New method for determining the parameters of drilling and blasting for raising mine workings

Authors

  • М.М. Кононенко Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Дніпро, Україна Author
  • О.Є. Хоменко Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Дніпро, Україна Author
  • А.В. Косенко Відділення фізики гірничих процесів Інституту геотехнічної механіки ім. М.С.Полякова НАН України, Дніпро, Україна Author
  • В.О. Баш Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Дніпро, Україна Author

DOI:

https://doi.org/10.33271/crpnmu/76.063

Keywords:

blast-hole, well, raise, explosive, drilling and blasting, zone of intensive crushing, line of least resistance

Abstract

Purpose. Development of new methods for calculating the parameters of drilling and blasting (D&B) for raising mine workings using the methods of blast-hole and well charges, taking into account the pressure of the explosion products, the compressive strength of rocks, their structural structure, fracturing and compaction under the influence of rock pressure. The methodology of research. To develop methods for calculating the parameters of D&B when carrying out raising with the help of blast-hole and well charges, we used the well-known laws of the theory of elasticity and the basic provisions of the quasi-static wave hypothesis of the mechanism of destruction of a solid medium by an explosion. To determine the zones of inelastic deformations due to changes in the stress-strain state of the rock mass in the face of the rock riser during the explosion, numerical modeling the parameters of D&B calculated using the new method was carried out using the finite element method in the software product for engineering analysis SolidWorks Simulation. Findings. Methods have been developed for calculating the parameters of D&B for carrying out raising mine workings using the methods of blast-hole and well charges. It has been established that the calculation the parameters of the D&B is carried out in the same sequence as when carrying out horizontal mine workings, but differs in that when carrying out raising there is no group of breakout blast-holes or wells. This is due to the fact that the cross-sectional area of the risers is of small importance. In the proposed methods, the distance between blast-holes or wells in a cutting is determined by the radius of the crushing zone, and for contour ones - by the radius of the intensive crushing zone. To check the calculated parameters of the D&B, using a new method, during the excavation of risers, in the conditions of the “Yuvileina” mine of PJSC “Sukha Balka”, numerical modeling of changes in the stress-strain state of the rock mass under the influence of an explosion was carried out. According to the results of numerical modeling, the formation of areas of inelastic deformation in the face of the rising under explosive load, uniform crushing of the rock was obtained, which will avoid the release of oversized pieces after the explosion. The originality. The location of blast-holes or wells in the face of the raise can be determined by the power-law dependence of the change in the line of least resistance (LLR) on their diameter, the pressure of the explosion products, the compressive strength of rocks, their structural structure, fracturing and compaction under the influence of rock pressure. Practical implications. The developed methods for determining the parameters of D&B for carrying out the risers methods of blast-hole and well charges make it possible to rationalize the location of blast-holes or wells in the face, which will lead to resource saving during their implementation.

References

1. Khomenko, O., Kononenko, M., & Savchenko, M. (2018). Technology of underground mining of ore deposits . http://doi.org/10.33271/dut.001

2. Косенко А.В., Тарасютін В.М. (2022). Обґрунтування раціональних технологій проведення підготовчо-нарізних підняттєвих виробок у видобувних блоках залізорудних шахт, що забезпечують підвищення стійкості відслоненого масиву. Вісті Донецького гірничого інституту, 1 (50). С. 40–46. https://doi.org/10.31474/1999-981X-2022-1-40-46

3. Khomenko, O., Kononenko, M., & Lyashenko, V. (2021). Improvement of safety for the underground vertical workings. Occupational Safety in Industry , (2), 41–48. http://doi.org/10.24000/0409-2961-2021-2-41-48

4. Федоренко, П.І., Мельнікова, І.Є., Чепурний, В.І., Ляш, С.І. (2015). Про можливості зниження трудових енерго- та ресурсовитрат під час підготовки блоків до очисних робіт. Збірник наукових праць Науково-дослідного гірничорудного інституту Державного вищого навчального закладу Криворізький національний університет , (55), 152–156.

5. Федоренко, П.І., Чепурний, В.І., Ляш, С.І. (2016). Аналіз стану проходки підняттєвих виробок під час підготовки на шахтах Кривбасу блоків до очисного виймання. Збірник наукових праць Науково-дослідного гірничорудного інституту Державного вищого навчального закладу Криворізький національний університет , (56), 103–108.

6. Усатий, В.Ю., Кістрін, С.Г., Блізнюков, В.Г. (2001). Проходка підняттєвих гірничих виробок в умовах ЗАТ «Запорізький ЗРК». Збірник наукових праць ДНДГРІ , 64–71.

7. Усатий, В.Ю., Кістрін, С.Г., Усатий, В.В. (2001). Обґрунтування способу проведення підняттєвих гірничих виробок при системах розробки високими камерами. Науковий вісник НГАУ , (3), 18–21.

8. Kononenko, M.M., Khomenko, O.Ye., Kosenko, A.V. (2022). Rational parameters of drilling-and-blasting operations for rise working. Physical and technical problems of mining production , (24), 15–31. https://doi.org/10.37101/ftpgp24.01.002

9. Lyashenko, V., Vorob'ev, A., Nebohin, V., Vorob'ev, K. (2018). Improving the efficiency of blasting operations in mines with the help of emulsion explosives. Mining of Mineral Deposits, 12 (1), 95-102. https://doi.org/10.15407/mining12.01.095

10. Kholodenko, T., Ustimenko, Y., Pidkamenna, L., & Pavlychenko, A. (2014). Ecological safety of emulsion explosives use at mining enterprises. Progressive Technologies of Coal, Coalbed Methane, and Ores Mining , 255–260. http://doi.org/10.1201/b17547-45

11. Mironova, I., & Pavlichenko, A. (2013). Analysis of air pollution levels during underground ore mining. Mining of Mineral Deposits, 7 (3), 261–266. http://doi.org/10.15407/mining07.03.261

12. Mironova, I., & Borysovs'ka, O. (2014). Defining the parameters of the atmospheric air for iron ore mines. Progressive Technologies of Coal, Coalbed Methane, and Ores Mining , 333–339. http://doi.org/10.1201/b17547-57

13. Myronova, I. (2015). The level of atmospheric pollution around the iron-ore mine. New Developments in Mining Engineering 2015 , 193–197. http://doi.org/10.1201/b19901-35

14. Myronova, I. (2015). Changing of biological traits of winter wheat that vegetate near emission source of iron-ore mine. Mining of Mineral Deposits, 9 (4), 461–468. http://doi.org/10.15407/mining09.04.461

15. Myronova, I. (2016). Prediction of contamination level of the atmosphere at influence zone of iron-ore mine. Mining Of Mineral Deposits, 10 (2), 64–71. https://doi.org/10.15407/mining10.02.0064

16. Khomenko, O., Kononenko, M., Myronova, I., & Sudakov, A. (2018). Increasing ecological safety during underground mining of iron-ore deposits. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu , (2), 29–38. http://doi.org/10.29202/nvngu/2018-2/3

17. Kholodenko, T., Ustimenko, Y., Pidkamenna, L., & Pavlychenko, A. (2015). Technical, economic and environmental aspects of the use of emulsion explosives by ERA brand in underground and surface mining. New Developments in Mining Engineering 2015 , 211–219. http://doi.org/10.1201/b19901-38

18. Kononenko, M., Khomenko, O. (2021). New theory for the rock mass destruction by blasting. Mining of Mineral Deposits, 15 (2), 111–123. https://doi.org/10.33271/mining15.02.111

19. Kononenko M., Khomenko O., Sadovenko I., Sobolev V., Pazynich Yu., Smolinski A. (2023). Managing the rock mass destruction under the explosion. Journal of sustainable mining, 22 (3), 240-247. https://doi.org/10.46873/2300-3960.1391

20. Kononenko, M., Khomenko, O., Cabana, E., Mirek, A., Dyczko, A., Prostański, D., Dychkovskyi, R. (2023). Using the methods to calculate parameters of drilling and blasting operations for emulsion explosives. Acta Montanistica Slovaca, 28 (3), 655–667. https://doi.org/10.46544/ams.v28i3.10

21. Kononenko M., Khomenko O., Kovalenko I., & Savchenko M. (2021). Control of density and velocity of emulsion explosives detonation for ore breaking. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu , (2), 69-75. https://doi.org/10.33271/nvngu/2021-2/069

22. Kononenko M., Khomenko O., Kovalenko I., Kosenko A., Zagorodnii R., Dychkovskyi R. (2023). Determining the performance of explosives for blasting management. Rudarsko-Geološko-Naftni Zbornik, 38 (3), 19–28. https://doi.org/10.17794/rgn.2023.3.2

23. Шваб'юк, В.І. (2016). Опір матеріалів . Київ: Знання.

24. Ворощук, В.Я., Вітенько, Т.М. (2021). Solidworks у завданнях 3D моделювання та інжинірингу технічних систем . Тернопіль: ФОП Паляниця В.А.

25. Шашенко, О.М. (2002). Механіка гірських порід . Дніпропетровськ: НГУ.

Published

2020-01-01

Issue

Section

Статті