CC BY
66
- © Б.Н. Кутузов, В.А. Белин,
М.И. Ганопольский, 2014
УЛК 622.235
Б.Н. Кутузов, В.А. Белин, М.И. Ганопольский
КРИТЕРИИ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ ВЫБОР СПОСОБА ПРОИЗВОДСТВА СПЕЦИАЛЬНЫХ ВЗРЫВНЫХ РАБОТ
Рассмотрены вопросы, связанные с подготовкой и производством специальных взрывных работ, выполняемых в строительстве и на реконструкции предприятий, и критерии, определяющие выбор способа их производства. Приведены подходы и методики расчета параметров шпуровых, скважинных и наружных зарядов и технологии производства буровзрывных работ при дроблении фундаментов, обрушении различных зданий и сооружений. Рассмотрены особенности применения взрывчатых разрушающих составов. Представлены рекомендации по обеспечению безопасных условий производства взрывных работ по сейсмическому действию взрывов, действию ударных воздушных и гидроударных волн и разлету кусков; Даны рекомендации по выбору безопасных режимов взрывания при различных видах взрывных работ, а также рекомендации по способам снижения отрицательного эффекта сейсмических, ударных воздушных и гидроударных волн при взрывах. Ключевые слова: взрывчатые вещества, взрыв, специальные взрывные работы, безопасность, безопасные расстояния.
Взрывные работы широко применяются в различных отраслях промышленности, прежде всего при добыче полезных ископаемых и в строительстве.
Значительный объем занимают специальные взрывные работы - взрывные работы, выполняемые по индивидуальным проектам производства работ, а не по типовой проектной документации (типовые проекты, паспорта, расчеты). Состав проектной документации на специальные взрывные работы, порядок ее утверждения и согласования обычно регламентируются в зависимости от условий производства взрывов и в технических заданиях могут уточняться по требованию Ростехнадзора.
К специальным взрывным работам (взрывам специального назначения) в настоящее время относятся взрывные работы, выполняемые при проходке траншей, котлованов, вертикальной планировке, строительстве земляного полотна дорог, разборке фундаментов оборудования, при сносе отслу-
живших свой срок строений и сооружений, дымовых и вентиляционных труб, силосных башен, элементов зданий, стен, подводные взрывные работы, взрывы на выброс и сброс при строительстве плотин и т.п. Эти работы являются одним из важных звеньев в общем комплексе строительных и других видов работ, а также выполняются при предотвращении и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций. При этом работы, осуществляемые на реконструкции предприятий, в большинстве случаев производятся в стесненных условиях - рядом с промышленными сооружениями, вблизи функционирующих цехов, работающих механизмов и установок. На строительных объектах в условиях городской застройки специальные взрывные работы осуществляют, как правило, при нахождении в зоне работ многочисленных строений и сооружений, подземных и наружных коммуникаций.
До настоящего времени в стесненных условиях существенная часть объ-
емов работ выполняется вручную или механизированным способом с помощью пневматического инструмента или пневмо-(гидро)молотов. Это приводит к снижению производительности, использованию большого количества рабочих, удорожанию работ и резкому и увеличению сроков их выполнения. Последнее представляется особенно нежелательным. Кроме того, использование ручного труда или механизмов при разборке различных сооружений во многих случаях связано с опасностью травмирования людей, занятых на этих работах.
Опыт выполнения взрывных работ по дроблению скальных пород и разрушению строительных конструкций показывает, что, обладая целым рядом преимуществ перед механизированным способом, взрывной способ характеризуется и рядом недостатков: воздействие сейсмических и ударных воздушных волн взрывов на охраняемые объекты, гидроударных волн подводных взрывов на ихтиофауну, разлет кусков взорванных грунтов и конструкций. Учет этих обстоятельств особенно важен при взрывных работах вблизи гражданских и производственных зданий, рядом с действующими объектами, оборудованием, механизмами и коммуникациями.
При выполнении работ в стесненных условиях производство взрывов возможно лишь при комплексной увязке технологии и безопасности производства работ. Для обеспечения полной сохранности охраняемых объектов различного назначения необходимо применение безопасной технологии производства буровзрывных работ, которая включает прогноз воздействия сейсмических, ударных воздушных и гидроударных волн взрывов и дальности разлета кусков, разработку мероприятий по снижению вредных эффектов взрывов и по их локализации, выбор рациональных и эффективных
параметров буровзрывных работ и технологии их производства.
Критерии выбора способа специальных взрывных работ должны быть основаны на результатах исследований вредных эффектов взрывов и способов борьбы с ними, оценке опасности воздействия этих эффектов на охраняемые объекты, технологии производства буровзрывных работ в строительстве. Новые нетрадиционные способы разрушения строительных конструкций, будут способствовать успешному решению многих инженерных задач, с которыми сталкиваются специалисты при производстве взрывов на реконструкции и строительстве промышленных и гражданских объектов, а также повышению безопасности взрывных работ.
Работы по дроблению фундаментов, сносу отслуживших свой срок зданий и сооружений и др. ведутся уже несколько десятилетий. Однако должное внимание эти работам стали уделять лишь в последние годы, когда в связи с расширяющейся реконструкцией и перепрофилированием промышленных предприятий, ростом объемов в гражданском строительстве, связанным с необходимостью сноса старых строений, объем и значение работ по разборке удаляемых строительных конструкций значительно возрос. При этом возросли и требования к качеству взрывных работ, вызванные необходимостью соблюдения усложняющихся технологических процессов действующих производств, расположенных в районе разбираемых конструкций, требованиями безопасности и охраны окружающей среды. В то же время все возрастающие объемы работ в строительстве и на реконструкции требуют повышения производительности труда с целью снижения трудозатрат и сроков производства работ по разборке отслуживших свой срок строитель-
ных конструкций. Преодоление этих сложностей возможно только на основе разработки и внедрения в производство новых передовых научно-технических достижений.
До настоящего времени, особенно при разборке фундаментов внутри зданий, широкое применение находит механизированный способ с применением ручного пневматического инструмента. К преимуществам данного способа относится возможность его использования при разборке конструкций небольшого объема и в стесненных условиях, отсутствие отрицательного воздействия на соседние охраняемые объекты. Недостатки способа: большие трудозатраты, низкая производительность труда (например, при разрушении кирпичных конструкций пневматическим отбойным молотком производительность на одного рабочего составляет 0,51,0 м3/ч, при разрушении бетонных конструкций 0,3-0,7 м3/ч и железобетонных 0,1-0,3 м3/ч).
Следует отметить, что обрушение высоких сооружений механизированным способом невозможно. Разборку высоких сооружений с использованием механизмов производят путем демонтажа, что связано со значительными трудовыми и денежными затратами.
Буровзрывные работы используют для разрушения практически любых строительных конструкций. Можно выделить следующие наиболее распространенные виды специальных взрывных работ, выполняемых при строительстве и реконструкции промышленных предприятий и гражданских объектов:
• дробление бетонных и железобетонных фундаментов и конструкций;
• обрушение зданий и сооружений (как направленное, так и на свое основание);
• валка дымовых и вентиляционных труб, градирен, башен и др.;
• планировочные работы (рыхление скальных грунтов при проходке траншей, котлованов, взрывание мерзлых и смерзшихся грунтов и др.).
Наибольший объем работ с применением взрывов выполняют при дроблении бетонных и железобетонных фундаментов и конструкций и скальных грунтов, в том числе внутри цехов и различных сооружений, рядом с действующим оборудованием и конструкциями.
Взрывной метод разборки строительных конструкций обеспечивает минимальные сроки выполнения работ и дает существенный экономический эффект, обусловленный меньшими трудозатратами, сокращением простоя технологического оборудования и ускорением ввода объектов в строй после реконструкции.
Так, например, по сравнению с механизированным способом разборки железобетонных фундаментов с помощью пневматических отбойных молотков использование буровзрывных работ обеспечивает снижение затрат труда в 8-10 раз, стоимости работ в 2-4 раза.
Для дробления скальных грунтов и разрушения строительных конструкций применяют следующие методы производства взрывных работ: сква-жинными зарядами, шпуровыми зарядами, накладными зарядами, неконтактными зарядами, гидровзрывным методом.
Выбор средств и способов взрывания строительных конструкций определяется условиями и спецификой производства работ, конструктивными особенностями разрушаемых объектов, необходимостью выполнения полной или частичной разборки конструкций, требованиями к габаритным размерам разрушенных кусков, обеспеченностью подъемно-транспортными средствами надлежащей грузоподъемности, наличием вблизи места работ
охраняемых объектов и требованиями к их сохранности и целым рядом других факторов.
К недостаткам взрывного способа разрушения строительных конструкций относятся нежелательные вредные эффекты, сопровождающие взрыв -сейсмические колебания грунта, разлет кусков, ударные воздушные волны, взрывной шум, повышенная запыленность, при подводных взрывных работах и при взрывании на берегу водоемов - также и гидроударные волны, которые требуют разработки и обеспечения специальных мероприятий по их снижению и локализации. Это особенно важно при производстве работ в стесненных условиях действующего производства или городской застройки, вблизи охраняемых объектов.
При выборе способа производства работ следует учитывать многие факторы, значение которых оценивается с учетом условий выполнения работ и требований к их результатам. Поскольку каждый способ производства взрывных работ обладает как преимуществами, так и недостатками, и влияние технологических требований так же, как условий выполнения работ, бывает весьма различным, то все факторы следует рассматривать только в их совокупности и взаимосвязи.
Выбор способа и технологии производства буровзрывных работ зависит от следующих факторов.
1. Условия строительной площадки:
• размеры строительной площадки;
• наличие и удаленность охраняемых сооружений, их состояние;
• наличие воздушных линий;
• наличие подземных кабелей и трубопроводов;
• дороги и подъезды к месту работ;
• опасность пожара и взрыва охраняемых объектов.
2. Условия объекта работ:
• вид и назначение разрушаемой конструкции;
• состояние объекта;
• высота сооружения;
• объем работ;
• материал объекта.
3. Условия производства работ:
• вид выполняемых работ;
• мощность взрываемого слоя;
• высота обрушаемого сооружения;
• продолжительность работ;
• наличие и производительность механизмов;
• наличие потребной рабочей силы;
• возможность остановки производства;
• необходимая степень дробления материала;
• возможность использования материала разрушаемых конструкций;
• необходимость использования средств защиты для снижения и локализации вредных эффектов взрывов.
Предпочтительный способ производства БВР по вертикальной планировке, дроблении скальных или мерзлых грунтов при проходке траншей и котлованов определяется не только (и не столько) мощностью взрываемых грунтов, сколько наличием вблизи места взрыва охраняемых объектов и необходимостью ограничения масс взрываемых зарядов по сейсмическому действию взрыва.
Дробление фундаментов возможно осуществлять как с помощью взрыва шпуровых, так и скважинных зарядов. Способ производства работ здесь определяется не только наличием охраняемых объектов, но и размерами взрываемого фундамента, возможностью разместить на нем буровой станок.
При обрушении сооружений способ производства работ определяется размерами конструкции, наличием свободной площадки, материалом обрушаемого сооружения. Железобетонные сооружения возможно об-рушать только направленно, кирпичные - как направленно (при наличии
Предпочтительные способы производства специальных взрывных работ на строительстве и реконструкции предприятий
Вид работ Свободная строительная площадка Ограниченная строительная площадка
Отсутствие охраняемых объектов Наличие подземных коммуникаций Наличие наземных охраняемых объектов Наличие подземных коммуникаций
Взрывание скальных и мерзлых грунтов при планировке, проходке траншей, котлованов С; Ш С; Ш Э; К Ш У; Э; К Ш У; Э; К
Дробление фундаментов С; Ш С; Ш Э; К; В Ш У; Э; К Ш У; Э; К
Обрушение каркасных зданий Ш; Н Ш; Н К; В Ш У; К Ш У; К; В
Обрушение монолитных железобетонных сооружений Ш; Н; О Ш; Н; О К; В Ш У; К ш У; К; В
Обрушение кирпичных сооружений Ш; Н Ш; Н К; В ш У; К Ш У; К; В
Обрушение металлических конструкций Н; Ш Ш; Н К; В Н; Ш У; К Н; Ш У; К; В
Разрушение силосов Ш; Н; О Ш; Н; О К; В Ш; Н У; К Ш; Н У; К; В
Разрушение резервуаров Ш; Н; О; Г Ш; Н; О; Г Э Ш; Н; Г У; Э Ш; Н; Г У; Э
Обрушение части сооружения Ш Р Ш Э; К; Р; В Ш У; Э; К; Р Ш У; Э; К; Р; В
В таблице приняты следующие сокращения: Способы производства взрывных работ: С - скважинными зарядами; Ш - шпуровыми зарядами; Н - накладными зарядами; Г - гидровзрывание; О - неконтактные заряды. Способы защиты охраняемых объектов: У - укрытие мест взрыва и охраняемых объектов; Э -сейсмический экран; К - нормирование массы взрываемого заряда; Р - создание разделительной штробы; В - отсыпка амортизирующего вала.
свободной площадки), так и на свое основание. При обрушении части сооружения сохраняемая часть отделяется от обрушаемой разделительной штробой, которая проходится вручную, с использованием механизмов или взрывным способом.
В таблице приведены предпочтительные способы производства специальных взрывных работ по дроблению фундаментов, скальных грунтов, сносу зданий и конструкций в зависимости от условий строительной площадки, характера объекта работ и условий производства работ.
Следует отметить, взрывные работы производят в соответствии с требованиями «Единых правил безопас-
ности при взрывных работах» (ЕПБ), «Единых правил безопасности при разработке месторождений полезных ископаемых», «Технических правил ведения взрывных работ на дневной поверхности», «Технических правил ведения взрывных работ в энергетическом строительстве» и других нормативных документов и на основании проекта производства взрывных работ.
Проектную документацию на взрывные работы разрабатывают организации, ведущие взрывные работы. Проектирование технически сложных и особо ответственных взрывов осуществляется специализированными проектными организациями.
При разработке проектно-сметной документации на производство буровзрывных работ, помимо «Единых правил безопасности...» и «Технических правил...», необходимо руководствоваться: «Строительными нормами и правилами» (СНиП); «Нормативным справочником по буровзрывным работам»; Ведомственными строительными нормами (ВСН), Руководящими техническими материалами (РТМ), действующими правилами по безопасности производства работ, нормами, правилами и указаниями по проектированию и производству работ, прейскурантами, сметными нормативами, ценниками и другими материалами.
Проектные решения должны обеспечивать высокий технический уро-
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ_
вень, экономическую эффективность и безопасность производства буровзрывных работ, они должны предусматривать внедрение передовых методов организации труда и комплексной механизации взрывных работ, мероприятия по обеспечению сохранности взрывчатых материалов (ВМ), а также дальнейшему совершенствованию технико-экономических показателей производства.
Проектирование буровзрывных работ должно осуществляться с учетом наиболее рационального и экономичного использования рабочей силы, материальных и денежных ресурсов, обеспечения высокого качества и низкой себестоимости работ, высокой производительности труда.
Кутузов Борис Николаевич - доктор технических наук, профессор, e-mail: b.n.kytyzov@ gmail.com,
Белин Владимир Арнольдович - доктор технических наук, профессор, декан Физико-технического факультета, зав. кафедрой, e-mail: bvamggu@mail.ru, Московский государственный горный университет;
Ганопольский Михаил Исаакович - доктор технических наук, Ассоциация «Союзвзрывпром», e-mail: cpesslbvr@mail.ru.
UDC 622.235
THE CRITERIA DEFINING A CHOICE OF A WAY OF PRODUCTION OF SPECIAL EXPLOSIVE WORKS
Kutuzov B.N., Doctor of Technical Sciences, Professor, e-mail: b.n.kytyzov@ gmail.com, Belin V.A., Doctor of Technical Sciences, Professor, Dean of Physical-Technical Faculty, Head of Chair, e-mail: bvamggu@mail.ru, Moscow State Mining University;
Ganopol'skij M.I., Doctor of Technical Sciences, Association «Sojuzvzryvprom», e-mail: cpesslbvr@mail.ru.
In article the questions connected with preparation and production of special explosive works, performed in construction and on reconstruction of the enterprises, and the criteria defining a choice of a way of their production are considered. Approaches and method of calculation of parameters the shpurovykh, borehole and external charges and the production technology of drilling-and-blasting works are given during the crushing of the bases, a collapse of various buildings and constructions. Features of application of explosive destroying structures are considered. Recommendations about providing safe conditions of production of explosive works about seismic action of explosions are submitted, to action of shock air and hydroshock waves and scattering of pieces; recommendations about a choice of safe modes of detonation are made at different types of explosive works, and also the recommendation about ways of decrease in a negative effect of seismic, shock air and hydroshock waves at explosions.
Key words: explosives, explosion, special blasting, safety, safe distances.
