Зависимость геомеханического состояния трещиноватого массива от интервала замедления в зоне сейсмического действия массовых взрывов

Экспериментальные исследования указывают на то, что при проведении массовых взрывов на карьерах с увеличением интервала замедления скорость колебаний от сейсмического действия взрыва в районе охраняемого объекта как правило уменьшается. Однако сейсмически безопасный интервал замедления зависит от горно-геологических условий, которые существенно меняются в пределах карьерного поля, а также от горнотехнических параметров. Целью настоящей статьи является получение теоретических формул расчета скорости колебаний, сжимающих напряжений и относительных деформаций горного массива в зависимости от интервала замедления на основе разработки механизма формирования сейсмовзрывных волн при короткозамедленном взрывании в трещиноватых массивах горных пород, доказательство правомерности формул. Анализ литературных источников позволил разработать механизм формирования сейсмовзрывных волн в трещиноватых горных массивах, согласно которому высокоскоростное соударение раздробленных и нераздробленных отдельностей в массиве под действием давления продуктов детонации создает упругие сейсмовзрывные волны. Теоретические исследования дали возможность получить формулы для определения скорости колебаний массива, сжимающих напряжений и относительных деформаций в зоне сейсмического действия взрыва в зависимости от интервала замедления. Путем математического, численного анализа и сравнения результатов с данными практики доказана правомерность формулы определения скорости колебаний массива в зависимости от интервала замедления. Приведенные зависимости являются основой для разработки элементов правил ведения взрывных работ с целью минимального воздействия сейсмовзрывных волн на охраняемые объекты в различных горно-геологических и горнотехнических условиях.

Тюпин В. Н., Хаустов В. В. Зависимость геомеханического состояния трещиноватого массива от интервала замедления в зоне сейсмического действия массовых взрывов // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2021. – № 2. – С. 45–54. DOI: 10.25018/0236-1493-2021-2-0-45-54.

Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования РФ (грант № 075-03-2020-474/1 от 05.03.2020).

Тюпин Владимир Николаевич¹ — д-р техн. наук, профессор, e-mail: tyupinvn@mail.ru,
Хаустов Владимир Васильевич¹ — д-р геол.-минерал. наук,
¹ Белгородский государственный национальный исследовательский университет.

Тюпин В.Н., e-mail: tyupinvn@mail.ru.

1. Садовский М. А. Сейсмика взрывов и сейсмология // Известия АН СССР. Физика Земли. — 1987. — № 11. — С. 34—42.

2. Адушкин В. В., Спивак А. А. Подземные взрывы. — М.: Наука, 2007. — 579 с.

3. Мосинец В. Н. Дробящее и сейсмическое действие взрыва в горных породах. — М.: Недра, 1976. — 270 с.

4. Кутузов Б. Н. Безопасность взрывных работ в горном деле и промышленности: учебное пособие. — М.: Изд-во «Горная книга», Изд. МГГУ, 2009. — 670 с.

5. Совмен В. К., Кутузов Б. Н., Марьясов А. Л., Эквист Б. В., Токаренко А. В. Сейсмическая безопасность при взрывных работах: Учебное пособие. — М.: Изд-во «Горная книга», 2002. — 228 с.

6. Господариков А. П., Зацепин М. А. Математическое моделирование нелинейных краевых задач геомеханики // Горный журнал. — 2019. — № 12. — С. 16—20. DOI: 10.17580/ gzh.2019.12.03.

7. Цейтлин Я. И., Смолий Н. И. Сейсмические и ударные воздушные волны промышленных взрывов. — М.: Недра, 1981. — 192 с.

8. Цибаев С. С., Ренев А. А., Позолотин А. С., Мефодьев С. Н. Оценка влияния динамических сейсмических воздействий на устойчивость подземных горных выработок // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2020. — № 2. — С. 101–111. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-2-0-101-111.

9. Segarra P., Sanchidrián J. A., Castedo R., López L. M., Del Castillo I. Performance of some coupling methods for blast vibration monitoring // Journal of Applied Geophysics. 2015. Vol. 112. Pp. 129—135.

10. Kumar R., Choudhury D., Bhargava K. Determination of blast-induced ground vibration equations for rocks us-ing mechanical and geological properties // Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 2016. Vol. 8. No 3. Pp. 341—349. DOI: 10.1016/j. jrmge.2015.10.009.

11. Gui Y. L., Zhao Z. Y., Jayasinghe L. B., Zhou H. Y., Goh A. T. C., Tao M. Blast wave induced spatial variation of ground vibration considering field geological conditions // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2018. Vol. 101. Pp. 63—68. DOI: 10.1016/j.ijrmms.2017.11.016.

12. Li J. C., Li N. N., Chai S. B., Li H. B. Analytical study of ground motion caused by seismic wave propagation across faulted rock masses // International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics. 2017. Vol. 42. No 1. Pp. 95—109. DOI: 10.1002/nag.2716.

13. Бульбашева И. А. Управление сейсмическим воздействием взрывов на опоры ЛЭП при открытой разработке месторождений. Автореф. дис. канд. техн. наук, специальность 25.00.20. — СПб.: Санкт-Петербургский горный университет, 2019. — 19 с.

14. Коршунов Г. И., Бульбашева И. А., Афанасьев П. И. Исследование сейсмического воздействия на линии электропередач при ведении взрывных работ // Безопасность труда в промышленности. — 2019. — № 4. — С. 39—43.

15. Зыков В. С., Иванов В. В., Соболев В. В. Исследование влияния массовых промышленных взрывов на устойчивость подземных горных выработок при открыто-подземной разработке угольных месторождений // Безопасность труда в промышленности. — 2018. — № 11. — С. 19—23.

16. Игнатенко И. М., Яницкий Е. Б., Дунаев В. А., Кабелко С. Г. Трещиноватость породного массива в карьере рудника «Железный» АО «Ковдорский ГОК» // Горный журнал. — 2019. — № 10. — С. 11—15.

17. Кутузов Б. Н., Тюпин В. Н. Определение размеров зон деформирования трещиноватого массива взрывом заряда ВВ // Изестия вузов. Горный журнал. — 1983. — № 4. — С. 53—58.

18. Тюпин В. Н. Взрывные и геомеханические процессы в трещиноватых напряженных горных массивах. — Белгород: ИД «Белгород» НИУ «БелГУ», 2017. — 192 с.

19. Ткачук К. М., Ткачев С. И. Исследование действия взрыва колонкового заряда с использованием скоростной киносъемки // Изестия вузов. Горный журнал. — 1966. — № 4. — С. 73—76.

20. Тюпин В. Н. Эффективность дробления горных пород взрывом при предварительном закрытии макротрещин // Горный журнал. — 1978. — № 9. — С. 41—44.