2. Методика количественной оценки сейсмического действия взрыва по эмпирическим коэффициентам

Количественно оценка сейсмического действия взрыва при изменении некоторых его параметров может осуществляться путем введения в зависимости по определению конечной величины заряда Q_j ряда эмпирических коэффициентов k_i, т.е.

. (11)

Количественное определение коэффициентов k₁,...,k_n в каждом из конкретных случаев рассмотрено ниже.

Коэффициент глубины заложения зарядов k₁ определяется из тех условий, что сейсмическое действие взрыва тем меньше, чем больше его энергии использовано в зоне дробления: при увеличении или снижении глубины заложения заряда выше или ниже радиуса зоны регулируемого дробления сейсмическое действие взрыва увеличивается, что в целом может быть отражено зависимостью вида

. (12)

Рис. 3. Номограмма к определению сейсмобезопасных параметров взрывания для сооружений в горных породах

или с учетом, что удельный расход ВВ :

, (13)

где c_p - скорость продольной волны, м/с; с_s - скорость поперечной волны, м/с; Q - масса заряда ВВ, кг; W - линия наименьшего сопротивления, м; q - удельный расход ВВ, кг/м³.

При условии, что , масса заряда ВВ может быть несколько увеличена против расчетной, а при , необходимо снижение величины заряда в целях повышения сейсмобезопасности взрывов.

Коэффициент геометрии заряда k₂ в зависимости от диаметра применяемых зарядов составляет

. (14)

Следовательно, при повышении диаметра заряда d_i по отношению к исходному d_o сейсмическая опасность взрывных работ возрастает и наоборот.

Коэффициент степени свободы разрушаемого объема k₃ определяется из тех соображений, что, чем выше степень зажима среды, разрушаемой взрывом, тем больше энергии ВВ переходит в энергию волны сжатия, определяющей сейсмическую обстановку в ближней зоне. В зависимости от условий взрывания сейсмически безопасная масса заряда ВВ должна изменяться как (табл. 6)

. (15)

Таблица 6. Коэффициент степени свободы разрушаемого объема

Условия взрывания	Число открытых поверхностей	Коэффициент k2
Взрыв в обычном фронтальном забое	2	1,0
Взрыв в забое с одной открытой поверхностью (проведение траншей, горных выработок, взрывание на неубранную горную массу, многорядное взрывание более шести рядов и т.д.)	1	0,25
Взрывы в целиках; с четырьмя открытыми поверхностями	4	4,0

Коэффициент потенциальной энергия ВВ k₄, определяющий сейсмическую активность .зарядов ВВ, особенно в ближней зоне, зависит от скорости детонации ВВ и его потенциальной энергии. Коэффициент сейсмической активности ВВ относительно эталонного ВВ типа аммонита 6ЖВ с потенциальной энергией , может быть выражен как

. (15)

Следовательно, при использовании мощных ВВ типа скального аммонита № 1, детонита М сейсмобезопасная масса заряда ВВ Q должна быть снижена на 10 - 12%, при использовании взрывчатых веществ типа игданита, гранулита С - 2 или М масса заряда ВВ может быть повышена на 8 - 10% без увеличения его сейсмического действия.

Коэффициент короткозамедленного взрывания k₅ определяет необходимость принимать на одно замедление 2/3 величины расчетного заряда, сейсмобезопасного при мгновенном взрывании. В расчетах по формуле (11) это учитывается коэффициентом k₅ = 2/3. Однако при этом не ограничивается количество последовательно взрываемых ступеней замедления при условии, что время замедления превышает время существования положительной фазы волны напряжения, т.е.

, (16)

где  - коэффициент условий взрывания, составляющий 0,11 - 0,13 для торфяников, 0,06 - 0,03 для наносов средней прочности и 0,01 - 0,03 для скальных пород.

Коэффициент концентрации взрывных работ k₆ основан на том, что при многократном производстве взрывных работ допустимая масса ВВ снижается согласно следующим данным:

Число взрывов в год	10	50	100	250	500
Коэффициент снижения массы зарядов ВВ k6	0,98	0,9	0,72	0,64	0,56

Значения коэффициента ориентации взрываемых блоков относительно окружающих сооружений k₇ изменяющиеся в зависимости от места расположения взрываемого объекта относительно взрыва, приведены ниже.

В тылу взрываемого блока (детонация направлена вдоль блока)	1,0
На фланге взрываемого блока, детонация направлена: от объекта	5 - 6
в сторону объекта	2
Со стороны фронта взрываемого блока (детонация направлена вдоль блока)	2

Учет коэффициента k₇ имеет важное значение в сейсмической защите стационарных инженерных сооружений путем соответствующей ориентировки взрываемых блоков по отношению к ним и в выборе места расположения минной станции.

Коэффициент естественного экранирования сейсмических волн k₈ исходит из тех условий, что если между очагом взрыва и защищаемым объектом находится выработанное пространство: карьер, глубокие овраги, выемки, зоны тектонических нарушений, карстовые воронки и полости, заполненные несцементированным материалом, то в этом случае масса сейсмобезопасного заряда ВВ может быть увеличена,. что учитывается коэффициентом k₈ = 2 – 4.

Коэффициент искусственного экранирования сейсмических волн k₉ применяется в том случае, когда между очагом взрыва и защищаемым сооружением создан искусственный экран с акустической жесткостью в 3 - 5 раз ниже акустической жесткости окружающих пород. В этом случае, как известно, скорость за таким искусственным экраном снижается в 2 - 3 раза, а масса сейсмобезопасного заряда может, быть увеличена в 4 - 9 раз, что и учитывается коэффициентом k₉ = 4 – 9.

Сейсмическая защита инженерных сооружений в практической деятельности рудников, карьеров и гидротехническом строительстве на скальных основаниях позволяет, получать значительный экономический эффект за счет: повышения производительности труда при взрывах зарядов ВВ большей массы, большей концентрации взрывных работ, сокращения сроков их производства и времени простоя оборудования, сохранности существующих зданий, инженерных сооружений, уступов, отвалов, камер и т.д., разрушения которых связаны с большими материальными потерями.