CC BY
47
---------------------------------- © Е.Б. Шевкун, А.В. Лещинский,
2007
УДК 622.235.5:504
Е.Б. Шевкун, А.В. Лещинский
НОВЫЙ ВИД УКРЫТИЯ ДЛЯ ЛОКАЛИЗАЦИИ ВЗРЫВОВ
Для обеспечения безопасности взрывных работ в стесненных условиях транспортного строительства применяют различные виды укрытий. Наибольшее распространение имеют укрытия, формируемые на поверхности блока в виде сеток с пригруз-кой по площади отдельными бетонными блоками, мешками с песком, насыпным грунтом, и т.п. Кроме сложностей в сооружении, основной недостаток таких укрытий - однократность использования элементов, существенно повышающая стоимость работ.
Тихоокеанским государственным университетом разработан новый вид укрытия с использованием изношенных автомобильных шин [1-3]. Конструкция была отработана и внедрена на строящейся федеральной автодороге № 58 «Амур» на участке 1983 - 1906 км в доломитах VIII категории крепости по СНиП. Для обеспечения безопасности жилых домов поселка Теплоозерск, удаленных от дороги на расстояние 80...150 м, взрывные работы должны проводиться под укрытием, исключающим разлет кусков горной массы в сторону поселка.
В статье приведены результаты экспериментальных массовых взрывов двух блоков с близкими параметрами, расположенных вдоль откоса выемки на пикете 426.
Экспериментальный блок № 1 имел 54 скважины диаметром 110 мм, расположенных в семь рядов, первые четыре ряда имели увеличивающуюся глубину скважин (рис. 1). Укрытие стандартное - грунтом, уложенным на сетку.
Десять скважин первого ряда располагались у откоса выемки и имели глубину 2,0 м, включая перебур 0,3 м, длину заряда 0,5 м при массе его 4,5 кг, длину забойки - 1,5 м (14 диаметров заряда). Расстояние между скважинами в ряду и линия сопротивления первого ряда составляли 2 м. Суммарная масса зарядов составила 45 кг при объеме взрываемых пород 80 м3.
/
/
/
Рис. 1. Схема расположения и конструкция скважинных зарядов на блоке № 1
Восемь скважин второго ряда имели глубину 5,0 м, включая перебур 0,5 м, длину заряда - 2,1 м при массе его 20,5 кг, длина забойки - 2,9 м (26 диаметров заряда). Расстояние между скважинами в ряду и между рядами - 3 м. Суммарная масса зарядов - 143,5 кг при объеме взрываемых пород 271 м3.
Восемь скважин третьего ряда имели глубину 8 м, включая пе-ребур 1,0 м, длину заряда - 4,0 м при массе его 40,5 кг, длина забойки - 4,0 м (36 диаметров заряда). Расстояние между скважинами в ряду и между рядами - 3 м. Суммарная масса зарядов - 324 кг при объеме взрываемых пород 504 м3.
Двадцать девять скважин четвертого-седьмого рядов имели глубину 9,0 м, включая перебур 1,0 м, длину заряда - 5,0 м при массе его 50,5 кг, длина забойки - 4,0 м (36 диаметров заряда). Расстояние между скважинами в ряду и между рядами - 3 м. Суммарная масса зарядов - 1464,5 кг при объеме взрываемых пород 2088
3
м.
Скважины сухие, ВВ - неводоустойчивый граммонит 79/21, общий расход ВВ на блок составил 1977 кг. Общий объем взрываемого блока по паспорту составил 2943 м3, а площадь укрытия сеткой Рабитца - 510 м2, средний удельный расход ВВ по блоку -0,67 кг/м3.
Зарядку блока и монтаж укрытия производили следующим образом. Скважины заряжали взрывчатым веществом и заполняли забойкой вручную. Монтаж поверхностной взрывной сети выполня-
ли детонирующим шнуром (ДШ) по порядной схеме с врубом от откоса выемки (по скважинам первого ряда глубиной 2 м). После этого на поверхности уступа укладывали сетку Рабитца с ячейкой 50 х 50 мм с перекрытием за края блока на 2,3...2,5 м. Концы ДШ от каждого ряда выводили за сетку, укрывающую блок, в восточную сторону выемки (в сторону минной станции).
Укрытый сеткой блок пригружали грунтом, высыпая его из автосамосвалов, проходящих между линиями поверхностной взрывной сети, отдельными объемами. При этом на скважины меньшей глубины пригрузку увеличивали, размещая навал грунта более часто. Общая масса грунта, пригружающего сетку укрытия, составила около 60 000 кг, удельная масса укрытия в целом по блоку составила 117 кг/м2.
Необходимо отметить сложность процесса размещения грунта на сетку Рабитца, под которой проложена поверхностная сеть ДШ, при сетке скважин 3х3 м. Автомобиль КамАЗ с трудом вписывается в эти габариты, кроме того, отдельные крупные камни попадают поверх сетки на ДШ.
После размещения грунта поверх сетки укрытия проводили установку пиротехнических реле РП-8 с замедлением между рядами в 20 мс. Для масштабирования взрыва перед блоком была размещена автошина от автомобиля КамАЗ диаметром около метра.
Массовый взрыв блока № 1 был проведен 25 мая 2007 года в 15 часов 13 мин. Видеосъемку взрыва осуществляли цифровой видеокамерой типа NV-GS25 с 24-х кратным оптическим увеличением и частотой кадров 25 кадр/с (интервал между кадрами составляет 40 мс). Камера была расположена на расстоянии около 100 м от взрываемого блока с наветренной стороны.
Экспериментальный блок № 2 имел 37 скважин диаметром 110 мм, расположенных в шесть рядов, первые три ряда имели увеличивающуюся глубину скважин (рис. 2), на блоке применен новый вид укрытия.
Девять скважин первого ряда располагались у откоса выемки и имели глубину 2,2 м, включая перебур 0,3 м, длину заряда 0,6 м при массе его 5,5 кг, длину забойки - 1,5 м (14 диаметров заряда). Расстояние между скважинами в ряду и линия сопротивления первого ряда составляли 2 м.
Рис. 2. Схема расположения и конструкция скважинных зарядов на блоке № 2
Суммарная масса зарядов составила 49,5 кг при объеме взрываемых пород 72 м3.
Шесть скважин второго ряда имели глубину 6,0 м, включая перебур 1,0 м, длину заряда - 2,5 м при массе его 25,5 кг, длина забойки - 3,5 м (32 диаметра заряда). Расстояние между скважинами в ряду и между рядами - 3 м. Суммарная масса зарядов - 153 кг при объеме взрываемых пород 232 м3 .
Двадцать две скважины третьего-шестого рядов имели глубину 8 м, включая перебур 1,0 м, длину заряда - 4,0 м при массе его 40,5 кг, длину забойки - 4,0 м (36 диаметров заряда). Расстояние между скважинами в ряду и между рядами - 3 м. Суммарная масса зарядов - 891 кг при объеме взрываемых пород 1386 м3.
Скважины сухие, ВВ - неводоустойчивый граммонит 79/21, общий расход ВВ на блок составил 1093,5 кг. Общий объем взрываемого блока составил 1690 м3, а площадь укрытия сеткой Рабитца - 370 м2, средний удельный расход ВВ по блоку - 0,65 кг/м3.
Скважины заряжали вручную с размещением детонирующего шнура от боевиков в верхней части забойки для предотвращения его от повреждений при монтаже укрытия. После этого на поверхности уступа укладывали сетку Рабитца с ячейкой 50 х 50 мм с перекрытием за края блока на 2,3.2,5 м.
Монтаж укрытия производили по следующей схеме. Автошины от автосамосвала БелАЗ-540 массой около 280 кг трактором
подвозили на блок и автомобильным краном укладывали на каждую скважину, соосно с ней (рис. 3, а).
По первому ряду коротких скважин шины укладывали и между скважинами, чтобы получить максимально возможную плотность укрытия поверхности блока по этому ряду. Со всех сторон (кроме врубового ряда) за пределами блока на сетку для ее при-грузки также уложили дополнительно автошины в количестве 11 шт (рис. 3, б). Всего на поверхности блока были уложены 51 шина общей массой порядка 14 300 кг, удельная масса укрытия составила 46 кг/м2 при расчетной удельной массе по проекту 116 кг/м2.
Автошины соединяли между собой вдоль и поперек рядов канатом диаметром 19 мм, связывая укрытие из отдельных шин в единый мат (рис. 4, а). При этом шины не связывали с сеткой, они размещались поверх нее свободно и могли смещаться вдоль троса.
После укладки шин и соединения их в единый мат укрытия через сетку извлекали ДШ из скважин и проводили монтаж взрывной сети поверх автошин (рис. 4, б). С помощью пиротехнических реле РП-8 последовательно от первого врубового ряда скважин у откоса выемки к минной станции собирали порядную схему короткозамедленного взрывания с замедлением между рядами в 20 мс.
Массовый взрыв блока № 2 был проведен 25 мая 2007 года в 15 часов 46 мин. Видеосъемку взрыва осуществляли той же цифровой видеокамерой, расположенной на северном борту выемки на расстоянии около 60 м от взрываемого блока с подветренной стороны. Выбрать более удобную точку съемки блока из-за дождливой погоды не удалось.
На рис. 5 показано развитие взрыва на экспериментальных блоках (левый ряд кадров - блок № 1), при порядном взрывании с замедлением в 20 мс (время от начала развития взрыва приведено под кадрами).
В целом по съемке можно отметить, что дождь уменьшил пылегазовые выбросы и улучшил видимость перемещения элементов укрытия и взорванной горной массы. На кадрах с 40 по 120 мс четко видно срабатывание ступеней замедления порядной схемы взрывания от откоса выемки в сторону охраняемого
Рис. 3. Размещение автошин на сетку (а) и общий вид блока (б)
Рис. 4. Связка шин канатом в единый мат (а) и взрывная сеть (б)
1 280 мс
З 320 мс
36 000 мс
Рис. 4. Видеограммы развития экспериментальных массовых взрывов
объекта. На кадре 240 мс видны резкие выбросы забойки в виде узких высоких столбов из отдельных скважин блока № 1 на высоту от 7,5 до 12 м. На блоке № 2 четко видны пригрузочные шины по краю блока, остающиеся пока неподвижными. К 840 мс 3-я шина первого ряда достигает максимальной высоты подброса - 7,8 м, а шина последнего ряда поднимается на высоту лишь 3 м. В это же время обе камеры начинают фиксировать вертикальные выбросы горной массы из-под укрытия на обоих блоках (выделено овалом). К 1280 мс выбросы на блоке № 2 начинают опускаться вниз без разлета в стороны, в то время как на блоке № 1 (см. овалы) достаточно крупные куски продолжают интенсивно подниматься вверх а пределы кадра, занимая к 2200 мс значительную часть вверху кадра и выходя за пределы взрываемого блока. Видно смещение крупных кусков достаточно далеко за пределы блока. На кадре 3320 мс блока № 1 появляется кусок размером 0,6х0,8 м объемом около 0,3 м3. Он прослеживается достаточно долго, что позволило подсчитать приблизительную высоту его подброса - более 30 м. Падение более мелких кусков прослеживается на фоне дыма вплоть до 4880 мс. На блоке № 2 с 1280 мс начинается плавное опускание укрытия вместе с горной массой. Никаких выбросов горной массы или отдельных ее кусков за пределы блока не отмечено.
Укрытие блока сеткой Рабитца с пригрузкой ее отдельными объемами грунта с крупными камнями не обеспечивает исключение разлета кусков горной массы: выбросы достаточно крупных камней, объемом 0,13-0,3 м3 достигают высоты 30 м и более, а отброс в сторону за пределы блока (в пределах кадра видеосъемки) достигает более 20 м.
Взрывание блока с укрытием его поверхности сеткой Рабит-ца и матом из связанных тросом автошин поверх нее скважинными зарядами с переменной высотой и массой зарядов по рядам скважин обеспечивает полное отсутствие разлета кусков горной массы за его пределы. Дробление горной массы качественное - выход негабарита размером более 0,5 м составил около 2 %. По мере увеличения глубины скважин от 2,2 до 8 м увеличивается надежность работы укрытия.
Взрывные работы под укрытием из автошин на данном объекте продолжались с октября 2006 года по июнь 2007 года. Средний объем взрываемых блоков - около 1500 м3, а общий объем работ составил более 300 тыс. м3. Взрывы выполнялись с одними и теми
же автошинами, при этом износа и разрушений шин не отмечено. Кроме того, если шины и сетка не связаны между собой, сетка практически не разрушается и может быть многократно использована.
------------------------------------------ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Способ взрывания уступов под укрытием / Е.Б. Шевкун, А.В. Лещинский, Т.И. Шевкун: Патент РФ № 2265796, 2005.
2. Укрытие мест взрыва из автомобильных шин / Е.Б. Шевкун, А.В. Лещинский, Т.И. Шевкун: Патент РФ № 2265797, 2005.
3. Укрытие мест взрыва матами из шин / Е.Б. Шевкун, А.В. Лещинский, Т.И. Шевкун: Патент РФ № 2265798, 2005. ВТШ
— Коротко об авторах -------------------------------
Шевкун Е.Б. - доктор технических наук, профессор, Лещинский А. В. - кандидат технических наук, доцент,
Тихоокеанский государственный университет.
