книги из ГПНТБ / Эстеров, Я. Х. Буровзрывные работы на транспортном строительстве учебник

• Анализ результатов серии опытных взрывов, произведенных в плотных суглинках при заложении зарядов с воздушными полостя­ ми на глубине 3 м, показал возможность снижения удельного расхо­ да ВВ на 25% по сравнению с расходом ВВ при взрывании зарядами выброса обычной конструкции (без воздушных полостей).

Промышленные взрывы зарядами с воздушными полостями произ­ водились Кустанайским спецуправлением Казахвзрывпрома с целью образования восьми котлованов под водохранилище в плотных вязких глинах. При этих взрывах удельный расход ВВ был снижен на 0,4— 0,65 кг/м3, а стоимость 1 м3 выброшенного грунта была снижена в среднем на 8 коп. по сравнению с обычными взрывами на выброс.

§ 36. НАПРАВЛЕННОЕ ВЗРЫВАНИЕ

Направленное взрывание применяют для перемещения горных по­ род силой взрыва в определенном направлении и на требуемое рас­ стояние с целью образования насыпей под полотно железных и автомо­ бильных дорог, для вскрытия месторождения полезных ископаемых, отсыпки плотин и т. п.

Принципиальная схема взрывания с односторонним (направленным) выбросом в условиях слабокосогорной или горизонтальной местности показана на рис. 122. Камерные заряды в этом случае располагают вдоль оси выемки не менее чем в два ряда. Направленности взрыва, т. е'. перемещение грунта в нужном направлении, достигают тем, что ряды зарядов взрывают разновременно с замедлением в 2—3 с. Вопрос о ве­ личине замедления между взрывами рядов зарядов достаточно еще не изучен.

Рассмотрим представленную на рис. 122 схему одностороннего (на­ правленного) выброса. Мгновенный взрыв зарядов 1 первого ряда об­ разовал дополнительную обнаженную плоскость АВ для зарядов 2 второго ряда, взрываемых с замедлением. Заряды 2 второго ряда рас­ полагают так, чтобы их линии наименьшего сопротивления W%были направлены перпендикулярно плоскости АВ, а их длина была мень­ ше кратчайшего расстояния от центра заряда 2 до поверхности БВГ. Заряды 2 должны быть сильнее зарядов 1, поэтому показатель дейст­ вия взрыва п для зарядов 2 принимают на 0,5 больше, чем для зарядов

Рис. 122. Направленный (односторонний) выброс:

1 заряды ВВ, взрываемые в первую очередь; 2 — заряды ВВ, взрываемые с замедлением после взрыва зарядов первой очереди

2 1 2

/

Рис. 123. Поперечный профиль станционной площадки после взрыва:

1. Заряды 2 выбрасывают взрываемую ими массу в направлении W2 одновременно отталкивая в том же направлении массу, уже успевшую подняться в результате взрыва зарядов 1. Вследствие этого выброс породы в одну сторону может достигнуть значительной величины (до 80% всей взорванной породы).

Схема одностороннего направленного взрыва для перемещения известня­ ков VIII группы из полувыемки в насыпь была использована Трансвзрывпромом

последнего пятого ряда 2,35. Общее количество ВВ составило 787 т. Пятый ряд зарядов с общим количеством ВВ 504 т был взорван с замедлением в 2 с после одновременного взрыва первых четырех рядов зарядов. Это обеспечило на­ правленность взрыва, в результате которого из полувыемки было выброшено 130 тыс. м3 (66% проектного объема), а в полунасыпь переместилось 75 тыс. м3 грунта.

Для получения экономичного направленного выброса д-р техн. наук 1 Л. Н. Марченко и канд. техн. наук Н. И. Сеиновым под руководством акад.

Н. В. Мельникова была разработана и проверена опытно-промышленными взрывами следующая схема расположения зарядов и их конструкция в нескаль­ ных связных грунтах (рис. 124).

Заряды располагали в 2 ряда. В первом ряду три заряда с воздушными по­ лостями на расстоянии 5 м друг от друга величиной 500 кг каждый помещали

Рис. 124. Схема направленного выброса:

213

Рис. 125. Схемы направленного взрывания для вскрытия месторождений полез­ ных ископаемых при различном взаиморасположении полезного ископаемого 1

ивскрышных пород 2

ввертикальные котловые шпуры глубиной 3 м, четыре заряда второго ряда дли­ ной около 2,6 м и величиной 650 кг каждый размещали на расстоянии 3 м друг от друга в наклонных скважинах диаметром 500 мм и длиной 4,8 м, расположен­ ных под углом 45—50° к горизонту. Расстояние между рядами зарядов 10 м. Величина зарядов первого ряда с воздушными полостями была принята на 25% меньше, чем рассчитанная по формуле (18) Борескова. Второй ряд наклонных скважинных зарядов взрывали в одном случае через 250 мс, а во втором случае через 400 мс после взрыва первого ряда зарядов.

Каждым взрывом было выброшено более 2 тыс. м3 грунта—85% всего выбро­

214

перемычки или плотины может быть достигнуто в том случае, если по­ следние расположены в средней вогнутой части взрываемого косо­ гора или берега (рис. 126, а). При прямолинейной или выпуклой кон­ фигурации взрываемого участка ко­ согора или берега реки направлен­ ность взрыва может быть достигну­ та за счет последовательного взры­ вания двух рядов зарядов. Взрыв первого ряда зарядов образует вог­ нутую кривую (рис. 126, б и в), а взрыв второго ряда зарядов (через 2, 4 или 6 с) обеспечивает сосредо­ точенный выброс грунта в нужном направлении;

В нашей стране под руководством акад. М.А. Лаврентьева и д-ра техн. наук А. А. Черниговского проведены теоретические и экспери­ ментальные исследования по применению систем плоских (рис. 127, а) или клиновидных (рис. 127, б) зарядов для перемещения породы в заданндм направлении. Примером идеального плоского заряда может быть тонкая пластина из взрывчатого вещества.

Плоский заряд ВВ небольшой толщины очень трудно заложить обычными существующими средствами. Поэтому практически идеаль­ ный плоский заряд или клиновидный заряд заменяют эквивалентной по действию системой скважинных или камерных зарядов.

Плоский заряд был впервые в мировой практике применен для направлен­ ного перемещения массы грунта на требуемое расстояние при создании контура каменно-набросной плотины Байпозинского гидроузла в 1968 г.

Рис. 128. Выполнение клиновидного заряда в виде системы сосредоточенных за­ рядов, расположенных на наклонной плоскости

2 1 5

J

I

Рис. 129. Схема двустороннего направленного взрыва клиновидных зарядов:

1 — клиновидный заряд; 2 — заряд контурного взрывания; 3 — профиль навала

Для создания плоского заряда были использованы асбоцементные трубы внутренним диаметром 280 мм, которые были заполнены гранулитом АС и рас­ положены на расстоянии 3 м одна от другой. Трубы с ВВ размещали на площадке размерами 120 X 32 мм под углом 35°. Толщина склада гравийно-суглинистой смеси была 8 м.

Максимальное удаление границы развала от центра плоского заряда соста­ вило 55—60 м. Отсыпку склада гравийно-суглинистой смеси производили само­ свалами и бульдозерами снизу вверх.

Клиновидный заряд для обеспечения направленного выброса прак­ тически можно выполнить в виде системы наклонных скважинных зарядов или системы камерных зарядов, располагаемых в одной на­ клонной плоскости (рис. 128). При этом величину каждого камерного заряда уменьшают по мере приближения к свободной поверхности в отношении Qi : Q2 : Q3 = 4:3:2, а глубину заложения зарядов на­ ходят из соотношения

. ний направленный выброс для создания насыпи в обыкновенных грунтах.

Для создания насыпи в скальных грунтах целесообразно, кроме клиновидных зарядов, заложить по противоположному откосу серию сближенных скважинных зарядов контурного взрывания (рис. 129).

Массовые направленные взрывы — лучшее средство механизации трудоемких земляных и скальных работ. Дальнейшее совершенство­ вание. проектирования и производства направленных взрывов для обеспечения их высокой точности позволит с еще большей эффектив­ ностью применять их в транспортном строительстве.

§ 37. КОНТУРНОЕ ВЗРЫВАНИЕ

Общие сведения

Практикой взрывных работ доказано, что если по контуру выемки, котлована или тоннеля пробурить «строчку» сближенных скважин или шпуров, а затем их взорвать рассредоточенными зарядами, имею­ щими диаметр значительно меньший, чем диаметр скважин и шпуров,

216

При разработке выемок, траншей и котлованов контурные заряды взрывают до взрыва основных скважин рыхления внутриконтурного массива или в исключительных случаях в. один прием с последними, но с опережением не менее 75—100 мс по отношению к скважинам рыхле­ ния, удаленным от контурных зарядов не менее чем на 6 м в крепких породах и не менее 10 м в слабых породах (рис. 132). Это делают с целью использования контурной щели как экрана для уменьшения воздействия взрывной ударной волны на откосы выемок при взрыве основных зарядов рыхления.

Предварительное щелеобразование в указанных условиях стало основным приемом контурного взрывания в нашей стране и за ру­ бежом.

" При разработке полувыемок, уширении выемок и траншей, а также при проходке тоннелей, когда в первую очередь разрабатывают сред­ нюю часть тоннеля — ядро (особенности контурного взрывания при строительстве тоннелей изложены в §48), контурные заряды взрывают после поочередного короткозамедленного взрывания рядов основных зарядов рыхления. В этом случае взрывная ударная волна совпадает по направлению с линией наименьшего сопротивления зарядов основ-

Рис. 133. Очередность взрывания (/—IV) основных 1 и контурных

2зарядов:

а— при разработке косогорной полувыемки; б — при расширении выемки

218

ного рыхления, т. е. направлена в противоположную от откоса сторону (рис. 133). Поэтому откосы взрывом повреждаются значительно мень­ ше и, как и в случае предварительного щелеобразования, на поверх­ ности откоса остаются следы скважин.

Параметры контурного взрывания при разработке скальных выемок, траншей и полувыемок

При разработке закрытых выемок и траншей сведений о характере залегания горных пород, их трещиноватости, степени выветрелости и т. п. часто бывает недостаточно. Поэтому для получения удовлетвори­ тельных результатов контурного взрывания вопросы выбора диаметра скважин, расстояния между скважинами и плотности их заряжания следует решать по результатам взрывания на опытном участке.

При предварительном щелеобразовании параметры взрывания сна­ чала подбирают с учетом ширины щели и наличия заколов. Диаметр скважин, расстояние между зарядами и плотность заряжания сле­ дует считать близкими к оптимальным, если ширина полученной щели находится в пределах 1—5 см, а со стороны откоса выемки имеются незначительные заколы (не менее 15—20 см в глубь массива).

После уборки взорванной породы эти же параметры корректируют по величине неровностей поверхности откоса между двумя соседними скважинами, которые не должны превышать ±15 см.

Проведенные буровзрывной лабораторией ЦНИИСа Минтрансстроя исследования и полученный Трансвзрывпромом опыт предварительного щелеобразования при сооружении железнодорожных и автодорожных выемок позволяют рекомендовать следующие параметры контурного взрывания, которые могут быть использованы при проведении первых опытных взрывов.

Д и а м е т р к о н т у р н ы х с к в а ж и н в слабых и благо­ приятных по строению породах следует принимать в пределах от 75 до 115 мм. .

В сильнотрещиноватых, а также крепких породах рациональный диаметр скважин принимают в пределах от 75 до 150 мм.

Г л у б и н у к о н т у р н ы х с к в а ж и н следуетпроектиро­ вать с таким расчетом, чтобы донная их часть была на 7—12 диаметров ниже донной части зарядов рыхления. Этим достигается лучшая защи­ та откосов от действия зарядов рыхления.

(аммонит № 6ЖВ), размещаемым в 1 пог. м длины скважины. Ориентировочные значения линейной плотности заряжания для

пород различной крепости и различных диаметров скважин приведе­ ны в табл. 20. Эти значения можно использовать при проведении пер­ вых опытных взрывов.

Р а с с т о я н и е м е ж д у к о щт у р н ы ми с к в а ж и н а - м и зависит от крепости, строения, характера напластования и на­ правления трещиноватости горной породы и диаметра контурных сква­

. 2 1 9

жин. При проведении первых опытных взрывов расстояние между кон­ турными скважинами принимают в пределах 8—13 диаметров скважин. Большие расстояния принимают в породах со слабой трещиноватостью, горизонтальной слоистостью и когда щель проектируется параллельно основной системе трещин. Меньшие расстояния принимают в сильно­ трещиноватых породах и когда щель проектируется под острым углом

«строчки» контурных скважин и ближним к ней рядом скважин рыхле­ ния, также зависит от свойств взрываемой породы и диаметра скважин рыхления. Слишком близкое их взаиморасположение приводит, не­ смотря на наличие экранирующей щели, к разрушению откоса, далекое взаиморасположение приводит к плохому рыхлению скального масси­ ва между щелью и ближайшим к ней рядом скважин рыхления.

С учетом указанных выше соображений расстояние от щели до бли­ жайших зарядов рыхления принимают равным 10—15 диаметрам за­ рядов рыхления, что часто соответствует половине расстояния между скважинами рыхления.

Д л и н а о т к о с н о й щ е л и должна быть на 10—15 м больше длины участка, взрываемого на рыхление. Это необходимо для защиты от вредного воздействия на горный массив взрывов скважин рыхления. После анализа результатов контурного взрывания на опытном участке устанавливают параметры контурного взрывания на последующих участках разрабатываемой выемки.

Длину участка рыхления, количество скважин, величину одновре­ менно взрываемых зарядов ВВ и схему взрывания зарядов рыхления принимают такими, чтобы обеспечить наименьшее воздействие взрыва на законтурную часть выемки. Это имеет особое значение, когда вблизи разрабатываемой выемки расположены искусственные сооружения, жи­ лые дома и другие строения, сейсмическое воздействие взрыва на кото-

взрывание осуществляют без предварительного щелеобразования, ма­ ло отличаются от параметров, указанных выше.

При порядном короткозамедленном взрывании скальных полу­

220