Определение сейсмобезопасных расстояний

Цель и задачи занятия. Изучение сейсмической опасности массовых взрывов на горных предприятиях.

Содержание занятия. Расстояния (м), на которых колебания грунта, вызываемые однократным взрывом сосредоточенного заряда ВВ, становятся безопасными для зданий и сооружений, определяются по формуле:

, (11.1)

где r_с – расстояние от места взрыва до охраняемого здания (сооружения), м; - коэффициент, зависящий от свойств грунта в основании охраняемого здания (сооружения); - коэффициент, зависящий от типа здания (сооружения) и характера застройки; - коэффициент, зависящий от условий взрывания; - масса заряда, кг.

Значения коэффициента

Скальные породы плотные ненарушенные……………………………………………5

Скальные породы, нарушенные, неглубокий слой мягких грунтов на

скальном основании..………………………......................……....................................8

Необводненные песчаные и глинистые грунты глубиной более 10 м........…….......12

Почвенные обводненные грунты и грунты с высоким уровнем

грунтовых вод.………………………...............................................……......................15

Водонасыщенные грунты............…………………………..............…….....................20

Примечание. В тех случаях, когда характеристика грунта не в полной мере соответствует приведенной выше или известна ориентировочно, следует принимать для расчета большее ближайшее значение коэффициента .

Значения коэффициента

Одиночные здания и сооружения производственного назначения с железобетонным или металлическим каркасом…………….………………………………..……1

Одиночные здания высотой не более двух-трех этажей с кирпичными и подобными стенами………………………………….……………………………….…….1,5

Небольшие жилые поселки……………………………………………………………2

Примечание.При взрывании на расстоянии менее 100 м от зданий или сооружений сейсмическое действие взрыва имеет локальный характер, и поэтому определенная с помощью формулы (11.1) предельно допустимая масса заряда получается заниженной. Допускается при необходимости увеличение этой массы

Значения коэффициента

Камуфлетный взрыв и взрыв на рыхление…………............................................1

Взрыв на выброс………………………………………………………………….0,8

Взрыв полууглубленного заряда………………………………………………...0,5

Примечания:

1. При размещении заряда в воде или в водонасыщенных грунтах значения коэффициента следует увеличить в 1,5-2 раза.

2. При взрыве наружных зарядов на поверхности земли сейсмическое действие не учитывается.

Сейсмическая безопасность зданий и сооружений при взрывах предполагает отсутствие повреждений, нарушающих нормальное их функционирование (вероятность появления в отдельных зданиях и сооружениях легких повреждений составляет около 0,1).

При одновременном (без замедления) взрывании группы из зарядов ВВ общей массы в тех случаях, когда расстояние от охраняемого объекта до ближайшего заряда и до наиболее удаленного заряда различаются не более чем на 20 %, безопасное расстояние (м)

(11.2)

При большем различии в расстояниях охраняемый объект будет находиться вне сейсмически опасной зоны, если будет соблюдаться условие:

(11.3)

где - число зарядов ВВ; - масса отдельного заряда ВВ, кг; - расстояние от отдельного заряда ВВ до охраняемого объекта, м.

При неодновременном взрывании зарядов ВВ общей массой со временем замедления между взрывами каждого заряда не менее 20 мс безопасное расстояние (м)

(11.4)

При определении и можно не учитывать заряды, масса которых в 3 раза и более меньше массы максимального заряда взрываемой группы.

В тех случаях, когда расстояние от крайних зарядов массой до охраняемого объекта различается более чем на 20 %, будет соблюдаться условие:

(11.5)

При определении не учитываются заряды, для которых величина в 3 раза и более меньше максимальной из всей взрываемой группы.

При взрывании групп зарядов с замедлениями между взрывами в отдельной группе менее 20 мс каждую такую группу следует рассматривать как отдельный заряд с общей массой для группы определять по формулам (11.4), (11.5), где - число групп.

Методы определения безопасных расстояний относятся к зданиям, находящимся в удовлетворительном техническом состоянии.

При наличии повреждений в зданиях (трещин в стенах и т.п.) безопасные расстояния, определенные по формулам (11.1) – (11.5), должны быть увеличены. Это увеличение устанавливается по заключениям специализированных организаций. При отсутствии таких заключений безопасные расстояния должны быть увеличены не менее чем на 2 раза.

Приведенный расчет относится к зданиям обычного типа, находящимся в удовлетворительном техническом состоянии. При наличии в зданиях повреждений (трещин в стенах и т. п.) безопасные расстояния должны быть увеличены не менее чем в 2 раза. По этой же причине при проведении многократных взрывов вблизи одних и тех же охраняемых объектов рассчитанные безопасные расстояния должны увеличиваться не менее чем в 2 раза.

Указанные методы определения безопасных расстояний неприменимы для зданий и сооружений уникального характера (здания атомных электростанций, башни, высотные здания, монументальные общественные здания и т.п.) и для ответственных и сложных инженерных сооружений должны решаться с привлечением специализированных организаций.

Расчет радиуса сейсмоопасной зоны основан на значении допустимых скоростей колебаний для зданий, равном 10 см/с.

На основе зависимости скорости колебаний сооружения от величины

(11.6)

возможно использование формулы

, (11.7)

где V_с — допустимая скорость колебаний сооружений, см/с; — общая масса ВВ, кг.

Приведенная формула позволяет приближенно оценивать сейсмическую опасность взрывов для старых зданий и сооружений, если известны для них допустимые величины скоростей колебания. Ориентировочные значения допустимых скоростей для некоторых сооружений приведены в таблице 11.1.

При взрывании посекционно групп зарядов ВВ в зависимости от времени замедления между очередями соблюдают следующие правила:

а) при времени замедления между взрывами в 1 с и более расчет производится для очереди с наибольшей массой одновременно взрываемых зарядов;

б) при короткозамедленном взрывании допустимая масса зарядов (кг) в каждой ступени замедления определяется формулой

(11.8)

где -максимально допустимая масса зарядов при мгновенном взрывании, кг.

Общая масса зарядов (кг) при короткозамедленном взрывании рассчитывается по формуле

, (11.9)

где n — число ступеней замедления при интервалах замедления между взрывами не менее 50 мс.

При взрывании около современного жилого здания с площадью основания не менее 300 м² величина предельно допустимого сосредоточенного заряда (кг) на расстоянии от 1 до 25 м может определяться по формуле

(11.10)

а для промышленных зданий и сооружений – по формуле

(11.11)

где Q — допустимый заряд при мгновенном взрывании, кг; r — наименьшее расстояние от зарядов до фундамента здания, м.

При короткозамедленном взрывании получающиеся по последним формулам значения зарядов можно использовать в каждой группе с замедлением не менее 50 мс. Общая масса заряда при этом не ограничена.

Таблица 11.1 - Ориентировочные значения допустимых скоростей для некоторых зданий.

Тип сооружения	Допустимые скорости колебания, см/с
Многократные взрывы	Однократный взрыв или аварийный
Крупнопанельные жилые здания, ветхие здания, исторические и архитектурные памятники
Жилые и общественные здания всех типов, кроме крупнопанельных; административно-бытовые и промышленные здания, имеющие деформации; котельные
Административно-бытовые и промышленные здания, промплощадки; высокие трубы; железобетонные тоннели; транспортные эстакады; водонасыщенные песчаные откосы
Одноэтажные каркасные промышленные здания, металлические и монолитные железобетонные сооружения, гидротехнические тоннели, откосы малосвязных пород, входящие в состав ответственных сооружений
Откос уступов на карьерах в малосвязных породах или при наличии неблагоприятно ориентированной трещиноватости
Откосы уступов в прочных породах

Пример. Взрывные работы производятся в глинистых грунтах методом скважинных зарядов вблизи зданий и сооружений на расстоянии 800 м. Масса мгновенно взрываемого заряда Q = 400 т, показатель действия взрыва принят n = 2, Определить, находятся ли здания и сооружения на сейсмически безопасном расстоянии от места взрыва.

Решение. Определяем сейсмобезопасное расстояние, приняв для глинистых грунтов, на которых построены здания, kс = 9.

Для п = 2, = 8

м.

Здания и сооружения находятся на сейсмобезопасном расстоянии от взрываемого блока.

Задача 1. Определить сейсмобезопасное расстояние для зданий и сооружений при взрыве скважинных зарядов. Общая масса заряда 200 т. Породы в основании зданий и сооружений, как и взрываемые породы, скальные.

Задача 2. Определить сейсмобезопасное расстояние при взрыве 10 камерных зарядов, рассчитанных на выброс (п = 2). Масса каждого заряда 25 т. Здания и сооружения построены на глинистых грунтах.

Задача 3. В карьере на расстоянии 350 м от места ведения взрывных работ расположена мастерская. Породы в основании мастерской скальные, сильнотрещиноватые.

Определить возможную максимальную массу одновременно взрываемых зарядов, обеспечивающую безопасность по сейсмическому воздействию.

Задача 4. В монолитных скальных породах выполняется взрыв камерных зарядов рыхления. Общая масса зарядов 2×105 кг. Охраняемые объекты построены на трещиноватых скальных породах. Определить сейсмобезопасное расстояние.

РАБОТА №12.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАССТОЯНИЙ, БЕЗОПАСНЫХ ПО ДЕЙСТВИЮ УДАРНОЙ ВОЗДУШНОЙ ВОЛНЫ

Цель и задачи занятия. Изучение распространения ударной воздушной волны для расчета безопасных расстояний.

Содержание занятия. Безопасные расстояния от воздействия ударной воздушной волны (м) рассчитываются по формулам

(12.1)

где Q — масса заряда, кг; и — коэффициенты пропорциональности (таблица 12.1).

Вторая формула применяется для открытых зарядов больше 10 т при 1,2 и 3 степенях безопасности и углубленных зарядов более 20 т.

Свойства ВВ при расчете безопасных расстояний, как правило, не учитываются.

В случае защиты объекта преградой от воздушной волны безопасное расстояние может быть уменьшено, более чем в 2 раза. При наличии за местом взрыва в радиусе меньше прочных преград в виде стен, валов, насыпей и т. п., в направле­нии, противоположном этим преградам радиус опасной зоны дол­жен увеличиваться вдвое.

Безопасное расстояние по действию воздушной волны на человека при взрыве накладного заряда (м) определяется по формуле

(12.2)

Таблица 12.1 - Коэффициентов k и k

Степень безопасности	Возможное повреждение	Открытый заряд	Заряд, углубленный на свою высоту
Q	k	k	Q	k	k
	Отсутствие повреждений	<10	50-150	-	<20	20-50	-
>10	-		>20	-
	Случайные повреждения остекленения	<10	10-30	-	<20	5-12	-
>10	-		>20	-
	Полное разрушение остекленения. Частичные повреждения рам, дверей, нарушение штукатурки и внутренних легких перегородок	<10	5-8	-		-	-
>10	-	30-50		2-4	-
	Разрушение внутренних перегородок, рам, дверей бараков, сараев и т.д.	-	2-4	-		1-2	-
	Разрушение малостойких каменных и деревянных зданий, опрокидывание ж.-д. составов, повреждение линий электропередачи	-	1,5-2	-		0,5-1	-
	Пролом прочных кирпичных стен, полное разрушение коммунальных сооружений, повреждение ж.-д. мостов и полотна	-	1,4	-	Разрушение в пределах воронки

Примечание. Взрыв заряда в воде на глубине меньше полутора высот заряда следует рассматривать как взрыв открытого заряда.

Пример.Определить безопасное расстояние по действию воздушной волны, с учетом 3-й степени безопасности, при взрыве блока скважинных зарядов общей массой 160 000 кг.

Решение. Определяем безопасное расстояние по действию воздушной волны. Согласно таблице 12.1 коэффициент .

Тогда

(12.3)

Задача 1. Определить, на каком расстоянии от диспетчерской СЦБ может быть построен расходный склад ВВ на 200 т.

Задача 2. Определить безопасное расстояние по действию воздушной волны на человека, если масса взрываемого наружного заряда составляет 200 кг.

Задача 3. Определить безопасное расстояние по действию воздушной волны на здания и сооружения при массовом взрыве скважинных зарядов. Общая масса одновременно взрываемого заряда 50 т.

Задача 4. Определить минимальное расстояние от жилых домов, если с соблюдением первой степени безопасности следует уничтожить 20 кг ВВ в укрытии.

Литература

1. Единые правила безопасности при взрывных работах. - М.:НПООБТ, 1992. - 238с.

2. Суханов А.Ф., Кутузов Б.Н. Разрушение горных пород взрывом. -М.:Недра, 1976. - 334с.

3. Таранов П.П., Гудзь А.Т. Разрушение горных пород взрывом. -М.:Недра, 1976. - 253с.

4. Перечень рекомендуемых промышленных взрывчатых материалов, приборов взрывания и контроля.- М.:Недра, 1987. - 60с.

5. Технические правила ведения взрывных работ на дневной поверхности.- М.:Недра, 1972. - 239с.

6. Кутузов Б.Н. Лабораторные и практические работы по разрушению горных пород взрывом. - М.:Недра, 1981. - 125с.

7. Яременко Н.Е., Светлов Б.Я. Теория и технология промышленных взрывчатых веществ. – М:. Промстройиздат, 1975.-239 с.

8. Кутузов Б.Н. Разрушение горных пород взрывом. Взрывные технологии в промышленности. - М.: МГГУ, 1994. - 445 с.

9. Кук М.А. Наука о промышленных взрывчатых веществах. - М.: Недра, 1980.-440 с.

10. Кутузов Б.Н., Нишпал Г.А. Технология и безопасность изготовления и применения взрывчатых веществ на горных предприятиях. - М.: МГГУ, 2004.-246 с.

Учебное издание

Романов Василий Иванович