авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 |

Методы снижения интенсивности сейсмических и ударных воздушных волн при проведении взрывных работ на горных предприятиях норильска

-- [ Страница 2 ] --

  Горизонтальная Vгор, вертикальная Vвер и общая скорость V горного массива в-7

Рисунок 1

Горизонтальная Vгор, вертикальная Vвер и общая скорость V горного массива в зависимости от приведенного расстояния при взрывах на рудника «Медвежий ручей», кривая 1” – результаты расчета по формуле М.А. Садовского.

Спектральный анализ записей смещения породы, полученных при взрывах блоков I, II, III, показал, что преобладающие периоды колебания массива в районе расположения комплекса ствола 9-бис рудника "Заполярный" находятся в интервале времени от 30 мс до 100 мс, причем колебания слабой интенсивности имеют наименьшие периоды колебаний. В случае взрыва зарядов достаточно большой мощности, когда горная порода в основаниях охраняемых объектов имеет максимальную амплитуду скорости смещения 30 50 мм/с, характерный период колебания породы достигает 70 100 мс. Исследования влияния замедлений зам между группами зарядов ВВ на интенсивность волн показали, что снижение интенсивности прекращается при зам 50 мс. Поэтому рекомендуется использование замедлений 50 мс; тогда при проведении расчетов масса заряда одной группы может быть принята равной массе заряда, безопасной при мгновенном взрывании.

Параллельно были проведены измерения величин давления на внешней поверхности стены ЗПМ ствола 9-бис от воздействия УВВ. Максимальное значение от воздействия УВВ на ЗПМ составляет Pfmax = 70 Па, что существенно меньше, чем нагрузка от воздействия сейсмических волн. Следовательно, параметры воздействия сейсмовзрывных волн на объекты комплекса ствола 9-бис при взрывах на северо-западном участке карьера рудника "Медвежий ручей" являются определяющими. Предложенные выше сейсмобезопасные параметры взрывов используются при проектировании БВР и разработке проектов массовых взрывов на руднике "Медвежий ручей".

Учитывая, то, что взрывы многократные, а обеспечение сохранности сооружений комплекса ствола 9-бис является очень важной задачей, возникла необходимость в разработке способов снижения интенсивности сейсмических волн путем использования искусственных преград. Для этого на карьере рудника "Медвежий ручей" были разработаны параметры траншей на пути распространения сейсмических волн и предварительного разрыхления (взрывное щелеобразование) горной породы вблизи основных блоков зарядов ВВ. Измерения взрывных волн при наличии искусственных преград в массиве показали, что способ "траншейного экранирования" приводит к ослаблению интенсивности сейсмических волн в 1,7 2,0 раза (рис. 2), а метод "щелеобразова­ния" в окрестности блоков ВВ – в 1,3 1,5 раза.

Рисунок 2

Значения горизонтальной скорости смещения Vгор в зависимости от приведенного расстояния при взрывах на руднике «Медвежий ручей», 1 – результаты взрыва без траншеи; 2 – результаты взрыва при наличии траншеи.

Исходя из этих результатов и установленных зависимостей затухания волн для максимизации эффекта ослабления интенсивности сейсмических волн был выбран способ "траншейного экранирования" взрывов, причем в отличие от традиционных траншей постоянной ширины, разработана методика проведения БВР с использованием расширяющихся по ширине траншей. Суть этого метода состоит в проведении взрывной отбойки таким образом, чтобы обиваемые блоки примыкали к траншее, и каждый следующий взрыв приводил к ее расширению. Подобное расположение взрывных блоков по отношению к экрану обеспечивает минимизацию «затекания» волн (дифракции) за экран, а также снижение воздействия волн на верхнюю часть ствола.

2. При проведении взрывных работ на карьерах Норильского промышленного района в условиях низких температур и сильных ветровых потоков необходимо учитывать 4-5 кратное увеличение интенсивности УВВ, вызванное фокусировками ударных волн, действующих на охраняемые сооружения.

В диссертации приводятся результаты исследований параметров сейсмических и ударных воздушных волн при массовых взрывах на карьерах рудника "Кайерканский", позволяющие оценить степень воздействия волн на охраняемые объекты и разработать рекомендации по параметрам взрывов, обеспечивающих безопасную эксплуатацию жилого массива и зданий мебельной фабрики г. Кайеркан, с учетом сезонного характера проведения БВР, горно-геологической структуры и климатических условий местности. Получены данные о параметрах волн от карьерных взрывов для нормальных климатических условий региона, т.е. в случае, когда температуры воздуха и скорости ветра не влияют на параметры УВВ. После этого были проведены измерения и сопоставление параметров сейсмических и ударных воздушных волн в весенне-летний и осенне-зимний периоды.

На рисунке 3 представлены значения горизонтальной Vг (кривая 1) и вертикальной Vв (кривая 2), составляющих скоростей смещения породы а также график полной скорости V (кривая 3), где (экспериментальные точки компонент скорости Vг и Vв соответственно обозначены значком "+" и ""). Экспериментальный график функции V() (см. рис.3, кривая 3) использовался для оценки предельно - допустимых мощностей зарядов ВВ на ступень замедления. В соответствии со СНиП-II-А.3-62 и СНиП-А.12-69 жилые дома, здания цехов больших размеров и промышленные сооружения с большим скоплением людей, в том числе новое и старое крупноблочное или кирпичное здание без антисейсмических усилителей, а таковыми являются здания мебельной фабрики и жилого массива г. Кайеркан, относятся ко II классу, и поэтому для них допустимая (пороговая) скорость колебания грунта при одноразовом и многоразовом взрывании имеет соответствующие значения = (15 20) мм/с и = (7.5 10) мм/с.

Исходя из этого были разработаны безопасные параметры ВР для мебельной фабрики и жилого массива г. Кайеркан при Vпор = 10 мм/с:

R, м 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000
Qк.з.в, кг 1085 2573 5026 86857 13791 20585 29310 40206

Рисунок 3

Зависимость скоростей смещения V от приведенного расстояния : 1 – горизонтальная составляющая; 2 – вертикальная составляющая; 3 – полная скорость

Аналогичным образом для УВВ на рис. 4 построена кривая изменения давления Рf в зависимости от приведенного расстояния , где экспериментальные точки различного периода измерений соответственно представлены значками "+", "" и "х".

Численный анализ результатов натурных измерений (рис. 4) параметров УВВ при взрывах на карьере рудника "Кайерканский" показы­ва­ют, что с точностью 15% величины избыточного давления Рf могут быть описаны быть описаны зависимостями:

Рf 0,0169-0.5 •105 Па, при 13.5 75 (3)

Рf 0,512-1.29•105 Па при 75 200 (4)

На основании нормативных документов и анализа специфики застройки зоны прилегающей к мебельной фабрике (основное здание мебельной фабрики, здание пожарных баков, АБК строителей и др.), а также схем расположения жилых зданий г. Кайеркан, определено, что допустимый интервал интенсивности УВВ находится в следующих пределах:

150 Па < Рf < 300 Па. (5)

Исходя из (5), были проведены расчеты Qпор в зависимости от расстояния R (600 R 2000 м) для случаев Рf пор. = 300, 200 и 150 Па.

Сравнение величин допустимых мощностей Qк.з.в. и Qпор. взрывов, полученных от воздействия соответственно сейсмических и воздушных волн, при выполнении критериальных условий Vпор. = 10 мм/с и Рf пор = 300 Па показывает, что, как правило, величины сейсмобезопасных мощностей взрывов получаются минимальными и поэтому именно сейсмобезопасность является определяющим фактором при проектировании БВР. Однако при этом необходимо учитывать, что взрывы в карьерах рудника "Кайерканский" в осенне-зимний период года производятся при суровых климатических условиях – температура воздуха достигает величины –500 С, а скорость ветра 15-25 м/с. В диссертации предложен метод расчета Рf в зависимости от климатических условий были вы­ведены формулы определения Рf. На основе выведенных формул показано, что для суровых погод­ных условий (Т = 300..-400 и по­рывов ветра со скоростью 15-20 м/с) нужно использовать увели­чива­ющий коэффициент 5 при расче­тах предельной мощности заря­дов, поэтому в некоторых случаях определяю­щим фактором может стать ударная воздушная волна.

3. Для повышения безопасности отбойки руды в очистных выработках подземных рудников Талнаха необходимо применять порядно-продольную схему взрывания, которая обеспечивает снижение интенсивности сейсмических волн в 2-2,5 раза и уменьшение перехода энергии в ударную воздушную волну в 1,5-2 раза по сравнению с порядно-поперечной схемой.

Изучалось влияние динамических параметров при различных схемах взрывания зарядов на устойчивость очистных выработок. Измерения параметров волн проводились при промышленных взрывах в очистных выработках длиной 120 м, шириной 8 м и высотой 4-8 м. Заряд в одном шпуре составлял 4,2 кг. Время замедления между инициированием соседних групп составляло 25-50 мс. На ступень замедления приходилось 40-84 кг ВВ, а общая масса ВВ на один взрыв, составляла 200-470 кг. Во всех случаях один борт очистной выработки был представлен твердеющей закладкой, а другой борт – рудным массивом. Исследования проводились при порядно – продольной и порядно – поперечной схемах инициирования зарядов ВВ. На расстояниях от места взрыва Rmax= 100-110 м и R min=1-10 м для измерений скорости смещения рудного массива Vр и закладки Vз применялись магнитные датчики скорости, а для измерения избыточного давления УВВ Рf – датчики давления.

Проводились замеры как для опытных взрывов с малыми зарядами Q = 0,5-2 кг, так и при промышленных взрывах с массами Q = 82,5 - 467,5 кг. Датчики скоростей смещения были помещены в руду и бетон на глубину 2м. Расстояния от взрыва до точек измерений составляло от 9 до 78 метров. На основании результатов исследований получены графики (рис. 5) вертикальной скорости смещения бетонной за­клад­ки Vзв (кривые 1 и 3) и руды Vрв (кривые 2 и 4) в зависимости от приведен­ного расстояния для порядно-поперечной (сплош­ные линии) и порядно-продольной (пун­ктирные линии) схем отбойки руды.

Значения скоростей смещения закладочного и рудного массивов имеет не­линейно затухающий ха­рактер. При скорости смещения в закладке выше, чем в руде, так как руда является более плотной и жесткой средой.

Измерения показали, что при применении порядно-попе­речной отбойки и рудный массив и массив твердеющей закладки получают меньшую скорость смещения и, соответственно, испытывает меньшую динамическую нагрузку. Это, по-видимому, обусловлено тем, что после подрыва первого ряда продольных зарядов между ее бетонным бортом и оставшейся частью отбиваемой руды возникает щель, препятствующая воздействию на массив взрывов последующих серий. При использовании порядно-поперечной схемы, взрыв зарядов каждой серии замедления сохраняется возможность прямого воздействия на вмещающий массив, что в итоге приводит к более сильному сейсмовоздействию, чем при порядно-продольной схеме.

 Зависимость вертикальных скоростей Vmв смещения от способа инициирования-23

Рисунок 5 - Зависимость вертикальных скоростей Vmв смещения от способа инициирования зарядов.

1 - закладка, поперечная отбойка;

2 - руда, поперечная отбойка;

3 - закладка, продольная отбойка;

4- руда, продольная отбойка.

Также измерения показали, что использование на рудниках короткозамедленного взрывания с интервалом 25-50 мс является рациональным, поскольку в этом случае сейсмические волны, генерируемые разными ступенями замедления, не накладываются друг на друга.

Спектральный анализ записей сейсмовзрывных волн показал, что большая часть записей распадается на два участка, первый участок с относительно невысокими частотами (периоды – 15-50 мс) и второй участок с более высокими частотами, причем в большей части случаев амплитуды второго участка оказывались выше, чем первого (рис. 6). В результате анализа осциллограмм и параметров ведения взрывных работ установлено, что второй участок осциллограммы вызван ударами кусков породы о почву выработки. Полученный эффект, проверенный в производственных условиях, указывает, что при ведении взрывных работ в кровле горных выработок удары обрушенной горной породы о почву являются более мощным источником сейсмических волн, чем сам взрыв. Детальный анализ показал, что именно этот эффект в значительной мере определяет различие сейсмического воздействия порядно-продольной и порядно-попе­речной схем взрывания – при первой схеме только порода, отбитая первым рядом падает на почву выработки, а не на разрушенную породу. Для дальнейшей минимизации сейсмического эффекта предлагается подсыпать подушку из раздробленной породы толщиной 15-20 см.

Рисунок 6 – Примеры осциллограмм вертикальной составляющей скорости смещения: а) в руде (датчик МДС-8д); б) в бетоне (датчик ВДМС-7).

Исследования УВВ также показали, что на одинаковых приведенных расстояниях избыточное давление Рf при порядно-продольной отбойке ниже, чем при порядно-поперечной схеме взрывания. При этом в результате статистической обработки и анализа данных измерений УВВ установлено:

  • в диапазоне расстояний R = 30-85 м и мощностей взрыва Q = 65-85 кг ВВ измеренные интенсивности Рf УВВ изменяются в пределах 5 – 12 КПа;
  • длительность положительной фазы + импульса давления при взрывании каждой ступени замедления в указанном диапазоне расстояний и мощностей изменяется в пределах 15-24 мс;
  • коэффициент перехода m энергии ВВ в энергию УВВ для порядно-поперечной схемы взрывания изменяется в пределах 0,0009-0,0017, для порядно-продольной – 0,0004-0,0008.

Как в случае использования порядно-поперечной, так и порядно-продольной схем взрывания, от первой ступени замедления получена более мощная УВВ по сравнению с последующими взрывами. При взрывании последующих ступеней замедления большое количество газов задерживается в частично разрушенной предыдущим взрывом обрушаемой руде и формируется более слабая УВВ.

Взаимодействие УВВ от взрыва разных ступеней замедления представляет собой сложную картину. При порядно-поперечной схеме взрывания на расстояниях УВВ от следующей ступени замедления (время замедления 25 мс) догоняют УВВ от предыдущей на расстоянии примерно 70 м, а порядно-пеперечной – 30 м. При «догоне» УВВ от двух следующих одна за другой ступеней замедления Рf результирующей УВВ возрастает в 1,4-1,5 раза. Поэтому на малых расстояниях (до 30 м) порядно-продольная отбойка дает большую интенсивность УВВ по сравнению с порядно-поперечной схемой взрывания, на расстояниях от 70-80 метров наблюдается противоположная картина, причем различия Рf достигают 1,5 и более раз.

Таким образом, результаты выполненных исследований свидетельствуют о том, что порядно-продольная схема отбойки с точки зрения уровней воздействия сейсмической и ударно-волновой нагрузок на вмещающие массивы горных выработок является более безопасной.

Заключение.

Диссертация представляет собой законченную научно-исследовательскую работу, в которой содержится новое решение задачи сохранности инженерных сооружений от негативного влияния взрывных работ, как в подземных условиях, так и на земной поверхности.

Основные научные и практические результаты диссертации заключаются в следующем.

1. Решены задачи определения предельно-допустимых зарядов ВВ в зависимости от расстояний – применительно к взрывным работам на карьерах «Медвежий ручей» и «Кайерканский» и разработаны рекомендации, позволившие обеспечить безопасную эксплуатацию ствола рудника «Заполярный» и жилых зданий г.Кайеркан.

2. Реализованы способы снижения сейсмического действия взрывов с помощью искусственно создаваемых траншей переменной ширины. Применение предложенных методов защиты ствола 9-бис р-ка "Заполярный" от влияния взрывов карьера "Медвежий ручей" позволило вовлечь в добычу дополнительно более 20 млн. т. руды на северо-западном участке карьера.

3. Показано, что в условиях Крайнего Севера при проведении массовых взрывов на карьерах давление ударной воздушной волны может увеличиваться в несколько раз. Для типичных условий суровых зим Норильска рост интенсивности УВВ достигает 4-5 раз.

4. Установлено, что при ведении взрывной отбойки в кровле выработок сейсмические волны состоят из двух участков - первого участка с относительно невысокими частотами (20-60 Гц) и второго более высокочастотного, причем в большей части случаев амплитуды второго участка оказывались выше, чем первого. Показано, что первый участок вызван взрывной волной, а второй участок - ударами кусков породы о почву выработки.

5. В результате проведенных исследований определено, что порядно-продольная схема отбойки руды в очистных выработках рудника «Октябрьский» является более безопасной. При использовании порядно-продольной схемы отбойки рудный массив и массив твердеющей закладки получают меньшую скорость и, следовательно, испытывают меньшую сейсмонагрузку, а потери энергии ВВ на энергию УВВ в 1,5-2 раза ниже, чем при порядно-поперечной схеме взрывания.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:



Pages:     | 1 || 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.