30 Дек

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ВЕЛИЧИНЫ ДАВЛЕНИЯ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЗДУШНЫХ ВОЛН ПРИ РАЗРЫХЛЕНИИ СКАЛЬНОГО ГРУНТА ЗАРЯДАМИ ГДШ




Номер части:
Оглавление
Содержание
Журнал
Выходные данные


Науки и перечень статей вошедших в журнал:

Как известно, при разработке котлованов и траншей и планировки поверхности на различных строительных объектах во многих случаях выполняют работы по предварительному разрыхлению скальных грунтов. При разрыхлении разборных грунтов эти работы выполняют с использованием строительных механизмов, а при разрыхлении крепкого  скального грунта — буровзрывным способом или с использованием невзрывчатых средств, к которым относятся газогенераторы давления шпуровые ГДШ [1,2].

При производстве работ по разрыхлению скального грунта с использованием ГДШ опасность для людей и охраняемых объектов, как и в случае использования взрывного способа, могут представлять действие сейсмических и акустических воздушных волн и разлет кусков. Однако интенсивность их воздействия будет значительно меньше, чем при использовании взрывных работ.  Так, инструментальные измерения, результаты которых приведены в работах [3,4], показали, что средняя величина скорости сейсмических колебаний в 3 раза  меньше, чем при использовании промышленных ВВ такой же массы.

В данной статье рассмотрены результаты измерений давления в акустических воздушных волнах, образующихся при срабатывании ГДШ при разрыхлении скального массива, представленного долеритами слаботрещиноватыми  Х÷XI  групп грунтов по классификации СНиП (коэффициент крепости по шкале проф. М.М.Протодьяконова — 16÷20). Характеристика площадки и условий производства работ на объекте, а также принцип действия, основные характеристики  и конструкция зарядов ГДШ  рассмотрены в работе [4].

Разрыхление скального грунта осуществлялось методом шпуровых зарядов с использованием ГДШ. В каждый шпур, в зависимости от общей массы заряда, помещали один или два патрона ГДШ массой от 0,025 до 0,075 кг каждый. Длина забойки  шпуров была не менее 0,35 м. Диаметр шпуров составлял 36÷42 мм, патронов ГДШ — 28 мм. Все заряды в серии воспламенялись одновременно. Фактическая масса зарядов ГДШ в одной серии, в зависимости от расстояния до ближайшего охраняемого объекта, составляла от 0,3 до 5,75 кг.

Основные параметры шпуровых зарядов ГДШ приведены в таблице 1.

Таблица 1

Основные параметры шпуровых зарядов ГДШ

при разрыхлении скального грунта

Мощность

разрыхляемого

слоя грунта, м

 

Длина

перебура, м

Длина

шпура, м

Расстояние, м,

между

Общая масса

заряда ГДШ

в шпуре, кг

Длина заряда

ГДШ в шпуре, м

Длина

забойки, м

шпурами

в ряду

рядами

шпуров

0,3 0,15 0,45 0,3 0,3 0,05 0,15 0,3
0,4 0,1 0,5 0,3 0,3 0,05 0,15 0,35
0,5 0,5 0,3 0,3 0,05 0,15 0,35
0,6 0,6 0,35 0,35 0,075 0,2 0,4
0,65 0,65 0,35 0,35 0,1 0,25 0,4
0,7 0,7 0,4 0,4 0,125 0,35 0,35
0,75 0,75 0,4 0,4 0,125 0,35 0,4
0,8 0,8 0,4 0,4 0,15 0,4 0,4

Воздушные волны, образующиеся при прорыве газов из шпуров, могут представлять опасность для охраняемых объектов, в первую очередь для их застекления. При взрывах речь идет об ударных воздушных волнах (УВВ). При использовании ГДШ интенсивность  воздействия воздушных волн значительно ниже, чем при взрывах, и в этом случае речь идет об акустических воздушных волнах (АВВ).

В случае взрыва шпуровых зарядов давление на фронте УВВ можно определить по формуле [5-7]

,            (1)

где ΔР — избыточное давление на фронте УВВ, Па; КТ — коэффициент, учитывающий влияние физико-технических свойств разрыхляемых пород; для скальных грунтов Х÷XI группа грунтов по СНиП равен КТ =1,6; КУ — коэффициент укрытия, учитывающий степень снижения давления в УВВ; при использовании сплошных газонепроницаемых укрытий из транспортерной ленты (без пригруза) равен КУ=0,6; КМ — коэффициент метеоусловий; для расстояний менее 200 м (как в нашем случае) КМ=1,0; r — расстояние, м; QВ — масса эквивалентного заря, кг; для шпуровых зарядов

,                                         (2)

Q — фактическая масса одновременно взрываемых зарядов, кг; КЗ — коэф-фициент забойки; зависит от отношения длины забойки к диаметру заряда.

При использовании ГДШ давление в АВВ также можно определить по формулам (1) и (2), где под Q следует понимать фактическую массу одновременно срабатывающих ГДШ. Длина забойки шпуров составляла 0,35 м и более (см. табл. 1). Диаметр заряда (патронов ГДШ) — 0,028 м. При отношении длины забойки к диаметру заряда 0,35:0,028=12,5  коэффициент забойки может быть принят равным КЗ=0,02 [5-7].

При производстве работ по разрыхлению скального грунта шпуровыми зарядами с использованием ГДШ были выполнены измерения давления в АВВ.

Измерения проводились комплектом аппаратуры «Mini Мate Plus» с использованием микрофона, рассчитанного на измерение избыточного давления до 500 Па. Величина приведенной массы эквивалентных зарядов находилась в диапазоне   0,011<<0,092  кг1/3/м. Зарегистрированная величина избыточного давления в АВВ находилась в диапазоне от 30,8 до 492 Па.

Результаты обработки записей измерений давления в АВВ ΔР в зависимости от приведенной массы эквивалентного заряда, полученные при проведении исследований, показаны на графике на рисунке 1.

 

Рис. 1. Зависимость избыточного давления в АВВ от величины

приведенной массы эквивалентного заряда ГДШ

 

Формулу (1) для величины избыточного давления в УВВ (при использовании зарядов ГДШ — в АВВ) можно представить в виде

,                                        (3)

где В — коэффициент, зависящий от свойств ВВ, физико-технических свойств грунтов в месте производства взрывных работ, метеоусловий, сложившихся на момент взрыва, условий на пути распространения УВВ и ряда других факторов:

.                                (4)

Коэффициент В позволяет сравнивать между собой эффект как от воздействия УВВ при взрывах разных зарядов ВВ на различных расстояниях, так и эффект, вызванный воздействием АВВ от невзрывных источников. Величины коэффициента В, зарегистрированные при измерениях давления в АВВ при  использовании зарядов ГДШ (всего 44 измерения) находились в диапазоне В=(0,11÷1,16) х105  при среднем значении В=0,39х105 (кривая на рис. 1).

Большой разброс величины коэффициента В при использовании ГДШ можно объяснить как теми же причинами, что и разброс величины коэффициента К при регистрации сейсмических колебаний (различиями в  условиях регистрации АВВ; различие в массе и длине заряда ГДШ в шпурах и др.), так и другими специфическими причинами: размеры разрыхляемого блока (длина блока во многих случаях были сопоставимы с расстоянием от ближайшего заряда до пункта регистрации, что приводило к снижению зарегистрированной величины давления и к увеличению времени действия положительной фазы АВВ на записи); некоторые различия в длине и качестве материала забойки; измерения проводились при работах с укрытием, размеры зоны перекрытия участка работ изменялись и др.

При выполнении работ без использования укрытий средняя величина коэффициента  будет равна В=0,65 х105.

Средняя величина коэффициента В оказалась более чем в 10 раза меньше средней расчетной величины, которую используют при прогнозировании воздействия УВВ от взрывов шпуровых зарядов при разрыхлении грунтов Х÷XI группа грунтов по СНиП (для максимальных зарегистрированных значений давления в АВВ — меньше в 3,8 раза).

Это подтверждает, что и в случае АВВ, как и в случае сейсмического воздействия [3,4], заряды ГДШ оказывают пониженное  воздействие по сравнению со взрывом зарядов ВВ такой же массы.

Таким образом, инструментальный контроль воздействие акустических воздушных волн на охраняемые объекты при разрыхлении скального грунта с использованием зарядов ГДШ показал, что средняя величина давления в акустических воздушных волнах в 3,5 раза  меньше, чем при использовании промышленных ВВ такой же массы. Полученные результаты инструментальных измерений могут быть использованы при прогнозировании воздействия акустических воздушных волн на охраняемые объекты в случае использования зарядов ГДШ для разрыхления скальных грунтов и при выполнении других работ.

 

Список литературы:

  1. Березуев Ю.А. Применение шпуровых газогенераторов давления на карьерах блочного камня. — Горный журнал, 2008, №1, с.50-52.
  2. Руководство по применению газогенератора давления шпурового (ГДШ). ТУ 7275-002-46242932-2002. – СПб.: ООО «НПК «Контех», 2002. — 7 с.
  3. Селявин А.И., Ненахов И.А., Фоменкова В.Е., Ганопольский М.И. Разрушение монолитного железобетонного фундамента с использованием невзрывчатых разрушающих средств. — Сб. Взрывное дело. Вып. №113/70 «Теория и практика взрывного дела». — М.: ИПКОН РАН, 2015, с.243-259.
  4. Ненахов И.А., Фоменкова В.Е., Кириллов С.С., Ганопольский М.И. Сейсмический эффект при разрушении скального массива зарядами ГДШ. — Евразийский Союз Ученых (ЕСУ), Ежемесячный научный журнал №9(18) / 2015, часть 5, с.59-63.
  5. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности. Правила безопасности при взрывных работах. Сборник документов. Серия 13. Вып. 14. — М.: ЗАО «Научно-технический центр исследований проблем промышленной безопасности», 2014. — 332 с.
  6. Ганопольский М.И., Барон В.Л., Белин В.А. и др. Методы ведения взрывных работ. Специальные взрывные работы. Учебное пособие / Под ред. проф. В.А. Белина. — М.: Из-во МГГУ, 2007. — 563 c.
  7. Руководство по проектированию и производству взрывных работ при ре­конструкции промышленных предприятий и гражданских сооружений. РТМ 36.9-88. — М.: ЦБНТИ ММСС СССР, 1988. — 37 с.
    ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ВЕЛИЧИНЫ ДАВЛЕНИЯ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЗДУШНЫХ ВОЛН ПРИ РАЗРЫХЛЕНИИ СКАЛЬНОГО ГРУНТА ЗАРЯДАМИ ГДШ
    В статье приведены результаты измерений величины давления в акустических воздушных волнах (АВВ) при разрыхлении скального грунта с использованием газогенераторов давления шпуровых ГДШ. Показано, что максимальная величина давления в АВВ при срабатывании зарядов ГДШ в среднем в три раза меньше, чем при взрывании зарядов промышленных ВВ такой же массы.
    Written by: Ненахов Иван Андреевич, Фоменкова Вера Евгеньевна, Кириллов Сергей Сергеевич, Ганопольский Михаил Исаакович
    Published by: БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА
    Date Published: 01/05/2017
    Edition: euroasia-science.ru_29-30.12.2015_12(21)
    Available in: Ebook