Расчет параметров контурного взрывания

Контурным взрыванием при проходке тоннелей и других горных выработок решается две задачи:

обеспечение максимального соответствия фактической площади сечения тоннеля проектной (снижение переборов) для снижения расходов бетона на возведение крепи;

снижение нарушений (трещиноватости и шероховатости) в приконтурной части массива для повышения его несущей способности.

Основные требования при производстве контурного взрывания:

вынос проектной линии контура на «грудь» забоя;

расположение контурных шпуров на проектной линии, а их бурение производить с минимальным (постоянным) углом наклона к продольной оси тоннеля;

заряжание шпуров специальными зарядами из низкоэнергетических типов ВВ с отношением диаметра шпура к диаметру заряда не менее 2;

одновременное инициирование зарядов в контурных шпурах;

обеспечение контроля за состоянием поверхности контура тоннеля и оперативное изменение режимов БВР при изменении горно-геологических условий.

Применяют два вида контурного взрывания - предварительное щелеобразование и последующее оконтуривание (метод контурной отбойки). В их основу положен метод сближенных зарядов, при котором расстояние между контурными шпурами не превышает 0,3 - 0,5 м. Низкоэнергетические заряды должны при этом обеспечивать разрушение массива между шпурами.

Для уменьшения объема буровых работ при применении контурного взрывания рекомендуется в скальных массивах с категорией трещиноватости 2 - 5 применять контурное взрывание на основе шпуров с надрезами, а в массивах с меньшей категорией трещиноватости - метод сближенных зарядов.

Наилучшие результаты от контурного взрывания достигаются при выполнении условия

                                                                                                   (1)

где а - расстояние между шпурами, м, В - линия наименьшего сопротивления (л.н.с.), м.

Удельный расход ВВ при контурном взрываний определяется из условия разрушения объема грунта взрывом заряда контурных шпуров и соответствует нормам, установленным СНиП IV-2-82, сб. 29 «Тоннели и метрополитены».

При взрываний методом сближенных зарядов расчет параметров БВР следует выполнять в соответствии с «Рекомендациями по производству БВР с применением механизированного заряжания и гидрозабойки при проходке транспортных тоннелей», М., ЦНИИС, 1980.

При применении технологии контурного взрывания на основе шпуров с надрезами удельный расход ВВ q определяют по формуле:

                                                                                           (2)

где q₀ - удельный расход ВВ для заданных условий проходки, кг/м³, определяемый или по существующим формулам, или по СНиП IV-2-82, сб. 29 «Тоннели и метрополитены», К_э - коэффициент снижения энергоемкости разрушения, определяемый из условия:

К_э = 0,8335 + 0,0336f—0,0015f²—0,1014H + 0,0037 H ² + 0,0018Hf,   (3)

где f - коэффициент крепости породы по М. М. Протодьяконову (см. приложение 2); Н - средняя глубина надреза, мм.

Последовательность расчета паспорта БВР при контурном взрывании на основе шпуров с надрезами (метод последующего оконтуривания) следующая:

1. Определяют удельный расход ВВ для заданных условий проходки тоннеля по СНиП IV-2-82, сб. 29 «Тоннели и метрополитены».

2. Определяют по формуле (3) значение коэффициента К_э, а по формуле (2) - удельный расход ВВ для шпуров с надрезами.

3. Задаются расстоянием а между контурными шпурамии из условия (1) определяют л.н.с.

4. Находят общую массу Q заряда для контурных шпуров по формуле

                                                                                                 (4)

где l - глубина шпуров, м; П - периметр поперечного сечения тоннеля (кроме подошвы), м.

5. Определяют число контурных шпуров N_к по формуле:

шт.                                                                                          (5)

6. Находят массу шпуров заряда ВВ по формуле

 кг.                                                                                             (6)

7. Проводят уточненный расчет расстояния a_к между контурными шпурами по формуле

 м,                                                                (7)

где r - радиус заряда, м; n - коэффициент затухания волн в скальном грунте (обычно, для зоны дробления п=2, для зон единичных трещин n=1,5); [s]р - динамический предел прочности грунта на растяжения, кПа (для большинства скальных грунтов ; Н и r - соответственно, сумма глубины надреза и радиуса шпура или радиус закругления вершины надреза (r=0,001 м); Р - усредненное давление взрыва в шпуре, кПа, которые можно принять Р»Ед или определить из упрощенной формулы:

кПа,                                                                                (8)

где Q_шп и Е - соответственно, масса ВВ в шпуре и теплота его взрыва, кг и кДж/кг (таблица); V - объем шпура, заполненного зарядом, м³; b - показатель изоэнтропы ВВ (для промышленных ВВ b»3).

8. Определяют количество остальных шпуров (врубовых, подошвенных, отбойных и т.д.), а также расстояние между ними и массу зарядов по существующим методикам.

Проведением двух-пяти опытных взрывов уточняют параметры БВР, рассчитанные по формулам (1 - 8) и при необходимости их корректируют.

Критерием качества поверхности стенок горной выработки при применении контурного взрывания является допустимая ее шероховатость, которую измеряют фактическим отношением Y _ф суммарной длины отпечатков (следов) шпуров на поверхности выработки к суммарной длине всех контурных шпуров и фактической линейной величиной неровностей (выступов и впадин) между отпечатками шпуров, т.е.

,%                                                                           (9)

см,                                                                                                 (10)

где L_c - сумма длин отпечатков шпуров на поверхности, определяемая маркшейдерскими измерениями, м; L_ш - длина контурных шпуров (кроме подошвенных), м; h - к.и.ш. шпуров (h»0,9 - 0,95);  - линейная величина (средняя) неровностей поверхностей, определяемая маркшейдерскими измерениями, см; Y и h_к - нормативные значения показателей шероховатости контура, определяемые в соответствии с п. 2.6 настоящих Норм.