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

Циклограммой может быть предусмотрена организация последо­ вательно или параллельно выполняемых работ, при этом бурение шпу­ ров можно частично совмещать по времени с креплением и погрузкой породы, но взрывные работы (собственно заряжание и взрывание) всегда следует выполнять только последовательно, не допуская совме­ щения их с выполнением в забое каких-либо работ.

Практика скоростной проходки подземных выработок показывает преимущества последовательного выполнения основных работ про­ ходческого цикла с частичным совмещением подготовительно-заклю­ чительных операций и второстепенных работ; Такой порядок создает благоприятные условия для лучшей механизации горных работ с при­ менением высокопроизводительного оборудования.

Если фронт буровзрывных работ в одном забое является постоянной величиной, то величина заходки, т. е. подвигание забоя за один взрыв комплекта шпуров, может изменяться в широких пределах.

Основной принцип организации проходческих работ—выполнение в течение одной смены одного полного цикла, а в отдельных случаях двух, трех и более циклов в зависимости от сечения выработки и гео­ логических условий. С увеличением поперечного сечения выработки число циклов, выполняемых в одну смену, должно снижаться, а в вы­ работках большого сечения ( более 100 м2) иногда становится целесооб­ разным выполнение одного-двух циклов в течение одних суток.

Основными параметрами проходческого цикла являются глубина шпуров и продолжительность цикла по времени. Они находятся во взаимной зависимости и должны приниматься в оптимальных разме­ рах, обеспечивающих наибольшую скорость проходки при наилучшем использовании оборудования и механизмов. Продолжительность цик­ ла в ч определяется уравнением

шпуров, взрывания зарядов и крепления забоя, принимаемые по нормативным данным или из практики, ч;

Ф кр — коэффициент, учитывающий совмещение во вре- • мени крепления с другими операциями цикла; Фп —коэффициент, учитывающий совмещение во вре­

мени погрузки породы с, бурением шпуров;

tv — продолжительность работ по укладке путей в за­ бое или подготовке забоя к пропуску автомобиль­ ного транспорта (зачистка бульдозером проезжей части и т. п.), ч.

Остальные входящие в формулу (143) величины определяют расчетом. Продолжительность бурения комплекта шпуров в забое вычисляют

в ч по формуле

— ^'б (144)

332

Продолжительность погрузки взорванной породы определяют в ч по формуле

где VB3 — объем породы, взорванной за одно подвигание забоя,

сучетом переборов, м3;

Рл — паспортная производительность породопогрузочной ма­

шины по разрыхленной породе, м3/ч; тп — число одновременно работающих породопогрузочных ма­

шин;

ka — коэффициент одновременности.работы породопогрузочных машин, принимаемый при двух машинах в пределах

0,7 — 0,9.

Удельное время, затрачиваемое на обуривание забоя, отнесенное к 1 м3 породы в плотном теле, вычисляют по формуле

где q0— удельный расход ВВ на весь забой, определяемый по нор­ мативным таблицам, кг/м3;

<7оп.м — удельный расход ВВ на 1 пог. м шпура, кг. Подвигание забоя за один цикл определяют в м по формуле

333

t q,у — удельные затраты времени в ч на бурение в течение цикла, отнесенные к 1 м3 породы, ч/м3;

t a.у — удельное время погрузки породы, отнесенное к 1 м3 в плот­ ном теле, определяемое в ч/м3 по формуле

k p ^пер

^п-у Р а т п k a

kv ■— коэффициент разрыхления породы;

&пер — коэффициент, учитывающий переборы породы сверх про­

до 60 м2 — в пределах 1,15—1,25.

В случае если какая-либо из операций проходческого цикла не укладывается в отведенное время, ее выполнение следует привести в соответствие с общим темпом работ. Так, например, если бурение шпу­ ров не может быть закончено в установленное время, то необходимо уменьшить глубину шпуров (величину заходки) или увеличить темп буровых работ включением в работу дополнительных средств бурения (перфораторов, бурильных машин и т. п.). И наоборот, когда бурение шпуров заканчивается быстрее, чем предусмотрено графиком-цикло­ граммой, следует увеличить глубину бурения или уменьшить число бурильщиков в бригаде. Работа должна быть организована таким образом, чтобы была обеспечена максимальная скорость сооружения тоннеля при полном использовании технических возможностей горно­ проходческого оборудования.

Ведение работ по графику-циклограмме—одно из первых условий повышения уровня научной организации труда и культуры произ­ водства работ, в значительной степени определяющих общую эффективность и экономичность строительства подземных соору­ жений.

Для успешной работы по графику-циклограмме необходимо прове­ сти подготовительную работу, заключающуюся в тщательной провер­ ке и приведении в исправное состояние всех механизмов и оборудова­ ния, применяемых при проходке, подготовке к бесперебойной работе вентиляционных устройств, водоотливных средств, а также ос­ вещения выработок. Забой следует привести в состояние, предусмот­ ренное графиком, к началу работ. Проверить обеспечение всем необ­ ходимым инструментом и материалами и привести в состояние готов­ ности средства подземного транспорта..

Перед началом работ надо ознакомить всех рабочих с технологичей и организацией труда с тем, чтобы каждый из членов бригады знал свою задачу и цель бригады в целом.

Наиболее рациональной формой организации труда при проходке подземных выработок является создание комплексной сквозной брига­ ды, в которую входят все рабочие, занятые на проходке, разработке породы, ее погрузке и транспортировке. Вопрос о включении в со­ став комплексной бригады взрывников решают в каждом конкрет­ ном случае.

334

§ 56. ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ БУРОВЗРЫВНЫХ РАБОТ

НА СТРОИТЕЛЬСТВЕ ТОННЕЛЕЙ

Профессиональные вредности. Вредные факторы и условия труда, которые могут вызвать профессиональное заболевание, называют про­ фессиональными вредностями. Объективно существующие факторы вредности разделяют на связанные с определенными производствен­ ными процессами и на связанные с окружающей рабочего обстановкой.

В подземных условиях к первым относят ненормальное положение тела, вызывающее перенапряжения отдельных его частей. Ко второй группе вредностей следует в первую очередь отнести физические фак­ торы производственной среды—запыленность воздуха подземных вы­ работок.

Пылеподавление. Буровзрывные работы являются одной из основ­ ных причин выделения значительного количества минеральной пыли в подземных условиях. Это явление особенно отрицательно проявляет­ ся при проходке горизонтальных выработок и восстающих.

вызывая хронические заболевания, носящ ие общее название пневмокониозов.

частиц менее 0,01 мм (особенно кварцевая с размерами частиц менее 0,0002 мм), та к к а к она способна свободно проникать в альвеолы л е гк и х . П о мере развития си ли коза, если больной продолж ает работать в запыленных условиях, легочная

Запыленность в подземных выработках определяют весовым мето­ дом по весу пыли (в мг), содержащейся в 1 м3 воздуха.

Санитарная норма содержания пыли, включающей более 70% сво­ бодной двуокиси кремния, составляет 1 мг/м3, а пыли, включающей от 10 до 70% кварца, — 2 мг/м3.

Запыленность воздуха в проходческих выработках должна контро­ лироваться специальной службой не реже одного раза в месяц, а в транспортных и вспомогательных выработках — не реже одного раза в два месяца.

Радикальной мерой борьбы с пылеобразованием в подземных вы­ работках является промывка шпуров водой при бурении ( м о к р о е б у р е н и е ) . Переход на мокрое бурение шпуров в 20—30 раз сни­ жает запыленность воздуха в подземных выработках.

Максимальное снижение запыленности может быть достигнуто осуществлением комплекса технических мероприятий, включающих, кроме мокрого бурения, усиленную вентиляцию, орошение водой под­ земных выработок и взорванной породы до уборки и при ее погрузке, туманообразование перед взрывом и в момент взрывания, применение

3 3 5

водяной забойки шпуров, связывание осевшей пыли опрыскиванием выработок растворами поваренной соли и т. п.

При строительстве тоннелей в высокогорных условиях, в зоне веч­ ной мерзлоты, а также в тех случаях, когда затруднен подвод воды в подземные выработки или использование ее исключается в связи с опасностью вызвать оползание или пучение пород, следует применять с у х о е п ы л е у л а в л и в а н и е . При этом способе пыль, обра­ зующаяся при бурении шпуров, отсасывается по каналу бура от забоя шпура в специальные приемники, оборудованные фильтрами.

Применение сухого пылеулавливания и респираторов, защищающих органы дыхания-от попадания в них пыли, целесообразно при бурении шпуров под анкерную крепь, а также да проходке восстающих выра­ боток. В обычных условиях при эффективном осуществлении комплекса технических мероприятий по снижению запыленности до санитарной нормы необходимость в применении индивидуальных респираторов отпадает,

При нормализованном бурении расход промывочной воды должен составлять: для ручных перфораторов —не менее 3 л/мин, для колон­

ванной породы. При наличии капежа в подземных выработках расход

336

пространения пыли применяют т у м а н о о б р а з о в а н и е . Для этого перед забоем подвешивают полиэтиленовые мешки, наполнен­ ные водой, в которых помещают небольшие заряды (100—200 г) ВВ с электродетонатором. Взрыв этих зарядов должен опережать взры­ вы первых шпуровых зарядов. В результате взрыва подвесных заря­ дов вода, заполняющая полиэтиленовые мешки, образует тонкодис­ персное облако водяной пыли, которое препятствует в дальнейшем образованию взвешенной минеральной пыли при взрыве последую­ щих зарядов в шпурах (рис. 205).

С этой же целью применяют также туманообразователи (ороси­ тели) комбинированного типа (ТОН-4) или механического действия (PC). Оросители (рис. 206) устанавливают в выработке по два на забой: первый — на расстоянии 8—12 м и второй —на расстоянии 20—30 м от забоя. Оросители включают в действие перед взрывом; они должны работать в течение не менее чем 30 мин.

На одном из строительств Главтоннельметростроя была успешно применена водяная забойка, которая повышала эффективность взрывов и одновременно снижала запыленность выработок в 3—4 раза. Сущность этого способа заключается в следующем: рукав из полиэтиленовой пленки диаметром 38 мм и длиной 25—30 см заполняли водой и устье рукава завязывали бечевкой. Такие водяные патроны вводили в шпур после окончания заряжания его патронами ВВ с боевиком и сверху прикрывали небольшим пыжом из глины. При взрыве зарядов расши­ рившиеся газы разрушали полиэтиленовую оболочку, и вода играла роль забойки, препятствуя прорыву газов, затем под действием уве­ личивающегося давления газов вода, распылялась, образуя облако тон­ кодисперсной водяной пыли, которая связывала минеральную пыль.

Камуфлетный метод проходки. В настоящее время начинает завое­ вывать все большее признание камуфлетный метод проходки подзем­ ных выработок в мягких породах, не требующий применения процессов, сопровождающихся большим пылеобразованием. При сооружении тоннеля методом камуфлетных взрывов из припортальной части тонне­ ля, которую сооружают обычным способом, по продольной оси выработ­ ки бурят одну центральную скважину диаметром 100—400 мм и длиной 25—70 м. Скважину заряжают сплошным удлиненным зарядом, а часть ее около устья заполняют плотным забоечным материалом (це­ ментным раствором, батоном с добавками, ускоряющими схватывание). Для обеспечения устойчивой детонации по всей длине заряда прокла­ дывают детонирующий шнур.

При взрыве заряда в скважине почти вся энергия расходуется на создание камуфлетного уширения (полости). За счет уплотнения грун­ та взрывом образуется цилиндрическая выработка, диаметр которой примерно в 10 раз превышает диаметр скважины. Диаметр камуфлетной выработки зависит от вида ВВ (тротил, аммонит), величины заряда <7П0Г (в кг/м) на 1 м его длины, свойств грунта (пластичность, влаж­ ность, гранулометрический состав и др.); его определяют в м по фор­ муле П. Л. Савича

337

где г — радиус выработки, м; К сж— коэффициент податливости грунта сжатию взрывом удли­

ненного заряда, равный при взрывании тротила в плотной сухой глине—0,235; в супеси —0,280; во влажных лёссо­ видных суглинках —0,360.

Взрывом заряда тротила величиной дпог = 30 кг/м в скважине диаметром 300 мм в глине образуется выработка диаметром 3 м. При этом стенки выработки за счет уплотнения и обжига грунта приобре­ тают значительную устойчивость и часто не требуют применения вре­ менной крепи.

Скорость проходки выработок камуфлетным методом достигает 20— 25 м/сутки, а стоимость в 1,5—1,8 раза ниже стоимости щитовой про­ ходки. Глубина заложения выработки (мощность защитного целика над ней) должна быть не менее десяти ее радиусов. Достоинства метода заключаются в высоких скоростях проходки, простоте исполнения (не нужно применять сложное горнопроходческое оборудование), а глав­ ное— в полном отсутствии пылеобразования при сооружении тонне­ лей.

Вйбрация. Вредное воздействие на организм человека оказывает вибрация, передающаяся от быстроударных высокочастотных пнев­ матических перфораторов и бурильных установок, а также при нахож­ дении на площадках буровых машин, сотрясающихся при работе. Ча­ стота колебаний, вызывающих ощущение сотрясения, находится в пределах от нескольких единиц до 8000 Гц.

Вибрации называют общими, если сотрясение распространяется на весь организм, и местными, когда подвергаются воздействию вибра­ ции отдельные части тела (руки, ноги, голова).

По действию вибрации можно разделить на несколько групп. К пер­ вой относят вибрацию, вызывающую при долговременном воздействии

3 3 8

Гл а в а XII

ПРОИЗВОДСТВО СПЕЦИАЛЬНЫХ БУРОВЗРЫВНЫХ РАБОТ НА СТРОИТЕЛЬНЫХ ОБЪЕКТАХ

§57. ПОДВОДНЫЕ ДНОУГЛУБИТЕЛЬНЫЕ ВЗРЫВНЫЕ РАБОТЫ

ВСКАЛЬНЫХ ГРУНТАХ

Общие сведения

Строительство новых и реконструкция существующих портовых, причальных и других сооружений, увеличение транзитных глубин на реках требуют нередко проведения значительных объемов буровзрыв­ ных работ по углублению скального дна моря или реки. Подводное взрывание имеет следующие особенности:

1. Эффективность действия внутреннего подводного заряда мень­ ше, чем такого же заряда, взорванного на суше, причем эффективность действия взрыва уменьшается с увеличением глубины воды над заря­ дом, так как толща воды оказывает определенное дополнительное со­ противление действию взрыва. Разрушающая способность накладных подводных разрядов, наоборот, больше, чем действие такого же наклад­ ного заряда на поверхности. Это можно объяснить тем, что вода играет роль забоечного материала. В связи с этим удельный расход ВВ при подводном взрывании методом шпуровых или скважинных зарядов увеличивается, а при методе накладных зарядов уменьшается по срав­ нению с аналогичным взрыванием на суше.

2.Необходимость проведения трудоемких и сложных изыскатель­ ских работ по определению конфигурации морского или речного дна

игеологического его строения.

3.Затрудненность разбивки мест расположения шпуров, скважин или накладных зарядов, в особенности при углублении морского дна. Инструментальная разбивка подготовительных выработок при углуб­ лении дна реки несколько облегчена, так как эту работу можно вести

собоих берегов реки.

4.Усложненность проведения бурения шпуров и скважин, заря­ жания и монтажа взрывной сети, а также проверки качества и резуль­ татов проведенных взрывных работ.

5. Необходимость учета возможности вредного влияния соле­ ной воды на ВВ и средства взрывания при углублении скального мор­ ского дна.

6. Значительность расстояний, на которые ударные взрывные вол­ ны передаются в воде, являющейся практически несжимаемой средой. Особенно опасно действие накладных зарядов. Поэтому если от места производства взрывных работ недалеко расположены в воде какиелибо сооружения, то во избежание их повреждения необходимо огра­ ничивать величину зарядов. Подводные взрывы наносят урон рыбным запасам водоемов. Действие воздушной ударной волны при подводном взрывании, наоборот, проявляется значительно слабее, чем при взры­ вании таких же зарядов на суше.

340

7.Сложность и трудоемкость уборки взорванной скальной породы со дна водоема. Для обеспечения большой производительности убороч­ ных механизмов необходимо при взрывании массива получить хорошее дробление.

8.Необходимость выполнения значительного объема водолазных работ при проведении изысканий, бурении и заряжании, а также для

проверки результатов подводных взрывов.

Перечисленные особенности подводного взрывания объясняют уд­ линение сроков работ и их удорожание по.сравнению со взрывными работами, производимыми на суше.

Подводные дноуглубительные буровзрывные работы можно вести только при наличии тщательно разработанных проектов. Все рабочие, занятые на этих работах, должны быть предварительно обучены и про­ инструктированы. Водолазы должны иметь удостоверения на право производства взрывных работ под водой.

Методы производства дноуглубительных взрывных работ

Углубление скального дна водных бассейнов взрывным способом можно производить методом накладных, шпуровых или скважинных зарядов.

М е т о д н а к л а д н ы х з а р я д о в применяют при неболь­ шой глубине рыхления (примерно до 0,5 м), в некрепких трещинова­ тых породах, при значительной глубине воды и отсутствии вблизи взрывных работ подводных сооружений. Метод накладных зарядов более прост для выполнения, но расход ВМ при этом методе сильно возрастает.

Общий расход ВВ при использовании накладных зарядов опреде­ ляют по формуле

где К в — удельный расход ВВ, кг/м3 (табл. 37); W-o — глубина рыхления, м;

S — площадь взрываемого участка, м2.

Приведенные в табл. 37 ориентировочные усредненные значения К в уточняют опытными взрывами.

' Если глубина погружения заряда окажется меньше 2 Wv, то общий расход ВВ, вычисленный по формуле (149), необходимо увеличить при глубине погружения 1,4 Wp на 25%, при глубине погружения (0,7 -~

-Н 1,4) Wv — на 50—25%.

341