Мислибаев И. Т., Заиров Ш. Ш., Солиев Б. З., Норов А. Ю. Исследование разрушения продуктивного пласта урана взрывом камуфлетного заряда взрывчатых веществ // Известия вузов. Горный журнал. 2019. № 4. С. 43–54. DOI: 10.21440/0536-1028-2019-4-43-54

Введение. Несмотря на неоспоримые преимущества метода скважинного подземного выщелачивания (СПВ), имеет место тенденция повышения себестоимости добываемых полезных ископаемых в связи с освоением и вовлечением в эксплуатацию глубокозалегающих месторождений со сложными горно-геологическими и горнотехническими условиями и обособленных рудных тел с незначительным содержанием полезных ископаемых, а также краевых участков месторождений с высоким содержанием полезных ископаемых. Фактором, оказывающим существенное влияние на повышение себестоимости добычи полезных ископаемых методом СПВ, является увеличение трудовых и материальных затрат на восстановление достигнутой при освоении производительности скважин, снижающейся, как правило, вследствие кольматации прифильтровой зоны продуктивного пласта. Ввиду безуспешных попыток раскольматации прифильтровой зоны пласта с применением известных способов и средств эксплуатационные скважины, как правило, ликвидируют и сооружают новые, что предопределяет существенное снижение прибыли. Поэтому обоснование и разработка новых технологий и технических средств при эксплуатации технологических скважин с целью повышения их производительности является актуальной задачей для науки и практики горного производства.
Цель работы. Разработка технологии и технических средств раскольматации прифильтровой зоны продуктивного пласта физическим воздействием путем применения камуфлетного заряда взрывчатых веществ. Методология. Выполнены теоретические исследования способа подземного выщелачивания, анализ и математическое моделирование действия камуфлетных зарядов взрывчатого вещества в скважинах.
Результаты. Предложены решения по повышению эффективности работы геотехнологических скважин урана путем ликвидации кольматации продуктивного пласта взрывным воздействием с применением торпедных зарядов.
Выводы. На основе теоретического исследования разработана математическая модель действия взрыва камуфлетного цилиндрического заряда, описывающая зону трещинообразования в глубине продуктивного пласта урана. Установлено, что при взрыве камуфлетного цилиндрического заряда под воздействием ударной и отраженной от свободной поверхности уступа волн напряжения в глубине продуктивного пласта урана образуется зона трещинообразования массива. На основе использования законов теории упругости определен радиус трещинообразования в глубине продуктивного пласта урана, зависящий от радиуса камуфлетного скважинного заряда, коэффициента, определяющего условия взрывания, акустической жесткости массива, коэффициента Пуассона и прочностных свойств пород продуктивного пласта урана на растяжение.

Ключевые слова: уран; геотехнология; подземное выщелачивание; трещинообразование пласта; кольматация; классификация способов подготовки рудных залежей; интенсификация добычи; торпедирование; зона трещинообразования; взрывное воздействие; заряд взрывчатых веществ; раскольматация пласта.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 

1. Покровский Г. И., Федоров И. С. Действие удара взрыва в деформируемых средах. М.: Госстройиздат, 1957. 276 с.
2. Ракишев Б. Р. Энергоемкость механического разрушения горных пород. Алматы: Баспагер, 1998. 210 с.
3. Atchison T. C., Porter S. J. and Duvall W. I. Comparison of two methods for evaluating explosive performance // Int. Symp. on Mining Research. London: Pergamon Press, 1962. P.135–146.
4. Brawner С. О. Recent lessons that have been learned in open-pit mine stability // Mining Engineering. 1986. Vol. 38. No. 8. Р. 823–830.
5. Donzé F. V., Bouchez J., Magnier S. A. Modeling Fractures in Rock Blasting // Int. J. Rock Mech. Min. Sci. 1997. No. 34(8), P. 1153–1163.
6. Maerz N. H. Reconstructing 3-D block size distributions from 2-D measurements on sections // Proc. ISRM / N. H. Maerz // Fragblast 5 Workshop and Short Course on Fragmentation Measurement. Montreal, A. A. Balkema Publishing, 1996. P. 39–43.
7. Maerz N. H., Palangio T. C., Franklin J. A. Wip Frag Image Based Granulometry System // Proc. of the FRAGBLAST5 Workshop on Measurement of Blast Fragmentation. Montreal, Quebec, Canada, 1996. P. 91–99.
8. Munjiza A., Owen R. J., Bianic N. A Combined Finite-discrete Element Method in Transient Dynamics of Fracturing Solids // Computations. 1995. No. 12. P. 145–174.
9. Pears О. Е. Rock Blasting. Some aspects on the theory and practice // Mine and Quarry Eng. 1985. Vol. 21. No. 1. P. 25–30.
10. Rustan A. Spacing and Borehole Diameter at Rock Blasting // 3rd Int. Symp. on Rock Frequentation by Blasting. Brisbane, 1990. P. 303–310.
11. Selberg H. L. Transient compression waves from spherical and cylindrical cavities // Archive for physics. 1995. Band 5. No. 7. Р. 307–314.
12. Механический эффект подземного взрыва / В. Н. Родионов [и др.]. М.: Недра, 1971. 224 с.
13. Ракишев Б. Р. Прогнозирование технологических параметров взорванных пород на карьерах. Алма-Ата: Наука, 1983. 240 с.
14. Кутузов Б. Н., Рубцов В. К. Физика взрывного разрушения горных пород применительно к взрывным работам // Взрывное дело. 1963. № 53/10. С. 31–36.
15. Беленко Ф. А. Исследование полей напряжения и процесса образования трещин при взрыве колоновых зарядов в скальных породах // Вопросы теории разрушения горных пород под воздействием взрыва. М., 1958. С. 126–139.
16. Жигур Л. Ю., Мезин А. И. Исследование механизма взрывного нагружения горных пород в зоне недозаряда в скважине // Взрывное дело. 1984. № 86/43. С. 221–225.
17. Мосинец В. Н. Дробящее и сейсмическое действие взрыва в горных породах. М.: Недра, 1976.

Поступила в редакцию 25 декабря 2018 года