CC BY
27
© Ф.Я. Умаров, И.П. Бибик 2013
УДК 614.841.345
Ф.Я. Умаров, И.П. Бибик
РАЗРАБОТКА СПОСОБА ВЗРЫВАНИЯ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕГО СОХРАННОСТЬ ПРИБОРТОВЫХ МАССИВОВ И ИНЖЕНЕРНЫХ СООРУЖЕНИЙ В КАРЬЕРАХ ОТ СЕЙСМИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ ВЗРЫВА
Определен метод расчета сейсмобезопасного веса зарядов для мгновенных и на одно замедление взрывов и рекомендованы интервалы поверхностных замедлений НСИ для взрывания средневзрываемых пород между рядами скважин, между скважинами в ряду, для взрывания легковзрываемых пород и диагональные схемы взрывания, обеспечивающие снижение уровня сейсмических колебаний. Ключевые слова: сейсмовзрывное воздействие, мгновенные взрывы, коротко-замедленные взрывы, прибортовые массивы, инженерные сооружения.
Общепринятым критерием оценки сейсмического действия взрыва является скорость смещения среды по горизонтальной составляющей
1П
и = К[-
Я
(1)
их=450 Я см/с,
(2)
а оценкой допустимой скорости колебаний будет
ст_
= Р • Ср • идоп. :
(3)
где К - коэффициент грунтовых условий, колеблется в большинстве случаев от значений 200 до 350-500; ц -коэффициент Пуассона; п - показатель степени затухания сейсмической
о Ц
волны, п = 2--
1 -Ц
Сохранность прибортовых массивов и инженерных сооружений будет обеспечена, если деформации массива пород бортов и в основании защищаемых сооружений, вызываемые действием взрывов, не выйдут за пределы горизонтальной составляющей скорости колебаний идоп > их, зависимость которой от горизонтального расстояния от места взрыва (И) описывается равенством
где ст доп. — напряжение, при котором образец пород карьера не разрушаются при многократных динамических воздействиях, кгм/см2 с2; р = средняя плотность горных пород, кг/м3; Ср = среднее значение скорости продольных волн, м/с; идоп. ~ массовая скорость колебаний (смещений) массива, принимаемая в качестве допустимого критерия оценки воздействия сейсмовзрывных волн на массив.
Задаваясь величинами расстояний от места взрыва до охраняемого объекта, можно определять сейсмо-безопасные веса зарядов для мгновенных и коротко-замедленных взрывов (табл. 1). При этом во избежание интерференции сейсмических волн необходимо, чтобы интервалы замедлений ^3) превышали время су-
Таблица 1
Сейсмобезопасные массы зарядов ВВ на одно замедление
Н,м 30 40 50 60 80 100 120 150 200 300 400 500
Q ^-мгн. 18 43 84 146 346 657 1170 2280 5400 18200 43200 84400
12 29 57 98 232 452 780 1530 3620 12200 28900 56500
Таблица 2
Время существования положительной фазы сейсмической волны напряжений
Н, м 30 50 100 200 300 400 500
13 сек. (при К(=0.02) 0,029 0,034 0,040 0,046 0,050 0,052 0,054
13 сек. (при Й=0.03) 0.044 0.051 0.060 0.069 0.074 0.078 0.081
шествования положительной фазы сейсмической волны Ъ > К • Я, с, (4)
где К - коэффициент, учитываюший крепость пород, К4=0,01...0,03.
Результаты расчёта приведены в табл. 2. Выбор интервалов замедления НСИ между рядами скважин и между скважинами в ряду произведен за счет сравнения скорости колебаний и напряжения при различных схемах взрывания (рис. 1).
На рис. 1, а приведена схема взрывания блоков с помошью НСИ с продольным центральным врубом и замедлениями 42 мс между рядами скважин и 25 мс между скважинами в ряду, а на рис. 1, б и в схемы с увеличенными интервалами замедлений и проанализированы возникаюшие при этом напряжения и скорости колебаний массивов пород на различных расстояниях от взрыва. Оценка сейсмов-зрывного воздействия схем взрывания приведена в табл. 3.
В расчетах использованы следую-шие исходные показатели: масса скважинного заряда диаметром 250 мм (длина скважины -17 м, забойка -5 м, длина заряда -12 м, нижняя поло-
вина длины заряда - ВВ типа нобелан -2080 с плотностью заряжания — 1,25 г/см3, верхняя половина заряда — ВВ типа игданит с плотностью заряжания - 0,85 г/см3) равна 618 кг. Внутрискважинные детонаторы устанавливаются в нижней части скважин (одна скважина — один детонатор), на схеме (рис. 1, в) интервал замедления может быть увеличен по сравнению с обычным (500 мс) до 800 мс. Как видно из табл.3, в случае использования схемы взрывания (рис. 1, б) скорость колебаний и напряжения снижаются относительно схемы взрывания (рис. 1, а) соответственно на 20-22 %, при использовании схемы (рис. 1, в) снижение этих показателей -в среднем на 42 %.
С учетом этого обстоятельства рекомендовано при взрывании средне-взрываемых пород применение интервалов замедления НСИ между рядами скважин - 67 мс, между скважинами в ряду - 42 мс, а при взрывания легковзрываемых пород — соответственно 109 и 67 мс, обеспечиваюших снижение уровня сейсмических колебаний в 1,5-2 раза и повышение сохранности прибортовых массивов и
Рис. 1. Схемы взрывания: а) с центральным расположением ряда начала детонации поверхностных детонаторов НСИ с интервалами 25 мс в ряду и 42 мс между рядами; б), в) с ближайшим к открытой поверхности уступа расположением ряда начала детонации поверхностных детонаторов НСИ (СИНВ) и с увеличенными интервалами замедлений, соответственно 67 мс между рядами и 42 мс между скважинами в ряду и 109 мс между рядами и 67 мс между скважинами в ряду: 1 -взрывная машинка; 2 - электропровода; 3 - электродетонаторы мгновенного действия; 4 - магистральная нить детонирующего шнура; 5 - соединение детонирующего шнура с трубкой волноводом; б - трубка-волновод; 7 -вертикальные скважины в плане; 8 - поверхностный соединительный блок, внутри которого находится капсюль-детонатор с замедлением: а) - 42 мс, б), в) - 0 мс; 9 -то же, с замедлением: а), б)- 25 мс, в) - 67 мс; 10 - то же, с замедлением а) - 0 мс, б) - 42 мс, в) -109 мс; 11 - время срабатывания поверхностных соединительных блоков без учёта прохода волны по трубкам - волноводам (мс)
Таблица 3
Оценка сейсмовзрывного воздействия схем взрывания
Примечание: 1 - схема взрывания (рис.1, а), 2- схема взрывания (рис. 1, б), 3 - схема взрывания (рис. 1, в)
Показатели Схемы взрывания Расстояние И, м
30 50 100 200 300 400 500
Время существования положительной фазы сейсмической волны 1:3, мс 1,2,3 44 51 60 69 74 78 81
Общее количество взрываемых скважин, приходящихся на время существования положительной фазы сейсмической волны, шт. 1 12 14 16 20 21 22 24
2 9 10 12 14 14 15 15
3 5 6 7 8 8 9 9
Общая масса взрываемого ВВ, приходящаяся на время существования положительной фазы сейсмической волны напряжений 0, кг 1 7420 8650 9890 12360 12980 13600 14830
2 5560 6180 7420 8650 8650 9270 9270
3 3090 3710 4330 4950 4950 5560 5560
Скорость смещения их, см /с 1 203 86 26 8,3 4,0 2,5 1,7
2 170 70 22 6,7 3,1 1,9 1,3
3 117 52 16 4,7 2,2 1,4 0,9
Сейсмическое напряжение стх, МПа 1 19,4 8,3 2,5 0,8 0,4 0,24 0,16
2 16,3 6,7 2,1 0,6 0,3 0,18 0,12
3 11,2 5,0 1,5 0,5 0,2 0,14 0,09
Скорость смещения иг, см/с 1 133 58 18 6,0 3,0 1,8 1,3
2 112 48 15 4,8 2,3 1,4 1,0
3 79 35 11 3,4 1,7 1,0 0,7
Сейсмическое напряжение стг, МПа 1 12,8 5,6 1,7 0,6 0,3 0,17 0,12
2 10,7 4,6 1,4 0,5 0,2 0,13 0,10
3 7,6 3,4 1,1 0,3 0,16 0,10 0,07
Суммарное векторное на- 1 23,2 10,0 3,0 1,0 0,5 0,3 0,2
пряжение <стхг = у]ст2х + стСТ , МПа 2 19,5 8Д 2,5 0,8 0,36 0,22 0,16
3 13,5 6,0 1,9 0,6 0,27 0,17 0,11
инженерных сооружений в глубоких карьерах от сейсмических воздействий взрыва.
Инструментальные замеры и наблюдения за сейсмовзрывным воздействием показали, что уровень сейсми-
ческих колебаний на близлежащих верхних уступах и в законтурном массиве при диагональных схемах взрывания в 1,5-2 раза ниже, чем при клиновых. При клиновых схемах взрывания с центральным расположением
врубовых скважин по ширине блока (перпендикулярно к бровке взрываемого уступа) отбойка направлена к его центру. В данном случае, из-за недостаточной компенсации (взрывание на подпорную стенку) отбойка происходит практически в зажиме без горизонтальной подвижки отбиваемого слоя со смешением горной массы в вертикальном направлении. В связи с этим, при клиновых схемах увеличивается зона проявления остаточных деформаций, происходит раскрытие сушествуюших трешин как в законтурном массиве, так и в зоне перебура скважин. При клиновых схемах взрывания с расположением врубовых скважин в центре блока вдоль откоса уступа (параллельно бровке взрываемого уступа) отбойка также направлена в сторону центрального вруба. В данном случае при последовательном взрывании скважин, прилегаюших к наружной бровке уступа, происходит дополнительное раскрытие естественных и наведенных предыдушими
КОРОТКО ОБ АВТОРЕ
взрывами трешин, что является источником выхода негабарита в крупноблочных породах. При этих схемах взрывания также из-за недостаточной компенсации отбойка происходит в условиях зажима без горизонтальной подвижки отбиваемого слоя с выбросом взорванной горной массы в основном в вертикальном направлении.
Таким образом, определен метод расчета сейсмобезопасного веса зарядов для мгновенных и на одно замедление взрывов и рекомендованы интервалы поверхностных замедлений НСИ для взрывания средневзрывае-мых пород между рядами скважин -67 мс, между скважинами в ряду - 42 мс, для взрывания легковзрываемых пород - соответственно 109 и 67 мс и диагональные схемы взрывания, обеспечиваюшие снижение уровня сейсмических колебаний в 1,5-2 раза и повышение сохранности приборто-вых массивов и инженерных сооружений в карьерах от сейсмических воздействий взрыва.
Умаров Фарходбек Яркулович — кандидат экономических наук, декан, Ташкентский государственный технический университет, tstu@tstu.uz,
Бибик И.П. — кандидат технических наук, заместитель главного инженера, Навоийский горно-металлургический комбинат, info@ngmk.uz
- РУКОПИСИ,
ДЕПОНИРОВАННЫЕ В ИЗДАТЕЛЬСТВЕ «ГОРНАЯ КНИГА»
ИСПЫТАНИЯ ЭНЕРГОТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ МЕТАНА
(№ 966/06-13 от 08.04.13, 07 с.)
Шилкова О.С. — Московский государственный горный университет.
TEST ENERGY OF TECHNOLOGICAL PROCESSING OF METHANE
Shilkova O.S.
