Лекция 3. Параметры взрывания на выброс сосредоточенными зарядами

Лекция 2. Способы строительства каналов и других удлиненных выемок и методы взрывных работ

Строительство каналов, траншей и других выемок с исполь­зованием энергии взрыва может проводиться двумя основными способами: I) рыхлением грунта в пределах заданного профиля выемки методами шпуровых или скважинных зарядов с последующей выемкой механическими средствами; 2) взрыванием на выброс.

Рыхление грунта в выемках заданного сечения шпуровыми или скважинными зарядами может быть осуществлено на полную глубину или послойно. На полную глубину взрывают обычно скважинные заряды. Параметры взрывания определяют как при обычных методах взрывания на одну обнаженную поверхность в зависимос­ти от ширины выемки поверху и ее глубины, крепости взрываемых пород и требований к качеству дробления, предъявляемых техни­ческими возможностями применяемых выемочных механизмов.

Образование выемок взрыванием на выброс является наибо­лее эффективным способом из-за существенного сокращения сро­ков строительства и возможности проведения работ при отсутст­вии или недостаточном количестве землеройных механизмов и электроэнергии. При этом используются различные методы взрыв­ных работ, отличающиеся конструкцией зарядов, которые бывают сосредоточенными, линейными (штольневыми, траншейными, пунктирными) и скважинными.

Наибольшее распространение в различных горно-технических условиях получили сосредоточенные и траншейные заряды. Применяют также и штольневые заряды, однако при этом увеличивается время проходки зарядных выработок за счет сокращения количест­ва одновременно проходимых забоев и возрастания дальности транспортирования на поверхность породы, отбитой в забоях. Пунктирные заряды выброса являются разновидностью траншейных зарядов и используются в тех случаях, когда не требуется пос­ле взрывов получить выемки с ровными стенками и дном.

В качестве сосредоточенных применяют камерные или котло­вые заряды. Камерные заряды размещают в специально проходимых выработках: шурфах, рассечках, камерах. Котловые зарядные камеры образуют из скважин или шпуров с помощью взрывов в них прострелочних зарядов ВВ, либо путем расширения их механичес­кими или термическим способами. Метод котловых зарядов имеет ограниченное применение вследствие трудоемкости прострелочных работ, ограниченности круга пород, в которых можно эффективно осуществлять прострелку и механическое и термическое расшире­ния.

Параметры взрывов на выброс определяются на основе из­вестного общего принципа пропорциональности расходуемой энер­гии взрыва объему разрушаемой породы, который для массы & сосредоточенного заряда ВВ, расположенного на глубине W фор­мулируется следующим образом:

(49)

где Ф(n)- функция показателя действия взрыва n, равного отношению полураствора воронки взрыва r к длине W (рис.12); q - удельный расход ВВ для зарядов выброса, кг/м3.

Рис. 12. Схема действия заряда выброса

Функция Ф(n) отражает характер действия заряда. Для зарядов рыхления (n<1), нормального выброса (n=I) и уси­ленного выброса (n>1) функция Ф(n) соответственно равна 0,33-1; 1,0 и 0,4 + 0,6n³.

Таким образом, дли расчета сосредоточенных зарядов вы­броса зависимость (49) преобразуется следующим образом (фор­мула М.М.Борескова):

. (50)

При W> 25 м сосредоточенный заряд выброса рассчитывается по формуле

. (51)

Удельный расход q зависит от физико-механических свойств пород и типа ВВ и определяется опытным путем. Значения q, для эталонного ВВ приведены в табл.12. В случае применения других типов ВВ расчетный удельный расход ВВ необходимо пересчитать через переводной коэффициент работоспособности е принятого ВВ.

Основной задачей при проектировании параметров взрывов на выброс для строительства каналов, траншей и прочих выемок яв­ляется выбор рациональных значений показателя действия взрыва n и глубины заложения заряда W.

Показатель действия взрыва n оказывает решающее зна­чение на объем выбрасываемой из выемки породы, чистоту ее про­филя и глубину заложения зарядов. Чем больше его значение, тем меньше взорванного грунта падает обратно в выемку и тем выше могут быть подняты заряды по отношению ко дну выемки, по­этому при проектировании необходимо прежде всего установить показатель действия взрыва. Он выбирается в зависимости от требуемого объема выбрасываемой породы и геометрических раз­меров проектных поперечных профилей выемки. Опыт показывает, что при взрывании скальных пород величина n должна нахо­диться в пределах 1,5-2,5; при взрывании нескальных пород -1,5-3,5.

Для предварительных расчетов при проходке в скальных по­родах выемок глубиной до 15 м и одно- или двухрядном располо­жении зарядов можно рекомендовать значения показателя n, приведенные в табл.13.

Глубина заложения заряда IV определяется в зависимос­ти от принятой величины n. При этом необходимо стремить­ся к максимальному совмещению профиля выемки, образуемого взрывом, с проектным профилем. Для условий гидротехнического строительства (копали, водосбросы и т.п.), когда задачей взрыва является создание выемки определенной глубины Н_В и сече­ния независимо от профиля (при отношении ширины выемки но верху В_В к Н_В в пределах 3-4), проектная глубина выемки Н_В может быть принята главной видимой глубине Р. В этом случае W определяется по следующим эмпирическим формулам: для нескольких пород

(52)

для скальных пород при n «2

; (53)

для скальных пород при п >2

т.е.

(54)

При создании взрывом профильных выемок глубина заложения W зависит от заданной крутизны и ширины откосов. Для выемок с пологими откосами (I:1,75 и выше), где определяющим фак­тором является обеспечение раствора выемки, ; для выемок с крутыми откосами, где требуется обеспечить определенную ширину выемки на уровне проектной отметки основания (шири­на выемки по низу ВВ), .

Рассчитанные по формулам (52)-(54) значения W проверяют по условиям расположения подготовительных (зарядных) выработок.

Таблица 12

Значение удельного расхода эталонного ВВ согласно опытным

Данным треста Союзвзрывпром и СНиПа

Порода	Категория грунтов и пород по классификации СНиПа	Коэффициент крепости пород по шкале М.М.Протодьяконова	Удельный расход ВВ для зарядов выбросов, кг/м3
Песок	I	-	1,6-1,8
Песок плотный или влажный	I-II	-	1,2-1,3
Суглинок тяжелый	II	-	1,2-1,5
Глина ломовая	III	-	1,0-1,4
Лесс	III-IV	-	0,9-1,2
Мел, выщелоченный мергель	IV-V	0,8-1,0	0,9-1,2
Гипс	IV	1,0-1,5	1,1-1,5
Известняк-ракушечник	V-VI	1,5-2,0	1,1-1,8
Опока, мергель	IV-VI	1,0-1,5	1,0-1,3
Туфы трещиноватые, плотные, тяжелая пемза	V	1,5-2,0	1,2-1,5
Конгломерат, брекчии на известковом и глинистом цементе	IV-VI	2,3-3,0	1,1-1,1
Песчаник на глинистом цементе, сланец глинистый, слюдистый, серицитовый мергель	VI-VII	3,0-6,0	1,2-1,6
Доломит, известняк, магнезит, песчаник на известковом цементе	VII-VIII	5,0-6,0	1,2-1,8
Известняк, песчаник, мрамор	VII-IX	6,0-8,0	1,2-2,1
Гранит, гранодиорит	VII-X	6-12	1,7-2,1
Базальт, диабаз, андезит, габбро	IX-XI	6-18	1,7-2,2
Кварцит	X	12-14	1,6-1,9
Порфирит	X	16-20	2,0-2,2
Метадиабаз	IX-X	6-12	1,9-2,1

Таблица 13

Значения показателя действия взрыва n для выемок

глубиной до 15 м в скальных породах

Глубина выемки, м	Требуемый объем выброса, %
3-7	1,6-1,7	1,8-1,9	2,0-2,2	2,2-2,4
7-15	1,4-1,5	1,5-1,7	1,7-2,0	2,0-2,2

Может оказаться, что заряд приходится на слой неус­тойчивых либо сильно обводненных пород, в которых очень сложно сооружать зарядные камеры. В этом случае целесообразно изме­нить расположение зарядов, приняв иной показатель действия взрыва.

После установления величины n и определения глубины за­ложения заряда W на каждый проектный поперечный: профиль выемки наносят теоретические воронки выброса, которые, как уже указывалось, должны максимально соответствовать проектному профилю выемки. Сечение теоретической воронки, образуемой взрывом при однорядном расположении зарядов, строят исхода из величин раствора и видимой глубины согласно данным рис.13, При двухрядном расположении зарядов сечение выемки строят ана­логично. Глубина выемки в промежутке между зарядами принимает­ся равной средней видимой глубине выемки непосредственно под зарядами.

Рис. 13. Сечение воронки выброса

В зависимости от того, как вписываются теоретические во­ронки выброса в проектный поперечный профиль, принимается ре­шение о необходимом количестве рядов па рядов на данном участ­ке выемки и уточняется показатель n.

Построение откоса навала пород на бортах высшей выпол­няют исходя из средней крутизны I: I,3. Крутизна обратного откоса навала составляет в среднем I:4-1:5. Максималь­ную высоту навала пород ориентировочно принимают равной , а ширину навала .

Расстояние между зарядами в ряду по длине выемки посто­янной глубины определяется по формуле

а при понижающемся или повышающемся уклоне местности

где W - л.н.с. предыдущего заряда, м; i - уклон по оси выемки, (рис.14).

При двустороннем выбросе в основном при­меняют однорядное распо­ложение зарядов. Заряды помещают, как правило, вдоль продольной оси вы­емки. Возможно примене­ние двух- и трехрядного расположения зарядов, когда однорядное их взры­вание не обеспечивает не-

обходимой конфигурации шейки. Заряды при этом располагают по рядам на одинаковой глубине. При двухрядном расположении зарядов показатель n принимается одинаковым для зарядов обо­их рядов. При трехрядном взрывании

значение показателя n для зарядов среднего ряда принимается на 0,5 больше, значения, принятого дли крайних рядов. Расстояния между рядами зарядов определяется графически, исходя из проектных контуров выемки.

Рис. 14. К расчету расстояния между зарядами в ряду по длине выемки при постоянной глубине

Наряду с двусторонним выбросом, при проходке выброс (выброс в одну сторону). Такие выбросы осуществляются взрывом не менее двух рядов зарядов одним из двух способов, принимаемых на основе технико-экономического сопоставления.

Рис. 15. Схема, направленного выброса: а – разновременное взрывание зарядов;

б – одновременное взрывание зарядов

Первый способ направленного выброса (рис.15,а) заключа­ется в следующем. Заряды по обоим рядам закладывают на одина­ковую глубину и рассчитывают на одинаковый показатель дейст­вия взрыва. Взрывание зарядов порядное. Заряды первого ряда, расположенного со стороны борта выемки, на который произво­дится направленный выброс, взрываются мгновенно. Заряды вто­рого ряда по отношению к первому ряду взрывают с замедлением (А - коэффициент, зависящий от крепости взрываемых пород, для нескальных пород ; для скальных пород 1V-V и V1-Х1 категорий крепости по шкале СНиПа А' соответ­ственно равен I0-I2 и 6-8).

При втором способе направленного выброса (рис»15,6) за­ряды по обоим рядам также закладывают на одинаковую глубину, однако расчет зарядов производится на различные показатели действия взрыва. Заряды первого рада, расположенного ближе к месту максимального выброса рассчитывают на показатель n, на 0,5 меньший, чем заряды второго, бросающего ряда. Заряды обоих рядов взрывают одновременно.

Распределение объема выброшенной породи, как показывает отечественный и зарубежный опыт, составляет 60-70 % в требуемом направлении и 30-40% - в противоположном.

Дата добавления: 2014-01-05