Внедрение: 2016 г.

Модуль E14‑440 был применён в переносной сейсмостанции, предназначенной для мониторинга уровня сейсмических колебаний земной поверхности от массовых взрывов, производимых на горнодобывающем предприятии ООО «Разрез Степановский» (Кемеровская область, Россия) [1]. 

Для регистрации сейсмических колебаний была разработана и укомплектована переносная сейсмостанция, которая включает сейсмоприёмники, коммутатор, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), кабели к внешнему модулю АЦП и персональный компьютер. В качестве сейсмоприёмников использовались магнитоэлектрические датчики СМ‑3КВ. Один сейсмоприёмник для регистрации вертикальных колебаний и два сейсмоприёмника для регистрации колебаний в двух взаимно перпендикулярных горизонтальных направлениях (рисунок 1). Методика регистрации сейсмических колебаний земной поверхности основана на записи аналоговых электрических сигналов сейсмоприемников на персональный компьютер. Для преобразования аналогового электрического сигнала в цифровой код применялись АЦП Е14‑440. Обработка и регистрация сейсмических сигналов АЦП осуществлялась в программе Lgraph. Для обработки кодовых значений цифрового сигнала, записанного в программе «Lgraph» в значения скорости смещения грунта и пересчета номера отсчета во временной интервал, использовалась программа "Seismikanaliz", разработанная на языке Pascal в среде Delfi. 

Рисунок 1. Сейсмограммы (зависимость виброскорости от времени по трем направлениям: вертикальное - fvz_i, горизонтальные - fvx_i,  fvy_i).

. 
На рисунке 2 (слева) представлен план поверхности участка открытых горных работ ООО «Разрез Степановский» и местоположение пункта наблюдения в пос. Гавриловка, где точка А – пункт наблюдения, а точка Б – местоположение одного из взрываемых блоков. Поселок Гавриловка расположен в 1,5–2 километрах от ООО «Разрез Степановский». На рисунке 2 (справа) – соответствующий спутниковый снимок местности (источник: Yandex.Карты).

Рисунок 2. План поверхности.

Мониторинг сейсмического воздействия на объекты, расположенные в пос. Гавриловка, от производства массовых взрывов на ООО «Разрез Степановский» осуществлялся в период 2014–2016 гг. Абсолютное расстояние между пунктом регистрации и массовыми взрывами находилось в диапазоне 1600–2200 метров.

На рисунках 3,в и 3,г представлены зависимости скорости колебаний грунта от приведенного расстояния и приведенной массы заряда, в которых максимальная скорость колебаний уменьшается с увеличением приведенного расстояния и увеличивается с увеличением приведенной массы заряда.

Рисунок 3. Зависимость максимальной скорости колебаний от расстояния (а); зависимость скорости сейсмических колебаний от массы ВВ (б); зависимость скорости сейсмических колебаний от приведенного расстояния (в); зависимость скорости сейсмических колебаний от приведенной массы заряда (г).

Проведённые исследования зависимости скорости колебаний грунта от абсолютного расстояния, массы заряда, приведенного расстояния и приведенной массы заряда на основе мониторинга сейсмических колебаний грунта от массовых взрывов на ООО «Разрез Степановский» позволяют сделать следующие выводы: 

• Сейсмические колебания грунта, возникающие при проведении массовых взрывов, подчиняются общим законам, описывающим распространение сейсмических волн в земной коре. Интенсивность сейсмических колебаний зависит от массы заряда и расстояния до места взрыва. 
• Сейсмический эффект взрыва в большой степени зависит от геологического залегания и строения массива горных пород и физико-механических свойств пород в месте проведения взрывов и по пути прохождения упругой волны и грунтов на поверхности.
• Основным критерием оценки сейсмического действия взрыва в массиве горных пород является скорость колебаний (скорость смещения частиц грунта), которая пропорциональна разрушениям, возникающим при взрывах. 
• Уровень сейсмического воздействия массовых взрывов, проводимых ООО «Разрез Степановский» не превышает допустимых значений.

Рисунок 4. Разрез Степановский (фото с сайта http://biz.a42.ru).

Источник:
Семин А.А., Машуков И.В. Мониторинг сейсмического воздействия массовых взрывов на охраняемые здания и сооружения с использованием методики регистрации сейсмических колебаний земной поверхности // Материалы инновационного конвента «Кузбасс: образование, наука, инновации». – Новокузнецк–Кемерово. – 2016. – С. 57-62.

Разработчик: Семин Александр Алексеевич, Машуков Игорь Владимирович (Сибирский государственный индустриальный университет)