Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Совершенствование технологии взрывных работ для снижения сейсмо-акустического эффекта на карьерах

ВАК РФ 25.00.22, Геотехнология(подземная, открытая и строительная)

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Доможиров, Дмитрий Викторович

ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Законы формирования и распространения сейсмических и ударных воздушных волн

1.2. Методика экспериментальных исследований и применяемая аппаратура

1.3 Изученность методов управления сейсмическим эффектом и УВВ, основанных на перераспределения энергии взрыва

1.4 Задачи исследований

1.5 Краткие выводы

2. СЕЙСМИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ ВЗРЫВА

2.1. Энергетическая оценка сейсмических колебаний

2.2. Приведенная глубина заложения - фактор, влияющий на сейсмоэффект и определяющий нагрузку на заряд

2.3. Влияние типа ВВ на степень передачи энергии взрыва массиву

2.4. Влияние конструкции забойки на интенсивность сейсмических колебаний и качество дробления

2.5. Краткие выводы

3. УПРАВЛЕНИЕ УВВ НА ОТКРЫТЫХ ГОРНЫХ РАБОТАХ

3.1. Потери энергии взрыва скважинного заряда ВВ на формирование и распространение УВВ в общем энергобалансе

3.2. Влияние условий заглубления на изменение интенсивности УВВ и радиусы опасных зон

3.3. Управление УВВ материалом забойки и ее конструкцией

3.4. Влияние атмосферных условий на интенсивность и степень воздействия УВВ

3.5. Выводы по главе

4. ОБОСНОВАНИЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ ИНЖЕНЕРНЫХ МЕРОПРИЯТИЙ С ЦЕЛЬЮ УПРАВЛЕНИЯ ЭНЕРГИЕЙ ВЗРЫВА

4.1. Исследование физико-механических свойств горных пород при сейсмическом микрорайонировании

4.2. Совершенствование технологий, ведущих к снижению сейсмоэффекта и УВВ

4.3. Социально-экологический эффект от снижения сейсмического и УВВ воздействия

4.4. Экономическая оценка сейсмо - УВВ безопасного взрывания

4.5. Краткие выводы 150 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 152 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 155 ПРИЛОЖЕНИЯ

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Совершенствование технологии взрывных работ для снижения сейсмо-акустического эффекта на карьерах"

Актуальность работы. Большой объем (80%) извлекаемых горных пород отбивается с использованием энергии взрыва взрывчатых веществ (ВВ). Использование энергии ВВ на полезные формы работы до сих пор остается недостаточным. Так, по оценкам разных авторов, на полезную работу, которой считается дробление определенного объема горной массы до заданной - крупности, а в некоторых случаях и перемещение в заданном направлении, расходуется не более 10-12% потенциальной энергии.

Кроме того, потери энергии взрыва на ударновоздушноволновой (УВВ) эффект, могут сопровождаться повреждениями находящимися вблизи зданиями и сооружениями. А в современной практике имеется тенденция продвижения разрабатываемых карьеров (Качканарского ГОКа, Гранитного, Восточного, Известнякового, Доломитового Магнитогорского металлургического комбината (ММК) и многих других) к прилегающим перерабатывающим комплексам и жилым массивам.

Повышение энергоотдачи в массив может увеличивать сейсмоколебания, представляющие опасность, как для наземных сооружений, так и для элементов подземных выработок при комбинированной (открыто-подземной) отработке месторождения.

В настоящее время снижение вредного воздействия взрыва достигается ограничением массы заряда ВВ в блоках, что усложняет организацию горных работ, сдерживает их развитие, ведет к уменьшению производительности погрузочно-транспортного оборудования и в итоге снижает экономическую эффективность разработки в целом.

Таким образом, совершенствование методов управления энергией взрыва, позволяющих без увеличения энергозатрат достигать требуемой степени дробления пород с одновременным снижением УВВ и сейсмического воздействия на окружающую среду, является весьма актуальной научно-практической задачей.

Целью работы является повышение качества дробления горных пород и снижение сейсмо-акустического эффекта на прилегающих к карьеру территориях.

Идея работы состоит в управлении энергией взрыва ВВ путем согласования параметров буровзрывных работ (БВР) и свойств взрываемой среды по условию обеспечения требуемого качества дробления горной массы с одновременным снижением вредных воздействий взрывных волн.

Основные задачи исследований:

1. оценка влияния условий заложения и конструктивных особенностей заряда ВВ на выход раздробленной горной массы и вредные воздействия взрыва;

2. оценка связи удельного расхода ВВ с упругими характеристиками взрываемых сред;

3. исследование влияния зарядов различной конструкции и неблагоприятных метеофакторов на УВВ эффект взрыва;

4. разработка для горнодобывающих предприятий рациональных технологий ведения взрывных работ и параметров БВР, обеспечивающих качественные показатели и безопасность взрыва.

Научные положения, представленные к защите:

1. Конструкция забойки на воздушной подушке с установленным оптимальным соотношением высоты промежутка к длине заряда позволяет увеличивать длительность воздействия взрыва на массив и снижать УВВ и сейсмоэффект.

2. Корректировка массы предельных зарядов групп по высоте облачного слоя обеспечивает снижение фокусации УВВ.

3. Дифференциация технологий БВР по категориям взрываемости горных пород путем сейсмического микрорайонирования карьерных полей позволяет повысить качество дробления и снизить вредное воздействие взрыва.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается:

• представительностью и надежностью исходных данных, полученных на основе многолетних наблюдений отраслевой лаборатории сейсмики Магнитогорского государственного технического университета (МГТУ);

• теоретическими и экспериментальными исследованиями, проведенными в лабораториях МГТУ, на полигонах и в карьерах ОАО ММК;

• сопоставимостью результатов теоретических, лабораторных и натурных исследований, а также полигонных испытаний и использованных апробированных методов математической статистики, аналитических расчетов.

Научная новизна работы:

1. Установлено оптимальное соотношение длины воздушного промежутка к длине скважинного заряда при применении конструкции забойки на воздушной подушке;

2. Разработана методика оценки влияния низкой облачности (метеорологический фактор) на УВВ эффект взрыва и определены поправки, учитывающие это влияние при расчетах ударновоздушноволновой безопасности;

3. Проведена оценка эффективности методов управления действием взрыва в зависимости от коэффициента относительного уменьшения сейсмических и воздушных волн; разработаны рациональные технологии ведения БВР и алгоритм расчета конструктивных параметров скважинных зарядов.

Практическая значимость работы состоит в разработке методики расчета параметров и выбора рациональных технологий ведения БВР, основанных на эффективных методах управления действием взрыва и обеспечивающих требуемую безопасность ведения взрывных работ на карьерах. Применение конструкции забойки на воздушной подушке позволяет уменьшить расход забоечного материала, удельный расход ВВ и, как следствие, снизить затраты на работу буровзрывного комплекса.

Методы исследований. В работе использовался комплексный метод исследований, включающий обобщение и анализ существующих способов и средств измерения взрывных волн; экспериментальные исследования свойств горных пород в лабораторных условиях; комплексные эксперименты с использованием инструментальных замеров в полупромышленных и промышленных условиях; обработку экспериментального материала методами математической статистики.

Реализация работы. Результаты исследований использованы при составлении рабочих проектов ведения БВР вблизи борта карьера и охраняемых объектов на Известняковом и Доломитовом карьерах ИДП ОАО ММК, а также на Камаганском карьере ОАО БМСК.

Апробация работы. Результаты, основные положения и выводы доложены на международной научно - технической конференции «Экологические проблемы промышленных зон Урала», Магнитогорск, 1997; юбилейной научно-практической конференции «Экологическая наука на службе производства», Пермь, 1998; междунар. конференции «Совершенствование методов поиска и разведки, технологии добычи и переработки полезных ископаемых», Красноярск, 1999; ежегодных научно-технических конференциях МГТУ и технических совещаниях ИДП ОАО ММК.

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 9 работах.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов и заключения, библиографического списка из 101 наименований и содержит 155 стр. машинописного текста, 45 рисунков, 21 таблиц.

Заключение Диссертация по теме "Геотехнология(подземная, открытая и строительная)", Доможиров, Дмитрий Викторович

3.5. Выводы по главе

1. Показано, что основным критерием энергетической оценки УВВ колебаний является избыточное давление на фронте волны в пункте регистрации;

2. Экспресс-метод оценки энергетических потерь на формирование УВВ при взрыве скважинных зарядов по сравнению с трудоемкими прямыми инструментальными замерами избыточных давлений на фронте УВВ позволяет, произвести приближенную оценку, с некоторой степенью точности, генерации в УВВ доли энергии зарядов ВВ;

3. Проведенная сравнительная оценка результатов расчетов коэффициента Кв по зависимости (ЗЛО) с рекомендациями ЕПБ ВР-92 для разных показателей (п) действия и степени (J) безопасности (табл. 3.1), позволяет отметить, что в ряде случаев избыточные давления от эквивалентных заглубленных зарядов оказывались значительно ниже, чем регистрировавшиеся при накладных взрывах того же веса;

4. В нормативных документах ЕПБ ВР-92 даны рекомендации по учету относительного изменения Кн только по направлению устья скважины, что в условиях карьера не достаточно, так как, прорывы продуктов взрыва (генерация УВВ) и движение свободной поверхности, могут быть в 2-х конкурирующих направлениях: либо в сторону устья скважины (в направлении столба забойки), либо в сторону JIC1111. Для каждого из этих направлений определяется своя приведенная глубина заложения (3.14, 3.16) и в дальнейших расчетах используется значение, для которых произведение (mhnp) окажется меньшим;

5. Предложена конструкция забоечного материала скважинного заряда на воздушной подушке (с промежутком между зарядом и забойкой) обеспечивающая локализацию УВВ (в 5 и более раз), а также использование большей энергии на дробление и перемещение горной массы. Определена рациональная длина воздушного промежутка.

113

6. На основании энергетического подобия воздушноволнового эффекта при взрыве разработана методика учета положения облачного слоя на изменение безопасных по действию УВВ расстояний в ЕПБ ВР - 92 и введен поправочный коэффициент, учитывающий влияние низкой облачности (К^) на интенсивность УВВ в зависимости от отношения высоты облачного слоя и расстояния до охраняемого объекта Н/г.

4. ОБОСНОВАНИЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ ИНЖЕНЕРНЫХ МЕРОПРИЯТИЙ С ЦЕЛЬЮ УПРАВЛЕНИЯ ЭНЕРГИЕЙ ВЗРЫВА

4.1. Исследование физико-механических свойств горных пород при сейсмическом микрорайонировании

1. Комплексная оценка массива скальных пород -основной способ сейсмического микрорайонирования

Прогнозирование сейсмического эффекта взрыва важно на этапе проектирования горного предприятия и при расчете параметров взрывов в процессе эксплуатации. В этом необходима оценка вероятных значений скорости сейсмоколебаний в районах охраняемых объектов.

Авторами [2, 16, 31] установлено различное проявление сейсмического действия взрыва в скальных породах в разных направлениях от него. В связи с этим при проектировании возникают задачи определения рациональных параметров, снижающих сейсмическое действие взрыва. Их определение является предметом прогноза, надежность которого зависит в первую очередь, от степени изученности горнотехнических условий и во вторую от квалификации специалистов данного профиля. Если зависимость интенсивности сейсмического эффекта от массы взрываемого заряда ВВ и расстояния до объекта изучена достаточно хорошо и отражена в методиках расчета параметров взрывных работ, то влияние геологических и физико-механических свойств пород, структуры и строение массива на практике учитывается недостаточно.

Действие сейсмических волн определяется характером их распространения в массиве пород. Принято считать, что на близких расстояниях от очага взрыва наибольшее действие оказывает продольная волна сжатия-растяжения. В дальней же зоне взрыва в большей степени проявляется действие поверхностной волны. Интенсивность затухания сейсмических волн, как отмечалось выше, зависит от свойств среды, в которой они распространяются. В скальных мраморных породах упругие волны движутся с меньшими потерями и передаются на большие расстояния.

Общеизвестно, что с увеличением доли энергии, затрачиваемой на разрушение пород, в ближней зоне сейсмический эффект снижается, и наоборот. В связи с этим представляется необходимым более детальное изучение характеристик массива, влияющих на сейсмический эффект массовых взрывов.

Известные средства и методы изменения параметров, характеризующих свойства и строение массива, а также научные представления о механизме взрывного воздействия позволяют повысить уровень проектирования и технологию взрывных работ. Очевидный путь - это взрывание каждой характерной по своим признакам зоны массива, для которой параметры рассчитаны в соответствии со строением массива и требованиями к качеству горной массы. Для этого необходима дифференцированная оценка характеристик массива, направленная на решение конкретной инженерной задачи. К таким характеристикам относят блочность и трещиноватость как основные и физически самостоятельные факторы.

Месторождения, разрабатываемые карьерами ОАО ММК (железорудные: М. Куйбас и Восточный, известняковые: Агаповский и Доломитовый) сложены в основном скальными породами, к которым относят большую часть изверженных и метаморфических пород и некоторые породы осадочного происхождения.

Если рассматривать скальные горные породы в пределах отдельности, применительно к взрывному разрушению, свойства ее определяются в основном породообразующим минералом, которые характеризуются относительно постоянным минеральным составом, определенным химическим составом, а также присущей ей структурой и текстурой. То в пределах объема массива свойства скальных горных пород определяются кроме того, - трещиноватостью (слоистостью), так как скальный массив это сложная дискретная среда, расчлененная на отдельные структурные элементы различного порядка.

Так как трещиноватость пород в зависимости от характера ее развития может способствовать как улучшению, так и ухудшению дробления, что в последствии увеличивает интенсивность распространения сейсмических волн. Т.е, наличие трещиноватости в горных породах оказывает двойственное влияние на результаты их дробления взрывом. С одной стороны, наличие трещин ослабляет массив горных пород, что приводит к уменьшению затрат удельной энергии ВВ на разрушение определенного объема. С другой, наличие трещин, с учетом механизма взрывного разрушения ударной волной, приводит к ухудшению степени дробления. Причиной ослабления действия прямой волны напряжения является наличие трещин. Наличие даже плотносомкнутых трещин замедляет процесс разрушения.

Таким образом, развитие трещиноватости одновременно изменяет несколько характеристик скального горного массива (прочность, скорость распространения ударных волн, поглощающая способность и др.)

В этом дифференцирование свойств массива как один из определяющих факторов повышения качества взрыва обеспечивается выделением однородных по структуре зон.

Раздельная оценка массивов по блочности и трещиноватости дает возможность применить гибкий метод расчета параметров взрыва с учетом новейших достижений науки как в области эффективного дробления горных пород, так и для дифференцированного учета сейсмического действия взрыва.

2. Сейсмическое микрорайонирование карьерного поля

Оценка горных пород по блочности и трещиноватости является одним из составных элементов способа сейсмического микрорайонирования карьерного поля при добыче полезных ископаемых. Эта задача становится наиболее актуальной для таких горно-технологических условий, когда охраняемые объекты расположены в • ближней зоне от места производства взрывных работ (как правило, менее 200 м). В таком случае выбор допустимой массы ВВ для всего карьерного поля становится уже нецелесообразным и обуславливает дифференцированный подход к обоснованию данного параметра для конкретно выделенных зон карьера, отличающихся по интенсивности распространения сейсмических волн. Каждая выделенная зона отличается от других по степени блочности и трещиноватости, физико-механическим свойствам пород и покрывающих их мягких грунтов, расположением по отношению к охраняемым объектам и параметрами взрыва, обусловливающими его динамические характеристики. По каждой зоне карьера и для принятых масс зарядов ВВ (на одну ступень замедления), соответствующих этим зонам, определяют безопасные радиусы по сейсмическому действию взрыва.

Сейсмическое микрорайонирование в условиях карьеров основано на общем принципе установления зон при обосновании параметров взрывных работ для получения горной массы требуемой степени дробления. Отличительной особенностью для стесненных условий карьеров является только ограничение по технике безопасности, связанное с выбором сейсмобезопасных масс зарядов ВВ по обеспечению сохранности промышленных и гражданских объектов.

Как принято на практике, параметры взрыва должны учитывать, наряду с физико-механическими свойствами, особенности строения взрываемого массива в пределах зон. Последние определяются по результатам статистической обработки данных натурных измерений элементов залегания трещин (азимута простирания, угла падения, расстояния между трещинами) по обнажениям (откосам) уступов карьера. По полученным данным определяют средний диаметр естественной отдельности массива и устанавливают границы зон по классам блочности. Затем все данные наносят на план карьера и используют в типовых проектах на производство взрывных работ.

Следует отметить, что в настоящее время при районировании массива горных пород не представляется возможным четко определить границу раздела между зонами, а также прогноз простирания их в глубь массива для последующих этапов отработки карьерного поля. Это является существенным недостатком способа натурных измерений по обнажением откосов уступов при районировании карьеров и затрудняет дифференциацию параметров взрывных работ. Неизбежные погрешности в установлении границ зон блочности приводит к неудовлетворительному дроблению горной массы а, следовательно, и к повышению сейсмоэффекта взрыва.

Нами была проведена попытка сейсмического микрорайонирования карьерных полей ИДП ОАО ММК (Известнякового и Доломитового карьеров).

Технология ведения взрывных работ на флюсовых карьерах ОАО ММК предопределяет наличие подпорной стенка из неубранной горной массы, что затрудняет определение естественной трещиноватости массива фотолинейным методом и методом натурных замеров. Поэтому для определения трещиноватости массива был использован акустический метод, который позволил не только составить классификацию по взрываемости, но и районировать карьерные поля по категориям взрываемости.

Акустический метод определения естественной трещиноватости заключается в определении скоростей распространения продольных волн в массиве пород по первым вступлениям на осциллограммах записи сейсмоколебаний. Источником возникновения упругих колебаний в массиве служил взрыв группы одновременно взрываемых скважинных зарядов ВВ массой от 210 до 1400 кг. Для регистрации сейсмических колебаний массива были использованы датчики типа СМ-3, ОСП-2М и осциллографы Н-0041 с гальванометрами М001 и М002. Датчики устанавливались по схеме (рис. 4.1). Расстояние установки датчиков от взрыва изменялось от 40 до 1000 м, а расстояние между датчиками - от 30 до 300 м.

В результате проведенных исследований определены скорости распространения продольных Ср и поперечных Cs волн. Для Доломитового:

Ср = 3500-6500 м/с, Cs = 2100-3800 м/с. Для Известнякового карьера: Ср = 2000-7000 м/с, Cs= 1100-4000 м/с.

Проведенные экспериментальные исследования в промышленных условиях показали, что с увеличением расстояния между естественными трещинами пород возрастает акустическая жесткость и скорость распространения продольных и поперечных волн (рис. 4.2, 4.3).

На основе полученных данных построены также графики дробимости пород (характерных для них удельных расходов ВВ) и акустической жесткости (рис. 4.4 и 4.5).

Из графика видно, что нескольким группам пород, с довольно широким диапазоном свойств, соответствует постоянная величина удельного расхода ВВ. При этом в повседневной практике требуется определенный опыт, чтобы отнести породы к той или иной группе.

Поэтому на основе полученных данных были построены зависимости удельного расхода от акустической жесткости пород (рис. 4.6). С помощью математического пакета программы «Excel» графические зависимости подверглись аппроксимации (ф. 4.2, 4.3): вм

Нт^

61Г А

6}тЗ

Н^

43 г/ ■ + + + + + ± ^ ч + 4 + + +

Рис. 4.1. Схема сейсмических замеров при производстве промышленных взрывов на Известняковом карьере ОАО ММ К

1 - взрываемый блок;

2 - подпорная стенка; т1, т2, тЗ, т4, т5, тб - места установки сейсмодатчиков

Рис. 4.2.а. Зависимость скорости распространения продольных волн от категории пород по взрываемости (Известняковый карьер)

Рис. 4.2.6. Зависимость акустической жесткости горных пород от категории пород по взрываемости (Известняковый карьер)

Рис. 4.3.а. Зависимость скорости распространения продольных волн от категории пород по взрываемости (Доломитовый карьер) да н о о « н о

I) ей и о

I) г к н о < го и « ж о

20000000

15000000 си и си

10000000

5000000 0

1 2 Категория пород

Рис. 4.3.6. Зависимость акустической жесткости горных пород от категории пород по взрываемости (Доломитовый карьер)

Применение зависимостей (4.2 и 4.3) для практическою пользования позволит дифференцированно подходить к определению необходимого удельного расхода в различных забоях и будет способствовать внедрению инструментальных методов в инженерную практику.

Кроме определения акустической жесткости горных пород, при регистрации сейсмических колебаний, определялась скорость смещения частиц пород в тыл массива. По экспериментальным данным были построены зависимости полной скорости смещения пород от приведенного расстояния для каждой категории пород Известнякового (рис. 4.7.а) и Доломитового (рис.4.7.б) карьеров описываемые формулой:

V = КУЯ~У, м/с, (4.1) где V - полная скорость смещения пород, м/с;

Я - приведенное расстояние, м/кг1/3;

Ку - коэффициент, характеризующий средние породные условия;

V - коэффициент, характеризующий затухание сейсмических колебаний при изменении расстояний от места взрыва.

Для каждой категории пород на основании графиков были получены значения Ку и V (табл. 4.1)

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основании выполненных исследований в диссертационной работе дано новое решение актуальной научно-технической задачи по технологии управления энергией взрыва зарядов ВВ для улучшения качества дробления и снижения сейсмо - УВВ эффекта на карьерах. Основные научные результаты, выводы и технические решения:

1. Показано, что между энергиями дробления, сейсмической и УВВ существует корреляционная связь, при этом улучшение дробления, является критерием снижения интенсивности сейсмических и УВВ нагрузок. Критериями энергетической оценки сейсмических и УВВ колебаний являются соответственно скорость смещения грунта и избыточное давление на фронте, где критическое значение давления УВВ, которое характерно для остекления равно 200 Па.

2. Установлено, что приведенная глубина заложения заряда является основным фактором, определяющим нагрузку на заряд. Определено, что

1 /"X существует оптимальная глубина заложения (Ьир = 0,9^1,1 м/кг ), при которой происходит наилучшее перераспределение энергии взрыва на дробление, сейсмоэффект и УВВ, а считать в условиях карьера (поуступная отбойка) ее необходимо по двум направлениям: в сторону устья скважины и в сторону боковой поверхности.

3. Предложена конструкция забоечного материала скважинного заряда на воздушной подушке (с промежутком между зарядом и забойкой) позволяющая при оптимальном соотношении Ьв.пАгцНХ 12-^0,43 снижать сейсмоэффект в 1,4-г2 и локализацию УВВ в Зч-4 раз, а также использовать большую часть энергии на дробление и перемещение горной массы.

4. Экспериментально доказано, что применение конверсионных ВВ (гранипор Б1) на карьерах Магнитогорского железного рудника ОАО ММК позволяет не снижая качества дробления уменьшить сейсмические колебания, а также расширить в среднем на 0,5 м сетку скважин, уменьшить величину перебура на 0,15 м и снизить удельный расход ВВ на 27%.

5. На основании энергетического подобия воздушноволнового эффекта при взрыве разработана методика учета положения облачного слоя на изменение безопасных по действию УВВ расстояний в ЕПБ ВР - 92 и введен поправочный коэффициент К{)бл, учитывающий влияние низкой облачности на интенсивность УВВ, в зависимости от отношения высоты облачного слоя и расстояния до охраняемого объекта Н/г.

6. Выполнена оценка эффективности методов управления действием взрыва, ведущих к снижению сейсмического и УВВ эффекта, в основу, которой заложены коэффициенты уменьшения сейсмических и воздушных волн Ку=2н-6 раз. На основании проведенной оценки были разработаны рациональные технологии ведения БВР, обеспечивающие требуемую безопасность ведения взрывных работ на карьерах.

7. Установлено, что микрорайонирование карьерных полей по сейсмической безопасности позволяет дифференцированно выбирать рациональные технологии БВР по категориям взрываемости и использовать полученные зависимости оптимального удельного расхода ВВ от акустической жестокости горных пород (q=0,41-^0,54; 0,62^-0,86 кг/м3).

8. Установлено, что за счет относительно большого заглубления скважинных зарядов, происходит усиление УВВ эффекта в 2,1 раза по сравнению со взрывами шпуровых зарядов ВВ

9. Проведен анализ экологической ситуации прилегающих к карьерам жилых массивов (взрывные работы как источник шума и вибрации). Установлено, что уровень шума ежегодно возрастает в среднем на один децибел и в настоящее время значительно превышает допустимые санитарные нормы. Предложенные инженерные технологические решения по снижению сейсмического и УВВ эффекта позволили уменьшить уровень шума и вибрации в среднем на 6-10 Дб.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Доможиров, Дмитрий Викторович, Магнитогорск

1. Авдеев Ф.А., Барон. О.Л., Блейман И.Л. Производство массовых взрывов. -М.: Недра, 1977.

2. Авербух А.Г. Изучение состава и свойств горных пород при сейсморазведке. М.: Недра, 1982.

3. Андреев К.К., Беляев А.Ф. Теория взрывчатых веществ. М.: Оборонгиз, 1960. - 595 с.

4. Барон Л.И., Личели Г.П. Трещиноватость горных пород при взрывной отбойке. М.: Недра, 1966.

5. Баум Ф.А., Станюкевич К.П., Шехтер В.И. Физика взрыва. М.: Физматгиз, 1959.-800 с.

6. Башкуев Э.Б., Бейсебаев А.М., Богатский В.Ф. и др. Проектирование взрывных работ в промышленности. М.: Недра, 1983. — 359 с.

7. Белинский Н.В., Христофоров Б.Д. О диссипации энергии при подземном взрыве // Взрывное дело. М.: Госгортехиздат, 1979. № 76/33. С. 178-184.

8. Беляев А.Ф., Садовский М.А. О природе фугасного и бризантного действия взрыва // Физика взрыва. М.: Изд. АН СССР, 1952, №1. - С.83-87.

9. Беляцкий В.П. Исследование влияния ударной сжимаемости горных пород на распределение энергии взрыва: Автореферат дис. на на соиск. учен, степени канд. техн. наук. Л., 1973, 25 с. (Ленинградский горный институт).

10. Ю.Бесматерных В.А., Симанов В.П. Учет естественной трещиноватости взорванного взорванного массива при расчете грансостава // Изв. ВУЗов. Горный журнал. 1974. № 9. - С. 88 - 94.

11. П.Богацкий В.Ф., Маляров И.П., Гемба В.И. Влияние конструкции заряда на параметры сейсмовзрывных волн. // Совершенствование технологии и механизации горных работ на карьерах. Магнитогорск, 1970, вып. 75.-С.27-31.

12. П.Богацкий В.Ф., Пергамент В.Х. К вопросу выбора параметров аппаратуры и оценки сейсмического эффекта взрывов по осциллограммам. Сб "Сейсмика взрывов и некоторые вопросы механики горных пород". Магнитогорск, 1965. Вып. 35,.

13. Богацкий В.Ф., Пергамент В.Х., Козлов.В.Е. Размеры зон остаточных деформаций и энергии упругих волн при взрывах в скальных породах. //Новые физические методы разрушения минеральных сред.-Л.: Недра, 1970.-С.349-355.

14. Борьба с шумом в городах. Под редакцией Б.С. Пруткова, Стройиздат, 1987, 248 с.

15. Бронников Д.М., Замесов Н.Ф. Исследование закономерностей дробления руды при ее отбойке взрывными скважинами. М.: ИГД им. Скочинского, 1963, 32 с.

16. Волков Э.П. Контроль загазованности атмосферы выбросами ТЭС. М.: Энергоавтомиздат, 1986. - 256 с.

17. Гурин А.А., Малый П.С., Савенко С.К. Ударные воздушные волны в горных выработках. М.: Недра, 1983. - 223 с.

18. Демидюк Г.П. Регулирование действия взрыва при отбойке твердых горных пород // Взрывное дело. М.: Недра,1974. С. 210-224.

19. Друкованный М.Ф. Методы управления взрывом на карьерах. М., 1973. -415с.

20. Друкованный М.Ф., Комир В.М. Действие взрыва в горных породах. -Киев: Наукова Думка, 1973. 183с.

21. Друкованный М.Ф., Куц B.C., Ильин В.И. Управление действием взрыва скважинных зарядов на карьерах. М., 1980. - 223 с.

22. Дювалл У.И., Девайн Д.Ф. Воздушная волна и сотрясения грунта при взрывах. Сб. "Открытые горные работы" М.: Недра, 1971.

23. Единые правила безопасности при взрывных работах. М.: Недра, 1992. -237с.

24. Ершов И.А., Медведев C.B. О плотности сейсмической энергии колебаний грунта при взрывах. //Труды ИФЗ., № 36 -М., 1965.

25. Жунусов К. Отбойка скальных пород с воздушной подушкой. Алма-Ата : Наука, 1979. - 120 с.28 .Зельдович Я.Б., Райзер Ю.П. Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений. М.: Наука, 1966. - 686 с.

26. Инструкция по определению радиуса опасной зоны действия ударных воздушных волн взрывов на застекление. М.: Союзвзрывпром, 1979 г.

27. Исследование влияния метеоусловий на интенсивность слабых ударных воздушных волн взрывов. Отчет по НИР МПЭС М.: Взрывпром., 1978, №гос.рег. 7900495 Инв.№ 724354.

28. Киреев В.В., Ершов Н.Н., Протопопов Д.Д. Подземные ядерные взрывы.: Атомиздат, 1971.

29. Коган С.Я. Сейсмическая энергия и методы ее определения. М.: Наука, 1975. - 152с.

30. Короткое П.Ф. Об увеличении давления в ударной волне взрыва в направлении ветра. Журнал ПМТФ, 1961. №3. С. 25-35.

31. Коротков П.Ф. Об ударных волнах на значительном расстоянии от места взрыва. Изв. АН СССР, ОНТ, 1958. № 3. С. 165-168.

32. Куриленко А.В., Кучерявый Ю.Ф. Механика и взрывное разрушение горных пород. Киев: Наумова думка, 1972. С. 127-134.

33. Кучерявый Ф.И., Кокушко Ю.М. Разрушение горных пород. М., 1972,-270с.

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

35. Люке E.H. Об экспериментальной зависимости энергии сейсмических волн от условий взрыва. //Изв. Ан. СССР, № 12, 1960.

36. Маляров И.П., Доможиров Д.В. Оценка энергии, идущей на бесполезную (вредную) работу при взрывании одиночных зарядов ВВ. //Разработка мощных рудных месторождений: Межвуз. Сб. науч. тр. Магнитогорск, 1999. С.77-83.

37. Маляров И.П., Минченков A.B., Угольников В.К. Отпимизация параметров буровзрывных работ на гранитных карьерах при разрушении крупноблочных пород // Комплексное использование минерального сырья. -1985. №7. С.3-6.

38. Маляров И.П., Пергамент В.Х., Доможиров. Д.В. Виброакустические воздействия городского транспорта и промышленных взрывов в зоне жилой застройки. // Экологические проблемы промьшшенны зон Урала : Между нар. Научно-техн.конфер.,-Магнитогорск, 1997.

39. Маляров И.П., Пергамент В.Х., Угольников В.К., Минченков A.B. Экспериментальные исследования дробления и сейсмоэффекта. // Комплексное использование минерального сырья, 1989, №1. С .16-21.

40. Маляров И.П., Тиховидов А.Ф. Воздушные промежутки как один из эффективных методов управления энергией взрыва. // Некоторые вопросы открытых горных работ. Магнитогорск, 1972, вып. 98. С. 47-52.

41. Медведев C.B. Сейсмика горных взрывов. М.:Недра, 1964.

42. Мельников I I.В., Марченко Л.Н. Энергия взрыва и конструкция заряда. -М.: Недра, 1964. 138 с.

43. Миндели Э.О. Разрушение горных пород. М.: Недра, 1974.

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

45. Мосинец В.Н. Энергетические и корреляционные связи процесса разрушения горных пород взрывом. Фрунзе: АН Кирг. ССр, 1963. - 231 с.

46. Мосинец В.Н., Пашков А.Д., Латышев В.А. Разрушение горных пород. -М.: Недра, 1975. 250 с.

47. Падуков В.А. Исследование процессов разрушения горных пород при ударе и взрыве на основе системного анализа: Дис. на соиск. учен, степени д-ра техн. наук. Л., 1971, 341 с. (Ленинградский горный институт).

48. Падуков В.А. О взаимосвязи дробящего и сейсмического действия взрыва // Физические процессы горного производства.-Л.: Изд. ЛГИ, 1979, вып.б.-с.З-б.

49. Падуков В.А., Антоненко В.А., Подозерский Д.С. Разрушение горных пород при ударе и взрыве. Л.: Наука,1971. - 160 с.

50. Падуков В.А., Маляров И.П. Механика разрушения горных пород при взрыве. Иркутск: ИГУ, 1985. - 128 с.

51. Падуков В.А., Маляров И.П., Минченков A.B., Тиховидов С.А. Энергетический метод определения оптимальных параметров сетки скважинных зарядов ВВ на флюсовых карьерах. // Проектирование открытой и подводной разработки месторождений. Л., 1982. - С.116-119.

52. Падуков В.А., Маляров И.П., Паршаков Ю.П. Влияние граничных условий на направленность течения энергии взрыва // Разработка рудных месторождений открытым способом. Магнитогорск, 1974, вы п.4. - С.63-68.

53. Пергамент В.Х. Разработка и внедрение инженерных методов управления интенсивностью взрывных волн на разрезах в различных горно-геологических условиях. Отчет по НИР 78-60, Фонд НИСа МГТУ, 1978.

54. Пергамент В.Х. Ударновоздушноволновая безопасность взрывов на разрезах // Технический прогресс на открытых горных работах Кузбасса. -Кемерово, 1984. С.59-61.

55. Пергамент В.Х. Метод расчета радиусов, безопасных по действию ударных воздушных волн при взрывных работах.// Взрывное дело 85/47, Недра, 1983.

56. Пергамент В.Х., Доможиров Д.В., Каширин A.JI. УВВ безопасные условия взрывания при низкой облачности. //Совершенствование методов поиска и разведки, технологии добычи и переработки полезных ископаемых: Сб. тезисов докладов: Красноярск, 1999.

57. Пергамент В.Х., Медведев C.B., Богацкий В.Ф. Прогноз скоростей сейсмических колебаний при взрывах // Сейсмобезопасное взрывание на горных предприятиях. МагитогОрск, 1975, № 151. С.3-22.

58. Покровский Г.И. Взрыв. М.: Недра, 1973. - 182 с.

59. Пономарев В.Т., Довгошея Ю.И., Лисовенко Н.Н. Разработка угольных месторождений открытым способом. Кемерово, 1972, с. 176-183.

60. Пономарев В.Т., Федосенко Н.Е., Чехонин В.В. Микробарограф ЭДМБ-М для регистрации избыточных давлений при взрывах. // Добыча угля открытым способом., 19№1. С. 9-10.

61. Ржевскии В.В. Процессы открытых горных работ.- М.: Недра, 1974. 514с.

62. Рид. Воздушная ударная волна взрывов на больших расстояниях. Сб. Подводные и подземные взрывы.- Мир, 1974.

63. Ринн Д.М.У., Уэбб Д.П. Псевдоизосейсмические воздействия на город Бриспен взрыва в карьере 4 декабря 1978. Перевод № Л 14250 ВЦП.

64. Родионов В.Н. К вопросу о повышении эффективности взрыва в твердой среде. Изд. ИГД им. А.А.Скочинского, 1962.

65. Садовский М.А., Мельников Н.В., Демидюк Г.П. Основные направления совершенствовании взрывных работ в горной промышленности. В сб.: Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых, № 3. Новосибирск, Изд. СО АН СССР, 1973. С. 35-44.

66. Санитарные нормы допустимого шума в помещениях жилых и общественных зданий и на территории жилой застройки / Минздрав СССР, М., 1984. Юс.

67. Санитарные нормы допустимых вибраций в жилых зданиях. Минздрав СССР,М., 1975.-9с.

68. Сеинов Н.П., Марченко JI.H., Жариков И.Ф. Исследование эффективности действия взрыва при многоточечном инициировании удлиненных зарядов. М.: Взрывное дело. 1972. С 102-107.

69. Силин B.C., Щекотунов И.Н. Воздушная ударная волна при короткозамедленном взрывании. Сб. н.тр. ЧПИ, вып.1 «Научные основы управления строительством» Челябинск, 1973.

70. Справочник по защите от шума и вибрации жилых и общественных зданий. Под ред. В.И. Заборова, Киев, Будивэльник, 1989, 160с.

71. Станюкович К.П. Неустановившиеся движения сплошной среды. М.: Наука, 1971.

72. Суханов А.Ф., Кутузов Б.Н. Разрушение горных пород взрывов. М.: Недра, 1983. - 344 с.

73. Тенденция в развитии взрывных работ (в горном деле). Горнорудная промышленность, 1968, №40. С.3-15.

74. Терентьев В.И. Управление кусковатостью при поточной технологии добычи руды подземным способом. М.: Наука, 1972. - 200 с.

75. Трубецкой К.Н., Викторов С.Д. Современные проблемы разрушения массивов горных пород. М.: ИПКОН РАН, 1998. - 28 с.

76. Федотов С.А. Оценка выноса тепла и пирокластики вулканическими ' извержениями и фумаролами по высоте их струй и облаков // Вулканология и сейсмология, 1982, №4. С.3-28.

77. Ханукаев А.Н. Физические процессы при отбойке горных пород взрывом.- М, 1974. 224 с.

78. Ханукаев А.Н. Энергия волн напряжений при разрушении пород взрывом.- М.: Госгортехнадзор, 1962. 200с.

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

80. Черчинцева Т.С. исследование напряженного состояния бортов глубоких рудных карьеров: Дис на соиск. учен, степени канд. техн. наук. Магнитогорск, 1974.-200 с.

81. Щукин Ю.Г., Кутузов Б.В., Татищев Ю.А. Промышленные взрывчатые вещества на основе утилизированных боеприпасов. М.: Недра, 1998.-7 Сй

82. Агаповский Известняковый карьер1 категория II категория III категория

83. АЛГОРИТМ РАСЧЕТА КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ1. СКВАЖИННЫХ ЗАРЯДОВ

84. Приведенная глубина заложения (кпр = 0,8^1,1 м/кг1/3)г411 'а'

85. Длина колонки заряда (/з), м1. К = (21Р,1. Р = К-<- Д; 41. Глубина скважины {Н ), мс=Л„.уе + 0,5./,;

86. Высота забойки на воздушной подушке (Изаб), м1. Км. =Нс-{13+К.п)\а) для средней крепости г.п.1. К*=НС- (1,12*1,28)/,б) для крепких г.п.-=#„-(1,28^1,43)-/,

87. Технического совета Мэгаитогорского рудника ГиП ОАО "ММК1'12" февраля 1999 г.1. Повестка дня:

88. Плаксин Ю. К начальник рудника;

89. Горбунов Л. Ф. главный инженер рудника;

90. Курсевич Г. И начальник буровзрывного участка;

91. Кудрявцев А Г. зам. начальника буровзрывного участка;

92. Резепин AM зам. начальника рудника по карьеру М Куйбас;

93. Фрадкин HP. мастер буровзрывного участка;

94. Саванин В.Г. горный мастер.1. От МГТУ:

95. Маляров И П профессор, доктор технических наук;

96. Пергамент В.Х старший научный сотрудник ОЛС;1. Доможиров ДВ. аспирант;1. Каттирин АЛ. аспирант.

97. От ЗАО "Магшттогорский комбинат хлебогфодуктов": Кабанов В. И главный инженер; Архипов А И - зам. Директора по строительству; Емельяненко В, И - инженер тех. отдела.

98. От пос. Бабарык: Глава администрации1. Слушали:

99. Доможирова Д.В., Кшщрина АЛ. о результатах оценки сейсмо- и1 ОС

100. У.=0,5 см;'а (когда оборудование на момент взрыва не отключено).• для зданий п. Бабарык, У.==2,72 см/с.

101. Таким образом, проводимые на карьерах гора Дальняя и МКуйбас взрывы при массах зарядов груш до 2 т не представляют сейсмической опасности для охраняемых объектов Хлебокомбината и поселка.

102. Все отмеченные в последние годы жалобы трудящихся Хлебокомбината и жителей поселка Бабарьж на вредные действия взрывных волн связаны с повьшгенными уровнями давлений воздушной ударной волны (УВВ).

103. При реализуемых на карьерах г. Дальняя и МКуйбас параметрах БВР, прорыв продуктов взрыва и уровень интенсивности УВВ определяются в основном объемом материала забойки в устьях скважин и конструкцией заряда

104. В качестве допустимого уровня давлений для имеющих остекление объектов хлебокомбината и поселка Бабарык рекомендуется значение 200

105. Гк шответсгвующее 1-ой степени безопасности по действию УВВ (отсутствие повреждений).

106. После обсуждения и обмена мнениями решили:

107. Главный инженер рудника: Руководитель темы проф., д.т.н.:1. Л.Ф. Горбунов ИП Маляровб/: 0/ ~ Г/М/о о

108. Институт проблем транспорта энергоресурсов академии наук Республики Башкортостан (ИПТЭР) КагТгапзОй

109. Пирогов Алексей Георгиевич

110. Обеспечение работоспособности действующих нефтепроводов регламентацией сроков их переиспытаний

111. Специальность 25.00.19. Строительство и эксплуатация нефтегазопроводов, баз и хранилищ1. ДИССЕРТАЦИЯна соискание ученой степени кандидата технических наук

112. Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Зайнуллин Р.С.1. Уфа 20011. Содержаниестр.1. Введение. 3

113. Обобщение опыта испытаний нефтепроводов. 6

114. Испытание как способ обеспечения работоспособности нефтепроводов при эксплуатации. 6

115. Основные требования к испытаниям магистральных нефтепроводов . 13

116. Оценка остаточной дефектности и долговечности труб по параметрам испытаний. 201. Выводы по главе 1. 24

117. Исследование предельного состояния конструктивных элементов с трещиноподобными дефектами. 26

118. Кольцевые трещиноподобные дефекты. 26

119. Продольные трещиноподобные дефекты. 44

120. Исследование трещиностойкости элементов нефтепроводов с учетом конструктивного, технологического, и эксплуатационного факторов. . 491. Выводы по главе £. 62

121. Кинетика изменения напряжений и характеристик работоспособности конструктивных элементов при испытаниях нефтепроводов. 63

122. Напряжение при нагрузке и разгрузке в области трещи-ноподобных дефектов. 63

123. Притупление вершины трещиноподобных дефектов. 72

124. Снятие сварочных напряжений при испытаниях. 74

125. Изменение характеристик работоспособности металлапосле проведения испытаний. 811. Выводы по главе 3. 86

126. Исследование долговечности и оценки сроков переиспытаний нефтепроводов и их конструктивных элементов. 88

127. Оценка запасов прочности конструктивных элементов, обеспечиваемых испытаниями. 88

128. Расчетная оценка долговечности труб при длительном статическом нагружении и коррозии.92

129. Определение долговечности труб в условиях малоциклового нагружения.1031. Выводы по главе 4. 113

130. Выводы и рекомендации по работе. 1141. Литература. 1161. Введение

131. Анализ повреждений трубопроводов показывает, что разрушения при напряжениях, не достигших предела текучести, как правило, происходят при наличии макроскопических дефектов в стенке труб.

132. При строительстве или капитальном ремонте нефтепроводов в результате локального теплового воздействия на металл при сварке в шве и околошовной зоне возникают остаточные напряжения, близкие к пределу текучести металла.

133. Особенности суммирования сварочных и активных напряжений при испытаниях приводят к тому что, после разгрузки трубопровода в кольцевых швах сварочные напряжения снижаются.

134. Решение этих проблем дает основание для регламентации периодичности переиспытаний нефтепроводов.

135. Распространение трещин зависит от конкретных условий структурного, технологического и эксплуатационного характера.

136. В отмеченных направлениях и построена настоящая работа.

137. Цель работы Разработка методов оценки периодичности испытаний нефтепроводов.

138. Обобщение опыта испытаний нефтепроводов.

139. Испытание как способ обеспечения работоспособности нефтепроводов при эксплуатации.

140. Практика сооружения и эксплуатации магистральных нефтепроводов (МН) к настоящему времени приобрела достаточный опыт испытаний их повышенным давлением 1, 7,13,18, 22, 23 и др..

141. В процессе испытаний было выявлено 14 дефектных труб.

142. Результаты этих испытаний за 9 лет последующей эксплуатации в нефтепроводе не произошло ни одного отказа по нарушению герметичности линейной части.

143. За 1983-1985 гг. испытано 2100 км действующих МН, протяженность которых составила: в 1983 году 504,6 км; 1984 году - 638 км; 1985 году -958 км.

144. Испытания действующих МН проведены в соответствии с РД 39-30859-83 повышенным давлением.