§ 4. Охрана труда при производстве земляных работ

Земляные работы разрешается выпол­нять только по утвержденному проекту производства работ.

В зоне расположения действующих подземных коммуникаций земляные ра­боты производят по письменному разре­шению соответствующих организаций и в присутствии их представителя. В не­посредственной близости к электрокабе­лям, газопроводам, напорным водово­дам запрещается применение ударных инструментов (ломов, кирок, клиньев). Грунт разрабатывают только лопатами.

В случае обнаружения подземных со­оружений, не предусмотренных проек­том, работы приостанавливаются до по­лучения дополнительных указаний.

Для спуска рабочих в котлованы и ши­рокие траншеи пользуются стремянками шириной не менее 0,75 м с перилами, а в узкие траншеи — приставными лестни­цами.

В пределах призмы обрушения вдоль

верхней бровки котлованов и траншей нельзя размещать материалы, устанав­ливать строительные машины и допус­кать их движения.

Экскаваторы во время работы должны стоять на спланированной поверхности. Погрузка автомашин производится так, чтобы ковш подавался со стороны заднего или бокового борта. Проносить ковш над кабиной запрещается. Образующие­ся при разработке грунта «козырьки» сразу же срезаются.

При работе бульдозеров запрещается: перемещать грунт на подъем более 15° и под уклон более 30°, выдвигать отвал за бровку откоса выемки при сталкива­нии грунта. При совместной работе с экскаватором не допускается нахожде­ние бульдозера в радиусе действия стре­лы.

При разработке грунта гидромонито­рами вблизи населенных пунктов терри­торию ограждают и устанавливают пре­дупредительные надписи, а в ночное вре­мя освещают.

Земляные работы с разработкой вые­мок во влажных грунтах, с устройством водопонижений, оттаиванием грунтов, рыхлением ударным способом и в других особых случаях выполняют при соблю­дении указаний ППР и специальных правил по технике безопасности.

Раздел IV буровые и взрывные работы

Глава 1 буровые работы

§ 1. Основные способы бурения

Бурение производится при взрывных работах с целью разведки напластова­ний грунтов, залежей каменных материа­лов, для водоснабжения и водопониже-ния и для других производственных целей.

В разрабатываемых породах буриль­ным инструментом бурят цилиндрические отверстия — выработки. Выработку диаметром до 75 мм и глубиной до 6 м называют шпуром, выработку боль­ших размеров — скважиной. Шпу­ры и скважины бывают вертикальными, наклонными и горизонтальными. Начало шпура или скважины у поверхности зем­ли называют устьем, низ — забоем, бо­ковые поверхности — стенками.

Процесс бурения состоит из двух опе­раций: разрушения (отделения) породы на дне скважины и удаления разрушен­ной породы из скважины.

Эффективность бурения скважин и шпуров определяется скоростью бурения, которая зависит от: физи­ко-механических свойств грунта, в ос­новном от сопротивления породы разру­шению под действием бурового инстру­мента; вида и формы бурового инструмен­та и способа его воздействия на забой скважины (ударное, вращательное, удар­но-вращательное и т. д.); диаметра сква­жины и, в ряде случаев, ее глубины; способа, скорости и тщательности удале­ния из забоя скважины буровой мелочи; общей организации и масштаба производ­ства буровых работ.

Трудоемкость бурения породы — б у -римость — характеризуется време-

нем чистого бурения 1 м скважины (шпу­ра) и зависит от крепости породы (табл. IV.1).

Разрушенный грунт (буровая мелочь, шлам) удаляется из скважин глинистым раствором или водой, струей сжатого воздуха, шнековыми устройствами, же­лонками и другими приспособлениями.

Стенки скважины в слабых, рыхлых и насыщенных водой грунтах крепят сталь­ными обсадными трубами. Колонны об­садных труб составляют из звеньев дли­ной 1,5...4,5 м, соединяемых муфтами, ниппелями или свинчиванием (труба в трубу).

В зависимости от геологических и гид­рогеологических условий выработок и их глубины применяют те или иные спо­собы бурения, которые можно подразделить на две основные группы.

К первой группе относятся ударный (ударно-канатный), ударно-вращатель­ный, вращательный, а также вибрацион­ный способы бурения, при которых по­роду разрушают механически, воздейст­вуя на нее породоразрушающими инстру­ментами.

Ко второй группе относятся термиче­ский, взрывной,гидравлический и элект­рогидравлический способы, при которых для бурения используются физико-хими­ческие методы разрушения горных пород.

Ударный (ударно-канатный) способ заключается в том, что буровой снаряд массой 1000...3000 кг падает с опреде­ленной высоты в забой скважины и раз­рушает породу благодаря развивающей­ся при его падении живой силе удара. После каждого удара буровой снаряд поворачивается на некоторый угол, вследствие чего создаются условия для равномерного разрушения всей площади забоя скважины. Во время бурения в

скважину периодически подают воду и образовавшийся шлам вычерпывают же­лонкой.

Станками ударно-канатного бурения бурят скважины в неоднородных и разно-прочных грунтах диаметром до 400 мм и глубиной до 50 м. Из-за сравнительно невысокой производительности станки ударно-канатного бурения вытесняются более производительными станками удар­но-вращательного и вращательного буре­ния.

Принцип ударного бурения использо­ван в пневматических бурильных молот­ках (ручных и колонковых перфорато­рах), которые широко применяются для бурения шпуров диаметром 32...40 и 50...75 мм в полускальных и скальных грунтах.

Ударно-вращательное бурение с по­гружным пневмоударником (пневмоудар-ное бурение) по сравнению с ударно-канатным имеет более высокую скорость; при этом можно бурить направленные (от 0 до 90° к горизонтали) скважины, отсутствует необходимость в подвозке . тяжелого инструмента и снабжении во­дой. Ударное действие и вращение доло­та осуществляются двумя независимыми механизмами. Станками ударно-враща­тельного бурения можно бурить скважи­ны диаметром до 155...200 мм, глубиной : до 36 м в скальных грунтах средней и выше средней крепости (VI—IX катего-'рий по буримости).

К ударно-вращательному бурению ёможно отнести шарошечный способ буре-\ния, который по кинематике действия ^рабочего органа является типично вра-рцательным, а по динамике действия по-|родоразрушающего наконечника — удар-Рным.

Станки шарошечного бурения получи­ли наибольшее распространение для бу­рения скважин диаметром 190...320 мм и глубиной до 35 м в полускальных и скальных грунтах. Основные их досто­инства — высокая производительность (20... 150 м в смену), непрерывность про­цесса бурения и возможность его автома­тизации; недостатки — большая масса станков и малая стойкость долот в труд,-нобуримых породах (VIII—XI катего­рий, табл. IV. 1).

Вращательное бурение заключается в том, что буровой снаряд из штанг шнеко-вого типа с резцовой коронкой, прижа­тый к забою скважины за счет массы стан­ка, получает вращение.от двигателя стан­ка. Резцы коронки при вращении в забое скважины срезают породу, которая в виде мелочи непрерывно удаляется из скважины спиральными витками штанг.

Вращательное бурение скважин осу­ществляется в основном станками шне-кового бурения, а в отдельных случаях, для бурения разведочных скважин в осо­бо вязких абразивных грунтах (для по­лучения керна),— станками алмазного и дробового бурения.

Преимущества вращательного буре­ния — достаточно высокая скорость бу­рения в плотных и полускальных грун­тах и непрерывность процесса, воз­можность бурения как вертикальных, так и наклонных скважин.

При вибрационном бурении применяют вибраторы направленного (вертикально­го) действия, жестко присоединенные к колонне буровых труб, имеющей на кон­це рабочий наконечник. Под действием вибрирующего снаряда некрепкие грун­ты и породы выделяют связанную воду; часть породы в зоне контакта с вибри­рующим наконечником переходит в по­движное состояние, что влечет за собой резкое снижение сопротивляемости грун­та сдвигу и способствует погружению вибробурового снаряда в породу.

Для вибробурения шпуров и скважин диаметром до 125 мм и глубиной до 20... ...25 м применяют самоходные виброуста­новки. При вибропогружении повышает­ся почти в 10 раз скорость проходки сква­жины по сравнению с ударно-канатным бурением, однако с увеличением глубины выработки до 15...20 м скорость резко уменьшается.

Термическое (огневое) бурение основа­но на прожигании породы высокотемпе­ратурной газовой струей, выходящей со сверхзвуковой скоростью из сопла огне-струйной горелки. Для получения высо­котемпературной газовой струи исполь­зуют распыленный керосин и газообраз­ный кислород (иногда воздух). Порода нагревается до температуры 2000 °С, уве­личивается в объеме, растрескивается и разрушается на мелкие частицы, которые вместе с продуктами сгорания удаляются из скважины струей охлажденных газов.

Термическое бурение применяется только в исключительно труднобуримых кварцсодержащих скальных, а также в мерзлых грунтах.

Ручные термобуры применяют для бу­рения шпуров диаметром 60 мм и глуби­ной 1,5...2 м, а передвижные станки — для бурения скважин диаметром 250... ...360 мм, глубиной до 17...22 м. Произ­водительность станков в хорошо термо-буримых породах достигает 12... 15 м/ч.

Гидравлическое бурение основано на использовании ударного действия тонкой высоконапорной струи воды, подаваемой в забой скважины со сверхзвуковой ско­ростью. Гидравлический способ особенно эффективен при устройстве скважин глу­биной до 8 м в мягких и водонасыщенных грунтах. Эксперименты подтверждают возможность использования этого спосо­ба для бурения скальных грунтов.

Электрогидравлическое бурение осно­вано на явлении гидравлических ударов, возникающих в жидкой среде вследствие импульсного разряда между разомкну­тыми контактами электрической цепи, к которым подводится высокое напряже­ние. Если в зоне высоковольтных элект­рических разрядов поместить породу, то под действием многократно повторяю­щихся ударов она разрушится. Этот ме­тод находится в стадии промышленных экспериментов.

Применение ультразвука для бурения скважин и резания пород основывается на совместном воздействии на хрупкую породу ультразвуковых колебаний буро­вого инструмента (частота свыше 20 кГц) и кавитационного эффекта в промывочной жидкости. Источником ультразвука являются мощные магнитострикционные излучатели. Ведутся работы по звуково­му и инфракрасному разрушению пород.

Взрывобурение заключается в том, что в забой скважины периодически подают­ся ампулы с жидкими компонентами взрывчатого вещества (ВВ) — окислите­лем и горючим. По трубам в воде или из сопла взрывобура посылаются твердые заряды ВВ массой 150...200 г с частотой 20...25 зарядов в час. Может быть также применен взрывобур, являющийся доза­тором непрерывно подаваемого горючего и окислителя (четырехокись азота и ке­росин) и непрерывно (или прерывно) по­ступающего инициатора взрыва (напри­мер, сплава К и Na).

Создаются станки взрывного бурения скважин диаметром до 300 мм и с глуби­ной бурения до 40 м, а также взрывобуры для дробления негабарита.

Плазмобурение заключается в нагреве забоя скважины плазменным факелом, образующимся в плазмотроне (электри­ческой дуге между электродом и соплом газовой горелки, охлаждаемой водой) при прохождении струи азота или смеси азота и водорода.

Несмотря на создание и внедрение но­вых физических и комбинированных ви­дов бурения, в ближайшее время механи­ческие виды (ударное, ударно-вращатель­ное и вращательное) бурения пород оста­нутся преобладающими.