Тема 13. Вибухові роботи

13.1. Основні відомості про вибухові роботи

13.2. Вибухові речовини

13.3. Засоби підривання та види вибухів

13.4. Методи виконання вибухових робіт
 

13.1. Основні відомості про вибухові роботи

Вибухові роботи належать до особливо небезпечних і відповідальних робіт. Тому їх виконують за спеціальним проектом, що називається «Проект виконання буровибухових робіт», розробленим з додер­жанням відповідних нормативних документів, включаючи правила без­пеки праці. Вибухові роботи виконують спеціалізовані організації, які мають достатній практичний досвід і дозвіл відповідних державних установ на право ведення буровибухових робіт у будівництві.

Вибуховий спосіб ведення земляних робіт являється одним із потужних засобів механізації трудомістких та складних робіт. У будівництві вибухові роботи виконують:

·         при розпушуванні ґрунтів;

·         дробленні скельних і мерзлих ґрунтів та негабаритів;

·         руйнуванні будівельних конструкцій та обрушенні будинків і споруд.

За допомогою вибуху утворюють котловани, траншеї, споруджують насипи, дамби, спеціальні ґрунтові основи, виконують ущільнення ґрунтів, утворюють порожнини у буронабивних палях тощо.

Вибухові роботи – це роботи, під час яких для здійснення механічної роботи використовується енергія вибуху.

Вибухом називають надзвичайно швидке хімічне перетворення речовини, що супроводжується виділенням енергії, утворенням стиснених газів та ударної хвилі.

Для здійснення вибуху потрібно мати вибухові речовини, засоби підривання та технічні засоби утворення зарядних камер та облаштування їх зарядом і забивкою

Вибухові речовини (ВР) – це хімічні або механічні суміші, здатні під впливом відповідних зовнішньої дії змінювати свій стан з великою швидкістю. Під час підривання використовують ВР у вигляді зарядів.

Заряд – це заздалегідь розрахована за масою і формою розміщення вибухова речовина, вміщена у зарядну камеру та оснащена засобом підривання.

Заряди бувають зовнішні (накладні), розташовані на поверхні об'єкта, та внутрішні, розташовані всередині об'єкта, що підлягає підриванню. Внутрішні заряди розміщують у зарядних камерах, що утворюють за допомогою технічних засобів

 

13.2. Вибухові речовини

У будівництві використовують три типи ВР: ініціювальні, бризантні та метальні.

Ініціювальні ВР легко вибухають під дією відносно невеликих механічних (удар, прокол) або теплових (вогонь, іскра, тертя) впливів. Приклади таких речовин – гримуча ртуть, тринітрорезорцинат свинцю (ТНРС), азид свинцю, тетрил. Їх застосовують для оснащення капсулів-детонаторів та капсулів-запальників.

У бризантних ВР вибухове перетворення здійснюється у формі детонації під впливом хвилі від вибуху ініціювальних речовин. Швидкість детонації (поширення вибухового перетворення) досягає у них 7000...8500 м/с. Найчастіше у будівництві використовують такі бризантні вибухові речовини: аміачно-селітрові (амоніти), нітрогліцеринові (динаміти) та нітропохідні ароматичного ряду (тротили). Їм властиві порівняно незначна чутливість до удару і достатня безпека при застосуванні.

Метальні ВР мають відносно низьку швидкість вибухового пере­творення (300...400 м/с). До цього класу належить димний та бездимний порох.

У будівництві ВР застосовують у порошкоподібному (фасують у паперову тару у вигляді патронів), гранульованому, пресованому (у вигляді брикетів), литому, пластичному та розчино-наповненому стані (у поліетиленові оболонки).

 

13.3. Засоби підривання та види вибухів

До засобів підривання належать детонатори, запалювальні трубки, вогнепровідний шнур, детонувальний шнур, дріт електровибухової мережі, дже­рела струму, контрольно-вимірювальні прилади.

Детонатори бувають миттєвої та уповільненої дії (від тисячних часток секунди до кількох секунд).

Застосування детонаторів з різним уповільненням дає змогу зменшити сейсмічну та метальну дію вибуху незважаючи на значну кількість речовин, що одночасно підриваються.

Ефект дії вибуху характеризує воронка викиду, що розглядається як простий перевернутий конус. Розрізняють воронку: нормального викиду, посиленого викиду, послабленого викиду, випираючої дії.

За спрямованістю енергії вибуху розрізняють підривання на викид, розпушування і ущільнення.

Вибухами на розпушування підривають тверді й крихкі гірські по­роди, скельні, напівскельні та мерзлі ґрунти, бетонні, з/б, кам'яні, металеві та інші конструктивні елементи споруд, що не стискаються.

Вибухами на ущільнення утворюють підземні виробітки та по­рожнини у ґрунтах, що стискаються, ущільнюють незв'язні й осадкові ґрунти, утворюють камуфлетні порожнини для буронабивних паль та ґрунтових анкерів тощо.

Вибухами на викид виконують переміщення ґрунтових мас при утворенні профільних земляних споруд у вигляді виїмок (котлованів, траншей), каналів, насипів, дамб, спеціальних основ, а також у процесі очищення та поглиблення річок тощо.

 

13.4. Методи виконання вибухових робіт

Залежно від форми, розмірів та способу розміщення заряду ВР по відношенню до об'єкта, що підривається, розрізняють такі методи виконання вибухових робіт:

– шпурових зарядів. Якщо заряд розташовано всередині об'єкта підривання у шпурах;

– свердловинних зарядів. Те саме, тільки у свердловинах;

– котлових зарядів. У шурфі або свердловині, що мають розширення у вигляді котла;

– камерних зарядів. Коли підривають великі зосереджені заряди масою до кількасот тонн у спеціальних виробітках-камерах;

– щілинних зарядів. Коли підривають подов­жені за формою (іноді розчленовані на окремі частини) заряди, розміщені у спеціальних вузьких виїмках – щілинах;

– зовнішніх зарядів (накладних), за яким заряди розташовують на поверхні об'єкта, що підривають.

Метод шпурових зарядів застосовують при: розпушуванні або дробленні скельних, напівскельних та мерзлих ґрунтів, дробленні окремих каменів, негабаритів та будівельних конструкцій, руйнуванні  конструкцій у разі обрушення будинків та інже­нерних споруд, проходці допоміжних виробіток під час підготовки вибухів на викид або тощо. Поодинокі шпурові заряди застосовують при корчуванні.

На площині шпури розміщують у ряд або в шаховому порядку і заряджають тротиловими шашками, патронами з гігроскопічних порош­коподібних і гранульованих ВР. Заряд у шпурі має займати не більш як ²/₃ його довжини; верхню третину шпуру заповнюють забивкою - спочатку пластичною сумішшю у вигляді глинопіщаного пижа, потім сипким матеріалом - піском або буровим борошном. Підривають шпурові заряди електричним способом або за допомогою детонувального шнура. Для зменшення сейсмічної дії вибуху застосовують електродетонатори уповільненої дії або по контуру виїмки нарізають щілини, що компенсують ударну хвилю.

Метод свердловинних зарядів застосовують у разі утворення виїмок великого об'єму вибухами на викид або при відби­ванні уступів виїмок, розпушуванні ґрунтів, що промерзли на значну глибину (понад 1,5...2 м), руйнуванні великих бетонних фундаментів, ущільненні ґрунтів тощо. Свердловинні заряди бувають вертикальні, похилі та горизонтальні. Вертикальні та похилі свердловини влаштовують нижче підошви уступу (перебур) на глибину 0,6...2 м. Заряджають їх зосередженими або подовженими зарядами з вико­ристанням гранульованих ВР і підривають електричним способом або детонувальним шнуром при обов'язковому дублюванні вибухової мережі. Підривають свердловинні заряди як без уповільнення, так і з уповільненням; останнє забезпечує більш якісне дроблення матеріалу, що підривається, знижує питомі витрати ВР та сейсмічність вибуху.

Метод котлових зарядів. Котел – це порожнина, утворена розбурюванням або прострелюванням шпура чи свердловини. Вибухове утво­рення котла застосовують, якщо грунти необводнені та піддаються ущільненню. Застосування цього методу збільшує об'єм грунту, що підривається одним зарядом, та істотно знижує обсяги бурових робіт щодо методів шпурових і свердловинних зарядів.

Метод камерних зарядів застосовують для одночасного розпушу­вання і відкидання великого об'єму грунту, коли допустимо утворення великогабаритних масивів. Для розміщення великих зосереджених за­рядів (маса заряду може сягати кількадесяти й майже кількохсот тонн) утворюють спеціальні виробітки-камери. Якщо висота уступу до 8 м, застосовують шурфи, а понад 8м- горизонтальні галереї (штольні), в яких у бокових напрямках улаштовують зарядні чи мінні камери для розміщення великих зосереджених зарядів.

Метод мало-камерпих зарядів – це різновид камерних зарядів, сутність якого полягає у підриванні зосереджених зарядів, розміщених у горизонтальних чи похилих виробітках (рукавах) перерізом до 0,5 х 0,5 м. Довжина рукава має дорівнювати ²/₃ висоти уступу, але не більше ніж 5 м. Використовують цей метод, як правило, при розпушуванні ґрунтів, якщо висота уступу менша ніж 6 м, а в підошві уступу залягає прошарок слабкого грунту, що легко розробляється при проходці рукава.

Метод щілинних зарядів застосовують для розпушування мерзлих ґрунтів. Щілини нарізають баровими чи дискофрезерними машинами майже на глибину промерзання. Відстань між щілинами визначають з умови отримання кусків ґрунту, розмір яких відповідає типорозміру робочого органа землерийної машини (екс­каватора). У щілини розміщують заряди подовженої форми (іноді роз­членовані на окремі частини); щілини заряджають через одну. Крайні та проміжні щілини, що незаряджені, призначено для компенсування зсуву мерзлого ґрунту під час вибуху та зменшення сейсмічного ефекту.

Метод комбінованих зарядів передбачає варіанти сумісного застосування основних методів виконання вибухових робіт, що визначено конкретними умовами виробництва, властивостями і параметрами елементів, що підривають, та економічною доцільністю. Найчастіше комбі­нують методи свердловинних і шпурових зарядів, камерних і малокамерних зарядів, свердловинних і камерних зарядів тощо.

Метод зовнішніх (накладних) зарядів  застосовують для руйнування негабаритів, валунів, бетонних конструкцій, у тому числі й під водою, а також металевих і дерев'яних конструкцій тощо. Для збільшення ступеня дроблення накладним зарядом вибухову речовину рекомендується укладати шаром 2...2,5 см завтовшки (плоскі заряди). Накладні заряди накривають шаром забивки і підривають вогневим способом, кілька зарядів - детонувальним шнуром. Електричний спосіб в даному випадку використовують рідко.

 

Рис. 13.1. Проведення вибухових робіт. а – розміщення шпурових зарядів у масиві породи, що розробляється; б – в разі подрібнення великих каменів; в – послідовність улаштування зарядної камери (котла) у шпурі; г – розміщення малокамерних зарядів у кінці рукавів; д – те саме, свердловинних (колонкових) зарядів;е – те саме, щілинних зарядів; є – те саме, накладних (зовнішніх) зарядів;