Металлоизделия в Луганске и области

Металлокострукции, входные двери, заборы, оградки,
решетки, лестницы, ковка, модули,
вальеры, декоративная мебель

Минимизация ущерба от дальнодействующих факторов промышленных взрывов

Применение промышленных взрывов для рыхления горных пород является наиболее производительным способом современных геотехнологий и, в то же время, производит сильное техногенное действие на окружающую среду. Основными факторами техногенного действия взрыва являются: разлет кусков горной массы, пылегазовое облако (ПГО), воздушные ударные волны (ВУВ) и сейсмические волны (СВ). Опасные расстояния от первых двух факторов, как правило, ограничиваются до нескольких сотен метров. В то время как ВУВ и СВ могут нанести ощутимый ущерб охраняемым объектам, удаленным от эпицентра ведения взрывных работ на расстояния до нескольких километров. Поэтому удобно считать разлет кусков и ПГО короткодействующими факторами промышленных взрывов, а ВУВ и СВ - дальнодействующими факторами.

Вопросы минимизации ущерба от действия ВУВ и СВ решаются путем выбора соответствующих технологий ведения взрывных работ, в основу которых входит выбор высокоточных элементов короткозамедленного взрывания систем инициирования, взрывчатых веществ (ВВ), забоечных материалов, конструкций заряда, порядка инициирования взрывных скважин. Применение автоматизированного проектирования взрывных работ и их механизация позволяют существенно повысить как качество взрывоподготовки горной массы, так и защиту охраняемых объектов от техногенного действия взрыва. Для основных параметров буровзрывных работ (масса единовременно взрываемого заряда, глубина забойки) имеются формулы для расчета интенсивности ВУВ и СВ в ряде нормативных документов, например, в «Единых правилах безопасности при взрывных работах» (ЕПБ при ВР). Однако данные, полученные по этим формулам, дают удовлетворительные результаты на расстояниях, соизмеримых по дальности действия короткодействующих факторов взрыва. Для более удаленных мест от взрыва в тех же «ЕПБ при ВР» содержатся рекомендации по проведению экспериментальных замеров параметров ВУВ и СВ.

Существующие методики оценки уровня воздействия СВ и ВУВ на объекты промышленной и социальной инфраструктуры базируются на фундаментальных работах академика М.А. Садовского, в которых рассматривается взрыв сосредоточенного заряда и его сейсмическое действие по скорости смещения грунта или действие ВУВ по величине избыточного давления на фронте волны и продолжительности импульса сжатия. Реальные промышленные взрывы, как правило, создаются с помощью групп зарядов, в той или иной мере приближающихся по свойствам к сосредоточенному заряду и взрываемые друг относительно друга с заданным замедлением. Поэтому в современных методиках оценки параметров ВУВ и СВ вводятся представления об эквивалентном заряде, позволяющие свести заряд ВВ промышленного взрыва к сосредоточенному заряду.

Сейсмические волны. Как отмечалось ранее, для оценки скорости смещения грунта в основании сооружения необходимо знание коэффициента сейсмичности и показателя затухания сейсмических волн. Однако многочисленными исследованиями, например, установлено, что даже получение большой совокупности данных в одной серии измерений не гарантирует высокой точности указанных величин и в дальнейшем приводит к ошибкам в оценках сейсмического действия взрыва и повышению риска повреждения охраняемых объектов.

Путь решения указанной проблемы может заключаться в следующем. Вычисление коэффициента сейсмичности и показателя затухания должно производиться для всех участков сейсмограммы массового взрыва, а не только для максимальных значений модуля скорости смещения. Такой подход был продемонстрирован в работе. С одной стороны, заметно сокращается количество измерений, необходимых для достижения надежных результатов, с другой - устанавливается факт корреляции между коэффициентом сейсмичности и показателем затухания. Последнее обстоятельство может служить проявлением фундаментального принципа причинности для поглощающих сред.

Недавние исследования воздействия СВ от промышленных взрывов на охраняемые объекты показали, что повреждения и даже частичное разрушение зданий происходит при сравнительно слабых интенсивностях СВ.

Отметим, что основу современных представлений об устойчивости зданий и сооружений при сейсмическом действии взрыва составляют результаты исследований повреждений строений при землетрясениях. Различия заключаются в следующем: в мощности сейсмических колебаний, в положении фокуса очага сейсмических колебаний, в спектре сейсмических колебаний, в периодичности и условиях возникновения сейсмических событий.

Поясним последнее обстоятельство на примере проведения взрывных работ на карьере. Карьер представляет собой выработанное пространство, в сторону которого происходит сдвижение грунта. Взрывные работы, как правило, проводятся на нижних горизонтах. При взрыве за счет отбойки горной массы вглубь массива происходит передача механического импульса в виде объемной сейсмической волны. При этом граница грунт-массив служит своеобразным сейсмическим экраном. В результате чего скорость движения грунта и массива оказываются разными. После упругого действия массива в грунте все еще развиваются реологические процессы, которые убывают по мере удаления от карьерного пространства. Если вдоль линии, соединяющей область ведения взрывных работ и охраняемый объект, будет проходить большая сторона периметра этого объекта, то его фундамент окажется под действием наведенных растягивающих напряжений. Доказательством существования таких напряжений при проведении многочисленных взрывов (в течение нескольких десятилетий) может служить вертикальная трещина, сужающаяся от фундамента к крыше. При этом сам объект может находиться на расстоянии нескольких километров от карьера.

Воздушные ударные волны. На малых расстояниях опасное действие ВУВ заключается в повреждении остекления зданий. Однако и малая интенсивность ВУВ на больших расстояниях может являться источником ущерба не только для зданий, но и для людей, в них находящихся [4]. Такая ситуация реализуется, если раскачка зданий происходит в диапазоне частот функционирования жизненно важных органов человека.

Другой аспект связан с синфазным наложением колебаний зданий от первоначально приходящих СВ, а затем от ВУВ. Характер раскачки здания при воздействии на него ВУВ отличается от характера раскачки здания при воздействии на него СВ. ВУВ сначала возбуждают колебания наземной части здания, затем энергия колебаний передается в фундамент здания, и в колебательный процесс вовлекается масса грунта, связанная с фундаментом. Это приводит к понижению основной частоты колебаний здания, в результате чего возможно усиление колебаний здания. Подобный эффект может быть устранен правильным выбором интервала короткозамедленного взрывания.

В настоящее время источником повышенного риска для охраняемых объектов являются, в основном, ВУВ от дробления негабаритов наружными зарядами, так как применение современных средств инициирования позволяет существенно снизить интенсивность ВУВ при проведении массовых взрывов на земной поверхности.

Таким образом, минимизация ущерба от дальнодействующих факторов промышленных взрывов возможна в результате решения задач геомеханики, учитывающих кумулятивный эффект от динамических нагрузок, получения основных параметров, характеризующих техногенное действие СВ и ВУВ, на основе детальной обработки экспериментальных данных.

Форма заказа

Цветная металлургия

Горная проммышленность