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

С влажностью и температурой грунта связан такой показа­ тель, как льдистость, численно равный отношению веса льда к массе-всей воды в грунте.

Основные механические свойства грунтов, учитывающие их сопротивляемость внешним нагрузкам, характеризуются [27]:

—законом сжимаемости — зависимостью между действую­ щими нормальными и соответствующими объемными деформа­ циями;

—законом формоизменения или сдвига — зависимостью между касательными напряжениями и деформациями сдвига;

—условием предельного состояния или прочности грунтов, определяющим предельное соотношение между нормальными и касательными напряжениями в грунте по площадкам скольже­ ния.

П о к а з а т е л ь к р е п о с т и п о р о д . Как известно, М. М. Протодьяконов ввел количественный показатель, характеризую­ щий степень крепости пород —■ коэффициент крепости f. 65 разновидностей типичных пород по классификации М. М. Протодьяконова объединены в 10 классов со значением /==0,2—25. Напомним, что показатель

Рассмотрим механические свойства мерзлых грунтов, резко отличающиеся от свойств талых грунтов того же состава. Ме­ ханические свойства мерзлого грунта (табл. 7) во многом обу­ словлены его влажностью и температурой, определяющими со­ держание льда в грунте.

Т а б л и ц а 7

Влияние температуры и влажности мерзлого грунта

Сопротивление мерзлых грунтов сжатию и сдвигу при пони­ жении температуры резко возрастает. Предел прочности

18

мерзлых грунтов на растяжение примерно в два раза меньше предела прочности на сжатие, т. е. ас*=(1,5—3) ар. Для мерз­ лых грунтов характерно, что зависимость сопротивления сдвигу от температуры и влажности качественно Совпадает с аналогич­ ными зависимостями для о0Ж.

Разработано много классификаций горных пород и грунтов с оценкой прочностных и деформационных свойств различными показателями. Для скальных, полускальных пород и связных глинистых грунтов основными показателями являются времен­ ное сопротивление сжатию, скалыванию, растяжению и упругие константы деформации. Для несвязных рыхлых и малосвязных грунтов более существенны показатели сопротивления сдвигу — сцепление, коэффициент внутреннего трения и показатели об­ щей деформации.

Современные методы определения механических свойств горных пород при статических и динамических нагрузках под­ робно изложены в работах [36, 27].

Однако показатели, характеризующие механические свойст­ ва пород, все еще не нашли применения при расчетах парамет­

формационных показателей разрушаемык‘:сред с результатами взрыва сомнений не вызывает [48, 49, 29]. До сих пор недоста­ точно изучены законы, связывающие напряжения и деформа­ ции в грунтах при взрывных нагрузках: не разработаны упро­ щенные модели разрушаемого взрывом грунта, применимые для

практических расчетов. Такое положение обусловливает то, что сопоставление прочностных свойств разрушаемых грунтов про­ изводится по шкале М. М. Протодьяконова, а разрушаемость грунтов при взрывных нагрузках сопоставляется по расчетным (табличным) значениям удельного расхода ВВ на выброс и рыхление (табл. 8).

Вопрос классификации грунтов по их сопротивляемости дей­ ствию взрыва, т. е. по взрываемости, является сложной и пока однозначно нерешимой задачей, что подтверждается разнооб­ разием предлагаемых критериев классификации. Взрываемость зависит от крепости горных пород и их вязкости. Наиболее распространена оценка степени взрываемости горных пород по удельному расходу ВВ, но сам этот показатель зависит от на­ чальных параметров взрыва. Установлено [29] отсутствие пря­ мой зависимости между удельным расходом ВВ и показате­ лем f.

Следует отметить классификацию горных пород С. А. Да­ выдова. В качестве основного показателя шкалы используется показатель прострелйваемости пород

^пр “ Vk • Qn. где Ук — объем полости прострела, дм 3;

Qn — величина заряда простреливания, кг.

По этой классификации применительно к проходке канав взрывом все грунты можно разбить на две основные группы:

при взрывах на выброс, важно не только учесть сопротивляе­ мость разрушению, но и способность преодолеть сцепление, по­ рвать связи. Наши исследования показывают, что при проходке канав взрывом на выброс оценить степень сопротивляемости горных пород воздействию взрыва можно по двум таким пока­ зателям, как критическая глубина заложения заряда И7кр и ви­ димая глубина воронки выброса, образуемой действием наруж­ ного заряда (Р0). Эти показатели при данном ВВ фактически характеризуют степень выбрасываемое™ грунта энергией взры­ ва, так как они учитывают прочностные свойства и силы сцеп­ ления грунта.

Для исключения влияния масштаба взрыва следует приме­ нять не абсолютное, а приведенное значение параметров Р0 и WKр. По результатам экспериментальных исследований (ам­ монит № 6 ЖВ) имеем следующие усредненные расчетные зна­ чения (м/кг ,/з ): для моренных отложений lfKp=l,15—ВЗ и Р0 = = 0,2—0,25, для мерзлых грунтов и каменистых наносов Ро = 0,1—

0,15.

Приняв оба показателя за критерий взрываемости среды и показатели по типичному грунту (глине) за уровень сравнения, можем установить относительную взрываемость грунта.

20

В настоящее время геологическими организациями применя­ ется единая классификация горных пород по буримости, имею­ щая двадцатибалльную шкалу (СУСН, вып. IV, 1969 г.).

Применительно к условиям проведения геологических канав взрывом ЦНИГРИ (А. Г. Симанкин) разрабатывает классифи­ кацию горных пород по взрываемости. Наличие такой класси­ фикации позволит более обоснованно проектировать параметры взрывных работ при проходке канав.

3.ПРОХОДКА КАНАВ

СПРИМЕНЕНИЕМ ЭНЕРГИИ ВВ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА И ОСОБЕННОСТИ

Наибольшее распространение из механизированных спосо­ бов получила проходка канав с применением взрывчатых мате­ риалов (28% всего объема канавных работ или свыше 40% от механизированной проходки).

Различают способ проходки канав с применением ВВ в це­ лях рыхления (дробления) породы и способ проходки с выбро­ сом грунта за пределы проектных контуров канавы.

Работами ряда исследователей [14, 17, 39] установлено, что наибольший коэффициент полезного использования энергии ВВ обеспечивается при применении зарядов дробления (20%), при этом объем разрушенной породы достигает максимального значения. Применение зарядов выброса резко снижает коэф­ фициент использования энергии взрыва (до 1—7%), уменьшает общий объем разрушения.

Проходка с предварительным рыхлением горных пород не решает вопроса транспортировки взрывом горной массы, убор­ ка которой производится землеройной техникой или вручную (преобладает). Такой способ является малопроизводительным из-за большой доли ручного труда, поэтому его применение должно быть ограниченно.

Более производительным является способ проходки взрывом на выброс. Основные преимущества этого способа по сравнению со способом дробления обусловлены увеличением производи­ тельности (в 3—5 раз) и значительным уменьшением доли руч­ ного труда на уборку разрушенной породы [45]. Сравнивая два этих способа, следует отметить повышенный расход ВВ при проходке взрывом на выброс, который компенсируется лишь применением рациональной технологии.

В практике проходки геологоразведочных канав широко распространен способ использования зарядов частичного вы­ броса, при котором энергия ВВ применяется как в целях дроб­ ления всей породы в пределах проектных контуров выемки, так и для частичного выброса разрушенной породы за пределы контуров. Переход на заряды частичного выброса приводит к

21