CS215565B1

CS215565B1 - Method of determination and evaluation of seismic effects of the mass blasting on the stability of mining workings

Info

Publication number: CS215565B1
Application number: CS43880A
Authority: CS
Inventors: Bretislav Stas
Original assignee: Bretislav Stas
Priority date: 1980-01-23
Filing date: 1980-01-23
Publication date: 1982-08-27

Description

Způsob zjiSťování a oceňování seismických účinků hromadné střelby na stabilitu důlních dčlA method for detecting and evaluating the seismic effects of mass firing on the stability of mine workings

Předmětem vynálezu je způsob zjišťování a oceňování seismických účinků hromadné střelby na stabilitu posuzovaných důlních děl v konkrétních podmínkách horninového prostředí zájmových důlních areálů hlubinných dolů, respektující konkrétní strukturně- tektonický charakter vnitřní geologické stavby zájmové oblasti, parametry a teohnioké provedení oosuzovaných důlních děl i geometrické a technické parametry rozruchovýoh bází realizovanýoh dílčích hromadných střeleb.The object of the invention is a method of determination and evaluation of seismic effects of mass shooting on the stability of assessed mine workings in specific conditions of the rock environment of the mining areas of the underground mines respecting the specific structural-tectonic character of the inner geological structure of the area. parameters of the excitement bases realized partial mass firing.

Jdou známý způsoby zjiSťování seismických účinků hromadné střelby pomocí akcelometrických metod, zejména vSak různých druhů průmyslových rozruchů na stavební objekty a konstrukce, užívaných zejména v inženýrském stavitelství. Předmětné metody vSak umožňují jen relativní oceňo215 565 vání vlivů seismických účinků jen na povrohová objekty, současné maximálně však jen ve 4 blízko sebe ležioíoh pozorovacích bodeoh dp několika málo desítek metrů. Použití těohto metod pro měření v konkrétních důlních podmínkách je z hlediska jejioh současně realizovatelné malé kapacity měření jen v malém pozorovacím okruhu i z hlediska jiskrové bezpečnosti jen velmi obtížné nebo omezeně použitelné, tedy neekonomické, pro řešeni souvisejících dílčíoh problémů vůbec nerealizovatelné.There are known methods for detecting the seismic effects of mass firing by means of accelerometric methods, in particular of various kinds of industrial commotion on buildings and structures, used in particular in civil engineering. However, the present methods allow only a relative valuation of the effects of seismic effects only on the surface objects, but at the same time only a maximum of 4 observation points lie within a few tens of meters. The use of these methods for measurement in specific mining conditions is, from the point of view of their simultaneous low capacity measurement only in a small observation circuit and in terms of intrinsic safety, very difficult or limited to use, ie uneconomical, to solve related partial problems at all.

Pro věrohodné zjišťování a oceňování seismických účinků rozruchů na důlní díla je nutno jako základní vstupní údaje zjistit, které různé druhy elastiokýoh vln, generované hromadnou střelbou, na předmětná lokalitě vystupují, jaká jsou konkrétní dráhy- jejich prostorového šíření, která vlna z nich je nositelkou maximálního přenosu energie a jaká je její frekvence, jakýoh konkrétních velikostí dosahují amplitudy hmotných posunů v dílčíoh pozorovacích bodech a současné zjištění všeoh výše uvedených informací predisponovaných jedním společným rozruchem, a to v co nejrozsáhlejší a nejhustší síti pozorovacích bodů v oelé zájmová oblasti.In order to reliably assess and evaluate the seismic effects of commotion on mine workings, it is necessary to ascertain the basic input data, which different types of elastic waves generated by mass firing at the site, what are the specific paths of their spatial propagation, which wave carries the maximum and the frequency of the energy transfer, the specific magnitude of the magnitude of the material displacements at the partial observation points, and the simultaneous detection of all the above information predisposed by one common excitement, in the largest and densest network of observation points in a wide area of interest.

Současně známe akoelerometrioká metody získání těohto potřebných informací neumožňují. Způsob dle vynálezu spočívá ve využití důlně-seismioké metody, jejíž aplikace vyhovuje jiskrové bezpečnosti i v důlních podmínkáoh s nebezpečím výbuchu, která získání všech potřebných informací umožňuje.At the same time, we know the jakelerometriok methods of obtaining this necessary information. The method according to the invention consists in the use of a mining-seismic method, the application of which complies with intrinsic safety even in mining conditions with a risk of explosion, which allows obtaining all necessary information.

Uvedená nedostatky odstraňuje způsob zjišťování a oceňování seismických účinků hromadné střelby na stabilitu důlníoh děl dle vynálezu, vycházející ze skutečné geologické stavby zájmové oblasti, jejího konkrétního strukturně tektonického charakteru, skutečných fyzikálních charakteristik zájmového horninového prostředí v předmětném důlním areálu, z prostorových poloh konkrétních parametrů a technického provedení realizovaných důlníoh děl ze skutečné prostorové polohy a konkrétních geometrických a teohniokýoh paremetrů realizované rozruohové báze hromadná střelby, podle vynálezu, jehož podstatou je, že pozorovací hody se umístí v známých prostorových polohách předmětného důlního areálu v důlníoh chodbách nebo důlních vrtech dle konkrétních přístupových podmínek predisponovaných skutečným stavem rozfárávky předmětného důlního areálu, a to ve vzájemných rozestupech 10 až 500 i více metrů, dle konkrétního plošného rozsahu zájmové oblasti a požadované detailnosti výslednýoh informací. Z časových údajů příchodů elastiokýoh vln generovaných rozruchem v rozruohové bázi, hromadné střelby, pozorovaných v jednotlivých pozorovaoíoh bodeoh se určí průběhy hedochronu všeoh na předmětné lokalitě vystupujíoíoh typů elastiokýoh vln, z nichž se určí prostorové dráhy šíření všeoh dílčíoh pozorovaných typů elastických vln od těžiště ohniska rozruchu k jednotlivých pozorovacím bodům. Z příslušných hodoohron jednotlivých typů elastiokýoh vln a z konkrétně zjištěných hodnot velikostí amplitud hmotových posunů pozorovaných v jednotlivých pozorovaoíoh bodeoh se určí útlumové charakteristiky změn velikosti amplitud hmotových posunů pro jednotlivá typy elastiokýoh vln jako funkee změny vzdálenosti a velikosti realizovaného rozruchu, z nich se určí útlumové charakteristiky směn hmotových rychlostí jako funkce změny vzdálenosti a velikosti realizovaného rozruchu. Dle konkrétních petrografiekýoh a fyzikálních charakteristik konkrétního horninového prostředí obklopujícího zájmová důlní díla se stanoví kritická hodnoty hmotových rychlostí přípustná pro zajištění stability konkrétního posuzovaného důlního díla, a to s ohledem na jeho skutečné rozměrové parametry, technické provedení a způsob a kvalitu vyztužení. Srovnáním příslušných kritických hodnot hmotových rychlostí s průběhy útlumových charakteristik změn hmotových rychlostí se určí kritické vzdálenosti dílčích pásem s různým stupněm ovlivnění seismickými účinky, což umožňuje ocenit z hlediska bezpečnosti stupeň ohrožení, tedy možnost poručení stability posuzovaného důlního díla nalézajícího se v konkrétní vzdálenosti od ohniska rozruchové báze, tedy z hlediska vlivu různé velikosti seismiokýoh účinků elastických vln na důlní díla, vyvolávaných realizovanou hromadnou střelbou konkrétních geometrických a technických parametrů.These deficiencies are eliminated by the method of detecting and evaluating the seismic effects of mass shooting on the stability of mining works according to the invention, based on the actual geological structure of the area of interest, its specific structural tectonic character, actual physical characteristics of the rock environment in the mining area, realization of realized mine works from real spatial position and concrete geometric and teohniokýoh parameters of realized excitement of mass shooting base, according to the invention, whose essence is that the observation throws are placed in known spatial positions of the given mine complex in mine corridors or mine boreholes according to specific access conditions predisposed the actual state of tearing the mine in question, at intervals of 10 to 500 meters, according to the specific area of interest and the required detail of the resulting information. From the time data of the arrival of the elastic waves generated by the excitement in the excitement base, mass firing observed in the individual observation points, the course of the hedochrons of the altitudes on the given locality are determined. to individual observation points. The attenuation characteristics of the changes in the magnitude of the mass shift amplitudes for each type of elastic wave as a function of the variation in the distance and magnitude of the disturbance, from which the attenuation characteristics of the shifts are determined mass velocities as a function of distance and magnitude change. According to the specific petrography and physical characteristics of the particular rock environment surrounding the mine workings, critical mass velocities are allowed to ensure the stability of the particular mine work, taking into account its actual dimensional parameters, technical design and method and quality of reinforcement. By comparing the relevant mass velocity values with the attenuation characteristics of the mass velocity changes, the critical distances of the subbands with different degrees of seismic effects are determined, which makes it possible to assess the degree of danger from safety point of view. base, ie in terms of the effect of different magnitude seismiokýoh effects of elastic waves on mine workings, induced by mass shooting of specific geometric and technical parameters.

Výhody způsobu dle vynálezu se projevují v tom, že pro konkrétní geologicko-fyzikální podmínky zájmové důlní lokality lze pro různé provozhě-teehnioké parametry rozruchů hromadných střeleb stanovit kriteria limitních vzdáleností od ohniska rozruchu pro dílčí bezpečnostní pásma, tj. bezpečné přechodové, nebezpečné, včetně jejioh šířek. Pro každé konkrétně posuzované drtini dílo lze v předstihu stanovit, zda a v kterém pásmu ovlivnění se nalézá nebo bude nalézat, a to s ohledem na jeho polohu a vzdálenost od ohniska rozruchu a konkrétní provozně-teohnické parametry realizované hromadné střelby, včetně ocenění stupně vlivu rozruchem vyvolaných seismických účinků na jeho stabilitu. Způsob umožňuje předstihově zpřesnit názor na bezpečnost praoí toho kterého pracoviště s ohledem na jeho možné ovlivnění seismickými účinky vyvolávanými hormadnými střelbami různých parametrů, a to s ohledem na problematiku zajištění nepřetržitého provozu. Umožňuje dále stanovit, že pokud posuzované důlní dílo se nalézá v bezpečné zóně, může důlní prvoz za posuzovaných provozněteohnickýoh podmínek rozruchu probíhat kontinuálně, bez odvolávání osádek i v průběhu procesu provádění hromadné střelby. Umožňuje stanovit, že pokud posuzované důlní dílo se nalézá v nebezpečné zóně, je stabilita předmětného důlního díla, za posuzovaných provozněteohnickýoh podmínek rozruchu, může být ohrožena a osádky v průběhu procesu provádění hromadné střelby musí být z ohroženého pracoviště odvolány. Způsob podle vynálezu umožňuje v předstihu stanovit, do jaké vzdálenosti se může to které konkrétní důlní dílo, v konkrétních provozně-techniokýoh a prostorových podmínkách, přiblížit bez nebezpečí, tj. bez mimořádně provozně-bezpečnostních opatření k ohnisku rozruchu hromadné střelby těch kterých provozně-teohnickýoh parametrů a v té které prostorové poloze, a tím umožňuje pronikavé zvýšení bezpečnosti důlních prací, předstihově oceňovat stupeň ohroženi toho kterého důlního díla, což umožňuje zvýšení· účinnosti a efektivnosti řízení v projekční i provozní fázi výrobních procesů se značným bilančním přínosem i efektem v produktivitě praoí. Dosavadní známé akceleronietrioké metody výše uvedené výhody, které umožňuje způsob dle vynálezu, neumožňují.The advantages of the method according to the invention result in the fact that for the particular geological-physical conditions of the mining site of interest it is possible to determine the criteria of limit distances from the focal point for partial safety zones, ie safe transient, dangerous, including its widths. It can be determined in advance for each specifically assessed pulp work whether and in which zone of influence it is or will be found, taking into account its location and distance from the outbreak and the specific operational-theo-technical parameters of the mass shooting realized, including induced seismic effects on its stability. The method makes it possible to clarify in advance the opinion of the safety of each workplace with regard to its possible influence on seismic effects induced by hormone firing of various parameters with regard to the issue of ensuring continuous operation. It also makes it possible to provide that, if the mine under assessment is located in a safe zone, the mine first can be operated continuously under the operating disturbance conditions under consideration, without recalling the crews, even during the mass shooting process. It makes it possible to establish that, if the mine under assessment is located in a danger zone, the stability of the mine in question, under assessed operational conditions, may be endangered and the crews must be removed from the endangered workplace during the mass shooting process. The method according to the invention makes it possible to determine in advance how far a particular mine can be approached in the absence of danger, i.e. without extraordinary operational safety precautions, to a focal point of the massive firing of those particular operational-technical structures. parameters and in which spatial position, thus allowing a sharp increase in the safety of mining operations, to assess in advance the degree of threat to each mine work, which allows to increase the efficiency and effectiveness of management in the design and operational phases of production processes with considerable balance benefits and effect in labor productivity . The prior art known accelerantiethro methods do not allow the aforementioned advantages of the method of the invention.

Dílčí pozorovací body se rozloží v zájměvé oblasti s ohledem na známou současnou i výhledovou polohu ohniska hromadné střelby a současnou šít i výhledové rozložení sítě zájmových důlních děl, které mají být v současnosti i výhledově posuzovány z hlediska působení vlivů seismických účinků generovaných hromadnými střelbami na jejich stabilitu, a to tak, aby bylo možno konstruovat hodochrony v co nejdelšíeh úsecích, pokud možno od polohy 00 nejblíže Ohniska roaraohu. až do polohy nejvzdálenějšího důlního .díla, které má být posuzováno, od ohniska rozruchu, nutno vyloučit pokud možno extrapolaci výsledků.Partial observation points shall be distributed in the area of interest, taking into account the known current and prospective location of the outbreak of mass shooting and the current sew and prospective layout of the network of mine workings to be assessed. , so that it is possible to construct hodochrons in the longest possible sections, preferably from the position 00 closest to the focus of the roaraoh. up to the position of the farthest mining part to be assessed from the outbreak, the extrapolation of results should be avoided as far as possible.

Snímače v pozorovacích bodech se orientují do polohy maximálního příjmu podélných vln vyoházejíoích z ohniska rozruchu. V dílčích pozorovacích bodech se sleduje současně x a z-složku zájmových vln. Pokusná odpaly hromadné střelby v rámci parametrických měření se provádějí postupně, kaskádovitě od malých náloží např. 100 kg, pro doladění registrační aparatury přes střední 500 kg, velké 2 000 kg až maximální např. 4 000 kg. Registrace se provádějí více variantně, s velkým zesílením pro bezpe.čnó zjiětění časových údajů pro konstrukci hodoohronů, s menším zesílením pro registraci maximálních amplitud bez Vkreslení pro konstrukci útlumových aharakteristik. Z údajů zjištěných na seismogrameoh v jednotlivých pozorovacích bodech, pro které je třeba stanovit přesné prostorové vzdálenosti ohniska rozruchu od předmětného pozorovacího bodu, se sestaví graf hodochronu a rychlostí charakteristiky pro všechny vystupující základní typy elastických vln, tj. přímé vlny a lomené vlny na různých rozhraních. Dle průběhů dílčích pozorovaných hodoohron a rychlostních charakteristik se stanoví prostorové dráhy šíření pro jednotlivé pozorované typy elastických vln. Do grafu hodoohron se na dílčí pozorované hodoohrony vynesou v příslušných pozorovacích bodech v nioh stanovené velikosti amplitud posunů hmotných bodů dle podrobné analýzy změn jejich dynamiky se z nich určí hlavní zájmová vlna, která je nositelkou a zprostředkovává maximální přenos energie v konkrétním horninovém prostředí a v konkrétních geologioko-tektoniokýoh podmínkáoh zájmové lokality. Pro předmětnou vlnu s maximálním přenosem energie se určí útlumové charakteristiky amplitud hmotových posunů jako funkce vzdálenosti pro příslušné velikosti náloží hromadných střeleb. Pomooí převodového oejohovního grafu, dle konkrétních technických parametrů použité registrační aparatury, se provede transformace útlumových charakteristik amplitud hmotovýoh posunů na útlumové charakteristiky hmotových rychlostí, které se zobrazí v grafu v závislosti na změně vzdáleností dílčích pozorovacích bodů od ohniska rozruchu, a to samostatně pro všechny realizované dílčí velikosti náloží v rámci provedených parametrických měření. Vymezení kritických hodnot hmotovýoh rychlostí pro dílčí zóny různého ovlivnění seismickými účinky, a to dle konkrétních fyzikálních charakteristik zájmového horninového prostředí:Sensors at the observation points are oriented to the maximum longitudinal wave reception position from the focal point. At partial observation points, the x and z-component of the waves of interest are simultaneously monitored. Experimental firing of mass firing within parametric measurements are carried out gradually, cascading from small charges, eg 100 kg, to fine-tune the registration apparatus over the medium 500 kg, large 2000 kg to a maximum of eg 4000 kg. The registrations are performed in several variants, with a large gain for safely detecting timing data for the construction of the clocks, with a smaller gain for the registration of the maximum amplitudes without plotting for the construction of attenuation characteristics. From the seismogrameoh data at each observation point for which the exact spatial distances of the stirrer focal point from the observation point need to be determined, a graph of Hodochron and characteristic velocity for all emerging basic types of elastic waves, ie straight and broken waves at different interfaces . The spatial paths of propagation for individual observed types of elastic waves are determined according to the courses of partial observed hours and velocity characteristics. In the Hodoohrons graph, the respective observed Hodoohrons are plotted at the respective observation points at the given magnitude of the mass point displacement amplitudes according to a detailed analysis of their dynamics changes to determine the main wave of interest which carries the maximum energy transfer in a particular rock environment. geologioko-tektoniokýoh conditions of interest site. The attenuation characteristics of the mass displacement amplitudes shall be determined for the subject wave with maximum energy transfer as a function of distance for the respective bulk firing charge sizes. Using the conversion oejohov graph, according to the specific technical parameters of the registration apparatus used, the attenuation characteristics of the amplitudes of mass displacements are transformed into attenuation characteristics of mass velocities, which are displayed in the graph as a function of the distances of partial observation points. partial charge sizes within parametric measurements. Determination of critical mass velocity values for sub-zones of different influences by seismic effects, according to specific physical characteristics of the rock environment of interest:

hranice bezpečného pásma je definována vztahem:the safe zone boundary is defined by:

hranice nebezpečného pásma je definována vztahem:the danger zone boundary is defined by:

U.AT.

kde i - pevnost v tahu i - měrná hmotnostwhere i - tensile strength i - specific gravity

V^ - ryohlost šíření elastických vln - hmotová ryohlost přičemž přechodové pásmo leží mezi hranicemi bezpečného a nebezpečného pásma.V - velocity of elastic wave propagation - mass velocity where the transition zone lies between the boundaries of the safe and dangerous zones.

Příslušné mezní hodnoty pro hranice bezpečného a nebezpečného pásma se vynesou do grafu útlumových charakteristik hmotovýoh rychlostí, z kterého v této formě lze vyčíst /The respective limit values for the boundaries of the safe and hazardous zones shall be plotted in the mass velocity attenuation graph from which, in this form,

všechny potřebné infoxmaoe pro oceňování seismických účinků hromadné střelby na stabilitu důlních dšl v konkrétním horninovém prostředí, ve kterém byla realizována předmětná parametrická měření.all the necessary infoxmaoe for valuing the seismic effects of mass firing on the stability of mining mines in a particular rock environment in which the parametric measurements were performed.

Způsob dle vynálezu lze použít ve všech horninových prostředích uhelných, lignitových, rudných i nerudných ložisek, užitkových nerostů i v podmínkách s nebezpečím výbuchu, pro zjišťování a oceňování seismických účinků hromadných střeleb na stabilitu nejen důlních děl, ale i povrchových objektů, přičemž ohniska hromadných, ale i běžných provozních střeleb, mohou být situována v podzemí i na povrohu v lomech a skrývkových řezech, lze jej využít ve všeoh provozech báňských, při oceňování technických odpalů při stavbě přehrad, silničních staveb, stavbě metra apod.The method according to the invention can be used in all rock environments of coal, lignite, ore and non-ore deposits, utility minerals as well as in potentially explosive conditions, for detecting and evaluating seismic effects of mass firing on the stability of mine workings as well as surface objects. but also common operational fire, can be located underground and on the surface in quarries and overburden cuts, it can be used in all mining operations, in the valuation of technical launches in the construction of dams, road construction, metro construction, etc.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Method of determination and valuation of seismic effects of mass shooting on the stability of mine workings, based on the actual geological structure of the area of interest, its specific structure-tectoniocular character, actual physical characteristics of the rock environment in the mine site, spatial positions, specific parameters and technical implementation of realized mine from the real spatial position and specific geometrlokýoh and technical parameters of the eruption base of mass shooting, in terms of the safety of mining work lead to a higher assessment of the degree of threat and vulnerability to stability of a particular mine located at a specific distance from the focal point technical parameters, characterized in that the observation points are located in known spatial According to the specific access conditions predisposed to the actual state of tearing of the given mining area, at mutual spacing of 10 to 500 meters or more according to the specific area of the area of interest and the required detail of the resulting Information, the time data arrivals of elastic waves generated by the excitement in the excitement of mass firing observed at individual observation points determine the course of the hochochrones of all types of emerging elastic waves, from which the spatial paths of propagation of all partial observed types of elastic waves from gravitational focus to individual observation points are determined, whereby the respective values of the individual types of elastic waves and, in particular, the values of the magnitude of the mass displacement amplitudes observed at attenuation characteristics of changes in magnitude of amplitudes of mass shifts for individual types of elastic waves as a function of distance and magnitude of disturbance are determined, from which attenuation characteristics of changes in mass velocities are determined as a function of variations in magnitude and magnitude of disturbance according to specific petrographiocyms and physical characteristics The critical mass velocities permissible to ensure the stability of the particular mine under consideration in respect of its actual dimensional parameters, technical design and method and quality of reinforcement shall be determined with respect to the particular rock environment surrounding the mine under consideration. The locations of the observed attenuation characteristics of the mass velocity changes are determined by the critical distances for safe and dangerous zones with different the degree of seismic effects generated by the fuss of mass shooting of various geometrical and technical parameters.