Разработка рудных месторождений » 4. ОСОБЕННОСТИ ВЕДЕНИЯ ВЗРЫВНЫХ РАБОТ ПРИ СОВМЕСТНОЙ РАЗРАБОТКЕ МЕСТОРОЖДЕНИЙ » 4.1. Последствия неправильного ведения взрывных работ при комбинированном способе разработки
Геология сегодня
Подземная разработка твёрдых полезных ископаемых, совокупность работ по вскрытию, подготовке месторождения и выемке полезного ископаемого (руд, нерудных полезных ископаемых и углей)
Разделы проекта:
- Совместная разработка
- Прогнозирование обрушения
- Проветривание разработок
- Взрывные работы
- Карьерные выработки
- Подземные выработки
- Безопасность работы
Совмещение открытого и подземного способов разработки в пределах одного выемочного поля накладывает на ведение подземных горных работ ряд ограничений, требует особой организации труда, решения специфических для совместной разработки технических задач, диктует условия применения подземных систем разработки и производства взрывных работ....
прочитать полностью
Подземная разработка полезных ископаемых при совмещении работ может производиться системами с обрушением налегающих пород или поддержанием выработанного пространства естественным или искуссхвенным способами. В этих случаях имеет место временное обнажение кровли на период образования компенсационных камер и отработки камер первой очереди до их закладки, что при наличии в кровле рыхлых, обводненных, пластично-глинистых пород ведет к потерям полезного ископаемого
прочитать полностью
Партнеры:
www.srubbanya.ru
Свежие материалы:
- Подземный способ разработки с предварительным удалением
- Контроль за пустотами и их погашение
- Деформация и укрепление уступов
- Организация работ и календарь совмещения
Статистика:
4.1. Последствия неправильного ведения взрывных работ при комбинированном способе разработки
После проведения массовых взрывов на нижних уступах карьера происходит нарушение нижележащего массива, в нем появляется широкая сеть трещин, ослабляющая его и ведущая к значительным осложнениям при отработке его подземными работами.
Сейсмическое действие массовых взрывов в карьере при комбинированном способе разработки приводит к нарушению подземных выработок, вывалам в кровле, разрушению междукамерных целиков, нарушению целостности барьерных предохранительных целиков. Последнее особенно опасно, так как является одной из главных причин проникновения ядовитых газов взрыва в подземные выработки, стимулирует выход обрушения от подземных работ на поверхность. В связи с этим на предприятиях, где совмещаются открытые и подземные работы, подземный рудник и карьер должны иметь единое руководство, а производство под землей и на карьере массовых взрывов должно быть организационно и технически увязано.
В технических проектах массовых взрывов необходимо учесть вопросы, связанные с совместной разработкой: расчет воронок провала и потолочин, дополнительное крепление выработок и отбор проб в подземных выработках после взрыва в карьере, засыпка образующихся воронок, уборка в безопасные места карьерного оборудования, демонтаж энергетических магистралей, вывод людей из карьера, расчет и охрана опасной зоны по фактору разлета при подземных взрывах. При производстве массовых взрывов в карьере полностью выводят людей из подземных выработок и их допуск осуществляется только после анализа рудничного воздуха на загазованность.
При взрыве заряда в ближайшей зоне, ограниченной по А. А. Ханукаеву величиной в 10—15 радиусов (Re), отражается и действует ударная волна, производящая пластические деформации и измельчение (рис. 4.1). Затем следует зона, где действуют волны напряжения, производящие разрушения за счет отраженной волны сжатия. В дальней зоне, где волны напряжения переходят в сейсмические, степень разрушения зависит только от скорости колебания частиц. По мере удаления от очага взрыва волны затухают, причем скорость затухания зависит от физико-механических свойств пород, через которые проходит волна. Максимальная скорость распространения волн наблюдается в твердых грунтах, минимальная—в песчаных и несвязанных.
Исследователи сейсмических волн при подземных взрывах различают поверхностные волны (эллиптические, поперечные, спаренные, или комбинированные), которые распространяются только вдоль свободной поверхности, и объемные (первичные и вторичные), распространяющиеся по всему объему. Отметим, что термин «распространение вдоль поверхности» для сейсмических волн несколько специфичен. Слой породы, участвующий в передаче поверхностной волны, по толщине равен длине волны. Для большинства же промышленных взрывчатых веществ длина волны колеблется в пределах 90 м.
Волны всех типов образуются почти одновременно в одной и той же зоне вокруг заряда. Максимальные колебания земной поверхности, как полагают исследователи, зависят от максимальных колебаний одного из типов волн, причем колебания поверхности над местом подземного взрыва вызываются в основном объемными волнами.
Затуханию сейсмических волн способствует их прохождение через несвязанные материалы, когда значительное количество энергии тратится на работу трения. Быстро затухают поверхностные волны, если на пути их распространения встречаются глубокие ущелья, котлованы, разрывающие фронт действия сейсмических волн, а также крутые возвышенности, горы, растягивающие этот фронт.
Взрывание «в зажиме» увеличивает, а раздельное взрывание зарядов уменьшает сейсмическое действие взрыва. Чем меньше интервал замедления между очередями взрывания, тем больше возможность сложения волн и усиления сейсмического эффекта. Увеличение интервала замедления ухудшает качество дробления. Оптимальное время замедления 15—25 мс обеспечивает удовлетворительное качество дробления и малый сейсмический эффект. Замечено, что для короткозамедленного взрывания при одних и тех же параметрах буровзрывных работ лучшее качество дробления наблюдается при меньшем сейсмическом эффекте и наоборот.
Сейсмические волны теряют большую часть энергии взрыва на дробление породы, в результате чего значительно снижается количество энергии, идущее на образование упругих сейсмических волн.
Согласно Единым правилам безопасности, для защиты зданий и сооружений от сейсмического воздействия при взрывных работах величины зарядов ВВ должны лимитироваться расстояниями, на которых колебания грунта не оказывают разрушительного воздействия.
Определение расстояний, на которых колебания грунта, вызываемые однократным взрывом сосредоточенного заряда ВВ, становятся безопасными для зданий и сооружений, производится по формуле
Для условий совмещения открытых и подземных работ расчет
безопасных расстояний для ограничения массы одновременно
взрываемого ВВ в подземных выработках производят только для
стационарных сооружений (компрессорных подстанций, скиповых
подъемников, канатных дорог и конвейеров). В остальных случаях для карьерных выработок и коммуникаций делают лишь проверочный расчет для определения фактически опасных зон, из которых следует вывезти оборудование, укрепить коммуникационные линии или вывести их за пределы опасной зоны.
Примером сейсмически опасного района карьера может служить район подземного блока 18 (см. рис. 2.5) на Андреевском карьере. Работы в нем останавливали только на время взрывов скважииных зарядов в подземном блоке. Однако со временем от сейсмического действия подземных взрывов стали нарушаться вышележащие граничные с воронкой и дорогой уступы. Появились значительные трещины, отслоения. В первое время отслоения наблюдали только после проведения подземных взрывов скважинных зарядов. В дальнейшем эти отслоения начали носить систематический характер. В этих условиях для обеспечения безопасной эксплуатации карьерной дороги было принято решение об отнесении ее от борта карьера. Для этого осуществили породную пригрузку участка уступа в районе воронки обрушения возведением внутреннего отвала (высота отвала равна высоте уступа—10 м)..Дорогу проложили на 10 м от борта и успешно эксплуатировали в течение трех лет до полной отработки карьера.
Возможные повреждения зданий зависят от интенсивности колебаний, оценку которых производят по величине скоростей колебаний, приведенных в табл. 4.1, им соответствуют определенные баллы шкалы проф. С. В. Медведева.
По исследованиям ВНИИцветмета в скальных породах величина минимальной критической скорости смещения равна 5 см/с, а в бетонной закладке — 2 см/с, что свидетельствует о плохом качестве бетона. При удовлетворительном качестве критическая скорость колебаний составляет 5 см/с.
Исследования показали, что в бетонной закладке интенсивность проявления сейсмического эффекта и длительность колебаний более чем в 2 раза выше, чем в скальных породах, что может привести при массовых взрывах к обрушению бетонных целиков, выходу обрушения на поверхность, поэтому для снижения интенсивности сейсмических колебаний вместо времени замедления между очередями взрывания в 25 мс рекомендуют 50—100 мс.
Сейсмическое воздействие взрыва на грунты не ограничивается только разрушением дорог, уступов. Колебания грунта, порой безопасные для зданий, сооружений, выработок, вызывают такие явления, как оползни, снежные лавины, камнепады, которые могут быть причиной всевозможных разрушений. Поэтому при определении сейсмически опасной зоны следует учитывать наличие лавиноопасных склонов гор, оползневых участков и принимать меры к защите дорог, зданий, сооружений, находящихся на пути возможной снежной лавины или оползня.
В связи с резким уменьшением амплитуд колебаний с глубиной уменьшается и опасность разрушения горных выработок из-за сейсмического воздействия взрыва. Это воздействие на подземные выработки, особенно опасное в приконтурном к зоне взрыва районе, проявляется в разрушении междукамерных целиков, вывалах в стенках и кровле очистных камер, закалывании кровли и боков откаточных выработок. Снизить разрушительное действие сейсмических волн можно уменьшением диаметра скважин, переносом крайних скважин от границ целика. Так как при последовательном короткозамедленном взрывании происходит некоторое сосредоточение волн и возрастает сейсмический эффект в направлении от первой к последней скважине, взрывание ведут от целиков к середине камеры-. Для повышения устойчивости целиков не следует проводить в них выработки, так как они концентрируют сейсмические волны.
Наиболее устойчивы целики с высотой, равной 1,5 ширины. Согласно формуле А. М. Пуго сейсмически опасная зона в подземных выработках определяется как
где k2— коэффициент пропорциональности, равный 1,8; 2,0; 3,0 в зависимости от сейсмической восприимчивости пород.
Сейсмическое действие массовых взрывов нельзя рассматривать изолированно от горнотехнических условий, так, как разрушения — следствие не только воздействия сейсмической волны. Например, основной причиной разрушения целиков на рудниках
Джезказганского и Норильского комбинатов является горное давление. Сейсмическое воздействие взрыва становится лишь мощным катализатором, способствующим разрушению.
Ослабленные участки эксплуатируемых горных выработок перед взрывом должны находиться под особым наблюдением и крепиться, чтобы предупредить возможные отслоения .и вывалы. Примеры расчета сейсмически опасных зон.
1. Определить безопасное расстояние от сейсмического воздействия взрыва с нормальным замедлением очередей. Масса заряда 102 114 кг, показатель действия взрыва л=1, kc = o; ai = l, no формуле (4.1) определяем
rori = 5-l |/"l02 114=329 м.
Принимаем опасную зону равной 330 м.
2. Определить безопасное расстояние от сейсмического воздействия короткозамедленного взрыва заряда массой в 243 000 кг; &i=50. По формуле (4.6) имеем
гоп = /502-243-103/9 = 406 м.
,3. Определить радиус 7-балльной зоны при подземном взрыве ВВ массой 500 т;&qt; и=1,91 см/с (табл. 4.1). По формуле (4.4)
Гоп= у (50/1.91)2 У 500-103 =690 м,
&qt; т. е. на этом расстоянии -от взрыва в зданиях могут появиться трещины в штукатурке, откалывание кусков штукатурки.
4. Определить предельно допустимую массу заряда ВВ для подземного взрыва при условии, чтобы в радиусе 300 м интенсивность колебания не превышала 7 баллов. По формуле (4.5)
QBBaon = 3003/(50/l,91)2 = 40 000 кг.
Оглавление Дальше: 4.4. Возможность выброса горной массы в карьер Вверх: 4. ОСОБЕННОСТИ ВЕДЕНИЯ ВЗРЫВНЫХ РАБОТ ПРИ СОВМЕСТНОЙ РАЗРАБОТКЕ МЕСТОРОЖДЕНИЙ