Разработка грунта взрывным способом

Размещено на http://www.allbest.ru/

Разработка грунта взрывным способом

Применение взрыва для созидательных цeлeй базируется нa иcпoльзoвaнии энepгии избыточного давления газов, oбpaзyющиxcя почти мгновенно пpи химических пpeвpaщeнияx взрывчатых веществ. Взрывным способом в ocнoвнoм рыхлят скальные породы c пocлeдyющeй иx paзpaбoткoй землеройными машинами и скалоуборочными механизмами. Взрывные работы применяют при разработке траншей и котлованов в скальных, крепких и мерзлых грунтах. Взрывы также применяют в карьерах для разработки каменных строительных материалов, для разрушения больших камней-валунов, пней, сносимых строений на территории строительства, вoзвoдят земляные насыпи и перемычки, устраивают выемки для котлованов и дорог.

Взрывчатые вещества (ВВ) представляют собой механические смеси (аммоний, порох, динамит и др.) или химические соединения (тол, гексоген, пироксилин, нитроглицерин и др.).

Взрывчатые вещества делятся на две основные группы - метательные и бризантные (дробящие).

Метательные ВВ имеют невысокую скорость взрывчатого разложения - дымный порох. Для этих ВВ характерным является фугасное (метательное) действие, происходящее на некотором расстоянии от заряда.

Бризантные ВВ имеют высокое взрывчатое превращение, происходящее с высокими сверхзвуковыми скоростями - это динамит, аммониты, тол и др. Для этих ВВ характерно дробящее действие взрыва в непосредственной близости от заряда.

Имеются комбинированные ВВ, к которым относятся динамит-нитроглицерин с инертным поглотителем, ягданит и т.д.

Дробящие ВВ делятся на: инициирующие - обладающие высокой чувствительностью; нормальной, повышенной и пониженной мощности, отличающиеся значительно меньшей чувствительностью к различного рода внешним воздействиям. В строительстве применяются в основном дробящие ВВ пониженной чувствительности, не реагирующие на колебания внешней температуры. Эти ВВ относительно безопасны в обращении, мало реагируют на удары, не загораются от искры и не чувствительны к трению.

В строительстве для взрывных работ, как правило, используют аммониты в порошкообразном и в прессованном виде или в патронах массой 100-300 г. Для взрывов в мокрых местах или в воде используют динамит. Хранить аммониты необходимо в сухом месте при соответствующей окружающей температуре.

Свойства ВВ характеризуют следующие основные показатели: объем газов взрыва (л/кг); температура взрыва (град); скорость детонации (м/сек); работоспособность или фугасность, которая устанавливается расширением свинцовой бомбы и измеряется в см3, бризантность (мм) и чувствительность к удару.

К средствам взрывания относятся капсюли-детонаторы, электродетонаторы, детонирующий шнур, огнепроводный шнур и средства его воспламенения, электровоспламенители, детонационное реле.

Капсюль-детонатор предназначен для возбуждения детонации при производстве взрывных работ способом огневого взрывания. Электродетонатор представляет собой смонтированные в одной гильзе капсюль-детонатор и электровоспламенитель, который при прохождении тока воспламеняется и взрывает детонатор. Электродетонаторы бывают мгновенного и замедленного действия. Огнепроводный шнур предназначен для передачи капсюлю-детонатору пучка искр. Скорость распространения огня по огнепроводному шнуру 1 см/с. Детонирующий шнур служит для передачи и возбуждения взрыва ВВ, он передает детонацию практически мгновенно. Для взрывных работ применяют в качестве источника тока подрывные машинки, аккумуляторы, для передачи тока - саперный провод, электроосветительный и др.

Взрывание зарядов ВВ может осуществляться огневым способом, электрическим и с помощью детонирующего шнура. По времени взрывания отдельных зарядов различают мгновенное, короткозамедленное и замедленное взрывание.

Огневой способ применяют для взрывания одиночных зарядов или разновременного взрывания группы зарядов. При огневом способе взрывания из капсюля-детонатора и огнепроводного шнура изготовляют зажигательную трубку, которая в соединении с патроном ВВ образует патрон-боевик. Последний вводится в заряд ВВ и взрывает его при воспламенении зажигательной трубки.

Электрический способ применяется, когда необходимо взорвать большую серию зарядов на значительном расстоянии одновременно или с необходимым замедлением. Для этого используют замедлители взрывания и различные соединения электрических сетей.

Взрывание с помощью детонирующего шнура производят без введения капсюля-детонатора в заряд ВВ.

По месторасположению заряды могут быть наружными, располагаемыми на поверхности взрываемого объекта, и внутренними, располагаемыми в выработках (шпурах, скважинах, камерах, рукавах и т.д.). В зависимости от формы заряды подразделяют на сосредоточенные, удлиненные и фигурные.

По действию, оказываемому на окружающую среду, различают заряды выброса, рыхления и камуфлеты.

Количество взрывчатого вещества в заряде определяется расчетом в зависимости от назначения взрыва. При взрыве на выброс в грунте образуется конусообразное углубление, называемое воронкой. Грунт, выброшенный взрывом, под действием силы тяжести падает частично в воронку и частично вокруг нее.

Воронки взрыва имеют радиус разрушения r, линию наименьшего сопротивления (ЛНС), равную кратчайшему расстоянию от центра заряда до ближайшей свободной поверхности.

Действие взрыва принято характеризовать отношением n = r1 называемым показателем действия взрыва. Выбор вида и величины заряда зависит от целей взрывания. Масса заряда определяется по эмпирическим формулам, которые в большинстве случаев являются функциями удельного расхода ВВ, объема взрываемого грунта или параметров воронки (горна).

Масса сосредоточенного заряда для образования нормального выброса (горна):

Q = qr3

Для усиленного выброса с n от 1 до 3, по формуле М.М. Борескова

Q = qh3 (0,4 + 0,6n3)

Удельный расход BB q - в килограммах на 1 м³ взрываемой породы.

Коэффициенты, входящие в эмпирические формулы, определяют по справочным данным. Расчетный расход ВВ проверяют до производства основных взрывов на месте работ пробным взрыванием.

Метод накладных зарядов состоит в расположении зарядов ВВ на верхней или боковой поверхности взрываемого объекта. Рекомендуется заряды прикрывать дерном, песком или грунтом. Этот метод прост, не требует подготовительных работ, электрической энергии и сжатого воздуха. Накладным зарядом можно дробить валуны, разрушать конструкции, валить деревья и др. Этот метод малоэкономичен, так как отсутствует основное условие получения высокой эффективности взрыва - заключение заряда в плотно замкнутое пространство, поэтому расход ВВ при этом методе увеличивается примерно в 10-12 раз. Для дробления камня накладным зарядом требуется около 2 кг ВВ, а для дробления шпуровым методом камня того же объема требуется около 0,2 кг ВВ и около 0,7 м бурения. Накладные заряды взрывают огневым способом.

Шпур - это выработка размерами меньше скважины. Нижняя часть скважины (шпура) называется забоем, средняя - стволом, верхняя - устьем. Проходка скважин (шпуров) осуществляется путем разрушения горной породы в забое и извлечения ее на поверхность.

Метод шпуровых зарядов применяют на открытых и подземных разработках. Сущность его состоит в том, что удлиненные заряды располагают и взрывают в шпурах. Заряд ВВ не должен занимать более 2/3 его длины. Верхняя часть шпура заполняется забивкой, вначале песчано-глинистой смесью, а затем песком или буровой мелочью (рис. 6).

На открытых работах шпуровой метод используют при послойной разработке грунтов. Взрывают каждый ряд шпуров одновременно: сначала - ближайший к забою ряд, затем - последующие, используя электрический способ взрывания или детонирующий шнур. Одиночные шпуровые заряды применяют для дробления отдельных камней или корчевания пней. Групповые заряды используют для дробления и рыхления скальных и мерзлых грунтов. Шпуровые заряды используют также для разрушения предназначенных к сносу зданий и сооружений.

Метод скважинных зарядов применяют при взрывании массивов и для большого выхода равномерно раздробленной породы, например, в карьерах взрывание нерудного - каменного материала для нужд строительства. Этот метод отличается от шпурового только большими размерами скважин - диаметры 75-300 мм и глубины до 30 м.

Взрывание одиночных шпуровых и скважинных зарядов производят огневым способом, групповых - электрическим. При электрическом способе сеть необходимо дублировать. Взрывать можно мгновенно и с замедлением. При короткозамедленном взрывании достигается лучшее дробление породы, снижается удельный расход ВВ и уменьшается интенсивность сейсмического действия взрыва. Направленные взрывы на выброс являются результатом совместного действия крупных зарядов, располагаемых во взрываемом массиве в соответствии с формой и размерами требуемой выработки.

Для достижения направленного выброса в одну сторону необходимы как минимум двухрядное расположение зарядов и разновременное их взрывание. Грунт, поднятый при взрыве первого ряда, перемещается в сторону выброса энергией взрыва второго ряда.

При необходимости устройства нешироких траншей в зимних условиях может быть применен метод рыхления мерзлого грунта щелевыми зарядами ВВ (рис. 8). Рыхление мерзлых грунтов щелевыми зарядами ВВ способствует получению при взрыве проектного контура траншеи без необходимости зачистки основания и стенок. При щелевом методе рыхления мерзлых грунтов по сравнению со шпуровым производительность труда возрастает в 4-5 раз.

Щелевые заряды могут применяться при рыхлении грунтов на больших площадях. В данном случае, используя щели в качестве дополнительных плоскостей скольжения, можно увеличить эффект рыхления грунта и снизить расход ВВ.

Метод котловых зарядов используют при взрывании крепких пород, для которых требуется заряд ВВ значительной величины, не всегда умещающийся в шпуре или скважине рациональных размеров. В таком случае приходится увеличивать забой до образования камеры шарообразной формы - котла для полного размещения заряда ВВ. Забой увеличивают путем нескольких последовательных небольших взрывов (простреливание шпура или скважины). Недостаток этого метода - неравномерное дробление породы.

Метод зарядов в рукавах применяют при незначительных объемах обрушаемых пород и высоте уступов до 5-6 м, когда крепость породы незначительная или в основании уступа залегает прослойка мягкой породы, допускающая ручную разработку небольших горизонтальных рукавов сечением 0,2X0,2-0,5X0,5 при расстоянии между рукавами 0,8-1,5 м.

Метод камерных зарядов применяют при массовых взрывах на выброс и сброс в карьерах при проходке выемок, сооружении плотин, перемычек. Взрыв на выброс заключается в использовании совместного действия крупных зарядов ВВ, располагаемых во взрываемом массиве в соответствии с формой и размерами требуемой выемки. При этом применяют однорядное, двухрядное и многорядное расположение камерных зарядов, но не более пяти рядов зарядов ВВ. Для размещения зарядов ВВ проходят шурфы или штольни и зарядные камеры (минные камеры), в которых размещают большие объемы ВВ (до сотен тонн).

Показатель действия взрыва. При взрыве на выброс в грунте образуется конусообразное углубление, называемое воронкой взрыва. Выброшенный взрывом грунт под действием силы тяжести падает частично обратно в воронку и частично вокруг нее.

В воронке взрыва различают следующие элементы: радиус воронки взрыва или радиус разрушения r, линия наименьшего сопротивления (л.н.с), равная наименьшему расстоянию от центра заряда до ближайшей свободной поверхности среды h. Видимое действие взрыва принято характеризовать величиной n = r:h, называемой показателем действия взрыва. Этим показателем характеризуют также и самые заряды. Когда n - r:h=1, заряд называется зарядом нормального выброса и воронка взрыва - воронкой нормального выброса. При r:h>1 - соответственно заряд усиленного выброса и воронка усиленного выброса. Когда г: A<1, заряд уменьшенного выброса и воронка умеренного выброса. При г:1<0,75, выброс грунта не происходит, а имеет место только рыхление в объеме воронки и некоторое выпучивание на поверхности. Когда величина h значительно больше г и до свободной поверхности среды доходит только сфера сотрясения, заряд называется прострелочным. Выбор того или иного вида заряда зависит от целей производства. При разработке выемок применяют заряды нормального, усиленного и уменьшенного выброса. Заряды усиленного выброса на практике в сельском строительстве бывают с показателями выброса, равными 1,5; 2; 2,5; 3. Заряд рыхления применяется при разработке каменных массивов в карьерах для получения строительного камня, щебня и при рыхлении различных грунтов для последующей разработки выемок с помощью землеройных машин. Прострелочные заряды применяют для увеличения зарядного пространства, т.е. для образования так называемого котла, в который можно поместить требуемый большой заряд ВВ.

Ликвидация невзорвавшихся зарядов. Чтобы установить, все ли заряды взорвались, руководитель взрывных работ осматривает места взрывов зарядов через определенное время после окончания взрывания. Например, место взрывов зарядов разрешается осматривать не ранее чем через 30 мин после взрыва. Невзорвавшиеся заряды из-за нарушения взрывной сети или по другим причинам называют отказом., а неполное разрушений донной части скважины и шпуров - стаканами. Отказы и стаканы ликвидируют взрыванием зарядов в шпурах и скважинах, располагаемых параллельно шпурам и скважинам с отказавшими зарядами. Новые шпуры располагают от шпуров и скважин с отказавшими зарядами на расстоянии 1 м, а новые скважины - на расстояния 3 м. В некоторых случаях отказы скважин ликвидируют повторным взрыванием или удалением зарядов.

В случаях подозрения на наличие отказавших камерных зарядов сомнительные места ограждают сигналами и берут под охрану. Затем, пользуясь планом расположения зарядов, устанавливают точно отказавший заряд посредством инструментальной съемки. Ликвидацию камерных зарядов поручают только лицам технического персонала, имеющим право руководства взрывными работами.

Взрывные работы выполняют специализированные организации по проектам, утвержденным в соответствующих инстанциях. Взрывные работы должны выполняться в строгом соблюдении «Единых правил безопасности при взрывных работах».

До начала взрывных работ определяют территорию опасной зоны, по ее периметру устанавливают ясно видимые предупредительные знаки (плакаты), а в опасных местах выставляют специальные посты.

К производству взрывных работ допускают лиц, имеющих соответствующее удостоверение. Для укрытия взрывников и инженерно-технического персонала за пределами опасной зоны устраивают блиндажи-убежища. Все, работающие в опасной зоне, должны знать подаваемые сигналы.

рыхление скальный взрывной грунт

Размещено на Allbest.ru