Содержание к диссертации
Введение
2. Представление массива горной породы как нелинейной системы, в которой происходит сейсмическое воздействие от взрывов 18
2.1. Требования к измерительной технике для регистрации сейсмического воздействия от взрыва 23
2.2. Разработка « регистратора сейсмических сигналов» (рсс) 23
2.3. Выбор места установки сейсмического регисгратора для измерений воздействия от взрывных работ 31
3. Исследования по сейсмике взрыва проведенные на карьере «восточный» золотодобывающей компании «полюс» красноярского края 35
3.1. Сейсмическое воздействие от взрываемых блоков различной конфигурации, расположенных в разных частях карьера 40
3.2, Анализ сейсмограмм колебаний почвы полученных в результате взрыва зарядов при инициировании их с помощью дш и синв 60
3.3, Оценка влияния интервалов замедления при применении неэлектрических систем инициирования взрыва на его сейсмическое воздейсвие 92
3.4. Общая оценка определения рациональных интервалов замедлений при производстве массовых взрывов на карьере «восточный» при использовании синв, обеспечивающих максимальную сейсмобезопасность 97
3.5. Методика расчета интервалов замедлении при применении неэлектрических систем инициирования, обеспечивающая максимальную сейсмобезопасмость 101
3.6. Программное обеспечение задачи «моделирование взрывов блоков горных пород на горнодобывающих предприятиях с учетом сейсмобезопасности» 103
4. Исследования по сейсмике взрыва проведенные на карьере золотодобывающей компании «кумтор оперейтингкомпани» 117
4.1. Сейсмическое воздействие на борт карьера при одновременном взрывании зарядов разных блоков 121
4.2. Сейсмическое воздействие на борт карьера от взрывов зарядов блоков расположенных в его донной части 140
4.3. Анализ сейсмограмм последовательных взрывов инициированных системой «орика» и «синв» 146
4.4. Общая оценка сейсмического воздействия на карьер компании «кумтор». выводы 158
5. Свойства горных пород исследуемых предприятий подвергающихся сейсмическому воздействию взрывных работ 161
6. Сейсмическое воздействие на окружающие охранные объекты при ведении взрывных работ на поверхности и под землей 166
6.1. Сейсмическое воздействие на жилые постройки поселка «советский» и трубы котельной от взрывных работ, проводимых на поверхности предприятием «воркута-уголь», оао «юн-янга» 168
6.2. Устойчивость инженерных построек предприятия «осколцемент» к сейсмическому воздействию от проводимых взрывных работ на стойленском горнорудном предприятии 174
6.3. Сейсмическое воздействие на жилые посттойки и действующий тоннель от взрывных работ при строительстве московского метрополитена и сейсмика взрыва в подземных условиях на примере тишинского рудника предприятия «казщшк» 179
6.4. Выводы 196
7. Общие выводы по диссертации 197
8. Заключение 208
9. Список литературы 212
- Разработка « регистратора сейсмических сигналов» (рсс)
- Анализ сейсмограмм колебаний почвы полученных в результате взрыва зарядов при инициировании их с помощью дш и синв
- Сейсмическое воздействие на борт карьера от взрывов зарядов блоков расположенных в его донной части
- Свойства горных пород исследуемых предприятий подвергающихся сейсмическому воздействию взрывных работ
Введение к работе
Актуальность работы. Взрывные работы, проводимые на горных предприятиях и в строительстве, вызывают негативное сейсмическое воздействие на производственную среду предприятий и другие охраняемые объекты. В настоящее время совершенствование способов повышения безопасности технологических процессов и условий труда работников при разумном промышленном развитии имеет первостепенное значение, а культура взрывания предполагает уменьшение вредного воздействия последствий взрыва.
По данным Ростехнадзора, на объектах горнорудной, нерудной промышленности и объектах подземного строительства уровень травматизма при ведении взрывных работ составляет 222% и уровень травматизма при обрушении бортов уступов составляет 416% от общего количества, при численности исполнителей взрывных работ в пределах 10 тыс. человек.
С увеличением глубины карьеров увеличивается угол откосов уступов и бортов, что повышает вероятность обрушений в результате сейсмических воздействий взрывных работ. Наличие на промплощадках дорогого оборудования также предполагает минимизацию сейсмического проявления взрыва. Одновременно увеличиваются объемы массовых взрывов - расход ВВ возрос с 0,5 млн т в 1996 г. по сравнению с настоящим временем в два раза.
Для целей уменьшения сейсмического проявления взрыва, повышения качества взрывных работ, снижения аварийности и травматизма в последнее время применяют элементы инициирования без использования электрического тока, способные изменять замедление между взрывами в широких пределах. Это отечественные системы неэлектрического инициирования взрыва СИНВ, ИСКРА, КОРШУН, использование которых на предприятиях достигает более 10 млн комплектов. Применяются также иностранные системы НОНЕЛЬ, ПРИМАДЕТ, однако общий объем их применения в России не превышает 4%. Разработаны высокоточные электрические детонаторы с электронным замедлением ЭДЭЗ.
По результатам исследований, проведенных нами на предприятиях ЗАО «Полюс» Красноярского края, компании «Кумтор» республики Кыргызстан и на других, установлено, что короткозамедленное взрывание (КЗВ) происходит с меняющимися, относительно расчетных, интервалами замедлений между взрывами отдельных зарядов и их групп. Нами впервые установлено, что, если интервал замедления между взрывами зарядов выбран меньше отклонений по времени срабатывания замедлителей, возможно увеличение сейсмического воздействия массового взрыва из-за суммирования сейсмических процессов от взрывов большего количества зарядов (сейсмоодновременные взрывы), чем расчетное число в группе замедления. Приводимые в инструкциях допуски на замедления могут не соответствовать реальному отклонению. По результатам испытаний скважинных и поверхностных детонаторов различных фирм, проведенных С.К. Рубцовым и др., можно заключить, что отклонения изменяются от партии к партии детонаторов и для замедления 500 мс для СИНВ-С могут составлять до +16% (82 мс), для Primadet MS-20 до +3,2% (16 мс), для Nonel U475 до +5,6% (28 мс) аналогично для других значений замедлений, что может быть больше величин, приводимых в инструкциях. Ежегодно выявляется не менее 10 случаев поставок взрывчатых материалов с нарушениями установленных требований технических условий.
Точность срабатывания замедлителей зависит от многих факторов: культуры технологического процесса изготовления, однородности и чистоты замедляющего состава, условий транспортирования и хранения детонаторов и т.д. На предприятиях взрывники не знают реальных отклонений времени замедления в элементах взрывной сети, что влечет за собой ошибки в расчетах схем взрывания.
Выбор интервалов замедлений между взрывами групп зарядов и изменение схем взрывания целесообразно проводить после оперативной обработки результатов реальных взрывов. Для получения оперативной информации необходимо создание мобильного сейсмического регистратора. На основе получаемой информации возможно принятие объективных решений, позволяющих минимизировать сейсмическое действие взрыва на массив горных пород и повысить безопасность работ горных предприятий, промышленных и хозяйственных объектов в зоне действия взрыва. В связи с изложенным процессы короткозамедленного взрывания групп зарядов с использованием современных средств инициирования нуждаются в дальнейшем изучении и исследовании по минимизации сейсмического проявления КЗВ и представляют собой важную актуальную проблему безопасности.
Целью работы является установление закономерностей сейсмического проявления короткозамедленного взрывания блоков с различным пространственным расположением в карьере, с учетом разброса интервалов замедлений и взаимодействия взрывов, определяющих уменьшение сейсмического воздействия на массив горных пород и повышающих безопасность работ горных предприятий, промышленных и хозяйственных объектов в зоне сейсмического действия взрывов.
Основная идея работы заключается в разработке и применении методов короткозамедленного взрывания зарядов, позволяющих минимизировать сейсмическое воздействие на производственную среду горного предприятия и охраняемые объекты.
Основные научные положения, выносимые на защиту:
1. Увеличение сейсмического воздействия короткозамедленного взрывания на производственную среду карьера происходит за счет сейсмоодновременных взрывов большего количества зарядов, чем расчетное число на группу замедления, по причине разброса времени срабатывания отдельных детонаторов.
2. Метод короткозамедленного взрывания, отличающийся тем, что анализируются сейсмические колебания прилегающего массива горных пород, выделяются зоны с максимальным сейсмическим проявлением и увеличиваются интервалы времени между взрывами зарядов из соседних групп замедлений на следующем блоке до обеспечения уровня минимального сейсмического проявления, определяемого взрывом расчетного количества зарядов в одном интервале замедления.
3. В результате взаимодействия сейсмических воздействий от взрывов зарядов, масса которых неравномерно распределена на блоке и по группам одновременно взрываемых зарядов, а также от расположенных рядом и одновременно взрываемых блоков, образуются дополнительные низкочастотные колебания, вызывающие увеличение сейсмической нагрузки на массив горных пород и окружающие объекты.
4. Взрывы на нижних уступах карьера конической формы приводят к колебаниям горной породы на расположенных выше уступах с вертикальной составляющей массовой скорости больших значений, чем горизонтальные. Это сказывается сильнее на потере устойчивости откосов уступов карьера, чем взрывы на других горизонтах.
5. Принятие оперативных решений по применению различных схем инициирования, оптимизации интервалов замедлений между одновременно взрываемыми группами зарядов, их предельным массам и расположению на блоках получают за счет применения разработанных сейсмических регистраторов, устанавливаемых рядом с местом ведения взрывных работ или у охраняемых объектов с точными координатами, записывающих информацию о сейсмических процессах и транслирующих ее на центральный компьютер для обработки.
Обоснованность и достоверность положений, вынесенных на защиту, выводов и рекомендаций подтверждаются:
- применением для измерений регистратора сейсмических сигналов «Дельта-Геон», имеющего сертификат соответствия Госстандарта России, выпускаемого серийно и разрешенного к применению без ограничений;
- сопоставимостью экспериментальных результатов, полученных на различных горных предприятиях (расхождение не более 10-15%);
- высокой степенью корреляции между распределением частот повторения одновременно взрываемых групп зарядов и распределением частот повторения массовых скоростей колебаний породы окружающего массива (достигающей 93%);
- положительными результатами применения метода короткозамедленного взрывания с анализом сейсмического воздействия от взрываемых зарядов блока, методики расчета интервалов замедлений для короткозамедленного взрывания, обеспечивающих минимизацию сейсмических воздействий, рекомендаций по ведению взрывных работ, повышающих их безопасность.
Научная новизна работы заключается в следующем:
- установлены закономерности изменения сейсмического проявления короткозамедленного взрывания в зависимости от времени замедления между взрывами групп зарядов, точности срабатывания применяемых замедлителей, от расположения и количества одновременно взрываемых зарядов, от расположения одновременно взрываемых блоков, на основе которых определены методы достижения минимальных сейсмических нагрузок на массив горных пород;
- установлено увеличение сейсмического воздействия короткозамедленного взрывания на производственную среду карьера за счет сейсмоодновременных взрывов большего количества зарядов, чем расчетное число на группу замедления, по причине разброса времени срабатывания отдельных детонаторов;
- установлены корреляционные зависимости между количеством сейсмоодновременно взрываемых зарядов из разных групп замедлений и массовыми скоростями колебаний окружающего массива горных пород с учетом разброса времени срабатывания применяемых замедлителей и общего количества взрываемых зарядов, позволяющие корректировать интервалы замедлений;
- обоснован метод короткозамедленного взрывания с последовательным увеличением интервалов замедлений между взрывами зарядов на блоках, позволяющий минимизировать сейсмическое воздействие на массив горных пород;
- установлено, что в результате взаимодействия сейсмических воздействий от взрывов зарядов, масса которых неравномерно распределена на блоке и по группам одновременно взрываемых зарядов, а также от расположенных рядом и одновременно взрываемых блоков, образуются дополнительные низкочастотные колебания, вызывающие увеличение сейсмической нагрузки на массив горных пород и окружающие объекты;
- обоснованы технические параметры сейсмического регистратора, позволяющего проводить оперативный сбор информации о сейсмических воздействиях от взрывов;
- установлены рациональные параметры короткозамедленного взрывания на основе анализа сейсмических воздействий на производственную среду горных предприятий и охраняемые объекты, уменьшающие сейсмическое проявление взрыва, повышающие безопасность и снижающие травматизм.
Научное значение работы заключается в установлении закономерностей сейсмического воздействия короткозамедленного взрывания на производственную среду предприятий и охраняемые объекты в зависимости от расположения и взаимодействия взрывов зарядов одного и нескольких блоков при использовании различных средств инициирования с учетом разброса интервалов замедлений между взрывами для обоснования разработанных методов, технических и технологических решений, повышающих безопасность взрывных работ.
Практическое значение работы заключается:
- в разработке новых измерительных приборов для регистрации сейсмического действия взрыва, позволяющих осуществлять оперативный сбор информации и принимать решения по параметрам буровзрывных работ;
- разработке и применении метода КЗВ с корректировкой интервалов замедлений на основе сейсмограмм взрывов, позволяющего минимизировать сейсмическое действие взрыва, повысить устойчивость откосов уступов и бортов карьеров, сохранить структуру законтурного массива горных пород;
- разработке и внедрении методики расчета интервалов замедлений для короткозамедленного взрывания с учетом разброса интервалов замедлений в замедлителях систем инициирования;
- выдаче практических рекомендаций по ведению взрывных работ на горных предприятиях, повышающих их безопасность.
Реализация работы.
Результаты проведенных исследований реализованы в разработанных:
- рекомендациях по минимизации сейсмического воздействия от проводимых на карьере предприятия ЗАО «Полюс» взрывных работ, включающих способ КЗВ, методику расчета интервалов замедлений, расположение заряда на блоке, очередность взрывания зарядов одного и нескольких блоков, максимальные массы одновременно взрываемых зарядов с учетом разброса времени срабатывания детонаторов;
- экспертном заключении по безопасности применения взрывчатых материалов на объектах ООО «Юньягинское», г. Воркута;
- инженерных мероприятиях, расчетах и рекомендациях по снижению отрицательного сейсмического воздействия на промышленную среду взрывных работ, проводимых на ОАО «Стойленский ГОК» для предприятия «Осколцемент»;
- мероприятиях по проверке безопасности проектных параметров БВР, повышения надежности аналитических расчетов предельно допустимых масс одновременно взрываемых шпуровых зарядов, а также для определения фактической величины коэффициента сейсмичности в конкретных инженерно-геологических условиях Московского метростроя;
- рекомендациях по параметрам БВР на основе измеренных акустических и физико-технических свойств руд и пород на поверхности и в глубине массива с использованием регистратора сейсмических сигналов «Дельта-Геон» для Тишинского рудника предприятия «Казцинк»;
- техническом задании, комплекте проектной документации (КЖИС.466225.003-02ИЭ) и пакете программного обеспечения (КЖИС.00118.013402), сертифицированного Госстандартом России, серийно выпускаемого (в настоящее время выпущено более 400 шт.) регистратора сейсмических сигналов «Дельта-Геон», отмеченного дипломом с медалью на выставке «ВДНХ-ЭКСПО» «Российский щит», 2000г., и получившего золотую медаль на Первом международном салоне инноваций и инвестиций, 2001г;
- цикле лабораторных работ и трех учебных пособиях для студентов МГГУ по дисциплинам «Технология и безопасность взрывных работ» и «Разрушение горных пород взрывом».
Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались на 4 Всесоюзной научной конференции вузов СССР с участием научно-исследовательских институтов по физике горных пород и процессов (МГИ, 1977), на Всесоюзной научной конференции по физическим процессам горного производства (МГИ, 1991), Всероссийской конференции о состоянии взрывного дела в Российской Федерации (МГГУ, 2002), Международной конференции по разрушению горных пород (ИПКОН РАН, октябрь 2004), научных симпозиумах «Неделя горняка» (МГГУ, ИПКОН РАН, январь 2006, 2007, 2008, 2009) и техническом совете на предприятии ЗАО «Полюс» (Красноярский край, 2008).
Публикации. Результаты выполненных исследований опубликованы в 33 печатных работах, включая монографию, авторское свидетельство и патент на изобретение, в том числе 17 статей - в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки России.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав и заключения; содержит 94 иллюстрации, 12 таблиц и список литературы из 133 наименований.
Разработка « регистратора сейсмических сигналов» (рсс)
Требования к измерительной технике определяются физическими процессами сейсмическош действия взрывов в 1"Орных породах. Динамические свойства системы с постоянными параметрами можно охарактеризовать лри помощи весовой функции И(т}9 которая определяегся как реакция системы в некоторый момент времени t на единичную импульсную функцию, поданную па вход системы в момент времени t — t Аналитический метод определения реакции механической системы на воздействующий сигнал позволяет, по крайней мере, теоретически получить частотную характеристику любой устойчивой системы (т. е. системы, динамический режим которой можно описать с помощью точного уравнения). При любом входном процессе JC(/) процесс на иькоде системы y(t) определяется интеї ралом свертки Таким образом, выходной процесс y(t} представляет собой взвешенную (на бесконечном интервале времени) сумму всех значений входного процесса. Если линейная система с постоянными параметрами физически осуществима и устойчива, то ее динамические свойства можно описать при помощи частотной характеристики H(f)f которая определяется как преобразование Фурье весовой функции h{r), т. е. Отметим, что нижний предел интегрирования равен нулю, а не минус бесконечности, так как h(r) = 0 при г 0. Частотная характеристика представляет собой просто частный случай передаточной функции, когда и показателе экспоненты p a-\-ib, а-0 и Ь = 2т$. Для физически осуществимых устойчивых систем передаточную функцию можно заменить частотной характеристикой без потери информации. Применяя преобразование Фурье к левой и правой частям формулы (2.9) получим соотношение для частотной характеристики системы с постоянными параметрами. Обозначив преобразование Фурье процесса на входе системы x{f) через X(f), а процесса на выходе y(f) через Y{f) из (2.1.1) можно найти, что Таким образом, использовав частотную характеристику системы и выполнив преобразование Фурье процессов на ее входе и выходе, можно свести интеграл свертки к простому алгебраическому выражению.
Частотная характеристика в общем случае является комплексной величиной, которую удобно представить через ее модуль и; аргумент. Для этого следует переписать H(f) в показательной форме Модуль \H{f)\ амплитудно-частотная характеристика системы, а аргумент Ф(_0 фазо-частотная характеристика. Используя эти понятия, частотной характеристике можно дать простую физическую интерпретацию. Пусть на вход системы поступает гармоническое колебание с частотой f, существующее, как предполагаем, на бесконечном интервале времени. Процесс на выходе системы будет синусоидальным, той же частоты. (Сношение амплитуд процессов на выходе и входе системы определяет амплитудную частотную характеристику системы [//"{./")[, а сдвиг фаз процесса на выходе системы относительно процесса па входе определяет фазовую частотную характеристику Ф(у ). Из соображений физической осуществимости следует, что для линейной системы с постоянными параметрами ее амплитудные и фазовые частотные характеристики должны обладать свойствами симметрии, т. е, Всли за системой с частотной характеристикой ИХ{Л (сейсмический датчик) расположена вторая система с частотной характеристикой Н2(Л (регистрирующая аппаратура} и между ними не включены нагрузки и отсутствует обратная связь, то эту сложную систему можно в целом охарактеризовать частотной характеристикой H{f), такой, чти Таким образом, для каскада из двух систем (сейсмодатчяк и регистратор) амплитудные частотные характеристики умножаются, а фазовые складываются. Важно подчеркнуть, что частотная характеристика линейной системы с постоянными параметрами есть функция только от частоты и она не зависит ни от времени, ни от интенсивности входного процесса. Если система нелинейна, то характеристика зависит также и от интенсивности входного процесса. Хараістеристика H{f) системы с переменными параметрами есть также функция времени. Наряду с измерением смещения, скорости и ускорения колебательного процесса, необходимо измерить и его спектральное содержание, для этого необходимо расширение функций регистратора. Спектральное содержание может быть найдено в виде анализа Фурье. Преобразование Фурье временной функции сейсмического воздействия F{t) представляется в виде Так как частотная и фазовая характеристики прибора представляют собой взаимосвязанные величины, то условие отсутствия фазового искажения можно превратить в условие требуемое от частотной характеристики. В самом деле, с теоретической точки зрения, некоторые погрешности всегда будут сопутствовать измерению сейсмического воздействия, т. к. измерительная система не обладает бесконечно широким частотным диапазоном. Эти погрешности прояшіяютея систематически, помимо тех, что были получены, например, в результате неточности калибровки. Нужный частотный диапазон при допустимой частотной погреишости можно определить для простых форм импульса. Рассмотрим эффект характеристики на низких частотах, на форму волны идеального прямоугольного импульса. Так как ограничение характеристики на низких частотах означает, что никакой статической передачи через измерительную систему не происходит, пиковое значение импульса не поддерживается постоянным, причем, к концу волны амплитуда понижа ется на величину 1-е"" , где Т— длительность импульса и RC постоянная времени нижней частоты измерительной системы. Отрицательный выброс после импульса так же равен этой величине. Расчеты для полусинусоидального и пилообразного импульсов показывают, что для них понижение пика и отрицательный выброс не так резко выражены. Зададимся погрешностью до 5%, тогда величина е 7 /RC должна быть порядка 0,95 или выше. Из этого следует, что значение T/RC равно 0,05? т. е. постоянная времени, RC должна быть в 20 раз больше, чем длительность импульса. В случае полусинусои даль ного и пилообразного импульсов эта величина должна быть, соответственно, в Ї2 и 9 раз больше, чем длительность импульса для такой же погрешности. Что касается эффектов, вызванных ограничением характеристики измерительной системы на высоких частотах, то они проявляются в неполном воспроизведении его переднего и заднего фронтов.
Анализ сейсмограмм колебаний почвы полученных в результате взрыва зарядов при инициировании их с помощью дш и синв
Схема взрывания выбрана «классической», по которой инициирование промежуточных детонаторов скважинных зарядов производится устройствами СИНВ-С, а монтаж поверхностной сети - устройствами СИНВ-П. При «комбинированной» схеме взрывания для монтажа поверхностной сети применяется детонирующий шпур (ДШ) и пиротехнические реле (ПР). По мнению специалистов «классическая» схема позволяет наиболее полно реализовать самые разнообразные схемы взрывания. 10.09,03 г. Первый взрыв. Взрывалось вещество фаммонит 79/21 общей массой 21756 кг и ТГФ-850 - 58,650 кг. Итого общая масса 21814,65 кг. Взрывалось по два скважинных заряда в группе. Масса ВВ в скважине 315,85 кг. Взрывались кварц-слюд исто-карбонатные породы, крепостью 10-И2. Количество груші- 10. Использовалась системаСИНВ. Замедление между іруппами скважин — 67 мс. Замедление между скважинами — 42 мс. Сейсмодатчики помещались на краю карьера над взрывом на расстоянии 300 м (рис, 3.27). Время взрыва каждой скважины (мс) и последовательность приведены нарис. 3.28 и таблице 3.1. По расчету должны взрываться максимально два скважинных заряда одновременно. Однако скважины с временем взрыва 1IS7 мс и 1162 мс отличаются по времени на 25 мс, 1120 мс и 1145 мс на 25 мс, 1078 и 1103 мс на 25 мсит.д. (см. таблицу 3.1). Интервал 25 мс составляет 2Д% от 1187 мс, что в пределах точности изготовления замедлителей и волноводов.
Принятый же интервал 42 мс составляет 3,5% от 1187 мс, что также не достаточно для раздельного взрывания скважинных зарядов. Поэтому реален вариант одновременного взрывания не двух, а большего количества скважинных зарядов. При взрыве это привело, как видно на сейсмограмме, к значительному увеличению амплитуды скорости сейсмических колебаний Результирующая скорость Расчетное время действия сейсмического импульса 1229 мс - 500 мс - 0,729 с. Принимаемый коэффициент сейсмичности К 300 для пород крепостью 10-42, тж. по замерам 10,09.03 г. (второй взрыв) К=266 для пород с коэффициентом крепости 2- 9, Условия замеров одинаковые. Тогда можно подсчитать массу одновременно взрывающегося взрывчатого вещества в первом взрыве Масса взрывчатого вещества в одной скважине 315 кг. Подсчитаем количество одновременно взорвавшихся скважин п Для групп из двух зарядов _/ = —=- — = — -0,6 . Ограничим значена 69 ния скоростей интервалами и подсчитаем частоту повторения скорости в каждом интервале: (Н-1 см/с /3=15; 1- -2 см/с / =32; 2-КЗ см/с f$=9. Максимальная частота /тах = 56, тогда для первого интервала стаєнно второму интервалу следует взрыв групп из двух зарядов. Математическое ожидание для распределения скоростей Л р= Гистограммы распределения зарядов и скоростей изображены на рис. 3.30, 3.31. Из гистограмм и расчета видно, что при взрыве двух зарядов скорость сейсмических колебаний находилась в среднем интервале и равнялась 1,5 см/с, как и рассчитано с использованием коэффициента сейсмичности 300. Подсчитаем коэффициент корреляции гт между числом зарядов п и значеннями скоростей У.
Сейсмическое воздействие на борт карьера от взрывов зарядов блоков расположенных в его донной части
При изучении вопросов сейсмозащиты использовались измерения проведенные на поверхности и в подземных условиях с помощью того же сейсмического регистратора «Дельта-Геон». Рассматривая сейсмическое воздействие взрыва на окруясатощие объекты, необходимо оценивать спектральный состав колебаний и сопоставлять его с частотными характеристиками окружающих физических систем. Аналитический метод применим в основном лишь к простым механическим системам. Можно назвать различные входные и выходные процессы такой системы, представляющей интерес для исследователя. Частотная характеристика для каждой комбинации процессов на входе и выходе обычно имеет много пиков, соответствующих различным значениям резонансной частоты, в отличие от простых систем с одной резонансной частотой. В случае более сложных конструкций необходимо затратить много усилий, чтобы получить хотя бы грубое представление об искомой частотной характеристики объекта.
По изложенным выше причинам для определения или, для проверки формы частотных характеристик реальных физических систем используются эмпирические методы. Наиболее простой эмпирический метод состоит в том, что к входу системы прикладывается гармонический процесс и измеряется амплитуда и фаза процесса па выходе при изменении частоты колебаний. Отношение амплитуд процессов на входе и выходе системы дают амплитудно-частотную характеристику, а сдвиг фаз процесса на выходе относительно входного процесса определяют фазовую частотную характеристику. К сожалению трудно моделировать сигнал на входе исследуемой системы гармонической функцией. Например, сейсмическое и воздушное воздействие на жилые дома и инженерные сооружения.
Ввиду больших размеров исследуемых систем и сложного характера распределения приложенных к ним нагрузок весьма трудно найти частотные характеристики эмпирическим путем, подавая на вход системы калиброванный гармонический сигнал. В таких случаях можно получить ценные сведения, прилагая моделируемую нагрузку в виде гармонического процесса к моделям, уменьшенным до приемлемого размера. С другой стороны, иногда более целесообразно вычислять искомые частотные характеристики по результатам измерений процессов на входе и выходе физических систем, находящихся в естественных для них условиях.
В естественных же условиях перечисленные системы подвергаются воздействиям, носящим характер случайных или переходных процессов, но никак не гармонических. Однако даже и в таких случаях можно определить частотные характеристики путем анализа процессов на выходе системы при использовании в качестве входных переходные или случайные процессы.
Измерения сейсмического воздействия от взрывных работ на охраняемый объект ТЭЦ (фундамент турбогенератора 6,3 МВт) проводились 20.11.200S г, на предприятии ЗАО «Полюс».
Датчики устанавливались в верхней части арочного фундамента высотой 6 м по трем осям. Фоновая вибрация составляла: по оси у - 4 мм/с; по оси х — 6,3 мм/с; по оси /, — 6 мм/с. В результате взрыва на 710 горизонте заряда ВВ общей массой 41000 кг на удалении от охранного объекта на расстоянии 2,3 км при двух одновременно взрываемых зарядов в группе общей массой 840 кг, возникли сейсмические воздействия: по оси х - 10 мм/с; по оси у — фоновое значение; по оси z — 12 мм/с. Предельные значения превышены не были,
В результате взрыва на 530 горизонте заряда общей массой 52000 кг на удалении от охранного объекта на расстояние 1,5 км, при 10 одновременно взрываемых зарядов в группе общей массой 3800 кг, возникли сейсмические колебания: по оси х — 17 мм/с; по оси у — фоновое значение; по оси z — 21 мм/с. Сейсмограммы приведены нарис. 11. Допустимые уровни постоянного воздействия вибраций составляют 7—11 мм/с. Превышение предельного было кратковременно по оси х в 1,5 раза иг-2 раза, поэтому система предохранения от вибраций не сработала. При приближении фронта взрывных работ к ТЭЦ, следует уменьшать массу одновременно взрываемого заряда в группе.
Свойства горных пород исследуемых предприятий подвергающихся сейсмическому воздействию взрывных работ
Угленосность месторождения связана с отложениями рудницкой под-свиты, нижневоркутинского кунгурского яруса, которые заключают 9 пластов угля, достигающих рабочей мощности. Из них только два пласта характеризуются простым строением. Именно выход этих пластов под наносы представляет интерес для их отработки открытым способом. Четвертичные отложения над пластами в районе вскрытия составляют 10-15 м. Мощность пластов колеблется от 1,6 до 2,2 м. Преобладающие углы наклона пластов 5 18. Средний коэффициент вскрыши составляет 10-14 м /т. Мощность покрывающих наносов 5-20 м. Основная кровля представлена толсто-слоистым переслаиванием песчаников и алевролитов, общей мощностью до 10 м. Непосредственная кровля сложена слоистыми алевролитами и аргиллитами, общей мощностью до 6 м.
Почвой для охранных объектов служат осадочные породы четвертичного отложения, а именно алевролиты, арпишиты с незначительными про-пластками песчаников.
Залегаемьш уголь имеет очень низкую прочность- коэффициент крепости по шкале М. М. Протодьяконова во всех случаях меньше единицы. Крепость вмепщюпитх пород; алевролит, аргиллит-5,6; песчаник-7,8.
Измерения скорости сейсмических колебаний от взрывных работ проводились в феврале 2003 г и июле 2004 г.
При проведении взрывных работ сейсмические волны проходят через участок отработанного пространства шахты Юнь-Яга. Эксплуатация шахты закончена в 1996 г. Отработанные лавы были обрушены, вследствие чего, отработанное пространство представляет собой массу обрушившихся пород кровли, представленных алевролитами и аргиллитами. В некоторых местах обрушены также песчаники. По проведенным в лаборатории испытаниям для выяснения способности околоугольных пород впитывать и удерживать в себе воду, подвергаясь длительному ее воздействию, было установлено, что хотя водопоглащение всех исследуемых пород небольшое, замачиваемые пробы реагировали на это по-разному. Испытываемые песчаники и алевролиты терялн свою прочность более чем на 20%. Аргиллиты значительно снижают свою прочность после насыщения водой. Учитывая такое снижение прочности, обращено внимание на обводненность горных выработок и то, что отработанное пространство затоплено подземными водами водоносного горизонта. В виду рыхлости и обводненности вмещающих пород и угля, сейсмическое воздействие от взрывных работ будет усилено.
Часто допускается ошибочное трактование понятия радиуса сейсмобе-зопасной зоны, полагая, что рассчитанные по «Единым правилам безопасности» расстояния являются вообще безопасными, в то время как они являются безопасными только для ненарушенных и стандартных зданий. В случае нахождения в районе юры вов других объектов расчеты должны быть иными.
Первый охранный объект- две дымовые трубы котельной шахты «Юнь-Яга». Кирпичные трубы высотой 45м и средним диаметром 4м, выполненные по проекту 1959г института Гипрошахт расположены на расстоянии 14м по просвету друг относительно друга, введены в эксплуатацию в начале шестидесятых годов. За основание, согласно проекту приняты гра-вяйно-пссчанные отложения с расчетным сопротивлением 3,0т/см2 на глубине 4,0м. Скальные грунты в районе трубы залегают на глубине порядка 6,0м. Одна труба отклонилась от вертикали, имеет трещины и следы коррозии кирпича. В результате она выведена из эксплуатации.
Вторая труба эксплуатируется, хотя имеет трещины и следы коррозии кирпича, по всей вероятности- это процессы старения и осадки основания, не связанные с сейсмическим воздействием взрывных работ.
Сейсмическая аппаратура устанавливалась на горизонтальную площадку на высоте 17м на действующей дымовой трубе, рис.6.1. 25.02.03. была зарегистрирована скорость колебаний трубы 0,05см/с, 27,02.03. максимальная скорость колебании трубы равнялась 0,064см/с.
В первом случае одновременно взрываемый заряд имел массу 8500кг и взрывался на расстоянии 1500м от трубы, во втором случае масса заряда равна 5000кг и расстояние до трубы 1000м.
