CC BY
79
ВЗРЫВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
і Г.М. И.И
Крюков,
Дрозд,
И.В. Смагер, 2000
И
УЛК 622.235:551.345
Г.М. Крюков, И.В. Смагер, И.И. Лрозл
ТЕХНОЛОГИЯ ВЗРЫВНОГО ФОРМИРОВАНИЯ ВЫЕМОК В МЕРЗЛЫХ ГРУНТАХ НЕБОЛЬШОЙ ГЛУБИНЫ
Введение
Я России, особенно в районах Севера и Сибири очень часто приходится вести строительство гражданских, промышленных, транспортных и военных объектов в сезонномерзлых и вечномерзлых грунтах. Объемы этих работ значительны и с каждым годом увеличиваются, в том числе и со взрывными способами рыхлением этих грунтов.
Расчет рациональных параметров взрывного дробления мерзлых грунтов затруднен рядом обстоятельств.
Во-первых, мерзлые грунты обладают повышенной (по сравнению со скальными породами) изменчивостью и анизотропией свойств, обусловленной целым рядом причин: содержанием в них воды и её состоянием, температурой грунта, минеральным составом и т. д.
Во-вторых, горно-геологическими и горнотехническими условиями строительства объектов.
В-третьих, особенностями ведения технологии строительства и требованиями к необходимой степени взрывного рыхления грунтов.
В-четвертых, внешними условиями ведения работ - наличием рядом расположенных охраняемых объектов, транспорт-ных и энергетических магистралей; и т.д.
Вследствие этих обстоятельств разработанные рядом строительных управлений, трестов, ведомств и других организаций СНиПы, Руководства, Рекомендации и другие документы для расчета рациональных параметров БВР для взрывного рыхления мерзлых грунтов имеют существенные различия и очень частое их исполь-
зование не дает положительных результатов. Поэтому очень часто для определения рациональных параметров БВР по рыхлению мерзлых грунтов для конкретных условий приходится предварительно проводить значительные объемы взрывных работ, чтобы на основе результатов этих опытно-промышленных
взрывов устанавливать рациональные значения необходимых параметров взрывных работ. А именно: 1. Рассмотрим пример. Для взрывного рыхления сезонномерзлого грунта Ш категории при температуре -5° С, скелетом которого является супесь, и имеющего следующие физико-технические характеристики: р=1,8-103 кг/м3; Е=0,9...1,1-109 Па; стсж=6...8-10б Па; страс= 0,8...1-106 Па, по ряду справочников и основных работ рекомендуется применять следующие параметры БВР:
1.1. Удельный расход ^) аммонита 6ЖВ. По
[1] - д=0,5..0,7 кг/м3; по [2] - д=0,6...0,9 кг/м3; по [3] - д=0,3...1,2 кг/м3; по [4] - д=1,2...2,1 кг/м3; по [5] - д=0,4...1,1 кг/м3; по [6] - д=0,5...1,0 кг/м3.
1.2. Глубина шпуров (1шп). По [1] - 1шп=2м; по
[2] - 1шп=гм при 2м<1м и 1шп=0,72м при 2м>1м; по
[3] - 1шп =0,8...0,9 2м; по [4] - 1шп =0,75 2м; по [5] -1шп=гм при 2м<1м и 1шп=2м-2<1з при 2м>1м; по [6] -1шп =90.95 % 7м, где 2м - глубина (толщина) промерзания сезонномерзлого грунта. Причем в [3,5] утверждается, что, вообще говоря, глубина шпура (1шп) может быть и равна 2м, но вот только 2м переменчива и чтобы не зарядить заряд в талый грунт, который и так хорошо разрабатывается горными машинами, приходится принимать 1шп несколько меньше 2м.
1.3. Величина забойки (1заб). По [1] - 1заб=1шп-1зар; По [2] - 1заб=1/31шп; по [3] - 1заб=0,31шп; по [4] -
1заб 1/31шп; по [5] 1заб 1шп- 1зар, но не <1/3 1шп; по
[6] - 1заб=0,251шп.
1.4. Длина заряда 1зар рассчитывается по формуле 1зар= 1ш- 1заб по всем работам. Аналогичные различия имеют место и для других параметров БВР.
2. Во многих руководствах и справочниках расстояния между зарядами и между рядами зарядов предлагается рассчитывать по разным формулам, опираясь на величину W - линию
наименьшего сопротивления по подошве (СИП), которая для сезонно-мерзлых грунтов лишена смысла, поскольку в этом случае W«zм и по СПП находится уже талый грунт. Очевидно, что сопротивление разрушению очень мало и не может быть принято за основу каких-либо расчетов параметров БВР, кроме 1шп (см. выше п. 2).
3. В разных работах, в том числе и в приведенных в библиографии, приводятся разные градации мерзлых грунтов, как по взрываемости, так и по толщине мерзлого слоя, минимальным значениям диаметров шпуров и т.д.
4. Обращает на себя внимание и тот факт, что при крепости мерзлых грунтов 1=1... 1,5 удельный расход ВВ может достигать значений
0,7.0,8 кг/м3, превышающих почти в два раза удельный расход д=0,4...0,5кг/м3 для зарядов, применяемых при взрывном рыхлении на карьерах известняков крепостью 1=4...6. Объяснений необходимости применения столь высоких удельных расходов ВВ при взрывном рыхлении мерзлых грунтов практически не приводится.
Это обстоятельство, а также противоречие рекомендаций по параметрам БВР, предлагаемых в разных работах для взрывного рыхления мерзлых грунтов, обусловлены тем, что ни один из предлагаемых способов расчета не основан ни на физике разрушения мерзлых грунтов взрывом зарядов, ни на требованиях к качеству их дробления. Точнее эти требования учитываются при корректировке параметров БВР для конкретного случая работ и как определяющие внешние факторы в методики расчета не входят. Вместе с тем наверняка каждый из предлагаемых методов расчета параметров БВР основан на большом объеме теоретических и экспериментальных исследований и полученные в результате этих исследований зависимости были справедливы для тех условий, в которых они проводились.
Учитывая все эти обстоятельства была поставлена научная задача установить для условий взрывного формирования выемок в мерзлых грунтах с глубиной промерзания от 0,5 до 2,0 м применительно к устройству фортификационных сооружений обобщающие закономерности изменения параметров зон разрушения с изменением 1зар - длин зарядов, «а» - расстояний между зарядами в ряду, «в» - расстояний между рядами зарядов, w - расстояний рядов зарядов до дополнительной свободной поверхности и Т- времени замедления взрыва зарядов. Имея в виду практическую целенаправленность работы, основной
объем экспериментальных исследований в натурных условиях предполагалось проводить с применением в качестве основного типа ВВ -тротиловых шашек диаметром 30 мм, длиною 70 мм и массой 75 г, размещаемых в разных количествах в шпурах диаметром 40 мм.
Элементы теории. За основу при дальнейших оценках будут приняты результаты работ [7, 8], в которых теоретически обоснована уточненная модель Г.И. Покровского, В.Н. Родионова, В.В. Адушкина и др. для процесса разрушения горных пород взрывом зарядов промышленных ВВ. По этой модели процесс разрушения породы происходит за передним фронтом взрывной волны вследствие формирующегося за ней квазиста-тического поля напряжений под действием упругих волн напряжений большой амплитуды, генерированных начальным (почти не изменяющимся) давлением Ро продуктов детонации (ПД). Поэтому в породе в первую очередь начинает формироваться зона радиальных трещин, поскольку суммарные азимутальные и полярные напряжения очень быстро изменяются от значительных сжимающих до растягивающих, а предел прочности
пород на растяжение срас существенно (в 10.50 раз) меньше предела прочности пород на одноосное сжатие ссж. При этом
в соответствии с [7, 8] при взрыве удлиненных зарядов величина радиуса (Ь0) зоны регулируемого дробления породы (радиального трещинообра-зования) оценивается по формуле
Ьо = 0,5ё
Ро
(1)
где ё - диаметр заряда, м; Р0 - давление ПД (точка Жугэ), Па; страс - предел прочности на одноосное растяжение, Па.
В этой зоне порода разделяется радиальными трещинами на ряд клиновидных образований с вершинами на поверхности шпуров или скважин. Причем напряженно - деформированное состояние в этих клиньях будет близко к одноосному сжатию, но будет убывать по закону:
ст РР = Ро
0,5ё
(2)
Под действием этих сжимающих напряжений в вершинах клиньев происходит интенсивное мелкодисперсное дробление породы, величина радиуса (Ь*) соответствующей зоны в соответствии с (2) оценивается по формуле:
ст
2
Г
Ь, = 0,5ё
Р„
(3)
Таблица 1
РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЯ АЛИНЫ ТРЕЩИН
предел прочности породы на раздавливание и в свою очередь рассчитывается по формуле
стрт = 1з|_1 + 0,0079(/ -15) + 0,0019(/ -15)2]-108, Па (4)
здесь / - крепость пород по М.М. Протодьяко-нову.
В случае одновременного взрыва двух удлиненных зарядов, оси которых параллельны и расположены на расстоянии 2Ь, взаимное влияние (с изменением суммарных напряжений по сравнению с взрывом одиночного заряда более чем на 10 %) на процесс разрушения породы будет иметь место при Ь < 2Ь0, то есть установлено первое критическое значение:
Ь*=2 Ь>. (5)
Если же Ь будет меньше 42ьо , то по плоскости расположения зарядов будет формироваться одна магистральная трещина. Причем чем меньше в этом случае будет Ь, тем интенсивнее будет происходить разрушение породы по плоскости расположения зарядов и тем меньше будет разрушение породы в других направлениях. То есть, установлено второе критическое значение:
ь,г =42ь0 (6)
Лабораторные исследования. В виду общей направленности работы, в лаборатории МГГУ были проведены две серии опытов. В первой изучалось влияние теплоты взрывчатого превращения ВВ ^), расстояния между зарядами (а), расстояния между зарядами (Ь) и дополнительной свободной поверхностью (W) и времени замедления (Т)) их взрыва на формирование радиального трещинообразования. В качестве модели мерзлого грунта использовались блоки органического стекла (плексигласа) размером 95х120х180 мм, со свойствами: р«1,24 1 03кг/м3; Е=2,214 109 Па; ц=0,451; Ср=2,69 1 03м/с; стсж=63,9 106Па. В качестве ВВ использовался пиротехнический состав (ПС) с теплотой взрывчатого превращения Ql=2514 кДж/кг; Q2=3771 еА$/еа. Шпур в плексигласе бурился глубиною 70 мм диаметром 2 мм. В основном применялись заряды длиною 1зар=60 мм и массой т=0,2 г. при насыпной плотности ПС, равной рвв= 0,95 г/см3 и скорости детонации Б=2,6 км/с.
В результате этих опытов было установлено, что при камуфлетном взрыве удлиненных заря-
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Ь0 27 19 22 20 17 20 27 20 24
17 18 19 20 21 22 23 24 25
Ь0 20 23 18 16 21 22 22 17 21
33 34 35 36 37 38 39 40 41
Ь0 17 14 21 25 26 22 18 21 22
Таблица 2
СТАТИСТИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ЗНАЧЕНИЯ
Значения 0=3771кДж/кг
1 2
Ь0ср, мм 20,65 22,86
Д 29,49 50,51
У 5,43 7,12
я 0,26 0,31
дов по всей их длине формируются семейства радиальных трещин, группирующихся вдоль некоторых образующих плоскостей, угол между которыми составляет 40...500. В каждом семействе плоскости отдельных трещин, располагающихся друг за другом по длине заряда, могут не совпадать, но угол между ними, как правило, незначителен. Между образующими плоскостями разрушений практически не наблюдается. Для рассматриваемых условий число радиальных трещин составляет 35.42 шт. и их средняя длина равна Ь0. Трещины
имеют вид вытянутых полу эллипсов, причем их ширина составляет порядка 0,8 Ь0. При повторных опытах среднее значение длин трещин Ь0 и их дисперсии Д статистически одинаковы см. табл.1, 2.
Эти экспериментальные исследования подтвердили соотношения (5) и (6). При среднем значении Ь0=22 мм для Q=3771 кДж/кг (эквивалент тротила) ему соответствует критическое значение Ь*2=31 мм, формирование одной трещины по плоскости расположения двух зарядов наблюдалось при их одновременном камуфлет-ном взрыве только при а ^ 60 мм. При а = 80 мм взаимное влияние взрывов двух зарядов на процесс разрушения породы - формирование трещин не зафиксировано.
ст
В соответствие с (6) критическая глубина заложения зарядов W*, при котором будет происходить влияние дополнительной свободной поверхности на процесс разрушения породы взрывом удлиненного заряда, равно W*=^/2Ьо =31 мм.
Действительно, при W> W* средняя величина Ь0 и дисперсия Б для взрыва удлиненного заряда были статистически одинаковы с величинами Ь0 и Б, полученными при камуфлетном взрыве удлиненных зарядов. Однако, в этом случае обнаружено новое явление - формирование магистральных трещин при 30 мм>W<40 мм. Плоскости магистральных трещин проходят по всей длине заряда, направлены в сторону дополнительной свободной поверхности и имеют длину порядка 2,5Ь0. Это те трещины, которые при W<31 мм формируют воронки выкола по всей длине заряда в сторону дополнительной свободной поверхности.
Установлено, что при а > 40 мм и разновременном камуфлетном взрыве нескольких удлиненных зарядов, взаимного влияния на процесс формирования трещин в плексигласе не наблюдается, что еще раз подтверждает соотношения (5) и (6) и свидетельствует, что влияние интерференции волн напряжений на поверхностях трещин, образовавшихся в результате предыдущих взрывов соседних зарядов, несущественно на процесс разрушения породы взрывом данного заряда. То есть если время замедления последующего взрыва больше времени действия взрыва предыдущего заряда, то каждый заряд разрушает породы самостоятельно, словно и не было взрыва рядом расположенных зарядов.
Подчеркнем, это имеет место при а > 40 мм « 2Ьо. Конечно, в этом случае наблюдается пересечение или ограничение роста трещин, формирующихся при последующем взрыве заряда и только.
Установлено, что при одновременном камуф-летном взрыве нескольких (5 и более) удлиненных зарядов при а < 2ур2Ьо имеет место взаимное влияние, приводящее к резкому уменьшению числа трещин в сторону от плоскости расположения зарядов. Причем длина этих трещин может быть рассчитана по формуле:
Ь0 ‘ = а
0,4Ср1
Я
(7)
Ср + 0,5¥м
- 0,16Ср г
и более удлиненных зарядов имеют место существенное усиление разрушения породы в зоне между зарядами при а<Ь*ь выражающееся в существенном увеличении ширины трещины по плоскости расположения зарядов, и формирование дополнительных трещин, приводящих к выколу кусков и т. д.
Во второй серии лабораторных экспериментов изучался процесс интенсивного мелкодисперсного дробления хрупких силикатных блоков размером 60х60х60 мм. В нем пробуривался шпур диаметром 3 мм и глубиною 50 мм, в шпуре размещался заряд ПС длиною 35 мм и массой 0,25 г. В силикатных блоках размер зерен не превышал 2 мм.
Теплота взрывчатого превращения ПС составляли; Q =1257; 2514; 3771 и 5028 кДж/кг. С каждым значением Q производилось по 4 взрыва. После взрыва раздробленная масса сортировалась, находился средний размер куска, и определялась масса фракции с ё < 2 мм, которая и соответствовала интенсивному мелкодисперсному дроблению породы. В результате взрывов были получены опытные данные. В результате этих опытов получились значения т7, имеющие прямо пропорциональную зависимость от Q (табл. 3).
Таблица 3
ЗНАЧЕНИЕ МАСС МЕЛКОРАЗАРОБЛЕННОЙ
ПОРОАЫ ПРИ РАЗНЫХ ЗНАЧЕНИЯХ р
Q кДж/кг 2514 3771 5028 6285
т7 ,г. 178 186 198 218
Кроме того, в этих исследованиях было установлено, что при одновременном взрыве 5.6
Что полностью подтверждает соотношения (3) поскольку т7 прямо пропорционально Ь*2, а Р0 пропорционально Q. Таким образом, убедившись в достоверности соотношений (1). (4), было решено провести цикл исследований в натурных условиях.
Экспериментальные исследования в натурных условиях. Эти исследования проводились для корректировки установленных в лабораторных условиях зависимостей, применительно к реальному процессу разрушения мерзлого грунта взрывом удлиненных зарядов с целью формирования в нем выемок при устройстве фортификационных сооружений (ФС).
Исследования проводились с 14 по 24 марта 2000 года на взрывном поле учебного центра Тюменского филиала ВИУ (ТФВИУ) в п. Андреевском вблизи г. Тюмени (на расстоянии 20 км).
Для производства опытных взрывов была очищена от снега с помощью МДК-3 площадка размерами 30 на 40 метров. Толщина снежного покрова составляла 0,3...0,5 м. Температура воздуха изменялась от —5 —10 0С ночью до +1...+3 0С днем. В
отдельные дни температура воздуха ночью опускалась до —20 0С. По первичному бурению и пробному шурфу, отрытому ломами и лопатами размером 30х30 см глубина промерзания (ем) составляла
0,7.0,9 м. Грунт был представлен супесью, прочностные характеристики которого определялись с помощью ударника ДорНИИ. Грунт имел верхний растительный слой толщиною порядка 25см, что установлено по шламу при бурении и при проходке шурфов. Все работы проводились в дневное время. Для бурения шпуров диаметром 40мм использовались электросверла с буровыми станками из комплекта передвижной электростанции ЭСБ-8И. В качестве ВВ использовались тротиловые шашки диаметром 30 мм, длиною 70 мм и массой 75 г. Инициирование зарядов осуществлялось электрическим способом с помощью электродетонаторов (ЭДП-р). Для взрывания электродетонаторов использовались конденсаторная подрывная машинка (КПМ-1А) и аккумуляторная батарея (АКБ-55) от электростанции ЭСБ-8И. После взрыва воронка разрушения препарировалась - расчищалась лопатами без значительных усилий, и определялись ее параметры. Очевидно, измерения параметров воронок разрушения в этом случае были неточны, т.е. несколько меньше действительных размеров.
Кроме того, фиксировались общие результаты, наблюдения о взрывах:
• характер взрывного разрушения;
• наличие трещин;
• явление выброса (интенсивность выброса грунта и т.д.).
В результате выполненных исследований было установлено следующее:
1. Для обеспечения надежного разрушения мерзлого грунта необходимо, чтобы отношение 1з/1шп было равным 0,25.. .0,4, с дальнейшим увеличением 1з происходит уменьшение размеров воронки выброса;
2. Заряд должен располагаться на глубине 2/3 глубины промерзания грунта. При расположении заряда на границе с мерзлым грунтом или в талом подстилающем слое для обеспечения надежного рыхления грунта необходимо увеличивать его массу и тем самым 1з;
3. При взрыве одиночных зарядов и одновременном взрыве 2-х зарядов образуется воронка
разрушения состоящая из 2-х частей — явно различаемых. Нижняя часть почти цилиндрическая, среднее значение диаметра(^) которой 35,5 см, а верхняя часть(^) воронки соответствует отколу (разрушению) растительного слоя грунта и имеет диаметр приблизительно равный 104 см. Таким образом, воронка разрушения напоминает по форме обычную бытовую воронку. С учетом двойственности характера разрушения грунта, необходимо различать Ь0н (ён/2) — радиус зоны регулируемого дробления в нижней части и Ь0в (^2) — радиус воронки поверху. При оптимальном отношении 1з/1шп - Ь0н«18см, Ь0в«52см.
4. Получили подтверждение соотношения 5 и 6 для процессов разрушения мерзлого грунта при одновременном взрыве 2-х зарядов. Установлено, что если а<а1*=л/2^ (а/ - первое критическое значение), то имеет место полная проработка забоя. Если же будет а!*<а< а2* (а2* - второе критическое значение), то имеет место формирование общей воронки разрушения в верхней части с образованием выступов (порогов) по подошве между зарядами. Если а>а2*= л/2 ^, то взаимного влияния взрывов на процесс разрушения мерзлого грунта не происходит.
5. При одновременном взрыве комплекта 5.6 и более зарядов происходит существенное увеличение размеров зоны разрушения по подошве по сравнению с размерами зоны разрушения, возникающей при взрыве одиночных и спаренных зарядов. Оно имеет место при а<2,8^. При этом ширина зоны рыхления по подошве достигает значений 3,6 и составляет 72 % от теоретической оценки (1) размеров зоны разрушения при взрыве удлиненного заряда (Ь0«5^). Влияние одновременного взрыва комплекта зарядов практически не сказывается на ширине (диаметре) и длине общей выемки.
6. При взрыве комплекта зарядов вблизи дополнительной открытой поверхности имеет место усиление разрушения грунта по подошве и по верхней части выемки разрушения, причем и в этом случае наблюдается подтверждение теоретической оценки по влиянию дополнительной При взрыве комплекта зарядов вблизи дополнительной открытой поверхности имеет место усиление 1 имеет место полное разрушения грунта в сторону свободной поверхности. Для обеспечения надежного, гарантированного разрушения грунта между рядами расстояние (в=W) между ними следует принимать меньше 3^.
Перед тем как проводить взрывы по опытному формированию выемок был проведен опытный взрыв с параметрами БВР, рассчитанными по руководству по подрывным работам РПР-69 (Воен-издат), для выемки размером 0,9х4х5 м с 2м=0,9 м, и равные: 1шп =0,7м; 1з=0,21 м( 3 тротиловые шашки); а=1,0 м; Ь=0,75 м; всего 5 рядов по 5 зарядов с общей массой 5,625 кг, при этом удельный расход (§) составлял 0,3 кг/м3.
В результате взрыва с этими параметрами получилось неудовлетворительное рыхление грунта, практически не разбираемого вручную, поскольку имел место почти камуфлетный взрыв без выброса с формированием магистральных трещин на площади 3,7х4,9 м.
Учитывая результаты лабораторных и натурных экспериментальных исследований, а так же исследования других авторов, было предусмотрено проведение 2-х различных способов формирования выемок с предварительным щелеобразо-ванием по центру и по ее контуру.
В первом случае параметры БВР с 2м=0,8...0,85 м были следующими: 1шп=0,64 м; 1з=0,21 м(3 тротиловые шашки). В центральном ряду расстояние между зарядами а=0,7 м и в нем было 7 зарядов. Кроме того, рядом располагались еще два соседних ряда на расстоянии 1,5 м в обе стороны от центрального, в которых а=1,0 м и было 5 зарядов. Эти ряды взрывались примерно через 10минут после 1-го взрыва. Всего было 17 зарядов, общей массой 3,825 кг, при этом удельный расход составлял 0,22 кг/м .
Результаты взрывов:
1. После взрыва 1-го ряда была видна хорошо сформировавшаяся зона разрыхленного грунта, приподнявшегося на высоту приблизительно 20см, имел место частичный выброс грунта;
2. При одновременном взрыве 2-х соседних рядов сформировались две зоны с разрыхленным грунтом шириною 0,9...1,2 м и с частичным выбросом грунта. Между центральным и левым рядом образовался целик не разрушенного грунта шириною 20.25 см поверху, а между центральным и правым рядом - целик шириною 40... 45 см. Каждая из трех зон разрушения хорошо разбиралась лопатами, но выемка не препарировалась;
В этом опыте было получено подтверждение результатов, полученных при предыдущих взрывах, а именно:
• при одновременном взрыва пяти и более зарядов, расположенных вдоль одной плоскости,
имеет место интенсивное разрушение грунта, когда а=1,0 м, т.е. превышающее размер зоны при одиночном взрыве в 3 раза;
• при '/ён=4,2 (в данном случае W=1,5 м) не происходит полного разрушения грунта между рядами.
Во втором случае при формировании щели по контуру выемки размером 0,7х4х5 м при 2м=0,7 м параметры БВР были следующими: 1шп=0,52м; 1з=0,21 м (3 тротиловые шашки); а=0,6 м. Заряды размещались внутрь от контура выработки на расстоянии 0,5 м. Всего было 26 зарядов - 8 штук по длине, включая угловые и 5 штук по ширине (без угловых зарядов).
В результате взрыва контурных зарядов была сформирована «рамка» хорошо разрыхленного грунта с частичным его выбросом с шириною зоны разрушения 0,8...1,1 м, в среднем 0,95 м. Одна сторона «рамки» длиною 5 м была полностью препарирована на глубину 70.80 см - до границы с талым грунтом. Внешние размеры «рамка» составляли 4,6х5,1 м. Внутри «рамки» остался целик размером 3,0х3,4 м. Целик было решено разрушить одновременным взрывом 2-х рядов аналогичных зарядов по 3шт. в ряду при а=1,0 м. Ряды располагались следующим образом. Ряд зарядов, примыкающий к раскопанной стороне «рамки» был на расстоянии 'і =1,5 м от плоскости расположения зарядов в контуре, крайние заряды находились от плоскости расположения зарядов в торце на расстоянии 1,2 м. Второй ряд зарядов, примыкающий к не раскопанной стороне «рамки», располагался на расстоянии '2=1,2м до плоскости расположения зарядов в «рамке». Крайние заряды этого ряда располагались таким же образом, как и заряды в первом ряду.
После взрыва обоих зарядов было установлено следующее:
1. Для ряда с '2 имело место удовлетворительное рыхление грунта с небольшим выбросом, при этом был получены три максимальных куска размерами 1х1х0,25 м и 12 кусков размерами
0,5х0,5х0,25 м, остальная часть разрыхленного грунта разрушена меньше и легко выбирается лопатами.
2. При взрыве ряда с '1 между ним и свободной поверхностью (в результате извлечения грунта из соответствующей стороны «рамки») остался целик шириною 0,9х1,0 м и длиною 2,6 м. Причем от взрыва зарядов в этом ряду произошло разрушение грунта шириною порядка 1,0 м. В целике были обнаружены две трещины
по ЛНС, образованные от взрыва центрального заряда в этом ряду.
Таким образом, еще раз было получено подтверждение, что при W/dн=4,2 не обеспечивается полное разрушение грунта между зарядами.
В рассматриваемом случае всего было 32 заряда, их общая масса составляла 7,2 кг, а удельный расход (д) был равен 0,48 кг/м3.
Итак, установлено следующее:
1. Одновременный взрыв по плоскости расположения зарядов с а=2,6...2^н позволяет надежно формировать в грунте зону интенсивного дробления с шириною 0,9.1,1 м.
2. При взрыве последующих рядов удаление взорванного грунта от предыдущих взрывов не обязательно.
3. Для обеспечения надежного разрушения между рядами расстояние между ними должно быть меньше 3dн.
Таким образом, теоретические оценки, лабораторные и натурные экспериментальные исследования позволили разработать новую технологию взрывного формирования выемок заданных размеров для устройства фортификационных сооружений с возможностью удаления разрыхленного мерзлого грунта вручную.
Рекомендации по рациональным параметрам БВР для рыхления мерзлых грунтов при устройства ФС.
1. Если глубина выемки (Ьв) меньше глубины промерзания (/м), то длина шпуров (1шп) должна быть равной Ьв. Если Ьв больше /м, то 1шп должна составлять 0,75.0,85 ъш. При этом в обоих случаях длина заряда (1з) должна составлять 0,3.0,4 1шп (целесообразно начинать с 1з=0,3 м).
2. В месте предполагаемого расположения выемки в одном из ее торцов производиться одновременный взрыв комплекта 5...8 зарядов (на ширину выемки) с расстояниями между зарядами а=0,5Ь0, где Ь0 — рассчитывается по формуле:
Ьп = 0,5ё I—Р^ ,
V ст
V рас
где ё - диаметр заряда, м; Ро - давление ПД (точка Жугэ), Па; страс - предел прочности на одноосное растяжение, Па.
После взрыва первого комплекта заряда сформировавшаяся выемка зачищается лопатами и устанавливается качество проработки подошвы забоя и размеры выемки в ее нижней и верхней частях. Если имеет место удовлетворительное разрушение мерзлого грунта с полной проработкой забоя, то осуществляется основное взрывное разрушение грунта в последовательности изложенной ниже. Если же по забою разрушение грунта недостаточное (имеются пороги), то рядом производится взрыв комплекта зарядов с «а» равным 2^н, где dнср — диаметр нижней части воронок, причем расстояние 2-го комплекта зарядов от первого составляет3^н. Если же и в этом случае получилось недостаточное разрушение грунта, как по подошве между зарядами в ряду и рядами, так и поверху, то соответствующие расстояния уменьшаются на 10 %.
3. Последующее, основное порядное взрывание зарядов осуществляется при расстояниях между зарядами в ряду а= 2,6...2,7 dн, а между рядами в=3 dн. Причем, каждый последующий ряд должен взрываться с замедлением не менее dн/0,4Сp, в т.ч. может быть применено и замедленное взрывание.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Справочник по буровзрывным работам на карьерах. -
Наукова думка, 1973, 440 с.
2. Нормативный справочник по буровзрывным работам.-М.: Наука, 1986 - 511 с.
3. Фраш Г.Б. Взрывные работы в сезонно-мерзлых грунтах. -М.: Наука, 1990, -112 с.
4. Руководство по подрывным работам. - М.: Воениздат, 1969, 232 с.
5. Дроговейко И.З. Разрушение мерзлых грунтов взрывом.-М.: Наука, 1981, -243 с.
6. Эстеров Я.Х., Бродов Е.Ю., Иванаев М. И. Буровзрывные работы на транспортном строитель-стве.-М.: Транспорт, 1983, — 164 с.
7. Крюков Г.И., Косаргин А.П. Закономерности формирования зон мелкодисперсного дробления и радиального трещинообразова-ния при камуфлетном взрыве сосредоточенного заряда в квазиод-
нородной среде. Сборник
«Взрывное дело» № 91/48, М.: МВК по взрывному делу при Академии Горных Наук, 1998, с.
75-81.
8. Крюков Г.И. Шайкабеков С. С. Дрозд И. И. Обобщающие взаимосвязи для разрушения горных пород взрывом.- Сборник «Взрыв-ное дело», М.: МВК по взрывному делу при Академии
Горных Наук, 2000, с.
профессор, доктор технических наук,
Московский государственный горный университет.
кандидат технических наук, Военно-
Файл: КРЮКОВ
Каталог: 0:\С диска по работе в униве-
ре\а1ЛВ_20\а1ЛВ12_0\МЛСЕТ Шаблон:
С:\ивегв\Таня\ЛррВа1а\Коат1^\М1сговой\Шаблоны\
Когта1.ёо1;т Заголовок: Статья
Содержание:
Автор: Гитис Л.Х.
Ключевые слова:
Заметки:
Дата создания: 27.11.2000 11:18:00
Число сохранений: 10
Дата сохранения: 27.11.2000 14:06:00 Сохранил: Гитис Л.Х.
Полное время правки: 118 мин.
Дата печати: 11.12.2008 0:06:00
При последней печати страниц: 8
слов: 4 295 (прибл.)
знаков: 24 484 (прибл.)
