Анотація до роботи:

Купенко І.В. Обґрунтування ефективних параметрів буропідривних робіт при проходці вертикальних шахтних стволів. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.15.04 – «Шахтне та підземне будівництво». Національний гірничий університет Міністерства освіти і науки України, Дніпропетровськ, 2004.

Ефективність підривних робіт при проходці вертикальних стволів знижується у зв’язку з груповими неповними детонаціями та відказами через переміщення патронів ВВ вздовж шпуру під впливом вибуху зближеного заряду і порушення його суцільності під впливом процесу воронкоутворення. Експериментально встановлена залежність зміни величини переміщення патронів ВР шпурового заряду у часі та максимальна дальність передачі детонації між патронами через воду. Вперше запропонований параметр «фактична енергія продуктів вибуху зарядів у шпурі», що враховує коефіцієнт заряджання шпура. На базі аналітичних досліджень встановлена залежність максимально можливого значення радіуса воронки вибуху від параметра «повна енергія продуктів вибуху заряда у шпурі в різних умовах. Підтверджена доцільність використання зворотного способу ініціювання шпурових зарядів ВР при здійсненні підривних робіт при проходці вертикальних шахтних стволів. Запропоновано конструкції патрона-бойовика та шпурового заряда ВР для реалізації зворотного способа ініціювання зарядів ВР. На базі усіх досліджень розроблена технологія буропідривних робіт при проходці вертикальних шахтних стволів.

У роботі дане нове рішення науково-технічної задачі підвищення ефективності буропідривної технології при проходці вертикальних шахтних стволів на основі обліку факторів, які впливають на стійкість детонації шпурових зарядів ВР, що дозволяє в різних гірничо-геологічних умовах збільшити переміщення вибою за одне підривання і забезпечити його проектні розміри і форму поперечного переріза.

Основні наукові і практичні результати роботи.

1. Вивчено умови виникнення неповних детонацій та відказів шпурових зарядів ВР при веденні буропідривних робіт у вертикальних шахтних стволах.

2. Встановлена закономірність зміни величини осьового переміщення патронів зарядів ВР у шпурах, що заповнені водою та гранульованим шлаком, у часі від дії вибуху сусіднього шпурового заряду ВР.

3. Уперше введений універсальний енергетичний показник (параметр) вибуху – “фактична енергія продуктів вибуху шпурового заряду ВР”, що враховує не тільки потенційну теплоту вибуху ВР, але і коефіцієнт заряджання шпуру, і обґрунтована його інформативність.

4. Уперше встановлені залежності максимального радіуса воронки від фактичної енергії вибуху заряду в шпурі, причому доведено, що для скельних гірських порід він не залежить від їхньої міцності.

5. Аналітично обґрунтовано й експериментально доведено, що при підриванні зарядів ВР у підтоплених вибоях радіус воронки вибуху менше, ніж у “сухих” і знижується з ростом висоти підтоплення, наближуючись до нуля. На базі шахтних експериментів у вертикальних шахтних стволах установлена залежність радіуса воронки вибуху заряду ВР у шпурі, заповненому водою з підтопленням вибою на висоту 0,20...0,25 м від величини лінії найменшого опору (ЛНО).

6. Встановлено умови стійкості детонації зарядів ВР у вертикальних шахтних стволах: застосування запираючої набійки з граншлака на всю довжину вільного від заряду простору шпуру, розташування шпурових зарядів у гірському масиві на відстані менше ніж 0,7 м один від одного; застосування короткоуповільненого підривання (час між вибухами зарядів ВР, розташованих ближче, чим 0,7 м повинен бути не більше 18 мс).

7. Розроблено конструкції патрона-бойовика і шпурового заряду для реалізації зворотного способу ініціювання зарядів ВР, що відрізняються від відомих розміщенням електродетонатора усередині патрона (Патент 42247 А Україна, № 200126951).

8. Розроблена технологія буропідривних робіт при проходці вертикальних шахтних стволів. Її впровадження при проходці повітроподаючого ствола № 2 АП «Шахта ім. О.Ф. Засядько», починаючи з глибини 587 м, дозволило цілком виключити неповні детонації та відкази шпурових зарядів, збільшити значення коефіцієнта використання шпурів на 10%, скоротити час II фази прибирання породи у вибої ствола в 2...3 рази, скоротити середню тривалість прохідницького циклу (без обліку часу навішення труб) з 25,97 до 23,05 години, тобто майже на 3 години. Усе це сприяло досягненню швидкості проходки ствола понад 100 м/міс на глибині, що перевищувала 700 м, а також досягти економічного ефекту 940019 грн.

Основні положення і результати дисертації опубліковані в наступних роботах:

1. Шевцов Н.Р., Купенко И.В., Лабинский К.Н., Бабичев В.А., Пудак В.И. Исследование процесса раздвижки патронов в шпурах при взрывных работах в вертикальных шахтных стволах // Сб. научн.тр. ДонНТУ: Серія гірничо-геологічна. Вип. 45. – Донецьк: ДонНТУ, 2002. – С. 118–123.

2. Шевцов Н.Р., Левит В.В., Купенко И.В. Обоснование параметров безотказного взрывания шпуровых зарядов ВВ в вертикальных шахтных стволах // Сб. научн. тр. НГА Украины. – 2002. – № 3. – С. 10–14.

3. Новик Е.Б., Левит В.В., Купенко И.В. Опыт проведения буровзрывных работ при скоростной проходке воздухоподающего ствола шахты им. А.Ф. Засядько // Уголь Украины. – 2002. – № 4. – С. 44–46.

4. Гудзь А.Г., Шевцов Н.Р., Купенко И.В., Пудак В.И. Безопасность и эффективность обратного способа инициирования шпуровых зарядов ВВ // Сб. научн.тр. ДонНТУ: Серія гірничо-геологічна. Вип. 54. – Донецьк: ДонНТУ, 2002. – С. 68–72.

5. Шевцов Н.Р., Купенко И.В., Пудак В.И. К обоснованию эффективных и безопасных параметров взрывных работ в вертикальных стволах // Сб. научн.тр. ДонНТУ: Серія гірничо-геологічна. Вип. 63. – Донецьк: ДонНТУ, 2003. – С. 45–52.

6. Купенко И.В. Обоснование эффективных и безопасных параметров взрывных работ при проходке вертикальных шахтных стволов // Сб. научн.тр. ДонНТУ: Серія гірничо-геологічна. Вип. 72. – Донецьк: ДонНТУ, 2004 . – С. 112–117.

7. Власенков В.Я., Гудзь А.Г., Купенко И.В. Вопросы безопасности заряжания шпуров при обратном способе инициирования шпуровых зарядов ВВ // Известия Донецкого горного института. – 1999. – № 3. – С. 79–81.

8. Пат. 42247 А Україна МКИ F42В3/103, F42В3/195. Патон-бойовик для зворотнього способу ініціювання шпурових зарядів / Ґудзь О.Г., Шевцов М.Р., Купенко І.В., Пудак В.І. (Україна). – № 2000126951: Заявл. 05.12.2000; Опубл. 15.10.2001. Бюл. № 9.

9. Купенко І.В. Особливості розрахунку паспортів БПР при проходці вертикальних шахтних стволів // М.Р. Шевцов, П.Я. Таранов, В.В. Левіт, О.Г. Ґудзь / Руйнування гірських порід вибухом: підручник для вузів. – 4-е видання перероб. і доп. – Донецьк: „Лебідь”, 2003 – C. 154–157.

10. Купенко И.В., Мамоненко Д.А. Исследование условий безотказного взрывания при взрывных работах в вертикальных шахтных стволах // Материалы международной студенческой научно-технической конференции «Совершенствование технологии строительства шахт и подземных сооружений». – Донецк: ООО «Норд Компьютер», 2002. – С. 13–15.

Особистий внесок автора в публікації, написані в співавторстві: [1] – розробка методики і проведення експериментальних досліджень із вивчення переміщення патронів ВР у шпурі; [2] – розробка рекомендацій із забезпечення стійкості детонації шпурових зарядів ВР; [3] – дослідження впливу на швидкість проходки ствола тривалості II фази прибирання породи; [4] – розробка конструкції шпурового заряду ВР для реалізації зворотного способу ініціювання; [5] – аналітичні дослідження процесу; [7] – встановлення ускладнень, що виникають при переході від зворотного до прямого способу ініціювання шпурових зарядів ВР; [8]– проведення лабораторного експеримента; [9] – розробка паспорту БПР; [10] – встановлення залежності зміни величини переміщення патронів ВР у часі від вибуху сусіднього заряду ВР.