CC BY
11
ГИАБ. Горный информационно-аналитический бюллетень / MIAB. Mining Informational and Analytical Bulletin, 2020;(3-1):368-382 ОРИГИНАЛЬНАЯ СТАТЬЯ / ORIGINAL PAPER
УДК 622.235.535.2 DOI: 10.25018/0236-1493-2020-31-0-368-382
ВЛИЯНИЕ ПОДЗЕМНОГО МАССОВОГО ВЗРЫВА НА ОХРАНЯЕМЫЕ ОБЪЕКТЫ ПРОМПЛОЩАДКИ ПРИ ОБРУШЕНИИ МЕЖЭТАЖНОГО ЦЕЛИКА
В.А. Кутуев1, С.Н. Жариков1
1 Институт горного дела Уральского отделения Российской академии наук (ИГД УрО РАН)
Аннотация: В пределах границ горного отвода АО «Кыштымский ГОК» произведен подземный массовый взрыв по обрушению межэтажного целика с максимальной массой взрывчатых веществ в ступени замедления 963 кг. Институту горного дела УрО РАН была поставлена задача изучить сейсмическое влияние взрыва на охраняемые объекты промплощадки Кыштымского подземного рудника, находящиеся в непосредственной близости от мест ведения взрывных работ. Целью работы являлось определение сейс-моустойчивости грунтов на площадках охраняемых объектов и допустимых значений скоростей колебаний для зданий АО «Кыштымский ГОК». Также необходимо на основе физико-механических свойств пород месторождения определить допустимые расстояния от взрыва до охраняемых объектов для 5-ти инженерно-геологических элементов. На основании исходных данных, по методике ИГД УрО РАН, выполнен комплекс расчётов сейсмоустойчивости грунтов на площадках объектов и определены допустимые значения скоростей колебаний для зданий АО «Кыштымский ГОК». Произведен многовариантный расчёт допустимых расстояний от взрыва до охраняемых объектов для 5-ти инженерно-геологических элементов (ИГЭ) в зависимости от массы ВВ в ступени замедления, коэффициента грунтовых условий и допустимой скорости сейсмических колебаний. В результате сравнения расчетных значений и экспериментальных замеров даны рекомендации по установлению ограничения массы ВВ в ступени замедления на уровне минимальных опасных значений при проведении массовых взрывов в подземном руднике.
Ключевые слова: взрывные работы, параметры буровзрывных работ, взрывчатые материалы, взрывчатые вещества, средства инициирования, охраняемые объекты, сейсмическое действие взрыва, скорость сейсмических колебаний грунта, мероприятия по сейсмобезопасной технологии взрывных работ.
Благодарность: Исследования выполнены в рамках Государственного задания №07500581-19-00, темы № 0405-2019-0005 (2019-2021 гг.), а также при дополнительном привлечении хоздоговорных средств.
Для цитирования: Кутуев В.А., Жариков С.Н. Влияние подземного массового взрыва на охраняемые объекты промплощадки при обрушении межэтажного целика // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2020. — № 3-1. — С. 368-382. Б01: 10.25018/0236-1493-2020-31-0-368-382.
© В.А. Кутуев, С.Н. Жариков. 2020.
Influence of underground mass explosion on protected objects of the industrial site in case of collapse of the interstory whole
V.A. Kutuev1,S.N. Zharikov1
1 The Institute of Mining of the Ural branch of the Russian Academy of Sciences, Ekaterinburg, Russia
Abstract: Within the boundaries of the mining branch of JSC Kyshtymsky MCC the underground large-scale blast was made to cave in the interstorey pillar with the maximum explosive weight 963 kg at the spacing stage. The Institute of Mining of Ural Branch of RAS has received a task to study the seismic impact of the underground large-scale blast on the protected objects of the industrial site of Kyshtymsky underground mine located in the close proximity to the sites of blast works. The aim of the work is to determine the seismic stability of grounds on sites of the protected objects and the permissible values of vibration velocities for buildings of JSC Kyshtymsky MCC. It is also necessary to determine the permissible distances from the blast to the protected objects for 5 engineering-geological elements on the basis of physical and mechanical properties of deposit rocks. On the basis of the initial data, according to the method of the Institute of Mining of Ural Branch of RAS, the authors have performed a complex of calculations of seismic stability of grounds on sites of the objects to determine the permissible values of vibration velocities for buildings of JSC Kyshtymsky MCC. The authors have also performed a multiversion calculation of permissible distances from the blast to the protected objects for 5 engineering-geological elements (EGE) depending on the the explosive weight at the spacing stage, the coefficient of ground conditions and the permissible velocity of seismic vibrations. As a result of comparison of the calculated values and experimental measurements, the recommendations have been given to establish the limitation of the explosive weight at the spacing stage to the level of minimum hazardous values during the large-scale blasts in the underground mine. Key words: blast works, parameters of drill-and-blast works, explosive materials, explosives, means of initiation, protected objects, seismic impact of blast, velocity of seismic oscillations of soil, measures on seismic safe technology of blast works.
Acknowledgment: the Research was carried out within the framework of the State task № 07500581-19-00, topic № 0405-2019-0005 (2019-2021), as well as with additional involvement of contractual funds.
For citation: Kutuev V.A., Zharikov S.N. Influence of underground mass explosion on protected objects of the industrial site in case of collapse of the interstory whole. MIAB. Mining Inf. Anal. Bull. 2020;(3-1):368-382. [In Russ]. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-31-0-368-382.
Введение
В границах горного отвода АО «Кыш-тымский ГОК» произведен подземный массовый взрывов по обрушению межэтажного целика с максимальной массой взрывчатых веществ в ступени замедления 963 кг. Институту горного дела УрО РАН была поставлена задача по изучению сейсмического влияния подземного массового взрыва на охраняемые объекты промплощадки Кыш-тымского подземного рудника, находящиеся в непосредственной близости от мест ведения взрывных работ, а
именно: здания дробильно-сортировоч-ного цеха (ДСЦ), вентиляторной ГВУ и здания рудоуправления АО «Кыштым-ский ГОК». Взрывные работы производились близко к земной поверхности в непосредственной близости от промышленных охраняемых объектов промплощадки Кыштымского подземного рудника.
Целью работы являлось определение сейсмоустойчивости грунтов на площадках охраняемых объектов и допустимых значений скоростей колебаний для зданий АО «Кыштымский
ГОК». Также необходимо было определить допустимые расстояния от взрыва до охраняемых объектов для 5-ти инженерно-геологических элементов, на основе физико-механических свойств пород месторождения.
Краткая горно-геологическая
характеристика месторождения
Месторождение гранулированного кварца расположено в Кыштымском районе Челябинской области [1], в 30 км к западу от ж/д станции Кыш-тым Южно-Уральской железной дороги и протягивается в виде узкой (1—3 км) полосы субмеридионального направления на 22 км от озера Агордяш на юге к горе Шарабрина на севере (рис. 1). Города Кыштым, Касли, Карабаш, Верхний Уфалей располагаются в 15, 50, 25 и 50 км от месторождения соответственно.
Рельеф района типичный для Среднего Урала — горный ландшафт, характеризующийся развитием невысоких гор с пологим склонением, вытянутых в северо-восточном направлении.
Промплощадка Кыштымского подземного рудника построена в 1991 г. и имеет все необходимые производственные и бытовые помещения: здание управления, административно-бытовой комбинат, насосная, вентиляторная, котельная, компрессорная, очистные сооружения и т.д. Промплощадка находится в 2,5 км от пос. Слюдорудник, где производится обогащение жильного кварца.
Кыштымское месторождение в настоящее время является единственным в России крупным эксплуатируемым месторождением гранулированного кварца. Самой крупной жилой месторождения, содержащей 90 % разведанных и утвержденных в ГКЗ СССР запасов гранулированного кварца, является жила № 175. Качественные
характеристики кварца соответствуют требованиям, предъявляемым заводами-потребителями.
Жила № 175 располагается в центральной части месторождения, на западном его фланге. Имеет пласто-образную форму и залегает согласно с вмещающими породами: падение на юго-восток (130 — 150°) под углом 32 — 45°. По простиранию она прослежена на 320 м, по падению на 270 м. Мощность ее колеблется от 0,7 до 14 м.
Жила сложена гранулированным кварцем мелкозернистой гранобластовой структуры с размером зерен 1—2 мм. Средний минеральный состав жильной массы по данным геологоразведочных работ: кварц — 95 %, минеральные примеси — 5 %. Последние представлены скоплениями крупнозернистого амфибола и биотита размером 5 — 50 см, прожилками гнейсо-гранита и пегматита мощностью 0,05 — 2,0 м, линзами кар-бонат-плагиоклазового и карбонатного состава мощностью 0,05 — 0,5 м.
Анализ результатов опробования в горно-подготовительных и разведочных выработках, проведенный геологической службой, показывает значительное отклонение распределения примесей от данных разведки. На горизонте 324 м среднее содержание гранулированного кварца (по визуальной оценке) — 80 %, на горизонте 346 м — 95 %. Из-за недостаточной геологической информации оконтурить участки развития минеральных примесей не представляется возможным. Все минеральные примеси являются вредными. Реальная жильная масса представляет собой «слоеный пирог» из рудных и нерудных прослоев.
Вмещающие породы представлены биотит-амфиболовыми гнейсами, гра-нито-гнейсами, пегматитами (табл. 1).
В районе жилы наблюдаются две основные системы трещин. Первая — азимут
Рис. 1. Ситуационный план Кыштымского месторождения гранулированного кварца Fig. 1. Situational plan of Kyshtym granulated quartz Deposit
§ Й
с г
3
,с
И ■ £
I 2
^ ч.
I 3
ё ё
3- и
я о
а .=
3 с
<и (в
И N ">
я ~
(В о
* ,<и '-С
СО
I- <и
О £Ь
>8 О
СО
0 _
а .2
1 £
0 (В
<и -с
г о
5 <и
1 Е
ш
<и с
5 «в
.<2
§
£ и
!8 £
в сС
Акустическая жесткость, А10-3МПа 0,143 0,146 0,144 0,112 0,123
(В ^ 1- ^ ■3 I ш 1Л 2 1 4 гч 1 95,7 4 о 1
Скорость прохождения волн, м/с поперечных 3200 2900 3000 2487 2540
продольных 5500 5375 4550 4837 4540
Коэффициент Пуассона 0,27 0,27 0,26 0,24 0,25
Прочность на сжатие, МПа 113 — 178 54 — 92 0 1 2 1Л 1 6 чО 1
Коэффициент крепости 10 — 15 8 1 5 8 — 10 8 — 10 8 — 10
Объёмная масса, т/м3 2, 2,60 2,74 2,60 3 2,
Руда и порода Кварц однородный Сростки кварца Пегматиты Биотит амфиболо- вый Гранито-гнейс
о| 2 гм ю 1Л
простирания 30 — 40°, углы падения субвертикальные (80 — 90°). Вторая — азимут падения 210 — 230°, угол падения 60 — 80°. Широко представлены плоскости скольжения, согласные с кристаллизационной сланцеватостью и имеющие элементы залегания: азимут склонения 130 — 150°, угол 40 — 45°. Эти плоскости имеют амплитуды смещения до 2 м, фиксируемые по растянутым скоплениям биотитового состава внутри кварцевой жилы.
Средняя трещиноватость составляет 0,5 — 1 трещины на погонный метр. Все наблюдаемые трещины, как правило, закрытые, часто цементированные более поздними минералами: полевыми шпатами, пегматитами. Крупномасштабные тектонические нарушения в пределах участка не зафиксированы.
Методы исследования
Динамика воздействия от взрывных работ проявляется в сейсмических колебаниях грунта. Допустимое сейсмическое воздействие при массовых взрывах определяется в двух направлениях. Во-первых, воздействие сейсмических колебаний от взрывных работ не должно привести к потере устойчивости массива в границах площадки объекта. Во-вторых, колебания грунта под сооружением (зданием) на площадке не должно привести к разрушению фундаментов и конструкций. Для выполнения комплекса расчёта сейсмоустойчивости грунтов на площадках объектов и определения допустимых значений скорости колебаний для зданий АО «Кыштымский ГОК», использованы разработки ИГД УрО РАН [2-6].
Для определения допустимого значения скорости сейсмических колебаний необходимо установить допустимое напряжение в массиве. Допустимая величина напряжений находится в со-
ответствии с условием сейсмоустойчи-вости выработки (см. выражение 1):
, (1)
К ]+0ди„
где [ост] — статическое напряжение в массиве, окружающем выработку, МПа; [один] — динамическое напряжение в массиве (около выработки), МПа; °доп — допустимая величина напряжении, МПа.
В приближении за допустимую величину напряжении одоп можно принимать статический предел прочности пород на растяжение ор в массиве, увеличенный на 10—30 % [5]. Следует отметить, что ор, определённый в образце, существенно отличается от значения в массиве ввиду макронарушений. В массиве ор меньше, чем в образце, в 5 — 10 и более раз [4], т.к. породы, как правило, перемешаны между собой, также на эту величину существенно влияет трещино-ватость и материал заполнения пустот. Определение прочности массива на растяжение осуществляется с помощью коэффициента структурного ослабления. Однако, данный коэффициент, ввиду масштабного эффекта, в настоящее время можно определить только экспериментально, при этом на разных участках массива в одной породе он может существенно отличаться. Учитывая, что способы определения реального состояния массива пока находятся в развитии и требуют дополнительных исследований, то для приближённых расчётов прочность пород в массиве скальных пород можно принять 0,1ор от значения в образце.
Согласно [4] допустимая скорость смещения массива может быть определена по выражению:
2о„„„ о
981103, см/с, (2)
Y
C
Придерживаясь значений показателей согласно системе СИ, выражение (2) можно записать в следующей форме:
v д =
Y C
2604,1,м/с
(3)
где одоп — допустимая величина напряжений, кгс/см2; у — плотность пород, т/ м3; С — скорость звука в породе, см/с.
где одоп — допустимая величина напряжений, МПа; у — плотность пород, т/ м3; С — скорость звука в породе, м/с.
Скорость сейсмических колебаний в зависимости от массы ВВ в ступени и расстояния от взрыва до охраняемого объекта может быть определена согласно [4] по следующему выражению (при расстоянии до объекта менее 1500 м).
у = К,см/с, (4)
V л
где V — скорость сейсмических колебаний, см/с; Q — масса одновременно взрываемых зарядов (масса ВВ в ступени замедления), кг; К — расстояние до объекта, м; К — коэффициент, зависящий от грунтовых условий (скальные, полускальные грунты К = (200 — 300); песчано-глинистые К = (300 — 450); рыхлые, обводнённые и насыпные грунты К = (450 — 600).
Таким образом, определив допустимую скорость колебаний охраняемого участка (выражение (3)) и подставив полученное значение в выражение (4), можно определить в зависимости от расстояния допустимую массу ВВ на ступень замедления. Учитывая, что в настоящее время средства взрывания могут обеспечить независимую работу каждого заряда ВВ в скважине, то с применением таких расчётов можно оптимизировать параметры буровзрывных работ и добиться значительного снижения эффекта сейсмического воздействия взрыва на охраняемый массив и объекты.
Расстояния, на которых колебания грунта, вызываемые однократным взрывом сосредоточенного заряда взрывчатых веществ, становятся безопасными для зданий и сооружений согласно [7], определяются по формуле:
Яс = Кг Кс а 3/0, м, (5)
где — расстояние от места взрыва до охраняемого здания (сооружения), м; Кг — коэффициент, зависящий от свойств грунта в основании охраняемого здания (сооружения); Кс — коэффициент, зависящий от типа здания (сооружения) и характера застройки; а — коэффициент, зависящий от условий взрывания; Q — масса заряда, кг.
Следует отметить, что в выражении (5) не учитывается специфичность геологических условий в районе рудника, которая выражается в усиленном сейс-моэффекте водонасыщенных рыхлых и скальных пород. Значения оказываются весьма заниженными и представляют искаженную картину при определении параметров БВР вблизи охраняемых объектов.
Для снижения погрешности определения допустимые расстояния (К) для комплекса можно определять, преобразовав выражение (4):
п = ^ м <6>
где vд — допустимая скорость сейсмических колебаний грунта, см/с; Q — масса одновременно (мгновенно) взрываемых зарядов, кг; К — расстояние до места взрыва, м; К — коэффициент, зависящий от грунтовых условий в основании сооружений.
Для колебаний грунта в основании зданий и сооружений согласно [8] предельное значение V при кратковременной вибрации определяют для вер-
тикальной составляющей пикового значения скорости (см. выражение 7).
V = V0FgFbFdFk, мм/с, (7) где V0 — опорное значение скорости, равное 20 мм/с; Fg — поправка на вид грунта в месте, где установлено сооружение; F b — поправка на вид сооружения; Fd — поправка на расстояние между источником вибрации и местом ее измерения; Fk — поправка на вид источника вибрации.
Таким образом, представленный способ решения задачи позволяет произвести предварительные расчёты, оценить возможное воздействие взрывных работ на охраняемый объект и принять соответствующие технические решения по ведению горных работ.
Результаты
На основании исходных данных выполнен расчет силового воздействия от взрывных работ на грунты и сооружения объектов АО «Кыштымский ГОК» и произведено сравнение допустимой скорости колебания с расчетной (см. табл. 2). Данные таблицы показывают, что породный массив имеет достаточно высокую сейсмоустойчи-вость (отмечено в табл. 2 серым цветом). Допустимая скорость для сейсмически активных районов (6 — 7 баллов) составляет 0,06 м/с.
Необходимые исходные данные для расчета сейсмоустойчивости в предоставленных геологических материалах были приведены не в полном объеме. Поэтому часть данных взята из справочной литературы [9—20].
Для дальнейших расчётов определено место проведения взрывных работ на руднике (т. 1-Р), а также выбраны точки на охраняемых объектах (т. 1, 2, 3) АО «Кыштымский ГОК» (рис. 3). В данных точках выполнено измерение сейсмических колебаний с применением сейсморегистратора Minimate Plus
Гранито-гнейс Биотит амфиболовый Пегматиты Сростки кварца Кварц однородный Порода
2,60 2,67 2,73 2,54 2,57 2,60 2,50 2,62 2,74 2,55 2,58 2,60 2,60 2,64 2,67 Плотность, т/м3
146,0 156,0 166,0 135,0 143,5 152,0 86,0 98,0 110,0 54,0 73,0 92,0 113,0 145,5 178,0 Прочность на сжатие в образце, МПа
14,60 15,60 16,60 16,88 17,94 19,00 8,60 9,80 11,00 6,75 9,13 11,50 11,30 14,55 17,80 Прочность на растяжение в образце, МПа
0,25 0,25 0,25 0,24 0,24 0,24 0,26 0,26 0,26 0,27 0,27 0,27 0,27 0,27 0,27 Коэффициент Пуассона
104,0 104,0 104,0 95,7 95,7 95,7 124,0 124,0 124,0 112,0 112,0 112,0 115,0 115,0 115,0 Модуль упругости, ГПа
3992 4266 4540 4295 4566 4837 3550 4050 4550 3171 4273 5375 3465 4483 5500 Скорость продольных волн в грунте, м/с
2305 2463 2621 2512 2671 2829 2022 2306 2591 1780 2398 о 1945 2516 3087 Скорость поперечных волн, м/с
0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 0,25 0,25 0,25 0,30 0,30 0,30 0,15 0,15 0,15 Принятый коэффициент структурного ослабления
21,90 23,40 24,90 20,25 21,53 22,80 21,50 24,50 27,50 16,20 21,90 27,60 16,95 21,83 26,70 Прочность на сжатие в массиве, МПа
2,19 ¿о !м -и 2,49 2,53 2,69 2,85 2,15 2,45 2,75 2,03 2,74 3,45 1,70 2,18 2,67 Прочность на растяжение в массиве, МПа
2,85 3,04 3,24 3,29 3,50 3,71 2,80 3,19 3,58 2,63 3,56 4,49 2,20 2,84 1/4 -VI Принятая допустимая величина напряжений, МПа
0,71 0,70 0,68 0,79 0,78 0,77 0,82 0,78 0,75 0,85 0,84 0,84 0,64 0,63 0,62 Допустимая скорость сейсмических колебаний грунта, м/с
5" 5:
& о — ь а. I
5) о-
аГ ®
ь &
п>
а. §
сл
о -к
сл п> ¡л'
3
о' (л
о
с я о
ю
I I
5
от "с
6
о ■с
П>:
сг г
П> п>
& СГ
о
п> §
а
8 I
та * 8
1 а
а
Рис. 2. Цифровые сейсморегистраторы: а — Minimate Plus, б — УРАН
Fig. 2. Digital seismic recorders: a — Minimate Plus, b — URAN
(«Instantel», Канада, г. Онтарио) [2, 21] (рис. 2, а) и двух сейсморегистрато-ров УРАН (ООО «Горизонт», Россия, г. Екатеринбург) [2] (рис. 2, б) с сейс-моприемниками типа GS-20, устанавливаемыми в грунт по разные стороны от взрываемого блока и ориентированными по трем направлениям относительно взрыва.
Расчеты сейсмоустойчивости произведены для охраняемых объектов АО «Кыштымский ГОК» согласно [8] и сведены в табл. 3.
Согласно выбранным точкам и принятием средних значений допустимой скорости колебаний грунта Удоп = = 0,06 м/с, а в основании зданий: дробильно-сортировочного цеха — 0,0576 м/с, вентиляторной ГВУ — 0,048 м/с, рудоуправления АО «Кыш-
тымский ГОК» — 0,0576 м/с, при среднем коэффициенте грунтовых условий K = 300 были произведены расчёты, представленные в табл. 4.
Заключение
При проведении взрывных работ по обрушению межэтажного целика на Кыштымском подземном руднике величины максимальной результирующей скорости сейсмических колебаний грунта составили: возле фундамента двухэтажного здания вентиляторной ГВУ — 0,0031 м/с и около двухэтажного здания рудоуправления — 0,0012 м/с, которые меньше допустимой скорости колебаний грунта в основании зданий. Возле трехэтажного здания дробильно-сортировочного цеха (ДСЦ) АО «Кыштымский ГОК» во время проведения подземного массового взрыва при обрушении межэтажного целика сейсморе-гистратор УРАН не зарегистрировал скорость сейсмических колебаний грунта, т.к. фактическая скорость была ниже порога чувствительности сейсмо-датчиков GS-20DX.
Выполнен динамический расчетный анализ силового воздействия от взрывных работ на грунты и здания объектов АО «Кыштымский ГОК». Расчёт выполнен в вариантах, рекомендуется установить ограничения по массе ВВ на уровне минимальных опасных значений.
Опасная масса ВВ, взорванная в руднике одновременно, для откосных и грунтовых сооружений объектов АО «Кыштымский ГОК»:
• Дробильно-сортировочный цех — 52 597 кг;
• Вентиляторная ГВУ — 39 765 кг;
• Рудоуправление АО «Кыштымский ГОК» — 26 056 кг.
Опасная масса ВВ, взорванная в руднике одновременно, для зданий объектов АО «Кыштымский ГОК»:
Рис. 3. Точки местоположения взрываемого веера скважин (1-Р) с максимальной массой ВВ в ступени на руднике и на охраняемых объектах (1, 2, 3) АО «КГОК»
Fig. 3. Points of location of the exploding fan of wells (1-P) with the maximum mass of explosives in the stage at the mine and on protected objects ы (1, 2, 3) of JSC « KGOK»
Таблица 3
Характеристика охраняемых объектов и расчет допустимой скорости сейсмических колебаний Characteristics of protected objects and calculation of the permissible speed of seismic vibrations
Показатели Охраняемые объекты — промышленные здания и сооружения
Трехэтажное здание дро-бильно-сортировочного цеха (ДСЦ) АО «КГОК» - т. 1. Двухэтажное здание вентиляторной ГВУ АО «КГОК» - т. 2. Двухэтажное здание рудоуправления АО «КГОК» — т. 3.
Здания и сооружения промышленного назначения в плане не выше трех этажей с небольшим скоплением людей
Состояние объекта Отсутствие каких-либо нару- В фундаменте и заполнителе имеются мелкие трещины
шений и остаточных дефор-
маций
Вид грунта Тонкая выровненная стяжка сплошного плитного фундамента
Тип конструкции Производственное здание Здание делового назначения
Основной материал сооружения Сталь, железобетон Кирпичная кладка, бетонные плиты Железобетон
Тип фундамента Сплошной фундамент
Расстояние между источником вибра- более 200 м
ции и местом ее измерения
Вид источника вибрации Взрывные работы
2,5 2,5 2,5
кь 1,2 1,2 1,2
кщ 1,2 1,0 1,2
к1 0,8 0,8 0,8
1,0 1,0 1,0
1,0 1,0 1,0
Предельное значение кратковременной вибрации, см/с (мм/с) 5,76 (57,6) 4,8 (48) 5,76 (57,6)
Таблица 4
Результаты инструментальных замеров и расчетных параметров сейсмических колебаний Results of instrumental measurements and calculated parameters of seismic vibrations
Объект Дробильно-сортировочный цех Вентиляторная ГВУ Рудоуправление АО «Кыштымский ГОК»
Номер точки объекта 1 2 3
Номер точки рудника 1 - Р
Кратчайшее расстояние от рудника до охраняемого объекта, м 508 463 402
Максимальная масса одновременно взрываемого заряда ВВ в ступени, кг 963
Допустимая скорость колебаний незастроенного грунта, м/с 0,06
Коэффициент грунтовых условий, К 200 300 450 200 300 450 200 300 450
Опасная масса ВВ на ступень замедления для откосных и грунтовых сооружений, кг 118 343 52 597 23 376 89 472 39 765 17 674 58 626 26 056 11 580
Фактическая скорость сейсмических колебаний, м/с Продольная волна Ух - 0,001 0,0005
Поперечная волна Уу - 0,001 0,0006
Вертикальная волна У г - 0,0028 0,0009
Результирующая V - 0,0031 0,0012
Допустимая максимальная скорость сейсмических колебаний грунта в основании зданий, м/с 0,0576 0,048 0,0576
Опасная масса ВВ на ступень замедления для зданий на объектах, кг 109 065 48 473 21 544 57 262 25 450 11 311 54 029 24 013 10 672
• Дробильно-сортировочный цех — 48 473 кг;
• Вентиляторная ГВУ — 25 450 кг;
• Рудоуправление АО «Кыштым-ский ГОК» — 24 013 кг.
Установлено, что проведенные взрывные работы при обрушении межэтажного целика на Кыштым-ском подземном руднике организацией ООО «Протол» выполнены с обеспечением безопасности сейсмического воздействия подземного массового взрыва и не оказывают негативного влияния
на корпус дробильно-сортировочного цеха (ДСЦ), здания вентиляторной ГВУ и рудоуправления горного предприятия АО «Кыштымский ГОК».
Благодарности
Авторы выражают признательность коллегам за помощь в проведении исследований, а именно: Меньшикову Павлу Владимировичу и Флягину Александру Сергеевичу (научные сотрудники лаборатории разрушения горных пород ИГД УрО РАН).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Haus R., Prinz S., Priess C. Assessment of High Purity Quartz Resources // In: Götze J., Möckel R. (eds) Quartz: Deposits, Mineralogy and Analytics. Berlin, Heidelberg: Springer Geology. Springer, 2012. ch.2. pp. 29-51 (360 p.). DOI 10.1007/978-3-642-22161-3_2
2. Методика измерений скорости сейсмических колебаний и давления на фронте ударной воздушной волны с использованием цифрового сейморегистратора Minimate Plus, устройства регистрации и анализа УРАН и автономного измерителя — регистратора АИР /ИГД УрО РАН, № 88-16359-118-01.00076-2011. — Екатеринбург, 2011. — 15 с.
3. Методика обеспечения сейсмобезопасной технологии ведения взрывных работ. — Свердловск, ИГД МЧМ СССР, 1984. — 12 с.
4. Жариков С.Н., Шеменёв В.Г. О влиянии взрывных работ на устойчивость бортов карьеров //Известия высших учебных заведений. Горный журнал. — 2013. — № 2. — С. 80-83.
5. Бондаренко И.Ф., Жариков С.Н., Зырянов И.В., Шеменёв В.Г. Буровзрывные работы на кимберлитовых карьерах Якутии. — Екатеринбург: ИГД УрО РАН, 2017. — 172 с.
6. Жариков С.Н., Кутуев В.А. Изучение сейсмического действия взрыва в карьере для внедрения специальной технологии заоткосных работ //Глубинное строение, геодинамика, тепловое поле Земли, интерпретация геофизических полей: материалы всероссийской конференции с международным участием. — Екатеринбург: ИГФ УрО РАН, 2017. — С. 179-183.
7. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности при взрывных работах». Утверждены Приказом Ростехнадзора от 16.12.2013 №605. — Екатеринбург: ТД «УралЮрИздат», 2018.
8. ГОСТ Р 52892-2007 «Вибрация и удар. Вибрация зданий. Измерение вибрации и оценка ее воздействия на конструкцию».
9. Протодьяконов М.М., Тедер Р.И., Ильницкая Е.И. и др. Распределение и корреляция показателей физических свойств горных пород. — М.: Недра, 1981. — 192 с.
10. Справочник (кадастр) физических свойств горных пород /сост. М.М. Протодьяконов, Е.И. Ильницкая, Р.И. Тедер [и др.]; под ред. акад. Н.В. Мельникова [и др.]. — М.: Недра, 1975. — 279 с.
11. Ржевский В.В., Новик ГЯ. Основы физики горных пород. — М.: Недра, 1984. — 359 с.
12. Ржевский В.В. Физико-технические параметры горных пород. — М.: Наука, 1975. — 212 с.
13. Минералы. Справочник / в IV томах. Коллектив авторов; глав. ред. Ф.В. Чух-ров. — М.: АН СССР, 1960 — 1992.
14. Физические свойства горных пород и полезных ископаемых (петрофизика). Справочник геофизика. Под. ред. Н.Б. Дортман / 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Недра, 1984. — 455 с.
15. Друкованый М.Ф. Методы управления взрывом на карьерах. — М.: Недра, 1973. — 415 с.
16. Siegesmund S., Dürrast H. Physical and Mechanical Properties of Rocks // In: Siegesmund S., Snethlage R. (eds) Stone in Architecture. Springer, Berlin, Heidelberg, 2014, ch.3, pp. 97-224 (550 p.) DOI 10.1007/978-3-642-45155-3_3
17. Cherblanc F., Berthonneau J., Bromblet P. et al. Influence of Water Content on the Mechanical Behaviour of Limestone: Role of the Clay Minerals Content // Rock Mechanics and Rock Engineering, 2016, Vol. 49, no 6, pp. 2033-2042. DOI 10.1007/s00603-015-0911-y
18. Götze J. Chemistry, textures and physical properties of quartz — Geological interpretation and technical application // Mineralogical Magazine, 2009, Vol. 73, no 4, pp. 645-671. DOI 10.1180/minmag.2009.073.4.645
19. Guha Roy D., Singh T.N., Kodikara J. et al. Effect of Water Saturation on the Fracture and Mechanical Properties of Sedimentary Rocks // Rock Mechanics and Rock Engineering, 2017, Vol. 50, no 10, pp 2585-2600. DOI 10.1007/s00603-017-1253-8
20. Yang S. Fundamentals of petrophysics. Berlin, Heidelberg: Springer, 2017. 502 p. DOI 10.1007/978-3-662-53529-5
21. Kekeg B., Bilim N. Evaluation of Blast Induced Vibration and Air Blast Measurements Nearby a Residential Area // In: Drebenstedt C., Singhal R. (eds) Mine Planning and Equipment Selection. Springer, Cham: Proceedings of the 22nd MPES Conference, Dresden, Germany,
14th — 19th October 2013. 2014, pp. 719-727. DOI 10.1007/978-3-319-02678-7_69 Ш REFERENCES
1. Haus R., Prinz S., Priess C. Assessment of High Purity Quartz Resources. In: Götze J., Möckel R. (eds) Quartz: Deposits, Mineralogy and Analytics. Berlin, Heidelberg: Springer Geology. Springer, 2012, ch.2, pp. 29-51 (360 p.). DOI 10.1007/978-3-642-22161-3_2
2. Metodika Instituta gornogo dela Ural'skogo otdelenija RAN [Methods of Institute of Mining of Ural Branch of RAS] no 88-16359-118-01.00076-2011, Ekaterinburg, Institute of mining of Ural Branch of RAS, 2011, 15 p. [In Russ]
3. Metodika obespechenija sejsmobezopasnoj tehnologii vedenija vzryvnyh rabot [Method of Providing Seismic Safety Technology for Blast Works], Sverdlovsk, IM MISI USSR, 1984, 12 p. [In Russ]
4. Zharikov S. N., Shemenyov V. G. About Impact of Blast Works on Stability of Open-Pit Sides. News of Higher Educational Institutions. Mining Magazine. 2013, no 2, pp. 80-83. [In Russ.]
5. Bondarenko I. F., Zharikov S. N., Zyryanov I. V., Shemenyov V. G. Burovzryvnye raboty na kimberlitovyh kar'erah Jakutii [Blast Works at Kimberlite Opn-Pit Mines of Yakutia], Ekaterinburg, Institute of mining of Ural Branch of RAS, 2017, 172 p. [In Russ.]
6. Zharikov S. N., Kutuev V. A. Izuchenie sejsmicheskogo dejstvija vzryva v kar'ere dlja vnedrenija special'noj tehnologii zaotkosnyh rabot [The study of the seismic effect of the explosion in the quarry for the introduction of a special technology of work on the formulation of the boards in the limit position], Glubinnoe stroenie, geodinamika, teplovoe pole Zemli, interpretacija geofizicheskih polej. Materialy vserossijskoj konferencii s mezhdunarodnym uchastiem. Ekaterinburg, Institute of Geophysics Ural branch of RAS,
2017, pp. 179-183. [In Russ.]
7. Federal'nye normy i pravila v oblasti promyshlennoj bezopasnosti «Pravila bezopasnosti pri vzryvnyh rabotah». Utverzhdeny prikazom Rostehnadzora ot 16.12.2013, № 605 [Federal norms and regulations in the field of industrial safety "Safety Rules during Blast Works"]. Approved by the order of Rostekhnadzor of 16.12.2013 no 605, Ekaterinburg,
2018, 244 p. [In Russ.]
8. Vibracija i udar. Vibracija zdanij. Izmerenie vibracii i ocenka ee vozdejstvija na konstrukciju GOST R 52892-2007 [Vibration and shock. Vibration of buildings. Measurement of vibration and evaluation of its effects on structure, State Standart R 52892-2007], Moscow, Standartinform, 2008, 16 p. [In Russ.]
9. Protodyakonov M. M., Teder R. I., ILnitskaya E. I., et aL. Raspredelenie i korreljacija pokazatelej fizicheskih svojstv gornyh porod [Distribution and Correlation of Physical Properties of Rocks], Moscow, Nedra, 1981, 192 p. [In Russ]
10. Spravochnik (kadastr) fizicheskih svojstv gornyh porod [Reference (Cadastre) of Physical Properties of Rocks], [Comp. by prof., Doctor of Engineering Sciences M. M. Protodeaconov, Candidate of Engineering Sciences E. I. ILnitskaya, R. I. Tader et aL.]; [Ed. acad. N. V. MeLnikova [et aL.], Moscow, Nedra, 1975, 279 p. [In Russ]
11. Rzhevsky V. V. Osnovy fiziki gornyh porod [FundamentaLs of Physics of Rocks], Moscow, Nedra, 1984, 359 p. [In Russ]
12. Rzhevsky V. V. Fiziko-tehnicheskie parametry gornyh porod [PhysicaL and TechnicaL Parameters of Rocks], Moscow, Nauka, 1975, 212 p. [In Russ]
13. Mineraly. Spravochnik/v IVtomah [MineraLs. Reference book: in 4 voL.], the coLLective of authors, Chief Editor F. V. Chukhrov, Moscow, AS USSR, 1960 - 1992. [In Russ]
14. Fizicheskie svojstva gornyh porod i poleznyh iskopaemyh (petrofizika). Spravochnik geofizika [PhysicaL Properties of Rocks and MineraLs (Petrophysics). Handbook of Geoscientist], ed. N. B. Dortman, 2nd ed., revised and additionaL, Moscow, Nedra, 1984, 455 p. [In Russ]
15. Drukovany M. F. Metody upravlenija vzryvom na kar'erah [Methods of BLast ControL in Open-Pit Mines], Moscow, Nedra, 1973, 415 p. [In Russ]
16. Siegesmund S., Dürrast H. PhysicaL and MechanicaL Properties of Rocks. In: Siegesmund S., SnethLage R. (eds) Stone in Architecture. Springer, BerLin, HeideLberg, 2014, ch. 3, pp. 97-224 (550 p.) DOI 10.1007/978-3-642-45155-3_3
17. CherbLanc, F., Berthonneau, J., BrombLet, P. et aL. Influence of Water Content on the MechanicaL Behaviour of Limestone: RoLe of the CLay MineraLs Content. Rock Mechanics and Rock Engineering, 2016, VoL. 49, no 6, pp. 2033-2042. DOI 10.1007/s00603-015-0911-y
18. Götze, J. Chemistry, textures and physicaL properties of quartz — GeoLogicaL interpretation and technicaL appLication. MineraLogicaL Magazine, 2009, VoL. 73, no 4, pp. 645-671. DOI 10.1180/minmag.2009.073.4.645
19. Guha Roy, D., Singh, T.N., Kodikara, J. et aL. Effect of Water Saturation on the Fracture and MechanicaL Properties of Sedimentary Rocks. Rock Mechanics and Rock Engineering, 2017, VoL. 50, no 10, pp. 2585-2600. DOI 10.1007/s00603-017-1253-8
20. Yang S. FundamentaLs of petrophysics. Springer, BerLin, HeideLberg, 2017, 502 p. DOI 10.1007/978-3-662-53529-5
21. Kekeq: B., BiLim N. EvaLuation of BLast Induced Vibration and Air BLast Measurements Nearby a ResidentiaL Area. In: Drebenstedt C., SinghaL R. (eds) Mine PLanning and Equipment SeLection. Springer, Cham. Proceedings of the 22nd MPES Conference, Dresden, Germany, 14—19th October 2013. 2014, pp. 719-727. DOI 10.1007/978-3-319-02678-7_69.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
Кутуев Вячеслав Александрович1 — научный сотрудник лаборатории разрушения горных пород, e-maiL: sLavik1988@maiL.ru,
Жариков Сергей Николаевич1 — кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник, заведующий лабораторией разрушения горных пород, e-maiL: 333vista@maiL.ru, 1 Институт горного дела Уральского отделения Российской академии наук (ИГД УрО РАН), 620075 г. Екатеринбург, ГСП-219, Мамина-Сибиряка 58. Для контактов: Кутуев В.А., e-maiL: sLavik1988@maiL.ru
INFORMATION ABOUT THE AUTHORS
Kutuev V.A.1, Researcher at the Laboratory of rock destruction, e-maiL: sLavik1988@maiL.ru; Zharikov S.N.1, Cand. Sci. (Eng.), Leading researcher, head of the Laboratory, e-maiL: 333vista@maiL.ru;
1 The Institute of Mining of the UraL branch of the Russian Academy of Sciences, 620075, Ekaterinburg, Russia.
Получена редакцией 21.11.2019; получена после рецензии 11.02.2020; принята к печати 20.03.2020. Received by the editors 21.11.2019; received after the review 11.02.2020; accepted for printing 20.03.2020.
