Файл: Смоляницкий, А. А. Проходка геологоразведочных канав взрывом.pdf

ной и шириной по подошве. Чем выше степень пластичности грунта, тем больше эффект взрыва и больше инерциальный разлет кусков, имеющих, как правило, большие размеры.

Несвязные и малосвязные грунты (пески, гравий, щебень) характеризуются отсутствием или малой прочностью связей между частицами. Свойства таких грунтов обусловливают ма­ лую эффективность взрывного воздействия на них: грунт более склонен не к уплотнению, а к разуплотнению [8, 25].

При действии зарядов выброса в непластичных грунтах про­ исходит их разрыхление без изменения фильтрационных спо­ собностей. Вследствие малой сжимаемости и малого сцепления несвязных грунтов выемка, образованная взрывом, незначи­ тельна по своим размерам, имеет характерную треугольную форму в поперечнике с откосами от 1 : 6 до 1 : 8 .

Велико обратное падение в выемку поднятого взрывом объ­ ема грунта. Сыпучий грунт при взрыве распадается на мелкие части малой массы, что резко снижает дальность его разлета. Эффект выброса незначителен, возрастает с повышением содер­ жания глинистых частиц и степени влажности.

Энергетические затраты при разрушении грунтов различной влажности неодинаковы, что объясняется заполнением пор во­ дой. При приложении динамической нагрузки порода с поровой водой ведет себя как монолитная среда. В водонасыщен­ ном грунте взрывная волна носит ударный характер на боль­ шом расстоянии от источника взрыва; фронт ударной волны резкий, устойчивый. Считают, что характер взрывных волн и их параметры при взрывании в полностью водонасыщенных грунтах и в воде близки.

Интенсивность динамических воздействий в неводонасыщен­ ных грунтах меньше, деформации происходят только в непо­ средственной близости от заряда, так как среда сжимаема. Все давление волн воспринимает жесткий скелет грунта, что объ­ ясняет значительные остаточные деформации.

Наиболее эффективны взрывы на выброс во влажных гли­ нах и суглинках, причем повышение влажности улучшает эф­ фект взрывного воздействия. Оптимальные результаты взрыва в этих грунтах обеспечиваются при влажности 17—25%. В во­ донасыщенных сыпучих грунтах эффективность взрыва меньше. В крупнозернистых грунтах влияние степени влажности на эффект разрушения структур уменьшается.

Следует подчеркнуть, что уровень выброса зависит от сте­ пени влажности верхнего слоя грунта. Так, при влажном верх­ нем слое грунта (действие атмосферных осадков) выброс уве­ личивается примерно на 1 0 % по сравнению с подсохшим слоем участка канавных работ.

Таким образом, при проектировании и производстве про­ ходки канав взрывом надо учитывать деформационные свой­ ства разрабатываемых грунтов.

47

5. ПРОВЕДЕНИЕ КАНАВ ВЗРЫВОМ РЫХЛЕНИЯ

ПРИМЕНЕНИЕ СПОСОБА И НЕКОТОРЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ДЕЙСТВИЯ

ВЗРЫВОВ РЫХЛЕНИЯ В ГРУНТАХ

Применение способа. Способ дробления и рыхления* талого грунта целесообразно применять при проведении канав в соче­ тании с механизированной уборкой разрушенного грунта из проектных контуров канавы. Энергия заряда ВВ используется для выполнения работы по подготовке грунта к механизиро­ ванной разработке, т. е. задача транспортирования грунта энер­ гией взрыва не решается. Как самостоятельный способ проход­ ки канав дробление или рыхление грунта малорационально, поэтому рекомендуется к применению на участках, где:

—по условиям безопасности или организационным нельзя применять взрывы на выброс;

—применяются землеройные средства, а энергия ВВ ис­ пользуется лишь в целях подготовки грунта к разработке.

. Применение землеройной техники без предварительной под­ готовки грунта возможно лишь в породах I—IV категорий кре­ пости. Проведение канав в породах V категории и выше, рабо­ ты на участках с повышенным содержанием каменистого мате­

риала, наличие валунов — все это требует применения энергии ВВ и определяет область рационального использования спосо­ ба дробления. Особенно эффективно применение этого способа при проходке канав в мерзлых грунтах.

Механизированная уборка грунта может осуществляться за счет энергии движущегося потока воды и землеройной маши­ ной или механизмом.

Работы по подготовке грунта к разработке рационально производить в следующей последовательности:

— вдоль трассы будущей канавы осуществляют механизи­

обеспечивающие заданную кусковатость горной массы. При этом следует учитывать, что излишнее дробление массива ведет к повышенным затратам энергии ВВ, перерасходу ВВ и росту стоимости канавных работ. Снижение степени дробления грун­ тового массива обусловливает увеличение размеров раздроб­

* В работе в основном используется термин «рыхление», объединяющий применение зарядов дробления и рыхления. Применение термина «дробление» указывает на производство взрывных работ в мерзлых грунтах и скальных породах.

48

ленных кусков (негабарит), повышение затрат энергии на раз­ работку разрушенного массива землеройной техникой, часто исключает машинную уборку грунта. Так, при экскаваторной разработке грунта размер кусков подготовленной горной мас­ сы не должен превышать (0,2—0,3)6, где b — ширина ковша. При бульдозерной разработке допускается уборка кусков до

600 мм.

При транспортировании грунта энергией движущегося по­ тока воды заряды ВВ используют для образования направ­ ляющей канавки или полосы разрыхленной породы. Для этого бурят шпуры глубиной 0,4—0,8 м с интервалом между ними до 1,5 м. Величина взаимодействующего шпурового заряда ВВ колеблется в пределах 0,2—0,5 кг. Целесообразно одновремен­ ное взрывание большого количества зарядов. Повторное приме­ нение зарядов ВВ возможно для дробления валунов, вскрытых по трассе канавы, или для разрушения грунта при углубке вы­ работки.

Одной из рациональных областей применения зарядов рых­ ления является производство канавных работ вблизи населен­ ных пунктов и производственных сооружений, в заповедниках и на участках с богатой растительностью. В этих условиях при­ меняются только шпуровые заряды, обеспечивающие равномер­ ное и интенсивное рыхление взрываемого массива. Для сниже­ ния дальности разлета раздробленных кусков породы и умень­ шения действия ударной воздушной волны уменьшают массу зарядов, используют плотную забойку и короткозамедленное взрывание, арочные или щитовые покрытия участка взрыва (последние перетаскиваются вдоль канавы транспортными средствами или лебедками). Уборка грунта производится меха­ низированным способом.

Таким образом, технология и параметры взрыва должны обеспечивать равномерное дробление массива грунта с задан­ ной степенью кусковатости, т. е. образование кусков породы кондиционных размеров dcp, устанавливаемых с учетом приме­ нения определенного рабочего органа землеройной машины. Отклонение фактической кусковатости горной массы от dcр увеличивает общую стоимость проходки канав.

Некоторые закономерности действия зарядов рыхления в грунтах. Разрушение массива при взрыве зарядов рыхления происходит под действием волн напряжений и поршневого дей­ ствия газообразных продуктов взрыва [18, 46].

Различают следующие зоны, образованные в неограниченной среде, при взрыве заряда рыхления (см. рис. 6 ). Считают [1], что в переходной зоне имеют место измельчение и трещинообразование, в зоне измельчения — не только раздавливание породы, но и ее пластическое течение. В сейсмической зоне про­ цесса рыхления не происходит, так как напряжения здесь меньше предела упругости. Вблизи свободной поверхности ин-

/

тенсивность разрушения массива возрастает за счет действия отраженных волн. Прямые волны вызывают образование ра­ диальных трещин, которые смыкаются с концентрическими тре­ щинами, образованными распространением отраженных волн в глубь массива. Совокупность зон сжатия и разрыхления обра­ зует область разрушения.

Степень рыхления зависиткак от свойств взрываемой сре­ ды, так и от свойств взрывчатого вещества (плотность, давле­ ние детонации, объем образующихся газообразных продуктов). Для типичных грунтов плотность энергии, достаточная для их интенсивного разрушения, составляет 2,02-105 кгс-м/м3 [23].

Объемы разрушения и дробления пропорциональны только полному импульсу взрыва и не зависят от скорости детонации [14]. Размеры зон определяются массой заряда ВВ и типом грунта. В ближней зоне, включающей зоны сжатия и разруше­ ния, наблюдается нарушение сплошности грунта и трещинообразование. По данным Ю. С. Яковлева [65], границы областей

При действии сосредоточенного заряда дробления или рых­ ления образуется воронка в виде конуса, вершина которого примерно совпадает с центром заряда. Действие такого заряда на дневной поверхности проявляется в виде зоны разрушения, форма которой близка к окружности. Объем воронки заполнен раздробленной или разрыхленной породой, как правило, раз­ личной кусковатости. Степень дробления среды является одним

диаметр по верху, ОТ — радиус сферы рыхления.

В результате взрывания взаимодействующих зарядов рых­ ления образуется область разрушения, контуры которой приме­ нительно к нашим условиям должны соответствовать проект­ ным контурам канавы. Выемка разрыхленного грунта из кон-

50