lukyanov-взрывные работы

где υр – скорость распространения взрывной волны.

Величина aк/Wк = тк является относительным коэффициентом сближения оконтуривающих шпуров.

Следовательно, для получения щели между образовавшимися при взрыве полостями и минимальных нарушений массива за контуром выработки относительный коэффициент сближения оконтуривающих скважин должен удовлетворять условию

Скорость развития трещин, распространение продольных волн в массиве и коэффициент оконтуривающих зарядов зависят от трещиноватости пород. На границе зоны трещиноватости отражается часть волны сжатия, образованная взрывом оконтуривающих зарядов.

Поэтому расстояние между шпурами в оконтуривающем ряду следует принимать с поправкой на глубину трещинообразования от взрыва отбойных предконтурных зарядов последнего ряда:

где П – проектный периметр выработки, м.

Рациональная вместимость ВВ в 1 м оконтуривающих шпуров

где kм – коэффициент относительной монолитности пород (табл. 8.1). Масса заряда оконтуривающего шпура

где lк – длина оконтуривающего шпура, м.

Талица 8.1

Рекомендуемые линии наименьших сопротивлений (л.н.с.) в породах различной трещиноватости

331

Расстояние между устьем шпуров и контурной линией не должно превышать 10 см, при этом дно шпура должно точно выходить на проектный контур. Глубину оконтуривающих шпуров рекомендуется принимать на 20…30 см меньше глубины врубовых и отбойных шпуров.

Контурное взрывание при проведении капитальных выработок позволяет получить почти точное соответствие фактического и проектного контуров выработки, снизить шероховатость стенок и кровли, сократить объем по уборке излишней породы, уменьшить законтурное разрушение массива. При этом применяют электрическое короткозамедленное взрывание. Оконтуривающие шпуры взрывают одним замедлением.

Выравнивание криволинейных участков достигается бурением дополнительных незаряженных шпуров, располагаемых по контуру выработки между заряжаемыми.

Контрольные вопросы

1.От чего зависит глубина распространения наведённых взрывом трещин в законтурный массив?

2.Какие методы контурного взрывания Вы знаете?

3.Как определяется коэффициент сближения зарядов, обеспечивающий образование щели между ними с минимальным нарушением массива за контуром?

4.Назовите основные преимущества контурного взрывания.

8.3.Взрывные работы при строительстве горных

игеолого-разведочных предприятий

Взрывные работы широко применяют в жилищном строительстве геолого-разведочных предприятий. В результате использования энергии взрыва ВВ создают траншеи, котлованы.

При ведении взрывных работ в скальных породах наиболее важно определить действие взрыва заряда вглубь массива.

Для сохранности устойчивости массива горных пород от разрушений в процессе взрывных работ в СНиПе предусмотрено сохранение на наиболее ответственных сооружениях защитного слоя мощностью 0,5 расчетной длины л.н.с. вышележащих зарядов, но не менее 1 м.

Взрывание перемычек из суглинка, моренного грунта (рис. 8.3) осуществляется в тех случаях, если скорость потока воды после взрыва обеспечивает интенсивный размыв перемычки, а также если взрывные работы предназначены для облегчения механизированных работ по разбору перемычек.

332

Скважины располагают по квадратной сетке. Параметры взрывания и величина заряда такие же, как и для скальных целиков. В отдельных случаях перемычки разрушают камерными зарядами, взрывами на рыхление.

При отсутствии механизации работ суглинистые насыпные перемычки разрушают зарядами выброса, помещёнными в шурфы. Шурфы позволяют использовать заряды с высоким показателем действия взрыва. Показатель действия взрыва принимается равным 2,5…3. Взрывание, как правило, многорядное, короткозамедленное.

Поскольку разрушение перемычек взрывом осуществляется на застроенных территориях, особое внимание следует уделять условиям безопасности, связанным с сейсмичностью, силой ударной воздушной волны, гидравлическим ударом и разлётом осколков пород.

Посадка насыпи на болото. Взрывной метод посадки дорожных насыпей на болото используют при строительстве железных и автомобильных дорог. С помощью скважинных зарядов применяют способ продольных поперечных траншей.

Рис. 8.3. Схема расположения зарядов при взрывании насыщенных перемычек (I–III – ряды расположения зарядов)

Способ продольных траншей применяют при отсыпке насыпи для железнодорожного транспорта. При этом в первую очередь взрывают осевую траншею, а после её засыпки – две боковые траншеи.

Ширина осевой траншеи Bос = 2Wп (W – глубина заложения зарядов, м; n – показатель действия взрыва), а боковой Вб = 1,67 Wп.

При взрывных работах по посадке насыпей на болото следует применять водоустойчивые ВВ или ВВ в патронах, покрытых водоизолирующим составом, а также водоустойчивые средства взрывания. Заряды, опускаемые в скважины, помещают в изолирующие гильзы.

Взрывание зданий и сооружений. Этот вид взрывания осуществляют для обеспечения безопасности обрушения остатков строений, дымовых труб, конструкций мостов из бетона, железобетона, кирпичной и бутовой кладки, а также металлических конструкций, буровых вышек и т. д.

333

Взрывные работы при строительстве необходимо выполнять строго в соответствии с проектом, к которому прилагаются рабочие чертежи и пояснительная записка.

Обрушения зданий и сооружений, отслуживших свой срок, осуществляются расположением и взрыванием зарядов ВВ по их периметру для сквозного подбоя стен зданий и сооружений, в результате чего они падают на своё основание. Высота развала при этом составляет 1/3 высоты здания, а ширина развала не превышает 1/2 высоты стены.

Перед началом работ в обрушаемом здании устанавливают местонахождение дымоходов и пустот в стенах. Все перегородки, перекрытия, стропила, крышу, дверные и оконные коробки по возможности разбирают и удаляют от места взрыва. Затем выполняют следующие мероприятия:

•уточняют план здания с точным измерением стен, размеров дверных, оконных и других проёмов, измерением колонн, сводов, опор, расположение дымоходов и т. д.;

•определяют прочностные характеристики материала здания (кирпича, бетонной кладки, бетона, железобетона и др.);

•изучают подземные коммуникации и другие объекты, находящиеся на расстоянии 1/2 высоты стен.

При полном подбое шпуры необходимо располагать в два и более рядов в шахматном порядке и бурить их в простенках и стенах на одном уровне, но не ниже 0,5 м от поверхности земли. Глубина шпуров должна составлять 2/3 толщины стен, а в углах стен – 2/3 толщины стены, измеренной по биссектрисе угла здания.

Расстояние между шпурами в ряду при кладке на цементном растворе равно глубине шпура, а при известковом – 1,2 от его глубины. Расстояние между рядами шпуров принимают таким, чтобы каждый шпур находился на равном удалении от шпуров своего и соседнего рядов.

Заряды в углах стен располагают в шпурах, пробуренных один над другим. Крайние шпуры, граничащие с оконными, дверными проёмами и прочими пустотами, располагают от них на расстоянии не менее половины расстояния между шпурами в ряду.

Заряды в простенках располагают так же, как и в стенах, причём крайние шпуры пробуривают на расстоянии 0,5 глубины шпура от краев простенка. В простенках, где по ширине необходимо заложить только один шпур, для увеличения величин подбоя над первым шпуром располагают второй на расстоянии, соответствующем величине, указанной выше. В простенках, ширина которых меньше их толщины, шпуры бурят со стороны проёма.

Масса заряда (кг) для обрушения здания

334

где q – удельный расход ВВ, зависящий от свойств ВВ, толщины стены, крепости, а также материала кладки (принимается по данным, приведенным в табл. 8.2); L – глубина шпура, м.

Заряд при этом не должен занимать больше половины шпура, остальную часть шпура заполняют забоечным материалом.

Диаметр шпура d (дм) зависит от массы заряда, глубины шпура, плотности заряжания и определяется по формуле

Заряжание осуществляется патронированными ВВ. Допускается изготовление боевиков, а также патронирование ВВ в обособленном помещении обрушаемого здания при естественном свете или при электроосвещении.

В качестве забойки применяют песок, отходы обогатительных фабрик, другие виды щебня.

Заряды взрывают с помощью электродетонаторов или детонирующего шнура. При электрическом взрывании зарядов вся электропроводка в здании должна быть обесточена к моменту начала заряжания. Взрывная сеть дублируется. При валке зданий и сооружений огневое взрывание запрещается.

335

Шпуры, располагаемые в вертикальном ряду, бурят такой же глу-

бины.

Если здания имеют своды и колонны, то необходимо наряду с подсечкой стен на том же уровне производить подсечку колонн и опор сводов. Колонны толщиной менее 1,5 м подрывают двумя рядами шпуров, пробуриваемых с одной стороны колонны. Массу заряда определяют по данным, приведенным в табл. 8.3, и формуле

При обрушении фабрично-заводских труб, башен, колонн и т. п. в стеснённых условиях, когда следует придерживаться строго определенного направления, одним рядом шпуров делают сквозной подбой со стороны направления валки на 2/3–3/4 периметра и подкоп по остальной части периметра стены выше уровня подбоя на 0,7…1 м. Расположение и расчёт зарядов при валке подобных объектов производят по тому же принципу, что и при обрушении зданий.

Если фабрично-заводские трубы, башни и т. п. примыкают к зданиям, не подлежащим разрушению, и имеют с ними жёсткую связь, то предварительно производят вертикальную отсечку взрыванием зарядов, расположенных один над другим в один ряд в плоскости отсечки.

Для предохранения от разрушения и сотрясания подземных сооружений и коммуникаций (газопровода, водопровода, канализации и т. д.) на месте предполагаемого падения основной массы обрушаемого сооружения выкладывают амортизатор. Он представляет собой две насыпи из песка или щебня высотой 1 м, идущие параллельно подземному сооружению на расстоянии 1,2 м от его внешних сторон, по верху насыпей кладут деревянные балки, которые затем перекрывают поперек деревянными или металлическими балками.

Если вблизи обрушаемого взрывом сооружения проходит воздушная линия электропередачи и другие коммунальные сети, которым угрожает разрушение, то к моменту взрыва их необходимо убрать.

336

При взрывных работах по обрушению в населенных местах обязательно применяют меры защиты от разлетающихся осколков, при этом используют локализаторы (деревянные щиты, мешки с землёй или песком, фашины и металлические сетки). С наружной стороны здания должны быть установлены щиты толщиной не менее 50 мм. Щиты обязательно должны перекрывать не менее чем на 50 см сферу дробления стены. В нижней части они должны отстоять от стен здания не меньше чем на 0,5 м и касаться их только верхней частью. Оконные и дверные проёмы обрушаемого здания закрывают деревянными щитами. Застеклённые просветы зданий, расположенные в непосредственной близости от взрываемого объекта и обращенные к нему, закрывают деревянными щитами или удаляют стёкла на время взрыва; жильцы вблизи расположенных зданий должны быть заблаговременно предупреждены о взрыве, а при определённых условиях на моментвзрывадолжны покинутьпомещения.

После окончания заряжания подают первый сигнал, по которому весь персонал покидает обрушаемое здание и удаляется за пределы опасной зоны. Охрана занимает свои места и останавливает движение по прилегающим улицам. Руководитель взрывных работ должен лично убедиться в отсутствии людей в опасной зоне. После второго сигнала руководитель работ подсоединяет концы магистрали к рубильнику или взрывной машине. По третьему сигналу включается ток.

Люди допускаются в разрушенное здание только с разрешения руководителя взрывных работ после личного осмотра им места взрыва. При разборке обрушенного взрывом здания обязательно должен присутствовать дежурный взрывник.

Взрывные работы по проходке котлованов под столбы и опоры.

При строительстве горных промышленных и геолого-разведочных сооружений применяют фундаменты из камуфлетных свай, если грунты характеризуются слабой несущей способностью. Основным показателем получения камуфлетных свай является простреливаемость пород Ппр.

При Ппр ≥ 100 дм3/кг пяту для свай получают путём прострела

пробуренной скважины и введением в нее железобетонной сваи. При этом масса заряда

где Q – масса заряда, кг; R – проектный радиус основания сваи, дм. Расчётная масса заряда уточняется по результатам эксперимен-

тальных взрывов.

При проходке котлованов выполняют операции в следующей последовательности: пробуривают скважину, диаметр которой на 30…50 мм

337

больше диаметра сваи и равен 300…500 мм; опускают в скважину трубу длиной 1,5…2,0 м, затем заряд ВВ (на шпагате); засыпают буровую мелочь в зазор между стенками скважин и зарядом; присоединяют провода от электродетонатора к магистрали; удаляют рабочих в безопасную зону; производят взрыв. Взрывным способом сооружаются также ямы для установки телеграфных столбов и опор ЛЭП.

Контрольные вопросы

1.В каких случаях применяют взрывание перемычек из суглинка и моренногогрунта?

2.Для чего используют взрывной метод посадки насыпей на болото?

3.Какие мероприятия осуществляют перед началом работ по взрыванию зданий и сооружений?

4.Какой показатель является основным при расчёте массы заряда для получения камуфлетной сваи?

338

ГЛАВА 9 УПЛОТНЕНИЕ СЖИМАЕМЫХ

ГОРНЫХ ПОРОД ДЕЙСТВИЕМ ВЗРЫВА

9.1. Расчёт зон уплотнения при взрыве заряда

Сжимаемые (несвязные) породы являются по меньшей мере трёхфазной системой. При взрыве заряда в сжимаемых породах во все стороны от него со звуковой скоростью распространяется взрывная волна, т. е. область больших давлений.

Во время прохождения взрывной волны все компоненты массива несвязных пород подвергаются большому давлению, вследствие чего массив уплотняется, т. е. нарушаются связи между отдельными кусками. После прохождения взрывной волны в массиве происходит волнообразное изменение напряжений, способствующее перераспределению напряжений и деформаций.

Поскольку массивы сжимаемых (несвязных) пород обладают упругопластичными свойствами, то под действием взрывной волны вокруг заряда будет образовываться начальная полость определённого объёма, которая постепенно будет расширяться. При распределении взрывной волны в массиве высокому давлению будет подвергаться значительный его объём, а зарядная камера при этом будет расширяться за счёт уплотнения.

Другой особенностью действия взрыва в сжимаемых породах является отражение взрывной волны от заполнителей пустот, находящихся между отдельностями, вследствие чего происходит растрескивание цементационного материала, а роль прямой волны в нарушении связей будет незначительна, т. е. роль прямых волн в разрушении массива несвязных пород меньше, чем при разрушении скального массива горных пород, скорость распространения которых составляет несколько тысяч метров в секунду, в несвязных породах – 400…800 м/с.

При взрывном разрушении несвязных пород имеет место одновременное воздействие продуктов взрыва, волн сжатия и растяжения, а также поперечных волн. На первой стадии разрушения основную роль играют продукты взрыва, их действие в основном определяется разрушением несвязных пород вблизи заряда.

Метод уплотнения водонасыщенных малосвязаных пород взрывами зарядов ВВ является весьма эффективным средством увеличения

339

прочности оснований сооружений, а также уменьшения их деформируемости при действии статических и динамических нагрузок. Особенностью метода взрыва является использование весьма мощного, доступного и сравнительно дешёвого источника динамических воздействий.

При взрывном уплотнении пород основное изменение структуры породы происходит в зоне действия преимущественно ударных волн. Параметрами взрывных волн являются максимальное давление, скорость распространения, время действия и импульс взрывной волны. Импульс взрывной волны определяется по формуле

где Р(t) – изменение во времени давления взрывной волны. Параметры ударных волн определяются по следующим зависи-

мостям, полученным экспериментальным путем:

где Рmах – максимальное значение давления взрывной волны, МПа; Q – массазаряда, кг; R – расстояниеотцентразаряда, м; I – импульсволны, МПа·с.

В несвязных породах в отличие от идеальной жидкости скорость распространения волны сжатия при больших напряжениях меньше скорости звука. По мере удаления волны сжатия пластические деформации сменяются деформациями упругопластичными, а затем и упругими. Зона действия взрыва при этом разделена на ближнюю, среднюю и дальнюю, а первая, в свою очередь, на области сжатия и разрушения. Размеры зон сжатия и разрушения для сосредоточенного тротилового заряда определяются по формулам:

340