Совершенствование технологии взрывных работ для снижения сейсмоакустического эффекта на карьерах ОАО ММК Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

© Л.В. Ломожиров, И.Е. Зурков, 2003

УЛК 622.235.2

Л.В. Ломожиров, И.Е. Зурков

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ВЗРЫВНЫХ РАБОТ ЛЛЯ СНИЖЕНИЯ СЕЙСМОАКУСТИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА НА КАРЬЕРАХ ОАО ММК

Взрывные работы (массовые взрывы и разделка негабарита на карьерах) являются одним из источников шума и вибрации в жилых массивах, расположенных вблизи карьерных полей. Вредному воздействию шума подвергается большое число людей, наиболее чувствительными из которых являются дети и пенсионеры.

Выполненные многочисленные исследования в нашей стране и за рубежом [1, 2] показали, что население жилых районов со значительным уровнем шума и вибрации чаще подвержено заболеваниям сердечно-сосудистой, нервной системы, органов пищеварения. Это обстоятельство особенно сильно проявляется в г. Магнитогорске, являющемся зоной экологического бедствия [3].

Был выполнен анализ экологической ситуации прилегающих к карьерам ОАО ММК (Гранитный, Известняковый) жилых массивов, который показал, что уровень шума ежегодно возрастает в среднем на один децибел и в настоящее время значительно превышает допустимые санитарные нормы (рис. 1). Сейсмическая энергия и УВВ воздействие оценивались в децибелах из соотношений:

Ц, = 2018(АР/Р(,),

Ц- = 2018(К/,о ), (2)

где Ро, Уо, - «пороговые» уровни давлений и скорости смещений по международному стандарту (Р0 = 2-105 Па, У0 = 5-10-8 м/с)

[4, 5]; Р, V - среднеквадратичные значения фактических давлений и скоростей, для которых оцениваются логарифмические уровни шума и вибраций.

Выбор технологии БВР, снижающей УВВ и сейсмоэффект, произведен на основе анализа известных методов управления действием взрыва путем сравнительной оценки эффективности их применения на карьерах. В основу оценки за-

ложены коэффициенты уменьшения сейсмических и воздушных волн. Характеристика методов управления действием взрыва по условиям и эффективности их применения представлена в табл. 1.

Нами рассмотрены, в качестве приоритетных, 13 вариантов (Т)) технологий ведения БВР, основанных на эффективных методах управления действием взрыва и обеспечивающие требуемую безопасность ведения взрывных работ на карьерах ОАО ММК (табл. 2).

Предварительная качественная оценка вариантов проведена по эффективности и безопасности ведения БВР. В качестве базового варианта для сравнения принят вариант технологии Т1, который наиболее часто используется в практике взрывного дела. Сравнительным анализом установлено, что технологии Т5 и Т10 исключают УВВ, но увеличивают сейсмический эффект взрыва и ухудшают качество дробления горной массы. Технологии Т3, Т7, Т8 с применением скважин уменьшенного диаметра 105мм требуют дополнительного объема буровых работ в связи с уменьшением сетки скважин, обеспечивают качественное дробление пород и безопасное ведение БВР в районе охраняемых объектов. Применение зарядов рыхления (технологии Т2, Т11,

Таблица 1

МЕТОЛЫ УПРАВЛЕНИЯ ЛЕЙСТВИЕМ ВЗРЫВА, ПОЗВОЛЯЮЩИЕ СНИЗИТЬ СЕЙСМОЭФФЕКТ И УВВ

Условия Эффективность метода

Метод управления приме- нения Сейсмиче- ский эффект УВВ

1. Изменение свойств массива разупрочнением 1; 2 С С

2. Высота уступа (5; 10; 15; 20м) 1; 2 С С

3. Диаметр скважины (105 - 269 мм) 1; 2; 3 В С

4. Нагрузка на заряд (рыхление, ка- 1; 2 В В

муфлет)

5. Конструкция заряда: - рассредоточенный (возд. промежуток) 1; 2 В В

- сосредоточенный (котловой) 2 В С

6. Тип ВВ 1; 2 С С

7. Подпорная стенка 2 С С

8. Схемы и режимы взрывания КЗВ 1; 2; 3 В В

9. Экранирующая щель 1; 2; 3 В М

10. Фланговая ориентация взрываемого блока к охраняемому объекту 1; 2 С С

11. Направление детонации в блоке от охраняемого объекта 1; 2 В С

12. Гидровзрывание 4 В С

13. Укрытие охраняемых объектов 1; 2 С В

Примечание: Условие применение метода: 1 - проходка траншей; 2 - отработка уступов; 3 - отработка приконтурной ленты и заоткосочной части; 4 - дробление негабарита. Эффективность метода: В - высокая (коэффициент относительного уменьшения сейсмоэффекта в 5^6 раз); С - средняя (в 3^4 раза); М - малая (в 2 раза).

(1)

Таблица 2

ТЕХНОЛОГИИ БВР

Варианты технологии БВР Элементы технологии

Высота уступа, м Диаметр скважин, мм Бурение скважин Нагрузка на заряд Конструкция заряда Тип ВВ Подпорная стенка Экранирующая щель

10 12 269 105 вертикальное наклонное дробление V 5 X V к 9 а камуфлет сплошной і е 5 ё ? и’£ с а а котловой * а с Ї § к с промышленные конверсионные

1 (базовый) ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦

2 ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦

3 ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦

4 ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦

5 ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦

6 ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦

7 ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦

8 ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦

9 ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦

10 ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦

11 ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦

12 ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦

13 ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦

Примечание: ♦ - наличие технологического признака

Таблица 3

СОЦИАЛЬНЫЙ ЭФФЕКТ ПРИНЯТЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ

Наиме- нование карьеров Наиме- нование вредностей Технологические решения

Массовый взрыв Разделка негабарита

Уменьшение ^кв Рассредоточение зарада КЗВ Увеличение забойки КЗВ

Извест- няковый Шум, дб Вибрация 78 (85) 95(110) 81(85) 104(110) £о 2* о 8( 91 (95) 90 (95)

Гранит- ный Шум, дб Вибрация 128 (135) 93(102) 131 (135) 97(102) 129 (135) 95 (102) 136(140) 135 (140)

Т12, Т13), применение конверсионных ВВ (гранипо-ры и дибазиты) (технологии Т6, Т9, Т11), а также взрывание в «зажиме» (технологии Т7, Т11) кроме

Рис. 1 Экологическая ситуация отрабатываемых карьеров ОАО ММК: (диаграмма санитарно-

гигиенических условий): а) Известняковый; б) Гранитный.

того, что снижают сейсмический и УВВ эффект, обеспечивают минимальный разлет кусков.

Предложенные технологические решения по уменьшению шума и вибрации при взрывах позволяют снижать их уровни в среднем на 6-10 дб (табл. 3).

Экономическая эффективность предложенных технологий, ведущих к снижению сейсмического и УВВ воздействия, определяется повышением совокупного годового дохода карьера за счет предотвращения материального ущерба и затрат на ремонт и поддержание зданий и сооружений, а также за счет улучшения качества дробления горной массы в блоках больших (оптимальных) объемов и увеличения производительности горно-транспорт-ного оборудования.

Увеличение совокупного годового дохода карьера составит:

Эг = (С1 - С2)-02, (3)

где Э]— годовой эффект от внедрения технологии сейсмо - УВВ безопасного взрывания, руб; С! - себестоимость I м3 горной массы до внедрения технологии сейсмо - УВВ безопасного взрывания, руб/м3; С2 -

мость I м3 горной массы после внедрения технологии сейсмо - УВВ сейсмо-безопасного взрывания, руб/м3; О - годовая производительность карьера по горной массе с применением взрывных работ, м3/год;

С2 = Сг(0,7 + 0,3-01/02) ± +АС/О2, (4)

АС=С11 +С21+С31+С41 - С5' - С6',

(5)

Таблица 4

ГОЛОВОЙ ЭФФЕКТ ОТ ВНЕЛРЕНИЯ СЕЙСМО - УВВ БЕЗОПАСНОГО ВЗРЫВАНИЯ

Элементы Технологический вариант

Базовый вариант Т3 Т9

Производительность карьера по горной массе, млн. м3/год 3,05 3,66 3,48

Себестоимость 1 м3 горной массы 21,42 20,23 20,98

Затраты по варианту, млн. руб/год 74,97 73,85 73,39

АС - изменение себестоимости 1 м3 горной массы при реализации рекомендаций по сейсмо - УВВ безопасному взрыванию за счет: С11 - предотвращения материального ущерба и затрат на ремонт и поддержание зданий и сооружений, отнесенного на 1 м3 горной массы с применением взрывного ления; С21 - сокращения простоев горно-

транспортного оборудования карьера при снижений количества взрывов; С31 - улучшения

венных показателей дробления горной массы в блоках больших (оптимальных) объемов; С41 -

обеспечения ритмичной работы горно-транспортного оборудования при выемке больших объемов горной массы; С51 - текущие

траты на выполнение УВВ и сейс-мобезопасного взрывания; С61 -увеличение затрат на поддержание скважин и их восстановление во время стояния.

С учетом существующей производственной мощности Известнякового карьера по горной массе Огод = 3,05 млн. м3/год условный годовой экономический эффект от внедрения предложенных технологических схем составит (табл. 4):

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Борьба с шумом в городах. Под редакцией Б.С. Пруткова, Стройиздат, 1987, - 248 с.

Справочник по защите от шума и вибрации жилых и общественных зданий. Под ред. В.И. Заборова, Киев, Будивэльник, 1989, - 160с.

Маляров И.П., Пергамент В.Х., Доможпров. Д.В. Виброакустические воздействия городского транспорта и промышленных взрывов в зоне жилой застройки. // Экологические проблемы промышленны зон Урала : Междунар. Научно-техн.конфер., -Магнитогорск, 1997.

Санитарные нормы допустимых вибраций в жилых зданиях. Минздрав СССР, М., 1975. - 9с.

Санитарные нормы допустимого шума в помещениях жилых и общественных зданий и на территории жилой застройки / Минздрав СССР, -М., 1984. - 10 с.

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ ----------------------------------------------------------

Доможпров Д.В, Бурков И.Е. - Магнитогорский государственный технический университет.

© В.Х. Пергамент, Т.С. Котляр, И.Е. Зурков, Ю.И. Тятюшкин, 2003

О В.Х. Пергамент, Т.С. Котляр, И.Е. Зурков,

Ю.И. Тятюшкин

ВОЗЛУШНО-ВОЛНОВАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ ВЗРЫВОВ СКВАЖИННЫХ ЗАРЯЛОВ НА ОТКРЫТЫХ ГОРНЫХ РАБОТАХ

[г, ] =

При открытой разработке месторождений полезных ископаемых для определения расстояний [в м], безопасных по действию ударных воздушных волн (УВВ) скважинных зарядов (эквивалентных по массе накладным, контактным), дейст-

вующий нормативный документ [1] рекомендует использование квадратичной и кубичной зависимостей:

65>/й7 , м при 2 <рЭ < 1000 кг (а) 200^0^, м при 5000 > рЭ >1000 кг (б)

(1)

где рЭ = КЭ0 - масса накладного эквивалента заглубленного заряда, кг; О - масса заглубленного заряда, кг; КЭ << 1 - коэффициент эквивалентности заглубленного заряда .

Границей диапазонов применимости соотношений (1а) и (1б) является заряд массой 850 кг, (а не 1000 кг, как указано в [1]).

Соотношения (1) предполагают расчет безопасных расстояний только по условию отсутствия по-