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

Так как значения экспериментальных коэффициентов К и р определены при взрыве зарядов тротила, то формула (IV.28) принимает вид

Подставив среднее значение плотности прессованного троти­ ла и произведя умножение коэффициентов, получим

Расстояние от оси заложения заряда до нижней бровки усту­ па (см. рис. 42) определяется из выражения

Для ликвидации сопротивления отрыву грунтов в верхней части уступа и управления обрушением в кровле уступа прово­ дится отрезная щель, которая может быть образована взрывом траншейного заряда. Погонный вес заряда определяется глуби­ ной отрезной щели Яд0 и глубиной заложения траншейного заря­ да W:

Минимальная величина погонного веса удлиненного горизон­ тального заряда ограничена наименьшим радиусом заряда устойчивой детонации применяемого ВВ, что особенно имеет значение при применении взрывчатых веществ простейшего типа.

2. РЕЗУЛЬТАТЫ ОПЫТНО-ПРОМЫШЛЕННЫХ РАБОТ ПО УПРАВЛЯЕМОМУ ОБРУШЕНИЮ

Обрушение уступов путем взрывания зарядов на выброс по­ род в основании уступа в вертикальных скважинах было приме­ нено на карьере ЮГОКа. Породы уступа высотой 10 м представ­ лены красно-бурыми суглинками и песками. Параметры буро­ взрывных работ для обрушения уступа были следующими: диа­ метр скважины 300 мм\ расстояние между скважинами 6,5— 7,0 м; СПП — 5,9—6,0 м\ вес заряда зерногранулита 80/20 в

186

скважине 100 кг. После взрыва зарядов произошел выброс по­ род в основании уступа с последующим его обрушением. Общий объем обрушенной массы составил 35 тыс. ж при удельном рас­ ходе ВВ 0,20 кг/м5. Обрушенная масса отгружалась экскавато­ ром ЭКГ-4 при искусственно заниженной высоте черпания до 3 ж. Таким образом был отгружен весь объем обрушенной мас­ сы и не было отмечено опасных условий работы экскаватора. Это подтвердило возможность взрывного обрушения высоких уступов и применения для погрузки малогабаритных машин.

Обрушение уступа с помощью взрывания зарядов на выброс в основании и трещинообразования в кровле уступа было приме­ нено на Чаплинском карьере. В основании уступа пробурили се­ рию наклонных скважин, а в кровле—вертикальных. Высота обрушаемого уступа составляла 17 ж, породы представлены чет­ вертичными суглинками и глинами. Параметры буровзрывных работ: диаметр скважин 100 мм; расстояние между скважинами в основании уступа 6 ж; расстояние между скважинами в кровле 3 ж; СПП — 4 ж; вес заряда выброса 40 кг; вес заряда на трещинообразование 20 кг. Заряды на трещинообразование взрыва­ лись с замедлением. В результате взрыва произошло обрушение уступа с хорошим рыхлением пород. Общий объем обрушенной массы составил 10,2 тыс. ж3 при удельном расходе ВВ 0,01 кг/м3. Обрушенные породы были отгружены экскаватором Э-605 при высоте черпания 6 ж.

Для управления процессом обрушения на Михайловском угольном карьере, где внедрена бестранспортная система разра­ ботки с обрушением высоких уступов, применялось взрывание зарядов на трещинообразование в кровле уступа. Породы усту­ па представлены суглинками и глинами. Высота обрушаемого уступа 32 ж. Параметры буровзрывных работ: диаметр скважин 150 мм; глубина скважин 6 ж; расстояние между скважинами 4 ж; вес заряда 10 кг.

В результате взрывания скважин в кровле уступа образова­ лась трещина, по которой происходило обрушение уступа. Этим обеспечивалось управление процессом обрушения и исключа­ лась возможность искривления фронта работ. При общем объеме обрушенной массы 75 тыс. ж3 удельный расход ВВ составил

0,003 кг/м3.

Обрушение уступов в забоях землесосных снарядов с помо­ щью подводных взрывов применялось на Аргунском гравийно­ песчаном карьере. Высота отрабатываемого уступа, сложенного плотной гравийно-песчаной смесью, составила в подводной части 6,5 ж. Заряды ВВ размещались в нишах, пройденных земснаря­ дом в основании уступа. Параметры взрывных работ: расстоя­ ние между зарядами 20 ж; глубина ниши 4,0—4,5 ж; вес заряда 20 кг. В результате взрывания зарядов по всему фронту происхо­ дило обрушение уступа, удельный расход ВВ при этом составил 0,08 кг/м3. Внедрение этого способа разработки позволило повы­

187

сить производительность земснарядов на 40% и получить значи­ тельный экономический эффект.

Обрушение и рыхление уступов высотой 13 м, разрабатывае­ мых плавучими земснарядами, производилось при строительстве дамбы Копетдагского водохранилища. На участке работы зем­ лесоса № 58 уступ обрушался в результате разрыхления грунта в основании уступа взрывом скважинных (котловых) зарядов. Бурение производилось станком УРБ-3. Диаметр скважины 600 мм. Прострелка скважин производилась зарядами аммонита № 6 ЖВ весом 2 кг. В качестве основного ВВ был принят игданит, изготовленный на месте путем смешивания 95% гранулиро­ ванной аммиачной селитры и 5% дизельного топлива. Иницииру­ ющее ВВ — заряд аммонита № 6 ЖВ весом 2 кг. После прост­ релки глубина скважины составляла 7—11 м. Величина заряда ВВ определялась по формуле (II.24), взрывание производилось одновременно. В результате взрыва произошло оседание уступа, на поверхности выявились три зоны его разрушения. В первой зоне, в радиусе 6—7 м, уступ разбит продольными и поперечны­ ми трещинами и разломами шириной до 30 см, во второй — по­ верхность уступа покрыта сетью открытых трещин шириной 10— 15 см; в третьей — трещины имеют раскрытие до 2 см.

Взрывом было обрушено и разрыхлено около 3,9 тыс. м3 грунта. Одновременно было взорвано 1300 кг игданита. Удель­ ный расход ВВ составил 0,34 кг/м3. Вследствие высокого уровня воды в котловане землесоса (высота надводной части уступа составляла 3 м) и фильтрации верхних слоев грунта скважины заполнялись водой и путем прострелки их ее удалить не удалось. Есть основания полагать, что при зарядке скважин вода проник­ ла в аммиачную селитру и заряды сработали не полностью. Этим можно объяснить несколько повышенный удельный расход ВВ. Качество разрыхления грунта при обрушении проверялось путем взятия проб пульпы при сливе ее на карту намыва. Анализы по­ казали, что содержание твердой фазы в пульпе увеличилось до 16—20%, причем почти половйну ее составляли глинистые части­ цы. Это свидетельствует о том, что разрыхлению подвергалось основание уступа, поскольку грунты в верхней части были пред­ ставлены песками и легкими суглинками.

На участке работы землесоса № 56 для обрушения уступа была применена схема взрывания траншейного заряда, разме­ щенного в кровле уступа. Траншея была пройдена экскаваторомдраглайном Э-10011 на расстоянии 6,5—10 м от верхней бровки уступа. Высота уступа составляла 15 м, в том числе надводной части — 3 м. Расчет заряда производится по радиусу, в преде; лах которого напряжения от взрыва заряда превышали струк­ турную прочность грунта в основании уступа.

Для увеличения времени действия взрыва на грунт была при­ нята конструкция заряда с воздушным промежутком. Заряд за­ ложили на глубину 3,7 м. Средний погонный вес заряда составил

188

41 кг/пог. ж. Одновременно было взорвано 700 кг ВВ. Взрывание производилось ДШ, двойная нить которого пропускалась по все­ му заряду. |

В результате взрыва уступ осел на 4 ж на расстоянии 9—18 ж от бывшей верхней бровки уступа. Поверхность уступа покры­ лась сетью трещин, что свидетельствовало о хорошем качестве рыхления. Замеры глубины котлована после взрыва (средняя глубина равнялась 4,5 ж на расстоянии до 10 ж от уступа) пока­ зали, что в результате разрушения связей грунта в основании уступа произошло его обрушение с рыхлением всего массива. Взрывом траншейного заряда было обрушено при хорошем каче­ стве рыхления около 3,8 тыс. ж3 грунта. Удельный расход ВВ со­ ставил 185 г/м3.

Взрывное обрушение и рыхление уступа при намыве дамбы Хаузханского водохранилища производилось на одном из грун­ товых карьеров СМУ «Хаузхангидрострой». На участке работы землесоса № 70 для разрыхления грунтов была применена схема обрушения уступа взрывом траншейного заряда, размещенного в кровле уступа. Высота уступа составляла 14 ж, в том числе надводной части — 3 ж. Траншея глубиной 3,5 ж была пройдена экскаватором-драглайном Э-10011 на расстоянии 7—10 ж от верх­ ней бровки уступа. Заряд рассчитывался по радиусу, в пре­ делах которого напряжения от взрыва заряда превышали струк­ турную прочность грунта в основании уступа согласно формуле (IV.29). Погонный вес заряда составил 50 кг игданита. Игданит изготовлялся в траншее путем заливки дизельного топлива в разрезанные мешки аммиачной селитры в пропорции 6:94 соот­ ветственно. Инициирование заряда производилось ДШ, двойная нить которого прокладывалась по всей длине заряда, и проме­ жуточными инициирующими зарядами аммонита № 6 ЖВ: об­ щим объемом 42 кг.

В результате взрыва произошло обрушение массива объемом 460 ж3, разрыхлилось с разрушением структурных связей 5,6 тыс. ж3. Общий объем разрыхленного грунта составил более 6 тыс. ж3. Качество разрыхления хорошее. Удельный расход ВВ — около 0,27 кг/м3 при стоимости 4,6 коп/м3. При обрушении было заметно оседание уступа, поверхность которого покрылась сетью трещин различного раскрытия — от 15 до 2 см.

3. ОБ УСТОЙЧИВОСТИ ГРУНТОВЫХ откосов

ПРИ ДЕЙСТВИИ ВЗРЫВНЫХ НАГРУЖЕНИЙ

Нижняя часть выемки, полученной взрывом горизонтального цилиндрического заряда выброса в неводонасыщенных связных грунтах, как и камуфлетная полость, получаемая взрывом, со­ гласно приведенным выше экспериментальным данным окруже­ на областью уплотненных пород. В соответствии с эксперимен­ тальными исследованиями прочностных показателей грунтов в

189

зоне взрывного уплотнения следует считать, что непосредственно к нижней части выемки примыкает часть зоны уплотнения — зо­ на 1 (рис. 65, а), в пределах которой отмечается значительное повышение сцепления: в 2—2,6 раза непосредственно у откоса выемки по сравнению с первоначальным значением у внешней границы зоны. Менее значительно изменяется в пределах этой зоны угол внутреннего трения. У внутренней границы зоны он также несколько повышен (в 1,2—•1,4 раза), у внешней н е ­ сколько понижен. Описанная зона распространяется в глубь мае*

N

Рис. 65. Изменение прочностных показателей грунта в уплотненной зоне:

сива по горизонтали на расстояние, составляющее 35—40 радиу­ сов заряда в связных грунтах весовой влажностью до 12—14% и 40—45 радиусов в более влажных грунтах. Далее следует зо­ на 2, где сцепление и угол внутреннего трения несколько сниже­ ны. Минимальные значения сцепления — до 0,6—0,8; коэффи­ циенты внутреннего трения — до 0,9—1,0 первоначальных вели­ чин. Минимальное снижение имеет место в центре зоны. Описан­ ная зона распространяется до расстояния, составляющего около 120—130 радиусов заряда в сухих и 150—160 в более влажных грунтах. На более отдаленных расстояниях от выемки заметных изменений прочностных показателей не происходит (зона 3). На­ конец, к верхней части выемки примыкает зона 4, где уплотнение грунтов отсутствует. В верхней, примыкающей к земной поверх­ ности части этой зоны возникает разупрочнение и разуплотнение пород.

На рис. 65, б приведены кривые изменений величин сцепления То* (/) и коэффициента внутреннего трения tg ф* (2) по сравне­ нию с начальными величинами to и в направлениях ОА\ или

ОА 2.

Непосредственно примыкающая к выемке область повышен­ ных прочностных показателей в основном определяет устойчи­ вость откосов взрывных выемок.

190