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:
- Березуев Ю.А. Применение шпуровых газогенераторов давления на карьерах блочного камня. — Горный журнал, 2008, №1, с.50-52.
- Руководство по применению газогенератора давления шпурового (ГДШ). ТУ 7275-002-46242932-2002. – СПб.: ООО «НПК «Контех», 2002. — 7 с.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.[schema type=»book» name=»ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ВЕЛИЧИНЫ ДАВЛЕНИЯ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЗДУШНЫХ ВОЛН ПРИ РАЗРЫХЛЕНИИ СКАЛЬНОГО ГРУНТА ЗАРЯДАМИ ГДШ» description=»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. » author=»Ненахов Иван Андреевич, Фоменкова Вера Евгеньевна, Кириллов Сергей Сергеевич, Ганопольский Михаил Исаакович» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2017-01-05″ edition=»euroasia-science.ru_29-30.12.2015_12(21)» ebook=»yes» ]