БУРОВЗРЫВНЫЕ РАБОТЫ ПРИ СООРУЖЕНИИ МЕТРОПОЛИТЕНОВ

Глава X.

БУРОВЗРЫВНЫЕ РАБОТЫ ПРИ СООРУЖЕНИИ МЕТРОПОЛИТЕНОВ

Общие сведения

В горном деле существует несколько способов разрушения пород. Наиболее известен и широко применяется взрывной способ, при котором горная порода в забое выработки разрушается при взрыве зарядов взрывчатых веществ (ВВ). Взрывом ВВ называют чрезвычайно быстрое (со сверхзвуковой скоростью) химическое превращение ВВ, при котором выделяются тепло и большое количество газов, способных производить механическую работу разрушения.

Заряд — это определенное количество ВВ, подготовленное к взрыву. Заряды бывают наружные и внутренние. Наружными (накладными) являются заряды, которые находятся на поверхности разрушаемого массива, внутренними называют заряды, помещенные внутри него. По форме заряды бывают удлиненные, имеющие вид цилиндров, длина которых втрое превышает диаметр, и сосредоточенные.

Заряд, взрыв которого не оказывает видимого воздействия на свободную (открытую) поверхность горной породы, называют зарядом внутреннего действия (зарядом камуфлета). Если заряд внутреннего действия приблизить к открытой поверхности, то его действие будет направлено в сторону этой поверхности. Такой заряд называют зарядом наружного действия.

При взрыве заряда воздействие на окружающую породу уменьшается по мере удаления от центра заряда.

Кратчайшее расстояние от центра заряда до свободной поверхности называют линией наименьшего сопротивления (ЛНС).

Инициированием называют возбуждение взрыва при помощи начального импульса тепловой, механической (удар) или электрической (искра) энергии.

Детонацией называют распространение взрыва (со сверхзвуковой скоростью — до 9 км/с) в самом ВВ, обусловленное прохождением детонационной волны.

Взрывными работами называют работы по заряжанию и взрыванию зарядов ВВ. Взрывным работам, как правило, предшествуют буровые работы. Весь этот комплекс называют буровзрывными работами.

Буровзрывные работы, выполняемые с целью отбойки и дробления горных пород, состоят из нескольких последовательных процессов. Прежде всего пробуриваются шпуры или скважины, служащие для размещения зарядов ВВ. Шпур представляет собой искусственное цилиндрическое углубление (канал) в горной породе диаметром до 75 мм и глубиной до 5 м. Скважиной называют канал цилиндрической формы любого диаметра глубиной более 5 м или любой глубины диаметром более 75 мм.

Заряжанием называют процесс размещения заряда в зарядной камере, взрыванием — процесс производства взрыва заряда ВВ.

Отношение использованной (взорвавшейся) части шпура к полной его глубине называют коэффициентом использования шпура (КИШ).

При заряжании шпуров в них помещают заряды ВВ и средства взрывания (электро— или капсюли-детонаторы, огнепроводный шнур). Часть шпура, оставшуюся свободной от заряда ВВ, заполняют до устья шпура забойкой — инертным материалом, не воспламеняющимся при взрыве (например, смесью песка и глины). Процесс заполнения шпура забоечным материалом называют также забойкой.

По окончании заряжания и забойки производят взрывание зарядов ВВ, в результате которого порода отделяется от массива и дробится на куски, удобные для погрузки и транспортировки.

В горном деле применяют следующие способы взрывания: огневой, электрический и при помощи детонирующего шнура.

Огневое взрывание имеет ограниченное применение при взрывах одиночных зарядов взрывчатого вещества, разрушении валунов и негабаритов (крупных кусков породы).

Электрическое взрывание применяют при одновременном взрывании большого числа зарядов ВВ или в целях обеспечения безопасности взрывников при затрудненном доступе к месту работ. При этом способе электродетонаторы, установленные в заряженных шпурах, соединяют проводами в электровзрывную сеть, которую взрывают из укрытия с помощью электрической взрывной машинки.

При взрывании с помощью детонирующего шнура ДШ концы отрезков ДШ вводят в заряд В В, а вторые концы соединяют внакладку с длинным отрезком детонирующего шнура, образуя таким образом взрывную сеть.

При буровзрывных работах выполняют в строго определенной последовательности следующие операции: разметка забоя для бурения щпуров, забуривание и бурение шпуров, заряжание и за-бойка шпуров, монтаж взрывной сети, взрывание, проветривание забоя, проверка результатов взрывания, приведение забоя в безопасное состояние, уборка взорванной породы.

Все операции, при выполнении взрывных работ (заряжание и забойка шпуроз, монтаж взрывной сети, взрывание и проверка его результатов, ликвидация «отказов» (невзорвавшихся зарядов) выполняют только специалисты-взрывники.

Сократить переборы породы при взрывании позволяет метод гладкого, или контурного взрывания, при котором заряды контурных шпуров делают рассредоточенными по длине шпура, помещают между патронами В В деревянные прокладки определенной длины или закрепляют патроны на деревянной планке через определенные интервалы.

Взрывчатые вещества и средства взрывания

Взрывчатые вещества (ВВ) — это химические соединения или механические смеси, способные под воздействием внешнего импульса (удара, тепла и т. д.) к почти мгновенной химической реакции с образованием большого объема газообразных продуктов, выделением тепла и распространением ударной волны.

ВВ бывают твердыми, жидкими, газообразными. Наиболее широко применяются твердые и жидкие ВВ. Взрывчатые смеси, содержащие нитроглицерин и его производные, получили наименование нитроглицериновых ВВ, или динамитов. Из аммиачно-селитренных смесей получают аммониты, гранулиты, игданиты и т. д.

Для заряжания механизированным способом используют гранулированные ВВ (гранулотол, алюмотол, игданит, гранулит), имеющие форму зерен (гранул), и неслеживающиеся, а также льющиеся, водосодержащие, водонаполненные ВВ (акванал, акванит, карбатол, ифзанит) .

Инициирующие В В легко детонируют от незначительного теплового или механического воздействия. Эти ВВ служат для возбуждения детонации в зарядах ВВ, т. е. употребляются в качестве первичного инициатора. Используют их также в капсюлях-детонаторах, электродетонаторах, детонирующих шнурах и т. д.

ВВ для открытых горных работ обычно выпускают россыпью в ящиках, мешках и пакетах с ярлыками белого цвета.

При взрывных работах в подземных выработках требуются сравнительно небольшие количества ВВ. ВВ для подзем-ных работ выпускают в бумажных патронах диаметрами 32-36 мм и 60— 90 мм различных цветов. Цвет патрона является условным обозначением группы ВВ и определяет условия его применения.

При строительстве метрополитенов для ручного заряжания шпуров, в том числе и в обводненных забоях, в различных по крепости породах применяют патронированные аммониты: скальный № 1, № 6ЖВ, ПЖВ-20 и др.

Для инициирования (возбуждения взрыва) зарядов ВВ применяют различные средства взрывания (СВ): капсюли-детонаторы, электродетонаторы и детонирующий шнур.

Для возбуждения детонации В В при производстве взрывных работ способом огневого взрывания применяют капсюли-детонаторы, представляющие собой открытую с одного конца алюминиевую, медную или бумажную гильзу, заполненную инициирующим ВВ.

При огневом взрывании для передачи пучка искр капсюлю-детонатору применяют огневой шнур (ОШ). Капсюли-детонаторы требуют большой осторожности при обращении, так как от удара, трения, искры они взрываются. Их следует хранить в сухих помещениях.

Для возбуждения детонации ВВ применяют также электродетонаторы, представляющие собой сочетание в одной гильзе капсюля-детонатора с электровоспламенителем. Воспламенение инициирующего ВВ происходит от вспышки воспламенительного состава при пропускании электрического тока через мостик накаливания электровоспламенителя.

Возбуждение детонации в зарядах ВВ, размещенных во многих шпурах, производят в равное время, что достигается применением электродетонаторов с разным временем действия.

Применяют три типа электродетонаторов: мгновенного, коротко замедленного и замедленного действий. Все типы электродетонаторов аналогичны по устройству, лишь в конструкции последних двух предусмотрен замедляющий состав, который сгорает в течение строго определенного времени, после чего происходит взрыв инициирующего заряда детонатора.

Совокупность электродетонаторов и проводов, соединяющих электродетонаторы между собой и с источником тока, называется электровзрывной цепью. В качестве источника тока для взрывания электродетонаторов применяют переносную взрывную машинку.

Эффективным средством возбуждения детонации ВВ является детонирующий шнур (ДШ), сердцевина которого — высокобри-зантное ВВ — заключена в прочную водоизолирующую оплетку. Обращаться с ДШ следует очень осторожно, недопустимы удары по шнуру, .курение или открытый огонь вблизи.

Виды шпуров и врубов

При сооружении метрополитенов в устойчивых породах горным способом бурение шпуров является одной из основных технологических операций проходческого цикла, во многом определяющей технико-экономические показатели проходки и безопасность ведения горных работ.

Бурение шпуров следует выполнять в строгом соответствии с паспортом буровзрывных работ (рис. 80).

Паспортом буровзрывных работ (БВР) называют инструктивную карту (технический документ), определяющую основные параметры взрыва: число, направление и глубину шпуров, массу зарядов и последовательность их взрывания, схему и расчет электровзрывной сети, материал и размер забойки, указания о месте укрытия взрывников и рабочих, продолжительность проветривания забоя горной выработки после взрыва, меры техники безопасности. Паспорт БВР определяет порядок выполнения взрывных работ. Экземпляр паспорта, выполненный несмываемой краской четко на твердой основе (фанера, жесть и т. д.), вывешивают в забое.

Шпуры в зависимости от назначения подразделяют на врубовые (наклонные или клиновые — отрывающего действия; прямые — дробящего действия), вспомогательные и контурные.

Рис. 80. Паспорт буровзрывных работ для перегонного тоннеля (пример)

Назначение врубовых шпуров — создание углубления в породе и дополнительной поверхности обнажения в забое; вспомогательные шпуры служат для разрушения и отбойки основной массы породы; контурные шпуры способствуют отрыву оставшейся по периметру выработки породы.

Врубовые шпуры бурят в центральной части забоя с наклоном к его плоскости 50-70?. Как правило, глубина их должна быть на 20-30 см больше глубины остальных шпуров.

Вспомогательные шпуры располагают вокруг врубовых и бурят обычно параллельно оси тоннеля.

Точность оконтуривания подземной выработки обеспечивается правильным размещением контурных шпуров. Эти шпуры располагают равномерно по периметру выработки с уклоном 5?. Все шпуры .после окончания бурения должны быть очищены от остатков породы.

Виды врубов. По принцицу действия врубы разделяются на отрывающие (клиновые, пирамидальные и их комбинации) и разрушающие (прямые, призматические, щелевые и спиральные).

При проходке горизонтальных выработок в монолитных породах с коэффициентом крепости fкр=3-14 делают вертикальный клиновой вруб (рис. 81, а), в породах с fкр=10-16 применяют вертикальный клиновой вруб с вспомогательными шпурами (рис. 81,6).

В породах с fкр=14-20 и более применяют двойной вертикальный клиновой вруб (рис. 81, в).

Одним из вариантов усиленного клинового вруба является «пересекающийся» вруб (рис. 81, г), состоящий из нескольких пар пересекающихся шпуров, пробуренных с интервалами по вертикали в 15-20 см с наклоном 3:1, и вспомогательных шпуров (по три сверху и снизу). Все шпуры «пересекающегося» вруба взрывают одновременно.

Для обеспечения скоростной проходки подземных выработок часто применяют большие заходки (3 м и более). В этих условиях эффективно применение плужного вруба (рис. 81, д).

При проходке горизонтальных выработок в крепких породах с fкp>10 с горизонтальным и пологим залеганием пластов наиболее целесообразно применение горизонтального клинового вруба (рис. 81, е).

В сложных геологических условиях при проходке горизонтальных выработок, когда — врубы другого типа не дают необходимого эффекта, а также при проходке вертикальных и наклонных выработок в породах любой крепости и трещиноватости рекомендуется центральный .пирамидальный вруб (рис. 81, ж).

Проходку горизонтальных выработок в слабых породах с fкр=1-4 слоистого строения, но при устойчивой кровле с падением пластов от забоя .применяют верхний (рис. 81, з), а при падении лластов к забою-нижний горизонтальный вруб (рис. 81, м).

Рис. 81. Схемы врубов

Если порода в месте устройства вруба сильно трещиновата или связь между «пластами породы нарушена глинистыми пропластка-ми, рекомендуется делать боковой вруб (рис. 81, к).

При проходке выработок различного сечения в породах с коэффициентом крепости fкр=2-20 и при машинном бурении шпуров эффективно применение прямых врубов: призматических, щелевых или спиральных. Они представляют собой комбинацию заряжаемых и незаряжаемых шпуров того же или большего диаметра или скважин диаметром 100-150 мм. Прямые врубы весьма эффективны при проходке выработок с применением глубоких шпуров, а также в выработках малого сечения. Особенно рекомендуются врубы с центральной опережающей незаряжаемой скважиной, представляющей собой дополнительную врубовую полость; вместе с тем эта скважина позволяет уточнить геологические условия проходки.

Применение прямых врубов упрощает процесс обуривания забоя, так как все шпуры, за исключением контурных, бурят параллельно врубовым. При взрывании зарядов ВВ таких шпуров обеспечивается наименьший разброс взрываемой породы, что устраняет угрозу повреждения оборудования и механизмов в призабойной зоне.

Процесс бурения. Забуривание шпура выполняют при неполностью открытом воздушном кранике забурником с крестовой коронкой, но с притупленным лезвием, что позволяет избежать вы-крашивания твердой наплавки. После углубления штанги на 3-5 см воздушный краник можно открыть полностью и продолжать бурение на полную мощность перфоратора. В ходе бурения необходимо внимательно следить за правильным положением штанги, не допуская ее касания к стенкам шпура. Это позволит избежать искривления шпура и заклинивания штанги. Буровые штанги должны быть прямыми, без трещин, с заправленными хвостовика-ми и головками.

Для предохранения глаз от засорения буровой мелочью и от попадания струи сжатого воздуха в случае разрыва шла:нга проходчики должны пользоваться защитными очками с небьющимися стеклами.

При бурении шпуров в трещиноватых породах возможно заклинивание бура. Заклинившийся в шпуре бур извлекают только с применением бурового ключа или специального приспособления. Запрещается использовать для этих целей буровые механизмы.

Если в процессе бурения появились признаки изменения геологических и гидрогеологических условий (самопроизвольное резкое увеличение или снижение скорости бурения; частое заклинивание и «прихватывание», т. е. застревание бура в шпуре; проскакивание бура в пустоты; появление, усиление или уменьшение притока воды из шпура; помутнение воды или вынос с водой ила, песка, мелких частиц породы из шпура), то бурение шпуров (скважин) прекращают и сообщают об этом руководителю смены для принятия необходимых мер.

содержание .. 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 ..