Разработка взрывной технологии уплотнения оплывающих песчаных грунтов семинар № 5 Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

© У.Ф. Насиров, Ю.Д. Норов, Б.Р. Раимжанов, 2009

УДК 622.235(043.3)

У. Ф. Насиров, Ю.Д. Норов, Б.Р. Раимжанов

РАЗРАБОТКА ВЗРЫВНОЙ ТЕХНОЛОГИИ УПЛОТНЕНИЯ ОПЛЫВАЮЩИХ ПЕСЧАНЫХ ГРУНТОВ

Семинар № 5

Ш Ш ри образовании выемок в водо-

-М. Л. насыщенных, несвязанных грунтах массовыми взрывами на выброс нами наблюдалось их заплывание грунтом. Основные причины этого - разрушение под действием энергии взрыва малоустойчивой структуры водонасыщенного грунта и переход его в разжиженное состояние. Поперечный профиль сечения выемки, образованный взрывом обвалованных грунтом траншейных зарядов выброса в оплывающих песчаных грунтах, приведен на рис. 1.

Для оценки условий наибольшего разрушения структуры разжижения и последующего уплотнения в оплывающих песчаных грунтах проведены глубинные взрывы зарядов взрывчатых веществ (ВВ) различной массы на разных глубинах заложения с целью выбора их оптимальных параметров. Оптимальные параметры глубинных взрывов с целью уплотнения грунтов взрывами глубинных зарядов различной массы определялись на глубине 5 м (а), а одинаковой массы, равной 6 кг, - на различных глубинах (б). Зависимости осадки поверхности грунта при взрывах глубинных зарядов приведены на рис. 2.

Установлено, что наибольший эффект уплотнения достигается при зарядах, близких по эффекту к максимальному камуфлету, так как при этом наибольшая часть энергии используется на разрушение структуры грунта.

Как видно из рис. 2, а, при глубине, равной 5 м, и массе заряда ВВ 6 кг достигается максимальный камуфлет взрыва.

При меньшей глубине заложения заряда ВВ происходит разрыхление грунта или образуются воронки выброса, что недопустимо при уплотнениях в оплывающих песчаных грунтах.

С увеличением глубины заложения ВВ сверх максимального камуфлета уменьшается возможность разрушения структуры грунта вследствие увеличения сжимающих напряжений в скелете грунта под действием его веса по сравнению с действующими нагрузками при взрыве.

На основании проведенных опытнопромышленных взрывов определены оптимальные параметры глубинных взрывов в оплывающих песчаных грунтах по размерам зоны. Установлено, что оптимальный проектный контур выемки, образующийся при взрывах на выброс, получается при ширине полосы размещения зарядов в плане, равном 1,52,0 ширины выемок, а мощность взрываемой толщи должна составлять 1,5 глубины выемок. При этом ширина об-валовки траншейных зарядов ВВ грунтом, извлекаемой в проектном контуре выемок, должна быть равной 1/2 ширины выемок по оси симметрии.

Рис. 1. Поперечный профиль сечения выемки, образованный взрывами обвалованных грунтом траншейных зарядов выброса, в оплывающих песчаных грунтах на объекте "Строительство коллектора Предвосточного "Чинка" в Акватории Аральского моря ПКПК 71+50+74+25: 1 -

проектный контур сечения выемки; 2 - контур сечения выемки после взрыва на выброс

а 6

Э.см

Рис. 2. Зависимости осадки поверхности грунта @) при взрывах глубинных зарядов различной массы на глубине 5 м (а) и одинаковой массе (6 кг) на различных глубинах (б)

В результате экспериментальных исследований получен эмпирический коэффициент для мелко-, средне- и крупнозернистых песков, значения которого приведены в табл. 1.

Исследованиями установлена обобщающая закономерность размеров зоны проработки, изменения радиуса эффективного действия взрыва и глубины уплотнения грунта в виде зависимости па-

раболического типа с показателем 1/3 от массы зарядов ВВ и их глубины заложения, обеспечивающая максимальный камуфлет взрыва и эффект уплотнения. Абсолютные значения результатов экспериментальных исследований приведены в табл. 2-4.

Таблица 1

Значения эмпирического коэффициента для мелко-, средне-и крупнозернистых песков

Наименование песка Степень плотности Коэффициент

Мелкозернистый 0-0,2 5

Среднезернистый 0,3-0,4 4

Крупнозернистый 0,4-0,5 3

Таблица 2

Результаты измерения величины радиусов эффективного действия взрыва и зоны уплотнения в зависимости от массы камуфлетного скважинного заряда ВВ и глубины их заложения для крупнозернистых песков со степенью плотности 0,4-0,5

Масса заряда ВВ д, кг Глубина заложения заряда ВВ И, м Глубина уплотнения Иуп, м Радиус эффективного действия взрыва, Яэ, м

2 3,0 5,0 3,8

4 4,0 6,5 4,8

6 5,0 7,0 5,8

8 5,6 8,2 6,2

10 6,0 9,0 6,5

12 6,2 9,5 6,7

14 6,5 9,7 6,8

16 6,6 10,0 7,0

Таблица 3

Результаты измерения величины радиусов эффективного действия взрыва и зоны уплотнения в зависимости от массы камуфлетного скважинного заряда ВВ и глубины их заложения для среднезернистых песков со степенью плотности 0,3-0,4

Масса заряда ВВ д, кг Глубина заложения заряда ВВ И, м Глубина уплотнения Иуп, м Радиус эффективного действия взрыта, Яэ, м

2 3,0 5,0 5,0

4 4,0 6,5 6,5

6 5,0 7,0 7,2

8 5,6 8,2 8,0

10 6,0 9,0 ,8 8,

12 6,2 9,5 9,0

14 6,5 9,7 9,5

16 6,6 10,0 10,0

Установлено, что с увеличением глубины заложения заряда от 3 до 6 м масса заряда ВВ, обеспечивающая максимальный камуфлет взрыва и эффект уплотнения, возрастает от 6 до 7,3 кг. Радиус эффективного действия взрыва при этом

увеличивается, соответственно, от 4,5 до 5,5 м для крупнозернистых песков со степенью плотности 0,4-0,5; от 6 до 7,3 м - для среднезернистых песков со степенью плотности 0,3-0,4; от 7,0 до 9,0 м

Таблица 4

Результаты измерения величины радиусов эффективного действия взрыва и зоны уплотнения в зависимости от массы камуфлетного скважинного заряда ВВ и глубины их заложения для мелкозернистых песков со степенью плотности 0-0,2____________________________________________

Масса заряда ВВ д, кг Глубина заложения заряда ВВ И, м Глубина уплотнения Иуп, м Радиус эффективного действия Взрыта, Яэ, м

2 3,0 5,0 6,0

4 4,0 6,5 8,0

6 5,0 7,0 9,0

8 5,6 8,2 10,0

10 6,0 9,0 11,0

12 6,2 9,5 11,5

14 6,5 9,7 12,0

16 6,6 10,0 12,5

- для мелкозернистых песков со степенью плотности 0-0,2.

Нами разработан и экспериментально проведен способ [1] образования удлиненных выемок взрывами обвалованных грунтом траншейных зарядов выброса в оплывающих песчаных грунтах.

Задачи данного способа: создание выемок большой ширины с проектным контуром в оплывающих песчаных грунтах с предварительным уплотнением глубинными взрывами скважинных зарядов ВВ для уплотняющей взрывной проработки грунтового массива. При этом ширина полосы размещения зарядов ВВ в плане равняется 1,5-2В ширине выемок, мощность взрываемой толщи -1,5Н проектной глубины выемки. При этих параметрах экспериментально учтены и проверены размеры обваловки траншейных зарядов ВВ грунтом, шириной равной 1/2В ширины выемки.

При данном способе опытный взрыв был выполнен по следующей схеме: нарезали центральную пару щелей по оси симметрии на расстоянии друг от друга 8,0±0,5 м шириной 0,8 м, глубиной, равной проектной глубине выемки экскаватором ЭТЦ-252. Далее произвели гидроизоляцию

щелей по методике [2] и разместили в них заряды ВВ из расчета 3,5-3,75 кг/м3, произвели их обваловку при угле наклона поверхности насыпи к горизонту 20-300 и шириной 1/2В выемки. По обе стороны проектного сечения выемки расположили глубинные скважинные заряды шириной полосы размещения в плане, равной В/4 ширины выемки. Заряд ВВ массой 6 кг заложили на глубину 5 м в скважины сеткой 5х5 м и взорвали с порядным замедлением 25 мс. На следующий день выполнили основной взрыв обвалованных грунтом траншейных зарядов ВВ на выброс. На рис. 3 представлена схема образования трапециевидной траншеи по предложенному способу.

В процессе его применения в оплывающих песчаных грунтах при малой глубине выемки 3-5 м и большой ширине 40-50 м можно достичь проектного профиля без производства дополнительных работ.

Учитывая крайние сложности производства работ по образованию удлиненных выемок в оплывающих песчаных грунтах взрывами траншейных зарядов выброса на объектах государственного объединения "Средазспецстрой", принято решение использовать разработанный новый способ образования удлиненных вы-

Рис. 3. Способ образования удлиненных выемок взрывами на выброс обвалованных грунтом траншейных зарядов выброса в оплывающих песчаных грунтах: 1 - проектный контур сечения; 2 - фактический контур сечения после выемки; 3 - траншейные заряды выброса; 4 - глубинные ка-муфлетные скважинные заряды ВВ; 5 - обваловка траншейных зарядов ВВ; Н - глубина выемки; В - ширина выемки поверху; А - ширина выемки по дну; 1 - глубина камуфлетного скважинного заряда ВВ; ф - угол откоса грунтовой обваловки; а - расстояние между траншейными зарядами выброса.

емок большой ширины с проектным контуром, предусматривающим получение взрывами на выброс выемки без последующей доработки профиля её сечения.

Разработанный способ образования выемок большой ширины взрывами на выброс в оплывающих песчаных грунтах с предварительным уплотнением глубинными камуфлетными скважинными зарядами ВВ прошел промышленные испытания на объектах государственного объединения "Средазспецст-рой" и проводился в мелкозернистых песках и суглинках. Грунтовые воды находились на глубине 2,5-2,65 м. По обе стороны продольной оси выработки на расстоянии 8,0±0,5 м, определенном по методике [3], нарезали две щели глубиной до уровня грунтовых вод, шириной 0,8 м каждая.

Гидроизоляцию щелей производили разработанным способом [4] и размещали в этих щелях заряды промышленных ВВ с удельным расходом 3,5 кг/м3. В качестве промышленного ВВ применяли граммонит 79/21 и граммонит 82/18. Мешки порошкообразного аммонита

№6ЖВ использовали в качестве промежуточных детонаторов, которые устанавливали через каждые 50 м. Между ВВ и промежуточными детонаторами размещали не менее двух ниток детонирующего шнура марки ДШЭ-12.

После зарядки осуществляли забойку и обваловку траншейных зарядов ВВ. Ширина обваловки грунтом траншейных зарядов ВВ, которые извлекали в проектном контуре выемок, составляла

0,5 ширины по дну выемки. Угол наклона обваловки к горизонту - 200. По обе стороны сечения выемки располагали глубинные камуфлетные скважинные заряды ВВ шириной полосы их размещения 1/4 ширины поверху удлиненной выемки В. Камуфлетный скважинный заряд ВВ по 6 кг каждый размещали на глубине в полтора раз превышающей глубины выемки. В скважину погружали трубу с открывающимся дном диаметром 200 мм, опускали заряд ВВ, после чего трубу извлекали. Сетка камуфлет-ных скважинных зарядов составляла 5х5 м, а взрывание проводилось замедлением 25 мс. На следующий день был вы-

полнен основной взрыв обвалованных грунтом траншейных зарядов выброса.

Наблюдения показали, что в результате многократных нагрузок, создаваемых при взрыве глубинных скважинных зарядов ВВ и под собственным весом грунтовой обваловки происходит уплотнение грунта. Разжиженный грунт в течение нескольких суток заполняет ка-муфлетные полости, образованные взрывами скважинных зарядов ВВ. В результате взрыва основного заряда ВВ образовалась выемка, контур которой достаточно соответствовал проектному.

Фактический расход ВВ составил 58800 кг, а выброс грунта - 91 %. В результате опытно-промышленных взрывов определены размеры максимальной высоты и ширины навала грунта, образо-

1. Патент № IDP 04704 (РУз). Способ образования выемок в оплывающих песчаных грунтах. / Норов Ю.Д., Абдуллаев Ш.Н., Тух-ташев Б.Т. Зарегистрирован в государственном реестре изобретений Республики Узбекистан 23.02.2001 г. Опубл. в бюлл. изобр. Республики Узбекистан, №2, 2001.

2. Gilman J. Dislocation dynamics and the response of materials. J. Applied Mechanics Revue. 1968. V. 21, - N 8. - Р. 767-783.

3. Норов Ю.Д., Тураев А. С., Абдуллаев Ш.М., Носиров У.Ф., Йулдошев У.У. Руково-

вавшегося на бортах выемок, которые составили 2,3 и 168 м.

Производственные испытания подтвердили эффективность разработанного способа образования удлиненных выемок в оплывающих песчаных грунтах взрывами траншейных зарядов выброса с предварительным уплотнением дна и бортов выемок камуфлетными скважинными зарядами ВВ.

Данная работа проводилась по государственному заказу Центра по науке и технологиям при Кабинете Министров Республики Узбекистан на выполнение прикладных научных исследований П.6.2.5 - «Обоснование и разработка новых способов образования удлиненных выемок в оплывающих песчаных грунтах взрывами траншейных зарядов выброса».

-------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

дство по применению способа образования выемок взрывами обвалованных грунтом траншейных зарядов выброса в оплывающих песчаных грунтах. - Ташкент: Фан, 2000. - 9 с.

4. Патент № ГОР 04703 (РУз). Способ заполнения траншеи термосодержащим веществом. /Норов Ю.Д., Шарипов Э.А., Абдурахи-мов Х.А., Тураев А.С., Насиров У.Ф. Зарегистрирован в государственном реестре изобретений Республики Узбекистан от 03.12.1999 г. Опубл. в бюлл. изобр. Республики Узбекистан, №1, 2001. ВШИ '

Коротко об авторах ______________________________________________________________

Насиров У.Ф. - ректор, кандидат технических наук, доцент,. Навоийский государственный

горный институт,

Норов Ю.Д., Раимжанов Б.Р. - Навоийский горно-металлургический комбинат, г. Навоий, Республика Узбекистан.

Доклад рекомендован к опубликованию семинаром № 5 симпозиума «Неделя горняка-2009». Рецензент д-р техн. наук, проф. В.А. Белин.

Файл:

Каталог:

Шаблон:

1т

Заголовок:

Содержание:

Автор:

Ключевые слова:

Заметки:

Дата создания:

Число сохранений:

Дата сохранения:

Сохранил:

Полное время правки: 9 мин.

Дата печати: 24.03.2009 0:14:00

При последней печати страниц: 6

слов: 1 869 (прибл.)

знаков: 10 657 (прибл.)

2_Насиров5

Н:\Новое по работе в универе\ГИАБ-2009\ГИАБ-5\9 С:\и8ег8\Таня\АррВа1а\Коатіп§\Місго80й\Шаблоньі\Когта1.до

© В

Пользователь

13.03.2009 13:00:00 4

17.03.2009 13:36:00 Пользователь