Обоснование и разработка технологии взрывных работ, обеспечивающей устойчивость горных выработок при комбинированной отработке рудных месторождений (23.11.2009)

Автор: Исмаилов Тахир Турсунович

Рис.6. Зависимость скорости сейсмических колебаний от веса заряда для условий: 1 – Майкаинского рудника, полученная экспериментально; 2 – Горевского рудника, полученная расчетом по формуле (16)

При массовой подземной отбойке руд интенсивность величины динамических напряжений, возникающих при взрыве, прямо пропорциональна предельно допустимой скорости смещения, коэффициенту ослабления массива и плотности пород в степенной зависимости.

Анализ полученных зависимостей показал, что:

При значительном удалении от центра взрыва (r> 60-65 м) скорость сейсмической волны уменьшается незначительно, колебания незначительной интенсивности проникают на значительные расстояния в глубину массива, а породы подвержены упругим деформациям.

При незначительных расстояниях (r < 10м) скорость колебаний практически не зависит от расстояния и бесконечно возрастает, а породы подвержены упруго-пластическим и пластическим деформациям.

Допустимая относительная деформация горных пород в пределах упругости устанавливается в соответствии с классификацией защищаемых сооружений по их ответственности и сроку эксплуатации (таблица 8).

Таблица 8

Допустимая деформация для горных объектов

Класс Характеристика сооружений

и срок эксплуатации Срок

бы, лет Допустимая деформация, ?0 Уровень надежности, ? Коэффициент, Кн

I Особо ответственные сооружения длительного срока эксплуатации: стволы шахт, капитальные штольни, камеры водоотлива, ЦПП, руддворы ?20 0,0001 0,99 1,52

II Ответственные сооружения со сроком эксплуатации более 5-10 лет: камерные целики, капитальные квершлаги, борта и уступы карьеров 10/12 0,0002 0,94 1,44

III Кратковременно эксплуатируемые сооружения (от 1 до 5 лет): камеры, уступы, штреки 5/7 0,0003 0,89 1,36

IV Неответственные сооружения со сроком эксплуатации до 1 года: рабочие уступы, очистные блоки и др. 1/3 0,0005 0,84 1,3

Интенсивность величины динамических напряжений, возникающих при отбойке руды массовыми зарядами, определяется с учетом законов отражения и преломления. Направление на фронте волны, преломленной в целике, для условий Майкаинского рудника:

- допустимая скорость колебаний для горных выработок различных классов (табл. 9).

Таблица 9

Допустимая скорость сейсмических колебаний, м/c 10-2

Характеристика Предел

прочно-

сти, МПа Коэфф. ослаб-

ления Скорость про дольной волны, м/c 10-3 I класс II класс III класс IV класс

Трещиноватые

50-90 0,3-0,4 4-5 11,4 22,8 22,8 45,6 34,2 68,4 56 112

Средней трещиноватости

90-140 0,5-0,6 5-6 13,9 27,8 27,8 55,6 41,6 83,2 69,5 139

Слабой трещиноватости

140-200 0,7-0,9 6-7 16,3 32,6 32,6 65,2 49 98 82 164

Класс горных сооружений и выработок и допустимая относительная упругая деформация (?0) связаны со сроком службы выработок эмпирической зависимостью:

где а, в – коэффициенты, зависящие от изменения наследственных деформационных характеристик пород со временем (а = 0,00247; в = 3,2 года).

При охране различных горных выработок и сохранении геоэкологической обстановки района ведения горных работ допускается различная степень надежности расчетов. Например, при однократных взрывах коэффициент надежности Кн = 1, а при часто повторяющихся взрывах необходимо повысить надежность прогноза безопасности в соответствии с зависимостью:

Уровень надежности в долях единицы в зависимости от допустимой относительной упругости деформации:

где С – коэффициент, характеризующий уровень надежности изменения относительной упругой деформации в пределе класса выработки (С =0,0022).

Разработан метод прогнозирования величины динамических напряжений в зависимости от количества одновременно взрываемого ВВ и расстояния от центра взрыва до массива.

Метод позволяет реализовать способ охраны искусственных целиков от сейсмического воздействия массовых взрывов с помощью экранирования, основанный на изменении граничных условий на контуре разрушения путем разделения зарядов. При этом в первую очередь взрывают торцевые заряды, примыкающие к искусственному целику, а затем с некоторым замедлением - основную часть скважин. Экраном поглощается до 60% энергии взрыва.

Для охраны горных выработок от сейсмического воздействия предложен метод расчета параметров взрывных работ:

1. Скорость колебаний в зависимости от приведенного веса заряда:

. (22)

2. Допустимая скорость по скорости продольных и поперечных волн:


загрузка...