Сейсмическое воздействие массовых взрывов на наземные сооружения

Пазынич, Андрей Юрьевич

Автореферат диссертации по теме "Сейсмическое воздействие массовых взрывов на наземные сооружения"

На правах рукописи

Пазынич Андрей Юрьевич

003401843

СЕЙСМИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ МАССОВЫХ ВЗРЫВОВ НА НАЗЕМНЫЕ СООРУЖЕНИЯ (на примере разреза «Нерюнгринский»)

Специальность:

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

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Якутск - 2009

003481849

Работа выполнена в Техническом институте (филиале) Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Якутского государственного университета им. М.К. Аммосова» в г. Нерюнгри

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Гриб Николай Николаевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Шевкун Евгений Борисович

доктор технических наук Омельяненко Александр Васильевич

Ведущая организация:

ОАО «Взрывстрой»

Защита состоится 18 ноября 2009 г. в 14 часов на заседании объединенного диссертационного совета ДМ 003.020.01 при Учреждении Российской академии наук Институте горного дела Севера им. Н.В. Черского Сибирского отделения РАН по адресу: 677018, г. Якутск, проспект Ленина, д. 43. Факс (4112)33-59-30; E-mail: igds@ysn.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИГДССОРАН.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью организации, просим направить в адрес диссертационного совета ДМ 003.020.01.

Автореферат разослан «. /б » октября 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат технических наук Ткач С.М.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Увеличение мощности вскрышных пород и размеров добычной зоны разреза «Нерюнгринский» ОАО ХК «Якутуголь» потребовало увеличения массы одновременно взрываемых зарядов взрывчатых веществ (ВВ), что повлекло за собой необходимость решения задач по оценке уровня сейсмического воздействия взрывов на охраняемые объекты. Традиционное решение этих задач на основе Единых правил безопасности при взрывных работах, хотя и обеспечивает безопасный уровень негативного воздействия на наземные сооружения, но в ряде случаев сдерживает производство. Наибольший интерес представляет изучение воздействия сейсмических волн массовых взрывов, которое определяет целостность ранее возведенных зданий и сооружений: обогатительной фабрики (ОФ), автобазы технологического автотранспорта (ATA), административно-бытового комплекса разреза (АБК). Поэтому задачи исследования сейсмического воздействия взрывов на наземные сооружения, находящиеся в зоне взрывных работ разреза весьма актуальны.

Работа выполнялась в рамках фундаментальных исследований Технического института (филиала) ЯГУ по теме «Построение геолого-геофизических моделей прогноза состояния и поведения массива горных пород при технологических воздействиях № 38.63.51; 38.65.17 (2003-2004 г.г.), а также по хоздоговорам с ОАО ХК «Якутуголь»: «Разработка методики расчёта сейсмического воздействия на охраняемые объекты при производстве взрывных работ», «Мониторинг сейсмического воздействия промышленных взрывов на особо охраняемые объекты ОАО ХК «Якутуголь» (2006-2008 г.г.).

Целью работы является оценка степени сейсмического воздействия массовых взрывов на объекты, находящиеся в зоне взрывных работ разреза «Нерюнгринский», и разработка методики, позволяющей выбрать рациональные параметры технологии БВР и минимизировать вредное воздействие сейсмических волн от массовых взрывов на наземные сооружения.

Основная идея работы - повышение точности прогноза сейсмического воздействия взрывов на наземные сооружения за счет учета взаимосвязи между наиболее значимыми горно-геологическими, технологическими факторами и сейсмическим эффектом от взрывов.

Задачи исследований: • выполнить анализ состояния и проблем оценки воздействия сейсмических эффектов на здания и сооружения;

• установить фактические величины вредного воздействия сейсмических волн от взрывов на охраняемые объекты: административно-бытовой комбинат, обогатительная фабрика, автобаза технологического автотранспорта;

• исследовать влияние природных и технологических факторов на уровень неблагоприятного воздействия сейсмовзрывных волн на наземные сооружения и определить значение локального коэффициента пропорциональности Ki.5 для оценки сейсмического воздействия взрывов на основания охраняемых сооружений ОАО ХК «Якутуголь»;

• разработать методику расчета предельно допустимой массы зарядов ВВ в зависимости от расстояния до охраняемых объектов и уровня сейсмического воздействия взрывов на наземные сооружения, находящихся на промплощадке разреза «Нерюнгринский».

Методы исследований. При выполнении работы использовались методы регрессионно-корреляционного анализа и математической статистики, вычислительной математики и программирования, натурные эксперименты.

Защищаемые положения:

1. Коэффициент пропорциональности К].5 рассчитанный по общепринятой методике, изменяется в значительных пределах (144±88) и не может служить надежной основой для оценки сейсмического воздействия взрывов на наземные сооружения для условий Нерюнгринского разреза.

2. Критерием сейсмической опасности взрывной волны, способной вызвать повреждения сооружений, является максимальная векторная скорость от взрывов при проведении взрывных работ в разрезе «Нерюнгринский», которая не превышает допустимую векторную скорость для ОФ, АБК (Vxyz®"1 =1,25 см/с) и ATA (Vxyz°on =1,7 см/с).

3. Основными факторами, определяющими интенсивность сейсмического воздействия короткозамедленных взрывов на наземные сооружения, находящиеся в зоне взрывных работ разреза «Нерюнгринский», являются: обводненность, многолетняя и сезонная мерзлота горных пород, масштабы массовых взрывов, масса заряда в группе, гипоцентральное расстояние от взрыва до объекта.

4. Разработанная методика расчета сейсмического воздействия взрывов на наземные сооружения, расположенные в зонах сезонной и вечной мерзлоты, учитывающая значения приведенной массы заряда в группе, как меры мощности взрыва; суммарной векторной скорости, которая является критерием оценки сейсмического действия взрыва и прикладную программу "SeísmProgttoz", позволяет оперативно и с необходимой точностью производить вычисления максимальной

векторной скорости колебания грунта, массы приведенного заряда, максимального в группе, безопасного расстояния до охраняемых сооружений.

Достоверность научных положений, выводов и результатов исследования обусловлена использованием современных методов исследования, большим объемом экспериментальных исследований, удовлетворительной сходимостью результатов расчетов и экспериментов.

Новизна исследований заключается в следующем:

• впервые установлены доминирующие факторы: обводненность, многолетняя и сезонная мерзлота горных пород, масштабы массовых взрывов, масса заряда в группе, гипоцентральное расстояние от взрыва до объекта, оказывающие влияние на сейсмический эффект от массовых взрывов при производстве буровзрывных работ на Нерюнгринском разрезе;

• определены допустимые и установлены максимальные скорости колебаний грунта для обогатительной фабрики (ОФ), административно-бытового комбината разреза (АБК), автобазы технологического автотранспорта (ATA);

• экспериментально установлены преобладающие значения отношения амплитуд колебаний здания к амплитудам колебаний грунта для объектов АБК, ОФ и ATA;

• разработанная методика позволяет оперативно и с достаточной точностью выполнять расчеты массы приведенного заряда максимального в группе, безопасного расстояния, интенсивности сейсмического воздействия взрывов на охраняемые объекты, находящиеся в зоне ведения взрывных работ разреза «Нерюнгрин-ский».

Практическая ценность работы состоит в том, что результаты исследований позволяют:

• При использовании разработанной методики оперативно и с достаточной точностью рассчитывать максимальную векторную скорость колебания грунта в основании сооружений, массу приведенного заряда максимального в группе, и безопасное расстояние до охраняемых объектов при разработке проектов массовых взрывов при наличии многолетней и сезонной мерзлоты.

• при производстве массовых взрывов учитывать влияние степени обводненности, наличия многолетней и сезонной мерзлоты, масштабов массовых взрывов на воздействие сейсмических эффектов от взрывов на наземные сооружения;

• оценить степень сейсмического воздействия от массовых взрывов на здания и сооружения АБК, ATA и ОФ;

Личный вклад автора состоит в разработке методики проведения исследований, организации и непосредственном участии в натурных исследованиях, раз-

работке методики расчета влияния массовых взрывов на устойчивость зданий и сооружений.

Реализация работы. Разработанная методика оценки и прогноза сейсмической опасности промышленных взрывов утверждена Управлением по технологическому и экологическому надзору Ростехнадзора по PC (Я) и внедрена в ОАО ХК «Якутуголь» на разрезе «Нерюнгринский».

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на научно-технических советах Технического института (филиала) ЯГУ, ОАО ХК «Якутуголь» (2005-2009 г.г.), научно-практической конференции «Проблемы и перспективы угледобывающей отрасли Республики Саха (Якутия)» (Нерюнгри, 1999 г.), IV международной конференции «Физические проблемы разрушения горных пород» (Москва, 2004 г.), Международной конференции «Разработка и изготовление смесительно-зарядной техники» (Белгород, 2005 г.), Международном семинаре «Техника ведения взрывных работ» (Мурманск, 2006 г.), Международной научно-практической конференции «Южная Якутия - новый этап индустриального развития» (Нерюнгри, 2007 г.), Международной научно-практической конференции «Проблемы комплексного освоения георесурсов» (Хабаровск, 2007 г.), I Всероссийской научно-практической конференции «Современные проблемы строительства и жизнеобеспечения: безопасность, качество, энерго- и ресурсосбережение» (Якутск, 2008 г.), IX Международной конференции «Новые идеи в науках о Земле» (Москва, 2009 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 научных работ, в том числе 5 в научных изданиях, рекомендованных ВАК России.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав основного текста, заключения и содержит 133 страницы машинописного текста, 26 рисунков, 18 .таблиц, список литературы из 93 наименований и 2 приложения.

Автор выражает искреннюю признательность научному руководителю д.т.н., профессору H.H. Грибу, а также благодарит за помощь и полезные рекомендации д.г.-м.н., профессора В.М. Никитина, к.т.н. С.Н. Григорьева, В.Н. Дронова, к.г.-м.н. E.H. Черных, Г.В. Гриб, A.A. Коса, Э.Ф. Рэдлих, Н.В. Баринову, И.В. Моргунова.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе приведен аналитический обзор научных работ, посвященных проблемам оценки сейсмического воздействия массовых взрывов на инженерные сооружения.

Научные основы сейсмики промышленных взрывов разработаны в 30— 40-х годах М. А. Садовским.

Данной проблеме посвящены труды многих известных ученых: Я.И. Цейтлина, В.Ф. Богацкого, A.A. Кузьменко, В.П. Макарьева, Б.В. Славского, Ф.И. Кучерявого, Е.А. Майнова, A.M. Балычева, Ю.М. Рудского, Б.Н. Кутузова, E.H. Черных, Захарова В.Н., Александрова В.А. Козырева С.А., В.М. Олименко, В. Н. Анисимова, Б. В. Эквиста, Э. Льюиса, Д. Макни, И.К.Чунуева, М.В. Курлени, В.В. Адушкина, В.В. Гарнова, В.Н, Опарина, А.Ф. Ревуженко, A.A. Спивака, С. П. Соловьева, JI. М. Перника, С Б. Кишкиной и других.

Из анализа литературы следует, что хотя проблема изучается давно, но актуальности своей не потеряла и на сегодняшний день, т.к. исследования, как правило, проводились для отдельно взятых месторождений и регионов. Данные, полученные различными исследователями, в большинстве случаев справедливы для конкретных условий, в которых проводились экспериментальные работы, поэтому для условий Нерюнгринского месторождения, расположенного в зоне многолетней и сезонной мерзлоты, требуется проведение комплекса исследований с целью изучения сейсмического воздействия промышленных взрывов на здания и сооружения.

Во второй главе приведены результаты экспериментальных исследований оценки сейсмического воздействия массовых взрывов в разрезе «Нерюнгринский» на охраняемые объекты.

В качестве параметра, определяющего критерий сейсмической опасности взрыва, использовалась максимальная векторная скорость (Uxyz) колебания грунта у основания сооружений в зависимости от массы зарядов и расстояния до них, предложенная М.А. Садовским.

Для регистрации сейсмических колебаний использовалась 12-канальная цифровая инженерно-сейсмометрическая станция "Байкал-14" в комплекте с сейс-моприемниками ОСП-2М. При взрывах в разрезе «Нерюнгринский» регистрировались сейсмические колебания грунта в основании охраняемых объектов (Хь У), Z¡) и, собственно, конструкций зданий охраняемых объектов (Х2, У2, Z2): ATA на высоте 14,5 м.; обогатительной фабрики - углеприем, 42 отметка (аккумулирующие бункера); здания АБК - отметка 6-го этажа.

Обработка сейсмограмм взрывов проводилась с помощью специализированной программы «XX». По каждой составляющей X, Y, Z определялись соответствующие максимальные мгновенные скорости Ux, Uy и Uz и далее суммарная векторная скорость по формуле:

Диапазон изменения амплитуд скоростей колебаний грунта в основании АБК составляет 0,04-0,09 см/с, в основании ОФ - 0,01-0,158 см/с, ATA - 0,013 -0,37см/с. При этом, для всех охраняемых объектов, преобладают значения максимальных векторных амплитуд в диапазоне 0,04 - 0,06 см/с. Допустимую скорость колебаний грунта (в соответствии с нормативными документами) в основании АБК и ОФ следует принять равной 1,25 см/с, а для ATA - 1,7 см/с, что незначительно отличается от расчетных данных таблицы 1. Допустимые скорости колебания в основании охраняемых объектов, рассчитаны по зависимости

и = lOe^/íT7, см/с, (2)

где е - основание натурального логарифма; к - класс сооружения по СНИП А-3, 62 и А-12-69; р - суммарный ранг объекта, учитывающий качественные и строительные особенности.

Таблица 1 - Допустимые скорости колебания грунта

Допустимая скорость Наименование объекта

ОФ АБК ATA

U, см/с 1,20 1,20 1,65

При оценке сейсмического воздействия взрывов учитывались особенности частоты колебаний сооружений охраняемых объектов, как от сейсмического воздействия самих взрывов, так и частоты собственных колебаний сооружений, поскольку волны различной частоты при равных значениях скорости колебания представляют опасность в неодинаковой степени. Преобладающие частоты колебаний грунта при взрывах лежат в диапазоне 1,5 - 2,5 Гц.

В таблице 2 приведены измеренные по записям сейсмических колебаний собственные частоты колебаний сооружений АБК, ОФ и ATA.

Таблица 2 - Собственные частоты колебаний сооружений АБК, ОФ и ATA

Объект fx, Гц fy, Гц

АБК 2.75 1.96

ОФ 2.51 1.65

ATA 1.19 1.18

Для расчета сейсмобезопасных параметров буровзрывных работ и определения сейсмического воздействия взрывов на инженерные сооружения традиционно пользуются эмпирической зависимостью, предложенной М.А. Садов-

ским, которую можно представить следующей формулой:

I—\1,5

и=к,

V

= Кр

1,5

где г-расстояние между пунктом наблюдения и местом взрыва; Км - коэффициент пропорциональности при показателе степени 1,5;

Р = — - приведенная масса заряда ВВ. г

Рекомендуется (Цейтлин Я.И. и др., 1981), показатель степени брать равным 1,5, и для каждого взрыва определять коэффициент пропорциональности

(4)

где ре - приведенная общая масса заряда ВВ.

При короткозамедленном взрывании сейсмический эффект определяется массой заряда ВВ, максимальной в группе. В этом случае коэффициент пропорциональности определяется по формуле:

(5)

где р1'5 - приведенная масса заряда максимального в группе.

Используя зависимости (3-5), по параметрам взрывов и результатам экспериментальных наблюдений были рассчитаны коэффициенты пропорциональности для условий ведения буровзрывных работ в разрезе «Нерюнгринский». Исходя из экспериментальных данных, оценку скорости для условий разреза «Нерюнгринский» можно представить следующей зависимостью:

и*ух = (144 ± 88) * р1-5. (6)

Из формулы (7) следует, что скорости колебаний грунта в основании сооружений на площадке будут меньше, чем определяемые величиной:

и^=2Ъ2*р1\ (7)

Из полученных результатов статистической обработки экспериментальных и расчетных по (7) данных максимальной векторной скорости следует, что абсолютная и относительная средняя арифметическая погрешность составила 0,072 см/с и 77%, соответственно.

Учитывая тот факт, что скорости колебаний грунта, определенные натурными наблюдениями в среднем на 77% меньше, чем рассчитанные по формуле (7), коэффициент пропорциональности Кц, являющийся коэффициентом использующимся при расчете максимальных векторной скорости и массы заряда в группе, не может служить в этой роли надежной основой, так как при данном значении коэффициента пропорциональности при расчетах сейсмобезопасных масс зарядов ВВ в 77% случаев приводит к неоправданному завышению расчетных сейсмических характеристик взрывов.

В третьей главе рассмотрены факторы, влияющие на интенсивность сейсмического воздействия массовых взрывов на охраняемые объекты. Приведем наиболее значимые из них, оказывающие влияние на значения векторной скорости колебания грунта от взрывов.

Геологические факторы. Разрез месторождения по составу монотонен, здания и сооружения расположены на аналогичных породах, которыми сложены

вскрышные блоки месторождения, их физико-механические свойства одинаковы. Проведенными экспериментами установлено, что геологическое строение взрываемых блоков на сейсмический эффект практически не оказывает влияния, не существует зависимости между изменением литологических типов пород в блоках и векторной скоростью колебания пород.

Обводненность пород. Потеря породами первоначальной прочности при во-донасыщении для Нерюнгринского месторождения составляет около 30%. Данный факт необходимо учитывать при проектировании удельного расхода ВВ, так как, известно, что в обводненных породах скорость распространения упругих волн выше, чем в сухих. Однако следует отметить, что при значениях приведенной массы максимального заряда в группе рвтал: менее 0,9 (кг/м)1/3, изменение максимальной векторной скорости колебания грунта для сухих и обводненных пород незначительное (рисунок 3). ратж - \lQlr, где Q - масса заряда ВВ, максимальная в

группе; г - расстояние между пунктом наблюдения и местом взрыва.

рОтах (кг/м)1/3

| ♦ Ряд1 ■ Ряд2-Потсмишъшй (Ряд1)-ПодиомиалаШй (Ряд2) |

Рисунок 3 - Зависимость максимальной векторной скорости колебания грунта от приведенной максимальной массы заряда в группе (1 ряд - сухие блоки, 2 ряд - обводненные блоки)

С увеличением приведенной максимальной массы заряда в группе больше 0,95 (кг/м) 3 разница в максимальной векторной скорости колебания грунта возрастает до 20% и более. Это объясняется тем, что с увеличением приведенного веса заряда ВВ, максимального в группе, увеличивается частота колебаний грунта. Поэтому, данный фактор необходимо учитывать при проектировании буровзрывных работ для обеспечения сейсмобезопасного расстояния до охраняемых объектов.

Многолетняя мерзлота и сезонное состояние горных пород. Криогенные процессы оказывают существенное влияние на состояние и свойства массива горных пород. Максимальные значения прочности песчаников отмечаются в начале зимнего периода при понижении температуры пород до отрицательных значений, что подтверждается увеличением значений распространения скорости продольных волн в зимний период на 20-25%. В летний период значения прочности пород и скорости распространения продольных волн снижаются до 30% и 25%, соответственно. Результаты сопоставления максимальной векторной скорости колебания грунта в мерзлых и талых породах взрываемых блоков (зимне-осенний и весенне-летний периоды) в разрезе Нерюнгринский приведены на рисунке 4. Из рисунка 4 следует, что максимальная векторная скорость колебания грунта при взрывах в мерзлых породах выше, чем в талых, и достигает 30% и более с увеличением приведенной максимальной массы заряда в группе более 1.0 (кг/м)ш. В интервале 0.71.0 (кг/м)1/3 максимальная векторная скорость колебания грунта практически не меняется.

1,1 т-1 -0,9 -0,8 -0,7 -о

3 0,8 — N

& 0,5 — 0,4 — 0,3 — 0,2 — 0,1 —

0 —

0,6

Рисунок 4 - Зависимость максимальной векторной скорости колебания грунта от приведенной максимальной массы заряда в группе (1 ряд - талые блоки, 2 ряд - мерзлые блоки)

Влияния количества групп зарядов. Целью данных исследований являлось установить влияние масштабов массовых взрывов при использовании технологии короткозамедленного взрывания (КЗВ) на сейсмический эффект, т.е. выявить, оказывает ли влияние на уровень сейсмического воздействия на наземные сооружения количество групп зарядов при КЗВ. Для этого, приведенная максимальная масса заряда ВВ была разделена на 6 классов с одинаковыми значениями приве-

/

/ у

/ /

/ / «

У/

'цягг" -*~"Т-4-

0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5

рОтах (кг/м)1/3

Ряд1 ■ Ряд2-Погмномиатьный (Ряд2)-Поганомиальный (Ряд1) |

денной массы заряда ВВ (максимальной в труппе (рдтах) в классе и по каждому классу проведен корреляционно-регрессионный анализ, в результате чего были получены парные регрессионные зависимости между исследуемым параметром Цхуг и причинным фактором, т.е. количеством групп зарядов (Л/) (рисунки 5, 6). Результаты корреляционно-регрессионного анализа между числом групп и максимальной векторной скоростью колебания грунта при фиксированной приведенной максимальной массе заряда ВВ в классе показывают, что независимо от приведенной массы заряда в классе с увеличением количества групп зарядов (Л') сейсмический эффект увеличился, что, вероятно, связано с объемом взорванной горной массы. Коэффициент корреляции составит 0,55 - 0,95.

N. ряды скв

>', ряды СКВ

Рисунок 5 - Зависимость максимальной векторной скорости колебания грунта от числа групп зарядов при среднем Отах = 1.341 (КГ/М)1'3

Рисунок 6 - Зависимость максимальной векторной скорости колебания грунта от числа групп зарядов при среднем Ротах = 0.853 (кг/м)Ш

Влияние массы и расположения заряда. Максимальная векторная скорость колебания грунта, масса заряда и расстояние между пунктом наблюдения и местом взрыва связаны эмпирической зависимостью (3), предложенной М.А. Садовским, которая нашла широкое применение в практике. Для условий Нерюнгринского угольного разреза при использовании данной зависимости установлено, что скорости колебаний грунта в основании сооружений на площадке были больше на 77%, чем определяемые натурными наблюдениями.

Влияние типа ВВ и системы неэлектрического инициирования. Известно, что более мощные ВВ дают больший сейсмический эффект, по сравнению с менее мощными ВВ.

Вскрышные блоки на разрезе «Нерюнгринский» взрывались с использованием таких взрывчатых веществ, как граммонит 79/21, гранулит РП-1, гранулотол, сибирит - 2500РЗ, сибирит - 1200, эмульсолит. Так как, применяемые взрывчатые вещества на разрезе «Нерюнгринский» по своей мощности различаются не более чем на 10%, то влиянием вида ВВ на сейсмический эффект от взрыва в данном случае можно пренебречь.

На разрезе «Нерюнгринский» применяется неэлектрическая система инициирования СИНВ (Россия, ФГУП НМЗ «Искра»),

При анализе сейсмограмм установлен факт разброса амплитуд скоростей колебаний грунта при одной и той же приведенной массе заряда ВВ, максимальной в группе (рисунок 7), что можно объяснить одновременным взрыванием большего количества зарядов, чем было запроектировано. Это происходит из-за отклонений интервалов замедления от номинала капсюлей-детонаторов скважин-ных и поверхностных изделий неэлектрической системы инициирования СИНВ.

Рисунок 7 - Поле корреляции скорости колебаний грунта и приведенной массы заряда ВВ, максимальной в группе, при использовании системы неэлектрического инициирования

Влияние направления детонации. Очередность взрывания зарядов влияет на образование плоского участка волнового фронта, несущего основную долю энергии сейсмических колебаний. При этом существует зависимость сейсмического эффекта взрыва от направления распространения детонации в заряд. Если форма заряда в плане отличается от круга, то ожидаемое сейсмическое излучение в разных направлениях от заряда будет различным (Цейтлин Я.И. и др. 1981). В определенных пределах расстояния между пунктом наблюдения и местом взрыва, скорость на фланговом профиле серии зарядов оказывается такова, как если бы взрывался только один крайний заряд. Результаты экспериментальных исследований интенсивности сейсмического эффекта от взрывов на разрезе «Нерюнгринский» свидетельствуют, что уменьшение интенсивности сейсмического воздейст-

вия на наземные сооружения от взрывов, расположенных флангами к пунктам наблюдения, не установлено.

Глава 4 посвящена разработке методики расчета уровня сейсмического воздействия на охраняемые объекты, массы приведенного заряда, максимального в группе, безопасного расстояния до охраняемых объектов.

Экспериментальными исследованиями установлено, что факторы, рассмотренные в главе 3, в большей или меньшей степени, влияют на интенсивность сейсмического эффекта, но не являются определяющими. Тем не менее, такие факторы, как обводненность, многолетняя и сезонная мерзлота горных пород, учитываются при проектировании буровзрывных работ по рекомендациям ранее выполненных исследований (Алексеев Г.Ф. и др. 2003). Главным образом, скорость колебания грунта в точках наблюдений зависит, прежде всего, от массы заряда ВВ, максимального в группе Qmax и Я — гипоцентрального расстояния, т.е. расстояния от места (области) внутри блока, где начинается разрушение, трещинообразование горных пород, и возникают сейсмические волны при взрыве, до точки регистрации и масштаба массовых взрывов.

В связи с этим, для обеспечения достоверности и надежности прогноза сейсмического воздействия взрывов на охраняемые объекты и повышения эффективности технологии ведения буровзрывных работ на Нерюнгринском разрезе возникла необходимость разработки методики, в основе которой лежали бы закономерности, связывающие сейсмические колебания грунта при взрыве с характеристиками взрыва и гипоцентральным расстоянием.

В разработанной методике для расчетов значения амплитуд скоростей колебаний грунта в основании охраняемых объектов в зависимости от расстояния до места взрыва или массы заряда ВВ, используется зависимость максимальной векторной скорости колебания грунта от приведенной массы заряда, максимальной в группе. В результате математической обработки, проведения корреляционно-регрессионного анализа экспериментальных данных, по серии зарегистрированных массовых взрывов в разрезе «Нерюнгринский», получено уравнение регрессии (8), выражающее связь приведенной массы заряда ВВ, максимальной в группе (Рдтах), и максимальной векторной скорости колебания грунта (С^)

= 0,1969рйтах 3 + 1,866рвпшх2 - 3,59Ро^ + 1,6004. (8)

При расчете приведенной массы заряда ВВ, максимальной в группе (рдтах), использовалось следующее выражение Рдтях-^0^ >

где - масса заряда ВВ, максимальная в группе; Я - гипоцентральное расстояние.

На рисунке 8 представлены поле корреляции и график зависимости между ^ и рет(В. Коэффициент корреляции составил Я = 0,87. Полученная по результа-

там экспериментальных исследований зависимость (8) была реализована в алгоритме при разработке прикладной программы '^еигаРго^яог", позволяющей оперативно производить вычисления максимальной векторной скорости колебания грунта, массы заряда ВВ, максимальной в группе, безопасного расстояния, общей массы заряда ВВ, учитывать масштаб взрывов и использовать полученную информацию для расчета паспорта буровзрывных работ конкретного блока. Рабочие окна программы представлены на рисунке 9.

Таким образом, разработанная методика позволяет оперативно и с достаточной точностью выполнять расчеты предельно допустимой массы заряда от расстояния между охраняемым объектом и местом взрыва, что является основой для управления интенсивностью сейсмического воздействия взрывов и оптимизации параметров буровзрывных работ.

от приведенной массы заряда максимальной в группе, при взрывах в разрезе

"Нерюнгринский"

Рисунок 9 - Рабочие окна программы ЯаатРго%по1

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертационная работа является научно-квалификационной работой, в которой содержится решение задачи расчета сейсмического воздействия массовых взрывов на наземные сооружения, максимальной массы заряда ВВ в группе, безопасного расстояния до охраняемых объектов и имеющей существенное значение для исследования процессов разрушения пород взрывом в условиях распространения сезонной и многолетней мерзлоты.

Основные результаты и выводы заключаются в следующем:

1. Разработанная методика прогноза сейсмического воздействия взрыва на охраняемые объекты, учитывающая установленные закономерности изменения сейсмических колебаний грунта в основании охраняемых объектов в зависимости от характеристики взрыва и гипоцентрального расстояния, позволяет оперативно и с достаточной точностью определять уровень сейсмического воздействия взрыва на наземные сооружения, массу приведенного заряда, максимального в группе, безопасное расстояние до охраняемых объектов и использовать полученную информацию для оптимизации параметров буровзрывных работ. Методика внедрена в ОАО ХК «Якутуголь» на разрезе «Нерюнгринский».

2. Максимальная векторная скорость колебания грунта при взрывах в мерзлых породах выше, чем при взрывах в талых породах, и достигает более 30% при значениях приведенной максимальной массы заряда в группе >1.0 (кг/м)"3. В интервале 0.7-1.0 (кг/м)ш максимальная векторная скорость колебания грунта практически не меняется.

3. Установлено, что максимальные векторные скорости колебаний грунта в основаниях охраняемых сооружений при производстве массовых взрывов в разрезе «Нерюнгринский» составляют: АБК - (0,04 - 0,09 см/с), в ОФ - (0,01-0,158 см/с), ATA - (0,013 - 1,37см/с). Преобладающие частоты колебаний грунта при взрывах лежат в диапазоне 1,5 - 2,5 Гц., собственные частоты колебаний зданий АБК - (fx — 2,75 Гц; fy - 1,96 Гц), ОФ - ( fx - 2,51 Гц; fy - 1,65 Гц) и ATA - ( fe -1,19 Гц; fy-1,18 Гц).

4. Экспериментально установлено, что при взрывах амплитуды раскачки верхней отметки АБК и 42-ой отметки ОФ превышают амплитуды колебаний грунта: по компоненте X в 3-4 раза; по компоненте У, соответственно, в 4 и 3 раза.

При этом, по вертикальным компонентам зданий Z максимальные амплитуды колебаний верхних отметок в 2-3 раза больше нижних. Для ATA амплитуды колебаний верха сооружения могут превышать амплитуды колебаний грунта в большинстве случаев в 3 -11 раз.

5. Установлено, что для Нерюнгринского месторождения не существует зависимости между изменением литологических типов пород в блоках и векторной скоростью колебания пород. Максимальная векторная скорость колебания грунта при взрывах в обводненных горных породах выше, чем при взрывах блоков, слагаемых сухими породами. При значениях приведенной максимальной массы заряда в группе > 0,95 (кг/м)ш разница в максимальной векторной скорости колебания грунта возрастает до 20% и более.

6. При использовании систем неэлектрического инициирования зарядов (СИНВ) установлен факт разброса амплитуд скоростей колебаний грунта при одной и той же приведенной массе заряда ВВ, максимальной в группе. Это объясняется тем, что интервал замедления между скважинами меньше отклонений по точности срабатывания замедлений.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

В научных журналах и изданиях, рекомендуемых ВАК РФ:

1. Кочубей, И. И. Повышение эффективности буровзрывных работ на разрезе «Не-рюнгринский» /И. И. Кочубей, А. Ю. Пазынич // Уголь. - 1999. - №2. - С. 33 -35.

2. Дронов, В. Н. Анализ и перспективные направления использования взрывчатых веществ современного производства на разрезе «Нерюнгринский» / В. Н. Дронов, С. П. Деменев, А. Ю. Пазынич И Горный информ.-аналит. бюллетень. Региональное приложение. ЯКУТИЯ. - 2005. - Вып. 1, - С. 17-25.

3. Григорьев, С. Н. Некоторые результаты применения смесевого эмульсионного ВВ Сибирит - 2500РЗ в горно-геологических условиях разреза «Нерюнгринский» / С. Н. Григорьев, В. Н. Дронов, А. Ю. Пазынич, Г. А. Дудник // Горный информ.-аналит. бюллетень. Региональное приложение ЯКУТИЯ. - 2005. - Вып. 2. - С. 31-38.

4. Гриб, H. Н. Инструментальная оценка параметров сейсмических колебаний при массовых взрывах в разрезе «Нерюнгринский» / H. Н. Гриб, В. М. Никитин, Е. Н. Черных, А. Ю. Пазынич // Дальний Восток - 2: Отдельный выпуск Горного информ.-аналит. бюллетеня. - 2007. - №15. - С. 182-192.

5. Дронов, В. Н. Перспектива замены штатных ВВ с использованием передвижной смесительной установки / В.Н.Дронов, В. В. Акименко, А. Ю. Пазынич // Взрывное дело: сб. науч. тр. Отдельный выпуск Горного информ.-аналит. бюллетеня. - 2007. - №8. -С. 96-102.

В прочих научных изданиях:

6. Кочубей, И. И. Техника и технология производства взрывных работ на разрезе «Нерюнгринский» I И. И.Кочубей, А. Ю. Пазынич // «Проблемы и перспективы угледобывающей отрасли Республики Саха (Якутия)»: материалы научно-практической конференции, г. Нерюнгри, 18-20 марта 1999 г.- Якутск: Изд-во ЯГУ, 1999. - С. 93 - 96.

7. Алексеев, Г. Ф. Современное состояние и пути совершенствования буровзрывных работ на разрезе «Нерюнгринский»: препринт / Г. Ф. Алексеев, А. Ю. Пазынич, Г. В. Шубин. -Якутск: Изд-воЯГУ, 2000,- 64 с.

8. Алексеев, Г. Ф. Опыт оптимизации буровзрывных работ на разрезе «Нерюнгринский» / Г. Ф. Алексеев, А. В. Самохин, А. Ю. Пазынич // Южно-Якутская комплексная экспедиция: 50 лет поисков и открытий: сб. науч. тр. - Якутск: Изд-во ЯГУ, 2001. - С. 259 -264.

9. Кочубей, И. И. Опыт производства буровзрывных работ на разрезе «Нерюнгринский» / И. И. Кочубей, А. Ю. Пазынич // Проблемы взрывного дела: сборник статей и докладов №1-2002 НОИВ. - М.: Изд-во МГГУ, 2002. - С. 25-34.

10. Гриб, Н. Н. Экспериментальная оценка сейсмического действия массовых взрывов в разрезе «Нерюнгринский» на охраняемые объекты / Н. Н. Гриб, Е. Н. Черных, А. Ю. Пазынич, Г. В. Гриб // «Южная Якутия - новый этап индустриального развития»: материалы Международной научно-практической конференции: в 3 т. - Нерюнгри: Изд-во Технического института, 2007. - Т. 2. - С. 18 - 24.

11. Гриб, Н. Н. Методика оценки и прогноза сейсмической опасности промышленных взрывов на разрезе «Нерюнгринский» / Н. Н. Гриб, Е. Н. Черных, А. Ю. Пазынич, А. А. Сясько, М. В. Терещенко, Г. В. Гриб, А. В. Качаев. - Иркутск - Нерюнгри: Изд-во Технического института, 2007. - С. 41.

12. Гриб, Н. Н. Оценка сейсмического воздействия промышленных взрывов разрез «Нерюнгринский» на охраняемые объекты / Н. Н. Гриб, В. М. Никитин, А. Ю. Пазыни // «Современные проблемы строительства и жизнеобеспечения: безопасность, качеств! энерго- и ресурсосбережение»: материалы I Всероссийской научно-практической конф( ренции, г. Якутск, 28 марта 2008 г.; под ред. Т. А. Корнилова, В. П. Игнатьева. - Якута Изд-во ЯГУ, 2008.-С. 135-141.

13. Гриб, Н. Н. Сейсмическое воздействие массовых взрывов на инженерные соорз жения / Н.Н.Гриб, А. Ю. Пазынич // Вестник Технического инсппута (филиала) Яку: ского государственного университета. - Нерюнгри: Изд-во Технического институт 2008. -Вып.З. - С. 12-18.

14. Гриб H.H. Программное обеспечение методики прогноза сейсмического возде! ствия взрывов на инженерные сооружения/ H.H. Гриб, А.Ю. Пазынич, М.В. Терещенк // Тезисы IX Международной конференции "Новые идеи в науках о Земле", РГТУ Ь 17 апреля 2009 года. Том 3.- Москва, 2009.-С. 19.

Подписано в печать 14.10.2009. Формат 60х 84/16. Бумага тип. №2. Гарнитура «Тайме». Печать офсетная. Печ. л. 1,18. Уч.-изд. л. 1,47. Тираж 100 экз. Заказ256 Издательство ЯГУ, 677891, г. Якутск, ул. Белинского, 58.

Отпечатано в типографии издательства ЯГУ

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Пазынич, Андрей Юрьевич

Введение.

Глава 1. Состояние и проблемы оценки сейсмических эффектов взрывов на здания и сооружения.

Глава 2. Оценка сейсмического воздействия массовых взрывов в разрезе «Нерюнгринский» на охраняемые объекты.

2.1. Общие положения.

2.2. Скорость смещения грунта как критерий сейсмической опасности взрыва.

2.3. Определение допустимых скоростей смещения в основании охраняемых объектов.

2.4. Экспериментальные исследования сейсмических эффектов от массовых взрывов в разрезе «Нерюнгринский».

2.5. Оценка сейсмического воздействия массовых взрывов в разрезе «Нерюнгринский» на охраняемые объекты.

2.6. Расчет сейсмического эффекта, массы заряда ВВ, максимальной в группе, и безопасного расстояния при массовых взрывах в разрезе

Нерюнгринский».

Глава 3. Влияние природных и технологических факторов на сейсмический эффект от массовых взрывов.

3.1 Оценка влияния природных факторов на сейсмический эффект от взрыва.

3.1.1. Инженерно-геологические условия Нерюнгринского месторождения.

3.1.2. Влияние литологического состава взрываемых пород на сейсмический эффект.

3.1.3. Влияние обводненности блоков на сейсмический эффект.

3.1.4. Влияние многолетней мерзлоты и сезонного состояния горных пород на сейсмические эффекты от взрывов.

3.2. Влияние технологических факторов на сейсмический эффект от массовых взрывов.

3.2.1. Влияние количества групп, скважин на сейсмический эффект массовых короткозамедленных взрывов.

3.2.2. Влияние веса и расположения заряда на сейсмический эффект от взрыва.

3.2.3. Влияние типа ВВ и системы неэлектрического инициирования на сейсмический эффект от взрыва.

3.2.4. Влияние направления детонации на сейсмический эффект от взрыва.

Глава 4. Разработка методики расчета приведенной массы заряда, максимальной в группе, безопасного расстояния и сейсмического воздействия на охраняемые объекты при производстве массовых взрывов в разрезе «Нерюнгринский».

4.1. Установление корреляционной связи максимальной векторной скорости смещения грунта от приведенной массы заряда, максимальной в группе.

4.2. Краткое руководство к программе 8е1зтРк^по2.

4.3. Оценка достоверности разработанной методики.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Сейсмическое воздействие массовых взрывов на наземные сооружения"

Актуальность. Увеличение мощности вскрышных пород и размеров добычной зоны разреза «Нерюнгринский» ОАО ХК «Якутуголь» потребовало увеличения массы одновременно взрываемых зарядов взрывчатых веществ (ВВ), что повлекло за собой необходимость решения задач по оценке уровня сейсмического воздействия взрывов на охраняемые объекты. Традиционное решение этих задач на основе Единых правил безопасности при взрывных работах, хотя и обеспечивает безопасный уровень негативного воздействия на наземные сооружения, но в ряде случаев сдерживает производство. Наибольший интерес представляет изучение воздействия сейсмических волн массовых взрывов, которое определяет целостность ранее возведенных зданий и сооружений: обогатительной фабрики (ОФ), автобазы технологического автотранспорта (ATA), административно-бытового комплекса разреза (АБК). Поэтому задачи исследования сейсмического воздействия взрывов на наземные сооружения, находящиеся в зоне взрывных работ разреза, весьма актуальны.

Работа выполнялась в рамках фундаментальных исследований. Технического института (филиала) ЯГУ по теме «Построение геолого-геофизических моделей прогноза состояния и поведения массива горных пород при технологических воздействиях № 38.63.51; 38.65.17 (2003-2004 г.г.), а также по хоздоговорам с ОАО ХК «Якутуголь»: «Разработка методики расчёта сейсмического воздействия на охраняемые объекты при производстве взрывных работ», «Мониторинг сейсмического воздействия промышленных взрывов на особо охраняемые объекты ОАО ХК «Якутуголь» (20062008 г.г.).

Целыо работы является оценка степени сейсмического воздействия массовых взрывов на объекты, находящиеся в зоне взрывных работ разреза «Нерюнгринский», и разработка методики, позволяющей выбрать рациональные параметры технологии БВР и минимизировать вредное воздействие сейсмических волн от массовых взрывов на наземные сооружения.

Основная идея работы — повышение точности прогноза сейсмического воздействия взрывов на наземные сооружения за счет учета взаимосвязи между наиболее значимыми горно-геологическими, технологическими факторами и сейсмическим эффектом от взрывов.

Задачи исследований:

• выполнить анализ состояния и проблем оценки воздействия сейсмических эффектов на здания и сооружения;

• установить фактические величины вредного воздействия сейсмических волн от взрывов на охраняемые объекты: административно-бытовой комбинат, обогатительная фабрика, автобаза технологического автотранспорта;

• исследовать влияние природных и технологических факторов на уровень неблагоприятного воздействия сейсмовзрывных волн на наземные сооружения и определить значение локального коэффициента пропорциональности К 1.5 для оценки сейсмического воздействия взрывов на основания охраняемых сооружений ОАО ХК «Якутуголь»;

• разработать методику расчета предельно допустимой массы зарядов ВВ в зависимости от расстояния до охраняемых объектов и уровня сейсмического воздействия взрывов на наземные сооружения, находящихся на промп-лощадке разреза «Нерюнгринский».

Методы исследований. При выполнении работы использовались методы регрессионно-корреляционного анализа и математической статистики, вычислительной математики и программирования, натурные эксперименты.

Защищаемые положения:

1. Коэффициент пропорциональности К15, рассчитанный по общепринятой методике, изменяется в значительных пределах (144±88) и не может служить надежной основой для оценки сейсмического воздействия взрывов на наземные сооружения для условий Нерюнгринского разреза.

2. Критерием сейсмической опасности взрывной волны, способной вызвать повреждения сооружений, является максимальная векторная скорость от взрывов при проведении взрывных работ в разрезе «Нерюнгринский», которая не превышает допустимую векторную скорость для ОФ, АБК (Vxyz11011 =1,25 см/с) и ATA (Vxyz;ion = 1,7 см/с).

3. Основными факторами, определяющими интенсивность сейсмического воздействия короткозамедленных взрывов на наземные сооружения, находящиеся в зоне взрывных работ разреза «Нерюнгринский», являются: обводненность, многолетняя и сезонная мерзлота горных пород, масштабы массовых взрывов, масса заряда в группе, гипоцентральное расстояние от взрыва до объекта.

4. Разработанная методика расчета сейсмического воздействия взрывов на наземные сооружения, расположенные в зонах сезонной и вечной мерзлоты, учитывающая значения приведенной массы заряда в группе, как меры мощности взрыва, суммарной векторной скорости, которая является критерием оценки сейсмического действия взрыва, и прикладная программа "SeismPrognoz" позволяют оперативно и с необходимой точностью производить вычисления максимальной векторной скорости колебания грунта, массы приведенного заряда, максимального в группе, безопасного расстояния до охраняемых сооружений.

Достоверность научных положений, выводов и результатов исследования обусловлена использованием современных методов исследования, большим объемом экспериментальных исследований, удовлетворительной сходимостью результатов расчетов и экспериментов.

Новизна исследований заключается в следующем: • впервые установлены доминирующие факторы: обводненность, многолетняя и сезонная мерзлота горных пород, масштабы массовых взрывов, масса заряда в группе, гипоцентральное расстояние от взрыва до объекта, оказывающие влияние на сейсмический эффект от массовых взрывов при производстве буровзрывных работ на Нерюнгринском разрезе;

• определены допустимые и установлены максимальные скорости колебаний грунта для обогатительной фабрики (ОФ), административно-бытового комбината разреза (АБК), автобазы технологического автотранспорта (ATA);

• экспериментально установлены преобладающие значения отношения амплитуд колебаний здания к амплитудам колебаний грунта для объектов АБК, ОФ и ATA;

• разработанная методика позволяет оперативно и с достаточной точностью выполнять расчеты массы приведенного заряда, максимального в группе, безопасного расстояния, интенсивности сейсмического воздействия взрывов на охраняемые объекты, находящиеся в зоне ведения взрывных работ разреза «Нерюнгринский».

Практическая ценность работы состоит в том, что результаты исследований позволяют:

• при использовании разработанной методики оперативно и с достаточной точностью рассчитывать максимальную векторную скорость колебания грунта в основании сооружений, массу приведенного заряда, максимального в группе, и безопасное расстояние до охраняемых объектов при разработке проектов массовых взрывов при наличии многолетней и сезонной мерзлоты;

• при производстве массовых взрывов учитывать влияние степени обводненности, наличия многолетней и сезонной мерзлоты, масштабов массовых взрывов на воздействие сейсмических эффектов от взрывов на наземные сооружения;

• оценить степень сейсмического воздействия от массовых взрывов на здания и сооружения АБК, ATA и ОФ.

Личный вклад автора состоит в разработке методики проведения исследований, организации и непосредственном участии в натурных исследованиях, разработке методики расчета влияния массовых взрывов на устойчивость зданий и сооружений.

Реализация работы. Разработанная методика оценки и прогноза сейсмической опасности промышленных взрывов утверждена Управлением по технологическому и экологическому надзору Ростехнадзора по РС (Я) и внедрена в ОАО ХК «Якутуголь» на разрезе «Нерюнгринский».

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на научно-технических советах Технического института (филиала) ЯГУ, ОАО ХК «Якутуголь» (2005-2009 г.г.), научно-практической конференции «Проблемы и перспективы угледобывающей отрасли Республики Саха (Якутия)» (Нерюнгри, 1999 г.), IV международной конференции «Физические проблемы разрушения горных пород» (Москва, 2004 г.), Международной конференции «Разработка и изготовление смесительно-зарядной техники» (Белгород, 2005 г.), Международном семинаре «Техника ведения взрывных работ» (Мурманск, 2006 г.), Международной научно-практической конференции «Южная Якутия - новый этап индустриального развития» (Нерюнгри, 2007 г.), Международной научно-практической конференции «Проблемы комплексного освоения георесурсов» (Хабаровск, 2007 г.), I Всероссийской научно-практической конференции «Современные проблемы строительства и жизнеобеспечения: безопасность, качество, энерго- и ресурсосбережение» (Якутск, 2008 г.), IX Международной конференции «Новые идеи в науках о Земле» (Москва, 2009 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 научных работ, в том числе 5 в научных изданиях, рекомендованных ВАК России.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав основного текста, заключения и содержит 133 страницы машинописного текста, 26 рисунков, 18 таблиц, список литературы из 93 наименований и 2 приложения.

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

Основные результаты и выводы заключаются в следующем:

1. Разработанная методика прогноза сейсмического воздействия взрыва на охраняемые объекты, учитывающая установленные закономерности изменения сейсмических колебаний грунта в основании охраняемых объектов в зависимости от характеристики взрыва и гипоцентрального расстояния, позволяет оперативно и с достаточной точностью определять уровень сейсмического воздействия взрыва на наземные сооружения, массу приведенного заряда, максимального в группе, безопасное расстояние до охраняемых объектов и использовать полученную информацию для оптимизации параметров буровзрывных работ. Методика внедрена в ОАО ХК «Якутуголь» на разрезе «Не-рюнгринский».

2. Максимальная векторная скорость колебания грунта при взрывах в мерзлых породах выше, чем при взрывах в талых породах, и достигает более 30% при значениях приведенной максимальной массы заряда в группе >1.0 (кг/м)1/3. В интервале 0.7-1.0 (кг/м)1/3 максимальная векторная скорость колебания грунта практически не меняется.

3. Установлено, что максимальные векторные скорости колебаний грунта в основаниях охраняемых сооружений при производстве массовых взрывов в разрезе «Нерюнгринский» составляют: АБК - (0,04 - 0,09 см/с), в ОФ - (0,010,158 см/с), ATA - (0,013 - 1,37см/с). Преобладающие частоты колебаний грунта при взрывах лежат в диапазоне 1,5 - 2,5 Гц., собственные частоты колебаний зданий ABK-(fx-2,75 Гц; fy- 1,96 Гц), ОФ - ( fx - 2,51 Гц; fy - 1,65 Гц) и ATA - ( fx - 1,19 Гц; fy - 1,18 Гц).

4. Экспериментально установлено, что при взрывах амплитуды раскачки верхней отметки АБК и 42-ой отметки ОФ превышают амплитуды колебаний грунта: по компоненте X в 3-4 раза; по компоненте У, соответственно, в 4 и 3 раза. При этом, по вертикальным компонентам зданий Z максимальные амплитуды колебаний верхних отметок в 2-3 раза больше нижних. Для ATA амплитуды колебаний верха сооружения могут превышать амплитуды колебаний грунта в большинстве случаев в 3 - 11 раз.

5. Установлено, что для Нерюнгринского месторождения не существует зависимости между изменением литологических типов пород в блоках и векторной скоростью колебания пород. Максимальная векторная скорость колебания грунта при взрывах в обводненных горных породах выше, чем при взрывах блоков, слагаемых сухими породами. При значениях приведенной

1/3 максимальной массы заряда в группе > 0,95 (кг/м) разница в максимальной векторной скорости колебания грунта возрастает до 20% и более.

6. При использовании систем неэлектрического инициирования зарядов (СИНВ) установлен факт разброса амплитуд скоростей колебаний грунта при одной и той же приведенной массе заряда ВВ, максимальной в группе. Это объясняется тем, что интервал замедления между скважинами меньше отклонений по точности срабатывания замедлений.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертационная работа является научно-квалификационной работой, в которой содержится решение задачи расчета сейсмического воздействия массовых взрывов на наземные сооружения, максимальной массы заряда ВВ в группе, безопасного расстояния до охраняемых объектов и имеющей существенное значение для исследования процессов разрушения пород взрывом в условиях распространения сезонной и многолетней мерзлоты.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Пазынич, Андрей Юрьевич, Нерюнгри

1. Адушкин, B.B. Геоэкологические последствия массовых химических взрывов на карьерах/ В.В. Адушкин, A.A. Спивак, С.П. Соловьев, J1.M. Пер-ник, С.Б. Кишкина //Геоэкология. Инженерная геология. Гидрогеология. Геокриология.- 1999.- №1.- С. 554-563.

2. Адушкин, В.В. Геомеханика крупномасштабных взрывов / В.В. Адушкин, A.A. Спивак. М.: Недра, 1993. -319с.

3. Алексеев, Г.Ф. Управление комплексом буровзрывных работ в сложных горно-геологических условиях Южно Якутского бассейна/ Г.Ф. Алексеев, H.H. Гриб, Д.А. Самохин.- Якутск: ЯФ ГУ« Издательство СО РАН», 2003.- 188 с.

4. Алексеев, Г.Ф. Современное состояние и пути совершенствования буровзрывных работ на разрезе «Нерюнгринский» : препринт / Г.Ф.Алексеев, А.Ю. Пазынич, Г.В. Шубин.- Якутск: Изд-во ЯГУ, 2000. 64с.

5. Балычев, A.M., Филатов Ю.А. /A.M. Балычев, Ю.А. Филатов // Горный журнал,- 2007.- №7.- С. 22-25.

6. Баркан, Д.Д. Сейсмовзрывные волны и действие их на сооружения /Д.Д. Баркан. М.: Стройиздат, 1946. - 76 с.

7. Барон, К.А. Техника и технология взрывных работ в США/К.А. Барон, В.Х. Кантор.- М.: Недра,1989.-376 с.

8. Богацкий, В.Ф. Сейсмическая безопасность при взрывных работах/ В.Ф. Богацкий, В.Х. Пергамент. М.:Недра, 1978.- 160 с.

9. Богацкий, В.Ф. Охрана инженерных сооружений и окружающей среды от вредного действия промышленных взрывов /В.Ф. Богацкий, А.Г. Фридман. М.: Недра, 1982. - 62 с.

10. Вистелиус, А.Б. Основы математической геологии / А.Б. Вистелиус.-М. -Л.: Наука, 1980.- 389 с.

11. Гриб, H.H. Физико-механические свойства углевмещающих пород Южно-Якутского бассейна/Н.Н. Гриб, A.B. Самохин.- Новосибирск Наука. Сиб. предприятие РАН, 1999.-240с.

12. Долгов, Ю.В. Опыт применения системы взрывания СИНВ на разрезе «Черниговский»/ Ю.В. Долгов, С.А. Лихачев, В.Д. Турегельдиев // Горный журнал.- 2001.- №12,- С.29- 33.

13. Дронов, В.Н. Перспектива замены штатных ВВ с использованием передвижной смесительной установки/В.Н.Дронов,В.В. Акименко,А.Ю. Пазы-нич//Горный информационно-аналитический бюллетень. Отдельный выпуск. ВЗРЫВНОЕ ДЕЛО.- 2007. №8. — С. 96 - 101.

14. Единые правила безопасности при взрывных работах. ПБ 13-407-01. -СПб: Издательство ДЕАН, 2002. 240 с.

15. Ершов, И.А. О плотности сейсмической энергии колебаний грунта при взрывах / И.А. Ершов, C.B. Медведев / Труды ИФЗ АН СССР.- М.,1964, N 33 (200).- С.50-58.

16. Забелин, A.B. Оценка влияния процессов криогенного выветривания на устойчивость откосов бортов угольных карьеров Южной Якутии // авто-реф. дисс. . к.т. н. : 05.15.11 / A.B. Забелин. Хабаровск, 2000.-23с.

17. Ипатов, Ю.П. К исследованию зависимости сейсмического воздействия взрыва на окружающую среду от природных и техногенных факторов / Ю.П. Ипатов //Геофизика и математика. Пермь: ГИ УрО РАН, 2001. - С. 355-358.

18. Кириллов, Ф.А. К вопросу об исследованиях сейсмического эффекта взрывов в Институте физики Земли АН СССР / Ф.А. Кириллов // Вопросы инженерной сейсмологии: сб. науч. тр. / Труды ИФЗ АН СССР.- М.: Изд-во АН СССР, 1962.-Вып. 6, №21 (188).- С. 123-138.

19. Кириллов, Ф.А. Инструкция по обследованию сейсмического действия взрывов на сооружения / Ф.А. Кириллов, C.B. Медведев, В.М. Шамин //Вопросы инженерной сейсмологии: сб. науч.тр. /Труды ИФЗ АН СССР.- М.: Изд-во АН СССР, 1962. Вып.6, № 21(188).-С.118-122.

20. Кириллов, ФА. Сейсмический эффект от взрывов в подземных угольных выработках / Ф.А. Кириллов // Труды геофизического института /АН СССР.-М., 1956,- № 34 (161).-С.269-279.

21. Котенко, Е.А. Геоэкологические проблемы КМА и пути их решения / Е.А. Котенко, В.Н. Морозов, В.К. Кушнеренко, В.Н. Анисимов // Горная промышленность.- 2003.- № 2 С. 12-16.

22. Кузьменко, A.A. Сейсмическое действие взрыва в горных породах/ A.A. Кузьмепко, В.Д. Воробьев, И.И. Денисюк, A.A. Дауетас.- М.: Недра, 1990.- 173 с.

23. Курленя, М.В. Знакопеременная реакция горных пород на динамическое воздействие / М.В. Курленя, В.В. Адушкин, В.В. Гарнов, В.Н. Опарин, А.Ф. Ревуженко, A.A. Спивак //Доклады Академии наук.- 1992.- Т. 323, №2.

24. Кутузов, Б.Н. Взрывные работы : учебник для техникумов / Б.Н. Кутузов. М.: Недра, 1988. - 38 с.

25. Кутузов, Б.Н. Ресурсосбережение при массовых взрывах на карьерах / Б.Н. Кутузов// Горный информационно-аналитический бюллетень. -1995.-Вып.6. С. 37-43.

26. Кутузов, Б.Н. Физика взрывного разрушения горных пород / Кутузов, Б.Н., Рубцов B.K. -М.: Изд-воМГИ, 1970.-241 с.

27. Справочник взрывника/ Б.Н. Кутузов, В.М. Скоробогатов И.Е. Ерофеев. М.: Недра, 1988.- 511с.

28. Безопасность сейсмического и воздушного воздействия массовых взрывов / Б.Н.Кутузов, В.К. Совме , Б.В. Эквис , В.Г. Вартанов. М.: МГГУ, 2004.

29. Кучерявый, Ф.И. Методы снижения сейсмической опасности массовых взрывов и условиях горного рельефа / Ф.И. Кучерявый, Е.А. Прищепа, Г.И. Майнов //Взрывное дело.- М.: Недра, 1983,- № 85/42.- С. 167—173.

30. Макарьев, В.П. Действие сейсмовзрывных волн в массиве при взрыве заряда ВВ постоянной энергии и переменного диаметра/ В.П. Макарьев, М.Л. Нефедов, Ю.И. Виноградов,Е.Л. Деев //Взрывное дело .- М.: Недра, 1983.-№ 85/42.-С. 124-127.

31. Маловичко, Д.А. Восстановление скоростного разреза по поверхностным волнам/Д.А. Маловичко //Проблемы комплексного мониторинга на месторождениях полезных ископаемых. Пермь: ГИ УрО РАН, 2002. - С. 33-37.

32. Матвейчук, В.В. Взрывные работ / В.В.Матвейчук, В.П. Чурсалов. -М., 2002. 384 с.

33. Медведев, C.B. Сейсмика горных взрывов / C.B. Медведев. М.: Недра, 1964.- 188с.

34. Медведев, C.B. Сейсмический эффект взрывов на руднике/ C.B. Медведев, Г.А. Лямзина //Вопросы инженерной сейсмологии /Труды ИФЗ АН СССР.- М.: Изд-во АН СССР. 1962,- Вып.6, № 21(188).-С 73-102.

35. Мельник, Г.В. Регулирование спектра сейсмоколебаний при коротко-замедленном взрывании/ Г.В. Мельник // Взрывное дело.- М.: Недра, 1983.-№ 85/ 42.-С. 48-52.

36. Методика обеспечения сейсмобезопасности технологии ведения взрывных работ.- Свердловск: Унипромедь ММ СССР, 1984. 12 с.

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

38. Мосинец, В.Н. Дробящее и сейсмическое действие взрыва в горных породах/В.Н. Мосинец.- М.: Недра, 1976. 271с.

39. Мосинец, В.Н. Основные научно-технические проблемы сейсмики ближней зоны/ Мосинец, В.Н., Богацкий В.Ф. // Взрывное дело.- М.: Недра, 1983.-№85/42.- С. 89-101.

40. Методическое руководство по оценке сейсмического действия взрывов на карьерах КМА / A.M. Мухаметшип, М.В. Яковлев, Б.Б. Кузьменко, И.Б. Кузьменко / НИИКМА Центргипроруда.-Губкин, 1984.- 87с.

41. Методика (основные положения) определения экономической эффективности использования в народном хозяйстве новой техники, изобретений и рационализаторских предложений/ ВНИИПИ.- М.,1986.- 52 с.

42. Проблема метрологического обеспечения комплексной геоинформационной системы (ГИС) на основе наклонномерных измерений // Горный информационно-аналитический бюллетень , 2006 .- № 1L- С. 103-108.

43. Романько, А.Д. Влияние конструкции заряда ВВ в скважине на сейс-моэффект взрыва/А.Д. Романько, М.А. Романько, A.B. Шкурко, Е.В.Измайлова // Горный информационно-аналитический бюллетень. Отдельный выпуск. ВЗРЫВНОЕ ДЕЛО.- 2007.-Вып.7.-С.45-48.

44. Рудской, Ю.М. Совершенствование буровзрывных работ/ Ю.М. Руд-ской, В.М. Олименко//Горный журнал.-2006.- № 7.- С.57-58.

45. Садовский, М.А. Геофизика и физика взрыва/ М.А. Садовский. М.: Недра, 1997. - 334 с.

46. Садовский, М.А. Прогноз и ограничение сейсмической опасности промышленных взрывов/ М.А. Садовский //Геофизика и физика взрыва. Избранные труды.- М.: Наука, 1999. 335с.

47. Садовский, М.А. Простейшие приемы определения сейсмической безопасности/ М.А. Садовский.- М.: ИГД ММ СССР, 1946. 28 с.

48. Садовский, М.А. Деформирование геофизической среды и сейсмический процесс/М.А. Садовский,Л.Г. Болховитинов, В.Ф. Писаренко. М„ Наука, 1987. - 100с.

49. Садовский, М.А. О сейсмическом действии подземных взрывов / М.А. Садовский, В.Н. Костюченко// Доклады АН СССР. 1974.-Т.25, №25.

50. Сафонов, JI.B. Вероятностный метод оценки сейсмического эффекта промышленных взрывов/ JI.B. Сафонов, О.П. Шкреба.- М.: Наука, 1970.- 62с.

51. Славский, Б.В. Влияние горно-геологических условий на сейсмичность промышленных взрывов на карьере Кондорского ГОКа/ Б.В. Славский,

52. B.Н. Захаров, В.А. Александров //Взрывное дело,- М.: Недра,1983.- № 85/ 42.1. C. 150—154.

53. Совмен, В.К. Анализ сейсмической безопасности массовых взрывов для промышленных объектов промплощадки карьера «Восточный» ЗАО «Полюс»/ В.К.Совмен, Б.В. Эквист //Горный информациоино-аналитический бюллетень,- 2004.-№1.-С. 21-23.

54. Солошенко, A.A. Разработка геолого-географической типизации пород кровли угольных пластов по устойчивости и обрушаемости (на примере Нерюнгринского месторождения): автореф. дисс. . канд. техн. наук / A.A. Солошенко. Хабаровск, 2006. -23с.

55. Спивак, A.A. Дифференциальные движения блочных структур при внешних воздействиях/ A.A. Спивак//Геоэкология. Инженерная геология. Гидрогеология. Геокриология.- 1999.- №1,- С. 62-76.

56. Тинслен, Э. Замеры колебаний при взрыве/ Э. Тислен, П. Инд // Разрушение и механика горных пород.- М.: Госгориздат, 1962.-С. 158- 178.

57. Хольцер, Ф. Подводные и подземные взрывы / Ф. Хольцер. -М., 1974.

58. Цейтлин, Я.И. Снижение сейсмического эффекта взрыва при коротко-замедленном взрывании / Я.И. Цейтлин, И.А. Ершов / Труды ИФЗ АН СССР.-М., 1962.-№21 (188).-С. 103-114.

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

60. Цейтлин, Я.И. Физические проблемы взрывного разрушения массивов горных пород/ Я.И. Цейтлин, Н.И. Смолий //Сб. тр. Международной научной конференции, Москва, 7-11сентября 1998 г.-М.,1998.

61. Цейтлин, Я.И. Экспериментальное исследование сейсмических при взрывах наружных (контактных) зарядов/ Я.И. Цейтлин, Н.И. Смолий //Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых.- 1980.-№1.

62. Штейнберг, В.В. Методы оценки сейсмических воздействий/ В.В. Штейнберг и др. //Вопросы инженерной сейсмологии.- М., 1993.- Вып.34.- С. 5-94.

63. Лыоис, Э. Изучение сейсмического воздействия масовых взрывов на борта карьера рудника «Кумтор»/ Э.Лыоис, Д. Макни, Б.Н. Кутузов, Б.В. Эк-вист, И.К. Чунуев // Горный журнал.- 2006,- №8,- .-С. 48-50.

64. Fall, D. Kind F., Giardini D. A theoretical investigation of average H/V ratios //Geophys. J. Int., vol. 145, 2001. P. 535-549.

65. Kramer, S.L. Geotechnical earthquake engineering. Prentice Hall, New Jersey,1996.-653 pp.

66. Malovichko, A.A., Malovichko D.A. Estimation of near-surface shear-wave velocity to study local sites effects // Abstracts of XXVIII General Assembly of European Seismological Commission (ESC). Genova. Italy, 2002. - P. 269.

67. Nakamura, Y. A method for dynamic characteristics estimation of subsurface using microtremor on the ground // QR RTRI, vol. 30.1989. P. 25-33.

68. Xia, J. Miller R.D. and Park C.B. Estimation of near-surface velocity by inversion ofRayleigli waves //Geophysics, vol. 64.1999. P. 691-700.

69. Физика взрыва / под ред. JI. П. Орленко. М.: Физматлит, 2004.-Т.1.-832 с.