Взрывные работы на жд строительстве - Метод шпуровых зарядов

РАЗДЕЛ ПЯТЫЙ
МЕТОДЫ ВЗРЫВНЫХ РАБОТ

На открытых горных работах применяют следующие методы взрывных работ:

1. метод шпуровых зарядов (рис. 115, а);
2. метод скважинных зарядов (рис. 115, б);
3. метод котловых зарядов (рис. 115, в);
4. метод камерных зарядов (рис. 115, г, д);
5. метод малых камерных зарядов (рис. 115, е);
6. метод наружных зарядов (рис. 115, ж).

Перечисленные методы взрывных работ каждый в отдельности или в сочетании один с другим можно применять при разработке горных пород в различных условиях железнодорожного строительства или на карьерах.
Особенности различных методов, область их применения, преимущества и недостатки, а также техника производства работ рассматриваются в последующих главах.

ГЛАВА XVIII
МЕТОД ШПУРОВЫХ ЗАРЯДОВ

§ 58. Общие сведения

Шпуром называется выработка круглого сечения диаметром менее 75 мм при глубине до 5 м.
Шпуры бывают нисходящими или восстающими (вертикальными и наклонными) и горизонтальными.
Сущность метода шпуровых зарядов заключается в том, что разрыхление скальных пород осуществляется взрывом серии удлиненных зарядов взрывчатых веществ, размещенных в шпурах.
На открытых горных работах, связанных с железнодорожным строительством, метод шпуровых зарядов применяется:

1. при зачистке железнодорожных выемок и полувыемок после массовых взрывов на рыхление, выброс и сброс;
2. при разработке скальных железнодорожных выемок и полувыемок, имеющих небольшую глубину (до 5,0 м);
3. при зачистке скальных откосов выемок и полувыемок на действующих железнодорожных линиях;
4. при срезке скальных откосов выемок и полувыемок, связанной со строительством вторых железнодорожных путей;
5. при устройстве водоотводных канав, кюветов и ям для телеграфных столбов;
6. при рыхлении мерзлых грунтов;
7. при проходке шурфов, штолен и зарядных камер;
8. при дроблении крупных кусков породы;
9. при карьерной добыче строительных материалов, когда производительность карьера невелика, а погрузка породы производится вручную или полумеханизированными средствами.

Рис. 115. Методы взрывных работ на открытых горных работах

Метод шпуровых зарядов имеет следующие преимущества:

1. относительно лучшее дробление горной породы за счет более равномерного распределения взрывчатых веществ во взрываемом массиве;
2. простота метода и малый вес бурового оборудования, обеспечивающие большую маневренность и более оперативную организацию буровых работ в различных горно-геологических условиях.

Основным недостатком метода шпуровых зарядов является сравнительно большая его трудоемкость. Поэтому применение метода шпуровых зарядов неэффективно при горных разработках большого масштаба.
В связи с развитием техники бурения в Советском Союзе и некоторых зарубежных странах стремятся применять глубокие шпуры, что делает метод шпуровых зарядов более производительным. Так, например, трест Желдорвзрывпром успешно применяет для бурения вертикальных шпуров глубиной до 12 м и диаметром 65 мм тяжелые перфораторы К.ЦМ-4, смонтированные на тележках.

Вопросы для повторения

1. Что называется шпуром?
2. В чем заключается сущность метода шпуровых зарядов?
3. Область применения метода шпуровых зарядов.
4. Преимущества и недостатки метода шпуровых зарядов.
5. Преимущество метода глубоких шпуровых зарядов.

§ 59. Расчет расположения шпуров и веса зарядов при двух обнаженных плоскостях

В случае применения метода шпуровых зарядов обычно производят серийное взрывание. Это обеспечивает разрушение горного массива в объеме заданного контура выработки. При размещении серии шпуровых зарядов следует учитывать количество и взаиморасположение обнаженных плоскостей разрабатываемого массива, крепость и трещиноватость горных пород, а также способ взрывания зарядов. Шпуры необходимо располагать так, чтобы РЛС заряда не совпадала с осью шпура и была меньше длины последнего (рис. 116). При разработке горных пород в условиях карьера взрывным способом обычно создаются две обнаженные плоскости.

Расчет расположения шпуров и определение веса зарядов при двух обнаженных плоскостях производится в такой последовательности:

1. определяется величина расчетной линии сопротивления (РЛС) по подошве уступа;
2. определяется глубина шпуров;
3. определяется расстояние между шпурами в ряду;
4. определяется вес заряда;
5. определяется расстояние между рядами шпуров.

Рис. 116. Направление оси шпурового заряда и его РЛС

Рис. 117. Отбойка уступов методом шпуровых зарядов при двух обнаженных плоскостях: 1 — забойка; 2 — заряд взрывчатого вещества

Величину расчетной линии сопротивления по подошве уступа (рис. 117) можно приближенно вычислить по формуле

Относительное расстояние между шпурами т принимают в зависимости от способа взрывания.             .
При огневом способе взрывания указанное расстояние должно быть таким, чтобы один заряд при взрыве не нарушал другого. Поэтому при данном способе взрывания т принимают в пределах 1,2—1,5. При электрическом способе взрывания т принимают равным 1,0—1,5.
В обоих случаях меньшие значения т принимают при большей высоте уступа и более крепких породах. При выводе формулы (34) принято, что шпур заполняется ВВ на 0,7 его глубины. Если найденное значение Wp окажется больше высоты уступа Н или

мощности взрываемого слоя, то задаются величиной WP, принимая ее не больше 0,7-1,0 Н. Подставив эту величину в формулу (34), вычисляют диаметр заряда.
Глубину шпуров в зависимости от свойств горных пород принимают равной:

1. для монолитных крепких пород

Рис. 118. Схема к определению объема грунта, разрыхленного одним шпуровым зарядом
Расстояние между рядами шпуров находится по формуле
(42) где b — расстояние между рядами шпуров в м;
Wp — расчетная линия сопротивления по подошве уступа, принятая для первого ряда шпуров, в м.
При многорядном взрывании шпуровых зарядов последние располагают в шахматном порядке. Вес заряда в шпурах второго и последующего рядов принимают равным весу заряда в шпурах первого ряда.
В процессе взрывных работ величины зарядов и наиболее выгодные параметры расположения шпуров уточняют опытным путем.
Пример. Определить потребное количество ВВ и объем буровых работ для разрыхления 200 м³ известняков XII категории крепости по шкале Н и Р МПСМ 1955 г. Высота уступа 3,0 м. В качестве ВВ принят аммонит № 9. Диаметр шпуров 50 мм. Способ взрывания электрический.

Ниже приводится несколько характерных примеров расположения глубоких шпуров, взятых из советской и зарубежной практики. Так, например, украинская контора Желдорвзрывпрома на Пенизевическом карьере успешно применяет метод глубоких шпуров диаметром 60 мм для рыхления гранитов IX—X категорий крепости по классификации Н и РМПСМ 1955 г. При глубине шпуров 8—10 м расстояние между ними принимается равным 2,0 м. При однорядном расположении шпуров расчетная линия сопротивления по подошве уступа принимается в пределах 2,5—2,8 м. При двухрядном расположении шпуров расстояние между рядами принимается равным величине расчетной линии сопротивления, принятой для первого ряда. Взрывчатым веществом (аммонит № 6) заполнялось 4/5, а забойкой — 1/5 длины шпура.                        
В США на одном из известковых карьеров, имеющем высоту уступа 6,7 м, выбуривают шпуры глубиной 7,2 м и диаметром 65 мм. Шпуры располагаются в 3 ряда в шахматном порядке. Расстояние между шпурами в ряду принимают равным 2,7 м, а расстояние между рядами шпуров— 1,37 м. Заряд по длине разделяется на три равные части, в каждую из которых помещают различные по мощности ВВ. Нижняя часть заряжается патронами из 60% динамита, средняя из 50% и верхняя из 35% динамита.
В Швеции на диабазовом карьере, имеющем высоту уступа 20 м, применяют комбинированный метод взрывания вертикальных шпуровых зарядов с горизонтальными шпуровыми зарядами. Вертикальные шпуры располагаются вдоль уступа в один ряд и не добуриваются до подошвы уступа на 1,5 м. Расстояние от шпуров до откоса забоя принимают равным 2,4 м. Расстояние между шпурами в ряду — 1,8 м. Диаметр шпуров 34 мм. Длина забойки 1,8 м. В основании уступа перпендикулярно вертикальным шпурам закладывают горизонтальные шпуры на глубину 2,7 м.

Вопросы для повторения

1. В какой последовательности производится расчет расположения шпуров и определение весов зарядов при двух обнаженных плоскостях?
2. Как определяется величина расчетной линии сопротивления?

3. Как определяется глубина шпуров?

1. Как определяется расстояние между шпурами в зависимости от^ способа взрывания?
2. Как определяется вес шпурового заряда?

Задача
Определить потребное количество ВВ и объем буровых работ для разрыхления 260 м³ гранита XV категории крепости по шкале Н и Р МПСМ 1955 г.                                                                                                          
Высота уступа 25 м. В качестве ВВ принимается аммонит № 6. Диаметр шпуров 50 мм. Способ взрывания электрический.

§ 60. Расчет расположения шпуров и веса зарядов при одной обнаженной плоскости

Расчет расположения шпуров и веса зарядов при разработке траншей, канав, производстве планировки и наличии одной обнаженной плоскости осуществляется в той же последовательности, в которой он выполняется при двух обнаженных плоскостях (см. § 59).
Величину расчетной линии сопротивления принимают равной мощности взрываемого слоя (рис. 119):

1 Расчет расположения шпуров и веса зарядов при проходке выработок ограниченного сечения (шурфов, штолен, камер и т. п.) приведен в § 72.

Рис. 119. Расположение шпуров для уширения выемки

Подсчитав величину шпурового заряда по формуле (46) или (47), необходимо, пользуясь табл. 30, проверить, поместится ли этот заряд в шпуре данного диаметра. При этом следует учесть, что шпур должен быть заполнен ВВ не более чем на 0,7 его длины. Остальная часть шпура заполняется забоечным материалом.

Таблица 30
Весовое количество порошкообразного аммонита № 9 Δ = 0,9 кг/дм³ на 1 пог. м длины шпура или скважины разного диаметра

Если заряд взрывчатого вещества не помещается в шпур, то нужно или увеличить диаметр шпура, или уменьшить мощность взрываемого слоя. При уменьшении мощности взрываемого слоя необходимо пересчитать вес заряда и вторично проверить, поместится ли этот заряд в шпур меньшей длины.
Расстояние между рядами шпуров определяется по формуле b = 0,85 Wp.

Шпуры располагаются в шахматном порядке.
В процессе работы приведенные выше расчетные параметры должны уточняться в соответствии с фактическими горно-геологическими условиями производства взрывных работ.
Вопросы для повторения

1. В какой последовательности производится расчет расположения шпуров и определение веса зарядов при разработке траншей, канав и т. п. и наличии одной обнаженной плоскости?
2. Как определяется величина расчетной линии сопротивления?
3. Как определяется глубина шпуров?
4. Как определяется расстояние между шпурами?
5. Как определяется вес шпурового заряда при Wp больше 1,0 м и меньше 1,0 м?