Rational crushing of mineral raw materials by well charges as a factor of environmental safety of blasting works in quarries
DOI:
https://doi.org/10.33271/crpnmu/64.138Keywords:
ecological safety of blasting works in quarries; explosive crushing of mineral raw materials; particle size distribution of rock in the collapseAbstract
Purpose. Improving the environmental safety of blasting operations in quarries for the extraction of non-metallic and construction materials based on their rational explosive crushing, aimed at reducing the effect of overgrinding, accompanied by the formation of fine fractions of materials and significant dust emissions. The research methodology provided a theoretical analysis of the destruction processes of a rock massif by well charges of explosives on the basis of calculations of shock adiabats of an explosive wave in rocks at different speeds of detonation of explosives. Experimental verification of the identified patterns was performed by assessing the quality of blasting by the particle size distribution of the rock in the collapse. Research results. The scientific and practical task of ensuring rational explosive crushing of materials in quarries with the use of elongated borehole charges has been solved. Mechanisms for the destruction of rock massifs and the peculiarities of the distribution of destruction zones by dispersed composition have been established, which contributes to the reduction of dust emissions into the atmosphere to an acceptable level of environmental safety of blasting operations in quarries. Comparative estimates of the shock load during the explosion of the explosive charge for the main rocks at different levels of the rate of detonation of charges are given. The dependence of the volume of overgrinding rock in the zone of its adjacency to the charge on the detonation velocity of explosives has been established. An experimental verification of the identified patterns in the current quarry by assessing the quality of blasting by the particle size distribution of rock mass in its collapse after experimental explosions with different parameters is done. Scientific novelty. The multiphase process of rock destruction by explosion was investigated by the calculated determination of the parameters of the shock adiabats of the blast wave in different rocks and at different detonation velocities of explosives. It is shown that during the destruction of a rock mass by the explosion of an elongated borehole charge of explosives, several specific zones of destruction are formed, the characteristics of which differ in particle size distribution. The area of controlled crushing is highlighted, where the intensity of rock destruction can be changed by adjusting the parameters of the explosive load and the area of little or almost unregulated crushing. The possibility of managing the process of dust formation and, accordingly, the level of environmental safety of blasting works in quarries for the extraction of non-metallic and construction materials is substantiated. Practical meaning. The identified patterns and provisions to reduce the effect of mineral overgrinding were used in the development of measures to improve the environmental safety of blasting in the quarry, which, in particular, provided an increase in well spacing in the range up to 3.0-3.4 m and reduce specific energy consumption from 1.27 g/cm3 to 0.97 g/cm3.References
1.Ефремов, Э.И., Никифорова, В.А., & Ищенко, К.С. (2008). Способы взрывной отбойки горных пород удлиненными зарядами переменного сечения. C учасні ресурсоенергозберігаючі технології гірничого виробництва : науково-виробничий журнал . 1. 7–15.
2. Ефремов, Э.И., & Никифорова, В.А. (2008). Влияние конструкции заряда и уровня обводненности горных пород на интенсивность их дробления. Сучасні ресурсоенергозберігаючі технології гірничого виробництва . 2. 7–13.
3. Кісєль, О.О., & Кісєль, А.В. (2011). Аналіз впливу схем розташування вибухових свердловин на ефективність ведення буровибухових робіт при видобуванні бутощебеневої сировини. Вісник ЖДТУ . 1(56). 109–114.
4. Гуменнік, І.Л., & Стрілець, О.П. (2009). Вплив діаметра свердловинних зарядів на якість вибухового руйнування гірських порід в умовах переходу від штатних гранульованих на емульсійні вибухові речовини. Вісник КДПУ . 6(59). Ч. 1. 155–158.
5. Прохода, О.В., Абессонов, И.Г., & Коростелев, М.Н. (2008). Опыт проведения взрывных работ, обеспечивающих уменьшение выхода отсева на гранитных карьерах. Cучасні ресурсоенергозберігаючі технології гірничого виробництва : науково-виробничий журнал , 1 , 57-61.
6. Холоденко, Т.Ф. Колесник, В.Е., & Павличенко, А.В. (2016). Влияние «внутренних» (рецептурных) особенностей эмульсионных взрывчатых веществ на эмиссию загрязняющих веществ в продуктах взрыва в атмосферу. Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць , 131. 121-132.
7. Хоменко, О.Е., Кононенко, М.Н., Миронова, И.Г., & Юрченко, К.О. (2017). Пути снижения техногенной нагрузки на горнодобывающие регионы Украины. Збірник наукових праць НГУ , (51), 77-83.
8. Долгова, Т.И., Юрченко, А.А., & Павличенко, А.В. (2014). Исследование влияния параметров скважинных зарядов на экологическую безопасность массовых взрывов в карьерах. Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць, 118 , 212-221.
9. Зберовский, А.В. (1997 ). Охрана атмосферы в экосистеме «карьер-окружающая среда-человек». РИО АП ДКТ.
10. Крысин, Р.С. & Новинский, В.В. (2006). Модели взрывного дробления горных пород . АРТ-Пресс.
11. Кириченко, А.Л., Устименко, Е.Б., Шиман, Л.Н., & Политов, В.В.(2012).Исследование детонационных характеристик шпуровых зарядов патронированных ЭВВ. Науковий вісник НГУ , 6 (132). 37–41.
12. Соболев, В.В., & Кириченко, А.Л.(2014).Метод построения ударных адиабат и численный анализ ударного сжатия горных пород. Х Междунар. наук.-техн. конф. «Розработка, использование и экологическая безопасность современных гранулированных и эмульсионных взрывчатых веществ», Кошице 2-9 февраля 20014 г ., 12-16.
13. Устименко, Е.Б., Шиман, Л.Н., & Холоденко, Т.Ф. (2010).К вопросу воздействия на окружающую среду эмульсионных взрывчатых веществ с продуктами переработки твердых ракетных топлив при взрывных работах. Науковий вісник НГУ , 4 , 35-40.
14. Барон, Л.И., & Сыротюк, Г.Н. (1967). Проверка применяемости уравнения Розина-Рамлера для исчесления диаметра среднего куска при взрывной отбойке горных пород. Взрывное дело, 6 2/19 .11–12.
15. Барон, Л.И., & Сыротюк, Г.Н. (1969). Исследование критериев оценки гранулометрического состава породы при взрыве. Взрывное дело, 67/24 , 55–69.
16. AfeniT.B., OkeleyeE.O. (2020). Microsoft paint imaging system– a photogrammetric approach to fragmentation measure mentin rock and aggregate production. Mining of Mineral Deposits , 14 (3).15-20. https://doi.org/10.33271/mining14.03.015
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.
