Способ взрывания вблизи охраняемых объектов

 

Изобретение относится к области горного дела, строительства и может быть использовано при взрывной разработке среды (грунта, бетона и др.) вблизи охраняемых объектов - зданий, сооружений, механизмов, бортов выемок и т.д. Техническим результатом изобретения является производство одновременно технологически рациональных и сейсмобезопасных взрывов вблизи охраняемых объектов с увеличенным объемом взрываемого массива и уменьшенным количеством зарядных скважин. Технический результат достигается за счет того, что сейсмобезопасное количество (число) скважин и одноактно (в том числе короткозамедленно) взрываемых зарядов ставится при производстве взрыва в зависимость от параметров заряда и размещения зарядных скважин в разрушаемом объеме, что позволяет сочетать технологичность и нормативное качество взрыва с его сейсмобезопасностью. Указанный технический результат достигается тем, что в способе взрывания вблизи охраняемых объектов, включающем разметку места расположения рядов скважин в пределах участка взрываемых пород, бурение скважин, их заряжание ВВ, монтаж взрывной сети и взрывание зарядов в скважинах короткозамедленно, разметку площади участка взрыва и бурение осуществляют по двухосной регулярной сетке скважин с длинами отрезков осевых линий сетки между их пересечениями с контуром участка обуривания, равными , где S - обуриваемая площадь разрабатываемого участка, м²; заряды в скважинах расчитывают и группируют в ряды и монтируют взрывную сеть. 2 ил.

Изобретение относится к области горного дела, строительства и может быть использовано при взрывной разработке среды (грунта, бетона и др.) вблизи охраняемых объектов (OO) - зданий, сооружений, механизмов, бортов выемок и т.д.

Известен способ взрывания вблизи охраняемых объектов, включающий бурение рядов скважин с коэффициентом сближения, равным единице, заряжения их, деление массива на симметричные части, соединение зарядов магистралью взрывной сети и взрывание зарядов с замедлением (см. Нормативный справочник по буровзрывным работам. -М.: Недра, 1986, с. 30- 79).

Недостатком этого способа является низкая эффективность обеспечения заданного комплекса технологических требований к взрывной разработке и отсутствие возможности согласования технологии с требованиями сейсмобезопасности.

Наиболее близким к заявленному является способ взрывания вблизи охраняемых объектов, включающий разметку места расположения рядов скважин в пределах блока взрываемых пород, бурение скважин, их заряжание BB, монтаж взрывной сети и взрывание зарядов в скважинах короткозамедленно (см. Б.Н. Кутузов. Взрывные работы. -М.: Недра, 1988, с. 232-238).

В этом способе для получения заданных результатов взрыва (интенсивность дробления, мощность взрываемого слоя и его проработка по подошве, развал взорванной массы и т.д.) производится бурение, заряжание и взрывание взрывчатого вещества (BB) с параметрами (диаметр скважины, шаг между зарядами, длина и масса заряда и т.д.) по технологическим требованиям и условиям на взрыв, а также физико-механическим свойствам разрабатываемого массива.

Однако способ по прототипу не позволяет минимизировать количество скважин и зарядов, согласовано обеспечить и заданное качество результатов взрыва, и необходимые объемы разрабатываемого массива при сейсмобезопасности для расположенных вблизи охраняемых объектов: производственные (технологические) показатели взрыва и сейсмобезопасность реализуются порознь, так что первые не определены относительного второго, а ограничения, накладываемые независимо от технологии требованиями сейсмобезопасности, приводят либо к ухудшению технологических условий при обеспечении проектных габаритов разрабатываемого блока (например, снижение качества дробления и проработки подошвы из-за увеличения шага между зарядами для уменьшения суммарной массы BB), либо к уменьшению разрабатываемого объема с необходимым повторным взрыванием, а то и к запрету на применение взрыва по фактору сейсмической опасности.

Техническим результатом изобретения является производство одновременно технологически рациональных и сейсмобезопасных взрывов вблизи охраняемых объектов с увеличенным объемом взрываемого массива и уменьшенным количеством зарядных скважин, что достигается тем, что сейсмобезопасное количество (число) скважин и одноактно (в том числе короткозамедленно) взрываемых зарядов ставится при производстве взрыва в зависимость от параметров заряда и размещения зарядных скважин в разрушаемом объеме, что позволяет сочетать технологичность и нормативное качество взрыва с его сейсмобезопасностью.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе взрывания вблизи охраняемых объектов, включающем разметку места расположения рядов скважин в пределах участка взрываемых пород, бурение скважин, их заряжание BB, монтаж взрывной сети и взрывание зарядов в скважинах короткозамедленно, разметку площади участка взрыва и бурение осуществляют по двухосной регулярной сетке скважин с длинами отрезков осевых линий сетки между их пересечениями с контуром участка обуривания, равными где S - обуриваемая площадь разрабатываемого участка, м², заряды в скважинах группируют в ряды и монтируют взрывную сеть так, чтобы в каждой i-ой серии короткозамедленного взрывания число зарядов равнялось где расчетное число зарядов, сейсмобезопасное (без учета эффекта их рассредоточения по площади) на расстоянии r_i (м) до охраняемого объекта от ряда длиной l_i, взрываемого на i-ую серию a - технологический шаг между зарядными скважинами, м; соответствующая длина ряда, ; расчетная сейсмобезопасная масса заряда в i-ой серии без учета рассредоточения зарядов, Q - масса заряда в скважине (кг), принимаемая по технологическим условиям в границах в том числе при необходимости уточнения до Q_ут, в соотношении
kp - группа крепости взрываемой среды по CH и П;
kc - коэффициент, зависящий от типа и характера застройки охраняемого объекта;
A - среднегеометрическая из величин ширины и длины основания объекта, при r_i/A1 принимается A = r_i, м.

При исследовании технического уровня предлагаемого изобретения не было обнаружено технического решения, обладающего признаками предлагаемого способа, на основании чего можно считать, что предлагаемое решение соответствует критерию "технический уровень". Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 дан план размещения скважин с зарядами в разрабатываемом участке для примера 1, на фиг. 2 - то же для примера 2.

Способ осуществляется следующим образом.

На предназначенном для взрывной разработки участке 1 (фиг. 1) вблизи охраняемого объекта 2 бурят зарядные скважины 3 диаметром, глубиной и шагом размещения по принятым для получения заданных результатов взрыва технологическим нормативам, заряжают каждую скважину массой взрывчатого вещества также технологически обусловленной величины и производят короткозамедленный взрыв, причем разметку площади участка и бурение осуществляют по двухосной регулярной сетке скважин так, чтобы получить длину отрезков l ее осевых линий 4 между их пересечениями с границами участка, приближено равной

где S - обуриваемая площадь разрабатываемого участка, м²,
затем заряженные скважины группируют в ряды, разноудаленные от охраняемых объектов, монтируют взрывную сеть, размещая и взрывая в каждой короткозамедленной серии 5 число зарядов N_i

где расчетное число зарядов, сейсмобезопасное (без учета эффекта их рассредоточения по площади) на расстоянии r_i (м) до охраняемого объекта от ряда длиной l_i, взрываемого на i-ую серию

соответствующая Nc_i длина ряда, =a( -1), м;
- расчетная сейсмобезопасная масса заряда в i-ой серии без учета рассредоточения зарядов,

a - шаг между зарядными скважинами, м;
Q - масса заряда в скважине (кг), принимаемая по технологическим условиям в границах , необходимые или целесообразные ее уточнения до Q_ут для соблюдения ограничений сопровождаются уточнением шага до a_ут в соотношении

kp - группа крепости взрываемой среды по CH и П;
kc - коэффициент, зависящий от типа и характера застройки охраняемого объекта.

Например, для случаев, приведенных в Единых правилах безопасности при взрывных работах (НПО ОБТ, М., 1993, с. 181), принимается:
- одиночные производственные здания и сооружения с ж/бетонным или металлическим каркасом - 1,
- одиночные здания высотой до 2 - 3-х этажей с кирпичными и подобными стенами - 1,5,
- жилые поселки - 2.

Для других типов объектов с известной величиной допустимой скорости смещения (Vg, м/с)

A - среднегеометрическая из величин ширины и длины основания объекта, при r_i/A>1 принимается A = r_i, м.

Примеры выполнения предлагаемого способа взрывания вблизи охраняемых объектов.

Пример 1.

Производится (см. фиг. 1) взрывное дробление останца фортификационного монолита. Разрабатываемая бетонно-бутовая среда приравнена по крепости к VII группе грунтов классификации CH и П (kp=7). На расстоянии до ближнего края участка взрыва 22 м находится здание производственного назначения с железобетонным каркасом (kc=1), с габаритами по основанию 40х30 м
Мощность разрабатываемого слоя (высота уступа) - 5 м, площадь участка размещения зарядов (обуривания) S = 252 м².

В соответствии с Нормативным справочником по буровзрывным работам проектируется массовый короткозамедленный взрыв вертикальных скважинных зарядов диаметром 0,11 м, длиной - 4,7 м, массой аммонита 6ЖВ - Q = 40 кг, при длине забойки - 1,7 м и шаге между зарядами в ряду - 4,1 м. При этом определяемые по известному способу параметры взрыва обеспечивают качественную проработку подошвы уступа и выход негабаритных кусков не более 10%.

По предлагаемому способу в проекте и при маркшейдерской разметке участка под бурение выставляются две пересекающиеся осевые линии сетки скважин с длиной отрезков в габаритах площади м каждый. В осях и линиях субпараллельных им с проектным шагом производят бурение скважин на глубину 4,7+1,7= 6,4 м. При этом на данной площади размещается 22 скважины (см. фиг. 1).

Производят заряжание скважин и монтаж цепи короткозамедленного взрывания (КЗВ). Помещают в ближние к зданию пять групп (серий) КЗВ (расстояния 22-26 м) по 1 заряду:

43 - 62/40=1,08 - 1,55, 4,1((1,08 - 1,55)-1)=0,3 - 2,26

округленно до целого N=1.

В следующие три серии на расстоянии от здания 30,4 и 32 м - по 2 заряда:

4,1(0,75 - 0,9) = 3,1 - 3,7 м

(с округлением до целого).

Затем в двух сериях на удалениях от охраняемого объекта (OO) 35,6 м и 38,8 м (принимается условие A=r) помещают по 3 заряда

2,3 - 3, 5,3 - 8,2 м,
Наконец, остальные пять зарядов группируют в ряд, взрываемый на одну серию, так как при расстоянии от ближнего заряда группы до OO - 41,5 м число зарядов N_i = 5.

Очередность взрывания выполненным способом сгруппированных и распределенных по сериям КЗВ зарядов может быть произвольной, если не заданы дополнительные условия. Например, для ограничения разлета кусков раздробленного блока в сторону OO предпочтительно взрывать удаленные заряды в первую очередь (нулевая серия КЗВ) с последовательным наращиванием интервалов КЗВ по мере приближения к OO выстроенных по способу групп зарядов.

Пример 2.

На фиг. 2 показана схема выполнения способа при разработке выемки в массиве песчаника VII группы по CH и П (kp=7) и III категории трещиноватости по классификации МВКВД. Взрыв блока с высотой уступа 8 м и площадью 493 м² проектируется в непосредственной близости (r_min = 12 м) от охраняемого объекта - секции плотины из ж/бетона с размерами по основанию 10х20 м. Допустимая по сейсмобезопасности величина скорости смещения для такого объекта - 0,5 м/с, что соответствует

По проекту из технологических нормативов принято: вертикальные скважинные заряды диаметром 0,175 м (безопасность для основания OO обеспечена, так как радиус трещинообразования в данном случае не превышает 10 м при расстоянии ближнего края участка до OO - 12 м), длиной 6,6 м, массой заряда аммонита 6ЖВ в скважине - Q = 140 кг. Шаг между зарядами в ряду - а = 6,2 м.

Для размещения скважин по площади участка выставляются оси сетки, имеющие длины отрезков между пересечениями с контуром участка обуривания по м. Бурят скважины по линиям сетки, субпараллельным этим осям, тем самым равномерно размещая (с проектным шагом) в разрабатываемом блоке (см. фиг. 2) 23 скважины (против 26 скважин по субпараллельным контуру линиям).

Скважинные заряды проектной массы группируют по сериям КЗВ следующим образом:
- две серии по одному заряду на расстояниях от OO 12 м каждый;
- два заряда в серию на расстоянии 15 м;
- группа из 6-ти зарядов, ближайший к OO заряд в которой удален на 17,5 м (определения числа зарядов выполняют аналогично примеру 1).

В следующую группу зарядов с минимальным удалением от OO - 23 м можно включить все остальные заряды или увеличить массу заряда в скважине, поскольку:
N_C=888/140=6,3,
а даже при неограниченной длине ряда l_i достаточно (см. правое ограничение N_C)

Из технологической целесообразности оставляют заряды проектной массы и распределяют их, например, на две серии КЗВ по 6 и 7 шт. в каждой группе (фиг. 2).

Реализация предложенного способа обеспечивает заданное проектом дробление среды, проработку подошвы уступа, компактный развал горной массы, направленный от OO разлет кусков и т.д. при гарантированной сейсмобезопасности взрыва и экономии бурения до 15% относительно известного способа производства буровзрывных работ.

Формула изобретения

Способ взрывания взрывчатых веществ вблизи охраняемых объектов, включающий разметку места расположения рядов скважин в пределах участка взрываемых пород, бурение скважин, их заряжание взрывчатыми веществами, монтаж взрывной сети и взрывание зарядов в скважинах короткозамедленно, отличающийся тем, что разметку площади участка взрыва и бурение осуществляют по двухосной регулярной сетке скважин с длинами отрезков осевых линий сетки между их пересечениями с контуром участка обуривания, равными

где S - обуриваемая площадь разрабатываемого участка, м²,
заряды в скважинах группируют в ряды и монтируют взрывную сеть так, чтобы в каждой i-ой серии короткозамедленного взрывания число зарядов равнялось:

где расчетное число зарядов, сейсмобезопасное (без учета эффекта их рассредоточения по площади) на расстоянии r_i (м) от ряда длиной l_i, взрываемого на i-ую серию, причем определяют из следующего математического выражения

где a - технологический шаг между зарядными скважинами, м;
соответствующая длина ряда;

Q - масса заряда в скважине, кг;
- расчетная сейсмобезопасная масса заряда без учета эффекта рассредоточения, которую определяют по формуле
кг,
где kp - группа крепости взрываемой среды по классификации СН и П;
kc - коэффициент, зависящий от типа и характера застройки охраняемого объекта;
А - среднегеометрическая из величин ширины и длины основания объекта, при r_i/А > 1 принимается А = r_i, м.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2