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

проиллюстрирована на примере проходки шурфа в условиях шахты «Байдаевская» (табл. 18).

Т а б л и ц а 18 Стоимость проходки шурфа

Затраты на проходку

Фактические затраты рабочей силы на 1 пог. м шурфа, прой­ денного взрывным способом, составляли 0,673 чел.-смены, обыч­ ным способом — 3,75 чел.-смены.

Согласно данным производственно-экспериментального уп­ равления по взрывным работам комбината «Кузбассуголь», на шахтах Кузбасса, в соответствии с рекомендациями авторов, пройдено около 50 лесоспускных, ходовых шурфов глубиной 20 пог. м и более, при этом трудозатраты были снижены в 7 раз по сравнению с обычным способом проходки таких шурфов, стоимость 1 пог. м уменьшилась в 2,7 раза, а темпы строитель­ ства увеличились в 5,5 раза.

Только прямая экономия средств от внедрения взрывного метода проходки шурфов составила около 45 тыс. руб., не счи­ тая экономического эффекта от увеличения темпов проходки и снижения затрат труда. Применяя методы безвороночной про­ ходки шурфов с учетом рекомендаций по новым, более прогрес­ сивным методам их закрепления, технико-экономические пока­ затели проходки шурфов взрывным способом можно значитель­ но улучшить. По данным Докучаевского флюсо-доломитного комбината, где были проведены промышленные испытания ме­ тодов проходки шурфов взрывом колонкового заряда, рассре­ доточенного в верхней части воздушными промежутками, и с применением у устья скважины накладного заряда, конструкция заряда с воздушными промежутками уменьшает размеры во­ ронкообразного уширения в устье полости в 1,5—2 раза по сравнению со сплошной конструкцией заряда при заполнении скважины ВВ доверху. Применение накладных зарядов позво­ лило получить открытые вертикальные полости без воронки выброса.

82

Исходя из научных достижений последних лет в области ис­ следования взрывного метода проходки горных выработок в сжимаемых грунтах и из опыта внедрения этого метода можно наметить следующие основные сферы возможного практическо­ го его приложения для проходки вспомогательных шурфов раз­ личного назначения, а также бремсберговых выработок, выхо­ дящих на поверхность при разработке верхних горизонтов уголь­ ных шахт; разведочных вертикальных, горизонтальных и нак­ лонных выработок; основных и вспомогательных выработок при разработке марганцевых, буроугольных, озокеритовых, россып­ ных и других месторождений; вспомогательных выработок на рудниках черной и цветной металлургии; дренажных, водоза­ щитных, сейсмозащитных и минных выработок на открытых горных работах; запасных выходов, вентиляционных штолен не­ большой протяженности, панельных, нарезных штреков при комбинированных системах разработки (вскрытие штольнями из карьера) в условиях пересеченной местности; шахт для уст­ ройства фундаментов ответственных сооружений, а также при строительстве подземных инженерных комплексов специально­ го назначения.

Для перечисленных объектов различного производственного назначения, традиционно строящихся в грунтах, речь идет о замене обычной технологии их возведения взрывной. Технико­ экономические преимущества последней позволяют рассматри­ вать вопрос о рентабельности устройства некоторых поверхност­ ных сооружений под землей со всеми вытекающими преимуще­ ствами по экономии дефицитных материальных и людских ресурсов, условиям эксплуатации и др. В частности, в ряде сель­ скохозяйственных районов экономически более выгодно устраи­ вать взрывными методами подземные фрукто- и овощехранили­ ща, емкости для воды и жидких удобрений. Во многих отраслях промышленности подземные сооружения невысокой себестои­ мости, построенные с помощью энергии взрыва, могут найти неограниченное применение в качестве камер для сварки взры­ вом, различных складских помещений, машинных камер, сан­ технических сооружений, различных испытательных стендов и др. Целесообразность их возведения в каждом конкретном случае определяется (при наличии соответствующих горнотех­ нических условий) технико-экономическими расчетами.

Практика строительства подземных хранилищ нефти и газа до настоящего времени ограничивается созданием лишь сфери­ ческих подземных сооружений временного характера путем мно­ гократного последовательного взрывания зарядов без после­ дующего закрепления. Между тем, будучи соединенными с днев­ ной поверхностью цилиндрическими горизонтальными или наклонными выработками, эти полости после закрепления могут стать постояннодействующими инженерными комплексами, до­ пускающими их многократное использование. Доступ к сфери­

ческим полостям возможно осуществлять быстро и экономиче­ ски выгодно путем образования цилиндрических выработок энергией взрыва. Инженерные комплексы для этих целей могут не только быть образованы названным сочетанием выработок, а состоять из ряда сопряженных между собой вертикальных, наклонных, горизонтальных и сферических выработок, пройден­ ных взрывным методом. Эти комплексы могут найти широкое применение при строительстве доступных и постоянных (после закрепления) подземных хранилищ нефти, газа, воды и т. д.

Как уже упоминалось, большие перспективы имеет приме­ нение энергии взрыва на открытых разработках с мягкой вскры­ шей для управляемого обрушения высоких уступов. Известно [74], что для обрушения уступа необходимо ослабить его в кров­ ле и почве путем образования в подошве ослабляющей призмы, а в кровле — оконтуривающей вертикальной щели глубиной Ндо. Для взрывания как в подошве, так и в кровле уступа вполне допустимо применение игданитов, позволяющих значительно удешевить взрывные работы. В сочетании с различными кон­ струкциями зарядов] например, удлиненными вместо сосредо­ точенных, с воздушными оболочками) применением игданитов можно добиться весьма высоких технико-экономических показа­ телей по обрушению, разрыхлению, а в отдельных случаях и частичной транспортировке вскрыши. Так, по данным Л. Н. Мар­ ченко, стоимость 1 м3 выемки, полученной взрывом удлиненного заряда, на 25% меньше стоимости выброса сосредоточенным зарядом при увеличении глубины получаемой воронки более чем в 1,4 раза. Таким образом, применение рекомендуемых на­ ми схем взрывания подошвы обрушаемого уступа позволит намного повысить технико-экономическую эффективность по сравнению с применяемой технологией взрывания котловыми скважинными зарядами. Предварительные расчеты треста «Укрдорстройматериалы», принявшего к проектированию и внедре­ нию в производство рекомендации по переводу некоторых карьеров на разработку вскрыши сдвоенным уступом с управ­ ляемым обрушением пород взрыванием удлиненных зарядов в кровле и подошве уступа, показали, что себестоимость 1 ж3 вскрыши снижается на 25—30% при одновременном упрощении организации и ликвидации сезонности вскрышных работ. Поми­ мо обрушения горного массива энергия взрыва на карьерах с мягкой вскрышей может быть успешно применена для проход­ ки водопонижающих скважин в рыхлых породах, строительства дамб обвалования на обводненных участках, проходки кабель­ ных и водопроводных траншей и нагорных канав и других объек­ тов. По данным Раздольского горнохимического комбината, внедрение взрывных методов при разработке нескальных пород на карьерах комбината позволит сократить время на подготов­ ку таких выработок с одновременным увеличением сроков служ­ бы и значительно снизить затраты на их сооружение.

84

Гла ва II

ВЗРЫВЫ НА ВЫБРОС

1. ЗАДАЧА О ВЗРЫВЕ ЗАГЛУБЛЕННОГО ЦИЛИНДРИЧЕСКОГО ЗАРЯДА ВЫБРОСА

Как известно, при взрыве возникают настолько большие дав­ ления, что в ряде случаев можно пренебречь сжимаемостью, прочностными и пластическими свойствами пористой среды, где происходит взрыв, а также возникшими при этом силами тре­ ния. Это относится в первую очередь к крепким горным поро­ дам, водонасыщенным глинам, торфам и пескам, в применении к которым результаты теоретиче­ ских исследований в рамках модели идеальной несжимаемой жидкости удовлетворительно совпадают с экс­ периментальными данными.

Применение уравнений гидро­ динамики при исследовании дей­ ствия взрыва в металлах [62] и крепких горных породах [ 15]

привело к решению ряда задач о поведении грунта после взрыва как идеальной несжимаемой жидкости [50, 61]. В част­ ности, в [61] исследуется задача о движении грунта после взры­ ва заглубленного цилиндрического заряда с помощью метода условного цилиндра выброса. В отличие от этого, рассмотрим решение задачи о взрыве заглубленного цилиндрического заря­ да в импульсной постановке М. А. Лаврентьева [62] методом кон­ формных отображений без ограничений, принятых при разра­ ботке условного цилиндра выброса или метода варьирования формы заряда.

Пусть на некоторой глубине h полупространства, занятого идеальной несжимаемой жидкостью, расположен горизонталь­ ный удлиненный цилиндрический заряд радиуса г0 (рис. 26).

86