УПРАВЛЕНИЕ ИМПУЛЬСОМ ВЗРЫВА СООСНЫМИ КОНИЧЕСКИМИ ПОЛОСТЯМИ СКВАЖИННОГО ЗАРЯДА: АНАЛИТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПЕРЕРАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНЕРГИИ И СНИЖЕНИЯ СЕЙСМИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ ВЗРЫВА

Abstract

В статье предложена и теоретически обоснована концепция управления импульсом скважинного заряда путём формирования в стенке скважины каскада соосных конических полостей. Показано, что на наклонных границах «порода — воздух» (Z2 ≪ Z1) реализуется отражение волны сжатия с инверсией фазы (R ≈ −1), порождающее управляемые волны растяжения непосредственно у скважины. Построена аналитическая каскадная модель, описывающая преобразование одиночного высокоамплитудного импульса в серию ослабленных волн растяжения: амплитуды и энергии последовательных импульсов образуют геометрическую прогрессию Pi = P0·αi, Ei = E0·α2i. Коэффициент сохранения амплитуды разделён на поглощательную (связанную с добротностью породы Q) и геометрическую составляющие, что исключает произвол при калибровке. Энергетический баланс Σα2i < 1 подтверждает, что способ перераспределяет энергию взрыва во времени, не увеличивая её. Расчётные оценки показывают снижение пикового давления приблизительно на 30 % при увеличении эффективной длительности нагрузки примерно втрое, что по законам подобия соответствует снижению пиковой скорости колебаний (PPV) на 15–25 % и повышению устойчивости бортов карьера. Определено влияние обводнения (|R| снижается с ≈1 до ≈0,79) и обоснованы рекомендуемые диапазоны геометрических параметров каскада.