Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал), 2015, № 1 (спецвып.1)

ГОРНЫЙ
ИНФОРМАЦИОННОАНАЛИТИЧЕСКИЙ
БЮЛЛЕТЕНЬ
1
№
СПЕЦИАЛЬНЫЙ
ВЫПУСК 1

О ПРАКТИЧЕСКОЙ
ЦЕННОСТИ
НЕКОТОРЫХ
КОНСТРУКЦИЙ
СКВАЖИННЫХ
ЗАРЯДОВ
ВЗРЫВЧАТЫХ
ВЕЩЕСТВ

С.А. Горинов
П.А. Брагин
А.В. Польский
И.А. Пустовалов

УДК 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Г 69 

622.235 
Г 69 
 
 
 
 
Книга соответствует «Гигиеническим требованиям к изданиям книжным для взрослых» СанПиН 1.2.1253-03, утвержденным Главным государственным санитарным врачом России 30 марта 2003 г. (ОСТ 
29.124—94). Санитарно-эпидемиологическое заключение Федеральной 
службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия
человека № 77.99.60.953.Д.014367.12.13 
 
 
 
 
 
 
 
 
Горинов С.А., Брагин П.А., Польский А.В., Пустовалов И.А. 

О практической ценности некоторых конструкций скважин
ных зарядов взрывчатых веществ: Горный информационноаналитический бюллетень (научно-технический журнал). Отдельные статьи (специальный выпуск). — 2014. — № 12. — 24 с.—
М.: издательство «Горная книга» 

ISSN 0236-1493 

Приведен критический обзор технических решений по предложен
ным конструкциям скважинных зарядов для отбойки горных пород, вытекающих из патента Республики Казахстан № 24458 [1]. 
Ключевые слова: скважинный заряд ВВ, конструкция скважинного 
заряда, скорость детонации ВВ. 

УДК 622.235

©  С.А. Горинов, П.А. Брагин,  
А.В. Польский, И.А. Пустовалов, 2014 
©  Издательство «Горная книга», 2014 

ISSN 0236-1493 

©  Дизайн книги. Издательство  
«Горная книга», 2014 

 
 

УДК 622.235 
© С.А. Горинов, П.А. Брагин, А.В. Польский,  

И.А. Пустовалов, 2014 

 

О ПРАКТИЧЕСКОЙ ЦЕННОСТИ  
НЕКОТОРЫХ КОНСТРУКЦИЙ  
СКВАЖИННЫХ ЗАРЯДОВ ВЗРЫВЧАТЫХ  
ВЕЩЕСТВ 
 

Приведен критический обзор технических решений по предложенным конструкциям скважинных зарядов для отбойки горных пород, вытекающих из 
патента Республики Казахстан № 24458 [1]. 
Ключевые слова: скважинный заряд ВВ, конструкция скважинного заряда, 
скорость детонации ВВ. 
 

Известно, что конструкция скважинного заряда является 
важным методом управления действием взрыва. При этом, под 
конструкцией заряда понимается «совокупность таких геометрических и технологических параметров, как форма заряда и зарядной камеры, местоположение точки инициирования, различные 
комбинации применяемых типов ВВ, длина заряда, а также соотношение активной (заполненной ВВ) и нерабочей (заполненной 
забойкой) частей скважины» ([2], стр.145). 
Эффективность применения той или иной конструкции заряда определяется горногеологическими условиями, технологическими требованиями к качеству разрушения горных пород, техническими возможностями горного предприятия и экономической целесообразностью. На прилагаемом к настоящей статье 
рис. 1, представлена копия рис. 51, приведенного на стр.146 работы [2], показывающая многообразие способов формирования 
колонок скважинных зарядов. Данное многообразие обусловлено 
многообразием физико-механических свойств разрушаемых горных, геологическими особенностями и горнотехническими факторами. 
Применение одного ВВ для формирования скважинного заряда не всегда обеспечивает необходимые требования к разрушению горных пород. 

Рис. 1. Основные конструкции скважинных зарядов, применяемых на открытых горных работах (копия рис.51, стр.146 работы [2]): 1 — заряд ВВ; 2 
— забойка; 3 — воздушный промежуток; W — ЛНС; Wп — ЛСПП; hпер — высота перебура 
 
При использовании для формирования колонки скважинного 
заряда из разных типов ВВ, как правило, исходят из принципа, 
что «в устье скважины должно размещаться ВВ с малой, а в нижней части скважины – с высокой удельной энергией» ([2], 
стр.147). Это связано с необходимостью преодоления сопротивления по подошве уступа и желанием увеличить высоту заряжаемой части скважины (для снижения выхода негабарита) без увеличения размеров зоны опасной по разлету камней и ударной 
воздушной волны. 

Следует отметить, что использование разных типов ВВ при 
формировании колонки скважинных зарядов может быть связано 
не только с различным сопротивлением по высоте уступа, но и с 
наличием воды в скважинах. В случае, если колонка заряда превышает уровень воды в скважине, формирование колонки заряда 
только из водоустойчивого ВВ может быть экономически нецелесообразно в виду высокой стоимости этого ВВ по сравнению с 
неводоустойчивым. В работе [2, стр.147] указано, что в данном 
случае одним из вариантов снижения стоимости взрывных работ 
является применение комбинированных скважинных зарядов из 
водоустойчивого ВВ ниже уровня воды в скважине, а неводоустойчивого ВВ – выше указанного уровня. 
Особо следует выделить следующие случаи: 
— в разрушаемом слое горных пород находится пласт (пласты) породы, имеющий (имеющие) значительную по сравнению с 
другими породами слоя прочность. В этом случае наиболее мощное ВВ размещается на участке пересечения данного слоя (слоев) 
скважиной, менее мощное ВВ размещается в остальных частях 
скважинного заряда [3]; 
— если для отбойки горных пород используются, помимо 
общераспространенных промышленных ВВ, мощные и относительно дешевые ВВ на основе утилизируемых боеприпасов. Тогда, для снижения выхода негабарита из верхней части отбиваемого слоя, небольшой заряд из мощного ВВ (приповерхностный 
оптимизатор) размещается в самом верху скважинного заряда, а 
для увеличения размеров сетки скважин — заряд указанного 
мощного ВВ размещается в области перебура скважины [4, 5]. 
Принцип размещения мощного водоустойчивого ВВ в нижней части скважинного заряда, а более слабого – в верхней успешно реализуется при добыче горных пород предприятиями 
разных стран, например, России [12, 13], Узбекистана [6], Украины [7, 11]. 
Рассмотрим возможность использования технических решений патента № 24458 РК в практической деятельности горнодобывающих предприятий. 
Для обеспечения равномерного дробления горных пород в 
патенте № 24458 РК предлагается формировать скважинные заряды «…из нескольких пар групп (от 2 до 4) слоев разнородных 

по типу взрывчатого вещества, при этом длина слоев прямо 
пропорциональна скорости детонации слоя взрывчатого вещества» [1]. 
На рис. 2 представлена копия рисунка патента № 24458 РК, 
показывающая отличительные особенности формирования скважинного заряда в соответствии с техническими предложениями 
патента. 
Согласно патенту № 24458 «…целесообразно заряды в скважинах выполнять с противоположным расположением слоев 
взрывчатого вещества в каждой смежной группе» [1]. При этом 
«…в смежных скважинах 12, 13, 14 и т.д., напротив расположенного слоя, как по фронту, так и вдоль, располагаются заряды, однотипные в каждой из групп, но противоположные по составу, а, 
следовательно, и по детонирующему импульсу взрывчатого вещества» [1]. 
Рассмотрим подробно последнее утверждение. 
Допустим, что имеется цилиндрический заряд радиуса 
o
R . 

Введем обозначения: 
о
ρ , D , — плотность и скорость детонации 
ВВ, соответственно; L  — длина заряда. 
Введем в зарядах систему координат Ох  так, что начало системы начинается с левого конца заряда, а ось Ох  совпадает с 
осью заряда и направлена вправо. 
В этом случае [8, стр.458] полный боковой импульс I  при 
взрыве цилиндрического заряда ВВ определяется по формуле ([8, 
стр.458]) 

1

0
2
o
I
R L id
= π
α
∫
,  
(1) 

где 
x
L
α =
 ( õ— текущая координата сечения заряда); 
( )
o
i
i
=
ϕ α  — 

удельный импульс по боковой поверхности заряда в зависимости 

от α ; 
o
8
i
27
oLD
=
ρ
— удельный импульс на торцевой поверхно
сти заряда; 
( )
ϕ α - безразмерная функция, зависящая от α  и ус
ловий инициирования заряда ([8], стр.454, 457). 

Рассмотрим два цилиндрических заряда одинакового радиуса 

o
R , но имеющих разную длину и состоящие из разного вида ВВ. 
Введем следующие обозначения: 

1L , 
1
D , 
1ρ  — длина, скорость и плотность первого заряда, 
соответственно; 
2
L ,
2
D , 
2
ρ - длина, скорость и плотность второго 
заряда, соответственно. 
Исходя из (1), получаем, что при одинаковых условиях ини
циирования рассматриваемых зарядов – 
1
1
1
1

2
2
2
2

I
L D
I
L D

ρ
= ρ
, 
(2) 

где 
1I , 
2I  — полные боковые импульсы первого и второго заряда, соответственно. 
Согласно патенту № 24458 РК «длина слоев прямо пропорциональна скорости детонации слоя взрывчатого вещества». 

Следовательно, необходимо положить, что 
1
1

2
2

L
D
L
D
=
. 
(3) 

На основании (2), (3), для условий, изложенных в патенте 

№ 24458 РК, имеем 

2
1
1
1
2
2
2
2

I
I

D
D

ρ
= ρ
. 
(4) 

 

 
Рис. 2. Копия рисунка из патента № 24458 РК: 1 – заряд; 2 – скважина; 3 — 
массив; 4 – слой ВВ с большой скоростью детонации; 5 – слой ВВ со средней 
скоростью детонации; 6 – слой ВВ с меньшей скоростью детонации; 7 – группа 
слоев ВВ; 8 — забойка; 9 — детонатор; 10 – детонирующий шнур (ДШ); 11 – 
средства взрывания ДШ; 12, 13, 14 – смежные скважины 

Таким образом, соотношение полных импульсов по боковым 
поверхностям различных слоев ВВ определяется не только скоростями детонации ВВ в этих слоях, но и плотностью ВВ, из которых данные слои состоят. 

Чем больше разница между 
1I  и 
2I , тем более значительные 
сдвиговые напряжения будут возникать в массиве между смежными зарядами. Поэтому эффективность рассматриваемого способа формирования заряда можно характеризовать величиной ε  
относительной разности боковых импульсов между смежными 

слоями ВВ — 
1

2
1
I
I
ε =
−
. 
(5) 

Чем выше значение ε , тем эффективнее предложенный метод формирования скважинного заряда. 
Рассмотрим пример: первое ВВ имеет плотность – 1300 
кг/м3 и скорость детонации – 4800 м/с; второе ВВ имеет плотность – 1100 кг/м3 и скорость детонации – 5200 м/с. 

В этом случае — 

2
1
2
2

1300 4800
1
1
0,00699
0
1100 5200
I
I
⋅
ε =
−
=
−
=
≅
⋅
. 

Таким образом, несмотря на неравенство скоростей детонации в рассмотренном примере, при формировании колонки 
скважинного заряда из указанных ВВ в соответствии с рекомендациями патента № 24458 РК, в массиве между скважинными 
зарядами не будут возникать дополнительные сдвиговые напряжения, создание которых и определяет практическую полезность патента. 
Однако, если вместо предлагаемого в патенте условия 

1
1
2
2

D
L
L D
=
 (при 
1
2
D
D
≠
 
1L  также не будет равно 
2
L ) выбрать в 

рассматриваемом примере другое соотношение длин слоев, допустим 
1
2
L
L
=
, 
то 
на 
основании 
(2), 
(5), 
получим 

1
1

2
2

1300 4800
1
1
0,091
0
1100 5200
D
D
ρ
⋅
ε =
−
=
−
=
≠
ρ
⋅
. Отличие ε  от 0, гово
рит о возникновении желаемых сдвиговых напряжений. 

Следовательно, использовать предложенную в патенте формулу для определения соотношения длин слоев ВВ не рекомендуется в виду ее некорректности. 
Рассмотрим значимость технических решений, предложенных в патенте № 24458 РК, в практической деятельности горных 
предприятий, разрабатывающих, как обводненные, так и необводненные горные массивы, с точки зрения технической возможности их осуществления. 
Здесь следующие варианты: 
1. При массовой взрывной отбойке горных пород используются одно водоустойчивое ВВ и одно неводоустойчивые. 
2. При массовой взрывной отбойке горных пород используются одно водоустойчивое ВВ и несколько неводоустойчивых. 
3. При массовой взрывной отбойке горных пород используются несколько водоустойчивых ВВ и одно неводоустойчивое. 
4. При массовой взрывной отбойке горных пород используются несколько водоустойчивых ВВ и несколько неводоустойчивых. 
В первом случае, при формировании скважинного заряда в 
обводненной скважине в соответствии с предложениями патента 
№ 24458 РК из имеющихся ВВ, с неизбежностью сталкиваемся с 
необходимостью размещения в целом ряде взрываемых при массовом взрыве скважинных зарядов неводоустойчивого ВВ в нижней части скважин (см. рис. 2). 
Данная конструкция скважинного заряда недопустима, т.к. в 
обводненных скважинах неводоустойчивое ВВ (без принятия 
особых мер) потеряет детонационную способность, что недопустимо в виду возможности возникновения аварийных ситуаций, 
ухудшению дробления горной массы и непроработке подошвы 
уступа. Однако надежных технологий защиты данного ВВ от воды до настоящего времени нет, что и послужило поводом для 
создания гелевых [9] и эмульсионных ВВ [10]. 
В первом случае, при формировании скважинного заряда в 
необводненной скважине соответствии с предложениями патента 
№ 24458 РК из имеющихся ВВ, будет увеличиваться стоимость 
взрывных работ из-за использования при формировании скважинных зарядов дорогого водоустойчивого ВВ. 

Во втором случае, имеется возможность создания сложного 
слоистого (комбинированного) скважинного заряда только в необводненных скважинах. Однако непосредственное использование патента № 24458 РК невозможно в виду ошибочности определения толщины слоев ВВ. 
В третьем случае, имеется возможность создания сложного 
слоистого (комбинированного) скважинного заряда, как в необводненных, так и обводненных скважинах. Однако, как уже сказано выше, непосредственное использование патента № 24458 
РК невозможно в виду ошибочности определения толщины слоев ВВ. 
Рассмотрим ТОО «КарГСП». На данном предприятии при 
ведении массовых взрывов, применяется только два вида ВВ: одно водонеустойчивое ВВ — Гранулит АС-ДТ и одно водоустойчивое ВВ – Риофлекс. Гранулит АС-ДТ используется в сухих, а 
Риофлекс – в обводненных скважинах. Стоимость Риофлекса существенно выше Гранулита АС-ДТ. 
Это первый случай из приведенной выше классификации 
предприятий по видам и количеству видов применяемых ВВ. 
Согласно указанной классификации применения патента 
№ 24458 РК в условиях ТОО «КарГСП» невозможно. 
Действительно, при реализации патента № 24458 РК в условиях ТОО «КарГСП» будет увеличиваться стоимость взрывных 
работ при отбойке необводненных горных пород (из-за использования при формировании скважинных зарядов дорогого Риофлекса), а при отбойке обводненных горных пород возникнет ситуация, что в некоторых скважинах в нижней части заряда, где 
гарантировано будет вода, нужно будет размещать неводоустойчивый Гранулит АС-ДТ, надежной защиты которого от воды не 
существует. Данная конструкция скважинного заряда может привести, как уже сказано выше, к возникновению аварийных ситуаций, ухудшению дробления горной массы и непроработке подошвы уступа. 
Анализ показывает, что в современных условиях на ТОО 
«КарГСП» рационально применять следующие конструкции 
скважинных зарядов: 
— при взрывании сухих скважин – сплошные или рассредоточенные заряды из Гранулита АС-ДТ;