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: 1214; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!