Буровзрывные работы

Лекция 4

Бурение грунтов – технологический процесс, направленный на получение цилиндрических выработок (шпуров, скважин) в земных недрах с целью изысканий (разведки напластований грунтов), водоснабжения и водопонижения, взрыва и т.д.

Выработку диаметром до 75 мм и глубиной до 6 м, называют шпуром, диаметром более 75 мм и глубиной более 6 м – скважиной.

Шпуры и скважины бывают вертикальные, наклонные и горизонтальные. Начало шпура или скважины у поверхности земли называют устьем, низ – забоем, а боковые поверхности - стенками.

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

Разрушенный грунт (шлам) удаляют из скважины глинистым раствором или водой, струей сжатого воздуха, шнековым устройством, желонками и другими приспособлениями, выбираемыми в зависимости от способа бурения, глубины скважины и рода грунта.

В зависимости от геологических и гидрологических условий выработок и их глубины применяют механическое, термическое или ручное бурение.

Механический способ бурения шпуров производят с помощью перфораторов (пневматических бурильных молотков) и электросвёрел.

Шпуры глубиной до 2,5 метров и диаметром до 45 мм. бурят ручными перфораторами; глубиной более 2,5 метров и диаметром 45-75 мм. тяжёлыми перфораторами, устанавливаемыми на специальных тележках или треногах.

Электросвёрла применяются для вращательного бурения шпуров диаметром до 46 мм. и глубиной до 5 метров в породах различной твёрдости. При эксплуатации ручного электросверла осевое давление создаётся за счёт мускульной энергии бурильщика.

Термический способ применяют для бурения твердых пород и мёрзлых грунтов. Применяются передвижные станки термического бурения на гусеничном и автомобильном ходу и ручные термобуры. По производительности даже ручное термобурение в 10-12 раз эффективнее механических способов бурения.

Термобур представляет из себя металлическую трубу-кожух в которую вмонтирована реактивная горелка с форсункой, распыляющая керосин. Температура огненной струи выбрасываемой термобуром достигает 2000 градусов Цельсия. Скорость потока раскаленных газов более 2000 мсек.

Скважины бурят ударным, вращательным и вибрационным способами.

Ударный способ заключается в том, что буровой снаряд массой 1- 3 т. падает с определённой высоты в забой скважины и разрушает породу. После каждого удара буровой снаряд поворачивается на некоторый угол, благодаря чему равномерно разрушается вся площадь забоя. В скважину периодически подают воду и образовавшийся шлам вычерпывают желонкой. Ударным способом бурят скважины диаметром до 400 мм. и глубиной до 200 метров.

Для вращательного бурения применяют самоходные бурильные установки. Бурильный инструмент входит в толщину грунта вращательно-поступательным движением по направлению своей оси.

В процессе бурения в забой скважины от насоса через нагнетательный шланг и бурильные трубы подают промывочную жидкость (глинистый раствор, воду), которая, поднимаясь между бурильными трубами и стенками скважины, выносит на поверхность трубы частицы шлама и охлаждает инструмент.

К достоинствам вращательного бурения следует отнести высокую производительность (в 3-5 раз превышающую производительность ударного бурения), более низкую стоимость буровых работ, возможность бурения наклонных и горизонтальных скважин, простоту обслуживания оборудования.

Недостаток – ограниченный диаметр скважины: - до 150 мм.

При вибрационном бурении применяют вибраторы направленного действия, жёстко присоединённые к колонне буровых труб, имеющей на конце рабочий наконечник.

Под действием вибрирующего снаряда некрепкие грунты выделяют связанную воду и часть породы в зоне контакта с вибрирующим наконечником переходит в подвижное состояние, что влечёт за собой резкое снижение сопротивления грунта и способствует погружению вибробурового снаряда в породу.

При вибропогружении почти в десять раз повышается скорость проходки скважины, по сравнению с ударно-канатным бурением. К недостаткам относится то, что с увеличением глубины выработки скорость бурения уменьшается в следствие снижения вибрации инструмента и на глубине 25 м вибрация затухает совсем, а также – диаметр шпуров и скважин не превышает 125 мм.

Взрывные работы.

При устройстве выемок, траншей и котлованов может быть применён взрывной способ разработки грунта, являющийся одним из мощных средств механизации трудоёмких и тяжёлых работ. Этот способ используют также при разрушении намеченных к сносу зданий и для разрыхления мёрзлых и твёрдых грунтов.

Взрывчатые вещества (ВВ) представляют собой химические соединения или механические смеси, способные под влиянием внешних воздействий к быстрому химическому превращению, сопровождающемуся образованием сильно нагретых и обладающих большим давлением газов. В результате возникает ударная волна, которая, распространяясь во все стороны окружающей среды, оказывает разрушительное действие, называемое взрывом.

Все ВВ подразделяются на три основные группы:

1. ИнициирующиеВВ – (гремучая ртуть, азид свинца, нитроглицерин) применяют для снаряжения капсюлей- детонаторов, капсюлей воспламенителей и изготовления детонирующих шнуров. Особенность инициирующих ВВ – их чрезвычайная чувствительность к искре, огню, удару, трению.

2. Бризантные ВВ - (динамит, аммонит, тротил и другие) имеют высокую скорость взрывчатого разложения. Сравнительно небольшая их чувствительность к удару обеспечивает достаточную безопасность в обращении, что определяет возможность их широкого применения.

3. Метательные ВВ - имеют невысокую скорость взрывчатого разложения. Представители этого класса ВВ – дымный порох (механическая смесь селитры, серы и угля) и бездымный порох (пироксилиновый или нитроглицериновый).

Тротил чаще других применяют при подрыве грунтов и скальных пород.

Прессованный и плавленый тротил не теряет своих взрывчатых свойств даже после длительного пребывания в воде.

Элементы воронки.

r – радиус воронки, d – высота гребня воронки, p – видимая глубина воронки, P – общая глубина воронки, считая высоту гребня (валика), R – радиус разрушения, C –масса заряда,

h – глубина заложения заряда (или линия наименьшего сопротивления – ЛНС).

Дата добавления: 2014-01-15