27.Особенности строительства дорог в горной местности. Способы проведения буровых и взрывных работ.
Земляное полотно горных дорог существенно отличается от земляного полотна в равнинной местности: дорога часто проходит по склонам; высокие насыпи чередуются с глубокими выемками и полувыемками; в конструкцию земляного полотна входят нередко в больших объемах сложные специальные сооружения; постройку земляного полотна в скальных грунтах ведут взрывным способом. Стоимость работ по строительству земляного полотна достигает 55…60% (вместо 12…25% в равнинной местности) общей стоимости дороги. Производство работ при строительстве автомобильных дорог в горной местности, если исключить существенные различия
горных областей между собой, характеризуется некоторыми общими
особенностями.
1. Изменение параметров земляного полотна по длине дороги. Это происходит вследствие изменчивости геологического строения склонов и трудностей учета этих особенностей из-за довольно большого расстояния между разведочными скважинами при проведении изы-
скательских работ.
2. Для предотвращения воздействия снежных лавин, селей и обвалов, оползневых, сейсмических и других явлений участки земляного полотна горных дорог оснащаются специальными защитными сооружениями.
3. Возможное нарушение устойчивости склонов в оползневых районах, а также при производстве взрывных работ.
4. Для ряда горных районов характерна резкая перемена погоды, которая приводит к возникновению опасных природных явлений: ливням, которые могут быть причиной разрушения строящихся откосов.
5. Строительство горных дорог развертывается в районах со слаборазвитой сетью железных дорог, что приводит к необходимости иметь, как правило, одну базу снабжения строительства с удалением ее на 60…80 км и более от строящейся автомобильной дороги.
6. К строящейся дороге, как правило, нет автомобильного подъезда, или он имеется в какой-либо одной точке трассы. Возникают сложные задачи развития фронта работ, а в последующем — строительства дороги одновременно с пропуском по ней построечного транспорта.
7. При строительстве участков дороги, прокладываемых в скальных породах, а иногда в рыхло-обломочных грунтах, нужны массовые взрывные работы. В скальных породах эти работы необходимы в связи с тем, что разработка пород, за исключением слабых скальных пород, а также сильнотрещиноватых, без взрывания невозможна.
Для размещения взрывчатых веществ (ВВ) при разработке выемок в скальных грунтах создают специальные выработки (рис. 6.1). Выработки цилиндрической формы диаметром до 25 мм или длиной до 5 м называют шпурами, а выработки с большим диаметром или большей длиной — скважинами. При разработке выемок в скальных грунтах взрывным способом в основном применяют методы скважинных и шпуровых зарядов.
Шпуры и скважины бывают вертикальные, наклонные и горизонтальные. Кроме простых шпуров и скважин применяют котловые шпуры и скважины, имеющие уширение в основании в виде котла, рукава — горизонтальные или слегка наклонные выработки небольшого сечения (до 0,4×0,4 м), зарядные камеры — специальные углубления в форме куба или параллелепипеда для размещения больших зарядов ВВ и для улучшения условий забивки этих зарядов. Штольни,
рассечки — горизонтальные вспомогательные выработки, шурфы — вертикальные — предназначены для образования зарядных камер. Поперечные сечения: шурфов — 1,0×1,2 м, а штолен и рассечек — 1,0×1,6 м — позволяют производительно работать проходчикам.
Процесс бурения состоит в разрушении породы и удалении буровой крошки из шпура или скважины. Из нескольких разновидностей механического способа бурения наиболее распространены шарошечный, пневмоударный и перфораторный. При шарошечном бурении
разрушения породы достигают за счет ее снятия и скола каждым зубцом конусообразной шарошки при перекатывании вокруг оси шарошечного долота за счет сообщаемого осевого давления. Пневмоударное и перфораторное бурение выполняют пневматическими машинами. Перфоратор, являющийся рабочим органом, всегда остается на поверхности, а углубление шпура достигают увеличением длины штанги. Рабочий орган пневмоударных механизмов находится в конце штанги у забоя, вследствие чего потери энергии удара практически не зависят от глубины погружения рабочего органа. Разрушение породы достигается главным образом за счет удара, энергия которого определяется большой скоростью движения поршня. Число ударов доходит до 1500…3000 в минуту. Вращательное движение бура играет при разрушении породы второстепенную роль. Буровую мелочь (муку) из скважин и шпуров удаляют промывкой водой или продувкой сжатым воздухом.
Наибольшее распространение имеют машины шарошечного бурения, которые могут бурить скважины на глубину до 30 м диаметром до 140…150 мм. Угол бурения по отношению к вертикали может составлять от 0 до 90°. Эти машины монтируют на базе гусеничного трак-
тора. Привод бура автономный (от трактора). На удаление буровой крошки из скважин расходуют 4,5…9 м3/мин воздуха при давлении 50 Па. Производительность бурения в смену в прочных скальных породах — 40…80 м, а в непрочных — 14…25 м.
Недостатком таких машин является то, что для их размещения нужна площадка шириной 4…5 м. В тех местах, куда эту машину подать невозможно, применяют буровые станки пневмоударного бурения, позволяющие бурить вертикальные и наклонные скважины. Эти буровые станки разбуривают скважины диаметром 105 мм при расходе воздуха 4,5 м3/мин, производительность бурения в породах VI и VII группы — 25…35 м за смену, а в породах IX группы — 15 м за смену.
Масса станков — около 350 кг. Глубина бурения — до 35 м. Для упрощения передвижения станки устанавливают на салазки, гусеничную или пневмоколесную базу.
Шпуры бурят бурильными молотками (перфораторами) электросверлами, мотоперфораторами.Перфораторы делят на ручные — массой до 35 кг и станочные — более 35 кг. Все пневматические молотки работают с компрессорами. Наиболее широкое распространение
в строительстве получили компрессорные станции.
Буровые работы начинают с прокладки тропы и полки. Их ведут в соответствии с графиком производства работ. Число ярусов и расположение скважин определяют по характерным поперечникам.
Для лучшей обработки откосов применяют откосные скважины.
Взрывными называют работы, которые выполняют взрыванием зарядов взрывчатых веществ. Заряд — определенное количество ВВ, подготовленных к взрыванию.
Взрывание вне зависимости от способа состоит из подготовки к взрыву, изготовления патронов-боевиков, заряжения, забойки и взрыва. Подготовка к взрыву включает буровые работы, оформление инсполнительной документации и имеет специфические особенности по каждому способу взрывания.
Огневой способ применяют для избирательного взрывания некоторых одиночных зарядов, когда взрыв одного из них не должен инициировать взрыв других зарядов. Данному способу взрывания присущи существенные недостатки: пониженные безопасность работ и эффективность использования ВВ при взрыве нескольких зарядов; большая трудоемкость с применением ручного труда. Однако огневой способ взрывания находит применение в связи с его простотой.
Электрический способ взрывания применяют для одновременного взрыва нескольких зарядов или для производства взрыва в точно установленное время. Этот способ более безопасен, но требует довольно сложного оборудования. Для осуществления электрического способа взрывания необходимы электродетонаторы, провода, источники тока, проверочные и измерительные электроприборы.
Электроогневой способ взрывания состоит в инициировании каждого заряда зажигательной трубкой с воспламенением огнепроводного шнура средствами, действующими от электрического тока. Этим способом взрывают с безопасного места, и появляется возможность взрывания зарядов с определенными интервалами замедления.
Короткозамедленное взрывание состоит в том, что группы зарядов или отдельные заряды взрывают поочередно через промежутки времени, измеряемые сотыми и тысячными долями секунды.
Контурное взрывание обеспечивает предохранение от разрушения откосов выемок, полувыемок и траншей. Проектный контур выработки сохраняется за счет размещения по его очертанию холостых скважин (шпуров), скважин с небольшими зарядами ВВ или за счет предварительного образования щели.
Направленное взрывание представляет собой односторонний (направленный) взрыв с перемещением породы на расчетное расстояние и достигается равномерным взрывом рядов зарядов с замедлением. Выброс в нужном направлении достигает 80% общего объема взор-
ванной породы.
Расстояние между зарядами принимают в этом случае
b=0,5hср*((n1+1)+(n2+2)/2)
где hср — средняя длина линий наименьшего сопротивления первого и второ-
го рядов зарядов, м; n1 — показатель действия взрыва зарядов первого ряда
(ближнего к основному направлению перемещения породы); n2 — показатель
действия взрыва второго ряда.
Величины n1 и n2 назначают с сохранением условия
n2 = n1 + 0,5.
Направленное взрывание применяют для образования сложных выемок или для перемещения грунта косогоров в насыпи, полунасыпи, дамбы и другие сооружения.
Использование перечисленных способов, особенно их сочетание,приводит к высококачественному, безопасному и экономичному ведению взрывных работ. Так, например, объединение контурного и короткозамедленного взрывания позволяет максимально приблизить
крутизну откосов выемок и полувыемок к запроектированной и обеспечивает их хорошую длительную устойчивость.