Файл: Вовк, А. А. Действие взрыва в грунтах.pdf

рушения отдельных узлов комплекса или даже завала отдель­ ных выработок в результате взаимодействия ударных волн. Осо­ бенно опасны в этом отношении волны разрежения. В месте сопряжения выработок должно выполняться неравенство ^пол^ где ^пол — время образования полости; /и — интервал за­ медления между взрывами зарядов. В таком случае наличие в

Рис. 21. Комплекс, состоящий из сферической полости и горизонталь­ ной выработки.

полости большого избыточного давления продуктов детонации нейтрализует встречные ударные волны.

В описанном выше взрыве одновременный приход ударных волн в точку сопряжения выработок регулировался длиной де­ тонирующего шнура, что являлось в известной мере приближен­ ным методом и повлекло за собой некоторое обрушение стенок выработок в месте их сопряжения.

Третьим видом комплекса сооружений (рис. 21), технология образования которого была опробована, была сбойка сфери­ ческой полости, полученной взрывом камуфлетного заряда, го­ ризонтальной выработкой со свободной поверхностью (бортом уступа). Технология получения этого комплекса предусматри­ вала две стадии. Первая (рис. 21, а) — бурение вертикальной скважины до отметки 10 м, опускание заряда длиной 6,7 м с расходом ВВ 2 кг/пог. м с таким расчетом, чтобы верхний торец заряда находился на отметке 3,3 м от свободной поверхности. На этой отметке располагался сосредоточенный заряд весом 2 кг. Инициирование происходило со стороны сосредоточенного заряда. В результате взрыва была получена сферическая ка-

72

муфлетная полость диаметром 1,8 м. На второй стадии со сто­ роны уступа бурилась горизонтальная скважина до пересечения со стенкой сферической полости длиной 6,1 м, ив нее помещался заряд весом 6,1 кг. Инициирование заряда осуществлялось со стороны устья скважины (рис. 21, б). В результате взрывов за­ рядов образовался комплекс выработок, состоящий из сфериче­ ской и горизонтальной полостей, размеры которых почти совпа­ дают с размерами уже описанных выработок (рис. 21, в). Стен­ ки выработок, как и при предыдущих взрывах, были разбиты трещинами, но сохраняли свою устойчивость. Поскольку экс­ перименты по сопряжению выработок проводились в глинах, обладающих большой вязкостью и хорошо поддающихся уплот­ нению, рекомендовать испытанные технологии для других, менее вязких грунтов было бы преждевременно, хотя принципиально, по-видимому, они будут мало чем отличаться. Для выявления наиболее приемлемых технологий в отличных от описанных грунтовых условиях требуется проведение дополнительных на­ турных опытов. Кроме того, для выдачи окончательных реко­ мендаций по проектированию и проведению комплексных ин­ женерных сооружений требуется проверка влияния масштабно­ го фактора при переходе на выработки повышенных размеров.

Экспериментами в натурных условиях доказана принци­ пиальная возможность получения взрывами зарядов в грунтах различных сочетаний выработок, которые могут служить в ка­ честве основы комплексных инженерных сооружений.

При получении полостей взрывами цилиндрических верти­ кальных зарядов либо образуется надполостной целик значи­ тельных размеров, который нужно проходить механическими средствами, что экономически невыгодно и технологически за­ труднительно, либо с уменьшением надполостного целика на­ блюдается такое нежелательное явление, как воронкообразование,— получается воронка выброса, диаметр которой намного превосходит диаметр полости. Для прохождения, например, вертикальных шахтных стволов наиболее желательный резуль­ тат действия взрыва цилиндрического заряда — получение вер­ тикальной выработки постоянного диаметра вплоть до свобод­ ной поверхности.

Для борьбы с воронкообразованием при уменьшении надпо­ лостного целика предлагаются различные технологические прие­ мы. Проведем расчет компенсационного сферического заряда, взаимодействующего с заданным вертикальным цилиндричес­ ким зарядом, глубина заложения которого меньше соответству­ ющей глубины при его камуфлетном действии.

Как известно из практики взрывных работ, после взрыва камуфлетного цилиндрического заряда образуется полость, имеющая вид цилиндра, сопряженного в приторцовых частях с полусферами. Это позволяет выделить в цилиндрическом за­ ряде три части (рис. 22) — две торцовые AB — CD, которые на­

73

зовем эффективными сосредоточенными зарядами, и часть ВС, которая после взрыва всего заряда дает цилиндрическую часть

полости.

При вертикальном расположении цилиндрического заряда в направлении к свободной поверхности будет действовать эф­ фективный сосредоточенный заряд. Для дальнейших расчетов необходимо определить вес эффективного заряда через погон­ ный вес исходного цилиндрического заряда. Радиус полусферы

равен радиусу цилиндра Rc= Rv, (рис. 23). По результатам опы­ тов по взрыванию цилиндрических и сферических зарядов были получены следующие зависимости радиусов цилиндрической и сферической полостей соответственно от погонного Сп и общего С веса:

Расположение центра сферического заряда определим по фор­ муле

Как видим из (1.146), значение CD определяется погонным весом заряда и не зависит от длины. Таким образом, по фор­ мулам (1.145) и (1.146) можно находить соответственно вес и положение центра эффективного сферического заряда.

Ввиду того что при взрыве вертикального цилиндрического заряда на образование воронки тратится только энергия эффек­

74

тивного сферического заряда, далее в задаче об уменьшении надполостного целика имеет смысл рассматривать только пос­ ледний заряд, вес которого определяется по формуле (1.145).

Итак, указанная задача свелась к следующей. Наименьшая глубина заложения эффективного сферического заряда С, при его камуфлетном действии равна Я ь Потом этот заряд закла­ дывается на глубину Я2, при этом # 2< # ь т. е. заряд будет действовать на выброс. Чтобы выброса не произошло, заклады­ вается второй сферический заряд выброса С2 (C2< C i) на глу­ бину Я3. Требуется определить величину заряда С2 в зависимос­ ти от С1и Я2.

Разрушения производит взрывная волна. Пусть при каму­ флетном взрыве заряда Сi на глубине Нх в точке Р, располо­

где гх— радиус заряда Сх.

При глубине заложения заряда Сь равной Н2, напряжение в точке Р, создаваемое взрывной волной, будет

(1.148)

Взрыв заряда С2 создает в точке Р напряжение

о2 = К

где г2— радиус заряда С2.

Камуфлетность взрыва заряда Сх будет обеспечена в том случае, если результирующее напряжение будет равным <Уд, т. е.

При камуфлетном действии заряда С\ справедливо соотноше­ ние Ci— f(q, п)Н I3, где f(q, п) — функция действия камуфлетного взрыва, ее значения для глин и суглинков колеблются в

пределах 0,03—0,07.

Компенсационный заряд выбирается из той предпосылки, что в результате его взрыва образуется воронка радиусом

75

зарядов С] и С2. Запишем законы распространения фронтов взрывных волн

где А и b — экспериментальные коэффициенты; Ri и R2— рас­ стояния от соответствующих центров зарядов до точки Р.

Учитывая одновременность взрыва заря­ дов, находим соотношение между расстояни­ ями

Выразим в соотношении (1.149) все расстояния через h:

6—1

76