книги из ГПНТБ / Балбачан, И. П. Рыхление мерзлых грунтов взрывом

* В числителе — число ударов динамического плотномера, в знаменателе— удельное сопротивление резанию (кгс/см2) для b = 3 см.

§ 6. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Рыхление мерзлого грунта взрывом независимо от объемаработ производят в соответствии с тщательно разработанной иг утвержденной технической документацией и «Едиными прави­ лами безопасности при взрывных работах».

Для объектов с большими объемами рыхления взрывные ра­ боты выполняют на основании типовых проектов, а на объектах с малыми объемами — на основании технических проектов. Для: тех и других объектов составляют паспорт на производство взрывных работ.

В техническом задании указывают место проведения взрыв­ ных работ, технические требования, предъявляемые к взрывным работам (объем взрываемой породы, размер кусков после взры­ ва, размеры выемки, срок выполнения работ и т. п.). К техниче­ скому заданию прикладывают необходимый для проектирова­ ния графический материал, материалы геологического и гид­ рогеологического обследования места и района взрыва.

Взрывные работы в населенных пунктах следует выполнятьтолько по техническим проектам и проектам производства взрывных работ, утвержденным главным инженером предприя­ тия. Технический проект и проект производства буровзрывных работ составляют для единовременного взрыва какого-либо от­ дельного объекта.

В техническом проекте производства взрывных и земляных работ в комплексе должно быть указано число буровых илиземлерезных машин для подготовки объекта к рыхлению взры­ вом, а также число землеройных машин в зависимости от объе­ ма работ, глубины промерзания грунта, размеров земляногосооружения.

Проекты производства буровзрывных работ составляет строи­ тельная организация, выполняющая эти работы, или проектная организация по заказу строительной организации.

В составе рабочих чертежей на сооружение объектов с при­ менением буровзрывных работ, разрабатываемых проектной ор­ ганизацией, должны быть следующие проектные решения: кон­

22

струкция (очертание) земляных сооружений в увязке с распо­ ложением зарядов; расположение и расчет зарядов, их обосно­ вание; определение количества выработок и схем их крепления; расчет взрывных сетей; расчет зон опасности и определение мер по защите зданий и сооружений в этих зонах; определение объемов работ; составление сметы на выполнение буровзрывных работ.

В проекте производства работ должны быть учтены требова­ ния по своевременной подготовке площадки. Кроме того, долж­ ны быть также указаны сроки рыхления мерзлого грунта взры­ вом и его разработки. Мерзлые грунты необходимо рыхлить не­ посредственно перед разработкой во избежание их вторичного смерзания. Причем разрыхленный глинистый грунт смерзается быстрее, чем песчаный. Поэтому первичное рыхление произво­ дят в объемах, определяемых мощностью погрузочных средств и климатическими условиями.

Для обеспечения бесперебойной и безопасной работы лю­ дей, автотранспорта, буровых машин и землеройных механиз­ мов необходимо взрывные работы выполнять только в преду­ смотренное графиком время. При этом для постоянной загруз­ ки только одного экскаватора требуется взорвать несколько со­ тен шпуровых или скважинных зарядов.

Кроме того, нужно предусмотреть, особенно в населенных местах, бескапсюльный метод взрывания, позволяющий вести заряжание шпуров и скважин без остановки работающих вблизи землеройных машин и транспортных средств. Примене­ ние бескапсюльного взрывания обязательно в случае работы поблизости механизмов с электрическим приводом и в условиях начавшегося таяния снега и оттаивания мерзлого грунта.

Электрический способ взрывания применяют при большом числе одновременно взрываемых зарядов (с учетом имеющегося источника тока). На весь период заряжания шпуров должен быть обеспечен вывод людей и удаление механизмов за пре­ делы опасной зоны.

Электровзрывную сеть рассчитывают следующим образом: вначале подсчитывают общую длину соединительных, участко­ вых и магистральных проводов, затем — общее сопротивление электровзрывной сети с учетом сопротивлений электродетонато­ ров, которое должно быть не выше допускаемого для приме­ няемой взрывной машинки.

При производстве взрывных работ непосредственно вблизи зданий и сооружений с применением детонирующего шнура (ДШ) для снижения действия воздушной ударной волны целе­ сообразна присыпка его буровой мелочью или песком.

Типовой технический проект и типовой проект производства буровзрывных работ составляют на работы, ведущиеся дли­ тельное время одним и тем же методом, например на постоян-

23

но действующих карьерах. В типовом проекте приводят уточ­ ненные расчеты при изменении тех или иных условий, принятых проектом. Если изменяются условия ведения взрывных работ или метод их производства, то типовой проект должен быть полностью или частично переработан.

Технический расчет содержит: краткую характеристику ме­

К техническому расчету прилагаются схемы расположения за­ рядов применительно к условиям работы с указанием всех не­ обходимых размеров. Технический расчет составляют на мелкие работы кратковременного характера. Кроме этого, на основа­ нии технических расчетов проводят опытные взрывы по опреде­ лению необходимых показателей для составления паспорта взрывных работ.

Число опытных взрывов перед составлением паспорта взрывных работ зависит от объемов работ, неоднородности мерзлых грунтов и\ изменения их свойств в массиве грунта. Ес­ ли на строительной площадке есть выработки, отличающиеся по размерам и геологическому строению, то паспорт буровзрыв­ ных работ следует составлять на каждую выработку.

Паспорт, состоит из краткой пояснительной записки, тех­ нологической карты, схемы электровзрывной сети и плана мест­ ности с нанесением места ведения взрывных работ, ближайших построек, блиндажей, взрывной станции, опасной зоны и постов оцепления. На технологическую карту наносят схему располо­ жения и число щелей (шпуров), их глубину, величину зарядов, число серий и последовательность их взрывания.

В паспорте взрывных работ приводят расчет зарядов дроб­ ления при минимальном выходе негабарита (до 3%) для обеспечения эффективной работы применяемого землеройного оборудования и расчеты безопасных расстояний по разлету кус­ ков грунта для людей и для оборудования, а также по дейст­ вию воздушной ударной волны и по сейсмическому действию взрыва (с применением короткозамедленного взрывания). При изменении условий производства работ паспорт необходимо пе­ ресоставить и вновь утвердить.

Расстояние, на котором колебания грунта становятся без­ опасными для зданий ри сооружений, определяют по формуле

з _

тq KqCl Q >

где гс — расстояние от места взрыва, м; Кс — коэффициент, за­ висящий от свойств грунта; а — коэффициент, зависящий от показателя действия взрыва; Q — масса заряда ВВ, кг.

Расстояние, на котором воздушная волна взрыва на земной поверхности теряет способность наносить поражения заданной интенсивности, рассчитывают по формуле

24

— Кв Q »

где Кв — коэффициент пропорциональности, величина которого зависит от условий расположения, величины заряда и характе­ ра повреждения.

Радиус опасной зоны по разлету отдельных кусков взорван­ ного грунта для людей, механизмов и сооружений в зависи­ мости от показателей действия взрыва заряда и линии наимень­ шего сопротивления (л. н. с.) принимают в соответствии с Еди­ ными правилами безопасности.

Графический материал (ситуационный план), согласован­ ный со всеми заинтересованными организациями, и сведения о грунтовых условиях участка представляет заказчик.

К основным мероприятиям по технике безопасности отно­ сятся следующие: 1) перед началом взрывных работ всех лю­ дей выводят из опасной зоны, обозначенной на плане, и вы­ ставляют посты; 2) механизмы (буровые, землерезные машины, бульдозеры, экскаваторы и др.) отводят на расстояние не ме­ нее 100 м от места взрыва; 3) заряжание и монтаж взрывной сети производят под руководством старшего взрывника; после монтажа взрывной сети подается боевой сигнал (красная раке­ та) и персонал, занятый на заряжании, уходит , за пределы опасной зоны; 4) включение тока во взрывную сеть производит

альной машине, оборудованной в соответствии с Едиными пра­ вилами безопасности. Перед началом взрывных работ все лица, занятые на взрывных работах и подсобных операциях,

От точности данных о грунтовых условиях объекта, выбора оптимальных технологических параметров, конструкции заряда и средств взрывания зависит эффективность взрывных работ.

матических условий, времени года, температуры, влажности, структуры и криогенной текстуры. Для одного и того же уча­ стка в различные месяцы зимнего периода грунтовые условия изменяются.

Верхняя часть массива мерзлого грунта характеризуется по­ вышенной влажностью (льдисто’стью) и более низкой темпера­

25

быть различные по прочности группы мерзлого грунта, не го­ воря уже о прослойках или слоях грунта с каменистыми вклю­ чениями. При рыхлении верхнего слоя мерзлого грунта высокой прочности требуются большие усилия базовых машин, чем при разработке нижних, менее прочных слоев мерзлого грунта.

При взрывном методе рыхления с повышением прочности песчаных и гравелистых мерзлых грунтов повышается их со­ противление бурению и разрушению взрывом. Для мерзлых глинистых грунтов (в том числе вечномерзлых) между показа­ телями буримости, т. е. их способностью разрушаться под дей­ ствием внешних усилий, возникающих при бурении, и их взры­

ваемостью существует обратная зависимость. Это объясняется тем, что максимальное сопротивление дроблению мерзлого гли­ нистого грунта находится в области границы мерзлой и талой зон. Несмотря на то что температура пограничного слоя грунта около 0° С и влажность меньше, чем в верхнем слое, в целом его прочность на сжатие почти вдвое меньше, чем в верхнем слое. В то же время снижается хрупкость мерзлого грунта и повышается его вязкость. Поэтому удельный расход ВВ для

Для вечномерзлых грунтов, характеризующихся пластично­ вязким состоянием, и имеющих температуру от —0,1 до —0,2° Сг удельный расход ВВ в 1,5 раза выше удельного расхода, при­ меняемого при дроблении мерзлых песчаных грунтов .высокой прочности (при температуре от —10 до —12° С), и на 20— 30% превышает удельный расход ВВ, применяемый для рыхле­ ния глинистых грунтов сезонного промерзания. Поэтому для качественного рыхления глинистых, в том числе вечномерзлых грунтов, заряд ВВ следует усиливать именно в зоне максималь­

ного сопротивления разрушению. В связи с этим на некоторых предприятиях для рыхления глинистого грунта бурят скважины большого диаметра (до 400 мм), что позволяет расширить сет­ ку скважин и использовать в них заряды большей величины при общем меньшем удельном расходе ВВ. Кроме того, снижается разлет грунта, поскольку масса забоечного материала над за­ рядом больше, а кинетическая энергия взрыва используется полнее, особенно при многорядном взрывании.

Таким образом, взрывание мерзлых грунтов шпуровыми и скважинными зарядами диаметром 60—ПО мм наиболее при­ емлемо для мерзлых песчаных грунтов, где сопротивляемость действию взрыва снижается по мере удаления от поверхности (табл. 5). Поэтому шпуры и скважины заряжают с расчетом максимального воздействия взрыва на верхний наиболее проч­ ный слой мерзлого грунта. При этом при глубине промерзания более 2 м целесообразно использовать рассредоточенные заря­ ды ВВ. Для рыхления мерзлых глинистых грунтов заряды ВВ

26

нужно усиливать в нижней части скважины, в зоне максималь­ ного сопротивления разрушению взрывом.

Мерзлые грунты в районах застройки или в непосредствен­ ной близости от зданий и сооружений взрывают скважинными или шпуровыми зарядами, рассчитанными на рыхление. Разлет кусков при рыхлении мерзлого грунта обычно больше, чем при рыхлении скального грунта. Метод шпуровых зарядов (диамет­ ром до 75 мм) применяют при глубине промерзания до 1,5 м при разработке траншей, небольших котлованов и выемок при планировочных работах, а также в стесненных условиях.

Для обеспечения эффективности дробления мерзлого грунта и экономного расходования ВВ глубина шпуров должна быть не более 0,95 глубины промерзания грунта. При перебуре шпу­ ров в талый грунт в них образуются камуфлетные полости и снижается качество дробления верхнего слоя мерзлого грунта. На большинстве строек взрывные работы в мерзлых грунтах производят с недобуром слоя мерзлого грунта. В тресте Южуралспепстрой [9] для разработки мерзлого слоя небольшой мощи- - сти, а также для снижения сейсмического действия взрыва при меняют перебур в талую зону. При этом для повышения эффек­ тивности дробления неизбежен перерасход ВВ.

Практически недобур на расчетную величину сопряжен с оп­ ределенными трудностями: при различных рельефах местности,, толщине снегового покрова и по другим причинам мощность мерзлого слоя может изменяться на одном и том же участке в довольно широких пределах.

Эффективность буровзрывных работ в значительной степе­ ни зависит от расстояния между шпурами или скважинами в ряду и между рядами, которые должны обеспечивать дробление грунта в радиусе действия взрыва соседних зарядов. При рых­ лении мерзлых грунтов сезонного промерзания расстояние меж­ ду шпурами оставляет 0,8—1,4 л. н. с.; нижний предел отно­ сится к трудновзрываемым грунтам.

Расстояние между шпурами (скважинами)

где /72=1,04-1,4 — относительное расстояние между зарядами в ряду в зависимости от взрываемости грунта, требуемой степени дробления, последовательности рзрывания зарядов. Нижний предел соответствует трудновзрываемым грунтам. При много­ рядном расположении шпуров и короткозамедленном взрыва­ нии (к. з. в.) расстояние между рядами принимается

Шпуры располагают в шахматном порядке по квадратной или прямоугольной сетке (при двухшпиндельном буровом стан­ ке). Забойку выполняют, как правило, из песка или буровой мелочи на величину не менее ]/з длины шпура.

28

Величину заряда определяют по формуле

Значения q для растительного и песчаного мерзлых грунтов принимают равными 0,4—0,55, для суглинков 0,6—0,7, для глин и строительного мусора 0,7—0,9 кг/м3. Необходимо учесть, что значение q зависит также от W.

Для определения диаметра шпура, обеспечивающего вмести­ мость заряда расчетной величины,. целесообразно пользоваться, формулой

ра 64 мм). Шпуровые заряды необходимо взрывать с помощью

2£