Вибухові роботи
Бурові роботи в сільському будівництві виконують при інженерних дослідженнях, вивченні структури ґрунтів, визначенні рівня ґрунтових вод, влаштуванні водопостачання та водозниження, розробці кар'єрів будівельних матеріалів, вибухових роботах, влаштуванні пальових фундаментів тощо.
Бурінням утворюють у ґрунті вироблення у вигляді циліндричних каналів - свердловини (вертикальні, похилі або горизонтальні) різних діаметрів і глибини, так, наприклад, глибина свердловини для водопостачання буває 10-1000 м-коду.
Вироблення діаметром до 75 мм і глибиною до 5 м називають шпурами, при більшому розмірі - свердловинами; початок свердловин біля земної поверхні - гирлом, дно свердловини - вибоєм; зруйновану породу у вибої свердловини — шламом.
Буріння свердловин і шпурів повинно проводитись, як правило, механізованим способом. Свердловини (шпури) після буріння слід оберігати від засмічення та обвалення. Устя пробурених свердловин у необхідних випадках слід оберігати від обвалів ґрунту обсадними сталевими трубами, що мають на кінцях вирізку для нагвинчування сполучних муфт.
Як основні засоби буріння слід застосовувати верстати шарошечного, ударно-обертального і обертально-шнекового буріння. В окремих випадках з урахуванням місцевих умов допускається застосовувати верстати ударно-канатного буріння.
Проходження свердловин верстатами обертального буріння значною мірою підвищує швидкість буріння і в 3-4 рази перевищує продуктивність верстатів ударно-канатного буріння.
У сільському будівництві для буріння свердловин та шурфів широко застосовують механізовані інструменти - бурильні молотки (перфоратори) та електросвердла.
Проходження шурфів, штолень, камер та інших гірськихвиробок для масових вибухів слід проводити відповідно до правил виробництва та приймання робіт глав СНіП з підземних гірничих виробок підприємств з видобутку корисних копалин.
При верстатному бурінні буровий інструмент рухається механічним двигуном за допомогою бурового верстата і в окремих випадках ручним способом.
Буріння свердловин складається з трьох основних операцій: руйнування породи, вилучення зруйнованої породи, закріплення свердловин стін обсадними трубами (при необхідності).
Розрізняють два способи буріння: ударно-обертальне та обертальне.
При ударно-обертальному бурінні ґрунт у вибої свердловини руйнується силою удару бурового інструменту, яким тверді породи розколюються і дробляться, а м'які породи ріжуться і зминаються; при обертально-шнековому бурінні порода розробляється різанням та стиранням.
Обертальний спосіб буріння широко застосовують при інженерних дослідженнях, штучному закріпленні грунтів, влаштуванні пальових фундаментів, вибухових роботах, артезіанському водопостачанні та ін.
Ударно-обертальний спосіб буріння в основному використовують для виробництва вибухових робіт, а також при інженерних дослідженнях та штучному закріпленні ґрунтів. Особливість цього способу полягає в тому, що ударна дія та обертання інструменту виконують два незалежні механізми — обертач та пневмоударник.
Верстати обертального буріння застосовують для проходження свердловин діаметром до 300 мм. Принцип дії верстата обертального буріння подано на рис. 1.20. До вертикальної рами верстата (не вказаної на малюнку) за допомогою каната приводної лебідки / підвішується на поліспасті 2 рами підвіски 3, яка може переміщатися вертикальними стійками рами верстата. На рамі підвіски розташовані електродвигуни.і двоступінчастий редуктор 5, до валу якого прикріплюється спіральна штанга 6 з буровим інструментом, що складається з бурової головки, а також хвостовиків і патронів для з'єднання штанг і головки бурової за допомогою пальців з шайбами. Робочим органом є бурова головка з ріжучими лопатями та хвостовиком. Ріжучі кромки лопат підсилюють твердим сплавом. Для буріння особливо міцних порід бурова головка оснащується діамантами. Верстати обертального буріння є самохідними машинами на гусеничному ході.
Верстати обертального буріння за способом впливу бурового інструменту на свердловину можна розглядати як ударні і ріжучі. Кулярі долота отримують обертальний рух і передають його на забій. Коронки долота при отриманні обертального руху передають на вибій статичне навантаження у вигляді осьового тиску і працюють як ріжучий або стираючі породи орган. Таким чином, при однаковій кінематичній схемі верстата, що забезпечує обертальний рух, можна отримати руйнування породи ударом та різанням.
При обертальному бурінні застосовують усілякі долота і бурові колонки у вигляді металевої труби, на кінець якої надіта ріжуча коронка. Порода, що розбурюється за допомогою коронки, надходить у металеву трубу і виймається зі свердловини у вигляді керна. Свердловини, що пробурені верстатами обертального буріння, з яких видобувається керн, називають колонковими.
Різновидом обертального буріння є роторне буріння. Верстати роторного буріння монтують на причепах автомобіля або самому автомобілі. Роторне буріння переважно застосовують для буріння свердловин водопостачання діаметром 300-450 мм, глибиною 150-200 м.
Пневматичні бурильні молотки – перфоратори використовують для буріння шпурів у середніх та міцних ґрунтах.Буровий молоток працює за рахунок використання енергії стисненого повітря, що отримується від компресора. Робочим органом бурильних молотків є бури (рис. 1.21), що складаються з головки (коронки /, ґрунт, що дробить, штанги 2 і хвостовика 5).
Розрізняють бури: суцільні, із загартованою головкою, головкою, армованою пластинками твердого сплаву; зі знімною сталевою загартованою або посиленою твердими сплавами головкою.
Залежно від твердості та будови ґрунту застосовують головки різних форм.
Шпури в ґрунтах середньої міцності та в'язкості глибиною 3-5 м бурятів, як правило, ручними перфораторами та глибиною до 7-8 м - колонковими.
Буровий пил, що скупчується на дні шпуру, заважає бурінню, знижує продуктивність бура. Її видаляють, продуючи шпур стисненим повітрям (сухе буріння) або промиваючи його водою (мокре буріння). При промиванні шпуру в процесі буріння міцних ґрунтів знижується опір грунтів бурінню, підвищується ступінь стійкості голівки бура завдяки охолодженню її та зменшенню ступеня тертя об стінки шпуру. У цьому збільшується продуктивність буріння до 30%.
Буріння шпурів електросвердлами має перевагу перед бурильними молотками. Електросвердла не роздавлюють як бурильні молотки, а сколюють міцну породу при безперервному обертанні різця. Опір порід сколювання в 12-18 разів менше, ніж роздавлюванню.
При бурінні на глибину 2-3 м застосовують буровий інструмент (рис. 1.22) лопатевий бур - щуп / або дволопатевий бур 2 для сипучих ґрунтів; змійовик 3 для в'язких ґрунтів. Глибокі шпури в сухих глинах, супесях і пісках проходять ложкою 4, що нагвинчується на шатун; у пливунах, насичених ґрунтах - ложкою 5, у скельних породах - за допомогою долот 6, а в особливо міцних породах - коронками 7 із замурованими внизудіамантами.
У сільському будівництві свердловини бурять поки що переважно легкими пересувними буровими установками ударно-канатного буріння, характеристика яких представлена в табл. 1.8.
Вибухові роботи застосовують при розробці траншей та котлованів у скельних, міцних та мерзлих ґрунтах. Вибухи також застосовують у кар'єрах для розробки кам'яних будівельних матеріалів, для руйнування великих каменів-валунів, пнів, будівель, що зносяться на території будівництва.
Вибухові речовини (ВВ) є механічними сумішами (амоній, порох, динаміт та ін.) або хімічними сполуками (тол, гексоген, піроксилін, нітрогліцерин та ін.).
Вибухові речовини поділяються на дві основні групи - метальні та бризантні (дрібні).
Мітальні ВР мають невисоку швидкість вибухового розкладання - димний порох. Для цих ВР характерною є фугасна (метальна) дія, що відбувається на деякій відстані від заряду.
Бризантні ВР мають високе вибухове перетворення, що відбувається з високими надзвуковими швидкостями - це динаміт, амоніти, тол і ін. Для цих ВР характерна дія вибуху, що дробить, в безпосередній близькості від заряду.
Є комбіновані ВР, до яких належать динаміт-нітрогліцерин з інертним поглиначем, ягданіт і т.д.
Дроблячі ВР діляться на: ініціюючі - які мають високу чутливість; нормальної, підвищеної та зниженої потужності, що відрізняються значно меншою чутливістю до різноманітних зовнішніх впливів. У будівництві застосовуються в основному подрібнені ВР зниженої чутливості, що не реагують на коливання зовнішньої температури. Ці ВР відносно безпечні у використанні, мало реагують на удари, не спалахують від іскри і не чутливі до тертя.
В будівництвідля вибухових робіт, як правило, використовують амоніти в порошкоподібному та пресованому вигляді або в патронах масою 100-300 г. Для вибухів у мокрих місцях або у воді використовують динаміт. Зберігати амоніти необхідно в сухому місці при відповідній температурі.
Властивості ВР характеризують такі основні показники: - обсяг газів вибуху (л/кг); температура вибуху (град); швидкість детонації (м/сек); працездатність або фугасність, яка встановлюється розширенням свинцевої бомби і вимірюється см3, бризантність (мм) і чутливість до удару.
До засобів підривання відносяться капсулі-детонатори, електродетонатори, детонуючий шнур, вогнепровідний шнур та засоби його займання, електрозаймисті, детонаційне реле.
Для зберігання ВР влаштовують спеціальні склади поза небезпечною зоною дії вибуху, на відстані від житлових та промислових будівель, огороджують огорожею, забезпечують охорону та протипожежні засоби. При транспортуванні ВР повинні дотримуватися вимог, встановлених «Єдиними правилами безпеки під час вибухових робіт».
Метод накладних зарядів полягає в розташуванні зарядів В на верхній або бічній поверхні вибухового об'єкта. Рекомендується заряди прикривати дерном, піском чи ґрунтом. Цей метод простий, не вимагає підготовчих робіт, електричної енергії та стисненого повітря. Накладним зарядом можна дробити валуни, руйнувати конструкції, валити дерева та ін. Цей метод малоекономічний, оскільки відсутня основна умова отримання високої ефективності вибуху - укладання заряду в щільно замкнутий простір, тому витрата ВР при цьому методі збільшується приблизно в 10-12 разів. Для дроблення каменю накладним зарядом потрібно близько 2 кг ВР, а для дроблення шпуровим методом каменю того ж обсягу потрібноблизько 0,2 кг ВР та близько 0,7 м буріння. Накладні заряди підривають вогневим способом.
Метод шпурових зарядів полягає в розміщенні заряду ВВ з забої шпуру. Цим методом дроблять велике каміння, руйнують бетонні та залізобетонні конструкції, розробляють окремі ями, траншеї тощо. Шпури бурять ручними перфораторами.
Метод свердловинних зарядів застосовують під час підривання масивів і великого виходу рівномірно роздробленої породи, наприклад, у кар'єрах підривання нерудного — кам'яного матеріалу потреб будівництва. Цей метод відрізняється від шпурового лише великими розмірами свердловин — діаметри 75—300 мм і глибини до 30 м. Вибух поодиноких зарядів ведуть вогневим способом, а групи зарядів — детонуючим шнуром або електричним способом.
Метод котлових зарядів використовують при підриванні міцних
порід, для яких потрібен заряд ВР значної величини, не
завжди вміщується в шпурі або свердловині раціональних разів
заходів. У такому випадку доводиться збільшувати забій до образу.
вання камери кулястої форми-котла для повного розмі-.
щення заряду ВР. Забій збільшують шляхом кількох слідів.
невеликих вибухів
жінки) . Недолік цього методу - нерівномірне дроблення по
Метод зарядів у рукавах застосовують при незначних обсягах порід, що обрушуються, і висоті уступів до 5—6 м, коли міцність породи незначна або в основі уступу залягає прошарок м'якої породи, що допускає ручну розробку невеликих горизонтальних рукавів перетином 0,2X0,2—0,5X0,5 на відстані між рукавами 0,8-1,5 м.
Метод камерних зарядів застосовують при масових вибухах на викид і скидання в кар'єрах під час проходження виїмок, спорудження гребель, перемичок. Вибух на викидполягає у використанні спільної дії великих зарядів ВР, що розташовуються у масиві, що вибухає, відповідно до форми і розмірів необхідної виїмки. При цьому застосовують однорядне, дворядне та багаторядне розташування камерних зарядів, але не більше п'яти рядів зарядів ВР. Для розміщення зарядів ВР проходять шурфи або штольні та зарядні камери (мінні камери), в яких розміщують великі обсяги ВР (до сотень тонн).
Показник впливу вибуху. При вибуху на викид у ґрунті утворюється конусоподібне поглиблення, зване лійкою вибуху. Викинутий вибухом ґрунт під дією сили тяжіння падає частково назад у вирву та частково навколо неї.
У вирві вибуху розрізняють такі елементи: радіус вирви вибуху або радіус руйнування г; лінія найменшого опору (л. і. с), що дорівнює найменшій відстані від центру заряду до найближчої вільної поверхні середовища h. Видимий вплив вибуху прийнято характеризувати величиною n = r:h, званої показником дії вибуху. Цим показником характеризують також і заряди. Коли n - r: h = \, заряд називається зарядом нормального викиду і вирва вибуху - вирвою нормального викиду. При r:h> — відповідно заряд посиленого викиду і вирва посиленого викиду. Коли г: A