Opóźnienia milisekundowe a minimalizacja oddziaływania robót strzałowych na zabudowania w otoczeniu

Podobne dokumenty
The study of seismic effects and modern systems of blasting explosives

Analiza wpływów sejsmicznych na środowisko szybu przy prowadzeniu robót górniczych za pomocą materiałów wybuchowych studium przypadku

WPŁYW OPÓŹNIEŃ MILISEKUNDOWYCH PRZY PROWADZENIU STRZELAŃ EKSPLOATACYJNYCH NA CZĘSTOTLIWOŚCIOWE CHARAKTERYSTYKI DRGAŃ GRUNTU I BUDYNKÓW

Słowa kluczowe: górnictwo, technika strzelnicza, strzelanie milisekundowe, minimalizacja drgań

KSMD APN 2 lata pracy w kopalniach odkrywkowych

Edward MACIĄG*, Jan WINZER**, Roman BIESSIKIRSKI** * Politechnika Krakowska ** Akademia Górniczo-Hutnicza

Roboty strzałowe a ochrona otoczenia dokumentowanie oddziaływania w kopalniach odkrywkowych

Selected problems of time delays achieving by use of non-electric method of initiating explosive charges in multi-row patterns

Modułowe programy komputerowe wspomagające prowadzenie robót strzałowych

Monitoring drgań wzbudzanych robotami strzałowymi 2 lata pracy zautomatyzowanego systemu pomiarowego KSMD

AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA im. Stanisława Staszica Wydział Górnictwa i Geoinżynierii Katedra Górnictwa Odkrywkowego

The response of building foundation to low-frequency vibration induced by shooting

Ocena oddziaływania drgań parasejsmicznych na budynki mieszkalne dla wybranych skal wpływów dynamicznych

Zbigniew ONDERKA, Roman BIESSIKIRSKI, Jacek SIERADZKI, Jan WINZER Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków

W celu obliczenia charakterystyki częstotliwościowej zastosujemy wzór 1. charakterystyka amplitudowa 0,

1. Wprowadzenie. Józef Pyra* Górnictwo i Geoinżynieria Rok 34 Zeszyt

Monitorowanie oddziaływania robót strzałowych na otoczenie nowe rozwiązania Monitoring the impact of blasting works on the environment - new solutions

Influence of geological deposits on the propagation equation illustrated with the example of the Gliniany Quarry Grupa Ożarów S.A.

OKREŚLENIE WPŁYWU WYŁĄCZANIA CYLINDRÓW SILNIKA ZI NA ZMIANY SYGNAŁU WIBROAKUSTYCZNEGO SILNIKA

Analiza kosztów eksploatacji przy prowadzeniu robót strzałowych z wykorzystaniem elektronicznego systemu inicjowania materiałów wybuchowych

Nowoczesne rozwiązania techniczne firmy Orica, stosowane w technice strzałowej...

Reakcja budynków na wstrząsy górnicze z wysokoczęstotliwościową modą drgań gruntu

2. Roboty strzałowe w odkrywkowych zakładach górniczych

EFEKT SEJSMICZNY STRZELANIA W KOPALNIACH ODKRYWKOWYCH AKTUALNY STAN I ZALECANE KIERUNKI BADAŃ

Wydział Górnictwa i Geoinżynierii

INŻYNIERÓW I TECHNIK SZY T S

Spis treści. 1. W podziemnych zakładach górniczych W odkrywkowych zakładach górniczych W górnictwie otworowym i wiertnictwie...

BADANIA WPŁYWU ROBÓT STRZAŁOWYCH NA KONSTRUKCJĘ KOPARKI SCHRS 4000 PRACUJĄCEJ W NADKŁADZIE Z TWARDYMI PRZEROSTAMI WAPIENNYMI W KWB BEŁCHATÓW

Ocena szkodliwości wstrząsów górniczych dla budynków na podstawie drgań ich fundamentów czy drgań gruntu?

WARUNKI OPTYMALIZACJI TECHNOLOGII ROBÓT STRZAŁOWYCH W ODKRYWKOWYCH ZAKŁADACH GÓRNICZYCH

ROCKSPLITTER GAZOGENERATOR DO URABIANIA ZŁÓŻ BLOCZNYCH I REALIZACJI SPECJALISTYCZNYCH PRAC STRZAŁOWYCH

Charakterystyka parametrów drgań w gruntach i budynkach na obszarze LGOM

PRZYCZYNEK DO STOSOWANIA ELEKTRONICZNYCH SYSTEMÓW INICJACJI NA PRZYKŁADZIE SYSTEMU i-kon

1. Perspektywy rozwoju górnictwa w Polsce w I połowie XXI wieku Zbigniew Kasztelewicz Akademia Górniczo Hutnicza Kraków

Analiza efektywności rejestracji przyspieszeń drgań gruntu w Radlinie Głożynach

Podstawy Przetwarzania Sygnałów

Akademia Górniczo Hutnicza Wydział Górnictwa i Geoinżynierii METRYKA STRZAŁOWA

CHARAKTERYSTYKA I ZASTOSOWANIA ALGORYTMÓW OPTYMALIZACJI ROZMYTEJ. E. ZIÓŁKOWSKI 1 Wydział Odlewnictwa AGH, ul. Reymonta 23, Kraków

Rok akademicki: 2012/2013 Kod: GIS KS-n Punkty ECTS: 3. Kierunek: Inżynieria Środowiska Specjalność: Inżynieria kształtowania środowiska

SYSTEM NIEELEKTRYCZNEGO INICJOWANIA

Influence of building type on the transmission of mine-induced vibrations from the ground to building fundaments

Development of explosive initiation systems in open pit mining

ODDZIAŁYWANIE ROBÓT STRZAŁOWYCH NA ŚRODOWISKO ODKRYWKOWYCH ZAKŁADÓW GÓRNICZYCH

WPŁYW TECHNICZNEGO UZBROJENIA PROCESU PRACY NA NADWYŻKĘ BEZPOŚREDNIĄ W GOSPODARSTWACH RODZINNYCH

PRĘDKOŚĆ DRGAŃ JAKO WSKAŹNIK PROPAGACJI PARASEJSMICZNEJ

Analiza możliwości ograniczenia drgań w podłożu od pojazdów szynowych na przykładzie wybranego tunelu

ANALiZA WPŁYWU PARAMETRÓW SAMOLOTU NA POZiOM HAŁASU MiERZONEGO WEDŁUG PRZEPiSÓW FAR 36 APPENDiX G

Parametry częstotliwościowe przetworników prądowych wykonanych w technologii PCB 1 HDI 2

Sposób wykorzystywania świadectw wzorcowania do ustalania okresów między wzorcowaniami

ANALIZA WPŁYWÓW DYNAMICZNYCH WYWOŁANYCH PRACĄ WALCA WIBRACYJNEGO STAYOSTROJ VV 1500D

PROGNOZOWANIE WIELKOŚCI ZAGROŻEŃ POWSTAŁYCH PRZY PROWADZENIU ROBÓT STRZAŁOWYCH W BUDOWNICTWIE

METODYKA POMIAROWO-INTERPRETACYJNA WYZNACZANIA MODELU BUDYNKU PRZYDATNEGO W OCENIE WPŁYWU DRGAŃ PARASEJSMICZNYCH NA LUDZI

Sprawozdanie z zad. nr 4 Wahadło Matematyczne z Fizyki Komputerowej. Szymon Wawrzyniak / Artur Angiel / Gr. 5 / Poniedziałek 12:15

WPŁYW WSTRZĄSÓW GÓRNICZYCH I ODSTRZAŁÓW W KAMIENIOŁOMACH NA ODPOWIEDŹ DYNAMICZNĄ GAZOCIĄGU

Metody oceny stanu zagrożenia tąpaniami wyrobisk górniczych w kopalniach węgla kamiennego. Praca zbiorowa pod redakcją Józefa Kabiesza

WPŁYW WIELKOŚCI WYDZIELEŃ GRAFITU NA WYTRZYMAŁOŚĆ ŻELIWA SFEROIDALNEGO NA ROZCIĄGANIE

Zjawisko aliasingu. Filtr antyaliasingowy. Przecieki widma - okna czasowe.

Ocena oddziaływania drgań parasejsmicznych na budynki mieszkalne dla wybranych skal wpływów dynamicznych

STATYKA Z UWZGLĘDNIENIEM DUŻYCH SIŁ OSIOWYCH

Układ aktywnej redukcji hałasu przenikającego przez przegrodę w postaci płyty mosiężnej

Dynamiczne oddziaływania drgań na powierzchnię terenu ZG Rudna po wstrząsie z dnia roku o energii 1,9 E9 J

This article is available in PDF-format, in colour, at:

ANALIZA SPEKTRALNA DRGAŃ BUDYNKU WYWOŁANYCH WSTRZĄSAMI GÓRNICZYMI. 1. Wstęp. 2. Analiza spektralna drgań budynku

ZASTOSOWANIE OPÓ NIE MILISEKUNDOWYCH DO MINIMALIZACJI ODDZIA YWANIA ROBÓT STRZA OWYCH NA OBIEKTY BUDOWLANE** 1. Wprowadzenie

7. Identyfikacja defektów badanego obiektu

Ruch drgający i falowy

Przykłady: zderzenia ciał

Instrukcja do laboratorium z Fizyki Budowli. Temat laboratorium: CZĘSTOTLIWOŚĆ

WIBROIZOLACJA określanie właściwości wibroizolacyjnych materiałów

Porównanie wyników symulacji wpływu kształtu i amplitudy zakłóceń na jakość sterowania piecem oporowym w układzie z regulatorem PID lub rozmytym

POMIAR PRĘDKOŚCI DETONACJI MW W OTWORZE STRZAŁOWYM Z ZASTOSOWANIEM APARATURY MICROTRAP. 1. Wprowadzenie. 2. Czynniki wpływające na prędkość detonacji

Dwa w jednym teście. Badane parametry

Zastosowanie elektronicznych systemów inicjacji ładunków MW w profilaktyce tąpaniowej w warunkach kopalń LGOM

Projektowanie układów regulacji w dziedzinie częstotliwości. dr hab. inż. Krzysztof Patan, prof. PWSZ

WYKORZYSTANIE ATRYBUTÓW SEJSMICZNYCH DO BADANIA PŁYTKICH ZŁÓŻ

Instrukcja do ćwiczenia jednopłaszczyznowe wyważanie wirników

Strefa spękań w podziemnych przodkowych robotach strzelniczych Crack zone in underground blasting works

Badania międzylaboratoryjne z zakresu właściwości elektrostatycznych materiałów nieprzewodzących stosowanych w górnictwie

DRGANIA W BUDOWNICTWIE. POMIARY ORAZ OKREŚLANIE WPŁYWU DRGAŃ NA OBIEKTY I LUDZI - PRZYKŁADY

MODELOWANIE NUMERYCZNE POLA PRZEPŁYWU WOKÓŁ BUDYNKÓW

Metoda określania pozycji wodnicy statków na podstawie pomiarów odległości statku od głowic laserowych

ELEKTROWNI KONIN I ODDZIAŁYWANIE UPADKU ICH MASY NA SĄSIEDNIE OBIEKTY

Uzasadnienie techniczne zaproponowanych rozwiązań projektowanych zmian w

Analiza właściwości filtrów dolnoprzepustowych

Eliminacja drgań w układach o słabym tłumieniu przy zastosowaniu filtru wejściowego (Input Shaping Filter)

WPŁYW ROBÓT STRZAŁOWYCH NA STAN OBIEKTÓW BUDOWLANYCH BĘDĄCYCH W ICH ZASIĘGU INFLUENCE OF THE MINING WORKS ON STRUCTURES

Arch. Min. Sci., Vol. 60 (2015), No 3, p

Rozmieszczanie i głębokość punktów badawczych

3 Podstawy teorii drgań układów o skupionych masach

Wpływ utworów trudno urabialnych na dobór pomocniczych technologii urabiania

Współpraca instalacji tryskaczowej z grawitacyjnym systemem oddymiania

Ocena możliwości uzyskania konstruktywnej interferencji drgań pochodzących od robót strzałowych

NIEPEWNOŚĆ POMIARÓW POZIOMU MOCY AKUSTYCZNEJ WEDŁUG ZNOWELIZOWANEJ SERII NORM PN-EN ISO 3740

ZAPALNIKI ELEKTRYCZNE

WHOLE-BODY VIBRATION HAZARD AT THE WORKSTATION IN IN-HOUSE TRANSPORT

BADANIA SKURCZU LINIOWEGO W OKRESIE KRZEPNIĘCIA I STYGNIĘCIA STOPU AlSi 5.4

Rękawice antywibracyjne - ocena skuteczności i zasady doboru do stanowisk pracy

Spis treści Wykaz ważniejszych pojęć Wykaz ważniejszych oznaczeń Wstęp 1. Wprowadzenie w problematykę ochrony terenów górniczych

VII. Prawo geologiczne i górnicze z elementami bezpieczeństwa i higieny pracy. X. Technologia eksploatacji podwodnej i otworowej surowców stałych

SYSTEMU DO REEDUKACJI CHODU TRZECIEJ GENERACJI NA PARAMETRY CZASOWO-PRZESTRZENNE CHODU

Transkrypt:

Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 71 UKD 622.271: 622.23 Opóźnienia milisekundowe a minimalizacja oddziaływania robót strzałowych na zabudowania w otoczeniu Millisecond time delays and the minimization of blasting works influence on housing structures dr inż. Anna Sołtys* ) dr inż. Józef Pyra* ) dr inż. Jan Winzer* ) Treść: Artykuł dotyczy problematyki minimalizacji oddziaływania robót strzałowych na otoczenie kopalń odkrywkowych. Umiejętne wykorzystanie możliwości, jakie niesie postęp w dziedzinie materiałów wybuchowych i środków strzałowych, pozwala na coraz efektywniejsze prowadzenie robót. Szczególnie systemy nieelektryczne i elektroniczne stwarzają nowe możliwości w zakresie doboru opóźnienia milisekundowego. W referacie przedstawiono zagadnienia związane z możliwością sterowania strukturą drgań wzbudzanych robotami strzałowymi i wpływem na interakcję układu budynek-podłoże. Abstract: This paper presents the issue of minimization of the impact of the vibration generated by blasting works on the surrounding environment of open pit mines. Only the skillful usage of the opportunities which appeared thanks to the development in the field of explosive materials and blasting agents allows to perform blasting works more efficiently. In particular, the nonelectric and the electronic systems offer new opportunities in the selection of millisecond time delays. The issues which are related to the possibility of vibration structure controlling which had been induced by the blasting works were presented in the paper. The impact of the interaction between the building and the ground was also included. Słowa kluczowe: górnictwo odkrywkowe, technika strzelnicza, strzelanie milisekundowe, oddziaływanie drgań Key words: open pit mining, blasting technique, millisecond blasting work, vibration influence 1. Wprowadzenie * ) AGH w Krakowie Zastosowanie materiałów wybuchowych w procesie urabiania złóż surowców skalnych jest, szczególnie przy stosowaniu ładunków w długich otworach, źródłem drgań, które mogą oddziaływać na zabudowania w otoczeniu odkrywkowego wyrobiska górniczego. Dążeniem każdego zakładu górniczego jest z jednej strony minimalizacja tego oddziaływania, a z drugiej strony stosowanie dużych mas MW do strzelania, gdyż gwarantuje to obniżenie kosztów prowadzenia robót strzałowych. Wprowadzenie do stosowania nowoczesnych MW, ich mechanicznego załadunku do otworów strzałowych, nieelektrycznych i elektronicznych systemów odpalania ładunków, stwarza możliwości do prawidłowego i bezpiecznego dla otoczenia prowadzenia robót strzałowych [1]. Minimalizacja oddziaływania drgań na otoczenie to nie tylko ograniczanie masy ładunku MW przypadającego na opóźnienie milisekundowe czy też ładunku całkowitego odpalanego w serii, ale przede wszystkim umiejętne korzystanie z nowoczesnych narzędzi. Duży wybór możliwych do zastosowania opóźnień milisekundowych pozwala między innymi na: obniżanie intensywności drgań przez dobór odpowiedniego opóźnienia milisekundowego i rozłożenie efektu oddziaływania w czasie, sterowanie strukturą drgań w podłożu w celu zwiększenia tłumienia tych drgań przy przejściu do fundamentu obiektu chronionego (wpływanie na interakcję układu budynek- -podłoże). Zalecenia zawarte w warunkach bezpiecznego wykonywania robót strzałowych, a dotyczące opóźnień milisekundowych, mają szczególne znaczenie i nie można już dzisiaj wymienić trzech czy czterech kolejnych czasów opóźnień konektorów, gdyż jest to informacja nieprecyzyjna. Trzeba sobie zdawać sprawę z konsekwencji takich zapisów, należy wskazać w przypadku strzelań wieloszeregowych budowę siatki otworów i rozmieszczenie w niej konektorów. Rzeczywiste czasy opóźnień w tych przypadkach nigdy nie są jednoznaczne z opóźnieniem konektora.

72 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014 Wiadomo, że opóźnienie milisekundowe ma decydujące znaczenie dla intensywności wzbudzanych drgań parasejsmicznych, dlatego jest to bardzo ważny element warunków bezpiecznego prowadzenia robót strzałowych i nie może być lekceważony, gdyż przez nieumiejętny dobór opóźnienia można osiągnąć efekt odwrotny do zakładanego tam gdzie oczekuje się minimalizacji oddziaływania można osiągnąć znaczące wzmocnienie intensywności drgań. Przykładowo, ingerencja w strukturę drgań przez zastosowanie określonego opóźnienia milisekundowego, może być przyczyną: zmiany kwalifikacji oddziaływania przez przesunięcie częstotliwości dominujących w bardziej niekorzystny zakres na skali SWD [7], istotnego zmniejszenia tłumienia drgań przy przejściu z podłoża do fundamentu [5]. się, że drgania wzbudzone pojedynczym ładunkiem MW, mają strukturę charakterystyczną dla danego podłoża (sygnał niezaburzony dodatkowymi impulsami), to wyraźnie widać, że zmieniając źródło drgań można ingerować w efekt sejsmiczny strzelania. Oczywiście analiza ta i wnioskowanie dotyczą konkretnych warunków i nie mogą być w żadnym przypadku uogólniane. 2. Opóźnienia milisekundowe a struktura wzbudzanych drgań Projektując siatki strzałowe i dobierając opóźnienia milisekundowe dla siatki otworów strzałowych, należy pamiętać, że opóźnienie między ładunkami MW jest jednoznaczne z opóźnieniem konektora tylko w przypadku ładunków ułożonych w jednym szeregu (rzędzie) i odpalanych z włomem bocznym. W każdym innym przypadku należy obliczyć rzeczywisty czas odpalania poszczególnych ładunków i na tej podstawie określić rzeczywiste opóźnienie milisekundowe. Ma to bardzo duże znaczenie szczególnie w przypadku siatek ułożonych w kilku szeregach. W kopalni gipsu w ramach prac badawczych, do odpalania serii ładunków ułożonych w jednym szeregu, zastosowano konektory 17 ms, 42 ms i 67 ms. Analiza tercjowa wykazała zasadnicze różnice w strukturze zarejestrowanych drgań, co przedstawiono na rysunkach 1, 2 i 3: opóźnienia 42 i 67 ms wzbudzają częstotliwości własne, odpowiednio 25,12 Hz i 15,85 Hz, opóźnienie 17 ms wzbudza drgania o niższych częstotliwościach 6,31 Hz. Jak widać z rys. 2 opóźnienie 42 ms przesuwa dominującą częstotliwość w zakres najbardziej niekorzystny czyli 25 Hz. Rys. 2. Struktura drgań wzbudzonych odpaleniem serii ładunków MW z opóźnieniem 42 ms Fig. 2. Structure of vibrations induced by blasting works performed with a 42 ms time delay Rys. 3. Struktura drgań wzbudzonych odpaleniem serii ładunków MW z opóźnieniem 67 ms Fig. 3. Structure of vibrations induced by blasting works performed with a 67 ms time delay Rys. 1. Struktura drgań wzbudzonych odpaleniem serii ładunków MW z opóźnieniem 17 ms Fig. 1. Structure of vibrations induced by blasting works performed with a 17 ms time delay Porównując wynik analizy przedstawiony na rysunkach 1, 2 i 3 ze strukturą drgań wzbudzonych pojedynczym ładunkiem MW (rys. 4) zauważyć można, że odpalenie serii ładunków z określonym opóźnieniem milisekundowym powoduje istotne zmiany w strukturze wzbudzanych drgań. Jeżeli przyjmie Rys. 4. Struktura drgań wzbudzonych odpaleniem pojedynczego ładunku MW (opóźnienie 0 ms) Fig. 4. Structure of vibrations induced by single charge blast (0 ms time delay) Jak już wspomniano, minimalizację oddziaływania można osiągnąć przez wydłużenie czasu detonacji serii ładunków MW, czyli przez zwiększenie opóźnienia milisekundowego. Pozostając w zakresie omawianych już opóźnień milisekun-

Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 73 Projektując odpalanie siatek otworów ułożonych wieloszeregowo, w przypadku stosowania systemu nieelektrycznego, należy zwrócić uwagę na sposób połączenia ładunków MW konektorami (opóźniaczami powierzchniowymi). Przykładowo, mając do połączenia 30 ładunków MW w trzech szeregach można to wykonać jak pokazano na rysunku 11. Między otworami w pierwszym szeregu zastosowano konektory 42 ms, a między szeregami 176 ms. Obliczając rzeczywisty czas opóźnienia między poszczególnymi ładundowych na rysunkach 5 i 6, przedstawiono przebiegi drgań wzbudzonych w czasie odpalania serii 14 ładunków z opóźnieniem 67 ms (odpalanie nieelektryczne) w kopalni dolomitu oraz serii 35 ładunków z opóźnieniem 60 ms (odpalanie elektroniczne) w kopalni wapienia. Rys. 5. Sejsmogram drgań wzbudzonych odpaleniem serii z opóźnieniem 67 ms kopalnia dolomitu Fig. 5. Seismogram of vibrations induced by blasting works performed with a 67 ms time delay - the dolomite open pit mine Jak widać tak dobrane opóźnienie pozwala na utrzymanie prawie stałej intensywności drgań przez cały czas trwania serii. Można zaryzykować stwierdzenie, że intensywność wzbudzona odpaleniem serii kilkunastu i kilkudziesięciu ładunków MW, jest porównywalna z efektem sejsmicznym od jednego ładunku. Oznacza to, że można odpalać w tych warunkach duże liczby ładunków nie powodując zwiększenia efektu sejsmicznego. Analizując jednocześnie strukturę wzbudzonych drgań (rys. 7 i 8) można stwierdzić, że opóźnienie 67 i 60 ms zdecydowanie wpływa na charakterystykę częstotliwościową drgań w jednym jak i drugim przypadku dominuje częstotliwość własna opóźnienia milisekundowego 15,85 Hz. Do równie ciekawych wniosków można dojść badając strukturę drgań z zastosowaniem analizy czasowo-częstotliwościowej MP (metoda Matching Pursuit) [5] [6]. Na rysunku 9 przedstawiono efekt analizy MP w postaci wykresu przestrzennego rozkładu energii w domenie czasu i częstotliwości, z którego wynika zdecydowana dominacja energii związanej z częstotliwością 16,7 Hz. Jest to częstotliwość własna opóźnienia milisekundowego i 85 % energii sygnału jest związana z tą częstotliwością. Pozostaje pytanie, czy jest to efekt oczekiwany. Ocena oddziaływania drgań przeprowadzona metodą pośrednią, ale z zastosowaniem wyników analizy MP, pozwala stwierdzić, że 85 % energii drgań jest skumulowane w niezbyt korzystnym zakresie częstotliwości (rys. 10). Oczywiście efekt końcowy jest uzależniony od szerszych badań z zastosowaniem innych opóźnień milisekundowych. Rys. 7. Struktura drgań dla sejsmogramu z rysunku 5 (opóźnienie 67 ms) Fig. 7. Structure of vibrations for the seismogram presented in figure 5 (67 ms time delay) Rys. 8. Struktura drgań dla sejsmogramu z rysunku 6 (opóźnienie 60 ms) Fig. 8. Structure of vibrations for the seismogram presented in figure 6 (60 ms time delay) Rys. 9. Analiza czasowo-częstotliwościowa MP dla sejsmogramu z rysunku 6 Fig. 9. MP time - frequency analysis for the seismogram presented in figure 6 Rys. 6. Sejsmogram drgań wzbudzonych odpaleniem serii z opóźnieniem 60 ms kopalnia wapienia Fig. 6. Seismogram of vibrations induced by blasting works performed with a 60 ms time delay - the limestone open pit mine

74 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014 Z przytoczonych przykładów wynika, jak ważnym elementem projektowania robót strzałowych jest dobór opóźnienia milisekundowego. Przy wprowadzaniu nowych rozwiązań, systemów odpalania i wykorzystywaniu ich możliwości należy pamiętać o konieczności kontrolowania uzyskiwanych efektów. 3. Interakcja układu budynek-podłoże Rys. 10. Ocena oddziaływania drgań z zastosowaniem skali SWD-I i metody MP. Fig. 10. Evaluation of vibration impact based on the SWD-I scale and the MP analysis kami uzyskano stosunkowo dobry rozkład odstępów czasu detonacji (rys. 12). Uzyskanie w trzech szeregach korzystnego rozkładu opóźnień (minimum 8 ms), czyli uniknięcie nakładania się czasów odpalania kolejnych ładunków MW, jest istotne z punktu widzenia minimalizacji oddziaływania wzbudzanych drgań. Rys. 11. Połączenie siatki 30 ładunków MW ułożonych w trzech szeregach Fig. 11. Connection of 30 charges in the three row pattern Określając warunki bezpiecznego dla otoczenia wykonywania robót strzałowych nie można pominąć faktu, że w większości przypadków równania propagacji wyznaczane są dla podłoża gruntowego, czyli dla drgań propagowanych w podłożu. Natomiast ochronie podlegają budynki, które na tym podłożu są posadowione. Oznacza to, że istotnym elementem procedury jest rozpoznanie interakcji układu budynek-podłoże [2, 3, 8]. I znowu wraca problem częstotliwości drgań, czyli struktury drgań wzbudzanych w podłożu. Można przyjąć założenie, że drgania przy przejściu z podłoża do fundamentu budynku, ulegają mniejszemu lub większemu tłumieniu. Również częstotliwość drgań ulega modyfikacji i w większości przypadków częstotliwości wyższe nie przechodzą do fundamentu budynku. Natomiast modyfikacja częstotliwości i tłumienie intensywności w zakresie częstotliwości niższych czasem jest pomijalna. Rozpoznanie tego mechanizmu jest bardzo ważne dla przyjęcia odpowiednich wartości progowych lub granicznych. Jest to związane również z pojęciem odporności obiektów na wpływy sejsmiczne. Przyjęcie wartości granicznych tylko na podstawie pomiarów gruntowych może być obarczone sporym błędem, który może spowodować nadmierne ograniczenia dla ładunków dopuszczalnych [4, 7, 9]. Dlatego też badania interakcji układu budynek-podłoże winny być prowadzone z uwzględnieniem struktury drgań zarówno podłoża jak i fundamentu budynku. Na rysunku 13 przestawiono sytuację z kopalni wapienia i odpalania serii z opóźnieniem 15 ms (odpalanie elektroniczne). Jest to przykład silnego tłumienia drgań przy przejściu z podłoża do fundamentu, szczególnie w zakresie wyższych częstotliwości. Odmiennie interakcja budynek-podłoże wygląda w przypadku serii dwuszeregowej, odpalanej w kopalni dolomitu, z zastosowaniem konektorów 17 ms w pierwszy szeregu i 67 ms między szeregami (rys. 14). Porównując rysunki 13 i 14 można stwierdzić silną zależność tłumienia drgań od struktury drgań propagowanych przez podłoże. Częstotliwości wyższe, w przypadku opóźnienia 15 ms, zostały całkowicie wytłumione, natomiast w przypadku Rys. 12. Rzeczywisty czas opóźnień milisekundowych dla połączenia z rysunku 11 Fig. 12. Millisecond real time delays for the connection presented in figure 11 Rys. 13. Interakcja układu budynek-podłoże kopalnia wapienia opóźnienie 15 ms Fig. 13. Interaction between the structure ground limestone open pit mine 15 ms time delay

Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 75 Rys. 14. Interakcja układu budynek-podłoże kopalnia dolomitu seria dwuszeregowa (17 ms i 67 ms) Fig. 14. Interaction between the structure ground dolomite open pit mine - two row pattern (17 ms and 67 ms time delay) serii dwuszeregowej w kopalni dolomitu, tłumienie drgań w zakresie częstotliwości dominujących w ogóle nie występuje. Bardzo często zdarza się, że opiniodawcy omyłkowo przyjmują kryterium odporności budynku, jako ograniczenia drgań podłoża, nie uwzględniając zjawiska tłumienia i całego procesu oceny szkodliwego oddziaływania drgań wzbudzanych robotami strzałowymi. Wagę błędu dodatkowo wzmacnia fakt, że równania propagacji niejednokrotnie wyznacza się, biorąc pod uwagę wektor przestrzenny prędkości drgań (suma geometryczna trzech składowych), a szkodliwość drgań i kryterium szkodliwości dotyczy składowych poziomych po uprzednim ich filtrowaniu [3, 9]. Wynika stąd, że badanie struktury drgań wzbudzanych w czasie strzelania milisekundowego jest koniecznością, gdyż pozwala na uniknięcie niebezpieczeństwa powstania rezonansu, który może być przyczyną nawet wzmocnienia drgań w podłożu jak i na fundamencie budynku. Problem opóźnień milisekundowych jest bardzo istotny, gdyż coraz częściej obserwuje się dążenie do stosowania coraz większych serii ładunków ułożonych w jednym i więcej szeregach, odpalanych z opóźnieniami, których dobór nie zawsze jest korzystny dla minimalizacji efektu sejsmicznego. W tym przypadku odpowiedzialność spada na projektujących roboty strzałowe. Wprowadzenie (niekiedy przypadkowe) nowych opóźnień milisekundowych może spowodować niezamierzony wzrost intensywności drgań. Doskonałym narzędziem umożliwiającym sterowane strukturą drgań wzbudzanych w czasie strzelania milisekundowego jest odpalanie ładunków z zastosowaniem systemu elektronicznego. Dla przykładu na rysunku 15 przedstawiono sejsmogram drgań, podłoża i fundamentu budynku, wzbudzonych w czasie odpalania w kopalni wapienia, serii ładunków MW z opóźnieniem 15 ms i 30 ms. Już ogląd sejsmogramów wskazuje, że opóźnienie 30 ms wzbudziło w podłożu drgania o wyższej częstotliwości, ale i większej intensywności. Sejsmogramy poddano analizie czasowo-częstotliwościowej MP, której wynik przedstawiono na rysunkach 16 i 17, w postaci obrazu przestrzennego zmienności energii w domenie czasu i częstotliwości oraz na rysunkach 18 do 21 jako histogramy atomów Gabora. Histogramy atomów Gabora zawierają informacje dotyczące położenia atomu w strukturze sygnału (numer atomu i częstotliwość), amplitudy atomu oraz procentowego udziału atomu w wyjaśnieniu energii sygnału. Jak wynika z rysunków opóźnienie 15 ms wzbudziło w podłożu drgania o bardziej złożonej strukturze, a dominują w niej atomy o częstotliwości 69,76 Hz i 11,36 Hz, wyjaśniające 55 % energii sygnału. Atom o najwyższej amplitudzie to tylko 4 % energii. W przypadku opóźnienia 30 ms występuje dominacja atomu o częstotliwości 67,92 Hz, który wyjaśnia 78 % i posiada najwyższą amplitudę. Zwraca uwagę fakt, że brak jest w strukturze drgań atomów o częstotliwościach niższych, poniżej 30 Hz. Z rysunków wynika również, że energia sygnału dla opóźnienia 30 ms jest zdecydowanie większa niż dla opóźnienia 15 ms. Rys. 15. Sejsmogramy drgań wzbudzanych w czasie odpalania serii ładunków z różnym opóźnieniem milisekundowym Fig. 15. Seismograms of vibrations induced by blasting works with various millisecond time delays Rys.16. Analiza MP drgań podłoża i fundamentu wzbudzanych milisekundowym odpalaniem ładunków MW z opóźnieniem 15 ms Fig. 16. MP analysis of the ground and structure foundation vibrations induced by millisecond blasting works 15 ms time delay

76 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014 Rys. 17. Analiza MP drgań podłoża i fundamentu wzbudzanych milisekundowym odpalaniem ładunków MW z opóźnieniem 30 ms Fig. 17. MP analysis of the ground and structure foundation vibrations induced by millisecond blasting works 30 ms time delay Ocena drgań na podstawie sygnału rejestrowanego w podłożu jednoznacznie wskazuje na opóźnienie 15 ms, jako charakteryzujące się mniejszą intensywnością. Jednak analiza drgań fundamentu budynku nie jest tak jednoznaczna. W przypadku opóźnienia 15 ms na fundamencie w strukturze drgań dominuje atom 11,06 Hz, który wyjaśnia 57 % energii, a jednocześnie ma amplitudę większą niż atom o zbliżonej częstotliwości (11,36 Hz) w strukturze drgań podłoża. Prawie 90 % energii wyjaśniają dwa atomy (6,64 Hz i 11,06 Hz). W przypadku opóźnienia 30 ms pojawiła się na fundamencie struktura bardziej złożona dominuje atom o częstotliwości 9,17 Hz (41 % energii) oraz atom o częstotliwości własnej opóźnienia 33,61 Hz (17 % energii). Oznacza to, że częstotliwości wyższe dominujące w strukturze drgań podłoża Rys. 18. Histogram atomów Gabora - analiza MP drgań podłoża opóźnienia 15 ms Fig. 18. Histogram of Gabor molecules - the MP analysis for the vibrations recorded on the ground time delays 15 ms Rys. 19. Histogram atomów Gabora analiza MP drgań podłoża opóźnienia 30 ms Fig. 19. Histogram of Gabor molecules the MP analysis for the vibrations recorded on the ground time delays 30 ms

Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 77 Rys. 20. Histogram atomów Gabora analiza MP drgań fundamentu opóźnienia 15 ms Fig. 20. Histogram of Gabor molecules the MP analysis for the vibrations recorded on the structure foundation time delays 15 ms Rys. 21. Histogram atomów Gabora analiza MP drgań fundamentu opóźnienia 30 ms Fig. 21. Histogram of Gabor molecules the MP analysis for the vibrations recorded on the structure foundation time delays 30 ms zostały wytłumione i drgania fundamentu charakteryzują się częstotliwościami zdecydowanie niższymi. Modyfikacja drgań przy przejściu z podłoża do fundamentu (zarówno w zakresie intensywności jak i częstotliwości) zdecydować powinna o wyborze opóźnienia 30 ms, jako odpowiedniego dla otoczenia kopalni wapienia. Niekorzystna ocena opóźnienia 15 ms wynika z faktu, że częstotliwość rzędu 11 Hz, która pojawiła się wśród dominujących w strukturze drgań podłoża bez tłumienia, a nawet z lekkim wzmocnieniem, przeszła do fundamentu budynku. Wcześniejsze badania prowadzone dla tej kopalni wapienia i tego budynku wykazały, jako dominującą na fundamencie budynku, częstotliwość 12 Hz, co potwierdza, że należy unikać w strukturze drgań podłoża częstotliwości charakterystycznych dla drgań fundamentu (możliwość wystąpienia rezonansu). 4. Podsumowanie Nowoczesne środki strzałowe i najnowsze metody analizy struktury drgań wzbudzanych w czasie robót strzałowych są podstawą do zmiany podejścia do minimalizacji oddziaływania drgań na zabudowania w otoczeniu kopalni. Dodać należy, że precyzja zadawania opóźnień w systemie elektronicznym jest godna uznania i potwierdza to ogromne możliwości systemu w minimalizacji oddziaływania robót strzałowych. Warunek, który jednak musi być spełniony, to nabycie umiejętności wykorzystania jego możliwości, a jest to niemożliwe bez wiedzy na temat struktury drgań wzbudzanych w otoczeniu robót strzałowych. Znajomość częstotliwości drgań wzbudzanych robotami strzałowymi, możliwości modyfikacji częstotliwości przy zastosowaniu nowoczesnych środków strzałowych, interakcji układu budynek-podłoże, to dzisiaj podstawa wiedzy inżyniera strzałowego projektującego strzelanie. Bez wiedzy na temat procedur obowiązujących w ocenach oddziaływania drgań na obiekty trudno jest mówić o optymalnym i bezpiecznym projektowaniu i wykonywaniu robót strzałowych. Nowoczesne narzędzia do wykonywania pracy wymagają odpowiedniego poziomu wiedzy o środowisku w otoczeniu. Literatura 1. Biessikirski R., Winzer J.: Działalność profilaktyczna w kopalniach odkrywkowych Oddziaływanie robót strzałowych na otoczenie. Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie 10/98. Katowice 2002.

78 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014 2. Maciąg E., Winzer J., Biessikirski R.: Współdziałanie niskich budynków z podłożem w przypadku strzelań MW w kamieniołomach Warsztaty Górnicze PAN IGSMiE, Kraków 2007. 3. Maciąg E., Winzer J., Biessikirski R.: Metodyka postępowania w ochronie otoczenia w przypadku robót strzałowych Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie Miesięcznik WUG 9/I/2007. Katowice 2007. 4. Onderka Zb., Sieradzki J., Winzer J.: Technika strzelnicza 2 Oddziaływanie robót strzelniczych na otoczenie kopalń odkrywkowych. UWND Kraków 2003. 5. Sołtys A.: Analiza oddziaływania na otoczenie drgań wzbudzanych przez roboty strzałowe z zastosowaniem metody Matching Pursuit. Praca doktorska, WGiG AGH. Kraków 2011 6. Sołtys A.: Zastosowanie metody Matching Pursuit do analizy drgań wzbudzanych przy wykonywaniu robót inżynierskich z użyciem MW. Bezpieczeństwo Robót Strzałowych. Główny Instytut Górnictwa. Katowice 2012. 7. Winzer J.: Przyczynek do dyskusji o sposobach minimalizacji oddziaływania robót strzałowych na zabudowania w otoczeniu. Technika Strzelnicza w Górnictwie i Budownictwie Ustroń 2013 r. 8. Winzer J., Pyra A.: Tłumienie drgań parasejsmicznych przy przejściu z podłoża do obiektów chronionych. Przegląd Górniczy 6. WZG SITG, Katowice 2006. 9. Winzer J.: Przyczynek do dyskusji nad oddziaływaniem drgań na obiekty otoczenia kopalń odkrywkowych. Przegląd Górniczy nr 2. WZG SITG, Katowice 2008 Szanowni Czytelnicy! Przypominamy o wzowieniu prenumeraty Przeglądu Górniczego Informujemy też, że od 2009 roku w grudniowym zeszycie P.G. zamieszczamy listę naszych prenumeratorów.