Взрывные работы в стесненных условиях

При сооружении в скальных породах котлованов, траншей, планировке площадок наибольшее распространение получил бу­ровзрывной способ.

Однако применение взрывных работ часто затруднено тем, что в непосредственной близости находятся здания, сооружения

и другие объекты. В таких стесненных условиях возникает не­обходимость защиты охраняемых объектов от разлетающихся в результате взрыва кусков породы, сейсмического действия взрывов.

Наиболее распространенным способом защиты является уста­новка над взрываемой поверхностью специальных укрытий, огра­ничивающих или предотвращающих разлет кусков породы.

Тип применяемых защитных укрытий зависит от мощности взрываемого слоя породы, расстояний до охраняемых объектов, метода производства взрывных работ, параметров расположения зарядов ВВ и их массы, взрываемых в одной серии.

Как правило, в стесненных условиях применяется метод шпу­ровых и скважинных зарядов ВВ диаметром до 100 мм, что позво­ляет равномерно распределить заряды во взрываемом массиве породы.

В настоящее время в практике рыхления мерзлых грунтов и скальных пород в стесненных условиях широкое распространение получили два вида укрытий места взрыва: газонепроницаемые, к которым относятся укрытия из металлических листов, бревен­чатых матов, мешков с песком (иногда место взрыва засыпают песком) и т. п.;

газопроницаемые, к которым относятся жесткие (решетки, рамы с панцирными сетками и т. д.) и эластичные укрытия (маты из якорных цепей и стальных колец).

По типу конструкции укрытия подразделяются на щитовые, арочные, коробчатые, сетчатые и комбинированные.

При строительстве траншей небольшой ширины (до 4 м) в ус­ловиях равнинной местности целесообразно применять арочные или коробчатые укрытия, перемещаемые трактором по мере про­движения работ по трассе траншеи. Затраты труда на устройство укрытий в данных условиях минимальны.

Щитовые укрытия более универсальны по способам их исполь­зования, но более трудоемки в установке и разборке после про­ведения взрывных работ. Щиты могут быть выполнены из бревен, скрепленных стяжными болтами между отрезками швеллеров, двутавровых балок, труб.

Наиболее устойчивы деревянные щиты, выполненные из бре­вен диаметром более 24 см, уложенных в два слоя. Масса щита 1,5—2 т. Для повышения жесткости щита его бревна попарно стянуты строительными скобами. Металлические щиты размером 5x1,5 м выполняются в виде стального листа толщиной 2—3 см, приваренного к сварной конструкции из двутавров или швелле­ров, масса отдельного щита 2—2,5 т. В отдельных случаях в ка­честве щитов можно использовать бракованные плиты железобе­тонных перекрытий.

Щиты на подготавливаемом к взрыву участке с помощью автокрана укладывают на естественные или искусственные опоры так, чтобы между поверхностью взрываемого блока, и щитом

оставался зазор высотой не менее 0,2 м. При такой установке сокращается высота подброса щита при взрыве, а также обеспечивается сохранность электровзрывной сети.

Коробчатые укрытия представляют собой сварную конструк­цию из металлических труб или другого стандартного профиля, обшитую стальным листом или металлической плетеной сеткой, закрепленной в два-три слоя на решетке из прутков арматурной стали. Укрытие представляет собой «домик» с плоской или свод­чатой кровлей. Длина укрытия 5—8 м, ширина 2—4,5 м, высота 1—2 м. Масса укрытия 1—9 т. Наиболее работоспособны укрытия массой 7—9 т. Перемещаются укрытия волоком на полозьях, приваренных к основанию. В отдельных случаях укрытие сна­бжают колесами.

При коробчатых укрытиях, обшитых стальным листом, в них делают отверстия диаметром 20 мм, предназначенные для выхода в атмосферу газов взрыва и сокращения за счет этого высоты подброса укрытия при взрыве.

В тресте Союзвзрывпром разработана методика расчета сплош­ных листовых и газонепроницаемых укрытий, основанная на при­ведении массы заряда рыхления к относительной массе заряда нормального выброса с такой же линией наименьшего сопротив­ления.

Масса укрытия на 1 м² площади определяется по формуле

М = k_yW_ρN_q^⅓

где k_y — коэффициент, зависящий от типа укрытий (для газо­непроницаемых k_y = 0,35, для газопроницаемых k_y = 0,2); W — линия наименьшего сопротивления заряда, м; р — плотность породы, кг/м³; N_q — относительная масса заряда, равная отно­шению массы данного заряда Q к массе заряда нормального вы­броса с той же Л НС и удельным расходом ВВ q_н, т. е.

Необходимая масса укрытия может быть обеспечена укладкой нескольких матов друг на друга. При применении жестких сплош­ных укрытий маты могут пригружаться железобетонными бло­ками и другими массивными элементами подобного типа для полу­чения расчетной суммарной массы на единицу площади укрытия.

В отечественной практике чаще применяются щитовые укры­тия и цепные маты. Так, в Мурманском СУ треста «Союзвзрыв­пром» применяются маты из корабельного железа толщиной 6—8 мм и 20 мм. Листы болтами соединяются в пачки по несколько штук.

Технология взрывных работ с применением щитовых укрытий заключается в следующем. Заряжается обуренная шпурами или скважинами площадь. Производится монтаж взрывной сети.

После этого специально обученная и проинструктированная бригада с помощью автокрана укладывает на эту площадь укры­тия. Прораб взрывного участка или старший взрывник следят за сохранностью взрывной сети, устраняя ее повреждения после укладки укрытия. Для предотвращения повреждений взрывной сети укрытие обычно укладывают на специальные подкладки тол­щиной не менее 25—30 см. Если расстояние от укрытия до поверх­ности земли более 1,5 м, то заряжание шпуров осуществляется после установки укрытия. На месте работы остаются только ра­бочие, занятые укладкой укрытия и наблюдением за сохранностью взрывной сети. Все прочие работы в радиусе опасной зоны пре­кращаются.

Простотой конструкции, надежностью в работе, легкостью в монтаже, сравнительно небольшой массой, удобством транспор­тировки отличаются защитные приспособления из матов, из­готовленных из старых якорных цепей. В этом случае подлежащая взрыванию площадь с помощью автокрана укрывается матами до обуривания. Бурение, заряжание и монтаж производятся через зазоры, имеющиеся в мате. Данная технология исключает не­обходимость вынужденного простоя машин, механизмов и людей при укладке матов. По сравнению со сплошными матами стоимость таких укрытий в три раза меньше. В связи с полной газопроницае­мостью таких укрытий масса их существенно меньше, так как они воспринимают только удар разлетающихся кусков породы.

Сплошные стальные укрытия до полного износа выдерживают до 100 взрывов, цепные — до 500. Однако после взрыва цепные маты часто запутываются во взорванной породе, их трудно из­влекать из взорванной массы, при этом они могут рваться. Чаще всего применяются листовые укрытия, преимущества которых подтверждены многолетней практикой. Такие укрытия можно с помощью автокрана доставить практически в любое труднодо­ступное место и одновременно укрыть значительных размеров площадь. Кроме того, листовые укрытия значительно прочнее и дешевле арочных, легко транспортируются.

Раздробленная взрывом на отдельные куски порода занимает больший в 1,5—1,8 раз объем, чем в массиве. При взрывании на одну открытую поверхность или на забой, пригруженный взорван­ной породой, отбитая порода смещается (вспучивается) в сторону верхней открытой поверхности. Высота вспучивания при взры­вании зарядов рыхления достигает значений 0,1—0,3 глубины рыхления.

Вспученная взрывом порода достигает укрытия и придает ему значительную кинетическую энергию. При этом укрытие под­брасывается на некоторую высоту, и возможен в связи с этим ча­стичный разлет кусков. Поэтому необходимо располагать укрытие на высоте, исключающей воздействие на него вспученной породы. При этом на укрытие будут воздействовать лишь отдельные раз­летающиеся куски, что исключит его подбрасывание.

Кроме вспученной породы и разлетающихся кусков значитель­ное воздействие на укрытие оказывают газообразные продукты взрыва. Зная объем газов взрыва, можно найти такую высоту установки укрытия над взрываемой поверхностью, когда они будут полностью помещаться под укрытием и их воздействие на укрытие будет минимальным.

Так, исследованиями Гидроспецпроекта установлено, что для устранения действия газообразных продуктов взрыва на укрытия следует устанавливать их над взрываемым блоком на высоте

Н_у = 0,2qН_р,

где q — удельный расход ВВ, кг/м³; Н_р — глубина рыхления, м.

Для достижения требуемого радиуса опасной зоны по разлету кусков породы необходимо устанавливать щитовое укрытие, чтобы оно перекрывало траекторию вылета кусков, обладающих скоростью больше допустимой из расчета заданного радиуса опасной зоны.

Величиной перекрытия укрытием участка взрыва считается расстояние от центра крайней скважины до края укрытия Н_пер. Оно выбирается в зависимости от требуемого радиуса опасной зоны R_оn, удельного расхода q_c в верхней части заряда Q_c и схемы короткозамедленного взрывания:

Н_{пер =} (W_c + H_y) k_пер,

где k_пер — коэффициент перекрытия, определяемый по формуле

где А и В — эмпирические коэффициенты, принимаемые по табл. 16,1; R_on — радиус опасной зоны по разлету кусков по­роды, м; q_c—удельный расход ВВ верхней части заряда Q_c (кг/м³).

где р — вместимость скважин, кг/м; β — коэффициент, завися­щий от свойств ВВ, породы и направления инициирования, оп­ределяемый по формуле

где с — скорость продольных волн в массиве пород, м/с; υ_д — скорость детонации ВВ, м/с.

Для прямого инициирования зарядов: А = В = 1, для обрат­ного инициирования зарядов: при с ≥ υ_д А = 1, В = 0,43, при с ≥ υ_д А = - 1, В = 2,43.

Таблица 16.1

Значения коэффициентов А и В

	Схема КЗ В
Коэффициент	поскважинная	врубовая	порядная
А В	2,04 61,2	2,23 62,3	2,35 71,3

При необходимости полностью исключить разлет кусков по­роды коэффициент перекрытия надо увеличить в 1,2 раза, а вы­соту подбрасывания ограничить величиной Н_п ≤(0,3÷0,6) W_c.

Взрывание зарядов под укрытиями мгновенное или коротко-замедленное. Проектная документация на взрывание работы с ис­пользованием укрытий с сокращенными размерами опасных зон должна быть согласована с местными органами Госгортехнадзора.