Расчет параметров взрыва и производство работ при взрывании на рыхление, сброс и обрушение на крутых косогорах скважинными зарядами
4.20. Выбор метода взрывания и разработки полувыемки на крутом косогоре и прижиме зависит от характеристики рельефа и инженерно-геологических условий. Косогоры и прижимы по крутизне разделяются на несколько категорий: на участки до 30°, от 30 до 60-65° и более 65°; по инженерно-геологическим условиям - на прикрытые малым (до 1 м) или большим (свыше 1 м) слоем делювия (элювия) или с открытым выходом коренных скальных грунтов; по условиям подъезда к трассе дороги - на доступные и недоступные для непосредственного подъезда средств разработки без значительных дополнительных земляных работ.
4.21. Выемки или полувыемки в скальном массиве на косогоре со склоном до 30° образуются с применением взрывов на рыхление; при большой крутизне склона - до 60-65° - взрывами рыхления или на сброс (рис. 13), а при крутизне более 65° - взрывами на обрушение (рис. 14). В общем случае при образовании полувыемки на крутом косогоре или прижиме должна быть пройдена рабочая тропа, затем технологическая полка шириной до 3 м и, наконец, рабочая полка шириной 5-6 м для установки, работы и перемещения тяжелых буровых машин и землеройной техники (рис. 15).
0211S10-11914
Рис. 13. Схема взрыва на сброс
Образованная взрывным способом на склоне прижима или крутом косогоре рабочая тропа до установки на нее буровых станков должна быть полностью очищена от взорванного грунта.
При проходке рабочей тропы необходимо предусмотреть мероприятия, обеспечивающие безопасность работ по сборке откосов выше тропы.
На участках непосредственного выхода коренных скальных грунтов на поверхность склона прижима для образования тропы могут применяться шпуровые заряды или скважинные заряды диаметром 105 мм.
Перемещение рабочего персонала должно осуществляться с применением альпинистских методов страховки рабочих на местах бурения, взрывания или работы ломиками и киркой. Расширение тропы до технологической полки производится в этом случае при рыхлении и частичном сбросе грунта взрывом с использованием метода шпуровых или скважинных зарядов. При этом предпочтительны скважинные заряды.
0211S10-11914
Рис. 14. Схема взрыва на обрушение
0211S10-11914
Рис. 15. Технологическая схема разработки полувыемки на крутом косогоре:
1 - бурение шпуров перфоратором; 2 - образование тропы взрывом; 3 - бурение скважин станком БМК-4; 4 - рыхление грунта взрывом; 5 - нарезка технологической полки бульдозером; 6 - бурение скважин машиной СБШ-160; 7 - рыхление взрывом; 8 - разработка грунта экскаватором
На участках крутого склона или прижима, прикрытых малым слоем (до 1 м) делювия, рабочая тропа прокладывается вручную с применением лопат и кирок.
При наличии большого слоя (более 1 м) делювия рабочая полка образуется с помощью бульдозера на мощном тракторе.
Рабочую тропу или полку в делювиально-элювиальном слое породы следует прокладывать в теплое время года.
В тех случаях, когда скальный массив имеет крутой склон, полка на скальном участке трассы может прокладываться с торца проходкой с "головы" короткими участками путем взрывов на сброс.
Для образования крутых и устойчивых откосов при устройстве полувыемок на участках крутых косогоров и прижимов взрывом на сброс рекомендуется применение контурного взрывания. При этом снижается объем дорогостоящих и трудоемких скальных работ и повышается эксплуатационное качество земляного полотна.
В других условиях для образования откосов крутизной 1:0,5 и более следует применять наклонные откосные скважины уменьшенного диаметра (105 мм и менее) со сближенным их расположением в ряду в плоскости откоса.
4.22. При строительстве инженерных объектов в сложных условиях с повышенными экологическими требованиями разработку скального грунта на косогорах при угле склона меньше 30° следует производить взрывами на рыхление.
В случае заложения откоса выемки крутизной 1:0,2 или круче необходимо применять контурное взрывание. При более пологом заложении полувыемок возможно применение откосного ряда скважины.
Расчет параметров скважинных зарядов рыхления и их расположения на взрываемом блоке производится согласно формулам (1; 2). Существенным отличием разработки выемок на косогоре является сложность получения ровной поверхности подошвы при взрыве 1-го ряда (ближайшего к поверхности косогора) скважинных зарядов из-за возможности скола грунта на поверхность косогора и, как результат, "ухода" рабочей площадки.
Для предотвращения этого явления рекомендуются следующие мероприятия:
конструкцию заряда 1-го ряда скважин рыхления необходимо применять согласно рис. 16;
основные параметры заряда определяются по формулам:
hПЕР=0,2cos W
hПЕР - величина перебура, м;
QД=0,8cos WР
QД - масса донного заряда, кг;
hИН=810dC
hИН - величина инертного промежутка, м,
где W - величина ЛСПП, м; Р - вместимость скважины, кг/м; - угол склона косогора, град; hИН - диаметр скважины, м.
0211S10-11914
Рис. 16. Конструкция заряда в скважинах первого ряда
Следует избегать порядного или одновременного взрывания группы смежных зарядов 1-го ряда.
Для уменьшения сброса при рыхлении грунта следует применять врубовые или диагональные схемы взрывания с направлением отбойки в сторону законтурного массива.
Особенностью рыхления горных пород при уширении существующих выемок или полок до проектного контура является возможность рассредоточения фронта работы, что позволит более высокими темпами вести строительство инженерных сооружений.
При возможности создания пионерной тропы вдоль контура уширяемой выемки по ее верхнему заложению возможна следующая схема ведения взрывных работ на рыхление (рис. 17).
С пионерной тропы бурят ряд контурных скважин в плоскости контура, а с действующей выемки (рабочей полки) бурят веера скважин рыхления. Скважины рыхления не добуривают до контура выемки (плоскости расположения контурных скважин) на величину (вК, м).
вК=0,5W, (17)
где W - ЛСПП зарядов рыхления, м.
Параметры расположения скважин в веерах следующие:
а=(1,11,2)W; (18)
в=(0,850,95)W, (19)
где а - максимальное расхождение скважин в веере, м; в - расстояние между веерами, м.
0211S10-11914
Рис. 17. Уширение выемок с применением контурных скважин:
1 - веерные скважины рыхления; 2 - контурные скважины
Скважины в веере располагают равномерно по сечению дорабатываемого объема выемки. Длина незаряженной части скважины (аналог забойки) составляет примерно (ll,3)W. Верхняя скважина каждого веера располагается на расстоянии (11,5)W от свободной поверхности косогора. При создании зарядов в веерных скважинах рыхления используют пневмозаряжание. В качестве ВВ рекомендуется использовать самые мощные ВВ, допущенные к пневмозаряжанию.
Заряды в контурных скважинах взрывают одновременно в первую очередь по сравнению с зарядами рыхления. Заряды в веерах рыхления рекомендуется взрывать одновременно с замедлением между веерами.
При невозможности создания пионерной тропы для размещения легкого бурового оборудования по верхнему заложению выемки рекомендуется лобовая разработка уширяемой выемки короткими участками. Размещение веерных скважин рыхления, их параметры, конструкция заряда и технология взрывания в этом случае остаются теми же, что и в описанной выше технологии. В плоскости откоса в лоб забоя бурят отрезной ряд веерных скважин. Максимальное расстояние между ними рекомендуется принимать равным (м):
 (20)
где Р - вместимость скважины, кг/м; е - относительная работоспособность ВВ; q - расчетный удельный расход ВВ на рыхление, кг/м3.
Максимальная высота забуривания веерных скважин определяется конструкцией бурового органа. Откосные веерные скважины можно недобуривать до свободной поверхности косогора на расстояние (hB, м) вдоль плоскости откоса, определяемое по формуле
hB=(23)aMAX. (21)
Меньшие значения рекомендуется при крупноблочных грунтах с неблагоприятным расположением системы трещин. В сильно трещиноватых грунтах целесообразно недобуривать на большее расстояние.
Для повышения качества откоса выемки при веерном расположении откосных скважин необходимо обеспечивать высокую точность забуривания и бурения (отклонение скважины от проектной плоскости не должно превышать 1°). При такой точности бурения рекомендуемая длина заходки lЗ составляет (2535) м.
В качестве ВВ необходимо применять гранулированные взрывчатые вещества, допускаемые к пневматическому заряжанию и обладающие низкой скоростью детонации и энергетическими показателями.
4.23. При взрывании на сброс, выполняемом, как правило, методом скважинных зарядов, объем грунта, предназначенный к перемещению взрывом, может составить до 70% от проектного объема полувыемки.
Диаметр основных скважин должен быть максимальным. Общее потребное количество ВВ определяют как сумму величин всех зарядов сосредоточенной формы с учетом поправки на косогорность. Рассчитанную суммарную величину расхода ВВ следует уменьшать на (2030)%.
Для уменьшения разрушения откосов и увеличения вместимости скважин их следует бурить с наклоном, возможно более близким к углу заложения откоса.
Расстояния а между скважинами в ряду должны быть менее (0,80,85) кратчайшего расстояния W от центра зарядов до поверхности косогора или до соседнего заряда скважин (рис. 18). Если при однорядном расположении скважин общее потребное количество ВВ не вмещается в скважины, то следует увеличить число рядов скважин. При этом должно соблюдаться условие а(0,70,8)в.
Величину перебура и длину "забойки" следует определять так же, как и для скважинных зарядов рыхления.
0211S10-11914
Рис. 18. Схема расположения скважинных зарядов при взрывах на сброс
При многорядном взрывании длину "забойки" в крайнем ряду скважин с низовой стороны косогора необходимо уменьшать в 1,5-2 раза.
При многорядном расположении скважин взрывание их следует осуществлять порядно с замедлением 25,0-100 мс, начиная с низовой стороны. В каждом ряду скважины должны взрываться одновременно.
Перемещение оставшейся части взорванного грунта при взрывах на сброс производят бульдозером под откос в низовую сторону или в насыпь автосамосвалами с погрузкой экскаваторами. При этом приоткосная часть должна разрабатываться только экскаваторами с одновременной оборкой откосов от неустойчивых и нависающих выступов грунта.
4.24. Взрывы на обрушение, как правило, применяются при разработке глубоких скальных выемок большой крутизны. Качество дробления грунтов при обрушении зависят от их сложения - толщины слоев и степени трещиноватости.
Устройство полувыемок с применением взрывов на обрушение в тех случаях, когда возможна доставка и работа буровых средств с нагорной стороны, необходимо выполнять с использованием скважинных зарядов, пробуренных сверху вниз. В этом случае скважинные заряды обрушения закладывают друг от друга на расстоянии аОБ=(0,60,8)W, м. При поперечной слоистости грунтов принимают меньшие значения аОБ. Диаметр скважин следует принимать в пределах (100150) мм.
Величины зарядов ВВ в скважинах при взрывании на обрушение определяют по вместимости 1 пог. м скважины и длине зарядов, устанавливаемой на поперечном профиле, с учетом перебура и за вычетом длины "забойки". Расчетная величина зарядов QОБ должна быть проверена на соответствие объемной нагрузке при указанном ниже удельном расходе ВВ qОБ. Объемная нагрузка VОБ (м3) в этом случае определяется из выражения
VОБ=аОБВН, (22)
где Н - высота обрушаемой части уступа, м; В - ширина указанной части уступа в уровне подошвы, м.
Удельный расход ВВ принимается, в зависимости от группы грунтов и величины  где Wnn - величина ЛПС в уровне основания скважины.
Для грунтов VI-IX групп и величины =(0,150,2) расход ВВ следует принимать равным (0,10,2) кг/м3, для грунтов VIII-IX групп и выше величины <0,15 q=0,66 расход ВВ равен (0,50,7) кг/м3.
Если расчетная величина скважинного заряда QОБ, проектируемая в виде сплошной колонки, превышает величину VОБqОБ, то его следует выполнять прерывистой конструкции, уменьшая общую величину заряда в скважине; если заряд недостаточен, то скважины следует соответственно сблизить.
Длина перебура скважин при взрывах на обрушение должна назначаться в пределах (0,250,4) W в зависимости от прочности грунтов принятого типа ВВ.
Длина "забойки" должна быть не менее величины W. При отношении Н/В2 в верхней части заряда необходимо предусматривать устройство воздушного или другого инертного промежутка.
Для обеспечения устойчивости откоса при повышенной крутизне следует применять при обрушении контурное взрывание. При этом контурный ряд скважин бурят строго в плоскости откоса, а скважины обрушения располагают на расстоянии ВК от контурных скважин. Величина ВК равна половине W (ЛСПП) зарядов обрушения, рассчитанной по формуле (17), как для зарядов рыхления.
В случаях невозможности устройства подъездов и установки станков для бурения скважин обрушения сверху необходимо применять технологию взрывания обрушением, с использованием горизонтальных скважин (рис. 19).
Горизонтальные скважины следует располагать вблизи основания выемки на расстоянии равном (м):
BО=0,5W, (23)
где W - величина ЛСПП.
Количество скважин обрушения рассчитывается по формуле
 (24)
0211S10-11914
Рис. 19. Схема взрыва на обрушение горизонтальными скважинными зарядами
0211S10-11914
Рис. 20. Схема взрыва на обрушение веерными скважинами
а масса заряда в скважине по формуле
Q=qB3sin3(0,4+0,6ctg),
где Q - масса заряда в скважине, кг; Р - вместимость скважин, кг; q - расчетный удельный расход на выброс, кг/м3.
Скважины располагают равномерно вдоль площадки основания выемки в 12 ряда. При этом величина расстояния до контура выемки от скважин обрушения не должна быть меньше 0,5W.
Для снижения сейсмического эффекта рекомендуется взрывать заряды обрушения короткозамедленно, начиная с зарядов, ближайших к свободной поверхности косогора.
При невозможности забурить контурный ряд сверху, в лоб забоя в плоскости откоса бурят отрезной ряд веерных скважин (рис. 20).
Параметры расположения веерных скважин отрезного ряда, конструкция заряда, технология бурения и заряжания рекомендуется принимать согласно рекомендациям по ведению БВР методом рыхления при уширении выемок лобовым забоем.
Откосный или контурный ряд скважинных зарядов при обрушении должен взрываться в первую очередь.
|
