Сравнительный анализ методик расчета распространения ударных воздушных волн в горной выработке
Журнал: Горные науки и технологии @gornye-nauki-tekhnologii
Рубрика: Технологическая безопасность
Статья в выпуске: 3 т.11, 2026 года.
Бесплатный доступ
Распространение ударной воздушной волны, возникающей при технологических и аварийных взрывах, относится к числу наиболее опасных факторов в подземных горных выработках. Обеспечение безопасности на производстве – одна из важных задач горнодобывающей промышленности. Для минимизации рисков при ведении горных работ, где возможен взрыв метана, взрывчатых веществ или угольной пыли, необходимо учитывать факторы, которые могут вызвать или усилить взрыв. Однако проведение натурных замеров ударных волн в настоящее время сильно ограничено. В связи с этим для инженерной оценки последствий взрывного воздействия принципиальное значение имеет корректное определение изменения избыточного давления ударной воздушной волны при ее распространении в ограниченном подземном пространстве. В статье выполнен сравнительный анализ двух методик расчета распространения ударных воздушных волн, утвержденных для выполнения оценки избыточного давления в горных выработках: методики газодинамического расчета параметров воздушных ударных волн при взрывах газа и пыли Р-7 и расчетных зависимостей, приведенных в Федеральных нормах и правилах в области промышленной безопасности № 494. Сравнение осуществлялось на основе упрощенных расчетных моделей. Проведен сравнительный анализ методик расчета потерь избыточного давления по длине горных выработок и на местных сопротивлениях. Теоретические расчеты выполнены с использованием аналитического комплекса «Аэросеть», в котором реализованы обе методики. Результаты моделирования сопоставлены с данными натурных наблюдений временной динамики давления воздуха при взрывных работах на руднике. Установлено, что методики дают существенно различающиеся результаты при моделировании затухания ударной воздушной волны. По результатам сопоставления с экспериментальными данными методика Р-7 обеспечивает более близкое совпадение с натурными измерениями: при экспериментально зафиксированном значении избыточного давления 1,945 кПа расчетное значение составило 1,82 кПа, что соответствует относительному отклонению около 6,4 %. По критерию расстояния достижения экспериментального давления отклонение методики Р-7 составило 5,1 %, тогда как для ФНиП № 494 расхождение по расстоянию достигло 78,8 %.
Короткий адрес: https://sciup.org/140316766
IDS: 140316766 | УДК: 622.8 | DOI: 10.17073/2500-0632-2025-12-1059
Comparative analysis of calculation methods for blast wave propagation in mine workings
The propagation of a blast wave arising from technological and accidental blasts/explosions is among the most dangerous factors in underground mine workings. Ensuring safety in production is one of the important tasks of mining industry. To minimize risks during mining where an explosion of methane, explosives, or coal dust is possible, it is necessary to consider factors that can cause or intensify an explosion. However, conducting field measurements of blast waves is currently highly limited. In this regard, for an engineering assessment of the consequences of explosive impact, it is of fundamental importance to correctly determine the change in the overpressure of the blast wave as it propagates in a confined underground space. The paper provides a comparative analysis of two calculation methods for blast wave propagation, approved for assessing overpressure in mine workings: the gas-dynamic calculation method for blast wave parameters during gas and dust explosions (R-7) and the calculation dependencies provided in the Federal Norms and Rules in the field of industrial safety No. 494 (FNR-494). The comparison was carried out based on simplified calculation models. A comparative analysis of the methods for calculating overpressure losses along the length of mine workings and at local resistances was conducted. Theoretical calculations were performed using the Aeroset analytical complex, in which both methods were implemented. The simulation results were compared with data from field observations of air pressure temporal dynamics during blasting at the mine. It was established that the methods yield significantly different results when simulating blast wave attenuation. Based on the comparison with experimental data, the R-7 method provides a closer match to the field measurements: with an experimentally recorded overpressure value of 1.945 kPa, the calculated value was 1.82 kPa that corresponds to a relative deviation of about 6.4%. By the criterion of the reach distance of the experimentally measured pressure, the deviation of the R-7 method was 5.1%, whereas for FNR-494, the discrepancy in distance reached 78.8%.
