Research and determination of the thickness of the protective screen made of crushed ore for ensuring structural integrity of barrier pillars during the transition from open-pit to underground mining of deposits
DOI:
https://doi.org/10.33271/crpnmu/83.065Keywords:
drilling and blasting operations, deep boreholes, protective screen, mass blasting, barrier pillars, attenuation coefficient, stress wave amplitude, granulometric compositionAbstract
Purpose. Research, development, and study of protective screens made of crushed ore at the boundary with artificial or natural barrier pillars during the transition from open-pit to underground mining. The methods. A multilateral research approach was applied, which included: a systematic review of literature sources to generalize knowledge about safe drilling and blasting operations; analysis of the physics of failure of the crushed ore protective screen at the boundary with the barrier pillar; numerical modeling using the finite element method; and statistical data processing using regression analysis. Findings. The formation of protective screens was developed and studied, which significantly improve the conditions for the transition from open-pit to underground mining, ensuring the durability and reliability of artificial and natural barrier pillars. The parameters of the crushed ore protective screen were determined. The attenuation coefficient of stress wave amplitude during their propagation in the screening layer of the crushed ore protective screen at the boundary with the barrier pillar, which separates open-pit and underground mining operations, was investigated. The originality. The dependence of the stress wave amplitude attenuation coefficient during their propagation in the screening layer of the crushed ore protective screen on the design thickness of the protective screen was substantiated. A quantitative characteristic of the dependence of the protective screen thickness made of crushed ore on the main influencing factors has been established. For the first time, the dependence of the granulometric composition coefficient of the crushed ore protective screen on the diameter of deep boreholes used to form the protective screen was established. Practical implementation. Consists in the development and substantiation of the parameters of crushed ore protective screens that ensure the durability and reliability of artificial and natural barrier pillars during the transition from open-pit to underground mining. The determined dependencies enable mining enterprises to scientifically substantiate and optimize technological solutions required for the safe conduct of drilling and blasting operations at the boundary of open-pit and underground mining.References
1. Jiang, J.J. (2020). Study of pre-split blasting using fracture mechanics. Rock Fragmentation by Blasting, 201–206. CRC Press. https://doi.org/10.1201/9781003078104-28 .
2. Xiong, J., Si, J., & Zheng, Y. (2020). Analysis of controlled blasting for Large-span Tunnel Passing beneath Cultural Relics Building. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering , 741 , 012105. https://doi.org/10.1088/1757-899x/741/1/012105 .
3. Ткачук, К.Н. (1974). Руйнування гірських порід вибухом . Техніка.
4. Person, P.A., Holmberg, R., & Lee, J. (1994). Rock Blasting and Explosive Engineering . New York: CRC Press.
5. Шевцов, М.Р., Таранов, П.Я., Левіт, В.В., & Гудзь, О.Г. (2003). Руйнування гірських порід вибухом . Покровськ: ДВНЗ ДонНТУ.
6. Капленко, Ю.П., & Колосов, В.А. (1997). Закономірності поширення хвиль у середовищі, що перебуває під впливом неоднорідного поля статичних напружень. Розроб. рудн. родовищ , (61), 5–54.
7. Римарчук, Б.І. (1997). Вдосконалення методів вибухового роздроблення уступів з попереднім відділенням їх від масиву гірничих порід. Відомості Академії гірничих наук України , (3), 98–103.
8. Єфремов, Е.І., Пономарьов, А.В., & Нікіфорова, В.А. (2001). Вплив властивостей ВР на розміри зони переподрібнення при руйнуванні твердих середовищ. Науковий вісник Національної гірничої академії України , 24–26.
9. Капленко, Ю.П., Клєвцов, І.В., Кузнєцов, В.В., Груєнко, В.М., Гірін, В.С., & Сігнаєвський, Ф.П. (1975). Ефективність підривання глибоких свердловин в умовах збільшення гірничого тиску. Бюлетень , 6(746), 35–37.
10. Римарчук, Б.І. (1998). Визначення параметрів екранувального шару при вибуховому подрібненні породних блоків. Придніпровський науковий вісник (Технічні науки), 36 (103), 86–95.
11. Технологія відбійки руди за допомогою концентрованих зарядів у масиві, оконтуреному екрануючими щілинами. (1997). (Звіт про НДР Кривбаспроект № 1796). Кривий Ріг.
12. Єфремов, Е.І. (2001). Найпростіші ВР та особливості їхнього застосування на кар'єрах. Металургійна та гірничорудна промисловість , (2), 72–75.
13. Римарчук, Б.І., Шварцер, В.Я., & Биков, Є.К. (2005). Порівняльна оцінка подрібнювальної дії деяких промислових ВР. Вісник КТУ , (9), 10–13.
14. Римарчук, Б.І. (2006). Параметри відбійки покладів міцних руд і магнетитових кварцитів великомасштабними зарядами ВР. Металург. та гірничоруд. пром. , (2), 72–75.
15. Rymarchuk, B., & Shepel, O. (2020). Ways of increase of efficiency of drilling-and-blasting. E3S Web of Conferences , 166 , 03001. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202016603001 .
16. You, Y., Yang, R., Zuo, J., Yang, Z., Li, J., Zhao, Y., & Yi, H. (2025). Mechanism of iron ore blasting fracture using axial uncoupled charges. International Journal of Minerals, Metallurgy and Materials , 32 (4), 788–801. https://doi.org/10.1007/s12613-024-3038-x .
17. Stupnik, M., & Kalinichenko, V. (2013). Magnetite quartzite mining is the future of Kryvyi Rig iron ore basin. Mining of Mineral Deposits, 49–52. https://doi.org/10.1201/b16354-10 .
18. Gregory, C.E. (1973). Explosives for North American Enqineers . Trans Tech., Cleveland.
19. Carrasco, L.G., & Saperstein, L.W. (1977). Surface morphology of pre-split fractures in plexiglas models. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences & Geomechanics Abstracts, 14 (5–6), 261–275. https://doi.org/10.1016/0148-9062(77)90737-9 .
20. Paine, R., Holmes, D., & Clark, H. (1961, June). Presplit Blasting at the Niagara Power Project. The Explosives Engineer , 72–91.
21. Капленко, Ю.П. (1977). Управління вибухами при підземному видобутку руд у Кривбасі. Київ-Донецьк: Вища школа .
Downloads
Published
Issue
Section
License
All articles are published under the Creative Commons Attribution License (CC BY 4.0), which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. Authors retain copyright and grant the journal right of first publication.
Authors are permitted and encouraged to deposit the final published version of their article, or the Author's Accepted Manuscript (AAM), in institutional or subject-specific open-access repositories (including the university's own institutional repository, CORE, Zenodo, or Figshare), ensuring maximum visibility, accessibility, and impact of the publication.
