Главная / Полезная информация / Земляные работы / Разработка грунта взрывом

Разработка грунта взрывом

К взрывам строители прибегают для рыхления скальных пород с последующей их разработкой землеройными и скалоуборочными механизмами. С помощью взрывов возводят насыпи и перемычки, устраивают выемки для котлованов, дорог и т.п. Взрывным способом дробят мерзлые грунты, валуны, валят деревья, корчуют пни, уплотняют грунты и т.д.

В строительстве используются взрывчатые материалы, к которым относятся взрывчатые вещества (ВВ) и средства взрывания (СВ).


Взрывчатые вещества - это химические соединения или смеси, способные с помощью средств взрывания изменять свое состояние с последующим образованием сильно сжатых газообразных продуктов и выделением энергии. По характеру воздействия ВВ бывают метательные, бризантные и промежуточные. Метательные ВВ характеризуются незначительной скоростью взрывчатого разложения (400-2000 м/с), при взрыве они дают медленное образование газов с постепенным нарастанием давления, которое раскалывает окружающую породу на куски и отбрасывает в стороны. Строители в качестве метательных ВВ применяют дымный и бездымный порох. Бризантные ВВ (динамит, тол) характеризуются высокой скоростью взрывчатого разложения (2000-8500 м/с) и способностью дробить породу без ее разброса. Промежуточные ВВ - аммонит, динамон, оксиликвит - обладают как свойствами метательных, так и бризантных ВВ.

Перечисленные ВВ называют основными, так как их закладывают в качестве зарядов, заранее рассчитанных по массе и форме размещения зарядной полости. Чтобы произошел взрыв основных ВВ, необходим начальный импульс - внешнее воздействие некоторого количества энергии взрыва. Для этого служат инициирующие взрывчатые вещества - детонаторы, которые подразделяются на первичные и вторичные. Первичные инициирующие ВВ (гремучая ртуть, азид свинца, тринитрорезорцинат свинца) легко взрываются от огнепроводного шнура или электровоспламенителя. Вторичные инициирующие ВВ (тетрил, гексоген) взрываются, как правило, от воздействия первичных.

В зависимости от средств для начального разложения ВВ (пламени, искры, удара) различают три основных способа взрывания: огневой, электрический и при помощи детонирующего шнура. Пламя, искра или удар передаются ВВ через средства взрывания, к которым относятся капсюль-детонатор, электродетонатор, огнепроводный и детонирующий шнуры, средства зажигания, а также источники и проводники электрического тока.

При огневом способе средством взрывания служат капсюль-детонатор и огнепроводный шнур. Капсюль-детонатор представляет собой открытую с одного конца гильзу, в которую запрессованы первичные (в чашечку) и вторичные (в капсюль) инициирующие ВВ. В свободную часть гильзы помешают конец огнепроводного шнура, вызывающего взрыв первичного инициирующего ВВ через отверстие в чашечке. Этот взрыв передается вторичному инициирующему веществу, а от него — основному заряду ВВ.

Огнепроводный шнур состоит из заключенной в изоляцию мастики, слабо спрессованной сердцевины, выполненной из зерен дымного пороха. Средствами для зажигания огнепроводного шнура могут служить: фитиль, зажигательная свеча или зажигательный патрончик. Из капсюля-детонатора и огнепроводного шнура изготовляют зажигательную трубку, которая в соединении с патроном ВВ образует патрон-боевик. Последний вводится в заряд ВВ и взрывает его при воспламенении зажигательной трубки.

Огневой способ применяется для взрывания одиночных зарядов или разновременного взрывания группы зарядов.

При электрическом способе в качестве средств взрывания используют электродетонаторы, электропроводные шнуры и источники тока. Электродетонатор состоит из смонтированных в одной гильзе капсюля-детонатора и электровоспламенителя. Электровоспламенитель состоит из мостика накаливания и капли воспламеняющегося состава. При прохождении электрического тока мостик накаливается и воспламеняет капельную головку, что вызывает взрыв первичного инициатора, от него — взрыв вторичного инициатора, а затем и взрыв основного заряда ВВ.

Есть электродетонаторы мгновенного и замедленного действия. Источник тока (электрическая сеть или взрывные машинки, аккумуляторы, гальванические элементы и др.) соединяется с электродетонаторами последовательным, параллельным, пучковым или параллельно-последовательным способами. Более экономично последовательное соединение, но оно наименее надежно, так как при неисправности мостика накаливания одного электродетонатора сеть разрывается.

Параллельное соединение применяется при сильных источниках тока. Параллельно-последовательное соединение целесообразно использовать в тех случаях, когда число и сопротивление собираемых в группы электродетонаторов одинаковы.

Электрический способ взрывания применяют при необходимости взорвать большую серию зарядов одновременно или с необходимым замедлением.

С помощью детонирующего шнура взрывают без введения капсюля-детонатора в заряд ВВ. Взрыв заряда вызывают детонирующим шнуром, состоящим из сердцевины, выполненной из высокобризантного ВВ, и проходящих по ее оси направляющих нитей. Изоляция детонирующего шнура позволяет применять его для взрыва в обводненных условиях. Детонирующий шнур передает детонацию со скоростью 6500 м/с, т.е. практически мгновенно.

Детонирующий шнур применяют для одновременного взрыва серии зарядов, соединенных в общую сеть, а также для обеспечения полноты взрыва удлиненных зарядов (в этом случае шпур пропускают через весь заряд). Заряды по месту расположения могут быть наружными (накладными), располагаемыми на поверхности разрушаемого объекта, и внутренними, располагаемыми внутри разрушаемого объекта (в шпурах, скважинах, камерах, щелях и др.).

По действию на окружающую среду (взрываемую породу) различают заряды выброса, рыхления и камуфлеты.

При взрыве на выброс в грунте образуется конусообразное углубление - воронка. Грунт, выброшенный взрывом, падает частично в воронку и частично вокруг нее.

Различают следующие элементы воронки взрыва: r - радиус верхнего основания воронки взрыва, W - линия наименьшего сопротивления (л. н. с), т.е. кратчайшее расстояние от центра заряда до свободной поверхности. Действие взрыва характеризуют величиной отношения n = r/W, называемой показателем действия взрыва (показателем выброса). При n = 1 - заряд и воронка нормального выброса; при n > 1 - усиленного выброса и при n < 1 - уменьшенного выброса.

При n = 0,35-0,75 не происходит выброса породы, а только рыхление в объеме воронки и выпучивание на поверхности, а при n < 0,35 происходит разрушение ограниченной части породы вблизи заряда. Масса заряда определяется по эмпирическим формулам, которые в большинстве случаев являются функциями удельного расхода ВВ, объема взрываемой породы и назначения взрыва (выброс, рыхление или камуфлет).

По форме заряды ВВ бывают сосредоточенными (в форме куба, шара или цилиндра), плоскими и удлиненными. Удлиненные заряды располагают по отношению к свободной поверхности подрываемого массива породы параллельно или под углом. Форму заряда ВВ выбирают в зависимости от назначения взрыва и методов выполнения взрывных работ.

В зависимости от формы, величины и способа размещения заряда по отношению к объекту, подлежащему разрушению, различают методы шпуровых, скважинных, котловых, камерных и щелевых зарядов.

Метод шпуровых зарядов заключается в том, что в породе выбирают шпуры, в которые помещают заряды ВВ.

По глубине шпуров различают мелкошпуровой метод и метод глубоких шпуров. Мелкошпуровой метод используется при вторичном взрывании больших камней, корчевке пней, рыхлении смерзшегося грунта и др. Глубина шпура в этих случаях не превышает 2 м. Метод глубоких шпуров применяется при взрывных работах с высотой уступа до 10 м для сброса и обрушения грунта, а также на открытых работах при небольшой мощности пластов или при послойной разработке грунтов.

Метод скважинных зарядов от шпурового отличается тем, что заряды размещаются в скважинах диаметром до 300 мм и глубиной до 30 м. Скважины бурят ниже подошвы забоя на глубину 1-2 м, что повышает эффект действия взрыва. Обычно заряды применяют удлиненные. Расстояние скважины от забоя зависит от высоты забоя. Скважинные заряды взрывают электрическим способом, сеть обязательно дублируют.

Благодаря большому объему взрываемой породы, приходящемуся на 1 м скважины, при применении метода скважинных зарядов значительно снижаются расходы на бурение.

Метод котловых зарядов заключается во взрыве сосредоточенных зарядов, размещаемых в котлах, образованных простреливанием шпуров или скважин. Этот метод резко увеличивает объем породы, разрушаемой взрывом заряда, и снижает расход буровых работ по сравнению с методом шпуровых и скважинных зарядов.

Метод малокамерных зарядов (зарядов в рукавах) применяют в нескальных грунтах при высоте забоя 3-5 м. Длина рукава (сечением 0,2x0,2-0,5x0,5 м) должна составлять 2/3 высоты забоя. Взрыв выполняют сосредоточенным зарядом.

Этот метод успешно применяют, если в подошве уступа есть прослойка слабой породы и образование рукавов в них не представляет трудностей.

При методе камерных зарядов рыхление породы производится взрывом сосредоточенных зарядов большой массы, помещаемых в специальные горные выработки - камеры. Для размещения камерных зарядов во взрываемом массиве проходят вертикальные шурфы или горизонтальные штольни.

Метод применяют для обрушения значительных массивов породы и образования котлованов, траншей или устройства насыпей, дамб, выемок и других инженерных сооружений взрывом на выброс.

Для массового обрушения породы при высоте уступа до 8 м применяют шурфы, выше 8 м - штольни. Метод используется с двух- или трехрядным расположением камер.

При устройстве нешироких траншей для рыхления мерзлых грунтов применяют метод щелевых зарядов. При этом методе с двух сторон будущей траншеи в мерзлом грунте прорезают щели - рабочую и компенсационную. Первая щель предназначена для закладки по высоте двух или трех удлиненных зарядов ВВ. Нижний заряд укладывают по всей длине щели, верхние - с промежутками. При взрыве нижний заряд как бы подрезает основание призмы грунта, а верхние дробят его. Энергией взрыва грунт смещается в сторону компенсирующей щели, затем разрыхленный мерзлый грунт выбирается. Щелевые заряды ВВ могут применяться при рыхлении грунтов и на больших площадях. Тогда всю площадь прорезают параллельными щелями и производят рыхление последовательными взрывами зарядов ВВ, расположенных в смежных щелях.

При щелевом методе рыхления мерзлых грунтов производительность труда по сравнению со шпуровым методом возрастает в 4-5 раз.

При разработке котлованов, траншей, выемок и др. рыхлением породы с одновременным выбросом в зависимости от их поперечного профиля и ширины избирают одно-, двух- или трехрядное расположение зарядов. Если нужно получить поперечный профиль треугольного сечения, прибегают к однорядному взрыву сближенных зарядов. Для получения трапециевидного сечения заряды располагают в два или три ряда. Располагать заряды больше чем в три ряда не рекомендуется, так как в этом случае значительное количество грунта падает обратно в выемку. При трехрядном взрывании заряды среднего ряда располагают в шахматном порядке и вес ВВ увеличивают на 25-50% по сравнению с весом зарядов крайних рядов. Заряды среднего ряда взрывают с замедлением на 2-4 с после взрыва крайних рядов.

Чтобы произвести направленный выброс грунта в одну сторону, необходимо, по меньшей мере, двухрядное расположение зарядов. Взрыв начинается с зарядов со стороны направленного выброса, а через 2-4 с выполняют взрыв зарядов другого ряда. При этом грунт, поднятый при взрыве первого ряда, перемещается в сторону выброса энергией взрыва второго ряда.

Производство взрывных работ связано с опасностью, требует правильных расчетов зарядов, опыта. В строительстве взрывными работами занимается специально обученный персонал специализированных организаций.

Материал предоставлен Клубом профессиональных строителей Baurum

 

Телефон: Телефон/Факс: +7 (499) 917-06-18
E-mail: E-mail: tamilan-s.k@yandex.ru
www.ilanta.ru
плитка а облицовывать кафелем