Determining acceptable explosive charge mass under different geological conditions

• Autorzy: Pyra J. , Sołtys A. , Winzer J. , Dworzak M. , Biessikirski A.

Identyfikatory

DOI

10.1515/amsc-2015-0054

Warianty tytułu

PL

Problematyka wyznaczania dopuszczalnych ładunków MW w zróżnicowanych warunkach geologicznych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This article presents a procedure for determining the safety of explosive charges for their surrounding environment, using a limestone mine as a case study. Varied geological structures, as well as other constructions in the surrounding area of a mine, sometimes necessitate the use of two or more ground vibration propagation equations, and thus a variety of explosive charges, depending on the area of rock blasting. This is a crucial issue for the contractor, as it is important to blast the rock as few times as possible, while using the maximum amount of explosive charge for each blast.

PL

Wykonywanie robót strzałowych w górnictwie polega na odpalaniu mas materiału wybuchowego (MW) celem uzyskania dużej ilości odpowiednio rozdrobnionego urobku. W momencie zwiększonego popytu na surowce skalne zakłady górnicze zmuszone są do zwielokrotnienia wykonywania prac strzałowych aby zapewnić regularne dostawy produktu. Konsekwencją takich działań jest ponoszenie dodatkowych kosztów operacyjnych. Celem ich minimalizacji oraz uzyskania jak największej efektywności prowadzonych robót strzałowych jest wydłużanie serii, a więc stosowanie coraz to większych mas ładunków materiałów wybuchowych. Efektem takiego postępowanie jest możliwość wystąpienia w otoczeniu oddziaływania o potencjalnie szkodliwym charakterze m. in. drgania parasejsmiczne. Aby wyeliminować powyższy problem oraz zapewnić niezbędny komfort mieszkańcom, Prawo geologiczne i górnicze, Prawo ochrony środowiska i rozporządzenia wykonawcze nakładają na podmiot wykonujący roboty strzałowe obowiązek ochrony otoczenia, poprzez prowadzenie działalności profilaktycznej w zakresie kontroli, monitorowania oraz wyznaczania dopuszczalnych mas ładunków MW. W momencie gdy nie ma możliwości ograniczenia niepożądanych wpływów dynamicznych po przez zmianę parametrów siatki strzałowej czy modyfikację struktury czasowo-częstotliwościowej drgań, jedyną możliwością staje się ograniczenie całkowitej masy ładunków materiału wybuchowego odpalanego w całej serii oraz mas przypadających na pojedynczy stopień opóźnienia. Podejście takie stanowi w ostateczności jeden ze sposobów minimalizowania niekorzystnego oddziaływania drgań na obiekty budowlane znajdujące się w bezpośrednim otoczeniu kopalni. Metodyka wyznaczania dopuszczalnych mas ładunków MW dla danych warunków górniczo-geologicznych, mimo że w sposób szczegółowy opisana w literaturze fachowej oraz znajdująca szerokie zastosowanie, niekiedy musi zostać zmodyfikowana w zależności od odmiennej struktury masywu skalnego, warunków topograficznych oraz urbanizacyjnych. Zróżnicowana budowa geologiczna złoża oraz struktur geologicznych na których posadowione zostały chronione obiekty budowlane determinuje strukturę częstotliwościową i sposób propagowanych drgań. Istotą w takim przypadkach staje się określenie progu szkodliwości drgań, który pozwoli na bezpieczne prowadzenie robót bez możliwości wystąpienia uszkodzeń na obiektach chronionych zlokalizowanych w otoczeniu kopalń. Dodatkowo jak przedstawiono w artykule może dochodzić do sytuacji gdzie wykonywanie robót strzałowych w jednym miejscu wyrobiska może powodować zupełnie odmienną propagację drgań w różnych kierunkach. Rozpatrując powyższe względy oraz uwzględniając, że często ma się do czynienia z bardzo bliską zabudowę znajdującą się w otoczeniu kopalni niekiedy zachodzi konieczność wyznaczenia dwóch lub więcej równań propagacji drgań parasejsmicznych. Postępowanie takie prowadzi w konsekwencji do wyznaczenia różnych, często odmiennych, dopuszczalnych mas ładunków MW, których detonacja nie powinna powodować niekorzystnego wpływu na obiekty budowlane. Zależności te są zmienne w funkcji miejsca wykonywania robót strzałowych, a tym samym kwestia ta stanowi ważne zagadnienie z punktu widzenia przedsiębiorcy, którego głównym celem jest maksymalizacja jednorazowo odpalanej w serii masy ładunków MW przy równoczesnej minimalizacji liczby odpalanych serii. Jedyne utrudnienie, które może wynikać z wyznaczania w taki sposób ładunków oraz stosowania otrzymanych zależności może dotyczyć sposobu wykonywania robót strzałowych.

Słowa kluczowe

EN

blasting works; propagation equations; ground vibrations; acceptable explosive charge mass

PL

roboty strzałowe; równanie propagacji; drgania parasejsmiczne; dopuszczalne ładunki

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Archives of Mining Sciences
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 60, no. 3
• Strony: 825--845
• Opis fizyczny: Bibliogr. 32 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Pyra J.

• AGH University of Science and Technology, Department of Surface Mining, al. Mickiewicza 30, 30-065 Krakow, Poland

autor

Sołtys A.

• AGH University of Science and Technology, Department of Surface Mining, al. Mickiewicza 30, 30-065 Krakow, Poland

autor

Winzer J.

• AGH University of Science and Technology, Department of Surface Mining, al. Mickiewicza 30, 30-065 Krakow, Poland

autor

Dworzak M.

• AGH University of Science and Technology, Department of Surface Mining, al. Mickiewicza 30, 30-065 Krakow, Poland

autor

Biessikirski A.

• AGH University of Science and Technology, Department of Surface Mining, al. Mickiewicza 30, 30-065 Krakow, Poland

Bibliografia

• [1] Bat ko P., 1993. O wpływie niektórych czynników na efekt sejsmiczny strzelania. Materiały konferencyjne nt. Materiały wybuchowe i technika strzelnicza. Aktualny stan i perspektywy rozwoju, Gliwice-Kraków.
• [2] Batko P., 1994. Badanie wpływu własności strzelniczych materiałów wybuchowych na efekt sejsmiczny strzelania. Praca w ramach badań własnych nr 10.100.47. Sprawozdanie z badań wyko nanych w 1993 roku. Kraków.
• [3] Batko P., 2004. Wpływ wybranych elementów techniki strzelniczej na intensywność drgań gruntów. Górnictwo i Geoinżynieria, R. 28, Zeszyt 3/1. Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne AGH, Kraków, s. 49-58.
• [4] Biessikirski R., Sieradzki J., Winzer J., 2001. Uwagi praktyczne do nieelektrycznego odpalania długich otworów na przykładzie systemu Nonel Unidet. Konferencja: Technika strzelnicza w górnictwie. Wyd. Art.-tekst, Jaszowiec, s. 241-252.
• [5] Biessikirski R., Winzer J., Sieradzki J., 2007. Strefa drgań parasejsmicznych wzbudzanych robotami strzałowymi w odkrywkowych zakładach górniczych., Bezpieczeństwo Pracy i Ochrony Środowiska w Górnictwie, WUG nr 3, ISSN 1505-0440, Katowice, s . 11-16.
• [6] Crum S., Siskind D., 1993. Response of Structures to Low – Frequency Ground Vibrations – Preliminary Study. Symp. of Explosives and Blasting, San Diego.
• [7] Dick R.A., Fletcher L.R., D’Andrea D.V., 1983. Explosives and Blasting Procedures Manual. U.S. Bureau of Mines IC 8925.
• [8] Dojcar O., 1996. Design methods for controlled blasting. Trans. Inst. Mining Metall. Sec. A, t. 105, nr 9-12.
• [9] Dubiński J., Mutke G., 2008. A naliza czynników wpływających na intensywność drgań parasejsmicznych. Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie 4(164)/2008, s. 4-10.
• [10] Egorov M.G., Glozman L.M., 1997. Issledovanie sejsmičeskogo dejstvija npromyšlennych vzryvov na zdanija i sooruženija. Probl. mech. gorn. porod: Tr. 11 Ros. konf. po mech. gorn. porod RusRock-97, Sankt Petersburg, p. 131-137.
• [11] Karakus D., Pamukcu C., Onur A.H., Konak G., Safak S., 2010. In vestigation of the effect of ground vibration on buildings due to blasting. Archieves of Mining Science, Vol. 55, No 1, p. 123-140.
• [12] Kelly M., White T., 1993. Environmental effect of blasting, Leeds University Mining Association Journal.
• [13] Korzeniowski J.I., Onderka Zb., 2006. Roboty strzelnicze w górnictwie odkrywkowym. Wydawnictwa i Szkolenia Górnicze Burnat & Korzeniowski, Wrocław.
• [14] Kuzu C., Hudaverdi T., 2005. Evaluation of blast-induced vibrations – a case study of the Istanbul Cendere region. Third EFEE Word Conference on Explosives and Blasting, Brighton, p. 119-123.
• [15] Maciąg E., 1979. Interakcja układu budynek – podłoże podlegającego działaniom sejsmicznym i parasejsmicznym. Mechanika teoretyczna i stosowana 4(17), Kraków, s. 497-536.
• [16] Maciąg E., Winzer J., Biessikirski R., 2007. Metodyka postępowania w ochronie otoczenia w przypadku robót strzałowych. WUG 9/2007 Bezpieczeństwo Pracy i Ochrony Środowiska w Górnictwie, Katowice, s. 56-60.
• [17] Modrzejewski Sz., 2004a. Prognozowanie wpływów robót strzałowych prowadzonych w górnictwie odkrywkowym na środowisko. Górnictwo Odkrywkowe, nr 5-6, Wrocław, s. 35-42.
• [18] Modrzejewski Sz., 2004b. Prędkość drgań jako wskaźnik propagacji parasejsmicznej. Górnictwo i Geoinżynieria, Zeszyt 3/1, Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne AGH, Kraków, s. 361-372.
• [19] Modrzejewski Sz., 2006. Zasady doboru opóźnień milisekundowych w górnictwie skalnym. Górnictwo Odkrywkowe nr 3-4, Wrocław, s. 153-157.
• [20] Müller B., Böhnke R., 2003. Verbesserung des sprengergebinisses und verringerung von erschütterungen durch anwendung der impulstheorie bei gewinnungssprengungen. Górnictwo Odkrywkowe, 7-8/2003, s. 81-92.
• [21] Oloffson S. O., 1990. Applied Explosives Technology for Construction and Mining. Nora Boktryckeri AB.
• [22] Onderka Zb., Sieradzki J.Winzer J., 2003. Technika strzelnicza 2 – Wpływ robót strzelniczych na otoczenie kopalń odkrywkowych. UWN-D AGH, Kraków.
• [23] Onderka Zb., Sieradzki J., 2004. Efekt sejsmiczny strzelania w kopalniach odkrywkowych – aktualny stan i zalecane kierunki badań. Górnictwo i Geoinżynieria, Zeszyt 3/1, Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne AGH, Kraków, s. 373-384.
• [24] PN-85/B-02170 – Ocena szkodliwości drgań przekazywanych przez podłoże na budynki.
• [25] Pyra J., 2008. Ocena oddziaływania górniczych robót strzałowych na obiekty budowlane. WUG Bezpieczeństwo Pracy i Ochrony Środowiska w Górnictwie, nr 3/2008 Katowice, s. 41-47.
• [26] Pyra J., 2010. Zastosowanie opóźnień milisekundowych do minimalizacji oddziaływania robót strzałowych na obiekty budowlane — Górnictwo i Geoinżynieria / Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica, Kraków; Kraków, s. 527-536.
• [27] Soltani S., Bakhshandeh-Amnieh H., Bahadori M., 2011. Predicting ground v ibration caused by blasting operations in Sarcheshmeh copper mine considering the charge type by Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System (ANFIS). Arch. Min. Sci., Vol. 56, No 4, p. 701-710.
• [28] Soltani S., Bakhshandeh-Amnieh H., Bahadori M., 2012. Investigating ground vibration to calculate the permissible charge weight for blasting operations of Gotvand-Olya dam underground structures. Arch. Min. Sci., Vol. 57, No 3, p. 687-697.
• [29] Siskind D. E., 1976. Noise and Vibrations in Residential Structures from Quarry Production Blasting: Measurements at six sites in Illinois. University of Michig an Library.
• [30] Winzer J., Biessikirski R., Sieradzki J., 2006. Roboty strzałowe a ochrona środowiska – uwagi krytyczne nie tylko o oddziaływaniu na obiekty. Prace naukowe GiG, Katowice, s. 54-56.
• [31] Winzer J., Pyra A., 2007. Tłumienie drgań parasejsmicznych przy przejściu z podłoża do obiektów chronionych. ZG SITG, Katowice, Przegląd Górniczy, nr 6, s. 35-41.
• [32] Winzer J., 2008. Przyczynek do dyskusji nad oddziaływaniem drgań na obiekty otoczenia kopalń odkrywkowych. ZG SITG, Katowice, Przegląd Górniczy, nr 2, s. 10-19.