Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал), 2015, № 11 (спецвып.58)

ГОРНЫЙ
ИНФОРМАЦИОННОАНАЛИТИЧЕСКИЙ
БЮЛЛЕТЕНЬ
СПЕЦИАЛЬНЫЙ
ВЫПУСК

№ 11

58

К МЕТОДОЛОГИИ
ВЗРЫВНОГО
РАЗРУШЕНИЯ
ПРИ РАЗРАБОТКЕ
МЕСТОРОЖДЕНИЙ
ПОЛЕЗНЫХ
ИСКОПАЕМЫХ

УДК 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
В 43 

622.235:622.013 
В 43 
 
 
 
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.014367.12.14 
 
 
 
Викторов С.Д., Закалинский В.М., Франтов А.Е.,  
Ефремовцев Н.Н., Ефремовцев П.Н. 

К методологии взрывного разрушения при разработке место
рождений полезных ископаемых. Отдельные статьи: Горный информационно-аналитический 
бюллетень 
(научно-технический 

журнал). — 2015. — № 11 (специальный выпуск 58). — 32 с. —
М.: Издательство «Горная книга» 
ISSN 0236-1493 
 
Рассмотрены основные направления и задачи исследований для
формирования инновационных подходов к методологии взрывного разрушения при добыче редкоземельных ресурсов полезных ископаемых.
Сформулированы основные задачи исследований применительно к конкретным  типам месторождений стратегического сырья России. Ключевые слова: месторождения редкоземельных ресурсов полезных ископаемых, взрывные работы, новые составы взрывчатых веществ и конструкции зарядов, повышение извлечения ценных компонентов, снижение потерь и разубоживания. 
 
 
 
УДК 622.235:622.013

©  Коллектив авторов, 2015 
©  Издательство «Горная книга», 2015 
ISSN 0236-1493 

©  Дизайн книги. Издательство  
«Горная книга», 2015 

 
 

Важнейшая задача горного производства на современном 
этапе заключается в наиболее полном извлечении из недр стратегических видов природного минерального сырья, составляющих 
основу ведущих отраслей производства и обеспечивающих экономическую и оборонную безопасность государства. Одним из 
основных процессов при этом, как известно, является взрывное 
разрушение массивов горных пород, включающее комплекс 
средств и методов ведения взрывных работ и представляющее 
одну из научных дисциплин в группе горных наук [1]. Разработка 
месторождений стратегических и редкоземельных полезных ископаемых на открытых и подземных работах рациональна при 
условиях адекватного описания физических процессов взрывного 
разрушения и учета особенностей рыночных отношений в сфере 
деятельности горных предприятий. Практически единственным 
«инструментом» (техническим средством) процесса взрывного 
разрушения (отбойки) является энергия взрывчатого вещества, 
применение которого зависит от разнообразных условий и требует новых подходов и гибких методов удовлетворения требований, 
в том числе специфических, горного производства. Исследование 
и разработка новых взрывчатых составов, изыскание конструкций зарядов, в которых наиболее эффективно проявляются и реализуются те или иные свойства взрывчатых веществ (ВВ) в зависимости от типа горных пород и задач горного производства, 
приобретают новую актуальность. Освоение месторождений 
стратегического сырья осуществляется в разнообразных горногеологических условиях, требует дезинтеграции горных пород и 
руд малой мощности с различными физико-техническими свойствами в стесненных условиях, на больших глубинах, в массивах 
горных пород со структурными и газо- и геодинамическими особенностями, которые с понижением глубины разработки значительно усугубляются. Особую роль и значение играют редкоземельные ресурсы. Возрастают требования к экологическим последствиям буровзрывных работ, экономической эффективности 
разработки месторождений, качеству конечной продукции. В условиях современных рыночных отношений необходимы исследования на основе новых подходов и анализа теории и практики в 
данной области комплексного освоения недр для методологии 
ведения взрывных работ.   

Учитывая горно-геологические и горнотехнические особенности основных типов рассматриваемых месторождений, в 
процессе взрывного разрушения актуальным представляется апробация в данных условиях эффекта направленного действия 
взрыва.  
На горных разработках Российской Федерации наметилось 
новое направление в буровзрывных работах в виде метода крупномасштабной взрывной отбойки массивов горных пород [2, 3]. 
Его особенностью является возможность управления действием 
взрыва образованием специальных конструкций скважинных зарядов на базе имеющейся на горном предприятии буровой техники. При взрыве таких зарядов формируются волны направленного действия с учетом особенностей взрываемого массива. Ключевым моментом является наличие интегрального способа управления действием взрыва и технологичного средства его реализации 
при оперативном изменении масштабов взрывного разрушения. 
Появляется возможность в рамках совершенствования систем 
разработки «обычных» месторождений использование их элементов в новых условиях разработки месторождений стратегических и редкоземельных полезных ископаемых, например, в системах со щадящей отбойкой при добыче кварцевого сырья и алмазов. 
В этой связи, рассмотрим, прежде всего, среду их применения, то есть, особенности некоторых месторождений в связи с 
поставленной задачей. Промышленное значение в настоящее 
время имеют минералы редкоземельных металлов (РМЗ) в виде 
фосфатов и фтор-карбонатов, сложных оксидов - монацит, бастнезит, иттросинхизит, лопарит [4]. Промышленными источниками РМЗ служат также глинистые минералы кор выветривания. В 
рудах наблюдается существенное преобладание легких лантаноидов противовес РМЗ иттриевой группы. В пределах одного 
месторождения в минералах часто разница в составе РМЗ весьма 
существенна.  
Применительно к конкретным типам месторождений стратегического сырья России в процессе выполнения работ поставлены в частности следующие задачи исследований: 
1. 
Установление 
фундаментальных 
закономерностей  
влияния энергии взрыва различных взрывчатых веществ, конст

рукции зарядов и детонационных систем на их основе на дробимость горных пород на месторождениях стратегического сырья. 
2. 
Установление закономерностей влияния энергии взрыва 
и параметров детонационных систем  на показатели потерь, разубоживания и извлечения стратегического сырья и попутных полезных ископаемых (например, ценного кристаллосырья). 
3. 
Научное обоснование на основе выявленных закономерностей новых подходов к разработке месторождений стратегического сырья, редкоземельных ресурсов полезных ископаемых при комплексном их освоении, инновационных решений   в 
области совершенствования средств разрушения горных пород, 
новых способов ведения взрывных работ, параметров буровзрывных работ и методологии их оптимизации и обоснования научнометодических положений проектирования  буровзрывных работ. 
4. 
Формирование инновационных решений в области совершенствования технологий ведения горных работ и переработки руд при освоении месторождений стратегического сырья, 
обеспечивающих повышение извлечения ценных компонентов и 
интенсификации процессов добычи и переработки стратегического сырья.  
Находящееся в отработке Ловозерское месторождение по геологическому строение относится к трудным по условиям разработки. Интрузивный массив лопаритовых руд вмещает породы трех 
фаз, в которых выделяется стратифицированный по вертикали комплекс трехчленных пачек ляувритов, фойяитов и уртитов.  
Цель и задачи работы на ООО «Ловозерский ГОКе» является 
научное обоснование программы инноваций в области добычи 
лапаритового сырья в сложных горно-геологических и горнотехнических условиях; формирование инновационных технологических решений обеспечивающих снижение потерь и разубоживания руды и повышение извлечения ценных компонентов и экономической эффективности разработки месторождения за счет:  
-снижения выемочных высот и разубоживания  за счет снижения воздействия взрыва на кровлю; 
- повышения объемов добычи руды. 
- повышения  КИШ при проходке выработок; 
- разработки и внедрения технологий извлечения тонких высокодисперсных фракций; 

-обоснование методов и технологий, обеспечивающих интенсификацию процессов и повышение полноты извлечения ценных 
компонентов в процессах добычи и переработки.  
Программа работ включает технико-экономическая оценка 
совершенствования технологии и параметров БВР с учетом влияния на показатели последующих переделов; изучение эффективности применения инновационных технологий деструкции минерального сырья, в том числе в процессе выщелачивания с целью 
интенсификации процессов, снижения энергоемкости производства и повышения полноты и комплексности использования минерального сырья и объемов производства конечной продукции. 
Практическим выходом выполняемых работ будет существенное повышение эффективности разработки месторождений 
стратегического сырья и переработки Выполняемые работы Ловозерском ГОКе позволят обосновать оптимальные выемочные 
высоты, применение более эффективных средств разрушения 
горных пород (взрывчатых веществ  и конструкций  зарядов), методы и технологии деструкции полезных компонентов. 
Залежь Катунгинского месторождения приурочена к Каларскому разлому [4]. Главное рудное тело прослеживается по простиранию на 4 км, по падению - до глубины 800 м с мощностью 
450 м с выделением на блоки - восточный и западный. Форма 
главного рудного тела линзовидная. Контакты имеют крутое 
встречное падение. Встречаются линзообразные и неправильной 
формы рудные тела различных размеров. Руды месторождения в 
основном тонковкрапленные. Главные полезные минералы - пирохлор, циркон, флюорит. 
Месторождение Томтор представляет собой погребенный 
материал перемытой и эпигенетически измененной коры выветривания карбонатитов – древнюю делювиально-аллювиальноозерную россыпь. Слагаемые месторождение руды пирохлормонацит-крандаллитовые с ксенотимом. Под россыпью на площади 40 км2 развита площадная рудоносная кора выветривания 
карбонатитов мощностью до 100 м. На участке Буранный россыпь образует пластообразную залежь площадью около 1 км2 и 
мощностью в среднем 10,1 м, перекрытую пермскими континентальными и юрскими морскими осадками общей мощностью от 
первых до 90 м [4, 5, 6].  

Рис. 1 Схема геологического строения Катунгинского рудного поля (по В.В. 
Архангельской, 1980): 1- четвертичные отложения; 2- редкометальные щелочные метасоматиты докембрия; 3- раннепротьерозойскиедайки диабазовых порфиров; 4- раннепротерозойские граниты Кодарского комплекса; 5- раннепротерозойские кристаллические сланцы (1) и гнейсы (2); 6-разрвывные нарушения; 
7- элементы залегания пород (1), геологические границы (2) 
 
Масштабы месторождения и содержание Nb2O5 в рудах участка Буранный в разы превышающее содержание в других российских месторождениях делает его привлекательным для разработки. Однако строение месторождения и неравномерное распределение редкоземельных металлов в оруденении делает это месторождение сложным для разработки.  
Предлагаемое техническое решение может быть использовано совместным предприятием Госкорпорации Ростех и группы 
ИСТ — «Триаркмайнинг», которое выиграло аукцион на право 
пользования участков недр Томторского месторождения для разведки и добычи руд ниобия, редкоземельных металлов, скандия и 
попутных компонентов. Такие месторождения, как правило, требуют ведения буровзрывных работ в условиях селективного способа отработки. Для селективной выемки полезного ископаемого 
на открытых работах предлагается способ крупномасштабного 
взрывного разрушения горных массивов сложной структуры [7]. 
Сущность технического решения поясняется рис. 3, где показана селективная выемка неравномерно распределенного в оруденении полезного ископаемого крупномасштабным взрывным 
разрушением горных массивов на открытых работах при отработке месторождений сложной структуры. На рис. 4 показано положение кумулятивных зарядов плоской симметрии линейной 
формы со встречным расположением в крайних скважинах групповых пучковых зарядов.  

Рис. 2 Фрагмент геологического разреза участка Буранный месторождения 
Томтор (а) и особенности распределения редкометалльного оруденения в 
породах рудного пласта (б—ж) [Эпштейн и др., 1994; Додин, 2008]: 1 — юрские морские осадочные отложения; 2, 3 — пермские отложения; 2 — аллювиальные угленосные, 3 — делювиально-аллювиальные красноцветные; 4, 5 — 
озерные отложения: 4 — песчаные, 5 — алевритовые и пелитовые; 6 — породы 
кровли коры выветривания 

Рис. 3. Селективная выемка неравномерно распределенного в оруденении полезного ископаемого крупномасштабным взрывным разрушением горных 
массивов на открытых работах при отработке месторождений сложной 
структуры 
 
На рис. 5 показано расположение кумулятивных зарядов 
плоской симметрии кольцевой формы, устанавливаемых по границе с неравномерным распределением редкоземельных металлов с ориентированием оси кумулятивной выемки заряда по направлению границы. 

Техническое решение используется при разработке рудных 
блоков месторождений полезных ископаемых, участки которых 
существенно различаются по горно-геологической структуре и  
качеству полезного компонента, а именно к селективной выемке 
полезного ископаемого крупномасштабным взрывным разрушением горных массивов сложной структуры. Это обеспечивает сохранение геометрии мест расположения больших объемов горного массива в пределах их начального геологического расположения до и после массовых взрывов. Для этого в рядах зарядов, пересекающих разнотипные горные породы, располагают скважинные и групповые пучковые заряды, причем групповые пучковые  

Рис. 4. Положение кумулятивных зарядов с плоской симметрией линейной формы со встречным расположением в крайних 
скважинах групповых пучковых 
зарядов 

 
Рис. 5 Расположение кумулятивных зарядов с плоской симметрией 
кольцевой формы, устанавливаемых по контакту участков разнотипных пород с ориентированием 
оси кумулятивной выемки заряда 
по направлению контактов разнотипных горных пород 

 
заряды располагают на участках, требующих усиленного дробления, при этом выпуклую поверхность пучка направляют в сторону усиленного дробления. В соседних скважинных и групповых 
пучковых зарядах, как в ряду так и между рядами устанавливают 
кумулятивные заряды с плоской симметрией линейной формы с 
ориентированием оси кумулятивной выемки по направлениям 
вертикальных или слабонаклонных контактов. В скважинных и 
центральных скважинах групповых пучковых зарядов размещают 
кумулятивные заряды с плоской симметрией кольцевой формы с 
ориентированием оси кумулятивной выемки заряда по направлениям горизонтальных или пологих контактов. Взрывание зарядов 
ведут, начиная с одновременного подрыва кумулятивных зарядов, затем короткозамедленным взрыванием, начиная со второго 
и последующего рядов с увеличением ступени замедления каждого последующего ряда. Увеличение количества скважин в каждом групповом пучковом заряде, начиная со второго ряда, опре
деляют из соотношения  

l
W
n
N i =
, шт,