автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.03, диссертация на тему:Прогноз и управление сейсмикой массовых взрывов на железорудных карьерах при их приближении к охраняемым объектам

МШ1СТЕРСТВ0 0СВ1ТИ УКРА1НЙ КРИВ0Р13БКИЙ ТЕХН1ЧНШ УН1ВЕРСИТЕТ

На правах рукопиеу

0Н1КА СЕРГ1Й ГЕОРГШОВИЧ

УДК 622.235 : 622.271

ПРОГНОЗ ТА КЕРУВАННЯ СЕЙСМ1КОЮ М АСОВ ИХ В И В У X I В НА ЗЛЛ1ЭОРУДНИХ КАР'вРАХ ПРИ IX НАЕЛИ ЖЕ Н Н I ДО

охороняемих о Б' е к т I в

СпеЩальшсть: 05.15.03 - "В1дкрита розробка родовиш, кориских копалин"

АВТОРЕФЕРАТ

дисертацП на одержання наукового ступеня доктора техшчних наук

м. КриЕНЙ Р1Г - 1996 р.

Робота виконана в Кривор1зькому техн1чному ун1верситеп, Экспериыенталыи дослЦження проведен! у лабораторп сейсьи-ки Нааково-досл1дного г1рничорудного ^ститутц та зал1зоруд-них кар'ерах Укра1ни.

Науковий консультант - доктор техн1чних наук,

О фIц1й н1 опоненти:

доктор техшчних наук, професор 1апур1н О.В. доктор техючних наук Бойко В.В. доктор техн1чних наук Петренко В.Д.

Ведуча орган1зацГя - Промислово-виробниче гпдприемство

на зас1данн1 спе1иал1зовано1 Ради Д 068.11.01 при Кривор1зь-кому техн1чному дн1верситет! за адресов: 324002, м. Кривий Р1г, вул. Пушк1на, 37. 3 д.исертац1ем кожна ознайошпися в б 1 б л I отец! ун1верситетц.

професор Федоренко П.й.

"Кривбасвибухпром"

1996 р. о -/О год.

Автореферат роз1сланий 1996 р.

Вчений Секретар спец1ал1-зовано! Ради, професор

- 3 -

ЗАГЙЛЬНЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ РОБОТИ

Актуальн1сть робот и. Розвиток промис-ловост1 УкраЛни потребуе розширення сировинно! бази Нрничо-видооувних гпдприемств 1 пЦтримки необх!дних темп!в ви-добутку )пнерально"1 сировини.

Ефективне проведения видобувних роб и на основ 1 най-бьтьи продуктивного 1 еконоьачного вЦкритого способу розро-бки стриыуетьса 1з-за п!двищенних вимог до охорони навко-лианього середовища. Найб^ыи ж о р с т к 1 обмеження при проведе-нн1 вЦкритих г¡рничих роб1т з використанням енерг1I вибуху пов'язан1 з сейопчною безпекою охороняемих о б'е к т1 в.

3 теперешн1й час кар'ери великих проыислових рег1он1в знаходяться з умовах псного оточення будгвель > споруд разного призначення. ВнаслЦок ¿нтенсивного розвитку Нрничих роб 1т вЦбуваеться 1х наблияення до охороняемих об'ект1в. При проведенн! вибух!в поблизу об'екпв пасилюеться вар1ац1я параметр1в сейекйчних коливань и 1х 1нтенсивнхсть, що визи-зае необх1дн1сть забезпечення гарантовано! сейсмобезпеки на основ! наднших метод!в прогнозу параметр1в сейскичних хвиль. Важлив1 сть ощнки сейсм1ЧН01 безпеки масових вибух1в визначаеться масштабами 1х проведения поблизу густонаселених мЬ;т, бнсотних 1 спецгальних будинкЛв 1 споруд промислового I цив1льного призначення, в районах розтаиування об'екпв, як1 мають пощкояйення.цо характерно для великих зал1зорудних кар5 ерIв. Для таких складних умов потр1бн1 досконал1 методи визначення можливо! ¡нтенсивносп струс 1 в, оск1льки 1х вIд-сутнкть 1 стотно загострюе питания сейсм1ЧНо! безпеки вибу-х!в.

Наблииення вибухових роб 1 т до охороняемих споруд зумов-

люе обкеяення допустимо! маси гпдриваемо! Еибухово! речовини С ВР 5 1 поЕ'язане з ним зменшення параметр¡в гпдриваемих бло-к!в, р 1 ст IX загально! ¡илькосп, знияення швидкосп в 1 дроб-ки уступав за умов сейсмгчно! безпеки, що негативно в!дбива-еться на ефективносп вибух!в. Основною причиною, яка стри-муе ефективне застосування вибухових' роб1т в умовах 1х наб-лияення до охороняемих об'ект1 в е розходження вимог сейсмо-безпекк з необхЦн1стю 1нтенсивного проведения г1ркичих ро-б1т. 1нтенскф1кац1я г1рничих роб 1т передбачае зб1льиення допустимо параметров в и б у х1е, а викоги сейсмобезпеки зумовлю-ить !х обмеяення, яорстку регламентами, й тому поряд з П1Д-вищенндм над^йност! прогнозу вельми важливим е розроблення способ 1в керування сейс^ичним ефектом, небезпечн1 прояви якого пов'язан! з наблияенням внбух1в до охороняемих об'ек-тIв. Розвиток способ!в керування сейсм!чною дгею вмбух1В потребив вдосконалення моделей сейапки розосереджених заря-д1в, сейсмобезпечно! технологи 'багаторядного I багатоблоко-вого гпдривання свердловин, метод1В сейсмичного районування I визначення сейсмобезпечних параметр1в ¿з заданою ¡мов1рн1-стю, яьч забезпечують в комплекс! гарантовану в1дсутн1сть пошкодязнь об'ект1 в 1 необх1дн! темпи ведения ггрничих роб 1т поблизу !:< мея,

Всгановлення сейсьпчносп масових вибух1в на зал1зо-рудних кар'ерах у районах розташування охороняемих об'ект1 в 1 визначення способ1в керування нею е складною багатовар1ан-тною задачею, повне вир1шення яко! передбачае розроблення комп'ютер1зовано! системи оперативного визначення сейсмобезпечних параметр1в, що дозволяе в залеяносп в 1д конкретно! мети дослшпи !мов!рну силу струив, змхннти п в потр 1 б-них мехах, забезпечуючи ефективне керування сейсмиюю.

Розроблення системи оперативного визначення умов сейс-мобезпеки вимагае узагальнення даних про параметр» вибухIв 1 сейсм1чних коливань, створення ¿нформац1йно! бази 1 системи 11 керування, методичного I програмного забезпечення для керування сейсмоефектом вибух1в на зал!зорудних кар'ерах.

Таким чином , анал1з дослЦнень 1 практика розробки родовищ показуить, що при набликенн1 в и б у х1 в до охороняемих об'екпв на кар'ерах потребуе вир^шення велика наукова проблема, яка укладуеться в розробленн! метод!в прогнозу I керування сейскпкою масових вибух1в.

Мета роботи - пЦвищення ефективност! вибухово! п1дг о то вки в умовах обмекення 11 параметр1в вимогами сейс-мобезпеки 1 забезпечення заданого р1вня сейскичносп в районах розташування охороняемих об'екпв.

О с н о в н а I д е я роботи митить використання встановлених законом!рностей змшювання сейсм1Чного ефекту та 1мов1рних характеристик розпод1лу сейсмоколквань для керування 1х 1нтенсивн1стю 1 ефективн1ств вибухово! п!дго-товки г1рських порЦ при наближенн! вибух1в до охороняемих об'екпв,

Н а у к о в { положения, яю захищаються в робот!:

1. Розпод1Л ¡мов!рностей задано! 1нтенсивносп коливань при масових вибухах в зал!зорудних кар'ерах гпдкорюеться закону, що узгоджуеться з теоретичною моделлю - розпод1лу, причому 01днки форми розпод1лу ! величин 1мов!рност1 визна-чавться параметрами вибух1в 1 властивостями грунт1в.

2. Для надн'шого прогнозу £мов 1рно1 сили струс 1 в при масових вибухах в зал1зорудних кар'ерах необхЦно використання в розрахунках залеаностей швидкосп коливань в гд параме-

в>

тр1 в форми теоретичного розпод!лу ¿нтенсивносп сейсмохвиль, як1 визначаються по встановленим сгпввЦношенням на основ! даних 1нформац1йно1 бази 1 запропонованим кореляц!йним р1в-нянням.

3. ПЦвицення точносп визначення реакцп охороняемих об'ект1в на сейсмовибухов1 хвил1 'досягаеться урахуванням розподыу середнього КЕадрату швидкосп зм!щення грунту по частотам на основ! оцшки спектрально! сцльносп потужност! сейсмоколивань по розробленп'! методиц!,

4. Керування сейсмобезпекога масових вибух1в при !х наб-ли8:енн1 до об'ект 1в досягаеться:

- розробленими методами визначення сейсмобезпечних параметров з прогнозним змжюванням 1нтенсивносп струив без попередн1х сейсмометричних зам1р1в з заданою 1мов1рн1стга вЦсутносп пошкоджень;

- сейсмобезпечними способами багаторядного пгдриЕання при еIдробц! уступав I проходу! траншей, як1 враховують осо-бливост! сейсьпчнси д 11 вибух1в поблизу об'ект!в;

- рацЬэнальними способами багаторядного пЦривання, як1 нейтрал!зують комплексну д1и сейсм!чних I ударних повпряних хвиль;

- комп'ютер1зованою системою визначення сейсмобезпечних параметр1в, як1 забезпечуить повний 1 оперативний анал1з сейсм 1чно"1 небезпеки вибух!в.

Н а у к о в а новизна результат!в роботи заклю-чаеться в:

- встановленн! основних залекностей 1мов1рного зм1нюва-ння сейсмичного ефекту вибух1в;

- визначенн! впливу на 1мов1рн1сть задано! ¡нтенсивнос-п коливань основних параи8тр1в вибух1 в ! тип1в п!дстилаючих

грунт 1 в;

- заявление кореляцпшого зв'язку оценок теоретичного розподглу ¡нтенспвност! сейсмоколивань з параметрами вибуху 1 властивсстями пор 1д;

- досл1дкенн!' залекносп сейсьп'чно активного заряду 1 спричинюваного ним сейсмоефекту в 1д вЦносно! в1дстан1, спхввиношення ивидкостей ¡ншкшчого ¡мпульсу та поздовж-ньо! хвил1 в масив! 1 ор!ентацп групп заряд!в з урахуванням напрямку 1н1'ц1ювання 1 розкндання в авидкосп детонац!! групп заряд1в;

- розкритп ф1зично1 суп формування асиметричного поля швидкостей при вибуху лШйно! групи заряд1в;

- розробленн! основ теорп 1 методов визначення сей-смобезпечних параметр1в вибух1в з використанням автоматизо-вано1 бази даних 1 встановлених законом1рностей 1мов1рного зм1нювання сейсмоефекту;

- експерименталы-пй 0Ц1НЦ1 критично! ^тенсивносп коливань для великих !нженерних коиплекс1в в пол! кар'ер1в;

обгрунтуванн1 запропонованих способ1в керування сейсьпчним ефектом вибух!в при 1х .наближенн! до охоронаемих о б' е к т 1 з .

М е т о д и досл1даень.

Методологхчно робота базуеться на найб1льш загальних принципах ф]зики, сейсмолог¡1 1 прничо! справи, а 'П основ-н1 науково-практичн! результатн одержан! з використанням методов математичного анализу 1 статистики, теор 11 1мов!рнос-тей, числових иетод1в 1 методов прничо! сейсмтки. В робот! иироко використан) промислов! ! оочислювальн! експерименти, обробка даних за допомогои ЕОМ. Для оц!нки ефективност! нау-ково-практичних результапв роб!т застосован! методи еконо-

кцчного анализу.

Достов!рн1сть нацкових положен ь, виснов|пв 1 рекомендацп'1 роботи п!дтверджуеться;

- вЦтворенням науиових I практичных результапв дисер-тац1йно"1 роботи;

- схояпстю розрахованих сейсмобезпечних параметр!в, одержаних з встановлених залежностей з даними 1х промисло-вого викорисгання;

- узгодкенн1стю основних теоретичних положень з даними експериментальних дослЦжень;

- позитивними результатами проыислового впровадження метод1в прогнозу I керування сейаачним ефектом вибух1в при 1х наблинент до об'ект1в.

Н а ц к о в е значения роботи заключаться у встановленн! 1 обгрунтуванн1 основних законоьйрнос-тей зипнювання сейсмгчного ефекту масових вибух1в при 1х наближенн! до охороняемих об'ект1в 1 розробленн1 на ц!й основ! наукових положень з прогнозу I керування сейсмобезпе-кою, Я1И розвивають сучаай уявлення про прничу сейоаку.

Практична ц 1 н н 1 с т ь роботи по-лягае в розробленн!:

- методики 1мов1рн!сного прогнозу сейс1пчного ефекту вибух1в, яка вЦзначаеться високою надп-'шктю I не потребуе проведения попередн1х виапргв;

- методики визначення сейсмобезпечних параметр!в вибу-Х1В Д прийшпв сейсьйчного районування територи"!, як! приля-гаить до кар'ерних пол!в, з заданов 1ыов1рн1стю в1дсутност! помкоджень об*ект1в;

- сейсмобезпечних способ1в пЦривання заряд!в поблизу об'ект 1 в I ращональних схем багатоблокового гпдривання;

- програыно-чнформацп'шого забезпечення ■ оперативного прогнозу I визначення сейсмобезпечних параметр1в масових БИбух1В.

Застосування одержаних результат! в дозволяе надШш прогнозуеати сенсм^чний ефект вибух^в при !х наолиаенн! до об'ектчв, забезпечити кероване його регулювання без знижен-ня темгив проведения г!рничих роб!т, наблизити багаторядне проведения вибух1в до об'екпв 1 використовувати енерпю шклдливо! сейоично! дп вибух1в на корисне руйнування г!р-ських порЦ, зб1льшити обсяги пЦриваемих блок!в поблизу об'ект1в, залучити до розроблення законсервован! запаси си-ровини.

О с о б и с т и й в н е с о к дисвртанта в розроблення наукових результапв, як! виносятьса на захист так!:

- розроблення !мов!рн 1сних метод!в прогнозу сейсм!чно-го ефекту вмбух!в при !х наближенн! до об'екпв;

- узагальнення теоретичних положень по моделям сейсм!ч-но! дП роззосереджених заряд!в;

- розроблення нових способ1в керування сейсм!кога вибу-х1в при IX наближенн! до об'екпв;

- постановка задач 1 участь у створенн! системи оперативно! 01цнки ! визначення сейсмобезпечних параметр!в;

- участь в промислових випробуваннях ! впровадженн! сеискобезпечних" парамегр1з I способов проведения вибухових роб 1т.

Реал!зац1Я робот и.

РекомендацП по сейсмобезпечним параметрам ! технолог!I масових вибух1в, як! створен! на основ! виконаних дослЦжень ! винаход!в, впровадженн! у виробництво за планами ново! техн!ки на вс!х великих зал!зорудних кар'ерах Укра!ни, а

такой внкористан1 на деяких нерудних кар'ерах. Фактичний еконок1чяий ефект в i д впровадаення результапв дисертаци'шгЛ роботи склав 1,4 млн.рубл1в Св ц1нах 1989 року).

Висновки про сейсьичну небезпеку вибух1в i карти сейсмичного районування територiï використовуються для pauioHa-льного планування буд1вництва поблизу кар'ер i в, що sanooirae матер1альиим збиткам об'екпв i забезпечуе одераання couia-льного ефекту,

й и р о í а ц i а роботи. Результати дослш;ень по дисерTaqiйнiñ poôoTi доповЦались i обговорювались на IX галузев1й науково-техю чнiñ конференцп молодих вчених "ПЦ-вищення продуктивное^ npaui при П1дземн1й i в iдкрит iñ роз-робц1 зал!зних i марганцевих руд " (Кривий Pir, 1982 р.), Всесогазн1й науково-техн1чн1й конференцп "Розвиток прогреси-вних метод1в розробки родовищ зал1зних i марганцевих руд Украгнськсп PCP i застосування ïx на гпдприемствах галузГ' (Кривий Pir, 1983 р.), Всесоюзна галузев!й икол! молодих вчених " ГПдвищення продуктивное i npaqi при пiдзеинiй i в iдкрит i й pospoóui зал1зних i марганцевих руд " ( Кривий Pir,1984 р.), рег10нальн1й наукоЕО-практичн1й конференцп молодих вчених "Комплексна i рац'юнальне осЕоювання зал!зо-рудних родовищ i охорона природи" С м.Г у б к i н, 1988 р.), Всесоюзному науково-техн1чному ceMiHapi "Проблеми г1рничого тиску на великих глибинах при проЕеде.нн1 ¡пдземнпх i в^дкри-тих poôiï (м.Кривий Pir, 1990 р.), науково-практичн1й конфе-ренц i i, присвяченн'1 бО-рхчному юб1лею НДГР1 (м.Кривий Pir, 1993 р.), Ьйжнародному колокв1ум1 "Надзвичайн1 еколоНчн! ситуацil : анал1з i перспективи подолання" (м.Кривий Pir, 1993 р.), Улндернавному науковому ceKÍHapi по високоенерге-тичнiй обрoöui матер1ал1в См.Дн1пропетровськ, 1995 р.), за-

С1даннях науково-техн1чно1 1 Вчено! Ради НДГР1 (1384-19Э5 рр.), техн1чних парадах гпдприемств, засгданнях кафедр маркшейдерсько! справи 1 вщкритих прничих роб и КТУ С КГРI ).

II у й л I к а ц 1 1. По тегЛ дисертацп опублн:овано 40 роб!г, а тому числ1 3 винаходи 1 брошура.

0 б с я г р о б о т и. Дисертац1я викладена на 407 сторонках машинописного тексту, ¡люстрована 53 малинками 1 37 таблицами 1•складаеться з вступу, шести глав, висновку, списку л!тератури з 154 наименувань 1 Додатку.

йвтор висловлюе глибоку лодяку чл.кор. АкадемП г1рни-чих наук Укра1нп, професору Павлу йосиповичу Федоренку за науксш консультацГг, поспйку п!дтримку 1 допомогу в нау-кое 1 й робот! 1 п!дготовц1 дисертацп.

йвтор ¡диро вдячнкй сп!вроб1тникам Науково-досл1дного горничорудного институту, Кривор1зького техн!чного ун1верси-тету ! прац!вникам г1рничорудних п1дприемств, як1 надавали допомогу при проведенн! досл!джень 1 впровадженн1 !х резуль-тапв в виробництво.

ОСНОВНИЙ 3МIСТ Р0Б0ТИ Суть проблеми 1 задач! доел!дн:ень

Значн1 науков1 результати в вир1шенн! проблем пЦвицен-ня ефективност1 1 безпеки г!рничих роб!т досягнут1 завдяки досл1дкенням, виконаним вЦоыими вченими Г.М.Малаховим, В.Ф.Бизовим, В.Г.Бл1знюковим, П.В.Бересневичем, 0.0.Вовкой, fl.fi.Гурпмм, М.Ф.Друкованим, ЕЛ.Ефремовны, Й.П.Капленком, В. 1.Комаа>енком, Ю.С.Мецом, В.Д.Петренком, К.М.Ткачуком,

П.Й.Федоренко, О.В.Йапуршш, В.О.Щелкановим та шЛх застосування дозволило суттеЕо гпдвищити ефектмвн1сть прничого ВИробнИЦТВа, П0Л1ПШИТИ ЯЮСТЬ ВИбуХОВО! П1ДГОТОВКИ пор Iд 1 забезпечити безпеку виконання роб1т.

Фундаментальн1 досл1дженна е обласп сейсмологи I сеи-СМ1КИ вибух1в пов'язан1 з 1меками М.О.Садовського, С.8.Медведева, Ф.Ф. Аппкаева, К.Рихтера та гнЛх гце! набулк розви-тку в роботах А.С.Йзарковича, В.Ф.Богацького, В.В.Бойка, В.Д.Воробйова, В.М.МоЛнця, ФЛ.Кучерявого, Й.А.Кузьменка, Л.В.Сафонова, О .Г .Серг ничука, М.У.Турути.ЯЛ .Цеитлша та 1н.

Великий науковий потенцгал обумовив усгпшне виршення багатьох проблем розроблення родовищ 1 сейопки вибухгв. йле з наблихенням вибухових роб 1т до охороняемих об'екпв вини-кае проблема прогнозу 1 керуванна сейапков вибух1в, яка по-требуе свого виршенна.

Прогноз сейскпчного ефекту в1д масових вибух1в на кар'ерах проводиться на основ 1 ряду методик, як 1 в 1добрака-ють р1зн1 концепцп взаемозв'язку параметр1в вибух!в та сей-см1чних коливань 1 в1др1зняються оценкою впливу визначаючих фактор!в, стугинню узагальнення умов 1х застосування, став-ленням до принципу шшбноси та \н. Подальним розвитком де-термхнованнх моделей е 1мов1рнкн1 методи прогнозу ¿нтен-сивносп сейсмохвиль, як1 забезпечують пЦвиценкя надншосп 1 достов1рност! визначення сейсм1Чно1 небезпеки масових ви-бух1в в складних умовах. йле розвиток 1 широке застосування таких моделей стримуеться необхЦнктю проведения замIр 1 в, передуючих прогнозу, зд1йснення якого не завади можливе 1 доц1льне на практищ. Такий стан е слЦством недостатнього вивчення закошпирностей 1мов1рн1сного зьйнаванна сейсмоефек-ту вибух!в.

- 13 -

При набли!8енн1 вибух1в до охороняемих об'екпв врахо-вують просторову розосербдаен1сть заряд1В, використовугачи метод екв¡валентного заряду. Дании гпдхЦ е розвитком методу "ефективного" заряду акад. Садовського И.О. Але для широкого клаеу задач одержан! спрощен! р!иення т!льки для окремих ви-падьпв, що обменуе можливост! достоЕ!рного прогнозу !нтенси-вност! сейсмоколивань ! над!йного визначення сейсмобезпечних параметр1в в и б у хI в.

Забезпечення сейсмобезпеки вимагае опр1ч над!йного прогнозу сейсмоефекту застоеування рацЬэнальних ! ефективних в дан!и конкретнп"! ситуац!! способхв и ого керування. Складними ! невир11еними в ц!й облает! е питания вибору сейсмобезпечних параметр!в вибух!в з заданою !ыов!рн1стю В1дсутност1 поикод»:ень без застосування досл1дних вибух!в, забезпечення сейсмобезпеки багаторядного ! багатоблокового пЦривання за-рлд2й а умовах !х знатного роззосередхення побмнзу об'ект!в. Комплекс цих питань вивчений недостатньо, що суттево обмежуе мождивост! рацЬзнального 1 ефективного розроблення прських пор1д в умовах обмеження !х параметр1в вимогами сейсмобезпеки.

Важливим ! перспективним напрямком розвитку метод!в прогнозу 1 керування вибух1в е створення систем оперативно'! 01цнки ! визначення сейсмобезпечних параметр1в за допомогою ЕОМ. Цьому питании до тепер!шього часу в роботах досл!дни-К1в практично не придыялось уваги. Наряду з цим практика розробки показуе, що з набликенням вибух!в до об'екпв мож-ливост! спрощених метод!в розрахунку не задовольняать зрос-таючим вимогам до надпМосп забезпечення сейсмобезпеки без сопутнього 1м в складник умовах необгрунтованого зкикення обсяггв вибухгв ! темп!в проведения вибухових роб1т.

- 14 -

1з анализу робгт р1зних досл!дник!в $ досвЦу забезпечення сейсм!чно1 безпеки масових вибух1 в на кар'ерах визна-чен! слЦукш основн 1 напрямки вир1иення проблем»:

1. Установления закономерностей ¡мое1рн1сного розпод1-лу ¡нтенсивносп сейсмоколивань при масових вибухах на зал1-зорудних кар'ерах.

2. Розроблення !мов!рн!сно -статксткчних метод1в визна-чення оч1кувано! сейсмично! 1нтенсивност1 вибух1 в.

3. Виявлення закономерностей сейсм1ЧНо! дп видовжених роззосередкених зарядгв поблизу об'ект1в.

4. Розроблення способ1в керування сейсьйчною безпекою масових в и б у х 1 в при '¡х наближенн! до об'екпв.

5. Розроблення комп'ютеризовано! системи оц!нки 1 виз-начення сейсмобезпечних параметр!в масових вибух!в.

Вибран! напрямки вирхшення проблем« визначили структур-' ну схему дослЦжень, яка передбачае виконання комплексу ро-бп по розробленн! теоретичних основ ! шженерних метод!в прогнозу ! керування сейсьичними проявами вибух1в на зал^зо-рудних кар'ерах при !х наближенн! до о б' е к т 1 в.

Ф1зичн1 основи !мов1рн!сного прогнозу сейсм!ки кар'ерних вибух1в

Пор!вняння р!зних моделей прогнозу ¿нтенсивносп земле-т р у с 2 в в 1д виоух!в, як! застосовуються у в1тчизнян1й ! зару-бзжндй практик, показуе, цо в умовах зал^зорудних кар'ер!в краще наближення до фактичних даних забезпечують залежност!, як! узтоджуються ¿з законом подгбност1 ! виходять з пропор-ц1йност1 м!к квадратом максимально! швидкосп коливань 1 величиною сейскично! енерг11. Для таких моделей максимальне

значения мае !ндекс кореляцп 1 мШмальне - середня вЦнос-на помилка прогнозу.

В складних умовах, при наближенн! вибух1в до охороняе-мих об'екпв, використання в незм^нному вигляд! вказаних моделей не забезпечуе необх!дно! надпшосп розрахунюв в'силу значно! вар1ацП 1нтенсивн0стч коливань. Б дан1й робот 1 прогнозування сейсмш) вибух1в розглянуто з позицП двох на-прямк1в досл!джень. Перший напрямок грунтуеться на визначен-Н1 1нтеисиБНост1 коливань по характеру реакцш буд1вель ма-сового розповсидження. За критерн! сейсм1чно1 небезпеки ви-користовуеться какскмальна швидкпсть зм1щення грунту низькочастотних складових спектру коливань в п1двалинах об'ект1 в, а II хитання характеризуемся статичними оцшками. Другим напрямок дослЦжень пов'язаний 13 застосуванням дина-м1чних характеристик коливань ивидкост! змщень - кореляцп'!-ними функц1яыи 1 спектральними иильностями. Методи цього напрямку розширкшть можливост1 прогнозування реакцн"! об'екпв з урахуванням спектрального складу сейсм1чнкх коливань.

П1двицення надпшост! прогнозу, яке досягаеться в робо-т1. пов'язане з Цеею досл^ження закономерностей випадкових зм1н 1нтенсивност1 коливань, що викликаються д1ею фактор1в, як 1 в розглядуван1й модел! носять невизначений характер. За шформацншу основу дослЦжень використан! дан1 по параметрам вибух1в I сейсьйчних коливань, зареестрованих на зал!зо-рудних кар'ерах, для систематизаци 1 оперативно! обробки яких створена проблемно-ор!ентована база даних ! система П керування, що дозволяе створювати виборки даних в сукупносп поставлених умов пошуку.

Результати вивчення розпод1лу сили землетрус!в, який характеризусться коефшентом !нтенсивно.ст1, п1дтверджують

Р1зноман1тн1сть 1х форм 1 значну вар1ац1ю ¡нтенсивносп ко-ливань в складник умовах зал!зорудних кар'ер 1е. Анал1з роз-подШв дозволяе вЦхилити ппотезу про !х нормальн1сть, прийняту в ряд1 методик.

Для встановлення законсшрностей 1 мов 1 рн 1 сного зьпню-вання сили коливань розгланут! I досл1джен1 найб1льш загаль-Н1 теоретичн! модел1 розподШв, як1 охоплюють р!зноман1Т1п 1х форми.

На основ1 граф1чного 1 статистичного анализу доведено, що найкращим чином експериментальн1 дaнi узгоджуються з БЬ -розпод1лом Джонсона. льн!сть 1мов1рност1 розпод1лу коеф1-щенту ¡нтенсивност! показано в вид!

№ и I у - параметри фории розпод!лу ¡нтенсивностг сей-смохвиль.

Пор1вняння фактичного числа спостережень задано! 1нтен-сивносп коливань з оч1куваними в в1ДПов1дност1 з роз-подиом показуе !х хороший зб1г.

На основ1 встановленого закону розпод1лу 1нтенсивност1 сейсмохвиль запропонована методика прогнозування 1нтенсивно-ст1 коливань з заданою 1мов1рн1стю в1дсутност1 пошкоджень без проведения попередн1Х сейсмометричних зам1р!в. При роз-робленн1 загально1 концепцП взаемозв'язку дослш;уваних па-раметр1в реал1зована 1дея зам1ни передуючих прогнозу зам1р1в коливань в 1д досл!дних вибух!в - розрахунковим експеримен-том, ор1ентованим на створення виборки даних з Центичними параметрами з ¡нформац1йной бази, а таком ¡деею дослЦжен-

ня впливу параметр1в вибух1в 1 властивостей грунт 1 в на оцгн-ки форми розподиу.

Для швидкостг колиЕань одержан! р1вняння, що визначають 11 значения з заданою гмов!рн1стм ! найб1лыи !мов!рн! в!д-пов!дно

ехР[~1Г

(3)

ехр(ц"2) '

де 2 - нориоване значения коеф1ц!енту 1нтенсивност! сей-см!чних коливань для задано! 1иов!рност!; у,и- параметри форми розподиу коефШента ¿нтенсивнос-

Т1, що гпдкоряеться 51.- розпод!лу Джонсона; Я - маса заряду ВР, кг; £ - в^дстань, м;

п - показник затухания сейсм^чних хвиль. По одному з запропонованих метод!в параметри форми розпод1лу коеф1ц!ента !нтенсивност1 визначаються на основ! ¿дентиф!кацп параметр1в проектованого вибуху та !нформац!'! в баз1 даних по параметрам вибух!в ! зареестрованих коливань з посл1дуичим !х розрахунком, виходячи з середн1х значень ряду 1 стандартного вЦхилення.

При вЦсутносп ¡нформац!! в баз1 даних для визначення оц1нок форми розпод1лу запропонован! залежностк

У = ( 0,12А-9Д)(0ЛЗ + 0,27 Угпд );

и = 2,03 ехр(^Ь1 \ тз

де А - хвильовий оп1р грунт 1 в в точц1 спостереження, км/с г/см3;

т^ - к!льк1сть заргшв на ступшь спов1льнення.

Запропонован1 способи забезпечуить прогноз 1нтенсивнос-Т1 коливань по 1мов!рним значениям максимально! швидкост! зм!щень в частотному д1апазо1и найб1льи небезпечному для об'екпв, як1 мають ласове розповсюдження. Таке визначення ¿нтенсивносп коливань витгкае ¡з загальноприйнято! концеп-цП сейсм!чно1 небезпеки землетрус1в в в1Дгшв1Дност1 з якою ¡нтенсивн1сть (сила) струс1 в визначаеться ступ1нню руйнувань ними об'ектев, що мають найбиьше розповсюдження.

Сейсм1чн1 коливання, як1 викликан! вибухом, е нерегу-лярними 1 на р1зних частотах мають, взагал1 кажучи, р!зну максимальну швидк1сть зм1щень. Суттево р1зна 1 реакц1я об'ект1 в на коливання, що в1др!зняються по спектральному складу. Кр1м того, реакц1я об'ект1в на сейсм1чну д1ю в знач-н!й м1р1 залежить в 1д 1х амплпудно-частотних характеристик. Зв1дси вкт!кае необх1днЬ;ть урахування частоти коливань, яка наряду 31 швидк!стю зм1щень, в'изначас енерг1и сейсм1чних хвиль.

Для визначення спектр 1 в дП сейсмовибухових хвиль на споруди вивчений розпод1л середнього квадрата швидкост1 зм1-щень грунт1в по частотам С спектр потужност! сейсмовибухових хвиль). Спектральна иильн1сть потужност1 визначалась через перетворення Фур'е ковар1ац!йно! Скореляцн'шо!) функцп.

За перше наближення нормовано! (по середньому ! диспер-си) кореляцЬ'шоТ функцП використовувалась експоненц1ально-косинусна функция: =е-сь|'г|со=5 рт.

На основ 1 кореляцпшого 1 регресивного анал!зу встанов-лено, цо параметри кореляц1йно1 функцП ос 1 р визнача-ються параметрами вибух1в:

Перебудовою Фур-'е кореляцн'шо! функци одержан! вирази для приблизно! оценки спектрально! щ1льност1 потужносп через параметрн вибухових роо1т. Встановлен! залежност! для оц1нки частот» коливань, в1дпов1дн1й максимуму спектрально! щ!льносп для умов зал!зорудних кар'ер!в.

Для визначення спектрально! сильноси потужност! запро-понована методика, яка грунтуеться на використанн! переваг автоматизовано! !нформац!йко! бази даних. Для заданих умов, при я них необх2дно аиконатн прогноз спектрально! льносг1 сейапчно! д11, в баз 1 даних зднюнюеться пошук реал!зац1й {*.*(*)} Д-™ Центичних умов. Для вибраноI таким чином*:суку-пност!-|/г внзначавться оци'.ки спектрально! ц! льност! потукносп з викориетанням часових вIкон Хана 1 Парзена. Наближення оц!нки спектрально! сцльност! до математкчного оч^кування досягаеться осередкенням !ндив!дуальних оиднок, як! одержувться для кояно! реал!зац!I. Сяектральна (цхльнхсть потужносп сейсьпчних коливань дае розподы середнього квадрата швидкосп зм!щення по частотам, цо дозволяе використати !! оцшки для достов!рного прогкозування !нтенсивност1 сейс-моколивань в заданому частотному д!апазон1.

Для розраховакого спектру потужносп сейсм1чних коливань ! задано! ампл1тудно-частотно! характеристики споруди з викориетанням теор!! Еипадковик функцш прогнозуеться се-редн!й квадрат р е а к ц!! об'екту в форм! ШЕпдкостеи зм1щень для р1зних частот власних коливань об'ект!в. Зиходячи з реа-кц1й об'ект!в масового розповсидхення по шкал! !нтенсивност! сейсмоколивань визкачаеться балы-псть с трус 1 в .

Встановлен! основн! законом!рносп змьчювання !мовтрно-

ст1 землетрусу задано! 1нтенсивност1 для р1зних параметров вибух1 в I властивостей грунпв. Так же, як I при прогноз! швидкост1 коливань, задача вир!шена з використанням двох р1зних гпдходхв, в основ! одного з яких лежать встановлен! залежност! зм1нкшання оц!нок розпод!лу ¡нтенсивност! сейсмо-хвиль, другого - статистичн! дан! ¿.нфоркацишо! бази ! !х виб!рковий анал!з у в!дпов!дност! з умовами задач!. Побудо-ван! граф!ки, як1 вЦображають р!зн1 форми встановлених вза-емозв'язюв.

Визначений законом!рний вплив на 1мов1рн!сть задано! ¡нтенсивносп коливань хвильового опору, маси ! числа заря-д!в в груп1, вметан! ! других параметр!в, що дозволяе на практиц! виконцвати числову оценку !мов!рност1 задано! 1н-тенсивносп сейсмохвиль при р!зних вар!антах змшювання вп-ливаючих фактор!в.

Модел! сейсм!чно! д!! розосереджених заряд!в

Виконаними доел!дженнями доказано, що використання маси ВР в груп! як величини, яка визначае сейсм^чний ефект при наближенн! вибух!в до охороняемих об'екпв на достатньо бли-зьку до заряд1Е в!дстань, зумовлюе значн! розб!жност! м!ж оч!куваною !нтенсивн!ста коливань ! даними вим!р!в.

При встановленн! залежностей, як! визначають величину сейсм!чно активно! маси видовженого заряду або !х групи ! визваного ними сейсм!чного ефекту, на в!дм!ну в 1д в1домих р!шень, пропонуетьей урахувати д^йсний напрямок вектора епльност! енергх! в!дносно дотично! до екв!енергетично! по-верхнг в данн! точц! ! взаемне розташування екв!валентного заряду ! точки спостерекення.

- 2i -

1Цльн1сть ceñcMi4Ho'i енергП в1д вибуху видовженого заряду визначалась виходячи Í3 принципу енергетичного складан-ня коливань у вигляд1 р!вняння

кгк\ р ^-«г

= — $ sinoc fi) d<x,

r Ít-oí-i

де kj , кг - KoeoiuieHTn nponopuifiHocTi; p - л!н!йна вильнуть заряду;

г - найкоротша В1дстань в iд точки спостереження до ос i заряду:

се - кут mí и осею заряду i лтею, з'еднуючою еле-

М8нт di з точкою спостереження; р - кут нахилу дотично! екв!енергетично! noBepxHi вЦносно ос i заряду. В результат! дослЦжень для сейсм1чно активно! частини видовкеного заряду одержан! так i узагальнен! залеяносп:

-sin(2a2-p)]}; (4)

- 0Сг" ^ _(^í^«-г"'^)(cx2~oci)a р = _ ^

де d проекция л i hí í найкоротво! в^дсташ на ось заряду:

ctI ,сх-2- кути, характеризукт розташування точки спос-

терекення В1ДН0СН0 елементас/£ i ьпнця заряду.

Для визначення сейсм!чно активно! маси групи заряд!в

запропоновано р!еняння у вигляд!

_ р(VFTP')3 . 2 , . , , (5)

Q.3=--—- Z g¿ sui2oc.¿.sm(a¿+p ),

А £ = 1

де R - найкоротша в!дстань в iд точки спостереження до л1-Híí групи зарядíb; Ь - проетЦя лíhíi найкоротио! вЦстанл на л1н1Ю групи

заряд1в;

- параметр, характеризуачий еквгвалентну масу видов-женого заряду.

Для окреыих випадк1в р1вняння (4) I (5) спротуються. Так, наприклад, для .флангу вЦносно групп видоЕжених заряд1в

<зэ=ря32 к.

1=1 г1

Встановлено, що сейсмоактивна маса групп зарядов моке зм1ню-ватись вIд екв1валентно! маси одного заряда до сумарно! маси ВР в групг 1 при цьому на характер -такса залевносп впливае розташування проф1ли спостереження 1 в1дносна вщстань, Чи-сельний анад13 формул показуе, що екв!валентна маса дор1внюе мас1 ВР в труп! при певних сп1вв1дноиеннях вЦстаьа 1 лIн 1 й-них розм1р1 в групп заряд1в. Для флангу це сп1вв1дношення мае бути б1льше або р 1вне 10, а для профию, ор!ентованого по нормали бЬтыие або р1вне 4. При меншому сп1вв1дношенн1 сейсмоактивна маса заряду складае пльки частину сумарно1 11 величини, що дозволяе використовувати розосередкення заря-д1 в для керування сейсм1чною д!ею вибух!в.

Досл5дженнями сейсм1чно1 д!1 вибуху групп заряд1в за допомогою детонуючого шнура встановлено, що утворення сумар-ного хвильового фронту гидвищено! 1нтенсивн0ст1 в1дбуваеться внасл1док посл1довного 1н1ц1ювання зарядов в трупах з! швид-к1стю, як правило, б1лыиою швидкосп розповсюдження поздовж-н1х хвиль в масивк Виникаюча В1д взаемодп зарядгв потушна хвиля напруг зумовлюе 11 направлену сейсм1чну д1ю. Математи-чний анал1з взаемозв'язку штенсивност1 сейсм1чних коливань 1 сп1вв1дношення швидностей 1н1ц1юачого ¡мпульсу 1 поздовж-ньо! хвил1 в масив1 в р1зних напрямках вЦ груп заряд1в вка-зуе на 11 екстремальний характер, що дозволяе оптимгзувати

розташування заряд!в 1 режим !х пЦривання в часи Область екстремальних значень !нтенсивносп коливань залежить в 1д ор1ентацП групп зарядхв 1 с1Йвв1дношення ивидкостей 1нгц1-юючого !мпульсу 1 поздовжньо! хвшп в масивк

На практик, як зас!б передач! !н1ц1юючого !мпульсу м!ж зарядами в грщп застосовують детонуючий шнур, який мае роз-кидання в швидкосп детонацп. Випадковий характер розкидан-ня швидкосп спрацювання детонуючого шнура зумовлюе вар1ац!ю напрямку розповсюдяення сумарного хвильового фронту, виника-ючого в результат! взаемодП п1дриваемих заряд1в. Запропоно-вано р!вняння для оц1нки стандартного вЦхилу сумарного хвильового фронту.

Невизначений характер повед!нки сумарного хвильового фронту обмежуе допустиму область сп1вв Цношень швидкостей 1н1Ц1Юячого 1мпульсу 1 повздовжньо! хвшп в масив! 1 зумовлюе присутн^сть статистичного взаемозв'язку мIж 1нтенсивн1с-тю коливань 1 дослЦжуваними параметрами. Встановлено, цо розкидання в швидкосп спрацювання детонуючого инура обмежуе допустим! сп!ввЦношення пльки в облает! !х значень, дос-татньо наблияених до одиниц1.

Способи керування сейсм1Чною д!еи вибух!в при !х проведенн1 поблизу об"ект1в

Керування сейсмичной д!еи вкбух^в вимагае оценки сили землетрусу в його осередку та основ! охороняемих споруд. У пор!внянн! з природними землетрусами кагнпуда промислових в VI б у х 1 в по Р!хтеру невелика, але 1:< значна сейсмична небезпека зумовлена з находаенням охороняемих об'екпв поблизу осередк!в випрокинювання сейсм!чно! енергп.

с.

4

У робот 1 наведен! результати виьар^в сили землетрус!в в 1д промислових вибух1в, що спричинили руйнування конструк-тивних елеменпв споруд 1]ПТ в кар'ерах. Встановлено, цо ко-ливання силою до 7 бал1в по шкал! IФЗ !м. ИМдта не станов-лять небезпеку для об'ект1в цикл1чно-потоково! технологи, йк1 розташован1 в зал!зорудних кар'ерах на скельних основах.

Районування територш по оч!куван!й сил! землетрусу в!д промислових вибух!в дозволяе керувати !х д!ею, пор!внюючи райони забудов охороняемих об'ект1 в з розм!щенням сейсмоне-безпечних зон. На в 1 дм1ну в!д вЦомих заход!в сейсм!чного районування, в дисертацП пропонуеться використання 1мов 1р-тсного п!дходу на баз! двох альтернативних метод!в. Один з метод1в побудуваний на основ! !дентиф!кац!1 умов доел 1джува-ного району 1 виб1рки бази даних по параметрам вибух!в та коливань. Другий передбачае застосування встановлених залеж-ностей оценок форми ви параметр!в вибух!в ! властивостей грунпв з наступним розрахунком рад!ус!в сейсмонебезпеч-них зон. В загальному вигляд! ц! рвения показан! формулами

Перше з р!внянь визначае сейсмонебезпечну в!дстань для задано! Iмов1рностг, друге - найб^ьш ¡мов!рне !! значения.

У дисертацншп"! робой реал!зован! два методи розрахун-ку та побудови сейсм!чних зон за допомогоа ЕОМ: точковий метод 1 метод к!л. 3 використанням розроблених методов викона-нано сейсм!чне районування територХй, цо прилягають до великих зал!зорудних кар'ер1в 9кра!ня. Фрагмент карти сейсмеч-

- 25 -

но го райснувакня показано на малинку.

Для керування сейсм1чнои д1ею ви6ук1в пропонуеться методика диференцшованого визначення сейсмобезпечних парамет-рIв вибух 1 в у кол! кар'еру, вЦьпнними особливостями яко! е:

- використання встановленого закону розподиу ¿нтенсив-ност! сейсмоколивань для гарантованого забезпечення сейсмо-безпечносп об'ектов;

- р1зноман1тн1сть способов визначення оцп-шк теоретичного розпод1лу !нтенсивност1 сейсм1чних хвиль;

- М0,Ч!ЛИВ1СТЬ прогнозованого ЗМ2НЮВаННЯ 2НТеНСИВН0СТ1 струс1в з заданою 1иов1рн1сти без попередн1х сейсмометричних

ВИМ1р1В.

Визначення сейсмобезпечно! маси ВР, що забезпечуг збе-реження об'ект!в, грунтуеться на р1шенн1 р^внянь:

ехр

2 (2-у)

и

(•УК")2;

ехр(2и~г) „ ,

а= ——- (ияп)г.

Виконано картування великих зал!зорудних кар'еров по допустим^ мае! гидриваемсй ВР, що забезпечуе гарантовану сейсмобезпечнгсть об'ектов з р1зною сейсмостойкою при наб-линенно до них вибухових роб1т.

На основ1 1моворн1сного подходу виконана оцонка ¡нтенсив-носп ударних повотряних хвиль, встановлен1 визначаюч1 ргв-няння, для надм1рного тиску на 1хньому фронт! 1 запропонова-н! иляхи зниження комплексно! дП сейсмочних та ударних по-вотрянкх хвиль. Визначена можливость та доциьность р!зних вар 1 ант 1 в сумгщеного багатоблокового подрнвання. 1з даних досл!даень слЦуе, що, незвамаачи на значне перевищення

[г—

X

V

Г ГЦ '..,

13'

^ ^Блок II!

>&,-■■ ......

(л - '«V 4

ЛГЗавод - А <

/ ш Ь та,

/3"

' Поселок-

-- .ДЗНГ "V

ж

ро сл

и

По .объекты

Интенсивности колебаний в баллах по шкале ИФЗ им. Шмид! 1 - 2 -3 V» - 4 Ш ~ 5 -6 ш ~ 7

Карта сейсмичного районування

сумарно! маси заряду, при сум1щеному 1пдриванн1, в пор1вня-нн! з послЦовним, середня ¡нтенсивнкть коливань в обох ви-падках в1др1зняеться незначною м1рою, а 1мовгрн1сть того, що обидв1 виб1рки в1дносяться до одн!еI и т1еI ж сукупност1 больше 0,9.

Б1лыпсть дослЦникпв 31 зб)льшенням маси одночасно п1д-риваемих заряд1в пов'язугать також зростання перевакаючих пе-Р10д1в коливань. Зокрема, при великих ядерних вибухах пере-важаюч! пер1оди коливань вже пор1внюван! з такими при текто-н1чних землетрусах 1 без детального анализу сейсмограм IX важко в1др1знити один в 1д 1ниого.

Спектральняй анал!з сейсмограм показуе, що зб1льиення маси зарядов за рахунок одночасного (суьищеного) пЦривання блоюв, розосереджених у кар'ерному простор 1, не 1 призводить до видимого змщення перевакаючих пер1од1в у низькочастотну частину спектру, що характерно для зосередяених вибуххв. Отже, сум1щене пЦривання блоюв у ряд 1 випадк1в б1лыя спри-ятливе, ни вар1анти послЦовних вибух^в з .такой ж масою за-ряд1в ВР.

¡дея запропонованих способ¡в бапатоблокового гпдривання полягае в суьпщент в час1 вибух1в блок1в та 1х труп, розо-середжених у колг кар'ер^в, для скорочення загально! довго-тривалост1 касових вибух1в, тривалост! вкмушених коливань споруд 1 виключення взаемодП сейаачних та ударно-повп-ряних хвиль.

8 ц1лоиу. експериментальн1 дослиження п1дтверджують доц!льн1сть та ефективнгсть запропонованих метод!в в уновах великих залгзорудних кар'ер1в.

На основ 1 теоретичних узагальнень та результат¿в експе-риментальних досл1джень розроблен1 нов 1 способи сейсмобезпе-

чного [идривання свердловин поблизу охороняемих об'ектгв при розробц! уступав та проведен^ траншей.

Керування параметрами сейсм1ки при використашп способу проведения вибухових роб!т поблизу охороняемих об'екг1 в С А.с. 1135240) досягаеться шляхом выведения спрямованого хвильового потоку вIд об'екту за рахунок розмНення послЦо-вно пЦриваемих зарядов у блоц! -з1 зм!щенням 1х вЦиосно но-рмалг лшп найкоротшо! в!дстан1 з1д об'екту в залежност1 вIд сп1вв1дноыення швидкостей 1н1ц!юачого ¿мпульсу та поздо-вжньо1 хвил1 в массив!. Встановлек1 залези-шст! для визначен-ня величини змщення посл1довко пЦриваемих заряд1в. При вибуху за допомогою детонуючого шнура спос1б реал1зуеться на баз! д1агональних схем пЦривання з задании розмщекням груп заряд!в та порядком !х Ш^ювання.

При розробц! уступ 1 в керування сейсм1чнош д1ею вибуху та допустимой масов п!дриваемо1 ВР можливо також шляхом перерозпод!лу енерг 11 спрямовано! сейсм!чно! дп на подр1б-нення. Для цього необх!дно, цоб п1дсумковий хвильовий фронт, що формуе спрямовану сейсм1чну д!ю вибуху, не спрямовувався у тильну частику масиву,руйН1вно д!ючи на охороняемий ц!лик, що характерно для в!домих способ1в в 1дб1йки, а сприяв форму-ванни В1дбитих хвиль пивищено! ампл!туди, в межах руйнуемо-го масиву. Ця 1дея реал1зована у новому способ1 вибухово! в 1 дб1йки. якии передбачае випередкуюче П1дривання заряд!в в тильноку ряду свердловин, Ш^ювання заряд1в у груп 1 в нап-рям1 до вЦкосу уступа при оптимальних ¡нтервалах сповельне-ння м1а: свердловинами в групк

ДослЦженнями встановлено, що оптималып ¿нтервали спо-вьаьнень нгж зарядами у трупах в!дпов!дають часу проходження поздовжньою хвилею в!дстаней м!ж рядами свердловин, включа-

ючи сум1жн1 заряди у групк При кнуючих параметрах розмще-ння свердловин на уступ! необх1дн! 1нтервали спов1льнення практично знаходяться в межах 1-3 мс 1 виконуються за допо-могою детонуючого шнура фгксовано! довжини.

При розробленн! д1льниць з однхею в!дкритою поверхнею, наприклад, при проведение траншей, перерозлод^л енергп направлено! сейсм1чно1 ди на подр1бнення досягаеться виперед-жуючим П1дриванням флангових ряд 1 в свердловин зустр!чним 1Н1Ц1ююванням заряд!в в груп1 з задании сп!вв!дношенням швидкостей шшкшчого ¿мпульсу та поздовжньо! хвилг у массив!. При цьому час Шцтзвання групи заряд1в приймають 01-льше часу розкидання спрацьовування спов1льнювач1в по флангам блоку. Конструктивно розм!щення заряд1в у блоц! та 1х сполучення манть вигляд зворотньо-клинових схем пЦривання.

Анализ розпод1лу приведено! швидкост! коливань при ек" периментальних 8ибухах в скельних прських породах покаг , , ¡до при одинаковому р1вн1 надншосп штенсивность коливань в 1 д вибух1в по розробленн'! технологи в 2-4 рази нкжче, Н1к при типовому п^риваши, що забезпечуе можлие!сть вЦповЦ-ного збгльшення допустимо! маси ВР та швидкост1 в!дпрацюва-ня у с т у п1 в поблизу об'екпв. За рахунок зниження сейсм1чного ефекту запропонован! способи вибухозо! в!дб!йки дозволяють в1дпов!дно наблизити багаторядне проведения вибухових роб 1т до охороняемих об'екпв,

В результат! проведения експериментальних вибух1 в вста-новлено, що при застосуванн! способов, в яких використовуе-ться енерг!я направлено! сейсм!чно! дн на корисну форму, ступ!нь подр!бнення г!рських пор!д зросла, що пшверджуеть-ся зниженням у 2 рази виходу фракц!! +400 мм. Це дозволило, без поМриення якост! подр!бнення знизити питому витрату ВР

на 0,05-0,1 кг на коаний куб1чний метр та зб1льшити вихЦ пшрвано! г1рсько! маси до 287. при вибухах поблизу об'ектов.

Система оперативного прогнозу сейсми;и вибух!в та керування ох сейсмоЙезпекоа

Встановлення сейопчносп вибух!в у районах розьпщення охороняемих об'ектов та визначення параметров вибухових робот, як! забезпечують гарантовану сейсмобезпеку в складних умовах при сучаснп'! технологГ1 вибухових робIт, передбачае анал1з багатовар1антних р I шень, здп'!снення якого швидко I у повному обсяз1 мояливо на осново комп'ютер1зовано1 сис-теми керування сейсмобезпечшстю вибух!в.

Запропонована система прогнозу та керування сейсмобез-пекою масових вибух!в показана п!дсистемами:

- пЦсистемов !нформацншогЬ забезпечення досл!дницьких та проектних завдань г!рничо! сейсм!ки:

- подсистемою районування кар'ер!в по сейсмобезпечним параметрам вибух!в та сейсм!чним поливаниям.

За шформацишу основу першоо п!дсистеми пропонуеться проблемно-ор!ентована база даних "Параметри вибух1в - пара-метри коливань", що метить дан! параметр1в вибух!в та заре-естрованих коливань.

3 базою даних працюе комплекс програм, що вирошуе задачу автоматизовано! обробки пошуку та формування ¡нформацП для вир1шення науково-досл!дних ! проектних задач прничо! сейсм!ки.

¡нформацойною основою другоо п!дсистеми е проблемно-ороентоЕана база даних "Кар'ер", яка м1стить дан! по заря-

дам, що проектуються та досл1джуються, геометр!! кар'еру та району розташування охороняемих об'ектхв 1 1х сейсмостгйкос-т!.

3 базой даних "Нар'ер" працгагать два комплекси програм , що забезпечують районування кар'ер 1 в по сейсмобезпечним параметрам в и б у х1 в та сейсм1чним коливанням.

Робота з системой побудована з використанням слЦуючих основних принципов:

- наскр!зна !нформац!йна пшримка ус 1 х етап!в обробки !кфармацП на основ! гнтегровано! бази даних, цо передбачае едину форму завдання, збер1гання, пошуку, обробки та вгдо-брааення даних;

- штерактивкий режим вводу та коркстування данях, а також вир!иення задач з широким забезпеченкям коркстувача необх!Дними !нструкЦ1ямя та пЦказками;

- безпаперовий процес обробки эих1дних даних та вир1ие-ння задач, при якому на папер1 ф!ксуеться тальки юнцевий вар1ант розрахунку, а лром!н;нI варьзнти дов'одяться до корис-тувача через екран д!сплея.

Решения по сейсмобезпечкому проведении масових вибух1в завдаються у форм! карт районування кар'ер¿в та прилягаючих територп'! по сейсмобезпечним параметрам вибцх1в 1 сейсм1чним коливанням в Iдпов1 дно.

РекомендацП по сейсмобезпечним параметрам ! технологи масових вибух!е, як! створен! на основ! виконаних досл^джень та вннаход1в, впроваджен! у виробництво по планам ново! тех-н!ки на вех великих зал!зорудних кар'ерах Укра!ни, а такоя використаш на деяких нерудних кар'ерах.

1х використання дае можлив!сть забезпечити сейсмобезпе-

ку охороняемих об'ект!в та необх!дн1 темпи проведения ггрни-*

чих роб 1т поблизу 1х меж, керувати наближенням багаторядного 1 багатоблокового проведения вябухIв та покраедвати !х як1с-¡п показники у складник г1рнкчо-техн1чних умовах. Еконоьпч-ний ефект вЦ впровадження заход1в склав 1,4 млн.рубл^в (в ц!нах 1Э89 р.),

В И С Н 0 5 О К

В результат! виконаних дослЦяень теоретично узагальне-на та вир1шена важлива наукова проблема, що вмгщуе прогноз та керування сейсмгкои масових вибух!в на зал1зорудних кар'ерах при 1х наближеннл до охороняемих об'екпв. Виршен-ня ц!е1 проблема мае велика народногосподарче значения, ос-к1льки дае моаливкть без додаткових кап!тальних вкладень над1йно прогнозувати сейсм1чний ефект вибух!в при !х набли-жент до об'екпв, забезпечити його кероване регулювання без зникеиня темгив проведения г1рничих роб1т, наблизити багаторядне проведения вибуххв до споруд та використати енерг1ю IX ишдливо! сейсм\чн<п дп на корисне подр!бнення г1рничих порЦ, збиьшити обсяги пЦриваемих блокхв поблизу об'екг1 в. ввести в розробку законсервован1 запаси сировини.

Основн! науков1 результат« зводяться до слиуачого:

1. Розроблена та експериментально обгрунтована модель гмовIрн!сного зм1нювання сейсмичного ефекту масових вибух1в при "гх наближенн1 до охороняемих об'екпв на основ 1 встанов-леного закону розпод1лу ¡нтенсивносп сейсм1чних хвиль.

Розподи ¡мов1рностей задано! 1нтенсивност1 коливань при масових вибухах на зал1зорудних кар'ерах вЦпов1дае тео-ретичн1й модел1 ИЬ- розподшу Джонсона.

2. Визначенин вплив на ¡мов!рн1сть задано! ¿нтенсивнос-

п коливань основних параметр1в вибух1 в та тигпв гпдстилаю-чих грунтов. Виявлен1 кореляцпшг зв'язки оц1нок форми теоретичного розпод1лу 1нтенсивн0ст1 сейсмоколивань з параметрами вибух1в 1 властивостями пори, яьа забезпечують над1й-ний прогноз сейсмобезпечносп без проведения спец1альних ви-м 1р 1 в сейсм1чного ефекту. Прогноз сейсмично! небезпеки вибу-х!в досягаеться застосуванням розроблено! методики, в яюй вперше запрпонован1 способи визначення 1мов1рно1 1нтенсивно-ст 1 сейсм1чно'1 прояви з використанням 1Нформац1йно1 бази данях по параметрам в и б у х1 в 1 зареестрованих коливань та вста-новленому взаемозЕ'язку оц1нок розпод1лу ¿нтенсивност! сей-оичних хвиль з умовами вибух1 в.

3. Всгановлеш'залежносп величин» активного заряду 1 визваного ним сейсмичного ефекту вЦ вЦносно1 в1дстан1, сгиввЦношення ивидкостей 1!пц1юкчого ¡мпульсу 1 поздовжньо! хвил! в масиви ор1ентацП групи заряд1в з врахуванням нап-рямку 1н11пювакня та розкидання в шзидкосп детонацп групи зарядов. Залежност! мають екстремалький характер, що дозво-ляе Еикорнстати 1х для керузання сейсм^чним ефектом вибух1в при набликенн! до об'ект1 в.

4. Розроблена методика сейсм!чного районування терито-р1й, як1 прнлягагать до кар'ер 1 в, що мае в основ1 гдентиф1ка-ц1 га умов проектованих вибух1в з надежною 1нформа1иею в баз! даних по параметрам вибух1 в та зареестрованих коливань з посл1дуючою статистичною оценкою параметргв оч1куваного роз-под1лу 1нтенсивност1 коливань та зон р1зноI бальност1.Розро-блений метод сейсьпчного районування, що базуеться на вико-ристанн! встановлених сп1ввЦноиень ¡«ж визначальними параметрами вибух!в та оц1Нками теоретичних розподШв ¡нтенсив-носп сейсм1чних хвиль. Виконано сейсм1чне районування тери-

- 34 -

торпо, як1 прилягають до великих залазорудних кар'еров.

5. Розроблена методика диференцойованого визначення сейсмобезпечних параметров з урахуванням визначальних факторов та задано! !мов1рност! водсутносп помкоджень, вста-новленого закону розподолу !нтенсивносто сейсм1чних хвиль та залеяносп оцонок розпод!лу сейсмгчност! вЦ умов пЦри-вання.

Виконано картування великих зал!зорудних кар'ер1в по допустимой мае! ВР, що забезпечуе гарантовану сейсмобезпеч-Н1сть об'вктов з р1знои сейсмоспйкостю при наближенн1 до них вибухових роб!т.

6. Одержано експериментальн! дат водносно величини не-безпечно! штенсивност! землетрус1в для об'екпв ЦПТ в кар'ерй Встановлено, цо для об'ектов ЦПТ в кар'еро допустима без нанесения збитку, коливання силою 7 бал1в по 12-ти бальн1й шкал1 землетрусов при вибухах 1ФЗ ¿м.Шмодта.

?. При проведенно масових вйбух о в поблизу о б'е к т!в ке-рування !х сейсм!чною д!ею досягаеться регламентац!ею роз-м1щення груп заряд1в та технологи ох пЦрнвання з урахуванням властивостей пород та режимних характеристик використо-вуваних засобов пЦривання у вЦповшюст! з розробленими способами сейсмобезпечного проведения вибухових робот при розробц! уступов та проходов траншей.

Зниження сейсмочно! ди вибух!в здойсниеться шляхом вЦведення направленого хвильового потоку в Iд об * ект!в та перерозпод1лу енергг! направлено! сейсмично! дГо вибух!в на корисне подробнення г!рського масиву.

Розроблбн1 сейсмобезпечно способи дозволають наблизити багаторядне проведения вибух1в до охороняемих об'ектов та зменаити ох сейсм1чний ефект, зболышти виход прничо! маси

з погонного метру свердловин та зменшити питому, витрату ВР на в 1 д б 11"! к у.

8. Запропонован1 рац1оналы-и схеми багатоблокового п1д-риваяня, як 1 забезпечують скорочення тривалоет1 вимушених коливань споруд та нейтрал1зують комплексний вплив сейсмгч-нихпдарних повиряних хв1<ль на охороняем1 об'екти.

9. Розроблена комп'гатер1зована система оперативного визначення сейсмобезпечних параметргв вибуХ1в та оц1нки 1х негативного сейсмичного впливу при р1зних умовах п1дривання.

Реал1зован1 на ПЕОМ запрспонован1 точковий метод та метод «¡л, як 1 забезпечують повний анал1з сейсмобезпечност! вибух!в 1 В1др1зняються вIд вЦомих високои надшйстю, шви-дкЬ:тю обчислень та побудовои силових 1 енергетичних пол1в,

¡0. Розроблен1 та впровада;ен1 на п1дприемствах рекомен-дацп по сейсмобезпечним параметрах 1 способам проведения вибухових р о б 1 т , що забезпечують сейсмобезпечн!сть охороняе-мих об'ект1 в 1 необх!днл темпн проведения вибухових роб 1т /пля 1х меж, зоЬтьмення якчснмх показник1в в 1 дб 1 Лки, знижек-ня енергетичних затрат та негативного впливу вибух1в на нав-колишне середовице.

1х о с н о в и 1 положения узагальнен1 в галузевих 1нструк-тивно-методичних рекомендациях по визначенню параметр1в ви-бухоЕИХ р о б 1т та В1дстаней, безпечних по д11 сейсм^чних 1 ударних пов1тряних хвнль.

Еконог-пчний ефект в 1д впровадження рекомендаций по сей-смобезпечному проведению масових вибух^в склав 1,4 млн.руб-л1в (в ц1нах 1989 р.).

0сназн1 положения дисертацп опубликован! в слгдуючих роботах:

1. Оника С.Г., Гаврик В.Я. Определение параметров

взрывных работ и расстояний безопасных по действию сейсмических и ударных воздушных волн. - Кривой Рог: НИГРИ. 1935. - 26 с.

2. Кудинов В.В., Оника С.Г. Метод повышения эффективности взрывных работ'вблизи ответственных сооружений //Материалы IX отраслевой науч.-техн. конф. молодых ученых НИГРИ. - Кривой Рог, 1982,- С. 88-93,- Деп. в УкрНИИНТИ, N 3972.

3. Кудинов В.В., Грибанова i1.il., Оника С.Г. Управление сейсмоаппаратурой в опасной зоне взрыва// Повышение эффективности отработки глубоких карьеров: Сб.науч.тр. - Кривой Рог: НИГРИ, 1984. С. 51-53.

4. Грибанова Л.П., Оника С.Г., Седунова Т.Т. Исследование сейсмики взрыва и повышение эффективности Езрывных работ //Материалы Всееоюз. отрасл.школы молодых ученых "Повышение производительности труда при подземной и открытой разработке месторождений"/ НИГРИ.- Кривой Рог, 1985. - С. 135-137.-Деп. в УкрНИИНТИ, К 1717.

5. Районирование карьеров по сейсмобезопасным параметрам взрывов/ В.В.Кудинов, С,Г.Оника, В.Н.Ромащенко, В.й.Гаврик: НИГРИ. - Кривой Рог, 1987. - 5 с. - Деп. в УкрНИИНТИ, N 1948.

6. Кудинов В.В., Оника С.Г. Технология взрывов вблизи сооружений// Информ. листок N 88-056. - Запорожье: ЗЦНТИ, 1988, 4 с.

?. Оника С.Г. Совершенствование технологии многорядного взрывания// Комплексное и рациональное освоение железорудных месторождений и охрана природы: С Тез.докл. науч,-практ. конф.). - Губкин: НИША, 1988. - С. 63-04.

8. Оника С.Г. Исследование сейсмических колебаний при производстве Езрывов вблизи охраняемых объектов// Разработка

рудных месторождений. - Киев: Техника, 1989.- Вып. 47. С. 58 - 62.

9. Федоренко П.И., Жукова Л.П., Оника С.Г. Закономерности сейсмического воздействия группы зарядов взрывчатых веществ// Колыма. - 1Э89. - N 3. С. 23-25.

10. Грибанова П.П., Оника С.Г., Седунова Т.Т. Оценка сейсмобезопасности инженерных сооружений //Разработка руд черных металлов: Сб. науч.тр. - Кривой Рог: НИГРИ, 1989. С. 101-104.

11. Оника С.Г. Опыт многорядного взрывания скважин вблизи объектов ЦПТ на карьерах// Горн.курн. - 1991. - N 11. С. 29-30.

12. Федоренко П.И.,Оника С,Г., Нантула О. Условия образования ударной воздушной волны максимальной интенсивности // Разработка рудных месторождений. - Киев: Техника. 1992, вып. 53. С.53-56.

13. Грибанова П.П. Оника С.Г., Седунова Т.Т. Сейсмическое микрорайонирование Керчи от воздействия взрывных работ // Металлургическая и горнорудная промышленность, 1992, - N 3. С. 73-75.

14. Оника С.Г. Прогноз интенсивности сейсмических колебаний при массовых взрывах на карьерах// Научно-технический прогресс в горном деле: Материалы конференции. - Кривой Рог, НИГРИ, 1993, С. 82-84. .

15. Федоренко П.И., Оника С.Г., Нантула Ю.М. Релаксация напряжений в горных породах // Разработка рудных месторождений. - Киев: Техника, 1993, вып. 54. С. 77-82.

16. Грибанова Л.П., Оника С.Г. Про роль фактора сейсми-ки в экологии// Черезвычайные экологические ситуации; анализ и перспективы преодоления: Тез.межд.коллокв.- Кривой Рог,

1993. - С. 22-23.

17. Оника С.Г., Гаврик В.й. Обеспечение сейсмобезопас-ности взрывов на карьерах п/о "Якуталмаз"// Проблемы горно-добывающей промышленности металлургического комплекса Украины. - Кривой Рог:. НИГРИ, 1934. - С. 115-120.

18. Федоренко П.И., Оника С.Г. Оценка сейсмического эффекта массовых взрывов на поверхности // Проблем» горно-добывающей промышленности металлургического комплекса Украины. - Кривой Рог: НИГРИ, 1994. - С. 120-126.

19. Оника С.Г. Разработка вероятностных методов определения сейсмического эффекта массовых взрывов // Металлургическая и горнорудная промышленность, 1995, N 3, С. 48-49.

20. Федоренко П.П., Оника С.Г., Гаврик В.й. Вероятностный метод сейсмического районирования территории при промышленных взрывах в карьерах // Научно-технические аспекты стабилизации горно-рудного производства: Сб. научн. трудов. -Кривой Рог: НИГРИ, 1995.

21. Оника С.Г., Гаврик В.А. Пути снижения общей продолжительности и интенсивности сейсмического воздействия взрывов на железорудных карьерах // Научно-технические аспекты стабилизации горно-рудного производства: Сб. научн. трудов-Кривой Рог: НИГРИ, 1995.

22. Оника С.Г., Гапоненко K.P.. Совершенствование методов прогноза сейсмозффекта промышленных взрывов // Научно-технические аспекты стабилизации горно-рудного производства: Сб. научн.трудов. - Кривой Рог: НИГРИ, 1995.

23. Федоренко П.И,, Оника С.Г., Гаврик В.й. Сейсмический эффект промышленных взрывов: Сб. научн. трудов семинара, т.2 - Днепропетровск, 1995. С. 20-26.

24. Оника С.Г. Математическая модель сейсмического дей-

ствия взрыва: Сб.научн.трудов семинара, т.2 -Днепропетровск, 1395. С. 119-125.

25. Федоренко П.И., Оника С.Г., Гаврик В.ft. Применение теоретических распределений для изучения сейсмических колебаний при взрывах // Разработка рудных месторождений. -Кривой Рог : 1995 вып. 5?. С. 65-74.

26. Федоренко П.И., Оника С.Г., Гаврик В.А. Вероят-ностно-статистическии метод оценки интенсивности 9ВВ при взрывах на карьерах // Разработка рудных месторождений.-Кривой Рог : 1996 вып. 58.

2?. Федоренко П.И., Вилкул Ю.Г., Оника С.Г. Прогноз сейсмического эффекта от кассовых взрывов на открытых разработках //Разработка рудных месторождений, - Кривой Рог: 1996 вып.58.

28. ft.с. 1135240 СССР, МКИ Е 21С 37/00. Способ ведения взрывных работ вблизи охраняемых объектов/ В.В.Кудинов, С.Г. Оника, Д.П.Грибанова.-заявка N 3653329/03; Заявлено 18.10.83. 4 с.

29. ft.с. 1141827 СССР, МКИ Е 21С 37/00. Способ взрывной отбойки/ В.В. Кудинов, С.Г. Оника," Т.Т.Седунова - заявка N 3652278/03; Заявлено 11.10.83. 4 с.

30. ft.с. 1417574 СССР, МКИ Е 21С 37/00. Способ взрывной отбонки./ С.Г.Окика,- Заяка К 4090483/03; Заявлено 30.06,86.

Всього по тем1 дисертацИ опубл1ковано 40 р о б i т.

Annotation

Onika S.G. Prediction and management of seismicity of mass explosions at the iron-ore open-cast sines in their approaching to safeguarding objects.

The presentation of the thesis for a doctor's degree

on technical sciences on the profession 05.15,03 "Open-pit nines of deposits of useful minerals", Krivoy Rog Technical University, Krivoy Rog, 1996.

The results of forty scientific uorks are defending. The scientific basis of prediction and management of seismi-city of mass explosions at the iron-ore open-cast mines are given there.

Probablistic methods of prediction of seismic effect of mass explasions are suggested and studied.

The basis of the theory and methods of manageraent of seismic effect of explosions at the iron-ore cast mines are designed.

Experimental control and industrial introdrection of the results of the work are fulfilled and their technical and economical efficiency is determined.

Keywords

Open-cast mine, explosion, technology, seismic safety, safeguarding objects.

аннотация

Оника С.Г. "Прогноз и управление сейсмикой массовых взрывов на железорудных карьерах при их приближении к охраняемым объектам"

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.15.03 - "Открытая разработка месторождений полезных ископаемых". Криворожский технический университет , Кривой Рог, 1996 г.

Защищаются результаты 40 научных работ, в которых изложены научные основы прогнозирования и управления сейсмикой массовых взрывов на железорудных карьерах при их приближении

к охраняемым объектам. Предложены и исследованы вероятностные методы прогноза сейсмического эффекта массовых взрывов. Разработаны основы теории и методы управления сейсмическим действием взрывов в железорудных карьерах.

Выполнена экспериментальная проверка и промышленное внедрение результатов работы и определена их технико-экономическая эффективность.

Кар'ер, вибух, технолога, сейсмобезпечн1сть, охороняем1 ' об' екти

Ключов! слова