Оценка сейсмического действия взрывных работ на горные выработки



Оценка сейсмического действия взрывных работ на горные выработки произведена путем сопоставления расчетных и критических скоростей колебаний массива горных пород. Условие сохранения устойчивости на удалении r от взрыва записывается следующим образом:

                                                                                                                       (7.1)

где Vдоп – допустимая скорость колебаний, см/сек; V(r) – расчетная скорость сейсмических колебаний на удалении r от взрыва, см/сек.

Допустимая скорость колебаний, то есть такая скорость, при которой полностью гарантирована сохранность защищаемых объектов, а возможные локальные их деформации не превысят прогнозируемые, принята в зависимости от назначения и срока службы выработки согласно рекомендациям [48]. Кроме срока службы на устойчивость выработок к внешним, в том числе и сейсмическим, воздействиям большое влияние оказывает неоднородность массива, обусловленная трещиноватостью горных пород. Допустимые скорости колебаний выработок в зависимости от устойчивости породного массива приведены в таблице 7.3.

Таблица 7.3 – Допустимые скорости колебаний выработок в зависимости от устойчивости породного массива

Класс

Характеристика выработок

Допустимая скорость колебаний (см/сек) при устойчивости пород

неустойчивые слабо-устойчивые средней устойчивости устойчивые
I Особо ответственные выработки со сроком эксплуатации более 10 лет (стволы шахт, наклонные съезды, камеры околоствольных дворов) 5 7 9 11
II Ответственные выработки со сроком службы 5…10 лет: квершлаги и полевые штреки, закрепленные: бетоном и набрызгбетоном анкерной крепью металлической рамной крепью или анкерной крепью в сочетании с сеткой и набрызгбетоном 10 11   12 14 15   16 16 18   21 22 24   26

III

Кратковременно эксплуатируемые выработки (срок службы – 1…5 лет): доставочные орты незакрепленные 16 22
доставочные орты закрепленные: бетоном и набрызгбетоном анкерной крепью металлической рамной крепью или анкерной крепью в сочетании с сеткой и набрызгбетоном 15 16   17 20 21   22 25 26   28 31 33   35

Продолжение табл. 7.3

Класс

Характеристика выработок

Допустимая скорость колебаний (см/сек) при устойчивости пород

неустойчивые слабо-устойчивые средней устойчивости устойчивые

IV

Неответственные выработки со сроком службы не более 1 года: нарезные выработки незакрепленные 16 22
нарезные выработки закрепленные: бетоном и набрызгбетоном анкерной крепью металлической рамной крепью или анкерной крепью в сочетании с сеткой и набрызгбетоном 17 18   19 20 21   22 25 26   28 31 33   35

Расчетная скорость колебаний среды определяется зависимостью [48]:

                                                                                                          (7.2)

где Ки – коэффициент интенсивности сейсмических колебаний; Qэ – масса эквивалентного сосредоточенного заряда ВВ, кг; r – удаление от взрыва, м; – показатель затухания.

Коэффициент интенсивности сейсмических колебаний можно рассчитать по формуле [49]:

                                                                                                  (7.3)

где Ср и Сs – скорости распространения соответственно продольных и поперечных волн в массиве, м/сек; γ – плотность среды, т/м³.

Скорости распространения поперечной (Сs) и продольной (Ср) волн между собой связаны зависимостью [50]:

                                                                                                          (7.4)

где ν – коэффициент Пуассона, составляющий обычно в массиве горных пород порядка 0,3…0,32 [51].

Исследования механических характеристик образцов руд и пород Сибайского месторождения показали, что колчеданные руды отличаются достаточно высокими прочностными характеристиками. Весьма близкими свойствами обладают и образцы вмещающих пород: дацитов, порфиритов и тому подобных. Породы околорудной зоны (метасоматиты, сланцы различного состава, хлоритизированные и серицитизированные породы) характеризуются значительно меньшей сопротивляемостью нагрузкам. Расчет коэффициентов сейсмичности приведен в таблице 7.4.

Таблица 7.4 – Расчетные характеристики массива горных пород

Массив

Характеристика

Акустический показатель трещиноватости

Скорость распространения продольных волн, км/сек

образец массив
1 2 3 4 5
Руда крупноблочные, малотрещиноватые (интенсивность – 1…1,5 м–1) 0,25…0,4 4,8…5 2,4…3,1
Вмещающие породы среднеблочные, сильнотрещиноватые (интенсивность – 6…10 м–1) 0,1…0,25 5…5,3 1,6…2,6
Околорудная зона мелкоблочные, чрезвычайно трещиноватые (интенсивность – более 10 м–1) 0,05…0,1 5,1…5,2 1,1…1,6

Продолжение табл. 7.4      

Массив Коэффициент Пуассона Модуль упругости, ГПа Модуль объемного сжатия, ГПа Акустическая жесткость, 106 кг·м/м3·сек Коэффициент сейсмичности
1 6 7 8 9 10
Руда 0,15…0,16 60…70 30...34 9,5…14,2 8...10
Вмещающие породы 0,22…0,27 60…65 41…44 6,2…9,4 15…17
Околорудная зона 0,27…0,32 35…40 27…29 4,3…7,1 15…20

Таким образом, для дальнейших расчетов приняты следующие величины коэффициента сейсмичности:


– для устойчивых пород           – 8;

– для пород средней устойчивости – 10;

– для слабоустойчивых пород  – 15;

– для неустойчивых пород        – 20.


 


Масса сосредоточенного заряда эквивалентного массе веерного заряда определяется как [51, 52]:

                                                                                                                          (7.5)

где ψ – коэффициент, учитывающий рассредоточение заряда в веере; Q – суммарная масса скважинных зарядов в веере, кг.

Коэффициент ψ рассредоточения зарядов зависит от положения объекта относительно плоскости веера и составляет:

для бокового действия взрыва –                             (7.6)

для торцевого действия взрыва –                         (7.7)

для фронтального действия взрыва –              (7.8)

где Н и В – соответственно высота и ширина отбиваемого слоя руды, м.

Рассчитанные по приведенной выше методике величины обеспечивающего сейсмическую безопасность выработок расстояния от эпицентра взрыва (м) в зависимости от массы одновременно взрываемых на одну ступень замедления зарядов ВВ сведены в таблицу 7.5.


Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 716;