Способ оценки параметров сейсмического действия массового взрыва на карьере по результатам измерений в одной точке Текст научной статьи по специальности «Физика»

© А.Н. Холодилов, А.С. Шиляев, 2007

А.Н. Холодилов, А.С. Шиляев

СПОСОБ ОЦЕНКИ ПАРАМЕТРОВ СЕЙСМИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ МАССОВОГО ВЗРЫВА НА КАРЬЕРЕ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ИЗМЕРЕНИЙ В ОДНОЙ ТОЧКЕ

Д^ак известно, основной характеристикой для оценки К сейсмического воздействия взрывных работ на здания и сооружения является скорость смещения грунта вблизи фундамента охраняемых объектов. Эта характеристика связывается с массой заряда О и расстоянием Я с помощью формулы М. А. Садовского

где К и п являются параметрами сейсмического действия взрыва и имеют следующий смысл: К - коэффициент, зависящий от условий взрывания и распространения колебаний; п - показатель затухания скорости смещения.

Основная задача инструментальных исследований сейсмического действия взрыва, как раз, и состоит в определении величин К и п. Для этого измеряются временные зависимости компонент полного вектора смещения: их и иу - горизонтальные составляющие, и - вертикальная составляющая.

(1)

V

я

у

Затем находится максимальное значение модуля полного вектора скорости смещения

При этом компоненты полного вектора скорости смещения соответствуют одному и тому же моменту времени. Таким образом, из всех зависимостей получается лишь одно значение для скорости смещения, которое может быть использовано в формуле (1). Поэтому для надежного определения параметров К и п требуется проводить измерения в нескольких точках, удаленных на разные расстояния от взрыва, и, желательно, для нескольких масс взрыва.

Для массовых взрывов, проводимых на карьерах, как правило, каждая ступень мгновенно взрываемых зарядов при соответствующем выборе точки регистрации удалена на различные расстояния, и, кроме того, массы зарядов в ступенях могут существенно варьироваться. Таким образом, создаются предпосылки для возможного определения параметров К и п, используя лишь информацию, полученную в одной точке регистрации.

Для решения такой задачи целесообразно применить методы цифровой обработки дискретных сигналов и методы минимизации. Алгоритм действий может быть следующим. Для каждого интервала времени замедления взрывания находится максимальное значение модуля полного вектора смещения, и по полученным данным строится огибающая. Затем огибающая сглаживается низкочастотным цифровым фильтром с частотой среза, которая меньше обратной величины интервала времени замедления. Далее, сглаженная огибающая аппроксимируется функцией вида (1) методом наименьших квадратов. В результате чего определяются коэффициент сейсмичности и показатель затухания.

Проиллюстрируем вышеизложенное на примере анализа результатов измерений скорости смещения от сейсмовзрывных волн массового взрыва на карьере Коршуновского ГОКа, полученных в точке регистрации, расположенной вблизи строящегося тоннеля. Характеристика массового взрыва: диагональная схема взрывания с боковым врубом, интервал

(2)

времени замедления взрывания - 0,1 с, временные зависимости заряда и средние расстояния от зарядов ступеней замедления представлены на рис. 1, всего было 50 ступеней. Горно-геологические условия в области распространения сейсмовзрывных колебаний: преимущественно алевритистые доломиты слабой и средней крепости очень низкой и низкой прочности.

По результатам регистрации компонентов скорости смещения была определена огибающая модуля полного вектора смещения (рис. 2) и произведена ее фильтрация с частотой среза фильтра 2 Гц (максимальная частота 1/0,1 = 10 Гц). На том же рисунке показан график аппроксимирующей функции (1), соответствующей малой среднеквадратичной ошибке.

Надо заметить, что точность определения коэффициента сейсмичности существенно ниже точности определения

4000

3500

£

о 3000

те о н о о 03 а 2500

й 2000

оЗ* ч й & со 1500

сЗ О 0 1 1000-

500

к

Ф +

+ \

+ Г||С ^ ^ ^ ) 1Г *

* + + * 1 ■£*4 \ 1 * ^ ^ \/ к *

■4- "■.""74

-Э Г

V

0 0.5 1

3.5 4 4.5

1.5 2 2.5 3

Время, с

Рис. 1. Аппроксимации временных зависимостей заряда (*) и средних расстояний от зарядов ступеней замедления (+) массового взрыва

0.2

0.18

°0 1 2 3 4 5 Б

Время, с

Рис. 2. Временные зависимости модуля полного вектора скорости смещения: огибающая (тонкая линия), сглаженная огибающая для Ър = 2 Гц (*), аппроксимация сглаженной огибающей для К = 530, п = 1,95, (толстая линия)

показателя затухания. Например, по данным [1] вариация значения коэффициента сейсмичности может составлять десятки процентов. Однако при фиксированном начальном приближении для К аппроксимация производится с достаточно точным определением коэффициента затухания. Покажем на примере, что сейсмобезопасная масса заряда, определенная по предельному значению скорости смещения по формуле (1), в малой степени зависит от ошибки определения коэффициента сейсмичности. Например, отношение О Сб (К = 400; п = 1,89) = 12 Осб(К = 600; п = 1,98) ,

В этом отношении при заданном изменении коэффициента сейсмичности в 1,5 раза (и соответствующем изменении показателя затухания) сейсмобезопасная масса заряда изменяется всего в 1,2 раза.

Таким образом, рассмотренный способ оценки параметров сейсмического действия массовых взрывов может использоваться в практике взрывного дела.

3

"к

а

л

А

О

и

о

о

а

I

1. Шуйфер М.И. Исследование сейсмического эффекта взрывов на строительстве гидросооружений / В сб. Взрывное дело. - 1983, № 85/42.

Коротко об авторах

Холодилов А.Н., Шиляев А.С. - СПГГИ (ТУ), г. Санкт-Петербург.

© Б.В. Эквист, 2007

Б.В. Эквист

СЕЙСМИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ ВЗРЫВОВ ЗАРЯДОВ С РАЗЛИЧНЫМ РАСПОЛОЖЕНИЕМ НА БЛОКЕ, РАЗНЫМИ ИНТЕРВАЛАМИ ЗАМЕДЛЕНИЯ И СХЕМАМИ ИНИЦИИРОВАНИЯ

£^а карьере «Восточный» золотодобывающей компа-Гянии «Полюс» были проведены замеры сейсмического воздействия от взрывных работ (ВР) по отбойке горных пород: кварц-слюдисто-карбонатные метасоматиты (первичная руда) крепостью 13^15; углеродистые метаалевролиты,