CC BY
22УДК 550.343.9:551.24:551.240 Камчыбеков М.П., Егембердиева К.А,
Камчыбеков Ы.П.
Институт сейсмологии НАН КР, г.Бишкек, Кыргызстан
СЕЙСМОРЕГИСТРАЦИЯ ПРОМЫШЛЕННОГО ВЗРЫВА НА КАРЬЕРЕ
«БОЗЫМЧАК», КЫРГЫЗСТАН
Аннотация: В работе приведены результаты научно-изыскательской работы по воздействию промышленного взрыва на жилые дома, расположенные в районе рудника «Бозымчак».
Ключевые слова: промышленный взрыв, запись велосиграммы взрыва, преобладающая частота колебания.
КЫРГЫЗСТАНДАГЫ «БОЗЫМЧАК» КАРЬЕРИНДЕГИ ЭНДУРУШТУК ЖАРДЫРУУНУН СЕЙСМОКАТТООСУ
Кыскача мазмуну: Аталган иште «Бозымчак» кенинин районунда жайгашкан турак-жай YЙлeрYнe eндYPYштYк жардыруунун тийгизген таасири боюнча илимий-изденYYЧYЛYк ишинин жыйынтыктары келтирилген.
Негизги сездер: енер жай жарылуусу, жарылуунун велосиграммасын жазып алуу, олку-солкулуктун ашып турган жыштыгы
SEISMIC REGISTRATION OF CHEMICAL EXPLOSION IN THE "BOZYMCHAK» MINE, KYRGYZSTAN
Abstract: The results of investigation of the effect of chemical explosion to the buildings located in the area of the "Bozymchak" mine are presented in the paper|.
Keywords: industrial explosion, explosion velosigrammy record fluctuations in the prevailing
rate.
Проблеме влияния инженерной деятельности человека на сейсмическую безопасность в последние годы стали уделять все больше внимания во всём мире. И это не случайно, добыча полезных ископаемых с помощью химических взрывов в глубоких скважинах, закачка жидких отходов в скважины, использование подземных вод и т.д. вносят коррективы в сейсмотектоническую обстановку локального района, и игнорирование этих факторов может привести к нежелательным последствиям.
Исследования данного вопроса очень важны для территории Кыргызстана, где добыча полезных ископаемых ведётся исключительно в сейсмоактивном районе зачастую с использованием взрывных работ.
Геологическая характеристика месторождения «Бозымчак». Общие сведения о месторождении. Месторождение «Бозымчак» расположено на южных склонах Чаткальского хребта в бассейне реки Гава, в верховьях её левого притока - Джалгызурюксая. Административно площадь месторождения расположена на территории Алабукинского района Джалалабадской области Кыргызской Республики и составляет 1.5 кв. км.
Географические координаты месторождения: 41°15'30" с.ш. и 71°03'43" в.д.
Рельеф района месторождения - резко пересечённый, скалистый, с относительными превышениями до 300-350 м. Абсолютные отметки площади разработок изменяются от 1700 м до 2500 м. Опасных склонов для схода снежных лавин и сильных селевых потоков нет.
Сейсмичность оценивается в 9 баллов [1]. Район не является лавиноопасным.
Климат района - резко континентальный с холодной и продолжительной (4-4.5 месяца) зимой и жарким сухим летом. Средняя температура января - 10-15°С, июля - от +20° до +35°С. Среднегодовое количество осадков составляет 385 мм.
Температура воздуха наиболее холодной пятидневки - 15°С. Расчётное значение снеговой нагрузки - 70 кг/м2. Нормативное значение ветрового давления - 20 кг/м2.
Основное направление ветра - северо-западное. Наибольшая высота снежного покрова - 51 см, средняя - 13 см.
Ближайшие населённые пункты: Джалгызурюк находится на расстоянии 2.2 км, Кек-Таш и Кок-Сарек - в 8-10 км к югу от месторождения. Районный центр, Ала-Буга, расположен в 80 км, из них 25 км - грунтовая дорога, и 55 км - частично асфальт и частично грейдер. Ближайший населённый город с железнодорожной станцией, Таш-Кумыр, находится в 185 км от месторождения. Также грунтовыми автодорогами месторождение связано с кишлаком Гава (16 км) и далее асфальтированной автодорогой с железнодорожной станцией Чуст (24 км), находящейся на территории Узбекистана.
Геологическая характеристика месторождения. Медно-золотое месторождение «Бозымчак» приурочено к контакту гранодиоритов Джалгизурюкского массива с карбонатной толщей девона и карбона и имеет в плане подковообразную форму, обращённую выпуклостью на север. Скарновая залежь, вмещающая оруденение, прослеживается на контакте известняков с гранодиоритами. Общая протяжённость её в плане 2 км, с падением в южном направлении под углами 75-86о под гранодиориты. Мощность скарновой залежи изменяется от 7-10 м в пережимах, до 85 м - в раздувах.
Рудная минерализация контролируется, главным образом, скарнами гранат-волластонитового, реже гранат-пироксенового состава на восточном фланге месторождения и носит прожилково-вкраплённый характер. Месторождение «Бозымчак» условно подразделено на 4 участка: Юго-Западный, Центральный, Восточный и Даван, границами между которыми служат тектонические нарушения.Здесь наблюдается резкое изменение в простирании рудных тел. Центральный участок имеет протяжённость 800 м. На юго-западе граница его условно проводится по Западному разлому, на востоке - по Штольневому разлому. Западная граница Восточного участка - общая с Центральным участком, восточная проводится по Дайковому разлому.
Протяжённость наиболее крупного Центрального участка, от Западного разлома до Штольневого на юго-востоке, составляет 920 м. На западе Центрального участка простирание скарновой залежи северо-восточное, далее на восток переходит в близширотное и на востоке участка меняется на юго-восточное.
В соответствии с классификацией месторождений по сложности геологического строения, месторождение «Бозымчак» отнесено ко 2-ой группе, что подтверждается проведёнными статистическими исследованиями по распределению меди, золота и мощностей рудной залежи.
Организация сейсмометрических наблюдений. Для решения поставленной задачи был оборудован сейсмопункт на участке жилого дома села Жалгызурюк. Для записи сейсмовзрывной волны использовался сейсмоприёмник СМ-3В Института сейсмологии НАН КР. Сейсмоприёмник СМ-3В был установлен возле фундамента обследованного дома. Дом расположен на склоне гор; основанием под фундаменты дома служат насыпные грунты. Толщина искусственных грунтов в данном месте колеблется в пределах от 1.2 м до 2 м.
С помощью GPS были определены координаты расположения данного сейсмопункта. По координатам определялось эпицентральное расстояние сейсмопункта до зарядов.
Расположение сейсмопункта относительно зарядов показано на рисунке 1. Аппаратурное обеспечение и эпицентральное расстояние для данного сейсмопункта приведены в таблице 1.
Таблица 1
Аппаратурное обеспечение Эпицентральное расстояние до места взрыва Название сейсмопункта Географические координаты сейсмопункта по ОР8
Кратчайшее, м По поверх., м
СМ-3В, АЦП 1350 2215 Дом 41°15'09.31"71°02' 35.6", Н=1823 м
Рисунок 1. Карта-схема расположения пункта наблюдения в районе карьера «Бозымчак».
Анализ результатов сейсмометрических наблюдений. 08 июля 2012 г. в карьере рудника «Бозымчак» произведён взрыв мощностью 15 тонн.
Исходные регистрограммы взрывной волны, полученные в сейсмопункте, являются трёхкомпонентными велосиграммами. На рисунке 2 приведены амплитудные спектры Фурье скорости взрыва мощностью 15 тонн, зарегистрированного 8 июля 2012 г. в данном сейсмопункте.
Красная регистрограмма - велосиграмма вертикальных колебаний (2), синяя -горизонтальные колебания по направлению взрыва (Х), зелёная - горизонтальные колебания перпендикулярные направлению взрыва (У). По оси абсцисс отложено время в секундах (ноль времени является условным), а по оси ординат - скорость в мм/с для записи и вектора горизонтальной скорости; по оси абсцисс - частота в герцах, а по оси ординат - скорость в мм/с для амплитудного спектра Фурье.
При взрыве мощностью 15 т была зарегистрирована волна, продолжительностью колебаний около 0.5 секунды. Сейсмовзрывная волна начинается с высокочастотных колебаний, после которых следуют относительно низкочастотные колебания. [2].
Сейсмометрические данные: анализ результатов. На рисунках 2 и 3 показаны записи скорости, а также соответствующие амплитудные спектры Фурье, зарегистрированные в данном сейсмопункте, размещённом в жилом доме. Данные по записям и обработке приведены для взрывной массы 15 тонн (8 июля 2012 г.).
1
0
1-1-1-1-
0 12 3 4
секунды
Рисунок 2. Велосиграммы взрыва мощностью 15 тонн (08 июля 2012 г.). Красная запись (2) -вертикальные колебания; синяя (X) - горизонтальные колебания по направлению взрыва; зелёная (У) - горизонтальные колебания перпендикулярно направлению взрыва.
На рисунке максимальные величины скорости: Х=0,83334 мм/с, У=1,0265 мм/с 2=0,5608
мм/с.
Макросейсмическое обследование. Жители села «Джалгизурюк», находящегося рядом с действующим рудником «Бозымчак», стали жаловаться на то, что в их домах появились трещины вследствие воздействия взрыва, произведённого 13 мая 2012 г. на руднике «Бозымчак». С этой целью было проведено макросейсмическое обследование этих домов.
5
fi
Рисунок 3. Амплитудный спектр Фурье скорости взрыва мощностью 15 тонн (8 июля 2012 г.). Красная запись (2) - вертикальные колебания; синяя (X) - горизонтальные колебания по направлению взрыва; зелёная (У) - горизонтальные колебания, перпендикулярные направлению взрыва.
Обработка записи взрывной волны 13 мая 2012 г. Взрыв, произведённый 13 мая 2012 г. на территории рудника «Бозымчак», зарегистрирован как сейсмическое событие. Для проведения сводной обработки, а значит и получения более полной и точной информации, были привлечены данные Центра Данных Института сейсмологии НАН КР, В таблице 2 приведены сведения о взрыве на руднике «Бозымчак» и характеристики, полученные по записям сейсмических станций.
Таблица 2
Сведения о взрыве на руднике «Бозымчак» и полученные характеристики
по записям сейсмических станций
Дата Время Широта Долгота Глубина, км Магни- туда, (Мру) Ур/У« Ур У« К
13.05.2012 9Ь51'19.54" N 41°18.32' Е 71°08.02' 14.00 2.87 1.75 6.21 3.55 6.92
Примечание — Ур, У8 в км/сек.
Сейсмическая обстановка в районе рудника «Бозымчак». Для анализа сейсмичности территории были привлечены данные каталога землетрясений в квадрате 15 км и 5 км от рудника «Бозымчак». Эпицентры землетрясений были рассмотрены с 1 по 13 мая 2012 г. - даты произведённого взрыва. На карте-схеме рисунка 4 показаны эпицентры землетрясений. Основные параметры событий приведены в таблице 3.
Рисунок 4. Карта схема эпицентров землетрясений в районе рудника «Бозымчак». Звёздочкой обозначен эпицентр взрыва 13-05-2012 г.; зелёный квадрат - географические координаты карьера «Бозымчак»; 5 км - территория в квадрате 5 км от рудника; 15км - территория в рамках 15 км от рудника; К- энергетический класс землетрясений.
Таблица 3
Каталог землетрясений в районе рудника, произошедших
с 1 мая по 13 мая 2012 г.
Год Месяц День Час Мин Сек Широта Долгота ^ км К
2012 5 1 11 9 25.0 41.167000 70.833000 35 6.0
2012 5 2 1 3 27.1 41.183000 71.517000 22 8.7
2012 5 2 6 40 0.4 40.933000 71.850000 12 5.8
2012 5 2 14 20 26.5 41.667000 72.233000 17 5.1
2012 5 2 17 35 37.9 40.917000 71.783000 19 6.3
2012 5 3 3 39 55.7 41.750000 72.517000 17 4.8
2012 5 4 8 11 7.9 40.850000 70.567000 16 5.6
2012 5 5 12 44 11.3 41.367000 70.983000 17 6.6
2012 5 5 23 37 43.1 41.367000 71.467000 0 3.9
2012 5 5 23 41 1.5 41.283000 71.483000 0 4.8
2012 5 6 3 50 45.6 41.083000 70.617000 23 6.0
2012 5 7 1 31 38.9 42.050000 72.133000 11 4.6
2012 5 7 5 12 43.1 42.050000 72.100000 15 5.7
2012 5 7 16 42 41.3 41.800000 72.333000 13 4.7
2012 5 8 15 6 45.0 40.517000 72.567000 22 5.4
2012 5 9 6 13 11.4 41.017000 72.517000 20 5.4
2012 5 9 9 17 46.4 41.333000 71.067000 11 6.2
2012 5 10 16 4 9.2 41.583000 71.500000 26 5.4
2012 5 10 17 25 28.9 41.550000 71.417000 17 8.8
2012 5 12 1 26 28.0 41.700000 71.300000 16 5.4
2012 5 12 9 38 4.0 41.067000 72.500000 10 5.0
2012 5 12 17 38 45.7 41.500000 71.283000 15 5.3
2012 5 13 9 51 19.1 41.333000 71.083000 12 6.9
Примечание: Н - глубина эпицентра; K - энергетический класс землетрясения.
На основании анализа карт эпицентров землетрясений и табличных данных следует вывод, что в день проведения взрыва в указанном районе землетрясений не было. Отсюда следует, что макросейсмические исследования были проведены по последствиям от взрыва, произведённого 13 мая 2012 г.
Результаты макросейсмического обследования. Для оценки воздействия взрывной волны на находящиеся вблизи рудника жилые дома села Жалгызурюк, было проведено макросейсмическое обследование повреждений в этих домах.
Жилые дома села выстроены на достаточно крутом склоне. Застройка представлена домами конструкции «сынч» - деревянный несущий каркас из тополя с глиняным заполнением стен. Фундаменты домов выполнены из «рваного» карьерного камня с примесью глины. Каркас имеет верхнюю и нижнюю обвязки, соединённые диагональными связями, установленными под различными углами в пределах одной стены. Каркас заполнен грунтообломками («гуваляк») и оштукатурен глиняным раствором. По шкале МБК-64, ММБК-92 и БМБ-98 такие конструкции относятся к типу сооружений А [3,5,6]. В результате обследования домов были выявлены следующие повреждения: по углам стен обнаружены видимые трещины разной направленности, опадание небольших кусков штукатурки в верхних
углах на стыке внутренних стен и деревянного перекрытия, оконных и дверных проёмах. По степени повреждений они относятся к 1 и 2 категории по сейсмическим шкалам интенсивности МБК-64, ММБК-92 и БМ8-98 (европейская макросейсмическая шкала). Дома типа А являются несейсмостойкими зданиями и, как правило, получают существенные повреждения при интенсивности сейсмических колебаний от 6 баллов.
В таблице 4 приведены зарегистрированные максимальные скорости горизонтальных колебаний. По зарегистрированным скоростям колебаний с помощью таблицы для горных взрывов [4,7] можно определить соответствующую интенсивность сейсмических колебаний грунта при разных мощностях взрыва.
Интенсивность сейсмических колебаний от взрыва 15 т составила 4 балла. На заданном сейсмопункте скорость максимальных колебаний равна 0.76 мм/с и интенсивность 1 балл. На основании проведённого анализа записей, воздействие колебаний от взрывной волны 1 5 т не оказывает влияния на устойчивость жилых домов, расположенных на расстоянии 2215 м и 3710 м.
Таблица 4
Количественные значения амплитуды скорости и спектров колебаний взрывной волны
Амплитуда записи скорости Амплитудный спектр Фурье скорости Шкала Медведева для горных взрывов
X, мм/с V, мм/с г, мм/с Х, мм/с £ Гц V, м/с £ Гц г, м/с £ Гц Балл
0.83 1.03 0.56 0.06 5.54 0.10 5.54 0.04 4.43 1
Выводы:
1. На основании анализа карт эпицентров землетрясений и табличных данных следует
вывод о том, что в день проведённого взрыва в указанном районе землетрясений не было. Отсюда следует, что макросейсмические исследования были проведены по последствиям взрыва, произведённого 13 мая 2012 г.
2. Дома села Джалгизурюк, находящиеся рядом с рудником «Бозымчак», расположены
на крутом склоне; основания под строения для выравнивания засыпаны грунтом. По конструкции постройки эти типа «сынч»; фундаменты из рваного камня, возведены без учёта норм и правил сейсмостойкого строительства.
3. На основании проведённого анализа записей, воздействие колебаний от взрывной
волны 15 т не оказывает влияния на устойчивость жилых домов, расположенных на расстоянии 2215 м.
Литература
1. Карта сейсмического районирования территории Кыргызской Республики (объяснительная записка) / под ред. К.Е. Абдрахматова; НАН КР, Ин-т сейсмологии. -Бишкек, 2013. - 51с.
2. Куликов В.И., Эткин М.Б., Камчыбеков М.П. Сейсмическое действие Камбаратинского взрыва. // Динамические процессы в геосферах. Выпуск 4: сборник научных трудов ИДГ РАН. М.: ГЕОС, 2013. - С.126-137.
3. Медведев. С.В. Инженерная сейсмология. М.: Стройиздат. 1962. - 284 с.
4. Медведев. С.В. Сейсмика горных взрывов. Недра. 1964.
5. СНиП 11-7-81*. Строительство в сейсмических районах. / Госстрой СССР. - М.: АПП ЦИТП, 1991. - 50 с.
6. СНиП КР 20-02:2009 Сейсмотруштуу курулуш. Сейсмостойкое строительство. Бишкек:2009, Госстрой КР, - 103 с.
7. Цейтлин Я.И., Смолий Н.И. Сейсмические и ударные воздушные волны промышленных взрывов. М.: Недра, 1981. - 192 с.
Рецензент: к.г-м.н. А. Б. Фортуна
