Файл: Басистов, М. А. Взрывные работы при сооружении земляного полотна железных дорог.pdf

стенках скважин образуются ледяные наплывы, уменьшая их сечение. Скважины могут обрушаться, в них возможны вывалы, а набравшаяся в нижней части вода, замерзая, уменьшит величину проектного перебура и другие парамет­ ры зарядов. При уменьшении сечения и глубины взрывных скважин в них нельзя разместить требующийся заряд ВВ, что приведет к увеличению выхода негабаритов. При взры­ ве зарядов в заиленных и неочищенных скважинах в подо­ шве уступа могут оставаться пороги и недоборы, осложня­ ющие впоследствии работу экскаваторов.

Для того чтобы свести до минимума потери скважин и явление заиливания их, подразделения, ведущие взрывные работы, должны разработать специальные инструктивные указания по производству зарядки скважин вслед за буре­ нием. В этих документах необходимо указывать, на каком расстоянии от буровых машин следует вести зарядку сква­ жин, должны быть указаны меры по предохранению от на­ мокания детонирующего шнура и боевиков. Кроме того, необходимо организовать охрану заряженных скважин в период отсутствия на участке работ взрывников, а также установить предупредительные знаки.

Практика взрывания мерзлых грунтов в летних усло­ виях показала, что около 75% всех отказов вызывается на­ моканием детонирующего шнура, который после длитель­ ного пребывания в воде не детонирует, а также примене­ нием в сырое время года мелкодисперсных ВВ (аммони­ тов). Поэтому перед зарядкой скважин (при применении неводоустойчивого ДШ) воду из них необходимо удалять взрывом небольших зарядов (простреливанием), продув­ кой или с помощью насосов.

Для безотказного взрывания обводненных скважин ре­ комендуется применять водоустойчивые детонирующие шнуры марок ДШВ или ДШВ-12. Лучшим для применения в теплое время года является детонирующий шнур марки ДШЭ-12, выпускаемый в полиэтиленовой оболочке, предо­ храняющей сердцевину от намокания в течение 30—35

61

суток. Следует помнить, что в условиях низких температур

и сухую части заряда).

Характерной особенностью вечномерзлых грунтов в се­ верных районах является то, что в них преобладают гра­ вийно-галечные включения с глинистым или песчаным за­ полнителем, с прослойками и линзами льда. Часто в таких грунтах встречаются валуны значительных размеров. Бу­ рение таких грунтов представляет немалые трудности, осо­ бенно в летнее время. При проходке валунов возможны вибрация бурового става, искривление скважин, а также поломки бурового оборудования, для предотвращения ко­ торых необходимо снижать осевое давление на буровой став и скорость его вращения.

Так как мерзлые грунты при изменении температуры меняют прочность, по мере проходки неоднородных по кре­ пости и льдосодержанию участков необходимо постоянно регулировать параметры и режим бурения. Параметры бурения регулирует персонал, обслуживающий буровые машины, при этом выбор наиболее оптимальных режимов бурения зависит от опыта бурильщиков. В процессе бу­ рения мерзлых грунтов происходит их разогревание; даже при самых лучших режимах бурения и исправном буро­ вом инструменте мерзлый грунт в скважине в процессе бу­

62

рения сохранить не удается, что создает большие труд­ ности в работе. Тепло, выделяющееся в процессе буре­ ния, а также подаваемый в скважину от компрессора сжа­ тый воздух с температурой +15—20°С не способствуют охлаждению шарошечного долота в скважине. Поэтому растаявший буровой шлам почти не выдается на поверх­ ность, а налипает на буровые штанги и стенки скважи­ ны, при этом образуются так называемые сальниковые грунтовые пробки. Зазоры между вращающимися шарош­ ками и опорными лапами запрессовываются глиной, в подшипники попадают твердые частицы, продувочные от­ верстия забиваются, вследствие чего шарошки заклинива­ ются, перестают вращаться, происходит их односторон­ нее истирание, что приводит к их быстрой порче. Износо­ стойкость шарошечных долот в таких условиях уменьша­ ется в 8 — 10 раз. Для очистки долот приходится извле­ кать буровой став из скважины.

Все это снижает скорость бурения мерзлых грунтов в 2—3 раза по сравнению с бурением скальных грунтов та­ кой же крепости.

Суть этого способа состоит в том, что при бурении ма­ шинами БТС-2 или БТС-150 вместо гладкотрубных штанг буровой став монтируют из специально изготовленных в мастерских Трансвзрывпрома шнеков с внутренними про­ ходными отверстиями для подачи сжатого воздуха на за­ бой скважины, для чего в серийно выпускаемых шнеках делают воздухопроходные ниппели. При пневмо-шнековой выдаче породы из скважины скорость бурения может быть повышена на 50—60%.

При бурении мерзлых грунтов следует регулярно про­ изводить очистку шнеков, штанг и долот от налипшего на

63

них шлама. При продолжительных перерывах в работе (свыше получаса) буровой став во избежание его замер­ зания следует извлекать из скважины.

В зимний период, когда скважины, забуренные в веч­ номерзлом грунте, будут сухими, наиболее целесообраз­ ным в условиях строительства БАМ может оказаться при­

происходит более продолжительное воздействие их на мас­ сив мерзлой породы за счет сравнительно длительной хи­ мической реакции, что улучшает качество дробления мерз­

забойки для скважин диаметром 75—100 мм принимают равной (5-М0)й?, а для скважин диаметром 100—150 мм равной (10:15) d, где d — диаметр заряда.

Мерзлые грунты, особенно с гравийно-галечными вклю­ чениями и глинистым заполнителем, являются плоходробимыми, для их дробления необходим увеличенный рас­ ход ВВ (до 1 —1,5 кг/м3).

Для дробления таких грунтов лучше всего применять врубовые схемы короткозамедленного взрывания.

Взрывание мерзлого грунта во избежание последую­ щего его смерзания лучше всего производить на неболь­ ших участках, это особенно следует выдерживать в пери­ од оттепелей, когда днем тепло, а ночью происходят зна­ чительные понижения температуры. Грунт, смерзшийся пос­ ле взрыва, экскаватор не сможет разрабатывать, а повтор­ ное бурение такого грунта почти невозможно. Поэтому сле­ дует учитывать, что лучше не допустить вторичного смерза­ ния грунта, чем рыхлить его вновь, так как повторное рых-

64

ление выполнять очень трудно и оно вызывает простои эк­ скаваторов.

Вгрунтах с небольшой влажностью (до 5—7%) при температуре воздуха —5—10°С объем взрывания может быть увеличен до величины, обеспечивающей работу экс­ каваторов в течение двух-трех суток.

Взимний период времени участки, подлежащие взрыв­

ному рыхлению, как правило, очищаются от снега за 1 — 2 дня до начала бурения. Для получения лучшего качест­ ва рыхления вечномерзлых грунтов в верхних слоях взры­ ваемого участка следует располагать заряды ближе к устью скважины за счет разделения их на 2—3 части промежу­ точной инертной забойкой.

Для рыхления грунтов в верхней части массива (в уров­ не забойки) следует между основными скважинами рых­ ления бурить неглубокие полускважины и заряжать их небольшими зарядами.

Взрывное рыхление вечномерзлых грунтов лучше все­ го производить в период устойчивых отрицательных темпе­ ратур. При производстве буровзрывчатых работ в теплое время года необходимо защищать грунт от оттаивания, сокращать перерывы между сменами и вести работы узким фронтом и круглосуточно с максимальной концентрацией буровых средств.

Буровзрывные работы по рыхлению мерзлых грунтов повсеместно выполняют с применением скважинных за­ рядов диаметром 60—105 и 150 мм. Для этих целей при­ меняют буровые машины БТС-60, БТСМ, БТС-150.

В тех случаях когда грунт рыхлят не для укладки в насыпь (вырезки, не пригодные для отсыпки насыпей), эко­ номичнее всего бурить скважины диаметром 150 мм и применять буровые машины БТС-150. Если требуется по­ вышенное качество рыхления грунта, целесообразнее при­

Во всех случаях разработки вечномерзлых грунтов не­ обходимо вначале производить пробные взрывы для рых­ ления небольшого объема грунта, чтобы установить наибо­ лее рациональные параметры расположения скважин и зарядов на объекте работ.

ОРГАНИЗАЦИЯ БУРОВЗРЫВНЫХ РАБОТ ПРИ ОБРАЗОВАНИИ СКАЛЬНЫХ ВЫЕМОК

Разработка скальных выемок включает три этапа их выполнения: производство подготовительных и буровых (или проходческих) работ, взрывание и экскавация грунтов.

Подготовительные работы. В процессе выполнения под­ готовительных работ производят планировку участка вы­ емки, удаляют нескальный грунт (вскрышу), на участках буровых работ делают водоотводы (пни, (валуны и т, п. должны быть предварительно убраны). В необходимых случаях должны быть проведены воздухопроводы, подведе­ ны электрические линии и организовано освещение, устро­ ены блиндажи, патронировочные, места укрытия.

Особое внимание на проведение подготовительных ра­ бот обращают при сооружении выемок на косогорах. Для работы буровых машин на косогорных участках трассы нарезают технологические полки-уступы шириной не ме­ нее 3,5 м. Выходы скальных пород подрывают, а грунт убирают бульдозером.

На заболоченных участках трассы должны быть сде­ ланы хорошие подъездные пути для подвоза ВВ, долот, штанг, коронок, горюче-смазочных материалов и т. д. Та­ кие дороги устраивают из каменной отсыпки или в виде сланевых временных дорог. Водоотводные канавы устраи­ вают только с нагорной стороны не ближе 5—10 м от вы­ работок с уклоном, обеспечивающим хороший сток воды.

К производству буровзрывных работ разрешается при­ ступать лишь при наличии проекта, в котором содержатся

66

указания по организации бурения, заряжания и забойки скважин, дроблению негабаритов, приведены радиусы опасных зон и мероприятия по технике безопасности. В проекте должны быть указаны требуемое количество ма­ шин, их марки, потребность в буровом инструменте раз­ личных типов и т. д. В проекте приводятся основные тех­ нические данные по размещению выработок, диаметру скважин, перебуру, схемам взрывных сетей. В проекте дает­ ся подсчет потребного количества взрывчатых материалов.

Проект производства взрывных работ должен быть со­ гласован с руководством организации, ведущей земляные работы, а в отдельных случаях также с исполкомом Сове­ та депутатов трудящихся. Перед разработкой выемки про­ изводитель взрывных работ должен детально изучить вы­ данную проектную документацию, ознакомить с ней мас­ теров и рабочих.

Буровые работы. Перед началом бурения на выемке разбивают места расположения скважин или других выра­ боток. Разбивка должна быть выполнена тщательно, с использованием угломерных инструментов. Глубину буре­ ния скважин следует уточнять с помощью нивелиров. Пос­ ле разбивки места расположения скважин закрепляют кольями с указанием на них глубины бурения, а также угла наклона и диаметра.

Буровые бригады и взрывники должны иметь выписку на производство буровых и зарядных работ.

Для бурения скважин на выемках в основном приме­ няют машины шарошечного и пневмоударного бурения БТС-150, БМК-4, СБМК-5. Готовятся к серийному произ­ водству буровые машины БТС-75, СБШ-160. Для бурения мерзлых грунтов в условиях строительства БАМ спроек­ тирована и готовится к промышленному выпуску буровая машина БТСМ, которая заменит машину БТС-60.

В качестве рабочих инструментов для шарошечного бурения скважин в некрепких скальных породах V и VI групп используют зубчатые шарошечные долота типа Т

и ТЗ, а в более крепких породах VII и VIII групп — арми­ рованные долота типа ОК.

Наиболее интенсивно бурение можно вести ударно-ша­ рошечным способом, сущность которого состоит в том, что шарошечному долоту, работающему в режиме враща­ тельного бурения дополнительно сообщают удары, созда­ ваемые погружным пневмоударником, включенным в бу­ ровой став. При этом сжатый воздух, идущий от компрес­ сора по буровому ставу, первоначально приводит в дейст­ вие пневмоударник, а затем идет в забой скважины для охлаждения шарошечного долота и выдачи буровой крош­ ки на поверхность. При ударном воздействии на шарошеч­ ное долото его зубки сильнее внедряются в породу, при этом увеличивается скол породы зубком и повышается ско­ рость бурения.

В качестве породоразрушающего инструмента в креп­ ких породах можно применять долота 145-ОК и пневмо­ ударник (типа П-125) с осевой продувкой и энергией одно­ го удара 12—14 кгс-м. При этом подача воздуха на забой должна быть не менее 9 м3/мин.

Смену изношенных шарошечных долот целесообразно производить в начале или конце рабочего дня или в нача­ ле бурения новой скважины в зависимости от глубины скважин, износостойкости долот и т. п. В слаботрещино­ ватых, а также в крепких, но слоистых породах шарошеч­ ное бурение следует вести на максимальном осевом уси­ лии на буровой став, равном 80—100 кгс на 1 мм диамет­ ра долота, а при ударно-шарошечном бурении— 50—70 кгс, на 1 мм долота при частоте вращения 100—120 об/мин

идавлении сжатого воздуха не менее 5 ат.

Внекрепких слаботрещиноватых породах осевое уси­

лие при шарошечном бурении следует уменьшать до 60— 80 кгс при увеличенной до 150 об/мин частоте вращения.

В сильнотрещиноватых породах бурение следует вести при осевом усилии 60—80 кгс на 1 мм диаметра долота при частоте вращения.60—80 об/мин.

68

Пневмоударное бурение скважин следует вести при осе­ вом усилии от 4 до 10 кгс на 1 мм диаметра долота (уси­ лие устанавливают в зависимости от крепости породы при частоте вращения бурового состава 40—60 об/мин).

В процессе бурения необходимо следить за тем, чтобы выдача породы из скважины была равномерной. Прекра­ щение выдачи буровой крошки свидетельствует о том, что продувочные отверстия долота засорены и требуется их прочистка либо замена. Вынесенную из скважины буро­ вую крошку необходимо удалять специальной изогнутой лопатой, но ни в коем случае не руками, так как это может привести к несчастному случаю.

После окончания бурения все скважины плотно закры­ вают пробками из дерева или бумажными пыжами. В дож­ дливый период года во избежание попадания воды в скважины между ними следует делать отводы (водопропуски).

Взрывание и экскавация грунта. Взрывание сухих скаль­ ных массивов лучше всего выполнять по всей длине выем­ ки за один прием. Однако в условиях строительства БАМ, когда скальные массивы часто будут обводнены, участок выемки, подготовленный к взрыву, должен иметь неболь­ шой объем для обеспечения трех-четырехсуточной работы экскаватора.

Для уменьшения простоев экскаваторов при подготовке и проведении взрывов целесообразно, если позволяют ус­ ловия, вести разработку выемок с двух сторон, производя буровзрывные работы и экскавацию на разных концах вы­ емки. Разработку выемки, включая буровые, взрывные и экскаваторные работы, ведут в соответствии с технологи­ ческой картой или сетевым графиком.

69

ВИДЫ ВЗРЫВНЫХ РАБОТ, ВЫПОЛНЯЕМЫХ ПРИ СООРУЖЕНИИ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА

При сооружении скальных выемок и полувыемок под железные и автомобильные дороги могут иметь место сле­ дующие виды взрывных работ: взрывное рыхление скаль­ ных массивов; взрывание скальных пород на выброс; на­ правленное взрывание; взрывание на сброс; дробление ва­ лунов, негабаритов и т. д.; взрывание на обрушение; взры­ вание сезонно- и вечномерзлых грунтов; взрывание для удаления болотистого грунта перед отсыпкой насыпей; взрывание при спрямлении русел рек, выравнивании дна болот и т. д.

Методы взрывных работ следует выбирать исходя из конкретных местных условий и требований проекта. Так как насыпи экономически выгоднее возводить из скальных

ление.

Железнодорожные скальные выемки чаще всего имеют ограниченную ширину по низу, равную 8—12 м. При соору­ жении земляного полотна под два пути, а также при строи­

скальная порода, тем круче делают откос. По условиям безопасности и возможности зачистки откоса экскаватор­

торов с ковшами емкостью 0,65—1,25 м3 эта высота нахо­ дится в пределах от 5 до 8 м.

70