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

тов двигателя в минуту — 2700—2800; число оборотов бура в. минуту — 50—180; давление на забой — 40—50 кг.с.

Механическое бурение шпуров не только облегчает трудо­ емкость этого процесса, но и дает значительный технико-эконо­ мический эффект. Так, на бурение 1 шпурометра в Кольской морене затраты времени составляют в среднем: при ручном бурении 12 мин, при механическом 3,6 мин.

На участках канавных работ Бурятского и Читинского гео­ логических управлений производилось опытное огневое бурение шпуров горелкой ТРВ-10 (изготовитель КазПТИ, исполнители работ Б. В. Федоров и О. А. Собин). Исследованиями выявле­ на малая эффективность этого способа бурения в глинистых отложениях и недостаточная эффективность горелки ТРВ-10 в мерзлых супесях и суглинках. Так, производительность буре­ ния в мерзлых супесях с включениями обломков гранита (15—20%) составила 8 —10 шпурометров в час. Большая про­ изводительность в этих же условиях обеспечена при бурении шпуров перфоратором ПР-ЗОКМ с продувкой шпуров сжатым воздухом. При глубине шпуров до 1,8 м производительность составила 15—18 шпурометров в час. В процессе исследований (ЧГУ) было пройдено несколько опытных скважин станками шнекового бурения. Диаметр скважин составлял 150 мм при глубине 2,5—3 м. Производительность бурения в мерзлых су­ глинках и супесчаных отложениях не превышала 12 м/ч.

Представляется, что рациональным типом бурильных ма­ шин должны быть:

—для каменистых наносов и моренных отложений — вра­ щательно-ударные машины;

—для мерзлых наносов с небольшим включением каменно­ го материала — мотоперфораторы и пневматические перфора­ торы ударно-поворотного типа;

—для мягких пород — мотосверла;

—рациональный вид привода — автономный дзигатель внутреннего сгорания.

Следует приступить к разработке передвижных или само­

ходных бурильных машин, обеспечивающих бурение скважин диаметром 100—150 мм, глубиной до 2 и 5 м, что позволит применять усиленные удлиненные заряды.

П р о с т р е л и в а н и е шпуров . Широкое применение кот­ ловых зарядов при проходке канав сдерживается рядом объ­ ективных причин, к которым мы относим:

—сложность, а подчас и невозможность размещения заря­ дов простреливания в обводненных шпурах и на участках, насы­ щенных мелкообломочным материалом;

—технология простреливания шпуров в различных грунтах,

по существу, не разработана; нет и технических средств, обес­ печивающих безопасное размещение зарядов простреливания.

Поэтому в практике канавных работ при простреливании

37

Рис. 4. Прибор для простреливания шпуров

1 — приемная гильза, 2 — продольный вырез, 3 — прорез, 4 — направляющая труба, 5 — шток-толкатель, 6 — резиновый наголовник, 7 — фиксаторное кольцо, 8 — упорный винт, 9 — удерживающая лента, 10 — узел крепления

шпуров, пройденных в сложных горно-геологических условиях, часто применяется принудительное проталкивание заряда про­ стреливания вдоль стенок шпура, что резко повышает опас­ ность труда проходчиков, является грубым нарушением требо­ ваний правил безопасного ведения взрывных и геологоразве­ дочных работ.

Для установки патронированных зарядов простреливания в целях образования котловых полостей при проходке канав взрывом на выброс был сконструирован и испытан в производ­ ственных условиях специальный прибор (авторы А. А. Смоляницкий и В. Ф. Игнатьев). Этот прибор (рис. 4) предназна­ чен для простреливания шпуров преимущественно при электри­ ческом взрывании, но может быть использован и при огневом. Заряд простреливания (в виде боевика) устанавливается в приемную гильзу и фиксируется в ней посредством наголовника штока-толкателя и удерживающей ленты. Спуск прибора в шпур выполняется при фиксированном положении штока за счет принудительного перемещения направляющей трубы, а с нею и прибора в целом. Далее удерживающую ленту выводят за прорези и освобождают заряд ВВ. Прибор поднимается с одновременным выводом заряда ВВ из трубы. По завершении этой операции заряд ВВ остается на забое шпура, а провод­ ники ЭД, выходящие над устьем шпура, подготовлены к соеди­ нению с электрической магистралью.

Испытываемый образец прибора имел массу 2,8 кг при дли­ не 1,9 м. Производственные испытания проводились на двух участках канавных работ Южно-Карельской геологической партии СЗГУ с участием сотрудников этой партии. Прибор использовался при простреливании обводненных шпуров глу­

биной 1 —1 , 2 м, пройденных в моренных и торфяно-болотистых отложениях [57].

38

В качестве заряда простреливания применялся патронированный аммонит № 6ЖВ диаметром 32 мм и весом 0,03—0,2 кг. Взрывание производилось с применением электродетонаторов марки ЭД-8М. На простреливание одного шпура с приготовле­ нием заряда ВВ затрачивается в среднем 60—70 с (табл. 13).

Т а б л и ц а 13

Затраты времени на установку заряда простреливания

портировке. Изготовление прибора возможно в механических мастерских геологических партий. Размеры отдельных деталей и узлов устанавливаются в зависимости от местных условий. Прибор, кроме того, может быть применен и для засыпки по­

средств механизации, пригодных для приготовления смеси на участках канавных работ.

Вопрос механизации приготовления игданита непосредствен­ но на участках канавных работ может быть решен примене­ нием переносного разборного смесителя, конструкция которого учитывает специфику работ геологоразведочных партий (авто­ ры А. А. Смоляницкий, О. А. Собин).

Переносный разборный смеситель представляет собой бара­ бан (рис. 5), к центрам торцевых стенок которого приварены две полуоси, одна из которых заканчивается рукояткой враще­ ния. Барабан имеет внутри три лопасти; высота лопастей равна половине радиуса барабана. В транспортном положении уста­ новка разбирается на два переносимых вручную узла — бара­ бан с полуосями и четыре стойки-подставки. Масса наиболее тяжелого узла 25 кг. Сборка смесителя осуществляется на ра­ бочей площадке за 3—5 мин.

В барабан смесителя загружается расчетное количество

39

щения, экзотермичность процесса и звуковой эффект, образова­ ние газообразных продуктов, объем которых в 1 00 0 — 1 2 0 0 раз больше объема заряда. Выделяющаяся энергия совершает механическую работу, обусловленную как волновыми процес­ сами, так и расширением газообразных продуктов детонации ВВ. Например, при взрыве 1 кг ВВ выделяется энергия, доста­ точная для подъема 1 м3 горной породы на высоту 100 м.

Количество тепловой энергии, выделяющейся при превра­ щении 1 кг данного ВВ, называют теплотой взрыва. Темпера­ тура газообразных продуктов взрыва определяет температуру самого процесса. Так, температура взрыва тротила достигает 3010°С, а теплота взрыва составляет 810—1010 ккал/кг при плотности от 0,85 до 1,5 г/см3 (по Апину и Беляеву).

Химическая реакция, вызывающая и поддерживающая про­ цесс взрывчатого превращения, обусловлена детонацией, т. е. прохождением ударной волны по заряду ВВ, что вызывает рез­ кий скачок давления, повышение плотности и температуры в тонком слое ВВ. В результате детонации образуется детонаци­ онная волна. Детонация в ВВ происходит с постоянной (макси­ мальной) скоростью (3—9 км/с). (Условием детонации явля­ ется Д>С, где Д и С — скорости детонации и звука.) Давле­ ние на фронте волны детонации в два раза больше среднего давления продуктов взрыва. Детонация неограниченно распро­ страняется по заряду, если его диаметр больше критического значения (тротил 8— 10 мм, аммонит № 6 10— 12 мм, аммиач­ ная селитра 100 мм). Детонационная волна, выходя за пре­ делы заряда, воздействует на окружающую среду и переходит в ударную волну (УВ).

Эффективность взрыва в грунтах во многом определяется параметрами волн сжатия, характер и интенсивность которых зависят от свойств продуктов взрыва и среды. Различают пря­ мые волны, распространяющиеся от источника взрыва, и отра­ женные от свободной поверхности. Эти волны характеризуют­ ся скоростью распространения и давлением во фронте волны, под которым понимают поверхность, отделяющую область воз­ мущения от области покоя. Распространение отраженных волн способствует дополнительному дроблению среды, происходит процесс откола пород и соударение отколовшейся и движущей­ ся частей массива. Поэтому чем больше количество свободных поверхностей в сфере действия заряда, тем интенсивнее дроб­ ление среды.

Ударная волна с выходом за границы заряда ВВ не поддер­ живается энергией химической реакции и поэтому затухает с удалением от источника, переходя в упругую волну (сжатия, а затем сейсмическую). В диапазоне своего существования удар­ ная волна представляет собой разрушающую силу, вызывая движение среды и разрушение (дробление, трещинообразование). Разрушение обусловлено превышением давления на

41