книги из ГПНТБ / Эстеров, Я. Х. Буровзрывные работы на транспортном строительстве учебник
.pdf
|
Рис. 135. Конструкция |
направляющей |
рамы для бурения контурных |
|
|
|
|
скважин: |
|
. ' |
а — вид |
сверху; б — вид |
сбоку; / —тележка; |
2 — направляющая рама |
ровой |
станок |
БМК-4М перемещают по направляющей металлической |
||
раме или рельсовому пути, устанавливают и закрепляют в нужном поло жении. Это обеспечивает строгую параллельность буримых скважин.
З а р я д - г и р л я н д у изготавливают из частей или целых стан дартных патронов ВВ, количество которых должно соответствовать проектной линейной плотности заряжания.
Для заряжания вертикальных и наклоненных под углом более 60° скважин патроны ВВ привязывают шпагатом к одной или двум ниткам ДШ и к прочной нитке шпагата, связанных в основании вместе (рис. 136, а). Длина отрезков ДШ и шпагата должны быть больше глубины скважины на 1,5—2 м.
Для удобства заряжания скважин, пробуренных с наклоном к го ризонту менее 60°, и с целью уменьшения разрушающего действия взры ва на откос патроны ВВ, прикрепленные шпагатом к ДШ, привязывают к деревянным рейкам длиной 4—5 м, шириной 4—5 см и толщиной 2—2,5 см (рис. 136, б). Рейки друг к другу в торцовой части прикреп ляют шпагатом.
Для усиления скалывающего действия взрыва в донной части кон турных скважин к нижней части заряда-гирлянды прикрепляют вместе 2—3 патрона ВВ.
В верхнюю часть скважины на глубину, равную расстоянию между скважинами, патроны ВВ не помещают.
а)
Ф- |
' |
{ |
i |
|
г |
|
|
2 |
|
|
J |
|
|||
|
|
|
|
|
|
||
|
|
Рис. 136. Конструкция контурных зарядов: |
|||||
а — заряд-гирлянда |
из патронов ВВ 2, прикрепленных |
к |
ДШ I |
и |
шпагату 3; б — заряд-гир |
||
|
лянда из патронов ВВ 2, прикрепленных шпагатом |
3 |
к ДШ |
1 |
и деревянной рейке 4 |
||
222
Заряд-гирлянду можно опускать в скважину только на шпагате или рейках. Придерживать гирлянду за ДШ во время опускания нельзя. Деревянные рейки должны прилегать к откосной части скважины. При заряжании вертикальных скважин заряд-гирлянда (без деревянных реек) должен размещаться по оси скважины. Шпагат привязывают к де ревянному бруску, который кладут поперек устья скважины.
Забойку контурных скважин в трещиноватых породах ведут пу тем заполнения забоечным материалом всего свободного пространства между патронами ВВ и стенками скважины до ее устья.
В благоприятных породных условиях производят забойку только верхней свободной от ВВ части скважины. В качестве забоечного ма териала применяют мелкий сухой песок или буровую мелочь с разме рами частиц до 10 мм.
Взрывание всех контурных скважин обычно производят в один прием путем инициирования ДШ с одного конца. В случае взрыва ния большого количества контурных скважин вблизи сооружений во избежание вредного сейсмического воздействия на них весь ряд сква жин делят на участки, которые взрывают поочередно с короткими промежутками замедления (порядка 10 мс).
§ 38. КУМУЛЯТИВНОЕ ДЕЙСТВИЕ ВЗРЫВА
Кумулятивным (от латинского слова cumulatio — усиливать, скоплять) называют усиленное в одном направлении действие взрыва заряда.
Кумулятивное действие можно пояснить таким опытом (рис. 137). На толстую металлическую плиту ставят три цилиндрических заряда равной высоты и диаметра — один сплошной, другой с конической выемкой в нижней части и третий с такой же выемкой, но с металли ческой облицовкой небольшой толщины. При взрыве сплошного заряда в плите получается вмятина диаметром, который равен диаметру заря-, да. При взрыве заряда с коническим углублением (это углубление называют кумулятивным) в плите получается более глубокая и узкая воронка. При взрыве заряда с коническим облицованным углублением
на плите |
образуется еще более |
|
|
|
|
|||||
глубокая воронка (или сквозная |
|
|
|
|
||||||
пробоина), но меньшего диа |
|
|
|
|
||||||
метра. , |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Такое сосредоточенное дейст |
|
|
|
|
||||||
вие можно объяснить тем, |
что |
|
|
|
|
|||||
продукты |
взрыва части заряда, |
|
|
|
|
|||||
прилегающей |
к |
выемке, разле |
|
|
|
|
||||
таясь примерно |
перпендикуляр |
|
|
|
|
|||||
но поверхности выемки, |
концен |
„ |
|
. |
|
|||||
трируются вдоль оси выемки и |
|
|
||||||||
приобретают большую скорость, |
Рж\ |
137‘ „Пробив™е деиствие зарядов: |
||||||||
С |
1 |
|
|
J |
г |
’ |
а — обычный заряд; о, в |
— кумулятивные за- |
||
ООрЯЗуЯ |
КумуЛЯТИВНуЮ |
струю. |
ряды; / ~ капсюль-детонатор; |
2 — промежуточ- |
||||||
F Р гги |
PifO'Hf'iPT'T* |
|
я р п п р |
п ЯТТРН1Тст |
ный |
детонатор; 3 — заряд |
ВВ, |
4 ‘ • кумулятив- |
||
CUIИ |
скорость |
распространения |
|
ное углубление; 5 |
- облицовка |
|||||
22 3
детонации в массе ВВ, например, равна 6000 м/с, то скорость удар ной волны в фокусе кумулятивной струи достигает 10— 12 тыс. м/с при давлении 100 тыс. кгс/ем2. При кумулятивной форме заряда сум марная энергия не увеличивается, а перераспределяется — концент рируется.
■■ Практически явление кумуляции использовано в промышленных детонаторах, в которых донышко гильзы имеет вогнутую форму. На ружные кумулятивные заряды иногда применяют при взрывных рабо тах для дробления негабаритных кусков горной породы и валунов. Для этой цели промышленностью выпускаются кумулятивные заряды типа ЗКП (рис. 138) следующего ряда (в скобках указана величина зарядов): ЗКП-25 (28 г); ЗКП-50 (60 г); ЗКП-10 (115 г); ЗКП-200 (225 г); ЗКП-ЗОО (300 г); ЗКП-400(475 г); 3КП-1000 (980 г); ЗКП-2000 (2100 г); 3 КП-4000 (4060 г). •
При взрывании кумулятивными зарядами негабаритов и валу нов раскалывающее действие взрыва проявляется в большей степени, чем дробящее. Разлет кусков породы значительно уменьшается по сравнению с разлетом при взрывании наружного насыпного заряда.
Для дробления крупных валунов применяют в некоторых случаях
к о м б и н и р о в а н н ы й с п о с о б |
в з р ы в а н и я . Для |
этого |
перфоратором в средней части валуна |
пробуривают шпур глубиной |
|
10—-15 см. На шпур устанавливают кумулятивный заряд так, |
чтобы |
|
вершина его выемки совпала с осью шпура, а точка сближения струй при взрыве находилась ближе к его устью. Это создает наилучший ку мулятивный эффект и приводит к меньшему удельному расходу ВВ.
Высокая, стоимость кумулятивных зарядов и более интенсивное действие воздушной ударной волны по сравнению со шпуровыми зарядами ограничивают их применение при дроблении негабаритов и валунов.
Положительный опыт применения кумулятивных зарядов получен при про ходке подготовительных выработок на двух рудниках Кузнецкого металлур гического комбината. Опытные работы проводили в выработках сечением 4 м2.
Крепость руд f, |
= |
14 ~ |
18 по шкале проф. М. М. Протодьяконова. Диаметр |
||||||||||
шпуров был 46 |
мм, |
длина шпуров 1,6 м, |
в качестве ВВ использовали |
детонит |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
6-А. В каждый |
шпур |
заряжали по три |
патрона |
||||
|
|
|
|
|
|
диаметром 40 мм с боковой кумулятивной поверхно |
|||||||
|
|
|
|
|
|
стью. Длина каждого патрона 420 мм (400 г). |
|||||||
|
|
|
|
|
|
Были испытаны патроны с кумулятивной выем |
|||||||
|
|
|
|
|
|
кой |
параболической, |
сферической |
и треугольной |
||||
|
|
|
|
|
|
формы. Лучшие результаты получены |
при |
примене |
|||||
|
|
|
|
|
|
нии патронов |
ВВ |
с параболической |
кумулятивной |
||||
|
|
|
|
|
|
выемкой, имеющей следующую характеристику: |
|||||||
|
|
|
|
|
|
ширина основания выемки 27 мм, высота |
18,5 мм, |
||||||
|
|
|
|
|
|
площадь сечения |
4,5 см2, отношение площадки ку |
||||||
|
|
|
|
|
|
мулятивной выемки к площади всего |
патрона 35%. |
||||||
|
|
|
|
|
|
Патроны ВВ с кумулятивной выемкой |
изготов |
||||||
|
|
|
|
|
|
ляли |
на месте вручную. |
Патроны |
располагали в |
||||
Рис. |
138. |
Конструкция |
шпурах таким образом, чтобы кумуля4ивное дейст |
||||||||||
кумулятивного |
заряда: |
вие |
взрыва |
совпадало с |
направлением |
их ЛНС |
|||||||
1 — скоба |
для |
закрепления |
(рис. 139). |
|
патронов ВВ с боковой |
кумуля- |
|||||||
ДШ ; |
2 — промежуточный де |
Применение |
|||||||||||
тонатор; |
3 — оболочка |
заря- |
тивной поверхностью при |
проходке |
подготовитель- |
||||||||
д а - |
основной |
за.я |
вв- |
||||||||||
5 — кумулятивная ЗЭРвыемка’; |
ных |
выработок, |
как показывают данные табл. 21, |
||||||||||
6 — металлическая облицовка |
дало значительный экономический эффект. |
|
|||||||||||
224 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 21 |
|
|
Значения показателей при |
|
|
взрывании (по |
схеме приз |
Показатели |
матический в руб) зарядов |
|
|
|
|
|
кумулятивных |
обычных |
Число шпуров на заб ой .......................... |
17 |
22 . |
Количество ВВ на забой, кг . . . . . |
19 |
34 |
Стоимость бурения и взрывания 1 пог. м |
|
|
выработки, руб................................ |
12,-1 |
21,1 |
Заслуживает внимания положительный |
опыт применения кумулятивных |
|
зарядов для расширения отверстия в железобетонной стене |
здания насосной |
|
станции реконструируемого водоразборного сооружения на р. Оби. По условиям реконструкции диаметр отверстия в стене, расположенного на глубине 5 м от поверхности воды, должен быть расширен от 60 см до 1,2—1,3 мм. Проектом предусматривалось, что отверстие должны пробить водолазы при помощи отбой ных молотков. При круглосуточной работе пробивка отверстия заняла бы 35 су ток, а стоимость этих работ составила бы 5100 руб. По условиям бесперебойной работы водозабора и безопасности работы насосов применение обычного взрыв ного способа исключалось.
По предложению Института гидродинамики Сибирского филиала АН СССР
были применены кумулятивные заряды ВВ величиной 430 г из сплава тротила и гексогена ТГ-50/50 с кумулятивной облицовкой штампованной полусферы из
V 5) В)
|
|
Рис. 139. |
Схема расположения шпуров: |
|
а — круговой вруб; |
б — призматический вруб; в — круговой вруб с |
комбинированными за |
||
рядами; |
г — патрон |
ВВ с боковой |
кумулятивной поверхностью; 1, 2, |
19 — последователь |
|
|
|
ность взрывания |
|
8 Зак. |
849 |
|
|
225 |
стали толщиной 3 мм. Место работы было ограждено деревянной шпунтовой перемычкой. Работы вели при постоянном водоотливе в траншее глубиной на 60—70 см ниже уширяемого отверстия. Заряды устанавливали вплотную к стене, прикрывали небольшим слоем глины и взрывали поочередно огневым способом до получения пробоины. Всего было сделано 50 зарядами 8 пробоин, создавших кольцевое отверстие диаметром 1,2 м. Вся работа была выполнена за 8 ч и обо шлась в 260 руб.
Кумулятивные заряды нашли также |
применение |
при взрывных |
работах |
в водозаборных скважинах. Возможно |
использовать |
кумулятивные |
заряды |
для бурения или ускорения бурения скважин в скальных грунтах. |
|
||
Рис. 140. Схемы кумулятивных тру- |
Рис. 141. Схема кумулятивного заряда |
|
борезов: |
для простреливания |
отверстий при |
а — иегерметичного; б — герметичного |
цементировании |
скважин: |
|
/ — перфоратор; 2 — кумулятивные заряды |
|
Если требуется извлечь часть обсадной колонны из глубоких водяных сква жин, то для отделения извлекаемой части колонны от остающейся в скважине применяют кольцевые кумулятивные заряды. Для этого труборез с кольцевым кумулятивным зарядом (рис. 140) опускают в скважину с минимальным зазором
(7—15 мм) между ним и стенками скважины. Продольная |
ось заряда должна |
|
совпадать с осью скважины. |
|
|
Если в ходе работ по устройству водяных скважин требуется выполнить це |
||
ментирование затрубного пространства колонны, то для |
создания |
отверстий |
в ней применяют перфоратор с четырьмя кумулятивными зарядами |
(рис. 141). |
|
Г л а в а х
ПРОИЗВОДСТВО ВЗРЫВНЫХ РАБОТ НА ОБЪЕКТАХ СТРОИТЕЛЬСТВА ЖЕЛЕЗНЫХ И АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ
§ 39. ВЗРЫВНЫЕ РАБОТЫ ПРИ СООРУЖЕНИИ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА ДОРОГ
Виды взрывных работ
При устройстве земляного полотна железных и автомобильных до рог, котлованов под искусственные сооружения и специальные зда ния, а также под опоры контактной сети производят следующие виды взрывов:
на рыхление скальных и мерзлых грунтов, включая дробление отдельностей в виде валунов,, негабаритов и т. п.;
на выброс, включая направленный; на сброс; на обрушение;
контурное взрывание (предварительное щелеобразование); на вытеснение (отжатие) слабого грунта (ила, торфа) или поднасып
ное взрывание; на выравнивание для повышения удерживающей способности косо
горного дна болот; при корчевке пней и валке деревьев.
Р ы х л е н и е с к а л ь н о й п о р о д ы в массиве производят при разработке выемок, резервов или притрассовых карьеров, котло ванов, водоотводов. Взорванную породу транспортируют в насыпи, кавальеры, защитные бермы и дамбы, к дробилкам (для переработки на щебень) и т. д.
В зависимости от назначения объектов взрывания, способов и средств
разработки |
породы и местных условий к качеству и методам взрыв |
ных работ |
предъявляют; разные требования. При большом объеме |
скальных работ взрывание на рыхление делают методом скважинных зарядов. Такое взрывание ведут в массовом масштабе с тем, чтобы обес печить длительную непрерывную и производительную работу породо уборочных машин. При небольшом объеме работ взрывание выполняют
методом скважинных или шпуровых зарядов в |
зависимости |
от мощ |
ности разрабатываемого (взрываемого) слоя. |
г р у н т о в |
выпол |
В з р ы в а н и е с е з о н н о м е р з л ы х |
няют методом шпуровых зарядов, а вечномерзлых —: также и методом скважинных зарядов.
Д р о б л е н и е в а л у н о в и н е г а б а р и т о в производят взрыванием шпуровых зарядов, а при незначительном числе негабари тов и вдали от жилых строений и сооружений — методом наружных (накладных) зарядов.
В з р ы в а н и е н а в ы б р о с применяют для образования скальных выемок (вчерне), въездных и разрезных траншей в каменных
8* |
• |
227 |
карьерах, траншей на болотах, водоотводных и других канав. Такое взрывание производят методом скважинных или камерных зарядов. Взорванную породу при равнинном рельефе перемещают на оба бор та образуемой траншеи.
Этот вид взрывных работ используют в настоящее время редко, так как применение его вызывает большие нарушения в откосах и бортах выемок или траншей и увеличение объема земляных работ.
Взрывание на выброс при разработке выемок глубиной до 6—8 м следует производить с применением метода скважинных зарядов диаметром 150 мм и более.
Н а п р ; а в л е н н о е . в з р ы в а н и е с выбросом породы при меняют при образовании выемок в особых местных условиях, когда с одной стороны выемки расположены сохраняемые сооружения или поверхность участка выемки имеет косогорный характер, т. е. кру той поперечный склон.
Направленный развал породы при взрывании ее на рыхление не обходим при уширении выемок под второй путь, для избежания или уменьшения завала пути, достижения определенного формирования взорванной породы в забое, а также в целях ослабления разрушитель ного действия взрыва на защищаемый объект или его часть.
В з р ы в а н и е н а с б р о с является разновидностью направ ленного взрывания. Применение такого взрывания возможно при об разовании полувыемок на достаточно крутых косогорах, а также насы пей, дамб, защитных берм в непосредственной близости от косогоров, у их основания.
Для выполнения взрывов на сброс применяют методы скважинных и камерных зарядов. .
В з р ы в а н и е н а о б р у ш е н и е производят при образова нии полувыемок в условиях высоких крутых косогоров при угле скло на более 60Q, а также при возведении насыпей и защитных берм у осно вания таких косогоров. При этом могут быть применены методы сква жинных и камерных зарядов.
К о н т у р н о е в з р ы в а н и е применяют для образования откосов выемок, стен и свода тоннелей, стен котлованов, с целью пре дотвращения значительных нарушений в законтурной части среды, пе ребора породы, образования заколов. Выполняют такое взрывание методом скважинных зарядов малого диаметра.
В з р ы в а н и е н а в ы т е с н е н и е с л а б о г о г р у н т а , или поднасыпное взрывание, применяют при необходимости удаления илистого или торфяного грунта из-под насыпи для ее опускания (по садки) на устойчивое минеральное дно болота. Эти работы выполняют методом скважинных зарядов.
В з р ы в а н и е д л я п о в ы ш е н и я у д е р ж и в а ю щ е й с п о с о б н о с т и косогорного дна болота, имеющего поперечный склон относительно оси трассы крутизной более 0,1, выполняют также методом скважинных зарядов.
К о р ч е в к у |
пней и в а л к у |
д е р е в ь е в |
взрывным способом |
производят при |
расчистке трассы, |
используя |
метод шпуровых или |
небольших сосредоточенных зарядов в подкопах.
228 •
Взрывание породы на рыхление при разработке выемок, резервов и притрассовых карьеров на новостройках
Скальные выемки имеют ограниченную ширину в основании, пре имущественно от 8,5 до 16 м. Глубина выемок колеблется в пределах
от 0 |
до 40 м. Откосам скальных выемок придают крутизну от 1 : 0 |
до 1 |
: 1 и реже — в слабых или неблагоприятно сложенных скальных |
породах — 1 : 1,33 — 1 : 1,5.
Углубления и выступы в основании выемок ограничиваются вели чиной 0,2 м. Неровности в откосах не должны служить препятствием для нормальной эксплуатации выемок, производства ремонтных работ и стока воды, а также не должны ухудшать видимость дороги и встреч ных транспортных средств.
По условиям безопасности работ высота забоя не должна превышать максимальной высоты резания для применяемого экскаватора более чем на 2—3 м. .
Для возможности придания откосам проектного очертания в про цессе разработки экскаватором основной массы взорванной породы и максимального снижения объема подчистных работ при доработке выемки высота разрабатываемого слоя породы не должна быть более указанной в табл. 22.
|
|
|
Т а б л и ц а |
22 |
|
Наибольшая рациональная высота взрываемого |
слоя, |
м, |
|||
Марка экскаватора |
|
при крутизне откоса выемки |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
: 0,2 |
1 : 0,5 |
1: 0,75 |
1 : 1 |
|
Э-652 и Э-801 |
8,0 |
7,0 |
6,0 |
5,0 |
|
Э-10001 и Э-1250 |
8,0 |
8,0 |
7,6 |
6,1 |
|
УБ-162 |
10,2 |
9,5 |
9,0 |
8,0 |
|
Разработку выемок глубиной более 6—10 м выполняют послойно в несколько проходок (по глубине выемки).
Неглубокие выемки (до 2,5 м) или такие же участки их для дости жения хорошего дробления породы и проработки подошвы необходи мо взрывать скважинами малого диаметра или методом шпуровых за рядов. Более глубокие выемки (участки) взрывают методом скважин ных зарядов.
Взрывание породы в массивах, не содержащих воды, и в периоды отсутствия дождей рационально выполнять по всей длине выемки в один прием, если позволяют местные условия и имеющиеся средства взры вания и источники тока. При применении метода камерных зарядов взрывание породы следует всегда производить в один прием по всей длине и глубине выемки.
При работе в дождливые периоды и в обводненных скальных мас сивах подготавливаемый к взрыву участок выемки во избежание заили вания скважин следует ограничивать по длине и объему. Однако объем взрываемой в один прием породы должен обеспечивать непрерыв ную работу экскватора в течение одной или двух недель.
229
П , и*-/смену |
|
Применение |
при |
взрывании |
выемок |
|||||||
|
|
|
метода скважинных |
зарядов |
позволяет |
|||||||
|
|
|
вести буровзрывные |
и |
экскаваторные |
|||||||
|
|
|
работы |
по времени |
как |
последователь |
||||||
|
|
|
но, так и одновременно, |
т. е. комплекс |
||||||||
|
|
|
но. В первом случае |
упрощается орга |
||||||||
|
|
|
низация работ. При комплексном веде |
|||||||||
|
|
|
нии работ сокращается |
срок |
разработ |
|||||||
|
|
|
ки выемок, улучшаются производствен |
|||||||||
|
|
|
ные показатели, при этом необходима |
|||||||||
|
|
|
особо четкая организация работ. |
|
||||||||
|
|
|
Послойная разработка глубоких вы |
|||||||||
|
|
|
емок всегда предопределяет комплекс |
|||||||||
|
|
|
ное ведение буровзрывных и экскаватор |
|||||||||
|
|
|
ных работ. При |
|
такой |
их |
организации |
|||||
Рис. 142. |
График |
зависимости |
взрывы |
следует |
производить циклич |
|||||||
но — один раз |
в одну или две |
недели, |
||||||||||
сменной выработки экскаватора |
||||||||||||
Э-10001 |
(ковш емкостью 1 м3) |
выполняя их в день, являющийся нера |
||||||||||
от средневзвешенного (по наи |
бочим для бригад, ведущих |
разработку |
||||||||||
большему ребру) |
размера d§ |
взорванной породы. |
|
|
|
|
|
|||||
кусков |
взорванной породы |
При |
последовательном |
выполнении |
||||||||
|
|
|
буровзрывных |
и |
экскаваторных |
работ |
||||||
потребное число буровых машин и рабочего персонала рассчиты вают по заданному сроку выполнения буровзрывных работ; в тече ние всего времени работы экскаватора вблизи выемки должен нахо диться дежурный взрывник.
При комплексном выполнении буровзрывных и погрузочно-транс портных работ необходимое число буровых машин и рабочего персо нала на буровзрывных работах определяют по максимальной произ водительности экскаваторов, занятых на разработке выемки.
При применении метода скважинных или шпуровых зарядов стоит задача получения высокой степени дробления породы в пределах очер тания (контура) выемки, при которой возможно достижение выработки экскаватора 50—60 м3/ч и более на 1 м3 емкости ковша. Зависимость выработки экскаватора от среднего размера йф кусков взорванной по роды (по наибольшему ребру) приведена на рис. 142.
Максимальный размер кусков взорванной породы ограничен сле дующими величинами (ВСН 178—74): 0,60; 0,7 и 0,8 м — для экскава торов с ковшами емкостью соответственно — 0,5 — 0,65; 1,0—1,25
и 1,6 м3.
При определении необходимой степени дробления породы следует также учитывать требования к размеру отдельных кусков взорванной породы, из которых возводят насыпи. При высоте насыпей 1,5 м и бо лее в них рекомендуется укладывать куски размером до 0,8 м, т. е. практически все, погружаемые экскаваторами дорожно-строительного типа. Насыпи меньшей высоты и верхнюю честь всех насыпей на высо ту не менее 1 м во избежание перерасхода песчаного или щебеночного материалов при образовании балластного слоя следует отсыпать из фракций размеров не более 0,15—0,2 м.
230
