ВЛИЯНИЕ РАССРЕДОТОЧЕННОЙ КОНСТРУКЦИИ СКВАЖИННОГО ЗАРЯДА НА ПАРАМЕТРЫ ВЗРЫВА

Большинство транспортных тоннелей сооружают в скальных грунтах, рыхление которых в процессе проходки горных выработок является одной из наиболее трудоёмких и продолжительных операций. В зависимости от физико-механических свойств грунтов (твёрдость, вязкость, трещиноватость) для их разрушения и достижения требуемой степени дробления необходимо затратить определённое количество энергии, в качестве которой в настоящее время широко используется энергия взрывчатых веществ (ВВ).

Цель работы: оценить влияние рассредоточенной конструкции скважинного заряда на параметры взрыва.

В случае, когда по расчёту длина заряда в скважине получилась слишком малой, то возникает следующий эффект: в плоскости подошвы уступа будет проявляться хорошее качество дробление грунта, а в верхней части уступа будут наблюдаться негабаритные валуны, которые вызовут затруднения при откатке грунта из забоя.

На карьерах эту задачу решают достаточно просто: увеличивают высоту заряда. При этом будет обеспечиваться высокое качество дробления грунта. Однако в тоннелестроении данная технология запрещена по соображениям безопасности: куски породы могут повредить конструкции крепления свода или забоя.

Резонно встаёт вопрос: как обеспечить качественное дробление грунта, не создав при этом сейсмического воздействия на окружающий массив грунта и не допустить разлёта кусков породы.

Обеспечить качественную отбойку грунта можно применением рассредоточенной конструкцией заряда.

Рассредоточить заряд можно несколькими способами. Самые распространённые это инертный заполнитель и воздушный промежуток.

а – с инертной забойкой; б – с воздушным промежутком

Рисунок 1. Конструкции скважинных зарядов

При использовании инертной забойки рационально принимать систему инициирования с внутрискважинными замедлениями.

При использовании неэлектрической системы инициирования типа Nonel используют внутрискважинные замедлители с интервалом 25 мс. Такой интервал замедления гарантирует очерёдность срабатывания зарядов в скважине, что позволит создать дополнительные поверхности обнажения.

Выполним расчёт безопасного расстояния от охраняемого объекта до ближайшего заряда при неодновременном взрывании N зарядов взрывчатых веществ общей массой Q со временем замедления между взрывами каждого заряда не менее 20 мс [5, п. 843].

                                         (1)

где K_r – коэффициент, зависящий от свойств грунта в основании охраняемого здания (сооружения);

        K_c – коэффициент, зависящий от типа здания (сооружения) и характера застройки;

        a – коэффициент, зависящий от условий взрывания;

        N – количество зарядов (сплошных), либо рассредоточенных;

        Q – общая масса зарядов.

Для сплошной конструкции заряда безопасное расстояние от охраняемого объекта до ближайшего заряда составит:

Для рассредоточенной конструкции заряда с инертной забойкой безопасное расстояние от охраняемого объекта до ближайшего заряда составит:

Исходя из расчёта по формуле (1) можно сделать вывод, что при рассредоточенной конструкции скважинного заряда расстояние от охраняемого объекта до ближайшего заряда уменьшается на 19 %.

По экспериментальным данным [3] были получены зависимости степени разрушения уступа от конструкции заряда.

1 – заряды, рассредоточенные воздушным промежутком; 2 – заряды, рассредоточенные инертным заполнителем; 3 – сплошные конструкции

Рисунок 2. Зависимость степени разрушения уступа от конструкции заряда

Преимущества заряда с воздушным промежутком очевидны: если при сплошном заряде и заряде, рассредоточенном забоечным материалом, к моменту окончания взрыва (через 65 – 70 мксек) около 70 % среды разрушилось, то в тех же условиях при одинаковом заряде, рассредоточенном воздушным промежутком, разрушению подвергалось 93 % среды.

Таким образом, эффект достигается не от обычного рассредоточения, а от применения воздушного промежутка.

При взрывании рассредоточенного заряда с воздушным промежутком, за счёт отсутствия потерь энергии взрыва на преодоление воздушного промежутка, необходимо задать такие замедления, чтобы ударные волны от соседних зарядов встретились ровно посередине воздушного промежутка. Это обеспечит отличное качество дробление грунта, отсутствие разлёта породы и снижение сейсмического и акустического воздействия на окружающий массив грунта.

Этим требованиям в настоящее время отвечает электронная система инициирования, которая позволяет задать каждому заряду индивидуальное время замедления, что позволит максимально снизить сейсмическое воздействие, разлёт породы и акустический шум. Также индивидуальные замедления позволяют сделать взрыв управляемым, как следствие этого позволит экономить на взрывчатых веществах.

Таким образом можно сделать вывод, что при разработке уступа при помощи буровзрывных работ наиболее эффективный результат показала конструкция скважинного заряда, рассредоточенного воздушным промежутком. Такая конструкция обеспечивает значительное увеличение степени разрушения уступа, снижение разлёта взорванной породы и уменьшение сейсмического влияния на массив.

Список литературы:

1. Абрамчук В.П., Власов С.Н., Мостков В.М. Подземные сооружения. – М.: ТА Инжиниринг, 2005. – 464 с.
2. Кутузов Б.Н. Методы производства взрывных работ. – М.: Горная книга, 2008. – 512 с.
3. Мельников Н.В., Марченко Л.Н. Энергия взрыва и конструкция заряда. – М.: Недра, 1964. – 131 с.
4. Патент РФ № 2012113665, 10.11.2012. Ляпидевский А.В., Гришин А.Н., Саяпин В.В. Рассредоточенный скважинный заряд // Патент России № 121054.
5. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности при взрывных работах» [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://docs.cntd.ru/document/499066484 (дата обращения: 22.05.17).
6. Olofsson S. Applied explosives technology for construction and mining. – Applex, 1988. – 304 p.