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

Глава XI

БУРОВЗРЫВНЫЕ РАБОТЫ ПРИ СООРУЖЕНИИ ТОННЕЛЕЙ И МЕТРОПОЛИТЕНОВ

§ 47. БУРОВЗРЫВНЫЕ РАБОТЫ ПРИ ПРОХОДКЕ СТВОЛОВ ШАХТ

' Общие сведения

Строительство подземных сооружений метрополитенов обычно на­ чинают с проходки стволов шахт, которые позволяют строителям вый­ ти на проектный горизонт трассы метрополитена и развить фронт ра­ бот. Взрывные работы при проходке стволов шахт имеют свои особен­ ности и требуют специального рассмотрения.

Производство взрывных работ при проходке стволов может иметь • эпизодический характер, когда породы представлены наносами с вклю­ чением отдельных валунов, иногда такого объема, что разделка их пневматическими отбойными молотками становится неэффективной и приходится применять буровзрывной метод.

При небольших объемах работ иногда целесообразно применять термический способ разделки валунов и негабаритов.

Т е р м и т представляет собой .порошкообразную смесь окиси железа с алюминием. Смешение компонентов производят на месте выполнения взрывных работ. Порошкообразный алюминий обладает способностью при горении восста­ навливать металлы из их окислов с выделением при этом большого количества тепла при температуре, достигающей 3500° С и выше. Реакция протекает по ра­ венству

8А1 +3Fea0 4^-4AI20 3 +9Fe + 774 ккал.

24% 76% 45% 55% '

Воспламеняют термит специальными запальными спичками, содержащими магний, бертолетову еоль, алюминий в порошке, серу и перекись бария или дву­ окись марганца.

Для разделки валуна или негабарита в нем бурят один или несколь­ ко шпуров, из расчета 4—5 шпуров на 1 м2 горизонтальной проекции камня, глубиной 2/3 его толщины. Шпуры заполняют термитом. Воспла­ меняют термит запальной спичкой и по мере -выгорания досыпают по­ рошок в шпур.

Расход термита составляет 5—7 кг на 1 м3 породы.

Под воздействием высокой температуры в валуне возникают тем­ пературные напряжения и образуются трещины, раскалывающие ка­ мень на месте без разброса осколков. Одновременно с термической раз­ делкой негабарита в тоннеле можно производить и другие работы.

Этот способ разделки негабаритов отличается полным отсутствием сейсмического воздействия, что особенно важно при проходке в неустой: чивых породах. Указанный способ может быть применен также и при проходке горизонтальных выработок, особенно в условиях завалов.

При работе с термитом нельзя применять воду для повышения ра­ скалывающего действия, так как под воздействием высокой темпе­ ратуры вода разлагается на водород и кислород, смесь которых об­ разует взрывоопасный гремучий газ.

283

Расчет расположения и величин зарядов

Сооружение стволов шахт в скальныхлюродах требует применения буровзрывного способа разработки. При этом рационально вести про­ ходку стволов с взрыванием средней части забоя шпурами увеличен­ ного диаметра до 45 мм или скважинами диаметром до 100 мм (под патрон ВВ соответствующего диаметра), а для взрывания контурных зарядов применять шпуры меньшего диаметра (под патроны ВВ'низ­ кой бризантности). Во всех случаях желательно бурить центральную опережающую скважину, которую засыпают песком, а позднее очищают от него по частям на глубину взрываемого комплекта шпуров; оста­ ваясь незаряженной, такая скважина образует дополнительную обна­ женную поверхность.

Шпуры и скважины при проходке стволов располагают по концент­ рическим окружностям, соблюдая следующее соотношение числа шпу­ ров в окружностях (за единицу принято число шпуров в ближайшей к центру ствола окружности):

При взрывании шпуров большого диаметра (45 мм) соотношение числа шпуров в окружностях принимают равным 1; 2; 2,75; 4,5.

Глубину шпуров при проходке стволов следует проверять по фак­ торам бурения /6ур, погрузки /п0£,р, водоотлива /Е0Д, подъема /под и совмещения бурения с погрузкой, породы 7С0ВМ. Целесообразно со­ блюдать следующее отношение глубин шпуров, определенных пр раз­ личным факторам:

Аюд -^> ^бур ^погр '■"> ^вод-

Оптимальное отношение глубин шпуров при совмещении бурения и погрузки породы следующее:

^под > I , > 7вод-

Глубину шпуров по процессу бурения /бур определяют по методу проф. Н. М. Покровского:

N ■— количество шпуров в комплекте; Кв.м — количество бурильных машин, шт.;

убур — скорость бурения одной машиной в единицу общего вре­

284

/в — время выдачи породы на поверхность, ч;

■^бад — емкость бадьи, выдающей породу, м3;

К 3 б — коэффициент заполнения бадьи (принимают не более

0,9);

'ЛГР — коэффициент разрыхления породы, принимаемый в

пределах 2—2,2; /под — время одного подъема, ч.

Общий расход ВВ в кг определяют по формуле

2 8 5

Величину заряда в шпуре в кг опредляют по формуле

— 32 мм — 0,2 кг, при d = 45 мм — 0,5 кг);

k3— коэффициент заполнения шпура (для врубовых и отбойных

=45 мм, /п = 0,27 м);

т— число патронов в шпуре.

Коэффициенты заполнения шпура k3, соответствующие определен­ ному числу патронов в шпуре т и величине заряда в шпуре Q кг, ука­

Для усиления действия врубовых шпуров по центру ствола бурят незаряжаемую скважину (опережающую забой на 10—20 м) возможно большего диаметра (рис. 180), используя ее как дополнительную обнаженную поверхность.

При наклонном залегании пластов обычно происходит больший отрыв породы, выходящий со стороны висячего бока за пределы про­ ектного контура. В целях снижения разрушающего действия величину контурных зарядов в зоне висячего бока в пределах 7 4 — г/ 3 перимет­ ра определяют по формуле (104) с учетом коэффициента уменьшения заряда (КУЗ):

где а — угол падения пластов.

График изменения коэффициента уменьшения заряда в зависимости от угла а падения пласта приведен на рис. 181.

При проходке восстающим забоем слепых стволов, соединяющих выработки на двух горизонтах, применяют центральную скважину,

286

через которую пропускают стальной канат для подвески рабочего пол­ ка (рис. 182).

Рабочий полок, с которого производят обуривание восстающего забоя, перед взрыванием опускают вниз и отводят в сторону для пре­ дохранения от повреждения взорванной породой.

В породах с коэффициентом крепости f = 6-4-7 может быть про­ бурена при помощи сбоечно-буровой машины СБМ-Зу центральная

. скважина диаметром 390 мм (прямым ходом—снизу вверх), а при по­ следующем разбуривании (сверху вниз) диаметр ее доводят до 850 мм. Такая скважина создает вторую обнаженную поверхность, облегчая работу врубовых шпуров, и служит породоспуском на ниж-. ний горизонт, откуда порода грузится породопогрузочной машиной на подземный транспорт и выдается на поверхность. Если породоспуск оборудован бункером с секторным затвором, то порода грузится непо­ средственно в транспортные средства (рис. 183).

Для проходки ствола применяют проходческий комплекс КПВ-1 (рис. 184). При помощи этого комплекса по оси будущего ствола про-

Рис. 180. Схема рас­ положения и оче­ редность взрывания шпуровых зарядов при проходке ство­ ла шахты (цифры около устья шпу­ ров показывают последовательность их взрывания); а — угол падения

пластов

287

кают вниз и отводят в сторону. Оставшиеся звенья монорельса прикрывают защитным козырьком для предохранения от повреждения при взрыве.

Порода из взорванного забоя падает вниз и породопогрузочной ма­ шиной ПНБ-ЗК грузится в оборудованные газоочистителями само­ свалы, которые транспортируют ее в отвал.

2 8 8

Т а б л и ц а 28

Техника выполнения взрывных работ и меры безопасности при их производстве

Заряжание шпуров является весьма ответственным процессом, от тщательного и правильного выполнения которого зависят не только результаты взрыва, но и эффективность и безопасность всех последу­ ющих операций проходческого цикла. В соответствии с требованиями Единых правил безопасности при взрывных работах на проходке и уг­ лублении стволов шахт и шурфов разрешается взрывание зарядов только электрическим способом или детонирующим шнуром, а в сухих

ивлажных забоях также и электроогневым способом.

Вподавляющем большинстве случаев проходку стволов ведут в условиях более или менее значительных притоков воды в. забой. По­ этому все операции по заряжанию и взрыванию шпуров в таких забоях необходимо выполнять в строго последовательном порядке и прежде всего проверить соответствие пробуренных шпуров утвержденному паспорту буровзрывных работ.

Паспорт должен включать схему расположения шпуров (рис. 185) в двух или трех проекциях, наименование выработки, площадь ее по­ перечного сечения, наименование и характеристику пород, наимено­ вание применяемых ВВ, направление каждого шпура относительно поверхности забоя, величину зарядов, длину забойки, очередность

290