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

так называемых «откольных воронок». Согласно теории отраженных волн ударная волна сжатия (рис. 198), возникшая при взрыве заряда в подземной выработке/!, распространяясь в окружающем массиве, достигает боковой поверхности соседней выработки В, пройденной с некоторым опережением. Отраженная от этой поверхности волна сжатия возвращается к исходной точке (центру заряда) в виде волны растяжения. Под действием этой волны на боковой поверхности со­ седней выработки образуются заколы с отслоением породы в форме воронки более или менее значительного объема. Для снижения откольного действия взрыва зарядов в выработке А необходимо соблюдать определенную последовательность их инициирования.

Шпуры следует взрывать в отступающем порядке, начиная от близ­ лежащей стены к противоположной (на рис. 198 порядок взрывания показан стрелкой 5), таким образом, чтобы взрывом первых зарядов в горном массиве образовывалась полость между выработками, пре­ пятствующая распространению ударных и сейсмических волн от взры­ вов последующих зарядоз.

Основным способом снижения сейсмического воздействия взрывов на искусственные сооружения является уменьшение величины зарядов,. рассчитанных по формуле, и применение короткозамедленного взры­ вания.

При взрыве'Заряда в' замкнутом пространстве внутри породы об­ разуется полость, заполненная газами, имеющими высокое давление.

Вследствие этого. частицы породы подвергаются деформации и перемещению, причем волна сжатия, образовавшаяся при взрыве, распространяется в по­ роде с высокой скоростью (до 3900 м/с). Объем по­ лости, заполненной газами, быстро возрастает, в связи с чем давление в ней падает. Наступает та­ кой момент, когда волна сжатия сменяется волной растяжения. При этом частицы( породы получают обратное движение. Время полного расширения по­ лости определяют в с по формуле

322

вторым, происходит в зоне разрежения, вызванного взрывом первого заряда. Таким образом, путь S фронта сейсмической волны должен быть равен сумме расстояния L между зарядами и глубины X фронта волны, т. е.

Время замедления ts [с учетом формулы (135) и условного допуще­ ния, что скорость распространения деформации в породе v = 3000 м/с] может быть определено по формуле

Учитывая, что наибольшее разрежение находится в середине зоны разрежения, полученное время замедления можно увеличить в 2 раза.

Взрывные работы вблизи действующих линий метрополитена и подземных сооружений

Взрывные работы вблизи действующих линий метрополитена сле­ дует выполнять с особой осторожностью. Для осуществления этих работ составляют специальный проект, который согласовывают с гор­ нотехнической инспекцией и службой тоннельных сооружений и пути метрополитена. Величину зарядов для I и II зон ограничения взрыв­ ных работ, а также порядок взрывания уточняют с участием предста­ вителей перечисленных выше организаций, проектной организации и управления метростроя после проведения в их присутствии опытных взрывов.

Общее ограничение вводят с приближением взрываемого забоя к действующему сооружению на расстояние не менее 12 м. Участок со­ оружаемого тоннеля разбивают на отдельные зоны (рис. 200) длиной от 2,75 до 4 м, для которых производят расчет величины зарядов и уста­ навливают очередность взрывания.;

Все сечение забоя разделяют на три части (очереди), каждую из которых также подразделяют на 3—4 участка. Бурение шпуров каждой последующей очереди производится после проветривания и тщатель­ ного осмотра результатов взрыва предыдущей очереди. Особенно тщательно следует выполнять временное крепление забоя и нагнета­ ние раствора за обделку первого кольца.

После каждого взрыва строители совместно с представителями службы метрополитена осматривают состояние прилегающих дейст­ вующих тоннелей и в случае необходимости производят ремонт об­ делки.

Инициирование зарядов выполняют электродетонаторами коротко­ замедленного и замедленного действия.

Рис. 200. Схема расположения зон ограничения взрывных работ при сооружении "тоннеЛя вблизи-от действующих линий метро­ политена:

1 — тоннели действующей линии метрополитена; 2 — сооружаемый тоннель; / _ / у _ зоны ограничения взрывных работ

Взрывные работы в непосредственной близи от действующих ли­ ний метрополитена ведут по схемам для I и II зон ограничения взрыв­

321

гарантированной безопасности взрывных работ для действующих со­ оружений.

Следует особо подчеркнуть недопустимость малейшего риска при ведении взрывных работ вблизи действующих объектов метрополитена, так как от этого зависит не только бесперебойная работа важней­ шего транспортного средства, но также целость и безопасность зданий

исооружений густонаселенных районов больших городов.

Вцелях снижения сейсмического действия взрывов надо стремить­ ся к образованию второй обнаженной поверхности, резко снижающей удельный расход ВВ, а следовательно, и величину зарядов.

§ 54. БЛУЖДАЮЩИЕ ТОКИ И МЕРЫ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ СПОСОБЕ ВЗРЫВАНИЯ

Общие сведения

Электрический способ взрывания в настоящее время прочно вошел в практику тоннелестроения. Этот метод повышает эффективность буровзрывных работ и значительно улучшает условия их выполнения.

Однако высокий уровень механизации и электрификации горно­ проходческих работ осложняет электрическое взрывание и может при­ водить к преждевременным взрывам электродетонаторов. Современные электродетонаторы с'нихромовым мостиком накаливания имеют вы­ сокую чувствительность. Для их взрывания требуется небольшой им­ пульс воспламенения, определяемый произведением квадрата тока на .время воспламенения.

Преждевременные взрывы электродетонаторов могут быть вызваны блуждающими токами, токами утечки, зарядами статического элект­ ричества, грозовыми разрядами и ударами молнии, электромагнитными излучениями и емкостными зарядами остаточного электричества.

Б л у ж д а ю щ и е т о к и возникают при электровозной (контактной) откатке (рис. 202), когда рельсы 4 используются в качестве проводника обратного тока. Часть тока, стекающая с рельсов, встречая металлические устройства 5 большой протяженности (элементы временной крепи, вентиляционные трубы, воздухопроводы, водопроводы и др,),.. проходит по ним в сторону наименьшего электрического сопротивления к ближайшему отсасывающему фидеру 6. Часть тоннеля, в пределах которой блуждающие токи стекают с рельса в окружающую горную породу и обделку тоннеля, является катодной зоной 7. Потенциал 9 ме­ таллических устройств большой протяженности, находящихся в этой зоне, отно­ сительно потенциала 10 окружающих горных пород отрицателен. Другая часть тоннеля, в которой блуждающие токи, выходящие из металлических устройств, возвращаются к отсасывающему фидеру, представляет собой анодную зону 8. Потенциал 9 металлических устройств в этой зоне положителен.

Опасное воздействие блуждающих токов, являющихся постоянными токами, на электровзрывные работы определяется величиной разности потенциалов напряжения и их силой независимо от характера зоны. Величина безопасного тока согласно действующим Единым правилам безопасности при взрывных работах должна составлять 0,18 А. Та­ ким образом, при максимальном сопротивлении электродетонатора

2 Ом для взрыва его при замыкании проводов на породу или трубы в пределах зоны действия блуждающих токов (внутреннее сопротивле­ ние источника тока и переходное сопротивление в месте контакта про­ водов ЭД не учитывают) достаточно иметь (с некоторым превышением) разность потенциалов, определяемую произведением величины безопас­ ности тока / б на сопротивление гд в электродетонаторах, т. е.

0,18 • 2 = 0,36 В.

Измерения блуждающих токов, проведенные на строительствах Главтоннельметростроя, показали, что напряжение их может дости­ гать 38 В, что исключает возможность безопасного применения элект­ рического взрывания зарядов.

Разность потенциалов при измерениях блуждающих токов на строительст­ вах тоннелей в 58% случаев находилась в пределах 5—4000 мВ при токах в пре­ делах 0—1200 мА (в 42% случаев получены нулевые значения параметров). Исследования, проведенные на многих предприятиях и обобщенные проф. М. И. Озерным, свидетельствуют, что разность потенциалов может достигать нескольких десятков, а иногда даже сотен вольт.

Опасность возникновения блуждающих токов проявляется только во время работы электровозов. Блуждающие токи могут возникнуть, стекая с рельсов наземного электрического транспорта, использующе­ го рельсы в качестве обратного провода, — электрифицированных железных дорог и трамвая.

При сооружении метрополитенов способом мелкого заложения

Рис. 202. Схема возникновения блуждающих токов (а) и график потенциалов (б):

3 2 6

ному со службой эксплуатации, в перерывы между движением поездов.

при эксплуатации силовых и осветительных сетей (вследствие нару­ шения или значительного снижения сопротивления изоляции в них, а также в распределительных устройствах). Если блуждающие токи всегда направляются в сторону ближайшего отсасывающего фидера, то токи утечки распространяются в любых направлениях путями,

В случае контакта дефектных электросетей или установок с метал­ лическими устройствами большой протяженности токи утечки могут, передаваться по ним на значительные расстояния. При замыкании на землю величина тока утечки быстро падает.

По исследованиям Р. В. Орлова (ИГД АН СССР) изменение величины по­ тенциала тока утечки происходит по гиперболической кривой (рис. 203), выра­ жаемой уравнением

Где U — величина потенциала тока утечки в точке измерения, В; U0 — потенциал тока утечки, В;

г0 — радиус проводника, с которого ток стекает в породу, мм; г — расстояние от места утечки до точки измерения потенциала, м.

Величина тока утечки находится в обратно пропорциональной зависимости от удельного сопротивления породы и может быть определена по формуле

,2яг0 и 0

р

Удельное сопротивление пород р изменяется в широких пределах в завися мости от их минералогического состава и влажности.

Опасное влияние токов утечки при электровзрывных работах воз­ растает в связи с тем, что в случае возникновения они сохраняются непрерывно до момента устранения неисправности.

З а р я д ы с т а т и ч е с к о г о э л е к т р и ч е с т в а могут возникнуть в результате трения загрязненного механическими приме­ сями сжатого воздуха при его движении по трубопроводам и шлангам; при работе конвейеров — от трения прорезиненных транспортерных лент, при использовании пневмозарядчиков и аппаратов пневмати­ ческой забойки шпуров. Величина таких зарядов может доходить до

электричества, величина которых в десятки раз превышает импульс воспламенения электродетонатора, причем преждевременный взрыв может произойти в результате касания человеком только одного про­ вода ЭД вследствие искрового пробоя (разряда) на корпус металличе­ ской гильзы.

А т м о с ф е р н о е э л е к т р и ч е с т в о , вызывающее преж­ девременные взрывы, может проявляться в виде грозовых разрядов и ударов молнии. Вследствие чрезвычайно высоких значений парамет­ ров разряда атмосферного электричества, достигающих сотен тысяч ампер, при напряжении, измеряемом миллионами вольт, даже при толщине покрывающих пород 150 м, величина тока разряда, достига­ ющего забоя, составляет 500 А.

Э л е к т р о м а г н и т н ы е и з л у ч е н и я могут также соз­ давать опасность преждевременных взрывов электродетонаторов. Осо­ бую опасность представляют электромагнитные излучения при про­ изводстве взрывных работ в непосредственной близи от источников излучений (радио- и телевизионные станции, их усилительные уста­ новки, радиолокаторные устройства, радиотелескопы и др.).

мому назначению. Эти заряды сохраняются в течение нескольких часов и достигают значительных величин по напряжению и току.

Измерение блуждающих токов и токов утечки

Руководство по обеспечению безопасности электровзрывных ра­ бот и измерению блуждающих токов при проходке подземных выра­ боток рекомендует применять для измерения блуждающих токов уни­ версальные измерительные приборы — ампервольтомметры типов Ц52-КН, Ц51 и Ц315. Эти приборы позволяют измерить не только па­ раметры блуждающих токов, но одновременно при соответствующем их переключении определять наличие и параметры токов утечки.

В соответствии с указанным руководством измерение блуждающих токов производят в следующих местах (рис. 204): 1 — в забое между двумя точками породы, находящимися на расстоянии 1,5 м одна от другой («порода — порода»); 2 — между рельсами и породой в забое («рельсы— порода»); 3 — между металлическими устройствами боль-

ствие чего возможен случайный контакт концевых или соединитель­ ных проводов электродетонаторов с породой и металлом подземных коммуникаций или устройств большой протяженности.

В случае обнаружения прибором разности потенциалов более 0,15 В в этой же цепи измеряют величину стороннего тока. Величина максимально допустимого тока для электродетонаторов с нихромовым мостиком накаливания диаметром 0,03 мм равна 0,1 А. Результаты измерений записывают в специальный журнал.

Меры безопасности при электрическом способе взрывания

С целью уменьшения величины блуждающих токов следует обес­ печить снижение падения напряжения в рельсовой (отсасывающей) сети и увеличение переходного сопротивления между ходовыми рель­ сами и породой выработки или обделкой тоннеля.

Самой надежной мерой предупреждения преждевременных взрывов электродетонаторов от воздействия блуждающих токов является отклю­

При точном соблюдении правил технической эксплуатации элект­ рических'сетей и установок опасность преждевременных взрывов от воздействия токов утечки может быть полностью исключена. .

Периодически проводимые измерения токов утечки позволяют выявить неисправности силовых и осветительных сетей и своевремен­ но принять необходимые меры к их устранению. Для предупрежде­ ния опасных последствий от воздействия токов утечки рекомендуется применять реле утечки, которые в случае возникновения утечки тока до ее устранения автоматически отключают электрическую сеть или установку.

329

В случае невозможности отключения по производственным усло­ виям электросетей, питающих непрерывно действующие установки (насосы водоотлива при больших притоках воды, понижающие транс­ форматорные подстанции и т. п.), взрывные работы можно выполнять только безопасным для данных условий методом.

Надежной защитой от накапливания электростатических зарядов является повышенная влажность воздуха в подземных выработках. Рекомендуется применять периодическое орошение выработок водой. Шланги воздухопровода должны иметь защитную проволочную оп­ летку, связанную с цепью заземления. Спецодежду из синтетических материалоз следует обрабатывать антистатическими препаратами, препятствующими накоплению статического электричества.

Емкостные токи зарядов остаточного электричества можно снять предварительным заземлением силовых или осветительных кабелей перед использованием их в качестве магистральных линий для взры­ вания. Это следует производить независимо от того, как давно было снято напряжение с кабельных линий.

Для предупреждения опасного воздействия разрядов атмосфер­ ного электричества при первых признаках проявление грозовых яв­ лений необходимо немедленно прекращать работы, связанные с элект­ рическим взрыванием зарядов, и отводить людей в безопасное место. Необходимо поддерживать постоянную связь с местной метеорологи­ ческой службой.

Перед началом электровзрывных работ руководитель их должен получить исчерпывающую информацию о наличии в радиусе до 1 км от места работ источников электромагнитных излучений, а также све­ дения об их мощности и основных рабочих параметрах. Под ответст­ венность руководителя взрывных работ должна быть прекращена ра­ бота приборов слежения за подвиганием забоя, если они являются источником электромагнитных излучений.

Практикой установлено, что безопасное ведение электровзрывных работ возможно на расстоянии не менее 30 м от источника излучений при мощности его до 25 Вт, при мощности до 100—250 Вт — на рассто­ янии до 100 м и при мощности 50 — 100 кВт — 2000 м.

§ 55. ОРГАНИЗАЦИЯ БУРОВЗРЫВНЫХ РАБОТ НА СТРОИТЕЛЬСТВЕ ТОННЕЛЕЙ И МЕТРОПОЛИТЕНОВ

При строительстве подземных сооружений все операции проход­ ческого цикла связаны между собой не только технологически, но и организационно. Поэтому организация труда в условиях строитель­ ства тоннелей и метрополитенов при современном уровне развития тех­ ники приобретает особое значение. Правильная организация труда позволяет обеспечить: рациональное использование рабочего времени проходческих бригад всего горнопроходческого участка на основе по­ вышения производительности труда; эффективное использование про­ изводственных возможностей с целью достижения высокого качества работ; наиболее целесообразную расстановку рабочих с учетом их

330

технической подготовки и производственного опыта; устранение при­ чин, вызывающих простои и потери рабочего времени, а также нера­ циональные затраты труда.

Одним -из элементов научной организации труда является совер­ шенствование организации трудовых процессов на основе рациональ­ ных форм разделения труда. Основными формами такого разделения должны быть: разделение по операциям проходческого цикла, по' ква­ лификации и по видам работ. '

При разделении труда по операциям раздельно выполняется одна из составных частей проходческого цикла (бурение шпуров,заряжа­ ние и взрывание их, крепление выработки и т. п.). Это создает условия для лучшей механизации работ и позволяет специализировать рабочих на выполнении одной или нескольких операций.

Разделение труда между работниками по степени их квалификации (бригадир проходчиков, проходчики, старший взрывник, взрывники

идр.) и по видам работ (бурение шпуров, взрывание, погрузка породы, транспортировка ее и т. д.) способствует эффективному использованию труда высококвалифицированных рабочих по прямому назначению при обеспечении полной загрузки всех рабочих.

Взависимости от конкретных условий и характера организации работ с большой эффективностью может быть применено совмещение профессий бурильщика и взрывника или его помощника, бурильщика

имашиниста породопогрузочной машины, проходчика и водителя под­

земного транспорта и т. п.

Буровзрывные работы, как часть горнопроходческого комплекса на строительстве тоннелей и метрополитенов, выполняют в соответ­ ствии с утвержденным проектом, действующими техническими усло­ виями и СНиП, а также Едиными правилами безопасности.

Для четкой организации работ составляют график-циклограмму проходки, составной частью которого является график буровзрывных работ, выполняемых по специальному паспорту, утвержденному глав­ ным инженером строительства.

Циклограмма учитывает выполнение всех операций проходческого цикла и с учетом норм трудовых затрат определяет численность и со­ став бригады, а также последовательность и продолжительность от­ дельных операций.

Паспорт буровзрывных работ устанавливает количество, схему расположения, глубину и направление шпуров и скважин, их диа­ метр, величину зарядов в зависимости от назначения (врубовые,отбой­ ные, контурные), конструкцию зарядов, тип ВВ и СВ, последователь­ ность взрывания и основные производственно-технические показатели (объем взорванной породы, заданный коэффициент использования шпуров, удельные расходы ВВ и шпуров). Таким образом, паспорт буровзрывных работ—это основной технический документ для ведения этих работ. Начальнику смены предоставляется право вносить неко­ торые изменения в паспорт, учитывая конкретные горно-геологические условия (изменение напластования пород, крепости и трещиновато­ сти их). Эти изменения должны быть направлены на обеспечение луч­ шего оконтуривания забоя и достижение большего эффекта взрыва.

33 1