6.4. Контурное взрывание

Для совершенствования способов проходки выработок в скальных грунтах огромное значение имеет сокращение переборов за пределами проектного контура, достигающих в зависимости от горно-геологических условий и сечения выработки 8-20% его площади.

Переборы искажают форму выработки, увеличивают объемы работ по погрузке и транспорту грунта и значительно (на 50-80%) повышают расход бетона для заполнения пространства за проектным контуром выработки.

Приближение контура выработки к проектному может быть достигнуто с помощью гладкого (контурного) взрывания, которое позволяет сократить переборы до 50-100 мм, уменьшить расход бетона на их заполнение в 1,5-2 раза и погрузочно-транспортные расходы, а также снизить общую стоимость сооружения тоннеля на 20-40 %, несмотря на некоторое повышение стоимости БВР.

Кроме того, обеспечение правильной формы выработки повышает ее устойчивость и создает благоприятные условия для применения современных видов временной крепи (анкерная, арочная, набрызгбетон) и сборных железобетонных обделок.

Условиями гладкого взрывания являются: расположение контурных шпуров в непосредственной близости к проектной поверхности выработки; уменьшение дробящего действия их зарядов за счет применения ВВ с минимальной бризантностью (например, аммонит ПЖВ-20); бурение контурных шпуров коронками, диаметр которых существенно превышает диаметр патронов ВВ (например, 42 мм при диаметре патрона 32 мм); рассредоточение зарядов по их длине за счет устройства между патронами ВВ воздушных промежутков.

При гладком взрывании, эффективном при коэффициенте крепости грунта f >3, шпуры, удовлетворяющие перечисленным выше условиям, располагают по контуру выработки с определенным шагом в зависимости от крепости грунтов и глубины заходки, и взрывают в последнюю очередь или перед взрыванием подошвенных шпуров. Эффективность гладкого взрывания зависит от точности бурения контурных шпуров. Поэтому рекомендуют применять шпуры глубиной до 2,5 м, так как иначе возрастает их возможное отклонение при бурении. Машинное бурение с буровых рам обеспечивает большую точность и расширяет границы уверенного применения гладкого взрывания.

Расстояние от устья контурного шпура до проектного очертания выработки, зависящее от технических возможностей бурового оборудования, должно быть как можно меньше и не превышать 10 см. Направление контурных шпуров должно приближаться к параллельному оси выработки с расположением донной части шпуров на проектном контуре или в случае очень крепких скальных грунтов – немного за его пределами.

Конструкция заряда контурного шпура. В донной части шпура размещаются два патрона ВВ повышенной бризантности (например, скальный аммонит №1), один из которых является боевиком. Таким образом, обеспечивается повышение коэффициента использования шпура. Остальные патроны пониженной бризантности и иногда уменьшенной (до 100 г) массы отделяются друг от друга деревянными прокладками сечением 15x15 мм.

Устье шпура заполняют забойкой, длину которой принимают минимальной (0,15-0,20 длины шпура). При коэффициенте крепости грунта f=3-8 расход ВВ составляет 0,3-0,5 кг на 1 м длины шпура и длина деревянных прокладок может достигать 20-30 см. При таких больших промежутках между патронами для обеспечения устойчивой передачи детонации от боевика вдоль заряда прокладывают детонирующий шнур.

В крепких скальных грунтах f>8, требующих большего расхода ВВ (0,5-0,7 кг на 1 м шпура), применяют прокладки меньшей длины (3-5 см). При коротких воздушных промежутках меньших длины передачи детонации, потребность в детонирующем шнуре отпадает.

Для получения более правильной сводчатой поверхности выработки, особенно в слабых и средней крепости скальных грунтах, рекомендуют также заряжать контурные шпуры через один, оставляя незаряженные шпуры в качестве дополнительных поверхностей обнажения.

Для взрывания контурных шпуров применяют ЭД с одной степенью замедления.

При гладком взрывании задают шаг контурных шпуров в зависимости от крепости и трещиноватости грунта и находят размер W_k ширины контура полости, образуемой взрыванием вспомогательных отбойных шпуров, по формуле:

W_k = а_к/m

где а_к – шаг контурных шпуров, назначаемый 60-80 см при f= 4-6; 30-50 см при f= 10-12, т – коэффициент сближения, равный 1,0 для слабых трещиноватых (f = 1-3) и 0,6 для крепких монолитных пород (f= 14-20).

Если гладкое взрывание распространяется только на свод и стены выработки, площадь забоя, взрываемая контурными шпурами, равна:

S_k=L_kW_k

где L_k – длина линии, по которой расположены контурные шпуры.

Остальная часть забоя выработки площадью S-S_k взрывается врубовыми и вспомогательными отбойными, а также подошвенными шпурами.