Спосіб керування амплітудно-частотним спектром короткоуповільненого підривання зарядів вибухової речовини

Реферат: Спосіб керування амплітудно-частотним спектром короткоуповільненого підривання зарядів вибухової речовини включає розрахунок сейсмобезпечних параметрів вибухових робіт з наступним бурінням свердловин, їх закладання вибуховою речовиною та підривання свердловинних зарядів. Зниження сейсмічної дії вибуху на охоронний об'єкт досягається за рахунок вибору такого співвідношення мас зарядів у групі та інтервалу уповільнення, за рахунок інтерференції хвиль відбувається зміщення домінуючих частот коливального процесу в зону високих або низьких частот з різною амплітудою. UA 80183 U (12) UA 80183 U UA 80183 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі гірничодобувної промисловості і може використовуватися при розробці корисних копалин поблизу охоронних об'єктів. Використання енергії вибуху зарядів хімічних вибухових речовин (ВР) збільшенням об'ємів вибухових робіт та масштабів вибухів, в тому числі проведення їх поблизу різних споруд, будівель, комунікацій, обумовлює необхідність створення ефективних методів достовірного розрахунку та управління впливом сейсмічних хвиль. Будівлі та споруди, що охороняються, є резонансними системами і вибірково реагують на сейсмічні впливи від вибухів зарядів ВР. Тому необхідно приділяти увагу не тільки амплітуді швидкості коливань, але і частотним характеристикам коливальних процесів, а управління сейсмічною дією вибуху (зменшення сейсмічної небезпеки) можливе на основі регулювання їх спектрального складу. Питанням механіки поверхневого прояву сейсмічних впливів присвячено велика кількість досліджень вітчизняних та зарубіжних вчених, однак більша частина публікацій стосується сейсмічної дії землетрусів. Вплив амплітудно-частотних характеристик коливань при техногенних вибухах на основу охоронних об'єктів, не дивлячись на розширені масштаби ведення вибухових робіт, вивчені недостатньо. Відомі способи розрахунку сейсмобезпечних параметрів вибухових робіт передбачають визначення сейсмічно безпечної відстані та маси заряду через допустиму швидкість коливань ґрунту та/або не враховують частотні характеристики в системі "ґрунт - охоронний об'єкт", або не дають можливості оцінити вплив параметрів вибухових робіт на амплітудно-частотну взаємодію сейсмовибухової хвилі та об'єкта, що приводить до значних похибок при оцінці інтенсивності сейсмічних коливань під час вибухів та відсутності можливості керування сейсмічною дією вибуху. Так, в нормативному документі ДСТУ 4704:2008 "Проведення промислових вибухів. Норми сейсмічної безпеки" [Проведення промислових вибухів. Норми сейсмічної безпеки: ДСТУ 4704:2008 - ДСТУ 4704:2008. -[Чинний від 2009-01-01]. - К.: Держспоживстандарт України, 2009. - 11 с. - (Національні стандарти України)] визначено спосіб розрахунку сейсмобезпечних параметрів вибухових робіт через допустиму швидкість коливань частинок, за яким сейсмобезпечна відстань за умов короткоуповільненого підривання (КУП) блока гірничих порід рядами розосереджених свердловинних зарядів обчислюється з врахуванням ефективної маси, що характеризує кожний окремий свердловинний заряд із ряду розосереджених зарядів за відношенням до виходу енергії у загальний хвильовий процес у результаті одночасного їх висаджування та взаємодії зарядів через масу окремого свердловинного заряду, відносну відстань між свердловинними зарядами та кількість свердловинних зарядів однакової маси, що висаджують одночасно у групі (на один ступінь уповільнення). В даному випадку не передбачено врахування різної маси зарядів у групі. Окрім сейсмобезпечної відстані визначають сейсмобезпечну кількість свердловинних зарядів, розосереджених в одному ряду (на один ступінь уповільнення) та допустиму загальну масу заряду ВР під час КУП. Для досягнення мінімального впливу сейсмічного ефекту під час масового КУП гірничого масиву приводяться умови щодо кількості ступенів уповільнення, маси зарядів, інтервалу уповільнення рекомендаційного і обмежувального характеру. Період коливань можна розрахувати лише у поверхневій хвилі у разі одночасного висаджування розосереджених свердловинних зарядів (через масу одного заряду), що також не дає можливості враховувати різну масу зарядів у групі і оцінити амплітудно-частотну взаємодію падаючої хвилі з об'єктом. Недоліком цього способу є неможливість врахування різниці між масами зарядів у групі та інтервалів сповільнення і відсутність можливості оцінки впливу зміни названих параметрів на амплітудно-частотні характеристики сейсмічної хвилі вибуху. Відомий також спосіб визначення допустимої швидкості зміщення ґрунту біля фундаментів об'єктів [Метод визначання фактичної сейсмічної стійкості будинків і споруд: ДСТУ 7116:2009 ДСТУ 7116:2009. - [Чинний від 2010-04-01]. - К.: Держспоживстандарт України, 2010. - 11 с. (Національні стандарти України)] з урахуванням періодів коливань ґрунту та власних коливань споруди. Недоліком цього способу є те, що розрахункова формула є лише уточненням табличних значень допустимої швидкості коливань ґрунту біля фундаментів будівель і споруд для різних видів об'єктів на основі амплітудно-частотної характеристики системи "ґрунт - будівля", величина якої залежить від відношення періодів коливань ґрунту та власних коливань будівлі, що не дає змоги оцінити вплив параметрів вибуху (мас зарядів, інтервалів сповільнення та ін.) на спектральний склад сейсмовибухової хвилі і відповідно, на взаємодію її з охоронним об'єктом. 1 UA 80183 U 5 10 15 20 25 30 35 В основу корисної моделі поставлена задача зниження сейсмічної дії вибуху на будівлі та споруди, що охороняються, під час промислових вибухів з використанням КУП системи зарядів. Поставлена задача вирішується тим, що у даному способі забезпечується за рахунок вибору співвідношення мас зарядів в групі та інтервалу уповільнення, при яких, за рахунок інтерференції хвиль, відбувається зміщення домінуючих частот коливального процесу системи "ґрунтова основа - охоронний об'єкт" в зону високих або низьких частот з різною амплітудою, що дозволяє керувати спектром коливань сейсомвибухової хвилі та запобігти явища резонансу під час взаємодії сейсмічної хвилі з охоронним об'єктом. Практично отримати такий результат можливо монтажем схем КУП з застосуванням системи ініціювання типу "Нонель". Керування спектром КУП на основі зміни в часі мас зарядів ВР, що підриваються миттєво в групі, досягається монтажем комутаційної мережі, в якій маси зарядів в окремих групах монтуються однієї ваги, а заряди на початку та в кінці блока, що підривається, на 20-30 % менше. Точне значення цього відсотка, а також інтервал уповільнення визначається за допомогою розрахунку амплітудно-частотних характеристик в сейсмовибуховій хвилі на основі чисельного моделювання дії КУП групи зарядів. При цьому відбувається зменшення ступеня сейсмічності за рахунок зміщення домінуючих частот в коливальному спектрі в зону зменшення енергонасиченості резонансного діапазону частот для даного типу конструкції. Визначення раціональних умов закладання і підривання зарядів забезпечує зменшення сейсмічної дії вибуху за рахунок керуванням амплітудно-частотним спектром в сейсмовибуховій хвилі. При внесенні змін в типовий проект на підривні роботи в кар'єрі за рахунок додаткових параметрів та показників алгоритм взаємозв'язку властивостей гірського масиву з параметрами підривних робіт реалізують застосуванням програмного забезпечення. Перед бурінням свердловин експериментально, розрахунково або таблично визначають щільність, пористість, швидкість повздовжніх та поперечних хвиль; детонаційні характеристики ВР; геометричні розміри зарядів, відстань до об'єкта, що охороняється. На основі програмного розрахунку визначаються раціональні різниці мас зарядів в групі та інтервали уповільнення для забезпечення технологічних параметрів вибухових робіт та сейсмічної безпеки охоронних об'єктів. Даний спосіб зниження сейсмічної дії вибуху на об'єкти є універсальним, оскільки дозволяє визначати параметри підривних робіт під типові схеми КУП в строгій логічній послідовності, яка визначається алгоритмом взаємозв'язку фізико-механічних властивостей порід, детонаційних характеристик ВР та параметрів свердловинних зарядів, різниці мас зарядів ВР у групі та інтервалів підривання. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 45 Спосіб керування амплітудно-частотним спектром короткоуповільненого підривання зарядів вибухової речовини, що включає розрахунок сейсмобезпечних параметрів вибухових робіт з наступним бурінням свердловин, їх закладання вибуховою речовиною та підривання свердловинних зарядів, який відрізняється тим, що зниження сейсмічної дії вибуху на охоронний об'єкт досягається за рахунок вибору такого співвідношення мас зарядів у групі та інтервалу уповільнення, за яких за рахунок інтерференції хвиль відбувається зміщення домінуючих частот коливального процесу в зону високих або низьких частот з різною амплітудою, що дозволяє уникнути резонансного явища при взаємодії сейсмовибухової хвилі з охоронним об'єктом. Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2