CC BY
62
© А.В. Лсщинский, Е.Б. Шсвкун, И.М. Урснсв, 2007
УДК 622.235
А.В. Лещинский, Е.Б. Шевкун, И.М. Уренев
ВЗРЫВНЫЕ РАБОТЫ ПОД УКРЫТИЕМ ИЗ АВТОШИН
Семинар № 5
Опасность поражения людей, техники и сооружений разлетающимися на значительные расстояния (до 700 м) кусками взорванной породы приобретает в настоящее время все большую актуальность в связи с уменьшением размеров рабочих площадок по мере роста глубины горных работ, а также ввиду нарастания объемов транспортного строительства в стесненных условиях.
Работа придорожных карьеров по добыче строительного камня, формирование в скальных породах дорожных выемок, расположенных вблизи линий электропередач, населенных пунктов, транспортных коммуникаций и т.п. всегда вызывают серьезные сложности с безопасностью взрывных работ по разлету осколков и воздействию ударной воздушной волны, а иногда и сейсмическому воздействию. Наиболее распространенным способом снижения разлета кусков горной породы является установка над взрываемой поверхностью специальных укрытий различных конструкций [1]. Чаще всего применяют сплошные укрытия металлическими листами или бревенчатыми матами большой массы
- до 0,8-1,0 т на 1 м2 укрываемой площади, поскольку такое укрытие в первую очередь принимает на себя удар газов взрыва, несущих в себе около 90 % энергии, а удар летящих кусков породы играет второстепенную роль [2]. Вместе с тем, сплошные
укрытия не дают полной гарантии от разлета кусков - в отдельных случаях наблюдаются местные выбросы кусков породы, разлетающихся в каких-то случайных направлениях из-под приподнятого ударом газов сплошного укрытия, или отбрасывание отдельных листов укрытий на расстояние до 20 м. Поэтому предпочтительны газопроницаемые укрытия. Еще в 1965 году применено газопроницаемое укрытие в виде мата из якорных цепей [3]. Отмечалось, что срок службы таких укрытий на порядок больше, чем у сплошных металлических: они могут выдержать до 500 и более взрывов, поскольку взрывные нагрузки воспринимаются только от воздействия кусков горной массы. Вследствие эластичности мата он деформируется вместе с горной массой, не отрываясь от нее, что препятствует разлету кусков породы из-под него. Стоимость буровзрывных работ с такими укрытиями в 2-3 раза ниже, чем с другими типами. Однако широкое применение газопроницаемых матов из тяжелых якорных цепей осложняется вопросами приобретения и доставки, особенно в удаленные от морей и рек места, а также обязательным использованием грузоподъемной техники ввиду большой удельной массы укрытия (150-200 кг/м2).
В связи с вышеизложенным нами предложен принципиально новый вид газопроницаемого укрытия - маты из
Рис. 1. Укладка автошин трактором
Рис. 2. Укладка автошин вручную
изношенных шин от большегрузных автосамосвалов, которые имеются в избытке на любом карьере, в любой дорожно-строительной компании [46]. Их отличительная особенность в том, что они монтируются быстроразъемными соединениями из отдельных элементов с существенно меньшей удельной массой (40-80 кг/м2) как с использованием для их перемещения грузоподъемной техники, так и вспомогательной техники типа колесных тракторов (рис. 1) и даже вручную в тех условиях, когда техника не может быть использована, поскольку круглую автошину катить сравнительно
легко, а якорные цепи тащить трудно (рис. 2). Разнообразный ассортимент шин по размерам (от одного до трех метров) и массе (от ста до 3000 кг) позволяет собирать маты укрытий с широким диапазоном изменения удельной массы и размеров пустот между шинами и внутри них. Ввиду сравнительной легкости и упругости автошины отражают удар горной массы вниз, сами подлетают вверх и поэтому всегда остаются на поверхности горной массы после взрыва.
Совместно с ОАО “Амурвзрывпром” были проведены массовые взрывы двух экспериментальных блоков в сухих горных породах, представленных доломитами VIII категории крепости по СНиП с целью определения рациональных параметров газопроницаемого укрытия в виде мата из автошин. В связи с расположением взрываемых блоков на расстоянии около 100 м от жилых домов (рис. 3) потребовалось полностью исключить разлет кусков горной массы, поэтому дополнительно была использована сетка «Рабица» (рис. 4).
На первом блоке с двумя пологими откосами 12 скважин диаметром 130 мм и глубиной 5 м были расположены по сетке 3 х 3 м. Общий объем блока составил 432 м , заряд ВВ - неводоустойчивый граммонит 79/21. Общий
расход ВВ на блок составил 198 кг при массе заряда в скважинах в среднем 16,5 кг, высоте заряда - 1,4 м, засыпной забойки - 3,6 м.
Подготовку блока к взрыву производили следующим образом. После зарядки скважин и монтажа взрывной сети, для уменьшения воздушной взрывной волны детонирующий шнур поверхностной взрывной сети был присыпан грунтом. Затем на блок была уложена сетка «Рабица» с ячейкой 50 х 50 мм. Сетку укладывали лентами длиной 10 м и шириной 1,5 м с перекрытием в 0,10-0,15 м и соединяли их между собой скрутками из проволоки диаметром 6 мм. Выход
Рис. 3. Условия взрывания
Рис. 4. Монтаж укрытия с сеткой «Рабица»
сетки за контур блока от последнего ряда скважин составлял 2,0-2,3 м, сетку по краю присыпали слоем грунта. Поверх сетки по рядам скважин вручную, чтобы не повредить детонирующий шнур, уложили изношенные шины от автосамосвала БелАЗ-540 массой 250-280 кг (в зависимости от степени их износа). На склоне по контуру блока со стороны охраняемого объекта уложили дополнительно три шины, таким образом всего было уложено 15 автошин. Шины диаметром 1,6 м располагали на расстоянии друг от друга 0,3-0,6 м и соединяли их в ряд, пропуская через их отверстия канат диаметром 19 мм (рис. 5).
Такое соединение позволяло шинам смещаться по канату в обе стороны. Ряды шин между собой связали только по краям блока. В итоге получилось газопроницаемое укрытие из автошин поверх сетки «Рабица» площадью 108 м2 (рис. 6, а), а удельная величина пригрузки составила 35-39 кг/м2. Видеосъемку взрыва осуществляли двумя цифровыми видеокамерами типа NV-GS25 с 24-х кратным оптическим увеличением и частотой 25 кадр./с (интервал между кадрами составляет 40 мс), расположенными под прямым углом на расстоянии 70 и 700 м от взрываемого блока.
На рис. 6 показано развитие взрыва на блоке с газопроницаемым укрытием из автошин и сетки «Рабица» при порядном взрывании с замедлением 20 мс.
На кадрах видно, что разлета кусков взрываемой горной массы нет, отмечаются только существенные пылегазовые выбросы.
Следует отметить сравнительно далекий отброс отдельных автошин вдоль связующего каната с переворотом вокруг вертикальной и горизонтальной осей, что в общем случае может привести к их отрыву от каната и выбросу за пределы блока. Так, шины крайнего ряда, как показали замеры на покадровой развертке видеозаписи, были подброшены на высоту 1,52,8 м и отброшены в сторону на 1,3-
5,2 м. Кроме того, связанные канатом только в одном направлении автошины выступают как отдельные элементы пригрузки и не являются единым матом, не дополняют массу друг друга при динамических взаимодействиях и именно поэтому имеют возможность переворота в обеих плоскостях. Поэтому порядное соединение простым продеванием каната сквозь автошины оказалось не самым удачным решением. Осмотр состояния газопроницае-
мого укрытия после взрыва (рис. 6, показал, что разрывы канатов, соединяющих автошины, отсутствуют, однако отмечены обширные повреждения сетки «Рабица» (до 70 % ее площади). В местах ее соединения с автошинами порывы естественны - под-брос отдельных автошин был достаточно высоким и они, отрываясь от сетки, повредили ее. При такой конструкции мата целесообразно автошины с сеткой не связывать. Остальные разрушения сетки можно объяснить воздействием на нее как кусков породы, так и падающих шин, причем никаких повреждений самих автошин не отмечено. В целом газопроницаемое укрытие из автошин поверх сетки «Рабица» выполнило свою функцию - полностью предотвратило выброс кусков породы.
С учетом отмеченных недостатков был проведен второй экспериментальный массовый взрыв под укрытием иной конструкции. На блоке с одной обнаженной поверхностью (траншейный взрыв) 18 скважин диаметром 130 мм и глубиной 8 м были расположены по сетке 3х3 м, общий объем блока составил 1134 м . Общий расход ВВ (граммонит 79/21) на блок 729 кг, при средней массе заряда в
Рис. 6. Видеограмма развития первого экспериментального массового взрыва
скважине 40,5 кг высота заряда составила 3,3 м, высота засыпной забойки - 4,7 м.
Монтаж укрытия и зарядку блока производили следующим образом. На каждую из скважин соосно с ней укладывали те же шины колесным трактором МТЗ-50, оборудованным специальным погрузочным приспособлением (см. рис. 1). По контуру блока со стороны охраняемого объекта между шинами, уложенными по центрам скважин, вплотную к ним укладывали дополнительные шины. В середине блока между рядами скважин также были уложены дополнительные шины, но вся поверхность блока не была закрыта автошинами вплотную ввиду их нехватки (вместо запланированных
сорока автошин на блок было завезено тридцать шесть). Каждая из автошин была связана с соседними шинами стяжками из проволоки диаметром 6 мм.
После укладки и связки автошин производилась зарядка скважин граммонитом, затем поверх укрытия из автошин уложили сетку «Рабица», соединяя ее ленты между собой и с каждой автошиной скрутками из проволоки диаметром 6 мм. Площадь укрытого блока составила 180 м2, а удельная пригрузка по блоку - 55-62 кг/м2. Сетка, спущенная с автошин на поверхность блока, выходила на 2,0-
2,3 м за последний ряд скважин, края ее также присыпали слоем грунта. Поверх укрытия производили монтаж
д е
Рис. 7. Видеограмма развития второго экспериментального массового взрыва
порядной взрывной сети с пятью ступенями замедления по 20 мс: вдоль каждого ряда скважин на сетку прокладывали магистраль из двух ниток ДШЭ-12 и соединяли с детонирующим шнуром из скважин, вытаскивая его сквозь сетку (см. рис. 4). На рис. 7 показано развитие взрыва на блоке
с газопроницаемым укрытием при порядном взрывании. На рис. 7, а видно пламя от открытого ДШ поверхностной сети. На других кадрах развития взрыва видно, что взрываемая горная масса не дает разлета кусков, поскольку газопроницаемое укрытие поднимается вместе с ней, не отрыва-
ясь. Осмотр газопроницаемого укрытия после взрыва (рис. 7, г) показал, что каких-либо повреждений сетки, проволочных связок, а также автошин нет.
Таким образом, газопроницаемое укрытие из автошин под сеткой «Ра-бица» также предотвратило разброс кусков породы и в то же время, ввиду отсутствия повреждений, может быть перемещено на следующий блок для дальнейшего использования.
Проведенные промышленные взрывы подтвердили целесообразность использования автошин в укры-
1. Шевкун Е.Б. Взрывные работы под укрытием. - Хабаровск: Изд-во Хабар. гос. техн. ун-та, 2004. - 202 с.
2. Шифрин Е.И., Украинцев М. А. Моделирование воздействия взрыва на газонепроницаемое укрытие // Взрывное дело № 82/39. - М.: Недра. 1980. С. 247-254.
3. Авдеев Ф.А., Южаков С.В. Новый вид защиты от разлета кусков породы при взрывах // Взрывное дело № 61/18. М.: Недра. 1966. С. 218-223.
тиях. Для гарантированного исключения выброса породы из-под газопроницаемого укрытия и увеличения срока его службы необходимо:
- автошины укладывать как соосно со скважинами, так и между ними, а также укладывать дополнительный ряд автошин по краям укрытия, связывая между собой все соседние автошины;
- при использовании сетки укладывать ее поверх автошин, а края сетки на поверхности блока присыпать слоем грунта.
------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
4. Патент РФ № 2265796. Способ взрывания уступов под укрытием / Шевкун Е.Б., Лещинский А.В., Шевкун Т.И./ Опубликовано 10.12.2005 Бюл. № 34.
5. Патент РФ № 2265797. Укрытие мест взрыва из автомобильных шин / Шевкун Е.Б., Лещинский А.В., Шевкун Т.И./ Опубликовано 10.12.2005 Бюл. № 34.
6. Патент РФ № 2265798. Укрытие мест взрыва матами из шин / Шевкун Е.Б., Лещинский А.В., Шевкун Т.И./ Опубликовано 10.12.2005 Бюл. № 34. ЕШЗ
— Коротко об авторах------------------------------------------------
Лещинский Александр Валентинович - кандидат технических наук, доцент, Шевкун Евгений Борисович - доктор технических наук, профессор,
Уренев Илья Михайлович - аспирант,
Тихоокеанский государственный университет.
