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.

Методкотловых зарядовприменяют 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 зарядовприменяют 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 зарядовв 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).

Рыхление грунтов

При устройстве и расширении про­фильных выемок взрывание производит­ся в пределах заданного контура «на рыхление» в скальных грунтах и «на встряхивание» в полускальных грунтах.

Метод шпуровых зарядовиспользуют как при однослойном (рис. IV.6, а, б, в), так и многослойном взрывании траншей (рис. IV.6, г). Количество слоев по высо­те (ярусов) и параметры расположения зарядов зависят от размеров выемки и крепости пород. В выемках, ширина ко­торых по верху близка к их глубине, породы рыхлят зарядами, расположен­ными в шпурах (скважинах) в один ряд; в выемках с шириной по верху до 1,5 глубины — двумя рядами зарядов, при большей ширине выемки по верху ■— тремя и более рядами зарядов. Так, для глубоких, но узких траншей (глубина более ширины) высоту слоя принимают равной 0,5—0,7 ширины траншеи. Если ширина траншеи достаточно большая, то глубину шпуров выбирают такой, чтобы не нарушалось сечение выемки.

Метод скважинных зарядовиспользу­ют для образования выемок большого объема. Проходку полным сечением при­меняют в траншеях глубиной до 15 м при крутизне откосов не менее 1 : 1 и до 8 м при крутизне откосов положе 1:1. Проходку с разделением на слои (ярусы) по высоте ведут в более глубоких тран-; шеях и при заложении откосов положе §1: 1. Общим во всех схемах является ^расположение крайних рядов основных |скважин по линиям нижних бровок раз­рабатываемой траншеи (рис. IV.6, б). (В траншеях с пологими откосами или |средней крутизны, помимо основных |скважин, пробуренных в центральной иасти на полную глубину траншеи, не-

обходимо задавать дополнительные (рис. IV.6, в), предназначенные для профили­ровки бортов траншеи и улучшения ка­чества дробления пород взрывом.

Для уменьшения образования трещин (заколов) и снижения сейсмического дей­ствия взрыва в ряде случаев по боковому контуру выемки образуют отрезную щель и взрывание производят с предваритель­ным оконтуриванием.

Аналогичные методы взрывных работ используют также при расширении раз­личных выемок (траншей, котлованов и т. д.). Для расширения выемок большой глубины (уступов большой высоты) поми­мо вертикальных скважинных зарядов могут быть применены и горизонтальные скважинные, горизонтальные котловые и сочетание шпуровых зарядов с мало­камерными.