СПОСОБ ВЗРЫВНОГО РЫХЛЕНИЯ ГРУНТА НА КОСОГОРЕ Советский патент 1995 года по МПК F42D1/00 

Изобретение относится к взрывным работам в строительстве и может быть использовано при сооружении котлованов в скальных породах в косогорных условиях вблизи от охраняемых при взрывах зданий и сооружений.

Известен способ взрывного рыхления грунта на косогоре путем бурения скважин, размещения в них взрывчатого вещества, установки специальных укрытий с последующим взрыванием.

Недостатком данного способа является то, что установка укрытий расчетной массы производится грузоподъемными механизмами, что в условиях горной местности требует выполнения дополнительных работ по расширению или созданию рабочих площадок для механизмов. Имеются также трудности закрепления укрытий большой массы, необходимых при данном способе взрывания на косогоре.

Известен также способ взрывного рыхления грунта на косогоре, принятый за прототип, включающий бурение рядов скважин, размещение в них зарядов взрывчатого вещества, забойку, установку на поверхности косогора облегченного укрытия и взрывание.

Недостатком данного способа является необходимость многократного послойного взрывания с высокой массовой скоростью разлета грунта и интенсивностью его разлета, что не позволяет обеспечить безопасность объектов, расположенных в непосредственной близости от места рыхления, и приводит к частым остановкам объектов на время проведения взрыва. Кроме того, необходимость многократного послойного взрывания для получения котлована нужной глубины удлиняет сроки выполнения работ, повышает трудоемкость и стоимость их;
Целью изобретения является повышение безопасности и сокращение затрат.

Цель достигается тем, что по способу взрывного рыхления грунта на косогоре, включающему бурение ряда скважин, размещение в них зарядов взрывчатого вещества, забойку и взрывание, первый от поверхности косогора ряд скважин размещают с величиной линии сопротивления по нижнему торцу заряда, определяемой по формуле
W (40 + K)K_т d, заряды в скважинах данного ряда делят на участки длиной, определяемой по формуле
L_уч, а заряжение этих участков производят с переменной по глубине скважин линейной плотностью заряжания, определяемой по формуле
Р₁ Р(1 t)^2i-1, где К коэффициент уменьшения дальности разлета; К_т коэффициент естественной трещиноватости скального массива; d диаметр скважин; t относительное изменение величины линии сопротивления при переходе от одного участка заряда к другому; α и β углы наклона к горизонтали соответственно поверхности косогора и скважин первого ряда; Р линейная плотность заряда при заполнении скважин на все их поперечное сечение; i порядковый номер участка заряда снизу.

Анализ признаков формулы изобретения показывает, что при исключении какого-либо признака из формулы изобретения невозможно достичь указанной в формуле цели, т. е. повышения безопасности и снижения затрат.

Новые признаки, представленные в формуле изобретения, не присущи другим известным решениям той же задачи. Таким образом, имеем дело с такой новой совокупностью признаков, которая выражается в новом механизме взаимовлияния всех признаков.

На фиг. 1 изображена схема расположения ряда скважин на косогоре; на фиг. 2 схема расположения скважин первого ряда вблизи поверхности косогора (к расчету длины участков заряда с переменной плотностью заряжания).

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

Бурят ряды скважин 1, при этом первый от поверхности косогора их ряд 2 размещают с величиной линии 3 сопротивления по нижнему торцу заряда W, определяемой по формуле
W (40 + K) K_т ˙d, где К_т равен 1,1; 1,05; 1,0; 0,95 и 0,90 соответственно для I, II, III, IV и V категорий трещиноватости скального массива по классификации Междуведомственной комиссии по взрывному делу; К 12-20, при расположенных близко к месту взрыва (от 100 до 300 м) и ответственных охраняемых объектах принимают в пределах указанного диапазона большое значение К, при более отдаленных или менее ответственных объектах меньшие.

Известно, что общепринятая формула для определения ЛНС приводит к такому разлету кусков, который вблизи от охраняемых объектов может быть локализован легчайшими укрытиями лишь при малой высоте уступов.

Использование предлагаемой формулы и соответствующего ей расположения ближайшего к косогору ряда зарядов позволяет локализовать разлет легчайшими укрытиями при обычной высоте уступа.

Далее по чертежу определяют угол наклона к горизонтали поверхности косогора α и с учетом точки забуривания скважин β.

По этим данным определяют длину участков 4 заряда по формуле
L_уч
где t относительное изменение величины линии сопротивления при переходе от одного участка заряда к другому, которое рекомендуется принимать равным 0,1-0,2 (меньшие величины при глубине скважин до 8 м, большие при глубине скважин более 8 м).

Разделив известную общую длину заряда в скважине на расчетную длину участков, находят их количество, которое округляют до ближайшего целого числа, после чего обратным ходом уточняют длину участков (см. ниже пример).

Длина участков заряда скважин с различной плотностью заряжания всегда должна быть равной и иметь определенное значение, чтобы обеспечить равномерную нагрузку на заряд. Длина участка в изобретении определяется числом участков, которое ограничивается тремя.

Заряжание скважин первого ряда производят таким образом, что в пределах определенного участка заряда линейная плотности Р_i постоянна и составляет
P_i P(1 t)2^i-1
Скважины второго и последующих рядов заряжают с линейной плотностью заряда, определяемой полным сечением скважин, т. е. по обычной технологии. Выполняют забойку 5 и производят взрывание.

Применяемые расчетные формулы приняты из следующих соображений.

Обычно при взрывном рыхлении грунта принимается величина сопротивления по подошве уступа в пределах 35-45 диаметров скважины (см. например, формулу 3-1 "Технических правил ведения взрывных работ в энергетическом строительстве". М. Недра, 1972). Использование таких величин линии сопротивления приводит при взрывании без укрытий к получению "обычной" дальности разлета грунта, которая может быть оценена по имеющимся в технической литературе рекомендациям.

При взрывании вблизи охраняемых объектов для их защиты требуется снижение дальности разлета по сравнению с "обычной". Изменение величины линии сопротивления в сторону ее увеличения, как это предусмотрено предлагаемой в настоящей заявке формулой, равнозначно переходу на взрывание с пригрузкой, что закономерно ведет к уменьшению дальности разлета. При этом увеличение линии сопротивления в условиях взрыва у косогора не мешает зарядам преодолеть сопротивление, так как здесь отсутствует зажим у подошвы уступа.

Численная величина коэффициента К в расчетной формуле принята по экспериментальным данным в зависимости относительной дальности разлета (в процентах к дальности разлета при взрывании с линией сопротивления W₁= 40 K_тd от значения К. Эти данные согласно техническому отчету N 236 института Гидроспецпроект представлены на фиг. 2 в виде графика с экспериментальными точками. Объект, на котором выполнены опытные работы строительство Выборгской инвенторно-выпрямительной подстанции, грунт-гранит IX группы, диаметр зарядов 110 мм. Численные значения К для конкретных взрывов определены путем деления фактического увеличения линии сопротивления относительно расчетной величины W₁ на диаметр скважин.

Как видно из графика, в диапазоне К от 0 до 20 происходит интенсивное уменьшение дальности разлета. В указанных выше пределах К 12-20 дальность разлета без укрытий составляет 40-25% от обычной дальности разлета.

Расчетная формула для определения длины участка заряда с определенной линейной плотностью заряжания получена из графического изображения положения скважины первого ряда вблизи поверхности косогора, показанного на фиг. 2, путем приравнивания разницы между величинами линии сопротивления по нижнему торцу заряда
W₁=b+L_сквsin и на границе между первым и вторым снизу участками заряда
W₂=b+(L_скв-L_уч)sin принятому относительному изменению величины линии сопротивления при переходе от одного участка заряда к другому t_w, где b расстояние от устья скважин первого ряда до бровки косогора; L_скв глубина скважины. Далее преобразования приводят к виду расчетной формулы, данной выше для определения длины участка заряда.

Численная величина t 0,1-0,2 (т. е. 10-20% от линии сопротивления по нижнему торцу заряда) рекомендована исходя из возможности изменения рельефа поверхности косогора, а также точности измерений. При малых глубинах скважин (до 8 м) целесообразно применять меньшие значения t в пределах указанного диапазона, больших глубинах большие величины t.

Расчетная формула для определения линейной плотности заряда на участке с порядковым номером снизу получена из известного положения о пропорциональности линейности плотности заряда квадрату линии сопротивления, которое в общем виде записывается в виде
P_i P(W_i/W²), где W_i линия сопротивления для нижних точек участка с номером i снизу. Из вышеизложенного ясно, что W_i (1 t)W. Подстановка приводит к данной выше формуле P_i P(1 t)^2(i-1).

Использование: сооружение котлованов в скальных породах в косогорных условиях вблизи от охраняемых объектов. Сущность изобретения: бурение ряда скважин. Первый от поверхности косогора ряд размещают с линией наименьшего сопротивления по нижнему торцу заряда, определяемой по формуле W=(40+K)K_т·d, где K коэффициент уменьшения дальности разлета грунта; K_т коэффициент естественной трещиноватости скального массива; d диаметр скважины (м). Заряд в скважинах первого ряда делят на участки длиной, определяемой из формулы L_уч=tW/[sinβ(1/tgα-1/tgβ)], м, где t относительное изменение величины линии наименьшего сопротивления при переходе от одного участка к другому; α угол наклона поверхности косогора к горизонтали, град; b угол наклона к горизонтали скважин, (град). Производят заряжание этих участков с переменной по глубине скважин линейной плотностью заряжания p_i=p(1-t)^2(i-1), кг/м³, где P линейная плотность заряда при заполнении скважин на все поперечное сечение, кг/м³ i; i порядковый номер, заряжание скважин второго ряда и последующих рядов с линейной плотностью заряда, определяемой полным сечением скважин, и производят взрывание. 2 ил.

СПОСОБ ВЗРЫВНОГО РЫХЛЕНИЯ ГРУНТА НА КОСОГОРЕ, включающий бурение рядов скважин, размещение в них зарядов взрывчатого вещества, забойку и последовательное взрывание, отличающийся тем, что, с целью повышения безопасности и снижения затрат, первый от поверхности косогора ряд скважин размещают с величиной линии наименьшего сопротивления по нижнему торцу заряда, определяемой по формуле
W (40 + K) K_т · d,
где К коэффициент уменьшения дальности разлета грунта;
К_т коэффициент естественной трещиноватости скального массива;
d диаметр скважины, м,
заряд в скважинах данного ряда делят на участки длиной, определяемой по формуле

где α и β углы наклона к горизонтали соответственно поверхности косогора и скважин первого ряда, (град),
а заряжание этих участков производят с переменной по глубине скважин линейной плотностью заряжания, определяемой по формуле
P_i P(1 t) 2(i 1),
где t относительное изменение величины линий наименьшего сопротивления при переходе от одного участка заряда к другому;
P линейная плотность заряда при заполнении скважин на все их поперечное сечение, кг/м³.