Файл: Мельников Л.Л. Сооружение выработок большого сечения в крепких породах.pdf

ее целесообразно выявить при сооружении подходных выработок (5 = 48^-56), а для транспортных тоннелей она может быть определена при проведении разведоч­ ной выработки (5= 12ч-18), обычно всегда закладывае­ мой в районе порталов.

Ориентировочные данные по взрываемости горных пород, явившиеся результатом обобщения большого чис­ ла практических данных по сооружению горных вырабо­ ток в различных породах, приведены в табл. 25. Все значения взрываемостей приведены к аммониту № 6.

Влияние типа ВВ. Основными константами, опреде­ ляющими техническую эффективность ВВ в условиях сооружения подземных выработок, нередко считают по­ казатель работоспособности и бризантности ВВ. Рабо­ тоспособность и бризантность ВВ не идентичные поня­ тия.

Работоспособность ВВ есть практическая характери­ стика, определяющая способность ВВ производить при взрыве то или иное расширение канала в свинцовой бомбе. Однако замечено, что расширение канала не строго пропорционально весу взрываемого заряда, по­ скольку по мере уменьшения толщины стенок канала при расширении сопротивляемость их снижается и показа­ тели работоспособности ВВ получаются завышенными.

Бризантность ВВ оценивается обжатием свинцового столбика. Бризантность принято считать главным крите­ рием дробящей способности ВВ для горных работ, одна-

96

ко последние работы советских ученых доказали, что в этом смысле ома не отвечает своему назначению. Глав­ ная причина заключается в том, то данная проба охва­ тывает действие взрыва лишь в зоне, непосредственно прилегающей к поверхности заряда (в зоне бризант­ ного действия), между тем как в условиях сооружения подземных выработок эффективность ВВ будет опреде­ ляться характером дробления породы во всем объеме, разрушаемом действием взрыва, а этот объем больше зоны бризантного действия.

Часть специалистов считает основной характеристи­ кой промышленных ВВ для крепких пород скорость де­ тонации.

Секция буровзрывных работ НТО Горное произвела опрос большого числа отечественных горных предприя­ тий относительно ВВ, применяемых при сооружении вы­ работок в крепких породах, и получаемых при этом зна­ чениях к. и. ш. Полученные зависимости свидетельство­ вали о том, что показатели бризантности по Гессу, ра­ ботоспособности по Трауцлю и скорости детонации не могут считаться достаточными критериями производст­ венной оценки свойств промышленных ВВ, применяемых для сооружения подземных выработок. Представляло большой интерес сопоставление средних значений к. и. ш. с показателями теплоты (энергии) взрыва раз­ личных ВВ, где зависимость получилась весьма четкая, несмотря на то, что условия ведения работ были раз­ ными. Это дало основание полагать, что теплота (энер­ гия) взрыва является наиболее важной константой раз­ личных ВВ для оценки их возможной технической эф­ фективности в условиях сооружения выработок [1]. Теплота взрыва представляет собой характеристику общей энергии взрывчатого • вещества и определяется обычно с помощью специальной калометрической бомбы.

В ИГД им. А. А. Скочинского проведена работа по исследованию эффективности ВВ в крепкой горной по­ роде. В качестве испытуемых было выбрано несколько типов ВВ, отличных по своим свойствам. Для получе­ ния сопоставимых условий приняты постоянными сле­ дующие параметры буровзрывных работ: глубина шпу­ ра 1,8—2,0 м, диаметр шпуров 40 мм, взрывание — огне­ вое, плотность заряжания 0,81—0,85 г/см3.

Взрывание производили таким образом, чтобы полу­ чить одинаковые результаты величин подвигания за цикл и степень раздробленности горной массы при взры­ вании исследуемыми ВВ в данной породе.

Рнс. 31. Зависимость теплоты взры­ ва 0 от относительной величины удельного расхода ВВ q0т

Испытания проводили по десяти горным породам, од­ нако наибольший интерес представляли данные испыта­ ний в Кривбассе в условиях горных пород типа аспид­ ного сланца и гранита. Результаты этих работ, аппрок­ симированные прямой (рис. 31), подтверждают вывод о доминирующем влиянии теплоты взрыва на эффек­ тивность разрушения горных пород. Следствием этого вывода является нахождение переводного коэффициента от одного вида ВВ к другому на основе отношений теп­ лоты взрыва различных ВВ.

98

Влияние глубины шпуров на удельный расход ВВ.

На рис. 32 представлены результаты статистического обобщения передовой практики сооружения зарубежных тоннелей, которые находились в одинаковых условиях (5 = 42-Ь-60 м2; породы — гнейс, гранит; ВВ — 40%-ный динамит). Из рис. 32 видно, что удельный расход ВВ при сооружении выработок большого сечения имеет не-

§,хф£_

Рис. 32. Зависимость глубины шпуров от удельного расхода ВВ

которую тенденцию к уменьшению при увеличении дли­ ны шпуров, однако практически его можно считать по­ стоянным.

Это явление можно объяснить следующим: при по­ стоянном сечении выработки увеличение длины шпуров приводит к прямо пропорциональному увеличению объе­ ма подлежащей разработке горной массы, тогда как по­ верхность отрыва, а следовательно, количество ВВ (ис­ ходя из доказанного принципа постоянства количества ВВ на единицу поверхности, ограничивающей заданный

Однако при увеличении глубины шпуров усугубляются ошибки, допущенные в результате разметки шпуров, не­ ровностей скалы, изгиба буровых штанг, отклонения шпуров от заданного направления и т. д., которые ком­ пенсируются дополнительным количеством ВВ, т. е. удельный расход практически остается постоянным. По­ вышение культуры работ, правильная разметка шпуров, обуривание забоя при помощи направляющих позволят практически уменьшить удельный расход ВВ с увеличе­

4* 99

нием глубины шпуров при проектировании буровзрыв­

ных работ.

В табл. 26 приведены данные по. расходу ВВ на 1 м3 породы при применении шпуров различной длины. Дан-

Рис. 33. Теоретическая зависимость удельного ра­ схода ВВ от глубины шпуров

ные этой таблицы, явившиеся результатом наблюдений над производством работ в забоях № 6 и 7 напорного тоннеля Ингурокой ГЭС, полностью подтверждают сде-

100

ланный выше вывод в том, что при сооружении выра­ боток большого сечения увеличение глубины шпуров не влечет существенного изменения удельного расхода ВВ.

Влияние диаметра шпуров на удельный расход ВВ.

Специальных исследований по изучению влияния диаметра-шпуров на удельный расход ВВ при сооруже­ нии выработок большого сечения не проводилось. В оте­ чественной практике сооружения тоннелей применяли шпуры диаметром 38—46 мм, однако анализ данных по расходу ВВ в зависимости от применяемых диамет­ ров не позволяет выявить влияние диаметра шпуровых зарядов. По-видимому, это можно объяснить тем, что в количественном отношении это влияние весьма незначи­ тельно по отношению к влиянию остальных факторов, в том числе случайных. Учитывая это, можно считать, что диаметр шпурового заряда практически не влияет на ве­ личину расхода ВВ при сооружении подземных вырабо­ ток большого сечения.

Исходя из существующей закономерности постоянст­ ва количества ВВ на единицу поверхности, ограничиваю­ щей заданный в выемке объем, можно написать

где е — коэффициент перехода от одного типа ВВ кдругому.

Переходя к объемному выражению формулы, имеем:

(9)

где V — объем взрываемой за цикл породы, м3.

Формулы (8) и (9) учитывают влияние глубины шпуров, чего практически не наблюдается.

Исключим влияние глубины шпуров, подставив в формулу их конкретное значение. Поскольку глубина шпуров для большинства примеров сооружения тонне­

ния периметра, равное 41/ 5, при /= 3 м получаем

(10)

3 / S

101