Файл: Строительство ирригационных каналов и котлованов взрывами на выброс..pdf

Рис. 15. Зависимости радиальных напряжений от относительного расстояния при взрывании сосредоточенных камуфлетных зарядов гексо­ гена (/), аммонита (2), тротила (3) и алюмотола (4).

бризантная работа составляет существенную или преобладающую часть общей (полезной) работы, в то время как у камуфлетных зарядов бризантная работа составляет небольшую часть общей. При ведении взрывных работ в нескальных породах в большинст­ ве случаев полезной является фугасная часть работы взрыва, связанная с общей величиной взрывного импульса. Как при взры­ вах на выброс о одновременным уплотнением с целью получения открытых выемок, так и при камуфлетных взрывах с' целью полу­ чения горных выработок и подземных инженерных сооружений переуплотнение примыкающей к камуфлетной полости «корки» пород, определяемое бризантным действием взрыва, не придает ей полезных качеств, ибо при дальнейшем расширении полости эта «корка» разрушается радиальными трещинами. В то же время от глубинного уплотнения мощной толщи пород в основном зави­ сят размеры полости и нижней части выемки (полуполости).

Области применения различных взрывчатых веществ в не­ скальных породах. На рисунке 15 приведены полученные экспери­ ментальные кривые, характеризующие затухание в супеси весовой влажностью 13—14,5% максимальных напряжений на фронте взрывной волны при взрывах камуфлетных зарядов гексогена, ам-

50

монита и тротила. Как видно из этих данных, наиболее высоко­

взрыве тротила и аммонита, однако более медленное затухание приводит к тому, что на расстоянии, равном 10—12 радиусам за­ ряда, уровень напряжений при взрыве этих зарядов превышает уровень напряжений при взрыве гексогена. Характерно, что на всем протяжении измерений (до /'о = 30 R) уровень напряжения при взрыве зарядов аммонита был выше, чем при взрыве зарядов тротила.

Соответствующие зависимости аппроксимируются следующими формулами при 5<Сго<;30:

для гексогена

аг = 4645, г0 — 3,11;

для тротила

ог — 145, ги— 1,63;

для аммонита ог = 292, г0 — 1,21.

На основании 'экспериментов можно сделать вывод, что при глубинном уплотнении породного массива взрывами камуфлетных зарядов более целесообразно применение аммонита, а также более низкобризантных взрывчатых веществ — зерногранулита, игданита и т. д.

При проведении авторами опытных работ по взрывам на вы­ брос в четвертичных суглинках (Крымская область) и лессах (Херсонская область), а также при выполнении опытно-промыш­ ленных работ по проходке взрывным способом выемок Каракум­ ского канала имени В. И. Ленина и Главного Мургабского кол­ лектора (Туркменская ССР) расход тротила (литого в двух пер­ вых и чешуированного в двух последних случаях) на 1 м3 выемки превышал расход аммонита, зерногранулита и игданита на 15— 25%. Во всех случаях влажность пород была не выше 10—12%. Более или менее существенной разницы в расходе трех последних взрывчатых веществ на 1 м3 выемки Отмечено не было.

Из практики следует, что 60—80% прямых затрат на взрывную проходку открытых выемок составляют затраты на взрывоматериалы. Очевидно, чем меньше стоимость используемого типа ВВ„ тем меньше стоимость взрывной проходки.

Для выбора наиболее экономичного типа ВВ необходимо поль­ зоваться показателем соотношения стоимости 1 кг ВВ к его теп­ лоте взрыва. Величина этого показателя имеет следующие значе­ ния (коп/ккал):

5L

Рекомендуется к применению в качестве промежуточных детонаторов.

Наиболее низкий показатель имеет игданит, изготовляемый на месте работ из гранулированной аммиачной селитры и дизельного топлива; из взрывчатых веществ заводского изготовления — гра­ нулит С-2 М и АС-4.

С учетом изложенных данных в таблице 7 приведены реко­ мендуемые для взрывной проходки выемок каналов в сухих связ­ ных грунтах взрывчатые вещества и их основные свойства.

При взрывании в обводненных зарядных траншеях наряду с водоустойчивыми взрывчатыми веществами заводского изготовле­ ния можно применять экономичные растворонаполненные, изготов­ ляемые на месте взрыва,— ифзаниты. Их основной составной частью, как и игданитов, является аммиачная селитра.

Хорошие результаты показывают также залитые водой, некон­ диционные (вследствие превышения срока хранения) пироксили­ новые пороха.

Методы направленного изменения взрывного импульса

Разработанные методы и технологические приемы изменения начальных параметров взрывного импульса, как правило, сводят­ ся к увеличению времени действия (протяженности) взрывного импульса за счет снижения максимального давления. К числу тех­ нологических приемов относятся замена высокобризантных взрыв­ чатых веществ ннзкобризантными, снижение плотности заряжа­ ния и, наконец, применение воздушных оболочек и промежутков.

Более сложно, однако, до некоторой степени осуществимо уп­ равление параметрами взрывного импульса на пути его распро­ странения. Оно достигается за счет изменений свойств пород, окружающих очаг взрыва, например путем предварительного за­ мачивания с доведением влажности грунтового массива до оп­ тимальной.

Управление параметрами взрывного импульса применением воздушных оболочек. Изменение удельного веса головной части взрывного импульса в общем его объеме, иными словами, управ­ ление параметрами взрывного импульса величиной напряжения и временем их действия, в большей степени осуществимо за счет изменения плотности заряжания и применения воздушных оболо­ чек зарядов. На рисунках 16 и 17 приведены кривые, характе­ ризующие изменение объемов полостей и выемок при взрывах в: суглинках и лессах сосредоточенных камуфлетных зарядов и го­ ризонтальных зарядов выброса с различными воздушными обо­ лочками и без них*. Из рисунков видно, что применение воздуш-

* В проведении опытов принимал участие А. В. Михалюк.

53

Рис. 16. Зависимость приращения объема выработ­ ки от относительной величины воздушной обо­ лочки.

Рис. 17. Зависимость объема открытой выемки от относительной величины воздушной оболочки при

а в глинах на 40%. При более значительных воздушных оболоч­ ках эффективность действия зарядов снижается.

Область оптимальных величин воздушных оболочек при взры­ вах сосредоточенных камуфлетиых зарядов составила 0,35—0,6 объема заряда, при взрывах горизонтальных цилиндрических за­ рядов выброса — 140—160% объема заряда. Во всех случаях в качестве взрывчатого вещества использовали тротил.

Экспериментами с применением воздушных оболочек при взрывах горизонтальных цилиндрических зарядов выброса в водоиасыщеиных суглинках и супесях, проведенными во вскрыш­ ных породах Попелянського и Ольшаницкого гранитных карьеров, установлено, что оптимальные значения воздушных оболочек в

54

водонасыщенных связных породах смещаются в область более значительных объемов оболочек (200—300% н более) при неко­ тором повышении эффективности взрыва.

Измерение волн напряжений показывает, что применение воз­ душных оболочек оптимальных размеров приводит к значитель­ ному увеличению длительности действия взрывного импульса од­ новременно с некоторым снижением максимума напряжений. При дальнейшем увеличении объема воздушных оболочек длитель­ ность импульса и максимум напряжения снижаются.

Изменение параметров взрывного импульса на пути его рас­ пространения. Деформатнвные свойства как связных, так и не­ связных нескальных пород в существенной мере зависят от их влажности. С возрастанием влажности уменьшается предельная величина объемной деформации, однако в большей степени сни­ жается затрачиваемая на это работа. Так, предельная объемная деформация, равная 0,45—0,55 в легких, тяжелых и средних су­ глинках с весовой влажностью 14—18% и в глинах с весовой влажностью 32—36%, по данным [20], достигается при работе в ПО—130 кгс на испытанный объем. С возрастанием весовой влаж­ ности суглинков на 8—10%, а глин на 14—15% объемная дефор­ мация снижается в 2—2,5 раза, однако в этом случае работа в 0—65 раз меньше (2—3 кгс).

Качественный характер приведенных данных в основном под­ твердился при испытаниях с однократным, близким к взрывному нагружением образца, хотя количественные соотношения были несколько иными (деформация была значительно меньше). В мас­ сиве, вблизи очага взрыва, взрывной импульс, имеющий высокий уровень напряжений, вызывает близкую к предельной объемную деформацию пород. Принимая, что в суглинках с весовой влаж­ ностью 14— 18% на это затрачивается в 20—40 раз большая ра­ бота, чем при влажности 23—28%, легко установить, что без учета других источников потерь энергии взрыва увлажнение приведет к значительному возрастанию размеров зоны уплотнения. Это даст увеличение радиуса сферической полости (с учетом снижения объемной деформации) в 2,0—2,5 раза, а цилиндрической — в 3,2—4 раза при возрастании размеров (радиуса внешней гра­ ницы) зоны уплотнения соответственно в 3—3,5 и 5—6 раз.

В действительности происходит более сложное перераспреде­ ление энергии взрыва. Некоторое увеличение размеров зоны уп­ лотнения и полости приводит к увеличению затрат энергии на де­ формацию (формоизменения), то есть на преодоление сил сцеп­ ления и внутреннего трения, на нагревание возрастающего объема деформируемого массива и т. д. Вследствие этого увлажнение оказывает меньшее влияние. По опытным данным, увлажнение до указанного выше предела приводит к увеличению объема полости на 25—50%, радиуса сферической зоны, уплотнения в 1,3—1,4 ра­ за, цилиндрической— в 1,5—1,6 раза.

55