Глава 6. Буровзрывные работы

Для дробления скальных пород и мерзлых грунтов, при разработке их машинами, производят взрывные работы на рыхление, применяя внутренние или наружные заряды. Внутренние заряды обычно располагаются в шпурах глубиной до 3 м или в щелях, нарезанных во взрываемой породе. Поэтому такой метод выполняется шпуровыми (щелевыми) зарядами. Наружные заряды располагаются непосредственно на поверхности взрываемой породы или небольших углублениях, и, по возможности, прикрываются забоечным материалом или крепятся к взрываемой поверхности подручными материалами. Однако, при наружных (накладных) зарядах использование взрывчатых веществ менее эффективно и расход его увеличивается в 8-10 раз.

6.1. Расчет шпурового способа взрывания

Метод шпуровых зарядов применяют при небольшой мощности взрываемой породы (до 3 м) или при послойной разработке скальных или мерзлых грунтов. Сущность метода состоит в том, что удлиненные заряды располагают и взрывают в пробуренных шпурах диаметром до 75 мм. При этом, заряд ВВ не должен занимать более 1/3 Н_ш (рис.6.1). Верхнюю часть шпура, не занятую зарядом, обычно тщательно заполняют забивкой: вначале песчано-глинистой смесью, а затем песком или буровой мелочью.

При производстве взрывных работ шпуровым методом общая глубина шпура для бурения определяется по формуле:

Н_ш = Н + h (6.1)

где Н_ш – общая глубина шпура, м; Н_ш 3,6 м

Н – расчетная глубина (мощность) взрываемого слоя породы, не более 3 м;

h – величина перебура, принимаемая до 0,2 Н, м.

Расстояние между шпурами в продольном направлении:

а_ш = 0,5·W (n + 1) м (6.2)

где W – линия наименьшего сопротивления, равная глубине заложения заряда, м;

n – показатель действия взрыва. Для взрыва рыхления n = 1.

Тогда формула (6.2) примет более простой вид

а_ш = W = Н_ш (6.3)

Расстояние между рядами зарядов, сдвинутых на ½ а_ш определится по формуле

а_ряд = 0,435· W·(n+1) (6.4) или при показателе действия взрыва рыхления n=1

а_ряд =0,29·Н_ш (6.5)

Количество зарядов в одном ряду вычисляется как

N_з = , шт. (6.6)

где Z- длина поверхности котлована (площадки, участка), подготавливаемая под взрывные работы, м.

Количество рядов по ширине котлована (участка) равно:

N_р = , шт. (6.7) где В – ширина котлована (участка), м.

Первый и последний ряд шпуров следует располагать от проектируемой границы верха откоса на расстоянии

= 0,75∙Н_ш , м (6.8)

Вес одного заряда рассчитывается по эмпирическому уравнению:

Q = (0,4 + 0,6∙n³ )·q∙W³, кг (6.9)

n – показатель действия взрыва рыхления, равный 1;

W – линия наименьшего сопротивления, равная Н_ш;

q – расчетный удельный расход взрывчатого вещества, принимаемый по таблице 6.1.

Таблица 6.1 - Расчетный удельный расход взрывчатого вещества q для шпурового и щелевого взрывания при n=1

Вид породы	Группа грунта	Средняя плотность породы, т/м3	Расчетный удельный расход ВВ, кг/м3 для шпуровых щелевых зарядов зарядов
Суглинок тяжелый	II	1,75	0,35-0,4 1,2-1,5
Глина ломовая	III	1,95	0,35-0,45 1,2-1,5
Лесс	III-IV	1,7	0,3-0,4 1,0-1,4
Мел, выщелоченный мергель	IV-V	1,85	0,25-0,3 0,9-1,2
Гипс	IV	2,25	0,35-0,45 0,9-1,2
Известняк-ракушечник	V-VI	2,1	0,35-0,6 1,4-1,8
Опока, мергель	IV-VI	1,9	0,3-0,4 1,0-1,3
Туфы трещиноватые, плотные, тяжелая пемза	V	1,1	0,35-0,5 1,2-1,5
Конгломерат, брекчии на известковом и глинистом цементе	IV-V	2,2	0,35-0,45 1,2-1,4
Песчаник на глинистом цементе, сланцы	VI-VII	2,2	0,4-0,5 1,1-1,4
Доломит, известняк, магнезит	VII-VIII	2,7	0,4-0,5 1,2-1,8
Мрамор	VII-IX	2,8	0,45-0,7 2,1
Гранит, гранодиорит	VII-X	2,8	0,5-0,7 1,7-2,1
Базальт, диабаз, андезит, габбро	IX-XI	3,0	0,6-0,75 1,7-2,1
Кварцит	X	3,0	0,5-0,6 1,6-1,9
Порфирит	X	2,8	0,7-0,75 2,0-2,2
Примечание: Расчетный удельный расход ВВ дан для эталонного ВВ – аммонит № 6 ЖВ.

Рис. 6.1. Схема к расчету количества шпуров

6.2. Расчет щелевого способа взрывания

Для выполнения щелевого взрыва в породе или слое мерзлого грунта буровой машиной на базе трактора или роторного экскаватора с буровой установкой нарезают продольные щели через 0,4-0,8 м. Одна щель является рабочей, вторая – компенсационная.

Рабочие щели предназначены для закладки одного-трех зарядов ВВ, причем нижний заряд укладывается в основании щели, второй на уровне 1/2 - 1/3 глубины щели (рис.6.2).

Компенсационные щели свободны от ВВ и от забойки. Поэтому при взрыве нижние заряды как бы подрезают основание призмы грунта, а верхние дробят его.

При глубине щели 1 м достаточно одного удлиненного заряда, до 2 м – двух и до 3 м - трех удлиненных зарядов. Второй и третий ряды могут располагаться в шахматном порядке.

Расстояние между щелями определяется по формуле:

а=m∙W, м (6.10)

где m – коэффициент сближения, принимаемый

- для скальных пород 1,2

- для мерзлых грунтов 1,5.

W – линия наименьшего сопротивления, равная 0,32 Н;

Н – глубина щели, м.

Количество взрывчатого вещества определяется по формуле:

Q = q·V, кг (6.11)

где q – удельный расход ВВ при щелевом способе взрывания, принимаемый по табл. 6.1., в зависимости от вида горной породы;

V – объем взрываемой горной породы, м³.

Рис.6.2. Схема к расчету щелевого заряда:

1- рабочая щель, 2- компенсационная щель, 3- заряд ВВ, 4- забойка грунтом, а – расстояние между щелями ( 1,5-3,0м)