Спосіб визначення сейсмонебезпечних зон в гірничих масивах під час вибухів

Изобретение относится к взрывному делу и может быть использовано для прогнозирования возможного, сейсмического эффекта при взрывах в горных массивах. Известен способ определения сейсмо-безопасных зон для сооружений вблизи карьера, включающий проведение опытного взрыва в карьере, измерение амплитуд скоростей смещения пород от действия опытного взрыва по взаимно перпендикулярным направлениям, построение на основе полученных измерений контура асимметрии сейсмического действия взрыва относительно точки пересечения направлений измерения амплитуд скоростей смещения пород, определение для отдельных сооружений границ безопасных зон взрывов с учетом асимметрии сейсмического действия взрыва (авт.св. СССР №1500054, кл. F42 D 5/00, 1987, "Способ определения сейсмо-безопасных зон для сооружений вблизи карьера"). Недостатками известного способа являются: 1. Проведение опытного взрыва, что неизбежно приводит к увеличению себестоимости работ и сроков их проведения. 2. Большое количество сейсмоприемников, что значительно усложняет проведение работ. Наиболее близким техническим решением является способ определения сейсмоопасных зон в трещиноватых горных массивах, включающий экспериментальное установление коэффициента пропорциональности и показателя степени затухания, расчет радиуса сейсмобезопасного расстояния, определяемого в перпендикулярном и параллельном направлениях, с последующим построением круговой сейсмоопасной зоны, при этом радиус сейсмобезопасного расстояния определяют из выражения где К у - коэффициент, учи тывающий условия взрывания (схему соединения зарядов, количество групп взрывания, интервал замедления и др.); равный 0,4-1,4; ΚI, КII - коэффициент, учи тывающий сейсмические свойства горного массива в параллельном и перпендикулярном направлениях раскрытых трещин, соотве тственно; n I, n II - показатель степени затухания в параллельном и перпендикулярном направлениях раскрытых трещин, соответственно; [ν] - доп устимая скорость колебаний в зоне охраняемых объектов, см/с; Q - максимальная масса заряда, которую взрывают с одним замедлением, кг; φ - угол между радиусом сейсмобезопасности и направлением простирания раскрытых трещин, град. (Авт.св. СССР №1162969, кл. Ε 21 С 37/00, 41/00, 1983, "Способ определения сейсмоопасных зон в трещиноватых горных массивах"). Известный способ базируется на проведении опытного взрыва, что приводит к существенному увеличению себестоимости работ и сроков их проведения, а полученные в результате эмпирические коэффициенты справедливы только для определенных условий и не в состоянии обеспечить заданную точность прогноза сейсмобезопасности взрывов, учитывая многообразие техники взрывания зарядов, горногеологических и других условий выполнения взрывных работ, случайный характер изменения влияющих факторов. Кроме того, применение способа возможно только в трещиноватых горных массивах. Задачей изобретения является определение сейсмоопасных зон в горных массивах при взрывах, с применением вероятностных методов оценки сейсмического эффекта, в основе которых лежат результаты регулярного инструментального контроля за параметрами сейсмических волн, учитывающие изменчивость горно-геологических, горнотехнических и других условий разработки месторождений и обеспечивающие внесение своевременных корректив в параметры взрывов. Поставленная задача решается тем, что в способе определения сейсмоопасных зон в горных массивах при взрывах, включающем установление показателя степени затухания, расчет радиуса сейсмобезопасного расстояния с последующим построением изосейсм, согласно изобретению перед производством взрывных работ из базы данных производят выборку масс взрываемых зарядов, расстояний и соответствующих им скоростей колебаний грунта для взрывов, произведенных ранее в идентичных условиях, определяют для выборки параметры формы распределения коэффициента интенсивности, а также нормированное значение коэффициента интенсивности сейсмических колебаний для заданной вероятности, при этом радиус сейсмобезопасного расстояния определяют из выражений где Ζ - нормированное значение коэффициента интенсивности сейсмических колебаний грунта для заданной вероятности; U, У - параметры формы распределения коэффициента интенсивности, подчиняющегося SLраспределению Джонсона; n - показатель затухания интенсивности сейсмических колебаний с расстоянием; vд - доп устимая скорость колебаний грунта для охраняемого объекта, см/с; Q - масса заряда ВВ на ступень замедления, кг; μ - средняя SL-распределения Джонсона; s - стандартное отклонение SL-распределения Джонсона; m - количество наблюдений; ΚI - коэффициент интенсивности сотрясений i-го наблюдения. Благодаря тому, что перед производством взрывных работ из базы данных производят выборку масс взрываемых зарядов, расстояний и соответствующи х им скоростей колебаний грунта для взрывов, произведенных ранее в идентичных условиях, отпадает необходимость в производстве опытного взрыва, что снижает себестоимость работ и уменьшает сроки их проведения. Благодаря тому, что для выборки определяют параметры формы распределения коэффициента интенсивности и нормированное значение коэффициента интенсивности сейсмических колебаний грунта для заданной вероятности, появляется возможность прогнозирования возможного сейсмического эффекта с заданным уровнем вероятности. Таким образом, в результате указанных действий становится возможным определение с достаточной для практики точностью радиуса сейсмобезопасного расстояния для каждого охраняемого объекта и, в случае, если сейсмобезопасное расстояние для какого-либо объекта превышает фактическое расстояние - вносятся своевременные коррективы в параметры взрывов. Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается признаками, изложенными в отличительной части формулы изобретения. Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию изобретения "новизна". Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия". Способ осуществляется следующим образом. Перед производством взрывных работ в горном массиве оценивают планируемые массы взрываемых зарядов на ступень замедления и определяют расстояния до охраняемых объектов. Затем, используя статистические данные, выбирают взрывы, ранее произведенные как в данном, так и в други х горных массивах. Критерием выбора является следующее: - идентичные массы взрываемых зарядов на ступень замедления; - одинаковые или близкие по сейсмическому эффекту ВВ; - такая же техника взрывания зарядов; - сходные горно-геологические условия. Практика показывает, что при использовании расчетных параметров SL-распределения Джонсона база данных, то есть, количество произведенных ранее в идентичных условиях взрывов должно быть не менее пятнадцати Из базы данных, при количестве наблюдений т, рассчитывают коэффициент интенсивности сотрясений каждого i-того наблюдения, І £ і £ m, из выражения где vI - скорость колебаний грунта, см/с; RI - расстояние, м; QI - масса заряда на ступень замедления, кг; n - показатель степени затухания интенсивности сейсмических колебаний с расстоянием. Для условий Кривбасса показатель степени затухания равен 1,5, теоретический показатель степени затухания интенсивности сейсмических колебаний при взрыве рассредоточенных зарядов в непрерывных анизотропных средах равен 1,0. Для выборки КI объема m определяют параметры U и У формы распределения коэффициента интенсивности, подчиняющегося SL-распределению Джонсона, из выражений Нормированное значение Ζ коэффициента интенсивности сейсмических колебаний для заданной вероятности определяется из табличных значений (табл. 1). Уровень вероятности 0,5 £ Ρ £ 0,99 при использовании табл. 1 является наперед заданной величиной, практически наиболее целесообразно задавать вероятность 0,95. При заданной допустимой скорости колебаний грунта в окрестностях охраняемого объекта νд, см/с, сейсмоопасная зона при взрыве рассредоточенного заряда массы Q, кг, на ступень замедления определяется из выражения Пример. Промышленная проверка способа проведена на Ингулецком горно-обогатительном комбинате, г. Кривой Рог. Согласно проекту массового взрыва максимальная масса ВВ на ступень замедления составляла 6250 кг. На расстоянии r=519 м от ближайшего, подготовленного к взрыву блока, на ступень замедления находились подземные сооружения ЦПТ, подземные транспортные галереи и другие выработки, в зоне расположения которых допустимая скорость колебаний грунта должна находиться в пределах 6-12 см/с. Из базы данных, т.е., произведенных ранее на карьере Ингулецкого ГОКа взрывов (m=17), были определены соответствующие параметры для определения сейсмоопасных зон и построения изосейсм (табл. 2). По формулам определялись μ и σ При нормированном значении коэффициента интенсивности сейсмических колебаний группа для вероятности 0,95 (табл. 1): Ζ=1,64. Показатель n затухания сейсмических колебаний с расстоянием для условий Кривбасса, как было указано ранее, равен 1,5. Значение допустимой скорости колебаний для охраняемого объекта νд принимается минимальным в пределах допустимых скоростей. Предлагаемый способ определения сейсмоопасных зон по сравнению с вышеизложенными способами имеет следующие преимущества: - отсутствие необходимости проведения опытного взрыва, что снижает себестоимость работ и уменьшает сроки их проведения; - минимальное количество сейсмоприемников, что упрощает ведение работ; - прогнозирование возможного сейсмического эффекта с заданным уровнем вероятности; - внесение своевременных корректив в параметры взрывов.