степенью точности находить размеры произведенного взрывом разрушения.

2.Создана система моделирования объектов горной технологии (Geotech-3D), являющаяся платформой для автоматизации решения различных горногеологических и горно-технологических задач.

3.На платформе Geotech-3D разработана компьютерная технология автоматизированного проектирования подземных массовых взрывов, обеспечивающая определение рациональных параметров отбойки, создание объемных моделей скважин и формирование проектной документации.

Реализация работы. Результаты исследований и практические рекомендации вошли составной частью:

-в "Методику расчета параметров буровзрывных работ" (применительно к рудникам ПО «Апатит»), Апатиты, Горный институт КНЦ РАН, 1986, 12 с.;

-в "Методику автоматизированного расчета основных параметров скважинной отбойки" (применительно к рудникам ПО «Апатит»), Апатиты, Горный институт КЕД РАН, 1990, 28 с;

- в "Инструкцию по расчету радиуса сейсмически опасных зон при массовых взрывах для жилых массивов и подземных горных выработок", Апатиты, Горный институт КНЦ РАН, 1994, 17с.

Кроме этого на 4-х рудниках ОАО «Апатит», отрабатывающих 6 месторождений открытым и подземным способом, внедрены:

- Система моделирования объектов горной технологии, как основа системы автоматизированного планирования, проектирования и сопровождения горных работ (Оео1есЬ-ЗВ-Апатит);

- Подсистема автоматизированного проектирования подземных массовых взрывов, функционирующая на Кировском руднике в режиме опытно-промышленной эксплуатации.

Переход к практике автоматизированного проектирования подземных массовых взрывов на ОАО «Апатит» позволил за счет дифференцированного выбора параметров скважинной отбойки снизить в среднем на 7% удельный расход ВВ на отбойку руды и на 26% - на вторичное дробление при выпуске руды из секций.

Экономический эффект от внедрения результатов работы составит только для Кировского рудника 17.5 млн.руб/год в ценах 1999г.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались на Всесоюзном научно-техническом совещании "Совершенствование буровзрывных работ в народном хозяйстве" (г. Губкин, 1988г.), Всесоюзной конференции по механике горных пород (Бишкек, 1989 г.), Всесоюзной научно-технической конференции "Теория и практика проектирования, строительства и эксплуатации высокопроизводительных подземных рудников" (Москва, 1990 г.), Всесоюзной научной конференции "Проблемы охраны окружающей среды" (Мурманск, 1991г.), Международном семинаре "Автоматизация научных исследований в геологии, горном деле, экологии" (Москва, 1991г.), Научно-технической конференции "Опыт ведения работ по устойчивости уступов и бортов карьеров с использованием новой техники в горнодобывающей промышленности" (Ковдор, 1991г.), Международном семинаре "Численные методы в геомеханике" (Москва, 1992 г.), Международном конгрессе по механике разрушения (Киев, 1993 г.), Международном симпозиуме "Горное дело в Арктике" (С.Петербург, 1994г.), Международной конференции ARCOM-97 (Москва, 1997 г.), Международном научной конференции "Современные проблемы разрушения массивов горных пород" (Москва, 1998 г.), Международной научной конференции "Проблемы „и перспективы освоения минерального сырья и подземного пространства Северо-Запада России" (Апатиты, 1999г.), технических советах ОАО «Апатит».

Публикации. По теме диссертации автором опубликовано 30 печатных работ, в том числе одна монография и одно авторское свидетельство на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, изложенных на 267 страницах, содержит 105 рисунков, 22 таблицы и список использованных источников из 135 наименований работ отечественных и зарубежных авторов.

Основные результаты исследований по диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Ведение взрывных работ в условиях повышенного горного давления // Комплексные исследования физических свойств горных пород и процессов: Всесоюзная научная конференция с участием НИИ. -М., 1981. -С.57-58 (Соавторы: Д.С.Подозерский, С.А.Козырев).

2. К вопросу о математическом моделировании взрыва колонкового заряда // Интенсификация добычи и переработки руд в условиях Заполярья. -Апатиты: Изд. Кол. фил. АН СССР, 1982.-С.41-45.

3.Численное решение задачи об осесимметричном взрыве цилиндрического заряда конечной длины // Математическое моделирование комплексных процессов. -Апатиты: Изд. Кол. фил. АН СССР, 1982. -С. 121-127 (Соавтор: Т.Н.Лукичева).

4.Повышение эффективности использования энергии взрыва при отбойке горных пород на глубоких горизонтах // Взрывная отбойка на рудниках Хибин. -Апатиты: Изд. Кол. фил. АН СССР, 1983. -С.8-13 (Соавторы: Д.С.Подозерский, С.А.Козырев).

5. Исследование особенностей разрушения горных пород в условиях сложного напряженного состояния // Зап. ЛГИ: Разрушение горных пород. -Л., 1984. - т. 99, -С.56-63 (Соавторы: С.А.Козырев, Д.С.Подозерский).

6. Моделирование взрывного разрушения массива горных пород цилиндрическими зарядами конечной длины // Математическое моделирование систем и явлений. - Апатиты: Изд. Кол. фил. АН СССР, 1986. -С. 109-114.

7. Расчет линии наименьшего сопротивления для скважинной отбойки напряженных горных пород // Совершенствование технологических процессов при подземной разработке мощных рудных месторождений. -Апатиты: Изд. Кол. фил. АН СССР, 1987. -С. 68-72 (Соавторы: С А.Козырев, Д.С.Подозерский).

8. Влияние длины скважинного заряда на коэффициент передачи его энергии в массив горных пород // Совершенствование технологических процессов при подземной разработке мощных рудных месторождений. -Апатиты: Изд. Кол. фил. АН СССР, 1987.-С.83-86.

9. Численное моделирование физических процессов при разработке недр // Математические методы и вычислительная техника в горном деле. -Новосибирск: ИГД СО АН СССР, 1987. -С.44-49 (Соавторы: А.А.Бакланов, С.И.Пашина).

10.Совершенствование скважинной отбойки на подземных рудниках // Научно-технический прогресс на горнорудных предприятиях Заполярья. -Л.: Наука, 1988. -С.95-99 (Соавторы: С.А.Козырев, Д.С.Подозерский, Н.А.Воронков, Ф.А.Риттер).

11. Оценка состояния массива в зоне ведения очистных работ с помощью сейсмоакустического метода // Геомеханическое обеспечение разработки месторождений Кольского полуострова. - Апатиты: Изд. Кол. фил. АН СССР, 1989. -С.56-60 (Соавторы: С.А.Козырев, Д.С.Подозерский).

12.Технология очистной выемки на глубоких горизонтах рудников // Научно-технический прогресс в ПО "Апатит". -М.: Изд. ГИГХС, 1989. -ч.1, -С.95-99 (Соавторы: Д.С.Подозерский, С.А.Козырев, Д.В.Городецкий).

13.Влияние способа инициирования удлиненного заряда на характер разрушения массива горных пород // Динамические процессы разрушения горных пород -Апатиты: Изд. КНЦ АН СССР, 1989. -С.96-100 (Соавтор: П.Ф.Коротков).

14.Формирование зон разрушения при взрыве скважинного заряда в напряженном массиве // Численные и аналитические методы в подземном строительстве. -Апатиты: Изд. КНЦ АН СССР, 1989. -С .4-9 (Соавтор: С.А.Козырев).

15.Математическое моделирование взрывного разрушения массива горных пород // Тезисы докл. на всесоюзной научно-техническая конференция "Проблемы охраны окружающей среды Севера". -Мурманск, 1990. -С.27 (Соавтор: С.А.Козырев).

16.Исследование механизма разрушения горных пород группой цилиндрических зарядов вблизи свободной поверхности на основе численного моделирования // Деформирование и разрушение горных пород. -Бишкек: Изд. Илим, 1990. -С. 121127 (Соавтор: С.А.Козырев).

17.Численное моделирование взрыва одиночного цилиндрического заряда и их группы в массиве горных пород // Тезисы докл. на международном семинаре "Автоматизация научных исследований в геологии, горном деле, экологии". -М., 1991. -С.83 (Соавтор: С.А.Козырев).

18.Особенности деформирования блочной среды при короткозамедленных взрывах // Вопросы разрушения горных пород взрывом. -Апатиты: Изд. КНЦ РАН, 1993. - С.28-40 (Соавтор: СА.Козырев).

19.Динамическое деформирование и разрушение массива горных пород вокруг выработки // Вопросы разрушения горных пород взрывом. -Апатиты: Изд. КНЦ РАН, 1993. -С.61-67 (Соавторы: С.А.Козырев, Т.В.Буянова).

20.Численное моделирование сейсмовзрывного деформирования и разрушения горных пород // ФТПРПИ. -1993. -№6. -С. 12-18. (Соавторы: С.А.Козырев, Т.В.Буянова).

21. Пакет программ для математического моделирования процесса динамического деформирования и разрушения горных пород // Новые технологии комплексного использования природных ресурсов севера. -Апатиты: КНЦ РАН, 1994, С.ЗЗ.

22. Особенности сейсмического действия массовых взрывов в блочных высоконапряженных массивах // ФТПРПИ. -1995. -№1. -С.51-60 (Соавтор: С.А.Козырев).

23.Система автоматизированного проектирования буровзрывных работ на карьерах // III международная конференция по буровзрывным работам: Сб. докладов. -М., 1997. -С.58-60 (Соавторы: С.А.Козырев, Э.И.Фаттахов).

24.Результаты теоретических исследований в области взрывного разрушения горных пород // Научные основы повышения технического уровня комплексного освоения минеральных ресурсов и подземного пространства северо-запада России. -Апатиты: Изд. КНЦ РАН, 1998. -С. 117.

25.Информационные технологии в горном деле, ч.2 -Апатиты: Изд. КНЦ РАН, 1998. -173с. (Соавторы: А.А.Козырев, А.Д.Вассерман, В.М.Бусырев и др.).

26. Объектно-компонентная основа системы автоматизированного планирования и проектирования горных работ // Проблемы освоения минерально-сырьевых ресурсов Кольского региона и использования подземного пространства для захоронения отходов. -Апатиты: Изд. КНЦ РАН, 1999. -С.75-83 (Соавторы: О.В.Наговицин, Т.В.Буянова).

27. Динамическое деформирование и разрушение горных пород вокруг выработки // Проблемы освоения минерально-сырьевых ресурсов Кольского региона и использования подземного пространства для захоронения отходов. -Апатиты: Изд. КНЦ РАН, 1999. -С. 17-25 (Соавторы: С.А.Козырев, Т.В.Буянова).

28.Численное моделирование процесса динамического деформирования и разрушения массива горных пород при взрыве одиночного и группы зарядов // Сборник трудов международной научной конференции "Физические проблемы взрывного разрушения массива горных пород". -М.: ИПКОН РАН, 1999. -С. 127-132 (Соавтор: С.А.Козырев).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе применительно к проблеме совершенствования взрывного разрушения массивов горных пород развито актуальное научное направление, в котором разработана методология управления подземными массовыми взрывами на основе создания компьютерной технологии проектирования размещения взрывных скважин в скальном массиве. Применение автоматизированного проектирования позволяет за счет комплексного подхода к решению задач горной технологии реализовать алгоритм дифференцированного выбора параметров отбойки с учетом условий взрывания, а использование компьютерных средств формирования моделей взрывных скважин и подготовки технологической документации существенно повышает уровень проектных решений.

Основные научные и практические результаты исследований заключаются в следующем:

1. Разработана двумерная численная модель взрыва цилиндрического заряда в массиве ГП, отличающаяся тем, что в ней одновременно учтены динамические процессы, происходящие во взрывной полости и деформируемой, разрушающейся упруго-пластической среде. Проведенные с использованием модели численные эксперименты показали, что она может эффективно использоваться при изучении действия взрыва скважинных и шпуровых зарядов различной конструкции в условиях действия неравнокомпонентного поля статических напряжений и наличия свободной поверхности.

2. По результатам численных экспериментов выявлены закономерности формирования зон разрушения от взрыва одиночного и группы скважинных зарядов при различных начальных и граничных условиях. Установлено, что при взрыве цилиндрического заряда более 95% от всей энергии, переданной в массив через сечение взрывной полости, передается за время, равное пробегу продольной волной расстояния в 60 радиусов полости (г0), а заряд длиной более 140го работает как бесконечно длинный. Показано, что при одновременном взрыве ряда зарядов, как в условиях камуфлета, так и вблизи свободной поверхности существуют параметры заложения зарядов, при которых достигается максимальный эффект разрушения.

3.Получена зависимость для расчета скорости роста зоны разрушения в массиве по скорости распространения продольной волны и коэффициенту Пуассона. Теоретически обоснован способ оценки среднего радиуса зоны разрушения при взрыве цилиндрического заряда по скорости роста зоны разрушения и длительности первого положительного полупериода низкочастотной составляющей скорости смещения массива. Показано, что высокочастотная составляющая скорости смещения массива в ближней зоне действия взрыва цилиндрического заряда практически не зависит от размеров производимого разрушения и связана зависимостью с радиусом взрывной полости и скоростями распространения продольной и поперечной волн. Предложена методология оценки упругих характеристик массива ГП и размеров производимого взрывом цилиндрического заряда разрушения по параметрам сейсмического сигнала в ближней зоне действия взрыва.

4.Предложена методика автоматизированного расчета рациональных параметров скважинной отбойки на основе учета напряженного состояния массива, определяемого исходя из условий взрывания, и упруго-прочностных характеристик ГП, получаемых в результате их корреляции с данными геологического опробования месторождения. Проверка методики на рудниках ОАО «Апатит» показала, что при прочих равных условиях дифференцированный выбор параметров скважинной отбойки позволяет снизить в среднем на 7% удельный расход ВВ на отбойку руды и на 26% - на вторичное дробление при выпуске руды из секций.

5.Разработана система моделирования объектов горной технологии (Оео1есЬ-ЗБ), построенная на использовании: трехмерной интерактивной графики; локальных и удаленных БД; клиент-серверных технологий. Состав и структура системы позволяют использовать ее в качестве платформы для реализации компьютерных технологий при решении различных горно-геологических и горно-технологических задач. Сео1есЬ-ЗБ принята за основу при создании системы автоматизированного планирования, проектирования и сопровождения горных работ на ОАО «Апатит».

6.Разработана компьютерная технология автоматизированного проектирования массовых взрывов, в основу которой положены методы расчета рациональных параметров отбойки, моделирования объектов горной технологии и создания моделей взрывных скважин, а также средства формирования проектной документации. Переход к практике автоматизированного проектирования подземных массовых взрывов на ОАО «Апатит» позволяет за счет компьютерных средств формирования технологической документации на порядок сократить время подготовки проекта при повышении качества принимаемых решений.

7.Разработаны методики, инструкции и программные средства, которые доведены до практической реализации на подземных рудниках ОАО «Апатит». Экономический эффект от внедрения результатов работы составит только для Кировского рудника 17.5 млн.руб/год в ценах 1999г. Созданная система моделирования объектов горной технологии и подсистема автоматизированного проектирования массовых взрывов могут быть частично или полностью использованы на всех подземных рудниках, осуществляющих переход к практике автоматизированного планирования, проектирования и сопровождения горных работ.

1. Горбуновов Г.И., Бельков И.В, Макиевский С.И. и др. Минеральные месторождения Кольского полуострова. Л.: Наука, 1981. - 271 с.

2. Тектонические напряжения в земной коре и устойчивость горных выработок / И.А.Турчанинов, Г.А.Марков, В.И.Иванов, А.А.Козырев. Л.: Наука, 1978. - 256с.

3. Горбацевич Ф.Ф., Ковалева Г.А. Деформируемость некоторых апатито-нефелиновых руд и пород // Анализ эффективности горных работ и процессов при эксплуатации рудных месторождений. Л.: Наука, 1971. - С. 114-119.

4. Турчанинов И.А., Медведев Р.В. Комплексное исследование физических свойств горных пород. Л.: Наука, 1973. - 124с.

5. Прогноз напряженного состояния глубинных горизонтов апатитовых рудников /В.И.Панин, А.А.Козырев, В.И.Иванов, Ю.Г.Горбунов // Разработка мощных месторождений на больших глубинах. Апатиты, 1983. - С.45-51.

6. Марков Г.А. Тектонические напряжения и горное давление в рудниках Хибинского массива. Л.: Наука, 1977. - 213 с.

7. Гущин В.В., Нифонтов Б.И. Прогресс в области взрывных работ при системе этажного принудительного обрушения // Исследования действия взрыва при подземной разработке месторождений. Апатиты, 1973. - С. 3-11.

8. Демидов Ю.В. Исследование эффективности массовой отбойки на подземных рудниках комбината «Апатит»: Автореф.дисс. канд.техн.наук. Л., 1973.-26с.

9. К оценке параметров волн напряжения по скоростям смещений в условиях напряженного состояния массива /В.А.Боровиков, И.Ф.Ванягин, Ю.В.Демидов и др. // Технология разработки рудных месторождений . Новосибирск: Наука, 1973. -С. 107-119.

10. Ю.Гущин В.В., Демидов Ю.В., Мец Е.С. Дробление руды параллельными скважинами больших диаметров // Регулирование действия взрыва при массовой отбойке. Апатиты, 1977. - С. 16-19.

11. Мец Е.С. Способ отбойки руды для поточной очистной выемки // Регулирование действия взрыва при массовой отбойке. Апатиты, 1977. - С.20-24.

12. Кривошта В.П., Подозерский Д.С. Исследование эффективности скважинной отбойки с учетом напряженного состояния взрываемых участков // Исследования действия взрыва при подземной разработке месторождений. -Апатиты, 1973.-С. 110-116.

13. Гущин В.В., Корнев Г.Н., Юров A.C. Ориентация взрывных скважин как фактор регулирования дробления хибинских апатитовых руд // Научные исследования и технический прогресс на горных предприятиях. Л.: Наука, 1972. -С.28-32.

14. Козырев С.А. Оценка влияния плоскостей обнажения на скорости распространения упругих волн в зоне ведения очистных работ и выбор на их основе геометрических размеров секций // Взрывная отбойка на рудниках Хибин. -Апатиты, 1983,-С.99-104.

15. Козырев С.А., Лукичев C.B., Подозерский Д.С. Исследование особенностей разрушения горных пород в условиях сложного напряженного состояния // Зап. ЛГИ. Л., 1984. - Т. 99. - С.56-63.

16. Подозерский Д.С., Козырев С.А., Лукичев C.B. Повышение эффективности использования энергии взрыва при отбойке горных пород на глубоких горизонтах // Взрывная отбойка на рудниках Хибин. Апатиты, 1983. - С. 8-13.

17. Корнев Г.Н., Антоненко В.А. Управление действием взрыва в системах с массовым обрушением. Л.: Наука, 1975. - 112 с.

18. Фугзан М.Д., Каплунов Д.Р., Пазыныч В.И. Интенсивность подземной эксплуатации рудных месторождений. М.: Наука, 1980. - 141 с.

19. Демидюк Г.П. Взрывные работы. М.: Л.: Изд-во ОНТ НКТИ СССР, 1937.235с.

20. Ларес Г. Уточненная формула расчета зарядов при горных взрывных работах M.; Л., Новосибирск: Изд-во ОНТИ НКТИ СССР, 1934. 52с.

21. Демидюк Г.П. Современные теоретические представления о действии взрыва в среде // Буровзрывные работы в горной промышленности. М.: Госгортхеиздат, 1962.-С.229-239.

22. Демидюк Г.П., Бугайский А.Н. Средства механизации и технологиивзрывных работ с применением гранулированных взрывчатых веществ. М.: Недра, 1975,-312с.

23. Беляев А.Ф., Садовский М.А. О природе фугасного и бризантного действия взрыва // Физика взрыва. М.: Изд-во АН СССР, 1952. - № 2. - С. 3-4.

24. Беляев А.Ф. Горение, детонация и работа взрыва конденсированных систем. -М.: Наука, 1968,-254с.

25. Покровский Г.И., Федоров Н.С. Действие удара и взрыва в деформируемых средах. М.: Стройиздат, 1957. - 275 с.

26. Покровский Г.И. Предпосылки теории дробления пород взрывом // Вопросы теории разрушения горных пород действием взрыва. М.: Изд-во АН СССР, 1958. -С.61-76.

27. Покровский Г.И. Взрыв. М.: Недра, 1967. - 172с.

28. Ханукаев А.Н. О физической сущности процесса разрушения горных пород взрывом // Вопросы теории разрушения горных пород действием взрыва. М.: Изд-во АН СССР, 1958. - С.68-75.

29. Ханукаев А.Н. Энергия волн напряжений при разрушении пород взрывом. -М.: Госгортехиздат, 1962. 200 с.

30. Ханукаев А.Н. Физические процессы при отбойке горных пород взрывом. -М.: Недра, 1974,-222с.

31. Компанеец A.C. Ударные волны в пластической уплотняющейся среде. -ДАН СССР.- 1956.-Т. 109. № 1. С.49-52.

32. Романов А.Н., Родионов В.Н., Сухоткин А.П. Взрыв в уплотняющейся неограниченной среде. ДАН СССР. - 1958. - Т. 123. № 4. - С.627-630.

33. ЗЗ.Зволинский Н.В. Об излучении упругой волны при сферическом взрыве в грунте. Прикл. Математика и механика. - 1960. - Т. 24, вып. I. - С. 126-133.

34. Григорян С.С. Общих уравнениях динамики грунтов. ДАН СССР. - 1959. -Т. 124, № 2. - С.285-287.

35. Григорян С.С. Об основных представлениях динамики грунтов. Прикл. Математика и механика. - 1960. - Т. 24, вып. 6. - С. 1057-1072.

36. Григорян С.С., Черноусеноко Ф.Л. Задача о поршне для управлений?динамики грунтов. Прикл. Математика и механика. - 1961. - Т. 25, вып. 5. -С.867-884.

37. Григорян С.С. К решению задачи о подземном взрыве в мягких грунтах. -Прикл. Математика и механика. 1963. - Т. 27, вып. 2. - С. 287-294.

38. Григорян С.С. О некоторых упрощениях в описании движения мягких грунтов. Прикл. Математика и механика. - 1963. - Т. 27, вып. 2. - С.287-294.

39. Григорян С.С. Об учете влажности в уравнениях движения грунтов. -Прикл. Математика и теорет. Физика. 1962. - № 2. - С. 128-130.

40. Кузнецов В.М. Математические модели взрывного дела. Новосибирск: Наука, 1977.-260 с.

41. Власов O.E., Смирнов С.А. Основы расчета дробления горных пород взрывом. М.: Изд-во АН СССР, 1962. - 104с.

42. Власов O.E. Основы динамики взрыва. М.: Изд-во Воен.-инж.акад., 1957.377с.

43. Кузнецов В.М., Шер E.H. О принципе равномерного дробления горных пород взрывом. Прикл. Математика и теорет.физика. - 1975. - № 3. - С.48-51.

44. Григорян С.С. Некоторые вопросы математической теории деформирования и разрушения твердых горных пород. Прикл. Математика и теорет.физика. - Т. 31, №4.-С. 157-245.

45. Шемякин Е.И. Расширение газовой полости в несжимаемой упруго-пластической среде. Прикл. Математика и теорет.физика. - 1961. - № 5. - С.91-93.

46. Медведева Н.С., Шемякин Е.И. Волны нагрузки при подземном взрыве в горных породах. Прикл. Математика и теорет.физика. - 1961. - № 6. - С. 78-87.

47. Шемякин Е.И. О волнах напряжений в прочных горных породах. Прикл. Математика и теорет.физика. - 1963. - № 5. - С.83-93.

48. Шемякин Е.И. О поведении горных пород при динамических нагружениях. Физ.-техн.пробл.разраб.полез.ископамых. - 1966. - № 1. - С. 12-20.

49. Механический эффект подземного взрыва / В.Н.Родионов, В.В.Адушкин, В.Н.Костюченко и др. -М.: Недра, 1971. 224с.

50. Родионов В.Н., Сизов И.А., Цветков В.М. Основы геомеханики. М.:1. Недра, 1986. -301с.

51. Чедвик П., Кокс А., Гопкинс Г. Механика глубинных подземных взрывов. -М.: Мир, 1966. 126 с.

52. Боровиков В.А. Развитие газовой полости при взрыве цилиндрического заряда в горной породе. Физ.-техн.пробл.разраб.полез.ископаемых. - 1980. - № 6. -С.40-52.

53. Боровиков В.А. Разработка научных основ управления интенсивностью разрушения горных пород на базе комплексного исследования действия волны напряжений и продуктов взрыва: Автореф.дисс. докт.техн.наук: 01.02.07. М., 1981.-41с.

54. Ракишев Б.Р. Приближенное решение задачи о размерах газовой полости при взрыве цилиндрического заряда. Изв.вузов. Горн.журн. - 1974. - № 1. - С. 5761.

55. Ракишев Б.Р. Аналитическое определение кусковатости взорванной горной массы. Изв.вузов. Горн.журн. - 1977. - № 7. - С.73-80.

56. Ракишев Б.Р. Прогнозирование технологических параметров взорванных горных пород на карьерах. Алма-Ата: Наука, 1983. - 240с.

57. Майнчен Дж., Сак С. Метод расчета «Тензор» // Вычислительные методы в гидродинамике. М.: Мир, 1967. - С. 185-211.

58. Улкинс М.Л. Расчет упруго-пластических течений // Вычислительные методы в гидродинамике. М.: Мир, 1967. - С.212-263.

59. Коротков П.Ф., Просвирина Б.М. Численное исследование цилиндрического взрыва в упруго-пластической среде. ДАН СССР. - 1978. - Т. 241. № 6. - С. 13111314.

60. Короткое П.Ф. О математической модели постепенного разрушения горных пород и превращения их в пористые сыпучие среды. ДАН СССР. - 1980. - Т. 253. №6.-С. 1357-1360.

61. Коротков П.Ф. Образование поверхности скольжения при обрушении склона. ДАН СССР. - 1982. - Т. 267. № 5. - С. 818-822.

62. Парне Р. Реакция бесконечно упругой среды на движущиеся вцилиндрической полости нагрузки. Прикл. Механика / Тр. Америк. О-ва инженеров-механиков. - 1969. - № 1. - С. 53-59.

63. Белаенко Ф.А. Исследование полей напряжений и процесса образования трещин при взрыве колонковых зарядов в скальном массиве // Вопросы теории разрушения горных пород под действием взрыва. М.: Изд-во АН СССР, 1958. -С. 126-140.

64. Горинов С.А. Определение размеров зоны разрушения по длине скважинного заряда при камуфлетном взрыве его в скальных породах // Буровзрывные работы на глубоких карьерах. Свердловск, 1984. - С. 68-77.

65. Белаенко Ф.А., Булич Ю.Т., Дидик Р.Т. Исследование волн напряжений и процесса разрушения горных пород при взрывах // Буро-взрывные работы в горной промышленности. М.: Госгортехиздат, 1962. - С.411-425.

66. Боровиков В.А., Ванягин И.Ф. К расчету параметров волны напряжений при взрыве удлиненного заряда в горных породах // Взрывное дело. 1976. - № 76/33. -С.74-85.

67. Баум Ф.А., Григорян С.С., Санасарян Н.С. Определение импульса взрыва вдоль образующей скважины и оптимальных параметров скважинного заряда // Взрывное дело. 1964. - № 54/11. - С. 53-102.

68. Мусхелишвили Н.И. Некоторые основные задачи математической теории упругости. Плоская теории упругости. Кручение и изгиб. М.: Наука, 1966. - 707с.

69. Баум Ф.А., Станюкович К.П., Шехтер Б.И. Физика взрыва. М.: Наука, 1971,- 854с.

70. NucKolls J.H. A computer calculation of "Rainer", Proc.2nd Plowshare Symp., May 13-15, 1959, UCRL-5675, Contract NW-7405-EnG-48.

71. Seidle F.G.P. SOC-A numerical model for the behavior materials, ets. UCI-5033, July 1965.

72. Чарри Дж. Машинный расчет воронок, образующихся при взрыве // Механика: Период.сб.переводов иностр. ст. М.: Мир, 1967. - № 6. - С. 134-156.

73. Жуков В.В., Котенко В.Ф. Оценка конечно-разностным методом воздействия волны сжатия на одиночную выработку // Аналитические методы ивычислительная техника в механике горных пород. Новосибирск: Наука, 1975. -С.94-97.

74. Жуков В.В., Котенко В.Ф. Исследование сейсмических характеристик подземного взрыва конечно-разностным методом. ФТРПИ. - 1975. - № 5. - С.47-50.

75. Исследование волнового воздействия двух зарядов / Ю.Д.Дядькин,

76. B.В.Жуков, В.Ф.Котенко, Г.Г.Юревич и др. Физика и технология разрушения пород взрывом. - Апатиты, 1974. - С.43-47.

77. Жуков В.В., Котенко В.Ф., Коротких Ю.Г. Динамическое деформирование и разрушение массива горных пород. Л.: Наука, 1979. - 163 с.

78. Численное решение многомерных задач газовой динамики / С.К.Годунов, А.В.Забродин, М.Я.Иванов и др. М.: Наука, 1976, - 400с.

79. Викторов С.Д., Казаков Н.Н, Закалинский В.М. Анализ методов управления процессом разрушения горных пород взрывов. Горный журнал, №7, 1995. - С.46-47.

80. Казаков H.H. Взрывная отбойка руд скважинными зарядами. М.: Недра, 1975.- 192с.

81. Баранов А.О. Расчет параметров технологических процессов подземной добычи руд. -М.: Недра, 1985. 224с.

82. Проектирование взрывных работ / Б.Н.Кутузов, Ю.К.Валухин,

83. C.А.Давыдов и др. М.: Недра, 1974. - 328с.

84. Мосинец В.Н. Дробящее и сейсмическое действие взрыва в горных породах. М.: Недра, 1976. - 271 с.

85. Дубынин Н.Г., Рябченко Е.П., Иванова Л.И. Отбойка руды скважинами. -Новосибирск, 1970. 167с.

86. Машуков И.В. Зависимость удельного расхода взрывчатых веществ от уровня напряженности массива горных пород // Взрывное дело. 1984. - № 86/43. -С.63-68.

87. Руководство по проектированию, организации и проведению массовых взрывов на подземных рудниках Всесоюзного промышленного объединения

88. Союзметаллургпром». Новокузнецк, 1982. - 289с.

89. Фадеев А.Б. Расчет скважинных зарядов с позиций волновой теории взрыва (Реферат Кумао-Хино) // Взрывное дело. 1964. - № 55/12. - С.46-59.

90. Балландер С.В. Лекции по гидродинамике. Л., 1976. - 259с.

91. Влияние способа инициирования плоского заряда на процесс формирования ударной волны в трубе / В.Е.Шемарулин, В.Ю.Мельцас, Г.Ф.Копытов и др. -Физика горения и взрыва. 1982. - № 4. - С. 103-107.

92. Рейнер М. Десять лекций по теоретической реологии. М.; Л.: Гостхеиздат, 1947.- 134с.

93. Берон Л.И., Ватолин Е.С., Койфман М.И. Свойства горных пород при разных видах и режимах нагружения. М.: Недра, 1984, - 276с.

94. Landborg N. Strength of rock-like materials-Intern. J.Rock Mech. And Mining Sci, 1968, vol.5, P.427-454.

95. Атлас физических свойств минералов и пород хибинских месторождений / И.А.Турчанинов, М.П.Волорович, А.И.Бондаренко и др. Л.: Наука, 1975. - 71 с.

96. Шуршалов Л.В. Численное исследование задачи о взрыве цилиндрического заряда конечной длины. Журн.вычисл.математики и мат.физики.- 1973. Т. 13, № 4. - С.971-983.

97. Хилл Р. Математическая теория пластичности. М.: Гостехиздат, 1956.407с.

98. Михалюк А.В. Горные породы при неравномерных динамических нагрузках. Киев: Наук.думка, 1980. - 154с.

99. Кук М.А. Наука о промышленных взрывчатых веществах. М.: Недра, 1980- 455 с.

100. Павлов М.М. Максимальные массовые скорости в волне при взрыве цилиндрических зарядов в горных породах. Физика горения и взрыва. - 1981. -№3.-С. 125-128.

101. Глушко В.Т., Виноградов В.В. Разрушение горных пород и прогнозирование проявлений горного давления. М.: Недра, 1982. - 192с.

102. Поточная технология подземной разработки мощных рудных месторождений / В.В.Гущин, Ю.В.Демидов, Ю.А.Епимахов, Г.Н.Корнев. М.: Недра, 1982. - 126с.

103. Ю1.Фугзан М.Д. О целесообразном коэффициенте сближения зарядов при взрывании в зажатой среде // Науч. Сообщ. / ИГД им. А.А.Скочинского. 1970. - № 72. - С.68-75.

104. Исследование влияния элементов расположения зарядов на эффективность взрывной отбойки: Краткий научн.отчет лаборатории технологии взрывных работ ИГД им. А.А.Скочинского. -М.: 1968. 30с.

105. ЮЗ.Густафссон Р. Шведская техника взрывных работ. М.: Недра, 1977.264с.

106. Ю4.Ставрогин А.Н., Протосеня А.Г. Прочность горных пород и устойчивость выработок на больших глубинах. М.: Недра, 1985, 271 с.

107. Ю5.Ханукаев А.Н., Кусков Н.Ф., Пшеничный В.И. и др. Снижение напряженности горного массива с помощью взрывов. -М.: Наука, 1979.

108. Зверев A.A., Ловецкий Е.Е., Фетисов B.C. Частотно-временные характеристики упругой волны, излучаемой при камуфлетном взрыве // ПМТФ. -1986. -№2.

109. Ю7.Петросян М.Н. О долевом участии взрывной волны и поршневого действия газов в разрушении напряженно деформируемого массива// ФТРПИ. -1985. -№5.

110. Новиков В.Г., Туманов Б.М. Расчет зоны интенсивной радиальной трещиноватости при взрыве// ФТРПИ. -1982. -№2.

111. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическа физика. В 10-ти т. Т VII. Теория упругости. М.: Наука, 1987. - 244 с.

112. Ю.Миллер Т., Паул Д. Использование Delphi 3. Специальное издание.: Пер. с англ. К.: Диалектика, 1977. - 768с.

113. Ш.Аммерал Л. Принципы программирования в машинной графике. Пер. сангл. М.: «Сол Систем», 1992. - 223с.

114. Агиштейн М.Э., Мигдал A.A. Как увидеть невидимое? // Эксперимент на дисплее: первые шаги вычислительной физики. М.: Наука, 1989. 175с.

115. ПЗ.Капутин Ю.Е. некоторые вопросы использования компьютеров на горных предприятиях СНГ. Горный журнал, N7, 1993. - С.52-57.

116. Капутин Ю.Е., Ноулес А. Состояние и основные тенденции развития компьютерных технологий проектирования открытых горных работ. Горный журнал, N9, 1995.-С. 15-18.

117. Астафьев Ю.П., Зелинский A.C., Горлов H.H. и др. Компьютеры и системы управления в горном деле за рубежом М.: Недра, 1989. - 264с.

118. Алферов А.Ю., Васильев П.В., Кинзерская Е.А. Состояние и тенденции компьютеризации геолого-маркшейдерского обеспечения горных работ. -Маркшейдерский вестник, №1, 1996. С.22-31.

119. Программно-аппаратное обеспечение, фонд цифрового материала, услуги и нормативно-правовая база геоинформатики в России и СНГ. Ежегодный обзор. -М.: ГИС-ассоциация, 1955. 273с.

120. Капутин Ю.Е., Ежов А.И., Хенли С. Геостатистика в горно-геологической практике. Апатиты, 1995. - 201 с.

121. Степанов А.Е., Поляков O.A., Юрченко В.Е. Информационное обеспечение геолого-маркшейдерской службы. Горный журнал, №2, 1995. - С. 56-58.

122. Осипов М.В., Скаженик В.Б. Применение компьютерных технологий для проектирования, перспективного и оперативного планирования при разработке рассыпных месторождений. Горный журнал, №11, 1995. - С.59-61.

123. Ш.Ерлыков B.JL, Быховец А.Н., Дунаев В.А. и др. Компьютерная горно-геолого-маркшейдерская система «Ковдор-геомарк». Горный журнал, № 12, 1997. -С.26-29.

124. Елманов Н. Создание серверов приложений с помощью Delphi 3. -Компьютер пресс, №11, 1997. С. 106-113.

125. Коробов Б.Л., Томчук Н.П. Минерально-сырьевая база ОАО «Апатит». -Горный журнал, №9, 1999. С. 19-22.

126. Григорьев A.B., Свинин B.C., Погребняк О.С. Оптимальное развитие рудной базы гарантия долголетия предприятия и стабильности его работы. -Горный журнал, №9, 1999. - С.9-13.

127. Научно-технический прогресс на горнорудных предприятиях Заполярья / Н.Н.Мельников, П.А.Усачев, Ю.В.Демидов и др. Д.: Наука, 1988. - 239с.

128. Михайлов A.JL, Яковлев В.А., Погребняк О.С. Старейший в хибинах рудник. Горный журнал, №9, 1999. - С. 13-16.

129. Лукичев C.B. Разработка методики расчета параметров скважинной отбойки с использованием численного моделирования взрыва: Дис. . канд. техн. наук. Апатиты, 1987. - 153 с.

130. Козырева С.А. Управление дробящим и сейсмическим действием взрывов при подземной разработке мощных рудных месторождений в условиях высокого горного давления: Автореф.дисс. докторатехн.наук. Л., 1996. -45с.

131. Крыжановский A.B., Штеле В.И., Зимин И.Н. Основы системного проектирования и управления подземными горными работами. Новосибирск, 1990,- 156с.

132. ВО.Аленичев В.М., Суханов В.И. Компьютерная технология составления паспорта буровзрывных работ. Горный журнал, №9-10, 1999. - С.79-86.

133. Чечетин С.Г., Хохолков A.A. Использование компьютерной технологии в горном и взрывном деле. Горный журнал, №9-10, 1999. - С. 8 6-90.

134. Brooker P.I. Kriging.- Engineering and Mining Journal, №9, 1979.- P.148-153.

135. Barnes M.P. Drill-Hole Interpolation: Estimating Mineral Inventory.- In: Open Pit Mine Planning and Desing, New York, 1979. P. 65-80.

136. Козырев С.А., Енютин A.H., Дяченко C.H. и др. Опыт отработки мощных рудных тел встречными фронтами в условиях высокого горного давления. Горный журнал, №3, 1995. - С.35-39.

137. Демидов Ю.В., Аминов В.Н. Подземная разработка мощных рудных залежей. М.: Недра, 1991. - 205 с.

138. РЖДАЮ ОАО «Апатит» Григорьев 2000 г.1. АКТвнедрения результатов исследований по диссертационной работе С.В.Лукичева «Информационное обеспечение взрывных работ при подземной разработке рудныхместорождений»

139. Мы, нижеподписавшиеся, представители ОАО «Апатит» составили настоящий акт в том, что результаты исследований, направленные на оптимизацию параметров массовых взрывов, проходили проверку на рудниках ОАО «Апатит».

140. Результаты исследований позволили разработать и внедрить на рудниках: ¡.Методику расчета основных параметров скважинной отбойки (1986 г). 2. Методику автоматизированного расчета основных параметров скважинной отбойки (1990 г).

141. Начальник технического отдела ОАО

142. Главный горняк по подземным горным работам1. В.С.Свинин1. В. Ю. Запорожец