Обоснование и разработка методов повышения безопасности сейсмического проявления короткозамедленного взрывания на горных предприятиях (12.10.2009)

Автор: Эквист Борис Владимирович

ЭКВИСТ БОРИС ВЛАДИМИРОВИЧ

ОБОСНОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ПОВЫШЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ СЕЙСМИЧЕСКОГО ПРОЯВЛЕНИЯ КОРОТКОЗАМЕДЛЕННОГО ВЗРЫВАНИЯ НА ГОРНЫХ ПРЕДПРИЯТИЯХ

Специальность 05.26.03 - «Пожарная и промышленная безопасность» (в горной промышленности)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Москва 2009

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Московский государственный горный университет»

Научный консультант

доктор технических наук, профессор Борис Николаевич Кутузов.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Виктор Иванович Дремов;

доктор технических наук Всеволод Лазаревич Барон;

доктор физ. - мат. наук Александр Александрович Спивак.

Ведущая организация - ЗАО «Полюс» (Красноярский край).

Защита диссертации состоится «___»__________ 2009 г.

в «___» час на заседании диссертационного совета Д-212.128.06 при Московском государственном горном университете по адресу: 119991, Москва, ГСП-1, Ленинский проспект, 6.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного горного университета.

Автореферат разослан «___» _______2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук

В.Н. Королева.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Взрывные работы, проводимые на горных предприятиях и в строительстве, вызывают негативное сейсмическое воздействие на производственную среду предприятий и другие охраняемые объекты. В настоящее время совершенствование способов повышения безопасности технологических процессов и условий труда работников при разумном промышленном развитии имеет первостепенное значение, а культура взрывания предполагает уменьшение вредного воздействия последствий взрыва.

По данным Ростехнадзора, на объектах горнорудной, нерудной промышленности и объектах подземного строительства уровень травматизма при ведении взрывных работ составляет 2?22% и уровень травматизма при обрушении бортов уступов составляет 4?16% от общего количества, при численности исполнителей взрывных работ в пределах 10 тыс. человек.

С увеличением глубины карьеров увеличивается угол откосов уступов и бортов, что повышает вероятность обрушений в результате сейсмических воздействий взрывных работ. Наличие на промплощадках дорогого оборудования также предполагает минимизацию сейсмического проявления взрыва. Одновременно увеличиваются объемы массовых взрывов - расход ВВ возрос с 0,5 млн т в 1996 г. по сравнению с настоящим временем в два раза.

Для целей уменьшения сейсмического проявления взрыва, повышения качества взрывных работ, снижения аварийности и травматизма в последнее время применяют элементы инициирования без использования электрического тока, способные изменять замедление между взрывами в широких пределах. Это отечественные системы неэлектрического инициирования взрыва СИНВ, ИСКРА, КОРШУН, использование которых на предприятиях достигает более 10 млн комплектов. Применяются также иностранные системы НОНЕЛЬ, ПРИМАДЕТ, однако общий объем их применения в России не превышает 4%. Разработаны высокоточные электрические детонаторы с электронным замедлением ЭДЭЗ.

По результатам исследований, проведенных нами на предприятиях ЗАО «Полюс» Красноярского края, компании «Кумтор» республики Кыргызстан и на других, установлено, что короткозамедленное взрывание (КЗВ) происходит с меняющимися, относительно расчетных, интервалами замедлений между взрывами отдельных зарядов и их групп. Нами впервые установлено, что, если интервал замедления между взрывами зарядов выбран меньше отклонений по времени срабатывания замедлителей, возможно увеличение сейсмического воздействия массового взрыва из-за суммирования сейсмических процессов от взрывов бо?льшего количества зарядов (сейсмоодновременные взрывы), чем расчетное число в группе замедления. Приводимые в инструкциях допуски на замедления могут не соответствовать реальному отклонению. По результатам испытаний скважинных и поверхностных детонаторов различных фирм, проведенных С.К. Рубцовым и др., можно заключить, что отклонения изменяются от партии к партии детонаторов и для замедления 500 мс для СИНВ-С могут составлять до +16% (82 мс), для Primadet MS-20 до +3,2% (16 мс), для Nonel U475 до +5,6% (28 мс) аналогично для других значений замедлений, что может быть больше величин, приводимых в инструкциях. Ежегодно выявляется не менее 10 случаев поставок взрывчатых материалов с нарушениями установленных требований технических условий.

Точность срабатывания замедлителей зависит от многих факторов: культуры технологического процесса изготовления, однородности и чистоты замедляющего состава, условий транспортирования и хранения детонаторов и т.д. На предприятиях взрывники не знают реальных отклонений времени замедления в элементах взрывной сети, что влечет за собой ошибки в расчетах схем взрывания.

Выбор интервалов замедлений между взрывами групп зарядов и изменение схем взрывания целесообразно проводить после оперативной обработки результатов реальных взрывов. Для получения оперативной информации необходимо создание мобильного сейсмического регистратора. На основе получаемой информации возможно принятие объективных решений, позволяющих минимизировать сейсмическое действие взрыва на массив горных пород и повысить безопасность работ горных предприятий, промышленных и хозяйственных объектов в зоне действия взрыва. В связи с изложенным процессы короткозамедленного взрывания групп зарядов с использованием современных средств инициирования нуждаются в дальнейшем изучении и исследовании по минимизации сейсмического проявления КЗВ и представляют собой важную актуальную проблему безопасности.

Целью работы является установление закономерностей сейсмического проявления короткозамедленного взрывания блоков с различным пространственным расположением в карьере, с учетом разброса интервалов замедлений и взаимодействия взрывов, определяющих уменьшение сейсмического воздействия на массив горных пород и повышающих безопасность работ горных предприятий, промышленных и хозяйственных объектов в зоне сейсмического действия взрывов.

Основная идея работы заключается в разработке и применении методов короткозамедленного взрывания зарядов, позволяющих минимизировать сейсмическое воздействие на производственную среду горного предприятия и охраняемые объекты.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

1. Увеличение сейсмического воздействия короткозамедленного взрывания на производственную среду карьера происходит за счет сейсмоодновременных взрывов большего количества зарядов, чем расчетное число на группу замедления, по причине разброса времени срабатывания отдельных детонаторов.

2. Метод короткозамедленного взрывания, отличающийся тем, что анализируются сейсмические колебания прилегающего массива горных пород, выделяются зоны с максимальным сейсмическим проявлением и увеличиваются интервалы времени между взрывами зарядов из соседних групп замедлений на следующем блоке до обеспечения уровня минимального сейсмического проявления, определяемого взрывом расчетного количества зарядов в одном интервале замедления.

3. В результате взаимодействия сейсмических воздействий от взрывов зарядов, масса которых неравномерно распределена на блоке и по группам одновременно взрываемых зарядов, а также от расположенных рядом и одновременно взрываемых блоков, образуются дополнительные низкочастотные колебания, вызывающие увеличение сейсмической нагрузки на массив горных пород и окружающие объекты.

4. Взрывы на нижних уступах карьера конической формы приводят к колебаниям горной породы на расположенных выше уступах с вертикальной составляющей массовой скорости больших значений, чем горизонтальные. Это сказывается сильнее на потере устойчивости откосов уступов карьера, чем взрывы на других горизонтах.

5. Принятие оперативных решений по применению различных схем инициирования, оптимизации интервалов замедлений между одновременно взрываемыми группами зарядов, их предельным массам и расположению на блоках получают за счет применения разработанных сейсмических регистраторов, устанавливаемых рядом с местом ведения взрывных работ или у охраняемых объектов с точными координатами, записывающих информацию о сейсмических процессах и транслирующих ее на центральный компьютер для обработки.

Обоснованность и достоверность положений, вынесенных на защиту, выводов и рекомендаций подтверждаются:

- применением для измерений регистратора сейсмических сигналов «Дельта-Геон», имеющего сертификат соответствия Госстандарта России, выпускаемого серийно и разрешенного к применению без ограничений;

- сопоставимостью экспериментальных результатов, полученных на различных горных предприятиях (расхождение не более 10-15%);

- высокой степенью корреляции между распределением частот повторения одновременно взрываемых групп зарядов и распределением частот повторения массовых скоростей колебаний породы окружающего массива (достигающей 93%);


загрузка...