§ 2. Основные методы взрывания

Грунты и скальные породы взрывают для устройства выемок, траншей и кот­лованов, земляных плотин и каналов, галерей и других инженерных и подзем­ных сооружений, при рыхлении мерзлых, полускальных и скальных грунтов, а также при реконструкции промышлен­ных объектов. Для этого применяют

Рис. IV.3. Схемы расположения зарядов для взрыва на выброс грунта:

а — эффект выброса от взрыва заряда; б — элементы воронки; в — расположение зарядов для направленного выброса грунта при одновременном взрывании: г — то же, при разновременном; д — шурф для закладки сос­редоточенного заряда в грунт; г — радиус воронки; d — высота гребня воронки; Р — общая глубина воронки, считая высоту гребня (валика); R — радиус взрыва (разрушения); С — масса заряда; W — расстояние на­именьшего сопротивления; / — заряд ВВ; 2 — направления выброса основной массы грунта; 3 — зарядная камера; /, //, /// — последовательность взрывания зарядов

Рис. IV.4. Схемы расположения зарядов на рыхление грунта:

а — расположение шпуровых зарядов в разрабатываемой породе; 6 — то же, при дроблении крупного камня; в — последовательность устройства зарядной камеры в шпуре; г — расположение малокамерных заря­дов в конце рукавов; д — то же, скважинных (колонковых) зарядов; е — то же, щелевых зарядов; ж — то же, накладных (наружных) зарядов; / — заряды; 2 — шпуры; 3 — забивка; 4 — заряд для первого прострелива-ния- 5 — результат первого простреливания; 6 — заряд для второго простреливания; 7 — результат второго простреливания; 8 — перебур; 9 — забой; 10 — зарядные щели; 11 — направление сдвига грунта во время взрыва; 12 — незаряженные щели; 13 — линия разрушения межщелевого массива

заряды выброса, рыхления и камуфлеты (заряды для образования пустот). Все эти виды зарядов на практике называют горнами (рис. IV.3, а, б).

При наиболее распространенной тех­нологии ведения взрывных работ на рыхление, а также на выброс и на сброс параметры буровзрывных работ должны быть выбраны так, чтобы обеспечить: необходимую интенсивность и равномер­ность дробления грунтов и пород; со­блюдение отметок, размеров и формы пло­щадок и откосов выемок в соответствии с установленными по проекту; создание определенной формы и размеров развала, а также достаточного объема взорванной массы для бесперебойной и производи­тельной работы выемочно-погрузочного оборудования; экономичность и безопас­ность работ.

Для одноковшовых экскаваторов строительного типа с ковшом вместимо­стью \Е = 0,15...1,5 м³ максимальный размер взорванных кусков может быть

определен из выражения

1_л = аУЁ, (IV. 1)

где а — коэффициент, зависящий от типа и модели экскаватора: для прямых и обратных лопат с механическим приво­дом а = 0,75, с гидравлическим — а = = 0,75...0,85; для драглайнов а = 0,4... ...0,6.

Эффект наружного действия заряда выброса (горна) характеризуется радиу­сом воронки г, измеряемым в плоскости поверхности грунта, и видимой глубиной воронки р (от поверхности грунта до дна воронки).

Разрушительное действие взрыва за­ряда, заложенного в грунт или в скаль­ную породу, характеризуется показате­лем действия взрыва п, представляющим собой отношение радиуса воронки г к расстоянию наименьшего сопротивления w, т. е. п = rlw (рис. IV.3, а, б). Линией сопротивления (ЛНС) называется рас­стояние от центра заряда доближайшей к нему свободной поверх­ности.

В зависимости от величины п различа­ют следующие виды горнов: нор­мальный (п = 1); усиленный (п > 1); вы­пирающий, когда наружное действие выражается лишь в некотором выпучи­вании поверхности грунта; камуфлетный (п = 0), при котором наружное действие на поверхности грунта вовсе не прояв­ляется (рис. IV.3, а).

Для наиболее экономного расходова­ния ВВ при расчете зарядов выброса целесообразно принимать для сосредото­ченных зарядов п = 1.5...3, для удли­ненных п = 2,5...3,5.

Рассмотрим основные методы взры­вания.

Шпуровой метод (рис. IV.4, а) приме­няют на открытых и подземных разра­ботках. Шпуры заряжают тротиловыми шашками, патронами из гигроскопиче­ских или порошкообразных ВВ. Заряд ВВ в шпуре должен занимать не больше ²/₃ его длины; верхнюю треть шпура заполняют забойкой (забивкой). Шпуры забивают сначала пластичной песчано-глинистой смесью, затем песком или бу­ровой мукой.

Каждый ряд шпуровых зарядов взры­вают одновременно электрическим спо­собом или с помощью детонирующего

Рис. IV.5. Схемы размещения различных видов зарядов в забое большой высоты:

а — скважинные заряды вертикальные; б — то же, наклонные; в — камерные заряды с вертикальными шурфа­ми; г — то же. с горизонтальными штольнями; д — малокамерные заряды; е — комбинированные заряды сква­жинные и шпуровые; ж — то же. камерные и малокамерные; / — заряд ВВ; 2 — детонатор; 3 — забойка; 4 — ДШ; 5 — минный шурф; 6 — штольня; 7, 8 — верхняя и нижняя бровки уступа; 9 — рукав

шнура: сначала взрывают ближайший к забою ряд, потом следующий за ним и т. д. При наличии электродетонаторов замедленного действия заданная после­довательность взрывания рядов обеспе­чивается различным замедлением в рядах.

Для разрушения отделвных камней (рис. IV.4, б) целесообразно применять шпуры небольшого диаметра (25...30 мм), которые бурят на длину, равную 0,5— 0,75 высоты камня. Расстояния между шпурами принимают равными одной-двум длинам шпура. Все заряды в шпу­рах взрывают одновременно. Одиночные шпуровые заряды применяют также для корчевания.

Методскважинныхзарядов (рис. IV.4, д и IV.5, а, б) состоит в том, что вдоль фронта высокого уступа выбуривают ряд глубоких скважин (длиной 10...30 м) большого диаметра — 200 мм и более. Вертикальные и наклонные скважины устраивают с перебуром ниже подошвы забоя на глубину обычно от 1 до 2 м (рис. IV.4, д) и заряжают сплошными или рассредоточенными зарядами по всей высоте, за исключением самой верхней части, в которой размещается забойка из сыпучего и мелкого материала.

Расстояние от скважины до забоя, т. е. ЛНС, зависит от высоты забоя Н и принимается от 0,5 Н (при Н = 10 м) до 0,25 Н (при Н = 25 м). Расстояние между скважинами а = (0,7...0,9) w, a расстояние между рядами скважин b = = (0,7...0,8) w.

Скважинные заряды обычно взрывают электрическим способом или детонирую­щим шнуром, причем сеть обязательно дублируют. Взрывать можно без замед- , ления и с замедлением. Рационально выбранные интервалы замедления обес­печивают лучшее дробление породы, рез­ко снижают удельный расход ВВ и сей­смичность взрыва.

Метод котловых зарядов применяют в тех случаях, когда заряд ВВ не вме­щается в обычном шпуре или скважине. При этом устраивают камеру (котел) на дне шпура или скважины, взрывая один или последовательно несколько опущен­ных небольших зарядов (рис. IV.4, в).

Метод котловых зарядов обеспечивает большой объем взорванной породы и уменьшение дорогостоящих буровых ра­бот.

Метод малокамерных зарядов (зарядов в рукавах) обычно применяют при высоте забоя менее 6 м, преимущественно в не­скальных грунтах (рис. IV.4, г), а также при специальных взрывных работах (раз­рушении фундаментов и т. п.). Длина рукава должна составлять ²/₃ высоты забоя, но не более 6 м, а расстояние меж­ду рукавами в зависимости от размеров кусков породы — от 0,8 до 1,5до.

Метод камерных зарядов применяют для массовых взрывов на выброс или обрушение при разработке котлованов или каналов значительных размеров. Он заключается в том, что в разрабаты­ваемой породе делают вертикальные ко­лодцы (шурфы) или горизонтальные га­лереи (штольни), из которых в боковых направлениях устраивают большие за­рядные, или минные, камеры для разме­щения крупных сосредоточенных зарядов (рис. 'IV.3, д). Колодцы и штольни кре­пят рамами и досками. Формы зарядных камер показаны на рис. IV.5, в, г.

Методом щелевых зарядов в основном рыхлят мерзлые грунты (рис. IV.4, ё). Баровыми или дискофрезерными маши­нами нарезаются щели. Из трех соседних щелей заряжается одна средняя; крайние и промежуточные щели служат для ком­пенсации сдвига мерзлого грунта во время взрыва и для снижения сейсмиче­ского эффекта. Заряды ВВ вместе с дето­нирующим шнуром помещают в основа­нии зарядных щелей, которые затем с помощью бульдозера засыпают грунтом. При взрывании мерзлый грунт пол­ностью дробится, не повреждая стенок котлована или траншеи.

Метод накладных зарядов (рис. IV.4, ж) применяют для разделки отдель­ных камней (валунов, негабаритных кус­ков и т. п.), в том числе под водой, а так­же при разрушении металлических конструкций и других специальных ра­ботах. Для уменьшения разлета осколков накладной заряд укрывают слоем из связного или сыпучего грунта (глинистая смесь и т. п.), который слегка уплотняют.

Одиночный заряд взрывают обычно огневым способом, несколько зарядов — детонирующим шнуром. Этот метод ха­рактеризуется повышенным удельным расходом ВВ и разлетом осколков раз­рушаемого материала по сравнению со шпуровым.

Комбинированные методы. Возможны различные варианты совместного исполь­зования основных методов ведения взрывных работ. Например, при про­ходке траншей и расширении выемок и дорог в горах, высоких уступах успешно сочетают шпуровые и скважинные заря­ды (рис. IV.5, е); при дроблении пород уступа с пологим откосом может быть применена комбинация камерных и ма­локамерных зарядов (рис. IV.5, ж).