книги из ГПНТБ / Эстеров Я.Х. Взрывные работы на железнодорожном строительстве учебник для технических школ

Приближенное сопоставление классификации грунтов по буримости с классификацией по шкале М. М. Протодьяконова

Классификация по буримости

При установлении категории пород по этой классификации практически сначала определяется время бурения 1 пог. м сква­ жины, -затем находится удельная работа бурения по формуле

9

где La— удельная работа бурения в кгм/см3;

g — ускорение падения бурового снаряда в скважине, за­ висящее от сопротивления, оказываемого буровому снаряду шламом и канатом. В среднем g = 6 м/сек2',

Q— вес бурового снаряда в кг;

п — число ударов бурового снаряда в минуту;

t — время на бурение 1 пог. м скважины в мин; d — диаметр скважины в см.

По вычисленной удельной работе бурения устанавливается ка­ тегория пород (табл. 3).

Приближенное сопоставление некоторых классификаций гор­ ных пород по буримости с классификацией по шкале М. М. Протодьяконова приведено в табл. 4.

Вопросы для повторения

1. Что такое добываемость, буримость и взрываемость горных пород?

2.Назовите наиболее распространенные классификации горных пород.

3.Что принято за единицу крепости по классификации проф. М. М. Протодьяконова?

4.Как определяется буримость горных пород?

Г Л А В А II

ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ ОБСЛЕДОВАНИЕ УЧАСТКА ВЗРЫВНЫХ РАБОТ

§3. Зависимость качества взрывных работ от свойств

иусловий залегания горных пород

Ка ч е с т в о взрывных работ в большой степени зависит от свойств взрываемых горных пород и условий их залегания. Напри­ мер, степень дробления горных пород при взрыве зависит от их тре­ щиноватости.

Величина кусков горной породы (отдельностей) на участках, где горная масса не подвергается непосредственному воздействию взрыва, зависит от частоты расположения трещин. По величине от­ дельностей можно примерно судить об ожидающемся выходе нега­ баритов после взрыва. Н е г а б а р и т а м и называются крупные куски горной породы, образующиеся в результате взрыва, разме­ ры которых превышают максимально допустимые размеры, уста­ новленные техническими условиями для данного производства. При наличии больших трещин эффективность взрыва понижается из-за утечки образовавшихся при взрыве сжатых газов.

Строение и сложение горных пород играют важную роль при взрывной отбойке. Мелкозернистые горные породы лучше сопро­ тивляются разрушению при взрыве, чем крупнозернистые.,

Плотность горной породы значительно влияет на скорость рас­ пространения в ней ударной волны взрыва. В скальных грунтах эта скорость составляет от 2 000 до 7 000 м/сек. В более плотных

Ю

породах скорость распространения ударной волны взрыва может

быть- ,и выше.

Вязкие и твердые породы труднее поддаются взрывной отбойке,

чем хрупкие.

При проектировании и производстве взрывных работ исключи­ тельно важное значение имеет учет у с т о й ч и в о с т и горных пород в откосах и характер их н а п л а с т о в а н и я .

При проведении массовых взрывов на рыхление, сброс и обруше­ ние, как правило, откосы уступов, выемок и полувыемок получа-

Рис. I. Положение откоса полувыемки:

а — при горизонтальном залегании пластов; б — при наклонном залегании пластов

ются близкими к углу естественного откоса или совпадают с на­ правлением напластования горных пород. В последнем случае крутизна откосов может и не быть равной углу естественного откоса горных пород.

Например, при горизонтальном залегании пластов известняка угол откоса железнодорожных полувыемок, образованных массо­ вым взрывом на обрушение или сброс, может быть 70—80° (рис. 1, а). При наклонном же залегании пластов и наличии между пластами мягких прослоек угол наклона откоса полувыемок к горизонту после массового взрыва может быть значительно меньше (рис. 1,6). Незнание геологического строения массива приводит в результате больших взрывов к неожиданному обрушению дополнительных, не предусмотренных проектом объемов грунта. Это видно из рис. 2, на котором приведены поперечные профили полувыемок: проект­ ный и фактически полученный на одном из железнодорожных строительств после массового взрыва на сброс. В данном случае при проектировании поперечного профиля полувыемки не были учтены условия естественного напластования грунтов.

И

так как от этого зависит выбор сорта ВВ и решение важнейших за­ дач организации водоотлива, бурения, заряжания и взрывания.

Рис. 2. Исполнительный поперечный профиль полувыемки после массового взрыва на сброс

Вопросы для повторения

1.От чего зависит степень дробления горных пород?

2.Что такое негабарит горной породы?

3.Как влияет строение и сложение горных пород на их сопротивление разрушению при взрыве?

4.Как влияет характер напластования горных пород на устойчивость

откосов выработок при кассовых взрывах? • 5. Как влияет наличие грунтовых вод на технологию производства взрыв­

ных работ?

§ 4. Геологическое обследование участка взрывных работ

Хорошо выполненное геологическое обследование участка взрывных работ является непременным условием для качествен­ ного выполнения последних. Геологическое обследование должно осуществляться в первую очередь на участках, где намечаются

12

большие массовые взрывы при сооружении железнодорожных выемок и полувыемок, а также при разработке карьеров.

В программу геологического обследования включаются сле­

дующие работы.

1. До начала подготовительных взрывных работ: 1) уточнени категории крепости горных пород; 2) зарисовка и фотографирова­ ние отдельных обнажений и рельефа местности в наиболее харак­ терных местах; 3) определение характера напластования и трещи­ новатости горных пород по обнажениям.

Толщвиер из дюралюминиевых

mppfoK

Рис. 3. Определение мощности пластов при помощи толщемера (пахометра)

2. В период производства подготовительных взрывных работ (при проходке шурфов, штолен, бурении скважин и т. д.): 1) со­ ставление геологических колонок по данным проходки подготови­ тельных выработок (шурфов, штолен, скважин); 2) определение трещиноватости горных пород; 3) уточнение напластования гор­ ных пород; 4) отбор образцов для испытания физико-механических свойств горных пород; 5) определение наличия грунтовых вод.

Геологические зарисовки и фотографии наиболее характерных обнажений или отдельных участков, намечаемых к разработке мас­ совыми взрывами, представляют ценрый материал для правильного расположения и подсчета величин зарядов, а также предопределе­ ния результатов взрыва. Все зарисовки необходимо ориентиро­ вать в пространстве, для чего следует указывать пикеты и плюсы мест зарисовок и расположение последних по отношению к странам света. Зарисовки должны представлять собой простейшее схема­ тическое изображение обнажений с показом характера наслоения и трещиноватости породы, наличия глубоких трещин, а также изгибов

13

и переломов в рельефе местности, не нашедших отражения в имею­ щейся технической документации, но способных повлиять в той или иной степени на результат взрыва.

На зарисовках надлежит указывать несколько размеров мощ­ ности слоев в разных участках обнажения и их расположение под какой-либо условной отметкой. Мощность слоев удобно определять

Рис. 4. Заполнение оползневым грунтом выемки после массового взрыва

при помощи толщемера (пахометра). Толщемер (рис. 3) удобен при необходимости быстрого измерения мощности отдельных плас­ тов, обнаженных на склоне, доступном для подъема по нему. По­ перечная перекладина — трубка для визирования — может пере­ мещаться по стойке толщемера, на которой через 5—10 см нанесе­ ны деления.

Измерение мощности пласта производится следующим образом. Нижний конец стойки толщемера ставят на уровне подошвы изме­ ряемого пласта и ориентируют его перпендикулярно наслоению. После этого, передвигая вдоль стойки трубку, фиксируют нижнюю и верхнюю границы пласта. Разница, полученная в отсчете, пока­ зывает мощность пласта.

14

Угол падения пластов, направление линии падения и линии простирания определяются при помощи горного компаса.

Большое влияние на результаты взрывных работ оказывает косогорность местности и наличие с нагорной стороны оползневых участков, каменных россыпей и неустойчивых покровов. В этих случаях под действием сейсмического влияния взрыва грунт может

И звест няк Велый, т онкий с и л ь н о т р е и и 'н о - Ватый Слои горизонт альны е

Д о л о м и т ж е л т ы й с р е д ки м и т о н ки м и

Рис. 5. Схема геологической колонки

ные к взрыву выработки — шурфы, штольни и скважины — важный источник для выявления геологического строения массива, так как при помощи указанных выработок горные породы обнажаются на­ большую глубину. По данным каждой выработки составляется гео­ логическая колонка с указанием названия, трещиноватости и на­ правления напластования горных пород, наличия и характера грун­ товых вод и т. д. Примерная схема геологической колонки приве­ дена на рис. 5.

На основании данных геологических колонок могут быть по­ строены уточненные поперечные и продольные геологические про­ фили участка взрывных работ.

При проходке подготовительных выработок производится так­ же отбор образцов для испытания физико-механических свойств горных пород. Для каждого вида испытания из отдельных мест выработки берется не менее трех образцов грунта. Размеры образ-

1S

дов должны быть достаточными для выделки кубиков с размером ребра 5 или 7 см.

На основании анализа результатов геологического обследова­ ния производится окончательное корректирование величин зарядов.

Вопросы для повторения

1. Что входит в программу геологического обследования участка взрыв­ ных работ до начала и в период их проведения?

2. Как составляется геологическая колонка?

Г Л А В А III

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ О КАРЬЕРЕ И ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ ПУТИ

§ 5. Карьер и его элементы

При железнодорожном строительстве широко применяется ка­ мень как строительный материал, добываемый открытым способом на карьерах. К а р ь е р о м называется совокупность открытых горных выработок, служащих для добычи полезного ископаемого.

лены, т. е. будет произведена вскрыша, можно начинать добычные работы непосредственно по выемке полезного ископаемого.

ляет слой толщи пород, разрабатываемый самостоятельными сред­ ствами выемки и транспорта. Каждый уступ характеризуется высо­ той Я, углом откоса а, шириной заходки, длиной пая (блока), шири­ ной рабочей площадки а, длиной фронта работ (рис. 6).

16

От правильного выбора основных размеров уступа зависит без­

ние по вертикали между верхней и нижней площадками уступа. При выборе высоты уступа учитывается: мощность пласта, угол падения, физико-механические свойства и строение горных пород, желаемая степень дробления породы, способ ведения взрывных ра­ бот и применяемая механизация, производительность карьера и во­ просы безопасности. В отдельных случаях при выборе высоты ус­ тупа учитывается влияние на устойчивость пород климатических условий.

Высота уступа является одним из важных элементов, от которых в большой степени зависят безопасность и экономичность добычи полезного ископаемого.

При разработке пород экскаваторами высота уступа не должна превышать высоты черпания экскаватора.

При применении взрывных работ на карьерах высота Я уступа может быть меньше или равна 1,25 высоты черпания, но во всех случаях она должна быть не более 20 м.

При производстве работ вручную в крепких, но трещиноватых породах практически высота уступа допускается до 5 м, а в моно­ литных породах (с разрешения ГТИ) — до 10 м.

При большой высоте уступа сменный надзор должен тщательно следить за состоянием забоя уступа. Необходимо систематически зачищать уступы и удалять нависающие куски породы.

наклона откоса по отношению к горизонтальной площадке. Для устойчивости забоев необходимо сохранять определенный угол откоса уступов. Безопасным считается угол откоса, равный или меньший угла естественного откоса.

Породы имеют кратковременную и постоянную устойчивость, поэтому в рабочих забоях допускается величина угла откоса не­ сколько больше величины угла естественного откоса породы.

Угол откоса выбирается с учетом продвижения забоя относи­ тельно направления напластования пород, степени их трещино­ ватости, направления стока грунтовых вод.

Угол откоса часто выражается не в градусах, а величиной отно­ шения вертикальной проекции откоса к его горизонтальной проек­

ки зависит от применяемого способа выемки породы. При'экска-

площадки уступа устанавливается с учетом необходимости свобод­ ного размещения и передвижения горного и транспортного обору­ дования, а также размещения развала породы, разрыхленной при взрыве, и обеспечения безопасности при разработке нижнего уступа.

П олобинны и от нос Одинарный относ Полуторный относ

U*— н —

Рис. 7. Откосы уступа

Для обеспечения безопасности работ в карьере при полной отра­ ботке уступа оставляют небольшую площадку, которая называется п р е д о х р а н и т е л ь н о й п л о щ а д к о й , или б е р м о й . Берма предназначается для создания устойчивости борта карьера, задержания скатывающихся кусков породы и может быть исполь­ зована для прохода людей. Ширина ее принимается равной 0,1 вы­ соты уступа, но не менее 1 м.

та работ зависит от организации последних и простирания место­ рождения. Длинный фронт выгодней, так как при этом возможно удобнее располагать оборудование и проще осуществлять органи­ зацию работ.

Пространство, образовавшееся в горных породах в результате

Вопросы для повторения

1.Что называется уступом?

2.От чего зависит высота уступа и на что она влияет?

3.От чего зависит угол откоса уступа?

4.Что влияет на ширину заходки?

5.Расскажите, от чего зависит ширина рабочей площадки?

6.Что называется фронтом работ?

48