Приложение 3 (рекомендуемое). Методика расчета параметров контурного взрывания и устранения сверхнормативной шероховатости поверхности породы при проходке тоннелей

Приложение 3
Рекомендуемое

Методика
расчета параметров контурного взрывания и устранения сверхнормативной шероховатости поверхности породы при проходке тоннелей

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 - удельный расход ВВ для заданных условий проходки, , определяемый или по существующим формулам, или по СНиП IV-2-82, сб. 29 "Тоннели и метрополитены", - коэффициент снижения энергоемкости разрушения, определяемый из условия:

, (3)

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

Последовательность расчета паспорта БВР при контурном взрываний# 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 , а по формуле (2) - удельный расход ВВ для шпуров с надрезами.

3. Задаются расстоянием а между контурными шпурами и 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 по формуле:

. (5)

6. Находят массу шпуров заряда ВВ по формуле

, (6)

7. Проводят уточненный расчет расстояния между контурными шпурами по формуле

(7)

где r - радиус заряда, м; n - коэффициент затухания волн в скальном грунте (обычно, для зоны дробления n = 2, для зон единичных трещин n == 1,5); - динамический предел прочности грунта на растяжения, кПа (для большинства скальных грунтов = 2 - 4); H и - соответственно, сумма глубины надреза и радиуса шпура или радиус закругления вершины надреза ( = 0,001 м); Р - усредненное давление взрыва в шпуре, кПа, которые можно принять или определить из упрощенной формулы:

, (8)

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

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

Устранение сверхнормативной шероховатости контура тоннеля

Правильное применение технологии контурного взрывания при соблюдении технологической дисциплины обеспечивает требуемое качество поверхности контура тоннеля.

Нормативные значения характеристик шероховатости контура определяют для конкретных условий проходки. Соответствие фактических величин характеристик шероховатости нормативным устанавливают маркшейдерскими измерениями и в случае несоответствия корректируют режимы БВР.

Сверхнормативная шероховатость поверхности выработки может появиться при резком падении инженерно-геологических условий проходки а также при превышении углов забуривания контурных шпуров.

В данных ситуациях требуются дополнительные затраты труда материалов и времени на устранение неровностей путем заполнения локальных впадин черновым слоем набрызгбетона. Последующие (расчетные) слои набрызгбетона наносят на поверхность контура и на слой чернового набрызгбетона.

Характеристика некоторых ВВ, применяемых на подземных горных работах

Тип ВВ, ГОСТ	Теплота взрыва, кДж/кг	Объем газов взрыва, л/кг	Скорость детонации, км/с
Гранулит АС-8 ГОСТ 21987-76	5191	847	3,0 - 3,6
Аммонит скальный N 1 ГОСТ 21985-76	5400	830	6,0 - 6,5
Детонит М ГОСТ 21986-76	5786	832	4,9 - 5,3
Аммонит 6ЖВ ГОСТ 21984-76	4305	895	3,6 - 4,8
Аммонит ПЖВ-20 ГОСТ 21982-76	3404	717	3,5 - 4,0
Угленит Э-6 ГОСТ 21983-76	2680	560	1,9 - 2,2