Разработка сейсмобезопасных методов ведения взрывных работ на подземных рудниках Хибин

Запорожец, Владимир Юрьевич

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Разработка сейсмобезопасных методов ведения взрывных работ на подземных рудниках Хибин
ВАК РФ 25.00.20, Геомеханика, разрушение пород взрывом, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика

Автореферат диссертации по теме "Разработка сейсмобезопасных методов ведения взрывных работ на подземных рудниках Хибин"

РАЗРАБОТКА СЕЙСМОБЕЗОПАСНЫХ МЕТОДОВ ВЕДНИЯ ВЗРЫВНИК РАБОТ НА ПОДЗЕМНЫХ РУДНИКАХ ХИБИН

Специальность 25.00.20 «Геомеханика, разрушение горных пород, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Апатиты 2004

Работа выполнена в Горном институте Кольского научного центра Российской Академии наук

Научный руководитель:

г доктор технических наук Козырев Сергей Александрович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук Епимахов Юрий Александрович; кандидат технических наук Ковалевский Владимир Николаевич

Ведущая организация:

Акционерное общество «Гипроруда».

Защита состоится 4 марта 2004 г.

диссертационного совета Д002.029.01 научного центра Российской академии Мурманской обл., ул. Ферсмана, д. 24.

в 14 час. 30 мин. на заседании

при Горном институте Кольского наук по адресу: 184209, г.Апатиты

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Горного института КНЦ РАН.

Авхореферат разослан «30 »

2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, к.т.н.

#->

О.Е.Чуркин

20291

" иьщлЛ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В связи с сокращением объемов добычи руды открытым способом одним из основных направлений дальнейшей разработки апатитовых месторождений Хибин является подземный способ. Рост удельного веса подземного способа добычи требует интенсификации отработки глубоких горизонтов, что предопределяет применение нескольких систем разработки. В настоящее время наибольшее распространение получили системы этажного принудительного обрушения с массовой отбойкой руды веерами глубоких скважин и подэтажная отбойка с торцевым выпуском руды, на долю которых приходится соответственно 60 и 40% добычи руды. Основной, объем буровзрывных работ приходится на массовые взрывы, а затраты на их производство в себестоимости добычи достигают до 30-50%.

Использование высокоэффективных способов взрывной отбойки и оптимальных параметров БВР позволило достичь приемлемого качества дробления массива горных пород. Но применение крупномасштабных массовых взрывов с общим весом ВВ от 100 до 350 т приводит к ряду негативных. эффектов, вызванных сейсмическим действием взрывов, что не позволяет полностью реализовать возможности системы этажного принудительного обрушения с отбойкой руды веерами глубоких скважин. При этом в наибольшей степени сейсмическому действию подвержены выработки днища блока и массив горных пород в смежных секциях. При переходе горных работ на более глубокие горизонты проблема обеспечения сохранности горных выработок стала еще более актуальной, так как при совместном действии статических и динамических напряжений значительно снизилась их устойчивость, что потребовало применения различных видов крепей. Известные методики определения массы сейсмически безопасных зарядов при отбойке не учитывают особенностей геометрического расположения плоских систем зарядов и горных выработок, что требует более детальной оценки сейсмического действия взрывов и разработки новых методик расчета.

Постоянное приближение фронта горных работ к зданиям промышленного и гражданского назначения, отработка. стыковочных зон между подземными и открытыми горными работами в условиях сложного рельефа местности, а также отработка блоков-целиков и отбойка-в них стыковочных секций, в которых одновременно взрываемый вес ВВ достигает 300-400 т, требует обеспечения сохранности не только горных выработок, но и жилых зданий и промышленных сооружений в районе промплощадок рудников.

Поэтому оценка сейсмического действия массовых взрывов, разработка сейсмобезопасной технологии отбойки и методик расчета сейсмоопасных зон

для различных ситуаций при подземной отработке месторождений вырастает в актуальную проблему для горнорудных предприятий.

Цель работы заключается в разработке технологии ведения взрывных работ при отработке мощных рудных месторождений на основе исследования сейсмического действия взрьюов, обеспечивающей безопасность взрывных работ.

Основная идея работы заключается в использовании эффекта пространственного изменения скоростей смещения вблизи границ отбойки и на пути распространения сейсмических волн с учетом рельефа местности и фунтовых условий при обосновании методических положений расчета сейсмоопасных зон и выборе способов управления сейсмическим действием взрывов.

Задачи исследований

1. Исследовать сейсмическое действие массовых взрывов на,подземные горные выработки при веерных схемах расположения взрывных скважин в секциях и различных вариантах их отбойки.

2. Исследовать сейсмическое действие массовых взрывов на поверхностные сооружения и выявить наиболее значимые факторы, определяющие сейсмоэффект.

3. Разработать инженерные методы расчета сейсмоопасных зон для горных выработок при отбойке руд веерными зарядами, распределенными в плоскости значительных размеров и для поверхностных сооружений с учетом влияния рельефа местности и особенностей восприятия колебаний фунтом и фундаментом зданий.

4. Разработать способы управления сейсмическим действием взрывов и технологию ведения взрывных работ, обеспечивающих

безопасность взрывных работ.

Методика исследований. При выполнении данной работы использовался комплексный метод исследований, включающий анализ отечественного и зарубежного опыта ведения взрывных работ на глубоких горизонтах подземных рудников;- инструментальные наблюдения за сейсмическим действием взрывов в подземных условиях и на,дневной поверхности; исследования методом конечных элементов напряженного состояния массива горных пород; применение методов математической статистики с обработкой экспериментальных данных на'ПЭВМ; полигонные и промышленные испытания разработанных методов взрывания.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

1. При определении величины скорости смещения на контуре горных выработок, расположенных- непосредственно под массовым взрывом, необходимо руководствоваться не общим весом ВВ в ступени замедления, а только его частью, величина которого определяется геометрическими размерами секций, высотой днища блока, местоположением и ориентацией выработок относительно плоскости отбойки.

2. Сейсмическое действие массовых взрывов на поверхностные здания и сооружения при совместном ведении открытых и подземных горных работ определяется при прочих равных условиях соотношением высотных отметок дна карьера и взрываемой секции, ее местоположением в границах шахтного поля и размером барьерного целика.

3. Снижение интенсивности сейсмических колебаний на поверхностные здания и сооружения в ближней зоне действия взрывов может быть обеспечено за счет разновременного взрывания вееров как по высоте секции, так и по фронту отбойки, использования оптимального интервала замедления и применения систем неэлектрического инициирования зарядов.

Наиболее существенные научные результаты;

- установлены закономерности пространственного изменения скоростей смещения при различных соотношениях геометрических размеров взрываемых секций, заключающиеся в формировании асимметричного волнового поля относительно границ отбойки;

- установлено, что при отбойке веерами скважин, рассредоточенных в плоскости значительных размеров, сейсмический эффект в днище блока определяется не общим весом ВВ в ступени замедления, а только его частью, величина которого определяется геометрическими размерами секций, высотой днища блока, местоположением и ориентацией выработок относительно плоскости отбойки;

- разработана новая методика расчета сейсмоопасных зон для горных выработок при отбойке руд веерными зарядами, распределенными в плоскости значительных размеров, в которой учитывается степень зажима, геометрические размеры секций и местоположение горных выработок относительно границ отбойки;

- выявлена взаимосвязь колебаний грунта и фундаментов зданий в различных зонах действия взрыва, заключающаяся в том, что в ближней зоне скорости смещения грунта в 1.2-1.4 раза превышают скорости смещения фундамента зданий, а в дальней зоне имеет место обратная тенденция, на основе чего предложено при расчете сейсмоопасных зон в качестве критерия сейсмической опасности принимать скорость смещения грунта с введением поправки на коэффициент восприятия колебаний фундаментом;

- выявлено, что при отработке стыковочных зон между подземными и открытыми горными работами в условиях сложного рельефа земной поверхности происходит усиление интенсивности сейсмических колебаний за счет дополнительного к прямым волнам проявления' вторичных волн, отраженных от борта карьера и направленного их воздействия по барьерному целику как волноводу на охраняемые объекты;

- разработана методика расчета сейсмоопасных зон для поверхностных объектов, отличающаяся учетом влияния рельефа местности и особенностей реакции грунта и фундаментов зданий на сейсмические воздействия.

Личный вклад автора состоит в проведении экспериментальных исследований, разработке способов отбойки с учетом сейсмического действия, выявления закономерностей пространственного изменения скоростей смещения вблизи границ отбойки и на пути распространения сейсмических волн, обосновании методических положений расчета сейсмоопасных зон, разработке технологии ведения взрывных работ при отработке стыковочных зон.

Достоверность научных результатов подтверждается корректным анализом и обобщением предыдущих научных исследований, использованием современных технических средств для оценки сейсмического действия взрыва, промышленными экспериментами, положительными результатами внедрения технологических разработок.

Практическое значение работы;

- обоснован порядок отбойки секций в блоках-целиках на начальной и завершающих стадиях их отработки, обеспечивающий минимальное сейсмическое воздействие на массив горных пород, горные выработки и поверхностные сооружения;

- обосновано конечное положение фронта горных работ, при котором целесообразно применять систему этажного ггринудительного обрушения с массовой отбойкой руды;

- разработана технология отбойки стыковочных секций одним массовым взрывом с общим весом более 300 тонн ВВ, включающая: выбор местоположения и предельных размеров компенсационной камеры для создания необходимого коэффициента разрыхления и обеспечения экранирования сейсмовзрывных волн при встречном взрывании; обоснование предельных весов ВВ на ступень замедления и схемы коммутации массовых взрывов, обеспечивающих допустимые уровни динамических нагрузок на выработки днища блока и поверхностные сооружения.

Реализация результатов работы. Результаты исследований и практические рекомендации вошли составной частью в ряд новых инструкций и методик: «Инструкция по расчету радиуса сейсмически опасных зон при массовых взрывах для

объектов промплошадок» Апатиты-Кировск, ГОИ КНЦ РАН, 1990; «Инструкция по расчету радиуса сейсмически опасных зон при массовых взрывах для жилых массивов и подземных горных выработок» Апатиты-Кировск, ГОИ КНЦ РАН, 1994, 1998 г.г.; «Мероприятия по снижению сейсмического действия массовых взрывов при попадании в зону их действия сооружений промышленного назначения и жилых зданий» Апатшы, ГОИ КНЦ РАН, 1990. Кроме того, разработаны и внедрены на рудниках Хибин регламенты: на порядок ведения очистных работ, выбора оптимальной мощности массовых взрывов, очередности их проведения с целью снижения динамических проявлений горного давления (1993). Разработанные способы отбойки, технология ведения взрывных работ и методы снижения сейсмического действия взрывов широко используются при отработке действующих и проектировании новьк горизонтов рудников ОАО «Апатит».

Апробация работы. Основные положения работы докладывались на международном симпозиуме «Горное дело в Арктике» (С-Петербург, 1994 г.); на Международной научной конференции «Проблемы и перспективы освоения минерального сырья и подземного пространства Северо-Запада России» (г. Апатиты, 1999 г.), на второй международной научной конференции «Физические проблемы разрушения горных пород» (С-Петербург, 2000 г.); ежегодно на технических советах и комиссиях по горным ударам ОАО «Апатит».

Публикации. По теме диссертации автором опубликовано 8 печатных работ, в том числе разработано в соавторстве 4 инструкции по расчету сейсмоопасных зон от подземных массовых взрывов.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из 4 глав, введения и заключения, изложенных на 140 страницах машинописного текста, содержит 42 рисунка, 12 таблиц, список литературы из 92 наименований.

Диссертационная работа выполнялась в Горном институте Кольского научного центра Российской академии наук в течение 1990 - 2003 гг. в рамках государственной научно-технической программы № 16 «Безопасность населения и народнохозяйственных объектов с учетом риска возникновения природных и техногенных катастроф», а также по общеакадемической проблеме 3.2.1.3 «Научные основы совершенствования отбойки горных пород при открытой и подземной разработке полезных ископаемых», в которых автор принимал участие как исполнитель работ.

Автор выражает искреннюю признательность научному руководителю д,т.н. САКозыреву и сотрудникам Горного института СБЛукичеву, А.Н£нютину, С.В.Зубареву, АГ.Кершинскому за участие и помошь в проведении исследований, а также работникам ОАО «Апатит», способствовавшим реализации результатов исследований. Особую благодарность автор приносит академику Н.Н.Мельникову и

докт.техн.наук ААКозыреву, за внимание, советы и консультации, которые способствовали написанию и завершению диссертации

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ_

Увеличение объемов добычи полезных ископаемых подземным способом приводит к понижению глубины горных работ и, как следствие, к усилению проявлений горного давления, что резко повышает требования к адаптации применяемых систем разработки к новым горно-геологическим условиям.

При подземной разработке месторождений полезных ископаемых одним из основных производственных процессов, оказывающих влияние на остальные звенья технологии добычи, являются взрывные работы. К основным задачам в деле совершенствования взрывной технологии в горнодобывающей промышленности относится разработка способов управления дробящим и сейсмическим действием взрывов.

За последние годы достигнут определенный прогресс в создании физических основ действия взрыва как в сплошных, так и в трещиноватых средах. Различным аспектам проблемы управления дробящим и сейсмическим действием взрыва посвящены работы ученых Н.В. Мельникова, МА Садовского, Е.И. Шемякина, В.Н.Родиоиова, Б.Н.Кутузова, В.Н.Мосинца, ВАБоровикова, ВАПадукова, М.Г.Менжулина, Г.ГШарамонова, С.Д.Викторова, Н.Н.Казакова, ВАБелина, Е.И.Ефремова, МВ.Друкованного, АНЛХанукаева, В.ВАпушкина, НМ.Сырникова, Г.Г.Юревича, Ю.В.Демидова, СА. Козырева, Д.С.Подозерского, ЮЛКапленко,

B.И.Машукова, П.СМиронова, Г.ПМирзоева, АГ.Протосени, ВЛ.Трушко, ОАБайконурова, АА. Спивака, М.В.Курлени, В.Н.Опарина, ААЕременко и многих других.

Трудами этих ученых внесен значительный вклад в теорию и практику развития взрывного дела при подземной и открытой разработке рудных месторождений.

Применительно к подземным рудникам Хибин большой вклад в совершенствование взрывных работ внесли В.В.Гущин, Ю.В.Демидов, ВА.Антоненко, СА.Козырев, Д.С.Подозерский, ФА.Риттер, С.В.Лукичев,

C.А.Едигарев, А.В.Григорьев и др.

Анализ научно-технической литературы и практического опыта подземной разработки мощных рудных месторождений в условиях высокого горного давления с применением системы этажного принудительного обрушения и оценка специфики отбойки руд при этих системах показали, что на горнорудных предприятиях все еще существует проблема повышения качества

дробления напряженных сред и снижения негативных воздействий от массовых взрывов как на горные выработки, так и на поверхностные сооружения.

В связи с все более усложняющимися условиями эксплуатации рудных залежей и необходимостью отработки блоков-целиков различного назначения, безусловно, возрастает роль научно-обоснованного выбора технологии ведения взрывных работ в этих условиях с учетом эффективных способов управления горным давлением.

Широкие исследования по сейсмике взрывов при подземной отработке рудных месторождений показали, что в силу крайнего разнообразия горногеологических условий разработки, применяемых технологий очистной выемки и взрывной отбойки вопросы сейсмической безопасности не могут быть решены без выполнения сейсмометрических наблюдений на конкретных объектах.

Поэтому в целях обеспечения безопасности при проведении крупномасштабных взрывов необходимо всестороннее изучите его различных проявлений. При этом, на первый план выдвигается комплекс задач по количественной оценке дробящего действия взрыва и уровня сейсмического воздействия в окружающей среде и на дневной поверхности, поиску новых подходов к технологии ведения взрывных работ и ее технологических параметров, способной обеспечить качественное дробление напряженных сред и снизить сейсмическое действие на подземные горные выработки и поверхностные сооружения.

В рамках решения указанных задач защищаются следующие научные положения, выдвинутые автором:

/. При определении величины скорости смещения на контуре горных выработок, расположенных непосредственно под массовым взрывом, необходимо руководствоваться не общим весом ВВ в ступени замедления, а только его частью, величина которого определяется геометрическими размерами секций, высотой днища блока, местоположением и ориентацией выработок относительно плоскости отбойки.

В настоящее время обеспечение устойчивости горных выработок достигается за счет расположения их за пределами зоны интенсивного действия взрыва, крепления или путем снижения веса зарядов. Однако в системах с массовым обрушением и площадным выпуском руды комплекс всех откаточных, подготовительно-нарезных и вентиляционных выработок не может быть отнесен за пределы сейсмически опасной зоны, и по своему назначению они располагаются непосредственно под массовым взрывом, а крепление выработок значительно удорожает добычу руды.

Известные методики определения массы сейсмически безопасных зарядов при отбойке не учитывают особенностей геометрического расположения плоских систем зарядов и горных выработок. Обычно горные выработки эксплуатируются в

непосредственной близости от района массовых взрывов, на расстояниях намного меньших размеров отбиваемых слоев. Поэтому известные методики верны лишь в той мере, в которой действительный заряд можно считать сосредоточенным, т.е. когда охраняемая выработка находится на расстоянии от места взрыва значительно дальше характерного размера слоя зарядов.

В целях установления основных требований к технологии взрывных работ по фактору сейсмической безопасности были проведены длительные наблюдения за сейсмическим действием подземных массовых взрывов на горные выработки и окружающий массив горных пород, в результате которых получены новые ранее неизвестные сведения о характере сейсмического воздействия на горные выработки при веерных схемах расположения взрывных скважин.

На первом этапе исследований в целях установления зоны влияния массовых взрывов, где возможны необратимые локальные деформации массива были использованы данные о сейсмическом действии массовых взрывов на различных расстояниях от границ отбойки. Оконтуривание зоны, где возможны необратимые локальные деформации в массиве, производили по критической скорости смещения в волне сжатия, которая для рассматриваемых условий составляет величину 0.15 - 020 м/с. Радиус данной зоны описывается эмпирической зависимостью, полученной по результатам экспериментальных наблюдений:

где: Л - расстояние от центра секции до границы зоны сотрясательного воздействия взрыва, м; - коэффициент, учитывающий влияние угла прихода сейсмических волн в точку наблюдения; 0 - общий вес ВВ, кг; [V] -критическая скорость смещения в волне сжатия, см/с; 5 - фронтальная площадь сечения отбиваемой секции, м; Т - толщина взрываемой секции, м; № -величина линии наименьшего сопротивления, м.

Полученные данные свидетельствуют о том, что радиус данной зоны зависит как от общего веса ВВ, так и от геометрических размеров секции, параметров буровзрывных работ и угла между фронтом отбойки и точкой наблюдения. При этом, скорости смещения в тыльную сторону массива по фронту отбойки получаются в среднем в 133 раза больше, чем с флангов секции, а максимальный размер зоны неупругих деформаций при общих весах массовых взрывов от 50 до 300 т ВВ изменяется от 80 до 250 м. Т.е. в пределах этих зон возможно нарушение сплошности массива, раскрытие существующих трещин, сдвижение блоков относительно друг друга и, как следствие, потери скважин в смежных секциях. Полученные данные

позволяют выбирать такие веса массовых взрывов, которые обеспечивают минимальное воздействие на законтурный массив.

На втором этапе исследований рассматривалось сейсмическое действие массовых взрывов на горные выработки, расположенные непосредственно под отбиваемой сеющей в зависимости от ее местоположения в границах отбойки (рис. 1).

Рис.1. Соотношение скоростей смещения под взрываемыми секциями в зависимости от их местоположения в границах шахтного поля.

При этом установлено, что в секциях под висячим боком соотношение скоростей смещения на контуре горных выработок в центре секции по отношению к скоростям смещения на флангах со стороны обрушенных пород составляет 1:(1.0+1.1), а со стороны не обрушенного массива 1:(1.4+1.6), в то время как в лежачем боку (при таких же параметрах секций) величины скоростей смещения во всех сечениях примерно равны. Для вырезных секций характерно увеличение скоростей с обоих флангов по отношению к центру секции. Заглубление вырезных секций более чем на ее толщину дает еще 20% прирост скоростей смещения. При этом, чем больше ширина взрываемой секции по фронту отбойки, тем меньший наблюдается прирост скоростей смещения в угловых зонах секции. Это связано с уменьшением вклада дальних зон в плоскости веера в общий сейсмическийэффект массового взрыва. Такой же эффект наблюдается и при увеличении высоты взрываемой секции. Т.е. при различных сочетаниях расположения горных выработок в' днище блока относительно отбиваемого слоя не весь вес ВВ в ступени замедления

определяет сейсмоэффект, а только его часть зависящая от

местоположения выработки и расстояния до нижней границы отбойки.

Экспериментально выявлено, что для выработок, расположенных перпендикулярно фронту отбойки, определяется только для слоя,

ограниченного в обе стороны от оси охраняемой выработки расстоянием в две высоты днища блока, а для выработок, расположенных параллельно фронту отбойки, определяется для участка на первом подэтаже которого сконцентрировано наибольшее количество ВВ. К таким участкам, при веерном расположении скважин относится зона непосредственно примыкающая к буровым выработкам, ограниченная также расстоянием в две высоты днища блока. В этой же серии экспериментов выявлено, что по мере удаления веера от вертикальной плоскости отбойки (увеличения толщины отбиваемой секции) происходит увеличение скоростей смещения на контуре горных выработок за счет увеличения степени зажима.

Проведенные исследования явились базой для создания методических положений для оценки уровня сейсмического воздействия на горные выработки.

На основе экспериментальных данных получена эмпирическая зависимость для определения расчетной скорости смещения (V) при веерной схеме расположения зарядов ВВ и порядном взрывании, характерных для подземных рудников Хибин

где Кс - коэффициент сейсмичности; Я — расстояние от начала взрываемого веера до точки наблюдения, м; х - расстояние по горизонтали от взрываемого веера до точки наблюдения, м (х>0); е - основание натурального логарифма; /суммарная высота вееров, взрываемых на одну ступень, м; дзкв — эквивлентный вес заряда на ступень замедления в зависимости от ориентации выработки относительно фронта отбойки, кг.; Т- толщина взрываемой секции, м.

Зависимость (2) отражает изменение условий геометрического расположения отбиваемого слоя и охраняемой выработки и показывает, что в плоскости отбойки сейсмический эффект тем меньше зависит от массы заряда в ступени, чем ближе точка регистрации находится к плоскости заряда. Увеличение высоты и ширины отбиваемого слоя выше некоторого предела уже не приводит к росту сейсмического эффекта в точке регистрации, так как вклад краевых зон отбиваемого слоя в сейсмический эффект на этих расстояниях становится незначительным. Переход от общего веса ВВ в ступени замедления к эквивалентному позволяет значительно увеличить объем массового взрыва без расширения сейсмоопасной зоны и обеспечить сохранность горных выработок.

V = 2.1 Кс *(1 + е)— 5т(0.023Г+0.5), См/с

(2)

2. Сейсмическое действие массовых взрывов на поверхностные здания и сооружения при совместном ведении открытыхи подземныхгорныхработ определяется при прочих равных условиях соотношением высотных отметок дна карьера и взрываемой секции, ее местоположением в границахшахтного поляиразмеромбарьерного целика.

Одной из важнейших проблем для действующих горнодобывающих предприятий ОАО «Апатит», которые расположены вблизи населенных пунктов, является определение степени воздействия взрывных работ, проводимых в карьерах и рудниках, на устойчивость жилых зданий и промышленных сооружений.

Проведенные Горным институтом КНЦ РАН экспериментальные исследования показали, что основное влияние на интенсивность сейсмического воздействия оказывают следующие факторы: общий вес ВВ и вес ВВ в ступени замедления; количество ступеней и интервал замедления между ними; наличие выработанного пространства между отбиваемым массивом и охраняемым объектом; мощность наносов, на которых расположены охраняемые объекты и гидрогеологические условия. При этом для конкретных горно-геологических условий в различных зонах действия взрыва указанные параметры сказываются по-разному.

Проведенные дополнительные исследования по выявлению степени воздействия массовых взрывов на сооружения показали, что на расстояниях менее 500 м от взрывов в условиях сложного рельефа местности и наличия барьерного целика между открытыми и подземными горными работами интенсивность сейсмических колебаний не подчиняется ранее установленным закономерностям. Поэтому была поставлена цель - более детально исследовать ближнюю зону и оценить интенсивность колебаний в районе жилых и производственных зданий.

С точки зрения сейсмической безопасности наибольшую опасность представляют взрывы, проводимые на Южном крыле гор.+252 м Кировского рудника и гор.+322 м Юкспорской прирезки. При этом кратчайшее расстояние до зданий промышленного назначения составляет 300 м, а для жилых зданий поселка - 650 м. При приближении фронта очистных работ на гор.+252 м к проектной границе отбойки, расстояние до охраняемых объектов промплощадки сократится до 170 м, а для жилых зданий поселка до 570 м.

Если руководствоваться имеющимися инструктивными материалами, то на этих расстояниях представляется весьма проблематичным обеспечить плановую производительность рудников из-за необходимости уменьшения объемов массовых взрывов.

Применительно к рассматриваемым условиям комплекс сооружений промплощадки Кировского рудника расположен на вершине уступа, который образовался в процессе выемки руды подземными и открытыми горными работами. При этом фронт подземных горных работ развивается в сторону Саамского карьера при постоянном уменьшении барьерного целика между ними. При отработке барьерного целика, когда дно карьера находится значительно ниже подземных отбиваемых секций, за счет образовавшейся свободной поверхности при короткозамедленных взрывах происходит многократное отражение сейсмических волн, наложение которых на прямые приводит к усилению их интенсивности и направленному их воздействию по барьерному целику, как волноводу, на охраняемые объекты. Интенсивность сейсмических волн в данном случае зависит от размера барьерного целика, ориентировки секции относительно карьера, мощности массового взрыва и, в частности от веса ВВ в ступени замедления.

Проведенные исследования показали, что при последовательном приближении фронта горных работ к границам карьера при одинаковом отношении ширины барьерного целика к корню кубическому из максимального веса ВВ в ступени замедления происходит усиление интенсивности колебаний вблизи охраняемых сооружений промплощадки. При этом выявлено, что наиболее заметное усиление колебаний начинается при ширине барьерного целика менее 500 м, а при достигнутых на сегодняшний день размерах барьерного целика (100-150 м) усиление достигло двух и более раз.

В данном случае коэффициент усиления колебаний за счет наличия барьерного целика, разности высотных отметок взрыва и охраняемых объектов и от ориентировки секции относительно карьера описывается следующей эмпирической зависимостью

(3)

где /?^<500 м - ширина барьерного целика на уровне центра секции, -

коэффициент, учитывающий ориентировку секций по отношению к карьерному пространству.

Коэффициент усиления колебаний за счет наличия барьерного целика учитывается тогда, когда ширина барьерного целика на уровне центра секции составляет менее 500 м.

С учетом выявленных особенностей сейсмического действия взрывов уточнена методика расчета, в которой скорость смещения в основании зданий и сооружений, радиус сейсмической зоны и сейсмобезопасный вес зарядов находятся по следующим зависимостям, выведенных на основе сейсмометрических наблюдений в условиях Объединенного Кировского рудника.

В случае расположения охраняемых объектов на внешней границе полусферы с радиусом R<1000 м, не отделенных от взрываемой секции выработанным пространством:

4-1,304

V = 145- К^ -Ка-К,-К6

Я = 45.47.

К (_и

(4)

(5)

Яст 141-Ю11 Ky.-K.-K.-K,} ' (6)

где V - расчетная скорость смещения в основании зданий и сооружений, см/с; [V] — допустимая скорость смещения фунта в основании охраняемых сооружений, см/с; Яф - фактическое расстояние от центра взрыва до охраняемого сооружения, м; Rco - радиус сейсмически опасной зоны при производстве массового взрыва, м; qcm максимальный вес ВВ в ступени замедления, кг. Ку. - коэффициент, учитывающий условия взрывания (для вырезных секций с одной вертикальной плоскостью обнажения /^,, = 1,15; для секций с двумя вертикальными плоскостями обнажения и поднятыми воронками выпуска Ку,=00,9; для секций с двумя вертикальными плоскостями обнажения, разделанном компенсационном пространстве не менее 15% от объема секции и подпуске руды в предыдущей секции не менее 70% -Ку,= 0,85). Ка - коэффициент, учитывающий ориентировку секций по отношению к охраняемым объектам; Кг=0,6\Н - коэффициент, учитывающий усиление колебаний грунта в зависимости от мощности наносов (учитывается при Н>25м) для необводненных условий; Н - мощность наносов, м; /Q=0,74 Я0'22 - коэффициент увеличения сейсмичности для водонасыщенных грунтов (учитывается при уровне грунтовых вод менее 4,5 м от поверхности).

В настоящее время в качестве критерия сейсмической опасности общепринятой считается максимальная скорость смещения грунта в основании зданий.

Проведенные дополнительные исследования по выявлению степени воздействия массовых взрывов на сооружения (рис.2) показали, что важное значение имеет взаимодействие колебаний грунта и фундамента, так как фундамент далеко не полностью повторяет движения грунта, особенно при сопоставлении амплитуд скоростей смещения.

0.4------

0.2------г

0-1-----—

0 20 40 60 SO 100 Приведенное расстоянив,мЛ<г*Ш.

Рис.2. Зависимость относительной скорости смещения фундаментов зданий от приведенногорасстояния.

Из представленных данных следует, что для рассматриваемых условий относительная скорость смещений фундаментов зданий выражается зависимостью вида К,ф = Уф/Уф = 3,94(ÄV)"°,4° , где К^ф - коэффициент восприятия колебаний

фундаментом; У^ и Уф - соответственно скорость смещения rpyirra и фундамента, см/с; Ry - приведенное расстояние (отношение фактического расстояния к корню кубическому из веса заряда в ступени замедления).

Так как реакция здания на колебания грунта определяется восприятием колебаний фундаментом, при расчетах сейсмической безопасности наземных объектов в качестве допустимой скорости смещений необходимо принимать скорость смещения фундамента.

При этом в расчетах в качестве критерия сейсмической опасности принимается допустимая скорость смещения груша с введением поправки на восприятие колебаний, которая вычисляется по полученной эмпирической зависимости.

Таким образом, на основе экспериментальных данных установлено, что набольшим сейсмическим эффектом обладают вырезные секции как на горные выработки, так и на поверхностные сооружения, а обоснованный выбор критерия сейсмической опасности для зданий и сооружений в различных зонах действия взрыва с учетом рельефа местности позволили разработать новую методику расчета сейсмоопасных зон.

3. Снижение интенсивности сейсмических колебаний на поверхностные здания и сооружения в ближней зоне действия взрывов может быть обеспечено за счетразновременного взрывания вееров как по высоте секции, так и по фронту отбойки, использования оптимального интервала замедления и применения систем неэлектрического инициирования зарядов.

При ведении взрывных работ в подземных условиях сейсмическое действие взрыва на поверхности во многом зависит от горнотехнических условий производства массового взрыва, таких как: направленность сейсмического действия группы зарядов большой протяженности; порядок взрывания; наличие дополнительных открытых поверхностей; наличие экранирующих зон на пути распространения сейсмической волны. Приближение фронта горных работ к охраняемым объектам приводит к снижению как общего веса ВВ, так и веса ВВ в ступени замедления и увеличению числа массовых взрывов, что значительно усложняет организацию горных работ. Поэтому изыскание путей снижения сейсмического действия массовых взрывов является первоочередной задачей.

На основе выявленных закономерностей о сейсмическом действии взрывов в ближней зоне разработан порядок отбойки барьерного целика между открытыми и подземными горными работами, определено местоположение вырезных секций, как наиболее сейсмоопасных, и веса зарядов ВВ на ступень замедления. Предложены схемы монтажа и инициирования массовых взрывов.

Показано, что с точки зрения обеспечения плановой производительности рудника массовые взрывы с весом ВВ в ступени замедления менее 3000 кг уже не оправдывают себя с экономической точки зрения. Поэтому установлена область применения системы этажного принудительного обрушения с массовой отбойкой руды в конкретных условиях.

При допустимой скорости смещения К=5см/сек для производственных зданий, находящихся в удовлетворительном состоянии, радиус сейсмически опасной зоны составит Лп,=328м. Учитывая, что при многократном воздействии массовых взрывов здания получили незначительные повреждения, допустимая скорость должна быть уменьшена до Р=3см/сек. В данном случае сейсмически безопасные расстояния составят 425 м. Это расстояние является граничным для системы этажного принудительного обрушения с массовой отбойкой руды. Оставшуюся часть барьерного целика рекомендовано отрабатывать системой подэтажного обрушения с торцевым выпуском руды.

Так как переход с одной системы разработки на другую требует значительного времени с сохранением плановой добычи, то для системы этажного принудительного обрушения снижение интенсивности сейсмических колебаний на поверхностные здания и сооружения в ближней зоне действия взрывов может быть обеспечено путем уменьшения веса заряда в ступени замедления за счет разновременного взрывания вееров как по высоте секции, так и по фронту отбойки, использования оптимального интервала замедления и применения систем неэлектрического инициирования зарядов.

В данном случае технология предусматривает соосное расположение вееров скважин на буровых горизонтах, а вблизи границы обрушения бурение спаренных или

строенных вееров на расстоянии 2-3-х ЛНС для создания гарантируемой подвижки отбитого массива, так как из-за нарушенности массива установить буровой станок на расстоянии, соответствующем ЛНС, не представляется возможным. В данной технологии также предусмотрено одновременное взрывание соосно расположенных вееров на одно замедление в целях исключения их подбоя. При такой технологии и параметрах секций на близких расстояниях от промплощадки невозможно обеспечить сейсмобезопасый вес ВВ в ступени. Поэтому, чтобы сохранить объем массового взрыва и выдержать вес ВВ в ступени замедления были впервые проведены эксперименты по раздельному взрыванию вееров на подэтажах и в плоскости отбиваемого слоя, что обеспечивалось соответствующим монтажом взрывной сети. При этом значительно снижается сейсмическое действие взрыва как на горные выработки и массив горных пород, так и на поверхностные сооружения. Данные рекомендации были приняты за основу при монтаже массовых взрывов и широко стали применяться при управлении действием взрывов.

Одним из способов снижения сейсмического действия взрывов является правильный выбор интервалов замедления между ступенями. В настоящее время на руднике применяют детонаторы с интервалом между ступенями в 23 мсек. В целях изучения влияния интервала замедления на интенсивность сейсмических колебаний были проведены сейсмометрические наблюдения за взрывами, в которых использовались интервалы замедлений в 23,46 и 69 мсек.

При проведении данных экспериментов также выявлено, что при интервалах замедления в 46 мсек интенсивность колебаний примерно на 20% ниже, чем при 23 мсек, а при 69 мсек остается примерно на том же уровне, но происходит смещение спектра в низкочастотный диапазон (/=6-15 Гц). Снижение интенсивности колебаний вызвано изменением условий интерференции сейсмических волн при взрыве смежных ступеней. Так как частоты собственных колебаний для наиболее распространенных конструкций зданий и сооружений находятся в диапазоне 2-10 Гц, а при г =69 мсек преобладающие частоты колебаний составляют 15 Гц, то для рассматриваемых условий вынужденные колебания грунтов и собственные колебания зданий могут совпадать, что может привести к резонансным явлениям. Поэтому использовать замедления более 50 мсек не рекомендуется, а оптимальным для данных условий является диапазон от 40 до 50 мсек.

При применяемых параметрах отбиваемых секций и схемах монтажа обеспечить интервал замедления в 40 - 50 мсек с помощью применяемых средств инициирования не представляется возможным. Поэтому предложено для этих целей использовать систему не электрического инициирования СИНВ-Ш, которая за счет большего количества ступеней позволяет обеспечить заданный диапазон замедлений.

К настоящему времени на Кировском руднике в блоке 19/24 в вырезной ленте произведено три массовых взрыва с помощью СИНВ-Ш. Проведенные инструментальные замеры уровня сейсмических колебаний вблизи инженерного корпуса и в поселке Кукисвумчорр за взрывами с различными схемами инициирования, но с одинаковыми параметрами БВР показали, что за счет увеличения интервала замедления до 40 мс произошло снижение интенсивности колебаний в поселке почти в два раза, а в районе промплощадки в 1.5 раза по сравнению с интервалом замедления в 23 мсек.

Технология очистной выемки на действующих горизонтах подземных рудников Хибин предусматривает их отработку от центра к флангам с одной или двумя разрезками. При применении на гортоите двух разрезок образуются блоки-целики, отработка которых в условиях высокого горного давления вызывает определенные трудности. Особенно неблагоприятные условия создаются при подготовке секций и их отбойке, начиная с расстояний, при которых происходит взаимодействие статических напряжений от встречных фронтов.

Исходя из выявленных особенностей сейсмического действия массовых взрывов на горные выработки и поверхностные сооружения, которые отражены в первом и втором гаучном положениях, разработан порядок и последовательность ведения горных работ в блоках — целиках, заключающиеся в следующем.

На начальном этапе отработки блока-целика выбирается место расположения вырезной ленты. Предпочтительным является ее заложение вдали от консоли необрушенных пород. Длина и ширина вырезной ленты выбираются исходя из условия качественного дробления руды и приемлемого уровня воздействия на горные выработки и поверхностные сооружения. Минимальная длина при этом составляет - 60 м, а максимальная толщина - 2025 м, что и принято в проектах на отработку горизонтов, в том числе и блоков — целиков. В этот же период отработки заглубление вырезной ленты по отношению к основному фронту горных работ должно быть не больше двух ее размеров по толщине. Большее заглубление приводит к возрастанию сейсмического действия как на горные выработки, так и на оставшуюся часть массива целика. Дальнейшее развитие горных работ в блоке-целике должно вестись таким образом, чтобы секции смежные с вырезной располагались по отношению к целику боковой стороной, направляя при этом фронт волны в сторону от целика, что, согласно первому научному положению, снижает уровень сейсмического воздействия на массив в 1.33 раза по сравнению с их расположением длинной стороной. Такое ведение горных работ позволяет уменьшить динамические воздействия на массив горных пород целика и тем самым сохранить его целостность и в дальнейшем уменьшить потери скважин.

Самым сложным при отработке блоков-целиков является подготовка и отбойка стыковочных секций. Исходя из геомеханической ситуации для условий Хибинских рудников толщина стыковочной секции должна быть не менее 80-85 м. При принятой высоте горизонта 70 м и длине секции по фронту отбойки 60-70 м одним массовым взрывом с общим весом ВВ 360-440 т необходимо отбить 900-1100 тыс. тонн руды. С учетом того, что путем соответствующей схемы электровзрывной сети можно обеспечить развитие взрыва от двух флангов стыковочной секции к ее центру только путем взрывания не более 15 ступеней, вес заряда каждой ступени замедления составит 20-25 тонн ВВ. При этом последние группы зарядов будут взрываться на удалении менее Юм друг от друга и, следовательно, сейсмическое воздействие на выработки днища блока и поверхностные сооружения будет обусловлено одновременным воздействием зарядов от двух фронтов отбойки, общий вес которых составит 40-50 т ВВ. Длительные наблюдения за сейсмическим действием массовых взрывов на подземные горные выработки позволили установить, что в незакрепленных выработках интенсивное развитие старых трещин и заколов и отколы мощностью до 0,5 м происходят при скорости смещения от 1.0 до 1.5 м/сек, а в выработка, закрепленных бетонной крепью, незначительные признаки повреждения наблюдаются при скоростях смещения 1.1-1.2 м/сек. Исходя из этих соображений максимальный вес ВВ в ступени замедления для данных горно-геологических условий не должен превышать 12 т. Ниже этого уровня обеспечивается и сейсмобезопасное производство массового взрыва для поверхностных сооружений. Но обеспечить с помощью современных средств инициирования такую раскладку ВВ по ступеням при соосном взрывании вееров на подэтажах не представляется возможным. Поэтому было рекомендовано производить раздельное взрывание вееров на подэтажах с опережением на ступень верхних по отношению к нижним. Но и в этом случае при таких объемах отбойки не удается обеспечить сейсмобезопасный вес ВВ в ступени замедления при отбойке стыковочных секций.

Снижения сейсмического действия можно достичь, если обеспечить выравнивание фронтов отбойки по простиранию рудного тела до уровня стыковочной секции, за счет чего снижается влияние углового зажима и концентрация напряжений переносится за пределы зоны стыковочной секции. Но создание широкого фронта по простиранию рудного тела с обоих фронтов противоречит основным принципам отработки блока-целика с позиций геомеханики, суть которых заключается в том, что первоначально узким фронтом с обоих сторон отрабатывается вырезная лента, затем отбивается стыковочная секция, в результате чего образуется разгрузочная зона и оставшиеся части блока-целика отрабатываются вкрест простирания в области пониженных

напряжении. Но так как решающим фактором при выборе способов отбойки является сохранность жилых и производственных зданий, а также горных выработок, то принято решение принять за основу предлагаемый порядок отработки блоков-целиков. Чтобы выявить, как скажется изменение порядка отработки на напряженное состояние в блоке-целике, было проведено математическое моделирование с использованием пакета программ реализации метода конечных элементов применительно к решению задач геомеханики в трехмерной постановке. Для сравнения вариантов были выполнены расчеты по оценке напряженного состояния в стыковочной секции гор.+460 м Юкспорского крыла Кировского рудника при узком (проектном рис.За) и широком фронте очистных работ (рисЗб).

а б

Рис. 3. Проектное (а) и предлагаемое (б) конечное положение фронта очистныхработ перед отбойкой стыковочной секции

На основании выполненных расчетов рекомендовано подойти к границам стыковочной секции широким фронтом (рис. 3), ширина которого должна быть не менее чем в 2.0-2.5 раза больше длины стыковочной секции по простиранию рудного тела.

Учитывая тот факт, что отбойка стыковочной секции производится одним взрывом с отбойкой вееров начиная с флангов к центру секции, последние группы зарядов будут взрываться на удалении менее. 10 м друг от друга, сейсмическое воздействие на выработки днища блока будет обусловлено одновременным взрывом веерных зарядов от двух фронтов, что в условиях

сильного зажима и высокой напряженности массива может привести к значительным разрушениям выработок откаточного и вентиляционного горизонтов. Одним из способов снижения сейсмического действия в данном случае является исключение совместного взрывания вееров путем создания внутри секции компенсационных полостей. По технологическим соображениям были приняты следующие размеры компенсационной полости: по простиранию рудного тела - 8-10 м; вкрест простирания 45-50 м; по высоте - на высоту буроподсечного горизонта. Создание компенсационной полости указанных выше размеров вполне приемлемо по геомеханическим условиям, что и предопределило ее использование при выборе варианта отбойки стыковочной секции.

После определения места заложения и размера компенсационной полости была разработана схема коммутации массового взрыва и произведена раскладка ВВ по ступеням замедления. Выбор веса ВВ на ступень замедления осуществлялся исходя из допустимых скоростей смещения для выработок горизонта откатки и жилых зданий поселка Кукисвумчорр. Расчет ожидаемых скоростей смещения на контуре выработок днища блока и для жилой зоны производился по методикам, разработанным в первом и втором научных положениях по зависимостям (2,4,5, 6).

Данные рекомендации были использованы в проектах и на практике при отработке блоков-целиков на гор.+252 м Кировского крыла и на гор.+460 м Юкспорского крыла Кировского рудника.

Отработка блока-целика на гор.+252 м показала, что ориентировка секций тыльной стороной к стыковочной зоне и предварительная отбойка треугольника висячего бока непосредственно над стыковочной секцией приводят к раскрытию существующих трещин в блоке - целике, что в сочетании с высокой напряженностью массива привело к значительной потере скважин в стыковочной секции, в результате чего вместо запланированных 317 т ВВ было заряжено только 250 т.

При отбойке же стыковочной секции на гор.+460 м удалось практически полностью реализовать заложенные в проект разработанные мероприятия. Процент потерь скважин не превысил при этом 3% от их общего числа, что позволило равномерно разместить 360 т ВВ в отбиваемом массиве. Обследование выработок днища блока после массового взрыва показало, что выработки горизонта откатки, закрепленные торкретбетоном, находятся в удовлетворительном состоянии. Проведенные сейсмометрические наблюдения на горизонте откатки показали, что скорости смещения на контуре откаточных ортов и штреков не превысили 120 см/сек, что ниже допустимых для данного класса выработок и ниже расчетных. Инструментальными замерами также не

выявлено превышения скоростей смещения грунта и в основании жилых и производственных зданий.

Следует отметить, что при отработке всех блоков-целиков в выработках днища блока проводились защитные мероприятия в виде бурения разгрузочных скважин и крепление выработок различными видами крепей в зависимости от их состояния.

Таким образом, разработанная технология ведения взрывных работ при отработке блоков-целиков и на завершающей стадии отбойки стыковочных секций позволила обеспечить не только качественное дробление руды, но и сейсмобезопасное производство массовых взрывов.

Суммарный экономический эффект от внедрения разработанных мероприятий на подземных рудниках Хибин составил двадцать пять миллионов рублей в действующих ценах.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ_

В диссертации, являющейся научной классификационной работой, в которой на основе установленных особенностей сейсмического действия массовых взрывов на горные выработки и поверхностные сооружения и закономерностей изменения напряженно-деформированного состояния массива разработан ряд научно-технических предложений, совокупность которых позволяет обеспечить повышение эффективности и безопасности взрывных работ при подземной разработке мощных месторождений.

Основные научные и практические выводы, полученные в результате завершенных исследований, заключаются в следующем.

1. Установлены закономерности пространственного изменения скоростей смещения на контуре горных выработок при различных вариантах отбойки и условиях взрывания.

2. Установлено, что при отбойке веерами скважин, рассредоточенных в плоскости значительных размеров сейсмический эффект в днище блока определяется не общим весом ВВ в ступени замедления, а только его частью, величина которого определяется геометрическими размерами секций, высотой днища блока, местоположением и ориентацией выработок относительно плоскости отбойки.

3. Разработана новая методика сейсмоопасных зон для горных выработок при отбойке руд веерными зарядами.

4. Выявлена взаимосвязь колебаний грунта и фундаментов зданий в различных зонах действия взрыва и обоснованы критерии сейсмической опасности для грунтов различных категорий по сейсмичности.

5. Выявлены особенности сейсмического действия подземных массовых взрывов на поверхностные сооружения при отработке стыковочных зон между подземными и открытыми горными работами в условиях сложного рельефа земной поверхности.

6. Установлены оптимальные интервалы замедления для подземных массовых взрывов.

5. Разработана методика расчета сейсмоопасных зон для поверхностных объектов, отличающаяся учетом влияния рельефа местности и особенностей реакции грунта и фундаментов зданий на сейсмические воздействия.

6. Обоснованы параметры сейсмобезопасной и экономически выгодной технологии ведения взрывных работ при отработке блоков-целиков различного назначения.

7. С учетом разработанных рекомендаций ведется отработка стыковочной зоны между подземными и открытыми работами Кировского рудника, отработаны блоки-целики на гор+252 и 460м.

8. Суммарный экономический эффект от внедрения разработанных мероприятий составил 25 млн. рублей в действующих ценах.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Опыт отработки мощных рудных тел встречными фронтами в условиях высокого горного давления (Соавторы: С.А.Козырев, А.Н.Енютин, С.Н.Дяченко, М.И. Гусев)// Горный журнал.- 1995.- № 3. - С.35-39.

2. Сейсмическое действие подземных массовых взрывов на поверхностные сооружения. (Соавторы: САКозырев, С.Г.Зерщиков)// Горный журнал.-1999.-№ 9. - С.63-66.

3. Прогнозирование и профилактика горных ударов на подземных рудниках. (Соавторы: А.В. Григорьев, В.ССвгашн, М.ВАккуратов, АА.Козырев, В.И. Панин, ВА Мальцев) // Горный журнал.-1999.-№9. - С23-28.

4. Указания по управлению обрушением покрывающих пород, охране сооружений и природных объектов от вредного влияния подземных разработок на рудниках открытого акционерного общества «Апатит» (Соавторы: А.А.Козырев, Ю.В.Демидов, В.А.Мальцев)//Апатиты: КНЦ РАН, 2002.- 51 с.

5. Инструкция по расчету радиуса сейсмически опасных зон при массовых взрывах на подземных рудниках П.О. «Апатит». (Соавторы: С.А.Козырев, С.В.Лукичев, СВ. Зубарев)//Апатиты: КНЦ РАН, 1990. - 17с.

6. Инструкция по расчету сейсмически опасных зон при массовых взрывах на подземных рудниках П.О. «Апатит». (Соавторы: С.А.Козырев,С.ВЛукичев, СВ. Зубарев)// Апатиты: КНЦ РАН, 1994. - 18с.

7. Инструкция по расчету сейсмически опасных зон при массовых взрывах на подземных рудниках ОАО «Апатит» (Соавторы: СА.Козырев, С.ВЛукичев, Э.И.Фаттахов)//Апатиты: КНЦ РАН, 1998.-21с.

8. Инструкция по расчету сейсмически опасных зон от подземных массовых взрывов и взрывов в карьере для поверхностных сооружений, горных выработок и бортов уступов. (Соавторы: СА.Козырев, С.В.Лукичев, Э.И. Фаттахов)// Апатиты: КНЦ РАН, 2000. -36 с.

Автореферат

Запорожец Владимир Юрьевич

РАЗРАБОТКА СЕЙСМОБЕЗОПАСНЫХ МЕТОДОВ ВЕДЕНИЯ ВЗРЫВНЫХ РАБОТ. НА ПОДЗЕМНЫХ РУДНИКАХ ХИБИН

Технический редактор ВА.Ганичев

Лицензия серия ПД №00801 от 06 октября 2000 г.

Подписано к печати 26.01.2004

Формат бумаги 60x84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная.

Гарнитура Times/Cyrillic

Уч.-изд.л. 1.4. Заказ № 6. Тираж 100 экз.

Ордена Ленина Кольский научный центр им.С.М.Кирова 184209, Апатиты, Мурманская область, Ферсмана, 14

*-24ö£

РНБ Русский фонд

2GG4-4 2G291

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Запорожец, Владимир Юрьевич

1. СОСТОЯНИЕ ТЕОРИИ И ПРАКТИКИ ПО УПРАВЛЕНИЮ 12 ДРОБЯЩИМ И СЕЙСМИЧЕСКИМ ДЕЙСТВИЕМ МАССОВЫХ ВЗРЫВОВ.

1.1. Горно-геологические, горнотехнические и геомеханическне 12 особенности отработки Хибинских апатитовых месторождений.

1.2. Применяемые системы разработки при подземной разработке 19 мощных рудных месторождений.

1.3. Опыт отработки блоков-целиков в удароопаспых условиях.

1.4. Анализ исследований по сейсмическому действию массовых 33 взрывов.

Выводы по главе I.

2. ИССЛЕДОВАНИЕ СЕЙСМИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ 45 МАССОВЫХ ВЗРЫВОВ НА ГОРНЫЕ ВЫРАБОТКИ И ОКРУЖАЮЩИЙ МАССИВ.

2.1. Основные положения.

2.2. Исследование сейсмического действия массовых взрывов на 47 горные выработки вблизи границ отбойки.

2.3. Исследование сейсмического действия массовых взрывов на 51 горные выработки, расположенных в днище блока, при различных геометрических размерах отбиваемых секций.

2.4. Оценка состояния массива после производства массовых 57 взрывов.!.

2.5. Разработка методики расчета сейсмически опасных зон для горных выработок

Выводы по главе II.

3. ИССЛЕДОВАНИЕ СЕЙСМИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ 70 МАССОВЫХ ВЗРЫВОВ НА ПОВЕРХНОСТНЫЕ СООРУЖЕНИЯ.

3.1. Краткая характеристика района наблюдений.

3.2. Состояние зданий и сооружений поселка Кукисвумчорр.

3.3. Допустимые значения сейсмоколсбаний грунта в основании 76 сооружений.

3.4. Допустимые значения сейсмоколебаний грунта в основании 80 сооружений.

3.5. Оценка влияния общего веса ВВ и веса ВВ в ступени замедления 84 на сейсмический эффект.

3.6. Влияние особенностей рельефа на проявление интенсивности 87 сейсмического воздействия при массовых взрывах.

3.7. Оценка интенсивности колебаний при отработке барьерных 89 целиков между открытыми и подземными горными работами.

3.8. Разработка методики оценки сейсмически опасных зон при 94 производстве массовых взрывов.

3.9. Разработка компьютерной программы оценки и прогноза сейсмической опасности массовых взрывов.

Выводы по главе 3.

4. ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ СЕЙСМОБЕЗОПАСНОЙ И 110 ЭКОНОМИЧЕСКИ ЭФФЕКТИВНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ВЗРЫВНЫХ РАБОТ ПРИ ОТРАБОТКЕ БЛОКОВ-ЦЕЛИКОВ РАЗЛИЧНОГО НАЗНАЧЕНИЯ.

4.1. Обоснование технических решений при отработке барьерных целиков между открытыми и подземными горными работами

4.2. Обоснование технических решений при отработке блоков целиков

Выводы по главе 4.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Разработка сейсмобезопасных методов ведения взрывных работ на подземных рудниках Хибин"

За последние годы достигнут определенный прогресс в создании физических основ действия взрыва как в сплошных, так и в трещиноватых средах. Различным аспектам проблемы управления дробящим и сейсмическим действием взрыва посвящены работы ученых Н.В.Мельникова, М.А.Садовского, Е.И.Шемякина, В.Н.Родионова, Б.Н.Кутузова, В.Н.Мосинца, В.А.Боровикова, В.А.Падукова, М.Г.Менжулина, Г.П. Парамонова, С.Д.Викторова, Н.Н.Казакова,

A.Л.Белина, Е.И.Ефремова, М.В.Друкованного, А.Н.Ханукаева, В.В.Адушкина, Г.Г.Юревича, С.А.Козырева, Ю.П.Капленко, В.И.Машукова, П.С.Миронова, Г.Г.Мирзоева, А.Г.Протосени, О.А.Байконурова, А.А.Спивака, М.В.Курлени,

B.Н.Опарина, А.А.Еременко и многих других.

Применительно к подземным рудникам Хибин большой вклад в совершенствование взрывных работ внесли В.В.Гущин, Ю.В.Демидов,

B.А.Антоненко, С.А.Козырев, Д.С.Подозерский, Ф.А.Риттер. С.В.Лукичев,

C.А.Едигарев, А.В.Григорьев и др.

Анализ научно-технической литературы и практического опыта подземной разработки мощных рудных месторождений в условиях высокого горного давления с применением системы этажного принудительного обрушения и оценка специфики отбойки руд при этой системе показали, что на горнорудных предприятиях все еще существует проблема повышения качества дробления напряженных сред и снижения негативных воздействий от массовых взрывов как на горные выработки, так и на поверхностные сооружения.

В связи с все более усложняющими условиями эксплуатации рудных залежей и необходимостью отработки блоков-целиков различного назначения, безусловно, возрастает роль научно-обоснованного выбора технологии ведения взрывных работ в этих условиях с учетом эффективных способов управления горным давлением.

Широкие исследования по сейсмике взрывов при подземной отработке рудных местррождений показали, что в силу крайнего разнообразия горио-геологических условий разработки, применяемых технологий очистной выемки и взрывной отбойки вопросы сейсмической безопасности не могут быть решены без выполнения сейсмометрических наблюдений на конкретных объектах.

Поэтому в целях обеспечения безопасности при проведении крупномасштабных взрывов необходимо всестороннее изучение его различных проявлений. При этом, на первый план выдвигается комплекс задач по количественной оценке дробящего действия взрыва и уровня сейсмического воздействия в окружающей среде и на дневной поверхности, поиску новых подходов к технологии ведения взрывных работ и ее технологических параметров, способной обеспечить качественное дробление напряженных сред и снизить сейсмическое действие на подземные горные выработки и поверхностные сооружения.

В связи с сокращением объемов добычи руды открытым способом одним из основных направлений дальнейшей разработки апатитовых месторождений Хибин является подземный способ. Рост удельного веса подземного способа добычи требует интенсификации отработки глубоких горизонтов, что предопределяет применение нескольких систем разработки. В настоящее время наибольшее распространение получили системы этажного принудительного обрушения с массовой отбойкой руды веерами глубоких скважин и подэтажная отбойка с торцевым выпуском руды, на долю которых приходится соответственно 35 и 65% добычи руды.

Массовые взрывы на подземных рудниках с общим весом ВВ от 35 до 350 т, при веерных схемах расположения взрывных скважин характеризуются как неравномерным распределением ВВ в отбиваемом слое, так и значительными размерами отбиваемых слоев, площадь которых изменяется от 3000 до 7000 м2. Вес ВВ взрываемых зарядов распределен по ступеням замедления неравномерно и может изменяться от 2 до 35 т. Применение системы этажного принудительного обрушения с отбойкой руды веерами глубоких скважин предусматривает расположение во взрываемом блоке большого количества выработок различного назначения (материально ходовых, вентиляционных и откаточных), которые необходимо поддерживать в безопасном состоянии на период отработки блока. С другой стороны, наличие высокого горного давления и воздействие взрывов в смежных секциях приводит к разуплотнению массива и сдвижению отдельных частей блоков, что несомненно сказывается на качестве обуривания массива и дробления горной массы.

Особую сложность при отработке глубоких горизонтов вызывает отработка стыковочных зон между подземными и открытыми горными работами в непосредственной близости от зданий промышленного и гражданского назначения в условиях сложного рельефа местности, а также отработка блоков-целиков и отбойка в них стыковочных секций, в которых одновременно взрываемый вес ВВ достигает 300-400 т. При таких взрывах возникает необходимость обеспечения сохранности не только горных выработок, но и жилых зданий и промышленных сооружений в районе промплощадок рудников.

Несмотря на определенные успехи в решении основных научно-технических проблем сейсмики промышленных взрывов, существующие методики расчета требуют уточнения и более полного учета всех факторов, влияющих на сейсмоэффект массовых взрывов.

Поэтому оценка сейсмического действия массовых взрывов, разработка сейсмобезопасной технологии отбойки и методик расчета сейсмоопасных зон для различных ситуаций при подземной отработке месторождений является весьма актуальной проблемой для горнорудных предприятий.

Цель работы заключается в разработке технологии ведения взрывных работ при отработке мощных рудных месторождений на основе исследования сейсмического действия взрывов, обеспечивающей безопасность взрывных работ.

Основная идея работы заключается в использовании эффекта пространственного изменения скоростей смещения вблизи границ отбойки и на пути распространения сейсмических волн с учетом -рельефа местности и грунтовых условий при обосновании методических положений расчета сейсмоопасных зон и выборе способов управления сейсмическим действием взрывов.

Задачи исследований.

1. Исследовать сейсмическое действие массовых взрывов на подземные горные выработки при веерных схемах расположения взрывных скважин в секциях и различных вариантах их отбойки.

3. Разработать инженерные методы расчета сейсмоопасных зон для горных выработок при отбойке руд веерными зарядами, распределенными в плоскости значительных размеров и для поверхностных сооружений с учетом влияния рельефа местности и особенностей восприятия колебаний грунтом и фундаментом зданий.

4. Разработать способы управления сейсмическим действием взрывов и технологию ведения взрывных работ, обеспечивающих безопасность взрывных работ.

Методика исследований. При выполнении данной работы использовался комплексный метод исследований, включающий анализ отечественного и зарубежного опыта ведения взрывных работ на глубоких горизонтах подземных рудников; инструментальные наблюдения за сейсмическим действием взрывов в подземных условиях и на дневной поверхности; исследования методом конечных элементов напряженного состояния массива горных пород; применение методов математической статистики с обработкой экспериментальных данных на ПЭВМ; полигонные и промышленные испытания разработанных методов взрывания.

Основные научные положения, защищаемые автором.

1. При определении величины скорости смещения на контуре горных выработок, расположенных непосредственно под массовым взрывом, необходимо руководствоваться не общим весом ВВ в ступени замедления, а только его частью, величина которого определяется геометрическими размерами секций, высотой днища блока, местоположением и ориентацией выработок относительно плоскости отбойки.

3. Снижение интенсивности сейсмических колебаний на поверхностные здания и сооружения в ближней зоне действия взрывов может быть обеспечено путем уменьшения веса заряда в ступени замедления за счет разновременного взрывания вееров как по высоте секции, так и по фронту отбойки, использования оптимального интервала замедления и применения систем неэлектрического инициирования зарядов.

Наиболее существенные научные результаты:

- выявлено, что при отработке стыковочных зон между подземными и открытыми горными работами в условиях сложного рельефа земной поверхности происходит усиление интенсивности сейсмических колебаний за счет дополнительного к прямым волнам проявления вторичных волн, отраженных от борта карьера и направленного их воздействия по барьерному целику как волноводу на охраняемые объекты;

Практическое значение работы:

- разработана методика расчета сейсмоопасных зон для поверхностных объектов, отличающаяся учетом влияния рельефа местности и особенностей реакции грунта и фундаментов зданий па сейсмические воздействия;

- обосновано конечное положение фронта горных работ, при котором целесообразно применять систему этажиого принудительного обрушения с массовой отбойкой руды;

Реализация результатов работы. Результаты исследований и практические рекомендации вошли составной частью в ряд новых инструкций и методик: "Инструкция по расчету радиуса сейсмически опасных зон при массовых взрывах для объектов промплошадок. Апатиты-Кировск, ГОИ КНЦ РАН, 1990,"; "Инструкция по расчету радиуса сейсмически опасных зон при массовых взрывах для жилых массивов и подземных горных выработок. Апатиты-Кировск, ГОИ КНЦ РАН, 1994, 1998 г.г.; "Мероприятия по снижению сейсмического действия массовых взрывов при попадании в зону их действия сооружений промышленного назначения и жилых зданий. Апатиты, ГОИ КНЦ РАН, 1990". Кроме того, разработан и внедрен на I рудниках Хибин Регламент на порядок ведения очистных работ, выбора оптимальной ^ мощности массовых взрывов, очередности их проведения с целью снижения динамических проявлений горного давления (1993). Разработанные способы отбойки, технология ведения взрывных работ и методы снижения сейсмического действия взрывов широко используются при отработке действующих и проектировании новых горизонтов рудников ОАО "Апатит".

Апробация работы. Основные положения работы докладывались на международном симпозиуме "Горное дело в Арктике" (С-Петербург, 1994 г.); на Международной научной конференции "Проблемы и перспективы освоения минерального сырья и подземного пространства Северо-Запада России (г. Апатиты, 1999 г.), на второй международной научной конференции «Физические проблемы разрушения горных пород» (С-Петербург, 2000 г.); ежегодно на технических советах и комиссиях по горным ударам ОАО "Апатит".

Диссертационная работа выполнялась в Горном институте Кольского научного центра Российской академии наук в течение 1990 - 2003 гг. в рамках государственной научно-технической программы № 16 "Безопасность населения и народнохозяйственных объектов с учетом риска возникновения природных и техногенных катастроф", а также по общеакадемической проблеме 3.2.1.3 "Научные основы совершенствования отбойки горных пород при открытой и подземной разработке полезных ископаемых", в которых автор принимал участие как исполнитель работ.

Автор выражает искреннюю признательность научному руководителю д.т.н. С.А.Козыреву и сотрудникам Горного института С.В.Лукичеву, А.Н.Енютину, С.В.Зубареву, А.Г.Кершинскому за участие и помощь в проведении исследований, а также работникам ОАО "Апатит", способствовавшим реализации результатов исследований. Особую благодарность автор приносит академику Н.Н.Мельникову и докт.техн.наук А.А.Козыреву, за внимание, советы и консультации, которые способствовали написанию и завершению диссертации

Заключение Диссертация по теме "Геомеханика, разрушение пород взрывом, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика", Запорожец, Владимир Юрьевич

Выводы по главе 4

На основании опыта отработки блоков-целиков на подземных рудниках Хибин можно сделать следующие выводы.

1. При отработке стыковочных зон исходя из фактора сейсмической безопасности и экономической целесообразности определена область рационального применения систем этажного и подэтажного обрушения.

2. Разработаны способы управления действием взрыва, заключающиеся в раздельном взрывании вееров на подэтажах. Разработаны схемы коммутации массовых взрывов, позволяющие обеспечить расчетный вес ВВ в ступени замедления.

3. Выявлен оптимальный интервал замедления при короткозамедленном взрывании и впервые для подземных рудников Хибин предложено использовать не электрические системы инициирования.

4. Разработаны рекомендации по отработке блоков-целиков, в которых показано, что:

• Места заложения блоков-целиков должны выбираться на участках вдали от тектонических разломов.

• Выбор местоположения стыковочной секции должен определяться исходя из ее размещения в зонах с пониженной концентрацией статических напряжений.

• В целях более безопасной отработки блоков-целиков наиболее целесообразно стыковочную секцию располагать в центре рудного тела, с созданием широкого фронта очистных работ до начала ведения подготовительных и буровых работ в секции.

• Не допускать создания узкого фронта очистных работ с соотношением сторон менее 1:2 из-за формирования зон высоких концентраций напряжений вблизи угловых зон и очистного пространства.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации, являющейся научной классификационной работой и имеющей важное народнохозяйственное значение, в которой на основе установленных особенностей сейсмического действия массовых взрывов на горные выработки и поверхностные сооружения и закономерностей изменения напряженно-деформированного состояния массива разработан ряд научно-технических предложений, совокупность которых позволяет обеспечить повышение эффективности и безопасности взрывных работ при отработке блоков-целиков в условиях подземной разработки удароопасных апатито-нефелиновых месторождений.

Основные научные и практические выводы, сделанные в результате завершенных исследований, заключаются в следующем.

1. Установлены закономерности изменения скоростей смещения на контуре горных выработок при веерных схемах бурения скважин в зависимости от геометрических размеров секций, количества плоскостей обнажения и пространственного расположения выработок относительно границ отбойки, заключающиеся в том, что:

- под висячим боком в секциях с двумя вертикальными плоскостями обнажения при их ширине по фронту отбойки в два и более раз больше ее толщины соотношение скоростей смещения по оси секции по отношению к скоростям смещения на флангах со стороны не обрушенного массива составляет как 1: (1,4 :1,6), а со стороны обрушенных пород 1: (1,0 : 1,1);

- для выработок, расположенных перпендикулярно фронту отбойки сейсмический эффект определяется не общим весом ВВ в ступени замедления, а только частью слоя (приведенным весом ВВ), ограниченного в обе стороны от оси охраняемой выработки расстоянием в две высоты днища блока. Для выработок, расположенных параллельно фронту отбойки приведенный вес ВВ определяется зоной, непосредственно примыкающей к буровым выработкам, где сконцентрировано наибольшее количество ВВ и ограниченной также расстоянием в две высоты днища блока;

- увеличение высоты и ширины отбиваемого слоя более 4-х расстояний до охраняемой выработки уже не приводит к росту сейсмического эффекта в выработках горизонта откатки из-за незначительного вклада краевых зон отбиваемого слоя в сейсмический эффект на этих расстояниях;

- при отбойке вырезных секций при их углублении не более чем на толщину секции достигается улучшение качества дробления и наименьший сейсмический эффект на горные выработки и поверхностные сооружения из-за снижения степени зажима в угловых зонах.

2. Разработана новая методика расчета сейсмоопасных зон для горных выработок при отбойке руд веерными зарядами, распределенными в плоскости значительных размеров, в которой учитывается степень зажима, геометрические размеры секций и местоположение горных выработок относительно границ отбойки.

3. Выявлена взаимосвязь колебаний грунта и фундаментов зданий в различных зонах действия взрыва, заключающаяся в том, что в ближней зоне скорости смещения грунта в 1.2-1.4 раза превышают скорости смещения фундамента зданий, а в дальней зоне имеет место обратная тенденция, на основе чего предложено при расчете сейсмоопасных зон в качестве критерия сейсмической опасности принимать скорость смещения грунта с введением поправки на коэффициент восприятия колебаний фундамента. Это позволило значительно увеличить объем массового взрыва без расширения сейсмоопасной зоны и обеспечить заданную производительность горизонта.

4. Выявлено влияние рельефа местности на интенсивность сейсмических колебаний от подземных массовых взрывов в зависимости от угла подхода сейсмических волн к плоскости уступа и разности отметок между взрывом и охраняемыми объектами.

6. Исходя из выявленных особенностей сейсмического действия веерных зарядов, распределенных в плоскости значительных размеров на горные выработки и поверхностные сооружения обоснован порядок отбойки секций в блоке-целике на начальной и завершающих стадиях его отработки, обеспечивающий минимальное сейсмическое воздействие на массив горных пород в блоке-целике, горные выработки и поверхностные сооружения.

7. Установлены закономерности изменения напряженно-деформированного состояния массива горных пород в блоке-целике при различных положениях фронта горных работ и обосновано конечное его положение перед отбойкой стыковочной секции, обеспечивающее снижение до 1.5 раз уровня статических напряжений и создающее более благоприятные условия для отбойки.

8. Разработана технология отбойки стыковочных секций одним массовым взрывом с общим весом более 300 тонн ВВ, включающая:

- выбор местоположения и предельных размеров компенсационной камеры для создания необходимого коэффициента разрыхления и обеспечения экранирования сейсмовзрывных волн при встречном взрывании;

- обоснование предельных весов ВВ на ступень замедления и схемы коммутации массового взрыва, обеспечивающих допустимые уровни динамических нагрузок на выработки днища блока и поверхностные сооружения.

9. С учетом разработанных рекомендаций отработано два блока-целика на гор. +252 м Кировского крыла и гор.+460 м Юкспорского крыла Кировского рудника. Часть рекомендаций заложена в проект отработки блока-целика +410 м Юкспорского крыла.

10. Суммарный экономический эффект от внедрения разработанных мероприятий при отработке двух блоков-целиков на Кировском руднике составил двадцать пять миллионов рублей в действующих ценах.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Опыт отработки мощных рудных тел встречными фронтами в условиях высокого горного давления (Соавторы: С.А.Козырев, А.Н.Енютин, С.Н.Дяченко, М.И.Гусев)// Горный журнал.- 1995.- № 3. - с.35-39.

2. Сейсмическое воздействие подземных массовых взрывов на поверхностные сооружения. (Соавторы: С.А.Козырев, С.Г.Зерщиков)// Горный журнал.-1999.- № 9. - с.63-66.

3. Прогнозирование и профилактика горных ударов на подземных рудниках. (Соавторы: А.В.Григорьев, В.С.Свинин, М.В.Аккуратов, А.А.Козырев,

B.И.Панин, В.А.Мальцев) // Горный журнал.- 1999.-№9. - с.23-28.

4. Сейсмический эффект подземных массовых взрывов (Соавторы:

C.А.Козырев, Э.И.Фаггахов, С.Г.Зерщиков,)// (В печати).

5. Влияние фунтовых условий и рельефа местности на сейсмический эффект подземных массовых взрывов (Соавторы: С.А.Козырев, С.Г.Зерщиков, )// (В печати).

6. Инструкция по расчету радиуса сейсмически опасных зон при массовых взрывах на подземных рудниках П.О. "Апатит". (Соавторы: С.А.Козырев, .В.Лукичев, С.В.Зубарев)// Изд-во ГоИ КНЦ РАН, Апатиты, 1990 г. 17с.

7. Инструкция по расчету сейсмически опасных зон при массовых взрывах на подземных рудниках П.О."Апатит".(Соавторы: С.А.Козырев, .ВЛукичев, С.В.Зубарев)// Изд-во ГоИ КНЦ РАН, Апатиты, 1994 г. 18с.

8. Инструкция по расчету сейсмически опасных зон при массовых взрывах на подземных рудниках ОАО «Апатит» (Соавторы: С.А.Козырев, С.В.Лукичев, Э.И.Фаттахов)// Изд-во ГоИ КНЦ РАН, Апатиты, 1998 г. 21с.

9. Инструкция по расчету сейсмически опасных зон от подземных массовых взрывах и взрывов в карьере для поверхностных сооружений, горных выработок и бортов уступов. (Соавторы: С.А.Козырев, С.ВЛукичев, Э.И.Фаттахов)// Изд-во ГоИ КНЦ РАН, Апатиты, 2000 г. 36с.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Запорожец, Владимир Юрьевич, Апатиты

1. Hast N. The measurements of rock pressure in mine. Sver. Geol. Unber- Ssokhr. Ser. C. Stokholm, 1958, 52, № 3. p. 183.

2. Hast N. Tht state of stress in the upper part of the Earth Crust determined by measurements of absolute rock stress. Naturwissenschaften, 1974, № 11. p. 463-475.

3. Хает H., Нильсон Т. Измерение напряжений в скальных породах и их значение для строительства плотин. // Проблемы инженерной геологии. Вып. 4. М. Мир. 1967. С.

4. Obert I. In situ determinations of stress in rock. Min. Eng. V. 13. 8. 1962. pp. 5158.

5. Lecman E.R. Rock stress measurements using the frepanning stress relieving technique: Mine and Quarry Engineering. V. 30. 6., 1964. pp. 250-255.

6. Caates D.F., Ignatieff A.P. Prediction and measurement of pillar stress. The Canad, Mining J., V. 87. № 1., 1966. pp. 50-66.

7. Hocker V., Jonson C. Near-Surface horizontal stresses. Including the effects of rock anisotroppy. R.J.Bur. Mines Rep. 1969. 7227. p. 29.

8. Hast N. The state of stresses in the upper part of the Earth's crust. Tectonophysice. V. 8. № 3. 1969. pp. 169-213.

9. Марков Г.А. Стреляние горных пород в капитальных и подготовительных выработках на апатитовом руднике //Тепловые и механические процессы при разработке полезных ископаемых. М., Наука, 1965, - С. 174-176.

10. Турчанинов И.А., Марков Г.А. Влияние новейшей тектоники на напряженное состояние пород в Хибинских апатитовых рудниках // Изв. АН СССР. Физика Земли. 1966. - № 8. -С. 83-86.

11. Батугин С.А., Шаманская А.Т. Исследование напряженного состояния массива горных пород методом разгрузки в условиях Таштагольского железорудного месторождения // ФТПРПИ. 1965. - № 2. -- С. 28-33.

12. Батугин С.А. Напряженное состояние нетронутого массива горных пород и его влияние на ведение горных работ. Вопросы горного дела: Тр. научно-технической конференции КузНИИ. Кемерово, 1967, С. 159-161.

13. Результаты исследования напряжений в массиве горных пород/ П.А.Галушко, Я.И.Куренков, Ю.К.Френзе, М.А. //Изв. Вузов, Горн. журн. 1968.-№ 11.-С. 22-25.

14. Райский В.В., Комиссаров В.В. Исследование в натурных условиях напряженного состояния горных пород на контуре выработки и глубине массива на глубоких шахтах Донбасса // Тр. ВНИМИ, 1967. - Сб. 63.- С. 116-134.

15. Определение напряженного состояния горного массива./ А.Д. Сашурин, Н.П.Влох, А.В.Зубков, В.М.Царегородцев // Устойчивость бортов карьеров и горное давление. М, Недра, 1966. - С. 94-98.

16. Влох Н.П., Сашурин А.Д. Измерение напряжений в массиве крепких горных пород. М.: Недра, 1970. - 124 с.

17. Влох Н.П., Сашурин А.Д. Управление горным давлением на железных рудниках. М. :Недра, 1974. - 184 с.

18. Ялымов Н.Г., Мамбетов Ш.А. Особенности напряженного состояния горных пород в условиях месторождений Киргизии // Измерение напряжений в массиве горных пород. Новосибирск, Изд. ИГД СО АН СССР, 1974. - С. 10-16.

19. Айтматов И.Т., Вдовин К.Д., Кожогулов К.И. Некоторые результаты измерения напряжений в пределах Курусай-Турангинского рудного поля // Измерения напряжений в массиве горных пород. Часть II., Новосибирск, Изд. ИГД СО АН СССР, 1976.-С. 32-34.

20. Ялымов Н.Г., Аймаутов А.Е., Недорезов В.Ш., Рогожников О.В. Влияние тектоники на напряженное состояние массива горных пород // Измерения напряжений в массиве горных пород. Часть II., Новосибирск, Изд. ИГД СО АН СССР, 1976. С. 41-45

21. Булин Н.К. Некоторые выводы из анализа измерений естественных напряжений в подземных выработках. В кн. Напряженное состояние Земной коры. М.: Недра, 1973.-С. 168-178.

22. Тектонические напряжения в Земной коре и устойчивость горных выработок / И.А.Турчанинов, Г.А.Марков, В.И.Иванов, А.А.Козырев. Л.: Наука, 1978. -256 с.

23. Напряженное состояние Земной коры. М.: Наука, 1973. - 186 с.

24. Атлас физических свойств минералов и пород Хибинских месторождений / И.А.Турчанинов, М.П. Воларович, А.Т. Бондаренко и др. Л.: Наука, 1975. - 71с.

25. Тектонические напряжения в земной коре и устойчивость горных выработок / И.А.Турчанинов, Г.А. Марков, В.И. Иванов, А.А. Козырев. Л.: Наука, 1978.-256 с.

26. Управление горным давлением в теюгонически напряженных массивах / А.А.Козырев, В.И. Панин, В.И. Иванов, С.Н. Савченко и др. Апатиты, 1996. - 159 с. (I часть); 162 с. (Нчасть).

27. Козырев А.А. Исследование устойчивости и условий поддержания горизонтальных выработок на апатитовых рудниках Хибинского массива: Автореф. дис. канд. техн. наук (05.313). Апатиты, 1973. - 30с.

28. Методические указания по прогнозу устойчивости и поддержанию выработок на глубоких горизонтах подземных рудников / АН СССР, Кол. фил., Горн, ин-т; Сост.: Гущин В.В., Иванов В.И., Козырев А.А., Марков Г.А. Апатиты, 1977. -72 с.

29. Козырев А.А. Дифференциация тектонических напряжений в верхней части Земной коры с целью управления динамическими проявлениями горного давления: Дис. докт. техн. наук (01.02.07). Апатиты, 1992. - 632 с.

30. Бронников Д.М., Замесов Н.Ф., Богданов Г.И. Разработка руд на больших глубинах. М.: Недра. 1982. - 292 с.

31. Стариков Н.А. Основы разработки рудных месторождений на больших глубинах. Киев.: Изд-во АН УССР, 1961.

32. Крушенников Г.А. Давидович И.Л., Заславский Ю.В. Горное давление и крепление горных выработок при увеличении глубины подземных разработок // Исследования проявлений горного давления на глубоких горизонтах шахт. Л., 1971. - С. 8-23.

33. Совершенствование скважинной отбойки / А.В.Будько, В.М.Закалинский, С.К.Рубцов, А.А.Блинов. М. Недра, 1981. - 199 с.

34. Козырев А.А., Савченко С.Н., Мальцев В.А. Изменение напряженного состояния пород на горизонте при отработке Хибинских месторождений встречными фронтами //Геомеханическое обеспечение разработки месторождений Кольского полуострова. Апатиты, 1989.

35. Геомеханическое обоснование блоков-целиков на Хибинских рудниках / А.А.Козырев, В.И. Иванов, В.А.Мальцев, В.В.Павлов // Комплексная разработка рудных месторождений и вопросы геомеханики в сложных и особо сложных условиях. Апатиты, 1995.

36. Тектонические напряжения в земной коре и устойчивость горных выработок / И.А.Турчанинов, Г.А.Марков, В.И.Иванов, А.А.Козырев. Л.: Наука, 1978.

37. Панасенко Г.Д., Коломиец А.С. Регистрация наклономером тектонической подвижки в горном массиве // Физика Земли. 1981. - № 12.

38. Гео механическая оценка условий отработки глубоких горизонтов Шерегешского месторождения / Б.В.Шрепп, А.В.Мозолев, Н.И.Синкевич и др. // Безопасность труда в промышленности. 1995. - № 7.

39. Пуго A.M. Сейсмическое воздействие массовых взрывов на горные выработки // Горн. журн. 1956. - № 11. - С. 46-51.

40. Пуго A.M. Направленное сейсмическое и взрывное действие колонковых зарядов //Горн. журн. 1958. - № 7. - С. 47-51.

41. Пуго A.M. Сейсмический эффект массовых взрывов // Безопасность труда в промышленности. 1957. - № 8. - С. 18-20.

42. Пуго A.M. Изыскание способов снижения сейсмического эффекта в горных выработках при подземной массовой отбойке глубокими скважинами: Автореф. дис. . канд. техн. наук. М., 1962.

43. Бакаев М.Т., Арыков А.И., Петров Н.А. Исследование сейсмического эффекта взрыва на устойчивость очистных выработок в условиях рудника Джезказган // Проблемы механики горных пород. Алма-Ата, Наука, 1966. - С. 34-41.

44. Байконуров О.А., Текелеков К.И., Кабылкаков К.К. Изучение сейсмического действия взрыва на устойчивость элементов горных выработок Джезгазгана // Проявление горного давления на рудниках Казахстана. Алма-Ата, Наука, 1968.-С. 100-111.

45. Меньшиков В.А. Исследование сейсмического действия взрыва скважинных зарядов при подземной разработке месторождений (на примере Миргалимсайского рудника): Дис. канд. техн. наук Алма-Ата, 1970.

46. Козлов В.Е., Печенкин В.Д. Сейсмобезопасная технология отбойки руды между искусственными целиками // Сейсмобезопасное взрывание на горных предприятиях. Магнитогорск, МГМИ, 1973. - С. 55-61.

47. Картузов М.И. О сейсмическом эффекте подземных взрывов в условиях Высоко горского железорудного месторождения // Горное давление, сдвижение горных пород и методика маркшейдерских работ. Д., ВНИМИ, 1966.

48. Риттер Ф.А. Влияние уровня статических напряжений в отбиваемом массиве на сейсмический эффект массового взрыва // Взрывная отбойка на рудниках Хибин. Апатиты, 1983. - С. 81-87.

49. Козырев С.А., Лукичев С.В. Особенности сейсмического действия массовых взрывов в блочных высоконапряженных массивах // ФТПРПИ. -1995. -№1. -С.51-60.

50. Козырев С.А. Сейсмическое действие подземных массовых взрывов на поверхностные сооружения в условиях переменной мощности наносов. В сб. Труды Мурманского гос. Тех. Университета^ МГТУ), г.Мурманск. 1998, Т.1., №3, с. 123-126.

51. Козырев С.А. Особенности сейсмического действия массовых взрывов в системах этажного принудительного обрушения с отбойкой руды веерами скважин. Горно-информационный аналитический бюллетень. №3, 1999, М~Изд. МП У, с.111-114.

52. Козырев С.А., Запорожец В.Ю., Зерщиков С.Г. Сейсмическое воздействие подземных массовых взрывов на поверхностные сооружения. Горный журнал, №9, 1999, с.63-66.

53. Миронов П.С. Взрывы и сейсмобезопасность сооружений. М.: Недра, 1973.- 168 с.

54. Богацкий В.Ф., Фридман А.Г. Охрана инженерных сооружений и окружающей среды от вредного действия промышленных взрывов. М.: Недра, 1982. - 162 с.

55. Юревич Г.Г., Беженков В.Д., Севостьянов Б.Н. Охрана горных выработок от воздействия взрывов. М.: Недра, 1972. - 136 с.

56. Мосинец В.Н. Дробящее и сейсмическое действие взрыва в горных породах. М.: Недра, 1976. - 262 с.

57. Медведев С.В. Сейсмика горных взрывов. М.: Недра, 1964. - 188 с.

58. Цейтлин Я.И., Смолий Н.И. Сейсмические и ударные воздушные волны промышленных взрывов. М.: Недра, 1981. - 192 с.

59. Азаркович А.Е., Шуйфер М.И., Тихомиров А.П. Взрывные работы вблизи охраняемых объектов. М.: Недра, 1984. - 213 с.

60. Богацкий В.Ф., Пергамент В.Х. Сейсмическая безопасность при взрывных работах. М.: Недра, 1978. - 128 с.

61. Сейсмическое действие взрыва в горных породах / Н.А.Кузьменко, В.Д.Воробьев, И.М.Денисюк, А.А.Даустас. М.: Недра, 1990. - 173 с.

62. Определение безопасных расстояний при действии сейсмовзрывных волн / В.А.Боровиков, И.Ф.Ванигин, В.А.Артемов, В.К.Хурцидзе // Взрывное дело, № 89/46. -М., Недра, 1986.-С. 155-163.

63. Костюченко В.Н., Кондратьев С.В., Качарян Г.Г. Сейсмический эффект при групповых взрывах // Взрывное дело, № 85/42. М., Недра, 1983. - С. 18-31.

64. Друкованный М.Ф. Методы управления взрывом на карьерах. М.: Недра, 1973.-416 с.

65. Богацкий В.Д. Прогноз и ограничение сейсмическое опасности промышленных взрывов // Взрывное дело, № 85/42. М., Недра, 1986. - С. 201-213.

66. Фадеев А.Б. Дробящее и сейсмическое действие взрывов на карьерах. М.: Недра, 1972. - 132 с.

67. Аптикаев Ф.Ф. Сейсмические колебания при землетрясениях и взрывах. -М.: Наука, 1969,- 104 с.

68. Сафонов А.В., Кузнецов Г.В. Сейсмический эффект взрыва скважинных зарядов. М.: Наука, 1967. - 102 с.

69. Сейсмостойкие сооружения и теория сейсмостойкости / С.В.Поляков, С.В.Медведев, Н.П.Ваучский и др. // V международная конференция по сейсмостойкому строительству. М., 1972. - С. 272.

70. Dellort F., Guerrini С. Повреждения, причиняемые подземными ядерными взрывами постройкам и оборудованию. J. Papport СЕА, 1969. р. 1-21. (Перевод с французского № 3749).

71. Jurkowski R. Dopuszczalne predkosei dragn sejsmicznyah Spowodowanych wybuchen na budowlt powierzchniowe // Bud/ gorn/-przem i Kopaln. rud, 1981, № 3 p.p. 14-19.

72. Основы теории сейсмостойкости зданий и сооружений / К.С.Завриев, А.Г.Назаров, Я.М.Айзенберг и др. М.: Стройиздат, 1970. - 224 с.

73. Строительство в сейсмических районах. Нормы проектирования. СНиП -II-7-81. М., Стройиздат, 1982. - 48 с.

74. Рашидов Т.Р. Динамическая теория сейсмостойкости сложных систем подземных сооружений. Ташкент, ФАН, 1973. - 182 с.

75. Риттер Ф.А., Авениров Д.Н. Определение критической скорости смещения апатитовой руды и малиньитов, обнаженных выработкой. // Горно-технические проблемы добычи руды. Ч.1.- Изд. КНЦ РАН, Апатиты, 1971, С.35-48.

76. Радионов В.Н., Адушкин В.В. и др. Механический эффект подземного взрыва. М.: Недра,1971,222 с.

77. Журило А.А., Катков Г.А., Левин Б.В. Разупрочнение горного массива при физическом воздействии: Обзор/ ЦНИЭИуголь, -М., 1987, 54 с.

78. Турчанинов И.А., Панин В.И. Руководство по определению напряженного состояния горных пород в массиве ультразвуковым методом. Апатиты, изд. Кольского филиала АН СССР, 1970, 73 с.

79. Картузов М.И. Исследования сейсмического воздействия массовых взрывов на здания и сооружения на железорудных месторождениях Урала: Автореферат дис. . канд. тех. наук. Свердловск., 1969. - 17 с.140 I

80. Кузнецов Г.В. Сейсмическая безопасность сооружений при взрывных работах в карьерах // Горн. журн. 1971. - № 4. - С. 47-49.

81. Edwards А.Т., Nordwood T.D. Experimental Studies fo the effects of Blasting on structures Engineer, 1960, № 5430.

82. Dworjak A. Experimental^ Bestimmung der Intensitat non Sprengunger schuterungen Xeafisikaln; sbornik, 1964, 11. № 186, p. 194-207.

83. Лангефорс У., Кильстрем Б. Современная техника взрывной отбойки горных пород. М.: Недра, 1968. - 284 с.

84. Bandel Н. Erschutterungen und Gebauteschaten. Nobel Hefte, 1975, № 2. p. 6471.

85. Козырев С.А. Управление дробящим и сейсмическим действием взрывов при отработке мощных рудных месторождений в условиях высокого горного давления: Дис. . докт. техн. наук (05.15.11). Апатиты, 1996. - 360 с.

86. Оценка влияния грунтовых условий на сейсмическую опасность: Методическое руководство по сейсмическому районированию/ В.И.Джурик, В.В.Севастьянов, В.А.Потапов и др. М. Наука, 1988, 224 с.

87. Ильин A.M. О решении проблемы горных ударов при разработке рудных и нерудных месторождений. В кн.: Прогноз и предотвращение горных ударов на рудных месторождениях. Апатиты, изд-во КНЦ РАН, 1993, с. 7-11.

88. Петухов И.М. Развитие научных и горноэкспериментальных работ по решению проблемы горных ударов. В кн.: Прогноз и предотвращение горных ударов на рудных месторождениях. Апатиты, изд-во КНЦ РАН, 1993, с. 11-17.

89. Борщ-Компаниец В.И., Макаров А.В. Горное давление при отработке мощных пологих рудных залежей. М. Недра, 1986. 271 с.

Информация о работе

Запорожец, Владимир Юрьевич
кандидата технических наук
Апатиты, 2004
ВАК 25.00.20

Диссертация

Разработка сейсмобезопасных методов ведения взрывных работ на подземных рудниках Хибин - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы