Стручни рад УТИЦАЈ ИНТЕРВАЛА УСПОРЕЊА НА БРЗИНУ ОСЦИЛОВАЊА ТЛА ЗА УСЛОВЕ РУДНИКА "РУДНИК" Лутовац Сузана 1, Трајковић Слободан1, Станић Слободан 2 ИЗВОД У овом раду приказана је примена закона осциловања тла, који је предложио професор М.А.Садовски. Применом закона осциловања тла анализиран је један од основних чинилаца који утичу на интен-зитет потреса који су изазвани минирањем. У вези са тим извр-шено је упоређивање брзина осциловања тла при иницирању са мили-секундним електричним детонаторима (МСЕД) и полумили-секундним електичним детонаторима (ПСЕД). Кључне речи: брзина осциловања, интервал успорења, електрични детонатор 1.0. ЗАКОН ОСЦИЛОВАЊА ТЛА За успостављање корелационе везе између брзине осциловања и три основна параметра који утичу на њену величину: количина експло-зива, особине стенског материјала и растојања, у свету је развијено више математичких модела. Један од најчешће коришћених модела, тј. једна-чина, је једначина Садовског, која дефинише закон промене брзине осциловања тла у зависности од растојања, количине експлозива и извођења минирања. Тако дефинисан закон пружа могућност да одреди-мо сеизмичко дејство минирања у правцу неког објекта или насеља, при чему се користи веза између брзине осциловања тла и последица које се могу одразити на објекте. Једначина М. А. Садовског дата је у облику: n v R K v= ⋅ − (1.1) где је: v – брзина осциловања тла [cm/s], Kv – коефицијент који је условљен карактеристикама тла и усло-вима минирања, а одређује се теренским мерењима, n – експонент који је условљен карактеристикама тла и условима минирања, а одређује се теренским мерењима, R – редуковано растојање. 3Q r R= (1.1.а) 1 Рударско-геолошки факултет, Београд 2 Геофизички институт, НИС Нафтагас Нови Сад
Основни чиниоци који утичу на формирање сеизмичког таласа и условљавају интензитет потреса који су изазвани минирањем су: – енергија сеизмичких потреса, – особине стенског материјала кроз који пролази сеизмички талас, – растојање од места минирања до тачке у којој се врши осматрање и – интервал успорења. У овом раду посебно ће се обратити пажња на утицај интервала успорења на интензитет потреса који су изазвани минирањем. Минирање са успорењем функционише тако што уместо једног таласа високог интензитета при тренутном иницирању једне серије, имамо више таласа мањег интензитета. Талас изазван једном иницира-ном бушотииницира-ном (или групом истовремено иницираних бушотина), с обзиром на његову брзину кретања, постигне знатно растојање пре него што наредна група бушотина буде активирана. За успешно одвијање оваквог процеса потребно је утврдити одговарајуће време успорења. У вези са тим упоређиваће се брзине осциловања тла при ини-цирању са полусекундним електричним детонаторима (ПСЕД) и брзине осциловања тла при иницирању са милисекундним електричним дето-наторима (МСЕД) на примеру минрања која се изводе са циљем експло-атације лежишта у руднику са подземном експлоатацијом "Рудник". 2.0. РЕЗУЛТАТИ ИСПИТИВАЊА У РУДНИКУ ''РУДНИК'' Радна средина у којој се врше минирања у јами рудника ''Рудник'' је олово-цинкана руда. Рудно тело и околне стене су знатно деформи-сани раседима, прслинама и пукотинама, чиме је смањена компактност руде као и пратећих стена. Генерално посматрано, сви поремећаји нису обимни ни тако интензивни да би се реметила стабилност масива. Испитивањем физичко-механичких особина добијене су вредности које у просеку износе: - чврстоћа на притисак σp = 849 [daN/cm2] - чврстоћа на истезање σi = 101 [daN/cm 2] - чврстоћа на смицање σs = 59 [daN/cm 2] - модул еластичности Е = 433.840 [daN/cm 2] - кохезија c = 162 [daN/cm 2] - угао унутрашњег трења φ = 46º - запреминска тежина γ = 30 – 34 [kN/m3] - брзина простирања уздужних таласа vp = 4,66 [km/s]. Мерења сеизмичких потреса обављена су при минирању која се изводе ради експлоатације руде. Откоп на коме су се изводила минирања
био је на око 20m од нивоа хоризонта, док су мерни инструменти по-стављани у најближим ходницима и другим подземним просторијама. Минске бушотине су израђене бушаћим чекићем VK-21 и VK-30, са дужином бушаћег длета од 1,8m и 2,4m и пречником длета од 32mm. За минирање је употребљен експлозив амонал појачани са пречником патроне од 28mm и тежином од 100g. Минирања су изведена са полусекундним електричним детонато-рима, као и милисекундним детонаторима са интервалом успорења од 34ms. Посебно ће бити обрађена минирања са полусекундним, а по-себно са милисекундним електричним детонаторима. 2.1. Минирања са полусекундним електричним детонаторима У оквиру овог мерења извршена су два минирања. Минирања су изведена под условима који су дати у табели 2.1: Табела 2.1 Минирање број Количина експлозива (Q) [kg] Број бушотина (Nb) Бројеви МСЕД Дужина бушотине (lp) [cm] I 40 40 0;1;2;3;4;6;7;8 170 II 40 25 0;1;2;4;6;7 240 Израчунате вредности редукованих растојања, брзина осцило-вања тла по компонентама и максималних брзина осцилоосцило-вања за ми-нирање број I дате су у табели 2.2. Табела 2.2 Експлозија број Редуковано растојање, (R) Брзина осциловања, [cm/s] Маx. брзина осциловања тла, vmax [cm/s] vt vv vl 1 13,440 0,100 0,120 0,135 0,206 2 13,550 0,180 0,115 0,090 0,232 3 13,250 0,114 0,135 0,125 0,216 4 13,170 0,190 0,150 0,155 0,287 5 13,080 0,195 0,160 0,170 0,304 6 12,200 0,195 0,138 0,200 0,312 7 13,080 0,110 0,060 0,110 0,167 8 12,730 0,140 0,070 0,155 0,220 Израчунате вредности редукованих растојања, брзина осцилова-ња тла по компонентама и максималних брзина осциловаосцилова-ња за мини-рањеброј II дате су у табели 2.3. На основу добијених резултата датих у табели 2.2 и 2.3 рачуна се закон осциловања тла по формули 1.1. 79 , 0 1 1,832 R v = ⋅ − (2.1) Графички приказ закона осциловања тла за изведена мини-рања у руднику "Рудник" (крива v1) дат је на слици 2.1.
Табела 2.3 Експлозија број Редуковано растојање, (R) Брзина осциловања, [cm/s] Маx. брзина осциловања тла, vmax [cm/s] vt vv vl 1 23,870 0,080 0,130 0,060 0,164 2 15,240 0,120 0,130 0,090 0,198 3 15,450 0,110 0,105 0,130 0,200 4 15,660 0,140 0,162 0,160 0,267 5 19,660 0,124 0,098 0,089 0,181 6 20,340 0,100 0,073 0,110 0,166 7 16,100 0,100 0,100 0,080 0,162 8 25,900 0,063 0,086 0,080 0,133 9 18,030 0,110 0,123 0,123 0,205 2.2. Минирања са милисекундним електричним детонаторима У оквиру овог мерења извршено је пет минирања. Минирања су изведена под условима који су дати у табели 2.4: Табела 2.4 Минирање број Количина експлозива (Q) [kg] Број бушотина (Nb) Бројеви МСЕД Дужина бушотине (lp) [cm] I 40 39 0;1;2;3;4;5;7;8 170 II 46 39 0;1;5;6;7;8 180 III 40 34 1;6;7;8 175 IV 41 38 0;1;2;3;5;7;8 170 V 44 39 0;1;2;3;4;5;7;8 170 Израчуната вредност редукованог растојања, брзина осцило-вања тла по компонентама и максималних брзина осцилоосцило-вања дате су у табели 2.5. Табела 2.5 Минирање број Редуковано растојање, R Брзина осциловања, [cm/s] Маx. брзина осциловања тла, vmax [cm/s] vt vv vl I 12,79 0,025 0,100 0,290 0,307 II 8,55 1,173 0,155 0,240 0,332 III 25,380 0,025 0,032 0,028 0,050 IV 10,00 0,038 0,095 0,120 0,158 V 7,80 0,045 0,100 0,150 0,180 На основу података из табеле 2.5, помоћу теорије најмањих квад-рата израчунати су параметри криве, који омогућују да се одреди једначина осциловања тла у облику: 221 , 1 2 3,30 R v = ⋅ − (2.2) Графички приказ закона осциловања тла за изведена мини-рања у руднику "Рудник" (крива v2) дат је на слици 2.1.
2.3. Упоређивање кривих брзина осциловања тла За иницирања са полусекундним електричним детонаторима добијена је једначина 2.1, у којој су одређени параметри једначине који износе Kv = 1,832 и n = 0,79, који дају закон осциловања тла за овај начин иницирања, геометрију минирања и радну средину руд-ника “Рудник”. Иницирањем са милисекундним електричним детонаторима до-бијена је једначина 2.2, чији су параметри били Kv = 3,30 и n = 1,221. Овако утврђени параметри дају вредност интензитета потреса тла за овај начин иницирања, за дату геометрију минирања, као и за ову радну средину. Слика 2.1 Упоредни графички приказ кривих брзина осциловања тла Упоређивањем добијених једначина 2.1 и 2.2 за минирања са полусекундним и минирања са милисекундним електричним детона-торима, могу се уочити нивои потреса за ова два начина иницирања. Очигледно је да су потреси изазвани минирањем са милисекундним електричним детонаторима, слика 2.1, крива (v2), знатно нижи од потреса који су изазвани иницирањем полусекундним електричним детонаторима, слика 2.1, крива (v1), за иста редукована растојања. У табели 2.6 дате су прорачунате брзине осциловања тла за полусекундно и милисекундно иницирање минских пуњења за исте вредности редукованог растојања. Табела 2.6 Ред. Редуковано Брзина осциловања тла са Брзина осциловања тла
број растојање (R) (v1) [cm/s] ПСЕД са МСЕД (v2) [cm/s] 1. 10 0,2971 0,1983 2. 15 0,2157 0,1209 3. 20 0,1718 0,0851 4. 25 0,1441 0,0648 5. 30 0,1247 0,0519 6. 40 0,0994 0,0365 7. 50 0,0833 0,0278 8. 60 0,0721 0,0222 9. 70 0,0639 0,0184 10. 80 0,0574 0,0157 11. 90 0,0523 0,0136 12. 100 0,0482 0,0119 Из анализе добијених резултата који су приказани у табели 2.6, види се да брзина осциловања тла при иницирању са полусе-кундним електричним детонаторима за веће вредности редукованог растојања знатно брже расте од брзине осциловања при иницирању са милисекундним детонаторима. Тако, нпр. код редукованог растојања R=20 види се да брзина осциловања тла са полусекундним иницирањем износи v1=0,1718cm/s, док при иницирању са милисекундним дето-наторима брзина осциловања износи v2=0,0851cm/s, што је за око 2 пута већа вредност од брзине са милисекундним начином иницирања. Из овако приказаних резултата у табели 2.6 и графичког приказа на слици 2.1 јасно су уочљиве предности милисекундног начина иницирања у односу на полусекундно иницирање. ЗАКЉУЧАК За утврђене брзине осциловања тла код минирања са полу-секундним и милиполу-секундним начином иницирања, применом закона осциловања тла, конструисана је крива брзине осциловања тла, са које се може видети да за иста редукована растојања (R), брзина осциловања код полусекундног начина иницирања је 2 – 3 пута већа него код милисекундног начина иницирања. ЛИТЕРАТУРА
1. Medvedev, S.V. (1964): Seysmika gornìh vzrìvov, Nedra, Moskva; 2. Трајковић, С., Слимак, Ш., Лутовац, С. (2003): Техника минирања и потреси, РГФ Београд; 3. Лутовац, С. (2005): Примена закона осциловања стенске масе изазване минирањем у рударству – Магистарски рад, РГФ Београд.
