Расчёт параметров буровзрывных работ при строительстве подземных горных выработок

Оглавление 
 

1 

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации 
Сибирский федеральный университет 
 
 
 
 
 
 
 
 
РАСЧЁТ  ПАРАМЕТРОВ  
БУРОВЗРЫВНЫХ  РАБОТ 
ПРИ  СТРОИТЕЛЬСТВЕ  
ПОДЗЕМНЫХ  ГОРНЫХ  ВЫРАБОТОК 
 
 
 
 
 
Монография 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Красноярск 
СФУ 
2022 

 

Оглавление 
 

2 

УДК 622.235+622.016 
ББК 33.13 
         Р248 
 
 
 
 
Р е ц е н з е н т ы: 
А. И. Копытов, доктор технических наук, профессор кафедры строительства подземных сооружений и шахт ФГБОУ ВО КузГТУ, руководитель Сибирского отделения Академии горных наук; 
В. М. Лизункин, доктор технических наук, профессор кафедры подземной разработки месторождений полезных ископаемых ФГБОУ ВО ЗабГУ 
 
 
 
 
 
 
 
 
Р248            Расчёт параметров буровзрывных работ при строительстве 
подземных горных выработок : монография / С. А. Вохмин, Г. С. Курчин, А. К. Кирсанов, Н. А. Шкаруба. – Красноярск : Сиб. федер. ун-т, 
2022. – 180 с. 
ISBN 978-5-7638-4481-8 
 
Представлен анализ отечественных и зарубежных методик определения 
параметров зон разрушения породного массива вокруг взрываемого заряда. Рассмотрены опорные факторы, влияющие на эффективность взрывных работ. 
Предложена методика по расчёту параметров буровзрывных работ при строительстве горизонтальных и наклонных горных выработок на основе вычисления 
радиусов зон разрушения породного массива. Приведены результаты опытнопромышленных испытаний паспортов буровзрывных работ. 
Предназначена для научных сотрудников, аспирантов и инженернотехнических работников, специализирующихся в области горного дела. Может 
быть полезна студентам, обучающимся по специальностям «Шахтное и подземное строительство» и «Подземная разработка месторождений». 
 
 
Электронный вариант издания см.: 
http://catalog.sfu-kras.ru 
УДК 622.235+622.016 
ББК 33.13 
 
ISBN 978-5-7638-4481-8                                                           © Сибирский федеральный  
                                                                                                         университет, 2022 

 

 

Оглавление 
 

3 

 
 

 
ОГЛАВЛЕНИЕ 
 
 
 
СПИСОК  ИСПОЛЬЗОВАННЫХ   
ТЕРМИНОВ  И  ОПРЕДЕЛЕНИЙ .................................................................... 6 
 
ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ ................................................................ 8 
 
ВВЕДЕНИЕ .......................................................................................................... 9 
 
Г л а в а  1.  СОСТОЯНИЕ  ГОРНОДОБЫВАЮЩЕЙ  ОТРАСЛИ  
В  РОССИИ  И  МИРЕ.  АНАЛИЗ  
И  ПЕРСПЕКТИВЫ  РАЗВИТИЯ ............................................. 11 
1.1. Исторический очерк развития горного  
и взрывного дела ................................................................. 11 
1.2. Текущее состояние и перспективы добычи  
полезных ископаемых ........................................................ 14 
1.3. Производство, хранение и применение  
взрывчатых материалов  
промышленного назначения .............................................. 20 
1.4. Экологические риски  
при проведении взрывных работ ...................................... 21 
 
Г л а в а  2.  ОБЗОР  И  АНАЛИЗ   
СУЩЕСТВУЮЩИХ  ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ  
И  ПРИКЛАДНЫХ  МЕТОДИЧЕСКИХ  ПРАКТИК  
РАСЧЁТА  ПАРАМЕТРОВ  БВР .............................................. 23 
2.1. Анализ методик расчёта параметров БВР  
при проходке выработок .................................................... 23 
2.1.1. Методики расчёта параметров БВР  
на основе первоочередного определения  
удельного расхода ВВ ............................................. 24 
2.1.2. Методики расчёта параметров БВР  
на основе первоочередного определения  
зон разрушения породного массива ...................... 33 
 

 

Оглавление 
 

4 

2.2. Анализ практики ведения БВР  
при строительстве горизонтальных  
и наклонных горных выработок  
на подземных рудниках  
Норильского промышленного района .............................. 43 
2.2.1. Рудник «Таймырский» .............................................. 47 
2.2.2. Рудник «Октябрьский».............................................. 52 
2.2.3. Шахта «Комсомольская» .......................................... 57 
2.2.4. Шахта «Скалистая» ................................................... 64 
2.2.5. Рудник «Маяк» ........................................................... 67 
2.2.6. Рудник «Заполярный» ............................................... 71 
Выводы.................................................................................. 75 
 
Г л а в а  3.  АНАЛИЗ  ВЛИЯНИЯ  ГОРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ  
И  ГОРНОТЕХНИЧЕСКИХ  ФАКТОРОВ  
НА  ЭФФЕКТИВНОСТЬ  БВР  ПРИ  ПРОХОДКЕ  
ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ  И  НАКЛОННЫХ  
ГОРНЫХ  ВЫРАБОТОК ........................................................... 77 
3.1. Количественная оценка факторов, влияющих  
на эффективность буровзрывных работ ........................... 77 
3.1.1. Глубина шпуров ........................................................ 77 
3.1.2. Качество и длина забойки ........................................ 79 
3.1.3. Крепость и вязкость пород ....................................... 83 
3.1.4. Тип ВВ и скорость детонации ................................. 84 
3.1.5. Трещиноватость массива ......................................... 87 
3.2. Анализ влияния вруба на эффективность отбойки .......... 88 
3.2.1. Способы создания врубовой полости ..................... 89 
3.2.2. Анализ существующих методов расчёта  
взрывных врубов .................................................... 106 
Выводы .............................................................................. 114 
 
Г л а в а  4.  РАЗРАБОТКА  МЕТОДИКИ  РАСЧЁТА  
ПАРАМЕТРОВ  БУРОВЗРЫВНЫХ  РАБОТ  
НА  ОСНОВЕ  ЗОН  РЕГУЛИРУЕМОГО  ДРОБЛЕНИЯ  
И  ПРОВЕДЕНИЕ  
ОПЫТНО-ПРОМЫШЛЕННЫХ  ИСПЫТАНИЙ ................. 115 
4.1. Образование основных зон разрушения  
породного массива ............................................................ 115 
4.2. Обоснование методики расчёта параметров  
буровзрывных работ ......................................................... 117 
4.2.1. Расчёт и построение взрывного вруба .................. 123 

Оглавление 
 

5 

4.3. Опытно-промышленное испытание  
предлагаемой методики расчёта параметров БВР  
на подземных рудниках Талнахского рудного узла ...... 133 
4.3.1. Рудник «Таймырский» ........................................... 135 
4.3.2. Рудник «Октябрьский»........................................... 138 
4.3.3. Рудник «Комсомольский»,  
шахта «Комсомольская» ....................................... 141 
4.3.4. Рудник «Комсомольский»,  
шахта «Скалистая» ................................................ 144 
4.3.5. Рудник «Маяк» ........................................................ 147 
4.3.6. Рудник «Заполярный» ............................................ 151 
4.4. Результаты опытно-промышленных испытаний ............ 155 
 
Г л а в а  5.  ОЦЕНКА  ЭКОНОМИЧЕСКОЙ  ЭФФЕКТИВНОСТИ  
РЕЗУЛЬТАТОВ  ИССЛЕДОВАНИЙ  НА  РУДНИКАХ  
НОРИЛЬСКОГО  ПРОМЫШЛЕННОГО  РАЙОНА ............ 159 
 
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ............................................................................................... 164 
 
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ ...................................... 166 

Список использованных терминов и определений 
 

6 

 
 

 
СПИСОК  ИСПОЛЬЗОВАННЫХ  
ТЕРМИНОВ  И  ОПРЕДЕЛЕНИЙ 
 
 
Буровзрывные работы – совокупность взрывания и подготовительного к нему бурения шпуров и скважин при добывании полезных ископаемых, проведении горных выработок, строительстве сооружений в крепких 
горных выработках. 
Взрыв – процесс освобождения большого количества энергии в ограниченном объёме за весьма короткий промежуток времени. 
Взрывные работы – выполняемые с помощью ВВ работы по разрушению твердых сред взрывом при добывании полезного ископаемого, 
проведении горных выработок и в строительстве. 
Взрывчатые вещества (ВВ) – химические системы, способные под 
влиянием определенного внешнего воздействия переходить с высокой скоростью в другие системы или вещества. 
Взрывной вруб – комплект шпуров, расположенных по определенной 
системе и предназначенных для размещения зарядов, взрывом которых 
создается врубовая полость. 
Выработанное пространство – пространство, образующееся после 
извлечения полезного ископаемого в результате ведения очистных работ. 
Вязкость – свойство жидкостей, газов и твёрдых тел оказывать          
сопротивление при перемещении одной части относительно другой. 
Детонация – взрыв, распространяющийся с постоянной и максимальной для данного ВВ и данных условий скоростью, превышающей скорость звука в данном веществе. 
Забой – передвигающаяся в пространстве поверхность полезного  
ископаемого или вмещающих его пород, с которой непосредственно осуществляется их выемка. 
Забойка – процесс заполнения шпура, скважины, зарядной камеры 
и т. д. или их части, прилегающей к заряду ВВ забоечным материалом 
(инертным), способным оказать сопротивление высокому давлению газов 
взрыва, обеспечивающим замкнутость заряда и повышающим эффективность действия взрыва. 
Заряд – определённое количество ВВ, подготовленное к взрыву. 
Коэффициент использования шпура (КИШ) – безразмерная величина, характеризующая эффективность действия взрыва шпуровых зарядов 

 

Список использованных терминов и определений 
 

7 

при проведении выработок и на очистных работах; определяется отношением величины подвигания забоя за взрыв к глубине заложения шпуров. 
Коэффициент крепости горной породы – величина, приближенно 
характеризующая относительную сопротивляемость породы разрушению 
при добывании. 
Линия наименьшего сопротивления (ЛНС) – кратчайшее расстояние 
от центра заряда до открытой поверхности. 
Плотность заряжания – отношение массы заряда ВВ к объёму зарядной камеры. 
Подвигание забоя – расстояние, на которое перемещается забой выработки за определённый промежуток времени (смена, сутки, месяц и т. д.). 
Подземные горные выработки – полости в толще полезного ископаемого или породы, образующиеся в результате ведения горных работ. 
Скважина – горная выработка цилиндрической формы глубиной более 5 м и диаметром более 75 мм, пройденная в горной породе или полезном 
ископаемом механическими или немеханическими способами бурения. 
Удельный расход ВВ – количество ВВ, фактически израсходованное 
на 1 м3 взорванной горной массы. 
Шпур – цилиндрическая полость в горной породе, имеющая глубину 
до 5 м, диаметр до 75 мм и предназначенная для размещения заряда ВВ. 

Обозначения и сокращения 
 

8 

 
 

 
ОБОЗНАЧЕНИЯ  И  СОКРАЩЕНИЯ 
 
В настоящей монографии применяются следующие обозначения и 
сокращения с соответствующими определениями: 
 
БВР 
– буровзрывные работы 
ВВ 
– взрывчатое вещество 
ПИ 
– полезное ископаемое 
ВМ 
– взрывчатые материалы 
HHI 
– индекс Херфиндаля – Хиршмана 
КИШ 
– коэффициент использования шпуров 
ЛНС 
– линия наименьшего сопротивления 
ВНИИОМШС – Всесоюзный научно-исследовательский институт организации и механизации шахтного строительства 
СНиП 
– строительные нормы и правила 
CZI 
– индекс зоны разрушения 
ANFO 
(АСДТ) 
– смесевое взрывчатое вещество, состоящее из аммиачной селитры и углеводородного горючего вещества, 
чаще всего, дизельного топлива 
СБУ 
– самоходная буровая установка 
НСИ 
– неэлектрическая система инициирования 
ЭД 
– электродетонатор 
ДПМ 
– детонатор промежуточный малогабаритный 
ДШ 
– детонирующий шнур 
УВТ 
– ударно-волновая трубка 
ГВВ 
– гранулированное взрывчатое вещество 
СИ 
– средство инициирования 
ОПИ 
– опытно-промышленные испытания 
ФЕР 
– федеральные единичные расценки 
ГЭСН 
– государственные элементные сметные нормы 
 

 

Введение 
 

9 

 
 

 
ВВЕДЕНИЕ 
 
 
Успешное развитие горнодобывающих предприятий в условиях рыночной экономики неразрывно связано с решением комплекса задач по повышению эффективности производства за счёт снижения затрат на строительство подземных горных выработок. Это объясняется тем, что строительство новых и реконструкция действующих шахт и рудников требуют 
выполнения большого объёма работ по проведению горных выработок, 
протяжённость которых только по одному предприятию может достигать 
десятков километров. 
На эффективность производства значительное влияние оказывает оптимизация и интенсивность буровзрывных работ. Расчёт рациональных 
параметров буровзрывных работ при проходке выработок является одним 
из наиболее сложных вопросов в современном горном деле. В настоящее 
время в технической литературе имеется большое количество работ, посвящённых решению этой проблемы. Сформированные в них представления о закономерностях и механизме разрушения горных пород, основанные на теоретических и экспериментальных работах, до настоящего времени принимаются за фундаментальные положения для дальнейших исследований по совершенствованию методик расчётов параметров буровзрывных работ. 
Вместе с тем, несмотря на большое количество проведённых исследований, до настоящего времени нет единой методики определения параметров буровзрывных работ при проходке горизонтальных и наклонных 
горных выработок. 
Существующие методики дифференцированно учитывают совокупное влияние основных факторов, таких как физико-механические свойства 
массива, тип применяемого взрывчатого вещества, диаметр, конструкция и 
длина заряда, величина недозаряда, длина и качество забойки, взаимодействие одновременно взрываемых зарядов. Этим объясняется нестабильность показателей буровзрывных работ и низкая их эффективность. 
Повышение эффективности буровзрывных работ при строительстве 
горных выработок на подземных рудниках возможно при разработке и 
внедрении новых принципов расчёта параметров БВР. 
На основе выполненных исследований разработаны и внедрены на 
рудниках Норильского промышленного района паспорта буровзрывных 

 

Введение 
 

10 

работ для проходки горизонтальных и наклонных горных выработок. Основные положения использованы также при составлении нормативнометодических документов, регламентирующих подход к проектированию 
паспортов буровзрывных работ. 
Авторы выражают искреннюю признательность и благодарность инженерно-техническим работникам подземных рудников ЗФ ПАО «Горнометаллургическая компания «Норильский никель» за содействие в проведении экспериментальных работ.