Репина Е. М.
Воронежский государственный ун-т, геологический фак-т, студ. V курса
Научный руководитель: проф. каф. экологической геологии, д.г.-м.н. И. И. Косинова
ХАРАКТЕРИСТИКА ВОЛНОВЫХ ПРОЦЕССОВ БУРО-ВЗРЫВНЫХ РАБОТ НА КАРЬЕРАХ НЕРУДНОГО СЫРЬЯ
Анализ сейсмичности территории Центрального Черноземья России показывает, что количество сейсмических событий год от года растет. Это способствует увеличению появлений экзогенных процессов. Оценим сейсмическое воздействие взрывных работ на примере проводимых взрывных работ в Ситовском карьере по добыче нерудного полезного ископаемого. Карьер расположен в непосредственной близости к пригородным населенным пунктам Липецкой области. Здания и сооружения, попавшие в зону наблюдения, находятся на расстоянии от 1,1 до 16,5 км к северо-востоку и юго-востоку от места проведения массовых промышленных взрывов в карьере.
Были проведены наблюдения за промышленными массовыми взрывами с использованием высокочувствительной аппаратуры, позволяющей регистрировать колебания почвы в широком диапазоне частот. Наблюдения проводились за 7-ю промышленными взрывами, которые отличаются различным количеством заложенного взрывчатого вещества (от 3 до 15) тонн, пространственным положением в карьере взрываемых блоков и направлением подрыва заряженных скважин. Измерения сейсмического эффекта от взрывов осуществлялись в населенных пунктах, удаленных на различных расстояниях от места производимых буро-взрывных работ.
Известно, что характер волновых форм взрывов зависит от особенностей массового взрыва, строения геологической среды между источником и приемником, а также специфическими свойствами геологической среды в месте регистрации взрыва. Малая динамика сейсмического фона позволяет рассматривать относительно него сейсмические эффекты, которые создают массовые взрывы.
К основным сейсмическим особенностям взрывных работ относятся следующие:
- наименее интенсивными являются вертикальные составляющие скорости вне зависимости от характера взрыва;
- характерным является суммирование волновых форм в виде пакетов;
- имеет место достаточно длительный временной интервал, в пределах которого отмечаются экстремальные значения векторной скорости движения частиц грунта от 10 до 35 секунд.
Спектральный анализ записей волновых форм различных составляющих показал, что основная мощность сейсмического сигнала сосредоточена на частотах от 1–6 Гц для всех составляющих записи волновых форм взрывов, произведенных на горизонте +106 м. Запись волновых форм взрыва на горизонте +125 м более низкочастотная. В спектре выделяются составляющие на частотах от 1 до 3 Гц. На частоте 5 Гц отмечается слабый локальный максимум. В целом же сейсмический сигнал, возбужденный этим взрывом является более низкочастотным (рис. 1).
Рис 1 Сейсмические сигналы от взрывов на горизонтах +106 м (А) и + 125 м (Б)
В целом, наиболее низкие значения векторной скорости отмечені в максимально удаленном районе, где проводились наблюдения – район с. Панино. Это указывает на существенно большее значение коэффициента затухания сейсмической энергии в данном направлении.
Следует также обратить внимание на наличие четко выраженных резонансных явлений в геологической среде районов всех удаленных станций. Резонирование представляет собой эффект увеличения сейсмического эффекта за счет суммирования с фоновыми значениями.
Кроме этого, следует отметить, что различные значения максимума суммарной скорости, разный характер волновых форм и спектрального состава, наблюдаемого в пунктах, расположенных примерно на одних и тех же расстояниях, но в различных азимутах от пункта взрыва, отражают специфику характера затухания сейсмической энергии в различных азимутах. Наибольшее значение затухания наблюдается в северном направлении.
Спектральный состав всех составляющих волновых форм однозначно указывает на низкочастотный характер сейсмического эффекта. Обращает на себя внимание, что спектры записей волновых форм взрывов, произведенных в различные дни и имеющие отличительные характеристики, близки по частотным характеристикам.
Для всех зарегистрированных взрывов основная часть сейсмической энергии на горизонтальных каналах сосредоточена в узком диапазоне частот от 3,5 до 4,5 Гц. Вертикальная составляющая имеет несколько более широкий спектр. При этом, в целом невысоком спектральном уровне, он прослеживается до 10 Гц. Максимальное превышение спектральных амплитуд различных составляющих записей волновых форм взрыва над микросейсмическим фоном наблюдается на сейсмической станции в 2,5 км от карьера и колеблется от 500 до 1000 и более раз. Максимальное значение суммарной векторной скорости движения частиц грунта составляет 1000 мкм/с. Это составляет 0,1 см/c, что соответственно не оказывает значимого воздействия на инженерные сооружения.
Анализ волновых форм техногенных сейсмических колебаний выявил их низкую частотность и невысокие превышения относительно фона.
| 
