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

массива зона дробления имеет форму воронки. Поэтому для образования ровного основания траншеи или котлована заряд следует располагать на уровне оснований компенсирующих щелей, а зарядные и компенсирующие щели нарезать на одном уровне.

При рыхлении мерзлого грунта щелевзрывным способом со­ кращается обьем земляных работ по сравнению со шпуровым способом. Если при разработке траншеи глубиной 2 м и шириной 1 м шпуровым методом по ее верху образуется зона разрушения шириной около 5 м, а между рядами шпуров остается непроработанный «гребень» мерзлого грунта, то при щелевзрывном способе образуется траншея проектного профи­ ля с вертикальными, ненарушенными взрывом откосами. При различной ширине траншей расстояния между щелями можно регулировать изменением удельного расхода ВВ.

При разработке котлованов щели нарезают через равные промежутки по всему котловану перпендикулярно охраняемому от разлета кусков и воздушной ударной волны объекту. В слу­ чае необходимости нарезают две поперечные, оконтуривающие котлован щели и третью оконтуривающую щель со стороны, противоположной охраняемому объекту (во избежание разлета грунта в сторону объекта при взрыве крайних зарядов). При этом каждую щель (кроме оконтуривающих) заряжают рас­ средоточенными зарядами в шахматном порядке относительно зарядов в соседних щелях. Компенсирующие щели между за­ рядами используются для сдвига грунта в сторону этих щелей.

Короткозамедленное взрывание применяется преимуществен­ но по продольно-врубовой схеме с использованием четырех-пяти ступеней замедления через интервал 25—30 мс. Расстояние между щелями при указанной схеме заряжания в 2—2,5 раза, в зависимости от свойств грунта, превышает глубину заложения заряда. Во столько же раз сокращается объем работ по наре­ занию щелей по сравнению со схемой заряжания «через одну щель».

Однако удельный расход ВВ при этом увеличивается до значений, применяемых при шпуровом методе рыхления. Для качественного дробления грунта между крайними к массиву зарядными и компенсирующими щелями расстояние между ни­ ми не должно превышать 0,9—1,2 глубины заложения заряда или при одинаковом расстоянии между всеми щелями следует усиливать заряды в крайних щелях примерно на 0,2 кг/м3.

Для механизации процесса подготовки к взрыву Краснояр­ ский филиал ВНИИстройдормаш разрабатывает комплекс зем­ лерезной и зарядной машин: землерезную машину с цепным рабочим органом и зарядную установку, состоящую из емко­ сти для ВВ, объемного дозатора и бульдозерного отвала.

Целесообразность использования раздельных машин для нарезания щелей, их заряжания и заполнения забоечным мате­

83

риалом объясняется тем, что скорость заряжания щелей в 8 раз превышает скорость их нарезания. Так, если землерезная ма­ шина производительностью 50 м/ч нарезает 410 м щели в смену, то их заряжание даже вручную двумя взрывниками и забойка с помощью бульдозера занимает всего 50 мин. Таким образом, учитывая специфику работы с взрывчатыми материалами и не­ обходимость вывода людей и механизмов из опасной зоны на длительное время, нецелесообразно в течение рабочей смены держать на участке материалы, взрывников и охрану.

Таким образом, при раздельном нарезании щелей и их за­ ряжании одна зарядная машина может обслужить более вось­ ми землерезных машин. В соответствии с требованиями техники безопасности зарядные машины необходимо снабжать специ­ альными устройствами (искрогасителем и пр.). Целесообразнее снабдить ими одну зарядную машину, чем все землерезные машины, которые могут быть использованы не только для дан­ ного метода, но и для нарезания щелей при прокладке инже­ нерных коммуникаций. Однако при проведении траншей значи­ тельной протяженности в мелиорации и при строительстве газовых магистралей рекомендуется применение комплексной машины.

Рассмотрим в качестве примера технологическую карту по разработке котлованов глубиной до 4,5 м при сезонном промер­ зании грунта до 2 м с рыхлением мерзлого грунта щелевзрыв­ ным способом. Технологической картой предусмотрено сооруже­ ние котлованов глубиной до 4,5 м экскаватором Э-10011 в грунтах IV группы при глубине сезонного промерзания до 2 м.

До начала производства работ необходимо: произвести раз­ бивку котлована (нанести наружный контур по периметру); очистить и спланировать дорогу для транспортирования грунта в отвал; доставить на объект оборудование для земляных и буровзрывных работ.

Щели нарезают баровой машиной на базе трактора Т-100. Забойку зарядных щелей выполняют бульдозером. Заряды взрывают электрическим способом. Разрыхленный грунт экска­ ватор Э-10011 грузит на автосамосвалы МАЗ-205 для удаления на расстояние до 1 км.

До проектной отметки грунт добирает экскаватор Э-10011. Сооружение котлована в мерзлых грунтах следует вести в стро­ гом соответствии с совмещенным графиком производства зем­ ляных и строительных работ.

Продолжительность нарезания 3200 'м щелей глубиной 1,8 м и шириной 0,14 м при двусменной работе — 3,25 дня. Взрыв­ ники работают в одну смену.

Технико-экономические показатели

Расход ВВ на весь объем, кг. .................................7812

Затраты труда на полную переработку 26 526 м3

грунта, чел -ч ............................................................. 3183

84

Кроме приведенных выше показателей в технологическую карту включают данные о затратах труда и времени работы оборудования на очистке от снега дорог и площадки под отвал, на поддержание дороги в проезжем состоянии; подробные ука­ зания по производству работ и организации труда рабочих;

в зависимости от себестоимости на основании экономических расчетов построен график (рис. 36).

Щелевзрывной способ рыхления мерзлых грунтов по сравне­ нию со шпуровым и скважинным способами имеет следующие преимущества: сокращение ручного труда при заряжании и за­ бойке щелей и возможность полной механизации этого про­ цесса; устройство вертикальных откосов и ровных оснований траншей и котлованов без образования «гребней» и «порогов»; возможность направленности действия взрыва; снижение раз­ лета грунта и сейсмического действия взрыва; улучшение качества дробления, снижение стоимости работ и повышение производительности труда.

85

Разрушение мерзлых грунтов взрыванием щелевых зарядов ВВ связано с предварительным нарезанием в массиве грунта узких траншей-щелей прямоугольного профиля шириной 100—300 мм. Ввиду повышенной прочности мерзлых грунтов, копание щелей обычными скребковыми цепными рабочими органами весьма затруднено. В этом случае в отечественной практике широко применяют землерезные баровые машины, цепные рабочие органы которых оснащены комплектом режу­ щих элементов-зубков, и роторные экскаваторы с дискофрезер­ ным или кольцевым рабочим органом, обеспечивающие сплош­ ное фрезерование грунта по профилю щелей, а также его транс­ портирование на открытую поверхность.

Баровые землерезные машины и роторные фрезерные экска­ ваторы монтируют на базе трелевочных и гусеничных тракторов ДТ-54, С-80, Т-100, Т-140, Т-180, пневмоколесных МТЗ-5МС,

МТЗ-50, а также на самоходных шасси траншейных экскавато­ ров ЭТУ-353, ЭТН-124, ЭТУ-161, ЭТН-171, ЭТУ-202, Э Р - 7 Л М (табл. 12).

§ 16. БАРОВЫЕ МАШИНЫ

Наиболее широко для нарезания щелей в однородных мерз­ лых грунтах на глубину свыше 1,0—1,3 м применяют баровые землерезные машины, основным достоинством которых является возможность прорезания щели на всю глубину сезонного про­ мерзания грунта (1,5—2 м). Наиболее целесообразно исполь­ зовать баровые машины для разработки мерзлых грунтов, не содержащих значительных включений гравия, скальных пород, остатков строительного мусора.

По количеству одновременно установленных исполнительных рабочих органов различают однобаровые, двухбаровые и многобаровые машины. Наибольшее распространение получили одно- и двухбаровые машины. В двухбаровых конструкциях исполни­ тельные рабочие органы могут работать раздельно или спа­ ренно. В последнем случае прорезается одна щель с удвоен­ ной шириной.

86

о направляющие рекомендуется раму оснащать со стороны

в порядке, зависящем от схемы набора кулачков. При рацио­ нальном расположении большая часть зубков работает в усло­ виях двух открытых поверхностей (полублокированного) реза­ ния, благодаря чему снижаются затраты мощности на резание грунта. На современных баровых машинах в зависимости от

и перемещается по ручью направляющей рамы. В ряде случаев участки ручья, наиболее нагружаемые, наплавляют твердым сплавом. Натяжение цепи специальным механизмом дости­ гается выдвижением ведомой звездочки относительно рамы либо смещением рамы вместе со звездочкой по коренному брусу.

Длина режущего исполнительного органа баровой машины несколько превышает глубину щели с целью образования за­ зора между массивом грунта и ведущей звездочкой. Зазор облегчает формирование отвала вынесенного разрушенного грунта под редуктором трансмиссии.

Направляющая рама шарнирно крепится на редукторе по­ средством седла.

В ряде случаев эти машины оборудуют поперечными скреб­ ковыми (ЭТЦ-204) или шнековыми транспортерами для отвала грунта вдоль щели в одну или обе стороны. Таким шнековым транспортером оборудована баровая машина ТМГ-1Ц. Положе­ ние транспортера по высоте регулируют винтами, а привод вращения осуществляется цепной передачей от вала ведущей звездочки режущей цепи.

дочку через трансмиссию — многоскоростной редуктор, предо­ хранительную муфту, муфты переключения и поперечный веду­ щий вал с приводными звездочками режущих цепей.

Редуктор, как правило, содержит коническую пару и ряд цилиндрических шестерен. На некоторых машинах между редук­ тором и ведущим валом установлена дополнительная шестерен­ чатая или цепная передача. Привод баровой машины на трак­ торе осуществляется от вала отбора мощности, а на траншей­ ных экскаваторах — через цепные передачи от приводного вала.

Многоскоростной редуктор позволяет наиболее полно ис­ пользовать мощность базового трактора при различных режи­ мах работы, обеспечивая постоянную толщину стружки при из­ менении подачи. В то же время, по данным Томского поли­ технического института (ТПИ), односкоростной редуктор имеет более высокий к. п. д. и надежнее многоскоростного [2]. Опти­

•Q0

мальный режим резания при односкоростном редукторе дости­ гается изменением подачи трактора.

Гидропривод землерезной баровой установки через меха­ низм заглубления обеспечивает установку исполнительного органа в рабочее или транспортное положение.

Принудительное заглубление рабочих органов в грунт осу­ ществляется гидроцилиндрами двойного действия либо гидро­ двигателем.

Гидропривод состоит из насоса, исполнительных гидро­ цилиндров, распределителя, предохранительных, перепускных^ запорных и замедлительных клапанов, контрольной аппара­ туры. В баровых установках применяют шестеренные насосы с приводом от двигателя вала отбора мощности или через при­ водную шестерню редуктора (БГМ-3). Запорные клапаны обес­ печивают надежное крепление исполнительного органа в транс­ портном положении. Замедлительные клапаны предотвращают резкое падение бара при заглублении (ТМГ-1Ц). Предохрани­ тельные и перепускные клапаны гидросистемы обеспечивают защиту режущего органа от поломок при встрече с непреодоли­ мым препятствием в грунте.

В ряде случаев и ходоуменьшитель работает от гидропри­ вода. В этом случае в гидросистему дополнительно вводят дроссель с регулятором.

Использование гидравлики одновременно для привода меха­ низма заглубления и ходоуменьшителя облегчает автоматиза­ цию заглубления и подачи бара. При этом регулирование скорости подачи баровой машины и скорости заглубления достигается гидрорегулятором (ЭТЦ-204).

По данным ТПИ, положение баровых рабочих органов при резании, близкое к 90° по отношению к опорной поверхности,, позволяет рациональнее использовать мощность двигателя и улучшает сцепление с грунтом вследствие дополнительной при­ грузки машины вертикальной составляющей силы резания.. Однако при вертикальном расположении баров увеличивается просыпание разрушенного грунта обратно в траншею.

В результате многочисленных исследований было установ­ лено, что наиболее рациональным диапазоном подачи баровых машин можно считать 5—200 м/ч [2], который значительно ниже рабочих скоростей подачи базовых машин. В этом случае в машинах с одномоторным приводом поступательную скорость базового трактора регулируют понизителями скорости ходоуменынителей, встроенных в трансмиссию. Ходоуменьшители обеспечивают пониженные рабочие скорости подачи и сохра­ няют транспортные скорости базового трактора.

В настоящее время применяют механические ходоуменьши­ тели с цилиндрическими зубчатыми, червячно-цилиндрическими,, храповыми и планетарными передачами.

91