книги из ГПНТБ / Строительство ирригационных каналов и котлованов взрывами на выброс

Подготовительные работы по проходке траншей при использо­ вании горизонтальных траншейных зарядов не требуют примене­ ния буровых машин, экскаваторов и другого горного оборудова­ ния. Достаточно иметь в хозяйстве универсальный трактор «Бела­ русь», которым прокладывают траншею глубиной 1,8 м, а в случае использования усовершенствованной модификации трактора — глубиной до 3 м.

Водоемы больших размеров можно создавать путем многоряд­ ного взрывания траншейных зарядов пли комбинированных (тран­ шейных и котловых), размещаемых параллельно траншее. При этом устройство котловых зарядов возможно иглопрокалыванием или с помощью ручного бура. При иглопрокалывании грунта в отверстие, полученное иглой, вводят отрезок детонирующего шну­ ра, после взрыва которого получается скважина за счет уплот­ нения грунта. Дальнейшей прострелкой скважины создают котел [35], как и в случае проходки скважины ручным буром.

Для углубления ложа водохранилища применяли однотраншейное взрывание заряда игдаиита. В'центральной части естест­ венной долины с очень пологими склонами (от 1 : 6 до 1:5) уни­ версальным экскаватором на шасси трактора «Беларусь» была прокопана траншея длиной 140 м, глубиной 1,8 м. Грунты пред­ ставляли собой сильно заизвесткованные тяжелые суглинки мощ­ ностью 0,5—0,7, покрытые растительным слоем (0,18—0,2 м). Подстилаемые грунты — пластичные глины.

В траншею был уложен горизонтальный цилиндрический заряд игдаиита в полиэтиленовой оболочке. Расход ВВ составил 32 кг на 1 м траншеи. Игданит был изготовлен на месте из селитры и дизельного топлива путем перемешивания их в деревянном ящи­ ке. Всего израсходовано 3,2 т селитры и 270 кг дизельного топлива. Полученным взрывчатым веществом заполняли отрезки полиэти­ ленового рукава диаметром около 20 см, длиной 20 м. Рукава распределяли на дне траншеи, на их стыки укладывали боевики и инициирующие заряды (0,8 кг тротила), соединенные детонирую­ щим шнуром. Затем траншея была засыпана бульдозером. В ре­ зультате взрыва образовалось углубление ложа водохранилища сечением 14—16 м2, глубиной 3 м и шириной поверху до 12 м.

На том же участке предусматривалось устройство выемки большей глубины и сечения. Поскольку рытье траншеи глубиной 1,8 м вызывало затруднения, была принята комбинированная схе­ ма, включающая применение одного горизонтального траншейного заряда, аналогично описанному выше, и цепочки сосредоточенных зарядов. Расстояние между осями зарядов и между сосредоточен­ ными зарядами равнялось 5 м.

В качестве ВВ применяли игданит, приготовляемый на месте. Траншею заряжали так же, как и в первом эксперименте. В кот­ лованы сначала засыпали 180 кг игдаиита, затем вводили боевик (800 г тротила) с детонирующим шнуром. Боевик засыпали остальным количеством ВВ. В качестве забойки использовали

73

грунт. Взрывную сеть выполняли из детонирующего шнура. Кот­ ловые заряды взрывали с секундным замедлением по отношению к взрыву цилиндрического заряда, что должно было привести к увеличению объема и чистоты выброса грунта.

В результате взрыва получился котлован шириной поверху 18 м и видимой глубиной 4,4—4,6 м. Поперечное сечение котлова­ на 35—37 м2. Заложение откосов 1 : 1,7, чистота выброса хорошая (рис. 26, а). Удельный расход ВВ составил 2,2 кг на 1 м3 выбро­ шенного грунта.

Большой практический интерес представляют дноуглубитель­ ные работы. В этом случае дальность выбрасываемого грунта ог­ раничивается площадью земельного отвода под водоем.

Известно, что основная масса выбрасываемого грунта направ­ лена по кратчайшему расстоянию от заряда до свободной поверх­ ности. Дальность полета тела, брошенного под углом а к гори­ зонту,

L = 2 ---- sin aeos a.

Я

где q — ускорение силы тяжести;

v — скорость, сообщаемая грунту при выбросе.

При взрывании удлиненного заряда, расположенного парал­ лельно свободной поверхности, элементы метаемой массы грунта пропорциональны величине /г2. Из расчетов следует, что скорость

пропорциональна корню квадратному из отношения энергии к мас­ се, то есть

L = b^S- sinacosa.

Л2

Величина L в зависимости от способа расчета величины b вы­ ражает предельную дальность метания отдельностей грунта или дальность горизонтального перемещения центра тяжести метаемой массы грунта.

74

ивиноградной плантации.

Врезультате взрыва двух траншейных зарядов зерногранулита 79/21 длиной 150 м, массой 90 и 60 кг/м, глубиной заложения со­

не превышал 1,5 кг/м3. Большая часть выброшенного грунта (80%) была уложена на участке со стороны оврага, непригодном для ис­ пользования.

торцы поступает незначительное количество грунта.

Дальность массового разлета взорванного грунта зависит как от свойства грунта измельчаться при взрыве, так и от параметров взрывания, то есть зависит от массы каждой из частиц грунта и от ее скорости движения. Чем меньше одна из этих величин, тем меньше дальность полета. Это хорошо подтверждается замерами

В результате взрывов получены участки каналов параболиче­ ского сечения. Основная часть выброшенного грунта уложена во взрывные навалы непосредственно у бортов выемки, часть рассея­ на на значительном расстоянии от оси канала. В таблице 13 при­ ведены средние значения показателя развала грунта и разлета основных кусков.

Данные замеров позволяют определить площадь земельного отвода при взрывании. При направленных взрывах площадь зе­ мельного отвода сокращается примерно вдвое, так как направ­ ленным взрывом 70—80% взрываемого объема грунта можно по­ ложить на участок, непригодный для использования.

75

Т а б л и ц а 13

Средние значения показателя развала грунта и разлета основных кусков

Таким образом, взрывной способ строительства котлованов ста­ новится не менее экономичным, чем выполнение земляных работ землеройными машинами. Стоимость 1 м3 земляных работ взрыв­ ным способом, как показывают расчеты, составляет 30—50 коп. Создаваемая при взрыве уплотненная зона, служащая противофильтрациомным экраном, дает дополнительные преимущества взрывному способу.

76

Устройство котлованов насосных станций и земляных сооружений взрывами на выброс

Экономичность и простота взрывного способа устройства про­ фильных выемок обусловливают все большее его применение.

Для устройства выемок значительной глубины целесообразно применять комбинированные технологические схемы. Одна из та­ ких схем предусматривает заложение по оси выемки центрального ряда сосредоточенных (котловых или минных) зарядов и боковых траншейных зарядов, взрываемых с опережением 'по отношению к центральному ряду зарядов. Такая схема взрывных работ была успешно апробирована при строительстве котлованов водохрани­ лищ (см. выше).

Комбинированная технологическая схема позволяет получить выемку с бортами необходимой крутизны и более равными отко­ сами, чем при взрывах только сосредоточенных зарядов. Опере­ жающее взрывание боковых траншейных зарядов предопределяет более эффективную работу сосредоточенных зарядов.

Возможно также применение следующей схемы проходки глу­ боких выемок: разработка верхней части механизмами (бульдо­ зерами или скреперами) и взрывом траншейного заряда выброса нижней части (рис. 25). Эта схема, разработанная авторами сов­

вышается с глубиной, стоимость же взрывной проходки с увели­ чением глубины возрастает незначительно. Поэтому рассматривае­ мая схема сохраняет преимущества взрывного способа для глу­

ными фильтрационными характеристиками.

Особую актуальность приобретает применение горизонтальных линейно-протяженных зарядов выброса, размещаемых в подзем­ ных выработках. Известно, что для расположения больших сосре­ доточенных зарядов необходимы зарядные камеры огромных раз­ меров. Так, объем зарядной камеры растет пропорционально

массе заряда С, а пролет — пропорционально величине \'ГС. При таких условиях для обеспечения устойчивости горных пород тре­ буется громоздкое и дорогостоящее крепление камер, что, в свою очередь, вызывает необходимость увеличения размеров камерПроходка и крепление камер — технически сложная задача и тре­ бует больших капиталовложений, что существенно снижает эф­ фективность взрывных работ. Применение в этих же условиях удлиненных зарядов выброса позволяет равномерно распределить ВВ под взрываемым объемом в удлиненных зарядных выработках незначительного сечения.

При размещении горизонтальных зарядов выброса в подзем­ ных выработках проходку их в связных грунтах целесообразно

77

Рис. 26. Схемы расположения зарядов и поперечные профили котлованов:

вести уплотнением грунта энергией взрыва. Технология проходки с применением взрыва имеет значительные преимущества перед другими способами: малые затраты труда, низкая стоимость работ, высокая производительность, меньшие сроки проходки и др.

Процесс устройства выемки в этом случае протекает следую­ щим образом. Вдоль оси предполагаемой профильной выемки на определенном расстоянии бурят вертикальные скважины, затем ее заряжают и взрывают; в результате образуется шурф. В нижней части шурфа устраивают буровую нишу и устанавливают станок горизонтального бурения. На заданной глубине бурят горизон­ тальную скважину, которую также заряжают и взрывают. В ре­ зультате взрыва скважинного заряда образуется полость (гори­ зонтальная выработка). В этой полости размещают основной за­ ряд выброса (рис. 26).

Технология устройства подземных выработок в связных грун­ тах методом уплотнения их энергией взрыва подробно описана в работах [1, 7, 27]; результаты экспериментальной отработки обра­ зования безвороночных полостей приведены в работе [6].

Если необходимо создать выемку значительных размеров по ширине и высоте, применяют многорядное расположение зарядов. Минные горизонтальные выработки в этом случае проходят из од­ ного шурфа через вспомогательные, горизонтальные выработки или для каждой минной выработки устраивают индивидуальный шурф. Этот способ позволяет подготовить к взрыву'значительные объемы, что особенно важно в районах со сложными метеоро­ логическими условиями. Более простая технология работ может быть применена при последующей проходке профильной выемки,

78

“гЬ-

+

Рис. 28. Расположение подготовительных и минных выработок при устройстве котлованов горизонтальными зарядами выброса.

Рнс. 29. Расположение горизонтальных минных выемок в торце котлована.

79

когда горизонтальные зарядные выработки (штольни) выводят не­ посредственно из ее торца (рис. 27)..

Устройство котлованов больших размеров возможно по комби­ нированной схеме — штольневых и траншейных зарядов выброса (рис. 28 и 29). Технология взрыва с использованием горизонталь­ ных зарядов выброса, размещаемых в подземных выработках, разработана авторами применительно к строительству насосных станций Быковской и Заволжской оросительных систем. Взрыва­ ми предполагается получить три котлована глубиной по 30 м и более, объемом около 1 млн. м3 каждый.

Горизонтальные заряды выброса в ряде случаев можно исполь­ зовать для создания насыпей и дамб, например для отсечения мелководья па больших поймах. Материалом для таких дамб слу­ жит грунт поймы.

При взрывном методе сооружения дамб очень эффективно применение удлиненных горизонтальных зарядов выброса. Па­ раллельно оси будущей дамбы по обе стороны проходят траншеи заданной глубины. Затем в них укладывают линейно-протяжен­ ные заряды, которые взрывают одновременно. При таком взрыве половина взрываемого объема от каждого удлиненного заряда распределяется между рядами, образуя навал грунта.

Взрывные навалы, которые получаются на бортах выемки при взрыве одного или нескольких горизонтальных цилиндрических зарядов, имеют, как правило, более крутой откос в сторону вы­ емки и более пологий — в противоположную. Особенно четко это прослеживается при создании выемок большого сечения — 30— 100 м2. Крутизна борта навала со стороны выемки близка к кру­ тизне откоса выемки или несколько круче его.

Экспериментальными и опытно-промышленными взрывами в суглинках небольшой влажности (до 13—14%), а также в лессах установлено, что вокруг выемок сечением до 10—20 м2 размеры навалов составляют: (0,2-н0,5) глубины выемки и (0,35-^0,65) ширины поверху. Вокруг выемок большого сечения ширина навала достигает 1,3—1,4 ширины выемки поверху.

На размеры навалов оказывает влияние также и показатель

При взрывании в пластичных глинистых породах объем нава­ лов составляет 40—45% всего объема пород из взрывной выемки. Примерно 50—55% идет на уплотнение окружающего массива, а до 3—6% рассеивается за пределы навала.

В песках, лессах, супесях и легких суглинках небольшой влаж­ ности 55—70% объема пород из выемки образуют навалы, до 15—25% рассеивается.

Взрывные навалы обычно уплотнены значительно больше, чем отвалы, создаваемые землеройными машинами в таких же поро­

80

динамики грунтов и ее практическое применение. Киев, «Наукова думка», 1966.

взрыва в среде. — В кн.: Буровзрывные работы в горной промышленности. М., Госгортехиздат, 11962.

14. Д о к у ч а е в М. Н., Р о д и о н о в В. Б., Р о м а ш е в а В. П. Взрывы

17.К у з н е ц о в В. А. Особенности линейно-распределенных зарядов выбро­ са в грунтах. — В кн.; Использование взрыва в народном хозяйстве, ч. III. Киев, «Наукова думка», 4970.

18.К у ш н а р е в В.. Д. Новая технология буровзрывных работ в мелиора­ тивном и водохозяйственном строительстве, ЦБНТИ Минводхоза, СССР 4974.

99. Л а в р е н т ь е в М. А., К у з н е ц о в М. В., Ше р Е. М. О направлен­ ном метании грунта при помощи взрыва. Новосибирск, СО АН СССР, 11961.

20.Л е б е д е в А. Ф. Уплотнение грунтов при различной их влажности. М., Стройвоенмориздат, 1948.

21.М а р ч е н к о Л. М. Увеличение эффективности взрыва при добывании

25.Опыт применения взрыва на строительстве Главного Мургабского коллек­ тора. «Гидротехника и мелиорация», 1971, № 6.

26.Опыт принудительного взрывного обрушения и рыхления грунтов. «Гид­

ротехническое строительство», 1972, № 6.

■27. Основы динамики грунтов и ее практическое приложение. Киев, «Нау­ кова думка», 1968.

82