Взрывное разрушение горных пород. Расчет параметров буровзрывных работ на открытых горных разработках

Москва  2019

МИНИС ТЕРС ТВО НАУКИ И ВЫСШ ЕГО О Б РА З О ВА Н И Я РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ 
ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ 
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИСиС»

ГОРНЫЙ ИНСТИТУТ

Кафедра физических процессов  
горного производства и геоконтроля

ВЗРЫВНОЕ РАЗРУШЕНИЕ  
ГОРНЫХ ПОРОД

РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ БУРОВЗРЫВНЫХ РАБОТ 
НА ОТКРЫТЫХ ГОРНЫХ РАЗРАБОТКАХ

Учебное пособие

Рекомендовано редакционно-издательским 
советом университета

№ 3365

УДК  622.233: 622.235 
Б41

Рецензент
д-р техн. наук, доцент Д.В. Пастихин 

Авторы:
В.А. Белин, М.Г. Горбонос 
Р.Л. Коротков, И.Т. Ким

 
Взрывное разрушение горных пород. Расчет параметров
Б41  
буровзрывных работ на открытых горных разработках: учеб. 
пособие / В.А. Белин [и др.]. – М. : Изд. Дом НИТУ «МИСиС», 
2019. – 97 с.
ISBN 978-5-907061-09-5

Предназначено для расчета параметров буровзрывных работ при производстве взрывных работ на карьерах при выполнении курсовых работ студентами, для приобретения ими инженерных навыков по расчету параметров БВР, 
практического закрепления полученных теоретических знаний по дисциплине 
«Взрывное разрушение горных пород». Приведены необходимые справочные 
данные и расчетные выражения, порядок выполнения и требования к оформлению курсовой работы.
Для студентов специальности 21.05.05 «Физические процессы горного 
производства», изучающих дисциплину «Технология и безопасность взрывных работ»; дипломникам при подготовке специальных частей выпускных 
квалификационных работ (ВКР).

УДК 622.233: 622.235

 Коллектив авторов, 
2019
ISBN 978-5-907061-09-5
 НИТУ «МИСиС», 2019

Содержание

Перечень принятых сокращений .............................................................4
Предисловие ..............................................................................................5
1. Расчет параметров скважинных зарядов (методика расчета) ...........8
2. Расчет параметров шпуровых и накладных зарядов  
для вторичного дробления .....................................................................35
3. Расчет безопасных расстояний при производстве  
взрывных работ  ......................................................................................41
4. Содержание и требования к оформлению курсовой работы ..........53
Библиографический спискок .................................................................57
Приложение А ........................................................................................ 58
Приложение Б ......................................................................................... 63
Приложение В ......................................................................................... 67
Приложение Г ......................................................................................... 71

ПЕРЕЧЕНЬ ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ

ВМ – взрывчатые материалы
ВВ – взрывчатое вещество
СИ – средства инициирования
ПД – промежуточный детонатор – штатные тротиловые, тротилгексогеновые шашки
ПБ – патрон боевик ПД, изготавливаемый из порошкообразных 
ВВ, в том числе патронированных
КЗВ – короткозамедленное взрывание
КД – капсюль-детонатор
ЭД – электродетонатор
ДШ – детонирующий шнур
НСИ – неэлектрические системы инициирования
ЭДКЗ – электродетонатор короткозамедленного действия
ЛНС – линия наименьшего сопротивления
СПП – сопротивление по подошве
ЕПБ ВР – Единые правила безопасности при взрывных работах
СНиП – Строительные нормы и правила
ТУ – Технические условия
СЗМ – смесительно-зарядная машина
ПРТС – погрузочно-разгрузочные и транспортно-складские работы с ВМ.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Целью учебного пособия является закрепление полученных теоретических знаний по дисциплине «Взрывное разрушение горных» 
и приобретение инженерных навыков по расчету параметров буровзрывных работ. Приобретенные студентами знания и навыки являются составной частью подготовки на право руководства горными и 
взрывными работами.
В результате выполнения курсовой работы, основанной на учебном пособии, студенты будут знать: последовательность расчета параметров БВР при производстве взрывных работ; правила расчета 
параметров вторичного дробления негабарита; порядок расчета безопасных расстояний при производстве взрывных работ; состав проектной документации на массовый взрыв и порядок составления его 
графической части. Студенты будут уметь: обоснованно выбирать тип 
ВВ и способ инициирования зарядов ВВ с учетом горно-геологических условий разработки и характеристик взрываемых пород; рассчитывать основные параметры зарядов и их расположения, параметры 
вторичного дробления негабарита; определять безопасные расстояния при производстве взрывных работ, составлять проект массового 
взрыва и его графической части.
В соответствии с «Техническими правилами ведения взрывных работ на дневной поверхности» под расчетом зарядов ВВ понимается 
определение всех параметров (масса, форма, глубина заложения заряда, взаимное расположение зарядов, перебур, длина забойки, расчетный удельный расход ВВ и т.п.), обеспечивающих техническое решение задачи, поставленной перед взрывом.
При производстве взрывных работ пользуются различными методами ведения взрывных работ: шпуровыми, котловыми, камерными 
и малокамерными, скважинными и другими зарядами. Наиболее широко на горных предприятиях на открытых горных работах и в строительстве применяется метод скважинных зарядов.
Метод скважинных зарядов при взрывании на карьерах является 
основным и наиболее распространенным. Для разрушения массива породы заряды ВВ размещаются в вертикальных или наклонных 
скважинах диаметром 100…360 мм и глубиной 5…20 и более м. На 
уступе скважины располагают в один (однорядное взрывание), два и 
более рядов (многорядное взрывание).
Расположение скважин на уступах карьеров характеризуется следующими параметрами: диаметр скважины (заряда) dскв; высота усту

па H, м; сопротивление по подошве (СПП) W, м; расстояние между 
скважинами в ряду a, м; расстояние между рядами b, м; безопасное 
расстояние до верхней бровки уступа С, м; длина (глубина) скважины 
lскв, м; длина забойки lзаб, м; длина перебура lпер, м; угол откоса уступа α; угол наклона скважин β (рис. П 1 и П 2).
Массовые взрывы зарядов ВВ на земной поверхности проводятся 
в соответствии с требованиями и нормами проектирования: «Правила 
безопасности при взрывных работах» [1], «Единые правила безопасности при разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом» [2], «Технические правила ведения взрывных работ 
на дневной поверхности» [3], «Типовая инструкция по безопасному 
проведению массовых взрывов на земной поверхности», «Правила 
перевозки опасных грузов автомобильным транспортом» и другими 
нормативными документами.
На карьерах составляется и утверждается в установленном порядке Типовой проект производства взрывных работ, который периодически пересматривается с учетом меняющихся горно-геологических 
условий разработки и совершенствования технологии ВР. 
В типовом проекте приводятся: кратная геологическая характеристика пород месторождения, классификация пород (руд) по взрываемости, типы буровых станков, виды ВВ, способы взрывания, 
конструкция зарядов, параметры расположения скважин на уступах 
в зависимости от категории пород, высоты уступа и т.д., расчетные 
показатели взрыва (удельный расход ВВ, выход горной массы с 1 м 
скважины, вместимость 1 п. м (погонный метр) скважины, величина 
забойки, перебура и др.), схемы взрывной сети, интервалы замедления, расчеты зарядов ВВ, расчет сейсмически безопасных расстояний, безопасных расстояний по разлету кусков взорванной горной 
массы, по действию УВВ, организация ведения взрывных работ и мероприятия по вопросам безопасности.
Массовый взрыв на карьерах выполняется по проекту массового 
взрыва, разрабатываемого для конкретных условий на каждый взрыв 
на основе Типового проекта.
Для составления технических расчетов и схем расположения скважин на уступе маркшейдерской службой предприятия составляются 
планы разрабатываемых горизонтов и выкопировки взрываемых блоков в масштабе 1:500 (1:1000), а также профили характерных разрезов 
блока с указанием свойств пород и руд (трещиноватости, крепости, 
рудоносности и т.п.). По данным профилей выполняется первичное 

определение значений СПП, глубины скважины, величины перебура, расстояний между скважинами и их рядами, удаление скважин 
от верхней бровки уступа, а также производится предварительный 
расчет зарядов. После бурения скважин на основе маркшейдерской 
съемки их расположения определяется фактическое значение СПП, 
глубины скважин и другие параметры и на основании этих данных 
рассчитывают заряды ВВ по тем же формулам, а после этого составляют (корректируют) проект взрыва.

Рис. П 1. Схемы и элементы расположения скважин на уступе

 
 
а 
 
 
б

Рис. П 2. Схема расположения скважин на уступе:  
а – квадратная сетка; б – шахматная

1. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ СКВАЖИННЫХ 
ЗАРЯДОВ (МЕТОДИКА РАСЧЕТА)

Выбор диаметра скважинных зарядов ВВ  
(если не задан)

Диаметр вертикальных скважин, при котором обеспечивается нормальная проработка подошвы уступа при заданных высоте и угле откоса уступа, определяется из равенства безопасно допустимого сопротивления по подошве СПП (
б
W ) и предельно преодолеваемого 
значения СПП (
пр
W
)

 
б
пр
W
W
=
. 
(1.1)

Величина безопасного расстояния (м) по условиям установки бурового станка на уступе определяется выражением

 
2,5
б
ctg
W
H
=
α +
,  
(1.2)

где α – угол откоса уступа, град.
Предельно преодолеваемое значение СПП для одиночного скважинного заряда (м) определяется по формуле С.А. Давыдова 

 

53
пр
т
скв
ВВ
W
K
d
K
∆
=
⋅
⋅
⋅
⋅ρ .  
 (1.3)

С учетом взаимодействия зарядов значение СПП 

 
(
)
53
1,6
0,5
пр
т
скв
ВВ

W
K
d
m
K
∆
=
⋅
⋅
⋅
−
⋅
⋅ρ
, 
(1.4)

где Kт – коэффициент, учитывающий трещиноватость взрываемого 
массива:
– для пород I – II категории трещиноватости по МКВД Kт = 1,2,
– для пород категории III Kт =1,1,
– для пород IV – V категории Kт = 1,0,
dскв – диаметр скважинного заряда ВВ, м,
Kвв – коэффициент, учитывающий относительную работоспособность ВВ,
ρ – плотность породы, кг/м3,
∆ – плотность заряжания ВВ, кг/м3,

m – коэффициент сближения, m ≤ 1,2.
Принимая m =1, получаем dскв, м

 
53

ВВ
скв
т

ctg
K
H
c
d
K
⋅ρ
⋅
α +
=
⋅
∆
. 
(1.5)

Известны эмпирические формулы для определения диаметра скважинных зарядов в зависимости от масштаба взрывных работ:

 

4
125
скв
год
П
d
≈
  
(1.6)

или высоты взрываемого уступа

 
0,01...0,02
скв
(
)
d
H
≈
,  
(1.7)

где Пгод – годовая производительность карьера, млн м3.
Опыт ведения буровзрывных работ показывает, что на карьерах 
с производственной мощностью по горной массе 2…3 млн м3 в год 
и более применяются станки СБШ-250МН, СБШ-270И с диаметром 
применяемых шарошечных долот 244,5 и 269,9 мм. На карьерах средней мощности с Пгод от 0,5 до 2,0 млн. м3 применяются станки типа 
2СБШ-200Н (диаметр долот: 190; 215,9 мм) или станки БТС-150 
с шарошечными долотами диаметром 160 мм. На карьерах небольшой производительности в относительно слабых породах используются станки вращательного бурения: СВБ-2, СБР-125, СБР-160, БТС150, СБР-160Т; в крепких породах – станки ударно-вращательного 
бурения: СБУ-100, СБУ-125, СБУ-160.
В зависимости от трещиноватости (блочности) массива взрываемых пород при выборе бурового оборудования необходимо руководствоваться следующим.
В породах I–II категории трещиноватости диаметр заряда может выбираться возможно большим – 270…360 мм. При этом необходимо руководствоваться технологическими соображениями: производительностью станка, мощностью карьера, устойчивостью пород уступа.
В породах III–IV категории трещиноватости целесообразно использовать многорядное взрывание скважин диаметром от 200 до 250 мм.
В исключительно крупноблочных породах V категории, а также в породах IV категории при взрывании сложноструктурных, неоднородных массивов, при взрывании на узких рабочих площадках следует применять скважинные заряды уменьшенного диаметра 
150…200 мм.

Зарубежный опыт свидетельствует о высокой эффективности применения в крупноблочных массивах скважин диаметром от 90 до 
125 мм. Для бурения таких скважин применяются станки с выносными гидроударниками и с погружными пневмоударниками, которые 
выпускаются фирмами «Атлас – Копко», «Тамрок», «Гарднер – Денвер» и др.

Выбор типа ВВ (если не задано в исходных данных)
Выбор и обоснование рационального ассортимента промышленных ВВ как заводского изготовления, так и изготавливаемых на местах 
является сложной технико-экономической задачей, исходные данные 
в которой изменяются по мере развития горных работ на предприятии, 
совершенствования ассортимента ВВ, а также изменения стоимости 
ВМ, условий их транспортировки, складирования и т.п.

Таблица 1.1
Рекомендуемые для применения на открытых горных разработках ВВ [4]

Условие  
размещения ВВ

Коэффициент крепости по шкале 
проф. М.М. Протодьяконова f

Рекомендуемые ВВ

Заводского 
изготовления

Изготавливаемые  
на местах ведения  
взрывных работ
Сухие скважины
До 12
Гранулит М
Гранулит игданит
Гранулит АС-4
Гранулит Игданит П
Гранулит АС-4В
Гранулит УП-1
Граммонит 82/18
Гранулит УП-2
Граммонит 79/21
Гранулит ПС-1, ПС-2
Гранулит С-6М
Гранулит Д-5
Более 12
Аммонит 6ЖВ
Акватол Т-20
Гранулит АС-8
Ифзанит Т-20
Гранулит АС-8В
Карботол ГЛ-10
Граммонит 50/50
Порэмит 1, 1А
Обводненные 
скважины
До 12
Гранипор ФМ; БП-1
Сибирит 1200

Граммотол 10; 15; 20 Акватол Т-10МС; Т-10ВИ
Граммонит РЗ-30ПР
Акванал (Ипконит)
Граммонит 79/21 ПР Гранэмит И-70
Граммонит 82/18 ПР
Более 12
Гранулотол
Акватол Т-20ГК; Т-20М
Алюмотол
Ифзанит Т-20; Т-60; Т-80
Граммонит 30/70
Порэмит 1, 1А
Граммонит 50/50
Сибирит 1000; 1200
Гранулит АС-8ПР
Гранэмиты И-30; И-50

Основными свойствами массивов, определяющими выбор ВВ, являются прочностные характеристики горных пород – коэффициент крепости по шкале проф. М.М. Протодьяконова или группа пород по СНиП, 
трещиноватость (блочность) массивов и степень их обводненности.
При использовании неводоустойчивых ВВ для заряжания обводненных скважин возможно применение гидроизолирующих оболочек – 
полиэтиленовых рукавов. Заряжание в рукава производится на месте 
взрывных работ вручную или с использованием пневматических зарядчиков, допущенных для механизированного заряжания скважин. 
При заряжании скважин, в том числе частично обводненных, возможно применение комбинированных зарядов – в обводненной части 
скважины с перекрытием на 1…1,5 м применяется водоустойчивое 
ВВ, а в верхней – неводоустойчивое. При отбойке комбинированными зарядами боевик устанавливается в каждом из ВВ.
В табл. 1.1 приведены ВВ, рекомендуемые для применения на открытых горных разработках.
Допускается применение других ВВ, допущенных Ростехнадзором 
к постоянному применению на открытых горных работах. 

Определение удельного расхода ВВ

Расчетный удельный расход ВВ является одной из важнейших характеристик взрывных работ. Для определения его величины могут 
быть использованы расчетные выражения, приведенные в рекомендованных учебных пособиях [5–7].
В более общем виде с учетом диаметра скважинных зарядов, коэффициента крепости порода и поправки на кондиционный кусок величина расчетного удельного расхода определяется по формуле

 
(
)

2/5

4
0
0,5
0,13
0,6
3,3
з
BB
н
q
f
d
d
K
d


=
⋅
+
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅ρ





, 
(1.8)

где ρ – плотность взрываемой породы, т/м3;
f – коэффициент крепости породы по шкале проф. М.M. Протодьяконова;
dзар – диаметр скважины (заряда), м;
d0 – средний размер отдельности во взрываемом массиве, м;
dн – предельный размер кондиционного куска во взорванной горной массе, м;
KВВ – коэффициент относительной работоспособности ВВ (табл. 1.2).