Инженерно-геологические условия

Инженерно-геологические условия

Определение буримости

 

Буримость - способность грунта разрушаться под воздействием усилий, возникающих при бурении механическим инструментом. Буримость характеризуется скоростью внедрения бурового инструмента. В строительстве в качестве показателя буримости принято время бурения 1 м шпура при установленных стандартных условиях (буровой инструмент, перфоратор определенных типов, нормативное давление сжатого воздуха). Во всех классификациях грунты по буримости разделяют на легкобуримые, среднебуримые, труднобуримые и исключительно труднобуримые. Согласно СНиП 4.02-91; 4.05-91 все грунты разделены на 11 групп в порядке уменьшения буримости и возрастания крепости.

При использовании термического или комбинированного способа бурения необходимо знать термобуримость - способность грунтов разрушаться при воздействии высокотемпературных газовых струй, а также от напряжений, обусловленных температурным градиентом и тепловым расширением грунтов.

По заданию геологические условия следующие: гнейсы с коэффициентом крепости f = 5,6 и плотностью γ=2,5-2,9 т/м ³, относятся к VII строительной группе грунта по буримости в соответствии со СНиП 4.02-91. По степени крепости относятся к классу довольно крепких грунтов. По единой классификации буримости относятся к 10 классу грунтов согласно приложению 1 [1]. Время бурения 1 м шпура легким перфоратором 7,6-10,2 мин.

 

Определение абразивности

 

Абразивность скального грунта - способность истирать буровой инструмент (коронки, резцы и др.) в процессе бурения. Грунты с относительным показателем абразивности 12…15 считают слабоабразивными, 16…35 - среднеабразивными, более 35 - высокоабразивными. Абразивность влияет на выбор бурового инструмента, способа бурения, на производительность труда и стоимость работ при всех современных способах механического бурения.

Данный грунт имеет класс абразивности V, степень абразивности - выше средней абразивности, показатель абразивности 30…45 мг - все значения определены согласно приложению 3 [1], шаблон абразивности грунтов (по Л.И. Барону и А.В. Кузнецову)

 

Определение трещиноватости

 

Трещиноватость грунта характеризуется частотой и пространственным расположением трещин в массиве, которыми он разделен на отдельности различных размеров. В зависимости от степени трещиноватости грунты подразделяют на монолитные, малотрещиноватые, среднетрещиноватые, сильнотрещиноватые и чрезвычайно трещиноватые. Трещиноватость сильно понижает сопротивляемость грунтов механическим воздействиям и облегчает отделение от массива, оказывает основное влияние на выбор бурового инструмента, способа контурного взрывания, дробимость, тип и удельный расход ВВ, конструкцию зарядов и др.

Для целей проектирования БВР степень трещиноватости принято характеризовать по временной классификации Межведомственной комиссии по взрывному делу, разработанной профессором В.Н. Кутузовым, либо классификациям СНиП 4.02-91; 4.05-91 или ВСН 126-90.

Классификация трещиноватости Межведомственной комисси по взрывному делу:

 

Категория грунта	Степень трещиноватости массива	Размер отдельностей, м	Число трещин на 1 м линии
III	Среднетрещиноватые (крупнообломочные)	0,5…1,0	1…2

Схема выработки

 

Площадь: 27 м²

Периметр сечения: 20,524 м

Выбор способа раскрытия сечения

 

Буровзрывной способ (БВС) разрушения грунтового массива применяют при проходке тоннелей способами сплошного забоя, уступным.

В нашем случае применяем способ сплошного забоя (грунт разрабатывается сразу на все проектное сечение), так как грунт удовлетворяет условиям для использования данного способа:

коэффициент крепости f>4;

высота выработки не превышает 10 м.

Расчет параметров БВР с составлением паспорта

 

Обычное взрывание

 

Существуют два основных метода взрывных работ: обычное взрывание и контурное. В первой части проектируем обычное взрывание.

Назначение глубины заходки

Назначение глубины заходки производим с учетом пролета выработки, характеристик грунтов, принятой механизации буровых и погрузочных работ, способов погрузочных работ, способов заряжания и взрывания зарядов ВВ. Особое внимание следует обращать на обеспечение устойчивости выработки после взрыва. Выбор глубины заходки делаем, основываясь на данных таблицы 2.4 [1].

Площадь сечения выработки S= 27 м², коэффициент крепости f_кр = 5,6, назначаем глубину заходки l _зах =2,8 м.

 

2.1.2 Определение глубины комплекта отбойных шпуров l_k

При проектировании БВР глубина шпуров количественно равна глубине комплекта отбойных шпуров (l_k), которую определяем по формуле

 

, (2.1)

 

где l _зах  - глубина заходки, 2,8 м;

ŋ - коэффициент использования шпуров, при обычном взрывании ŋ=0,85.

 

 

Электровзрывная сеть

Для зарядов врубовых шпуров применяем ЭД мгновенного действия ЭД-8-Ж, а для всех остальных электродетонаторы короткозамедленного действия ЭДКЗ. Время замедления между группами зарядов для грунтов средней крепости составляет 70 мс.

Так как число взрываемых зарядов 79<150, то применяем последовательную схему соединения ЭД, обеспечивающую поступление в каждый заряд тока одинаковой силы. Учитывая, что сопротивление подводящих магистральных проводов на порядок меньше суммарного сопротивления электродетонаторов, взрывную машинку можно выбрать по числу взрываемых ЭД по приложению 16 [1]. Выбираем конденсаторную взрывную машинку КПМ-3.

В качестве магистральных проводов применяем ВП - 0,8 с сопротивлением 37 Ом/км. В качестве участковых и соединительных применяем провод марки ВП с медной жилой сечением 0,196 мм², обладающий сопротивлением 93 Ом/км.

Расчет общего сопротивления для последовательной схемы с одиночными ЭД производим по формуле

 

  (2.5)

  (2.6)

 

где общее сопротивление сети, Ом;

сопротивление магистрали, Ом;

сопротивление одного ЭД, Ом;

Е - напряжение источника тока, В;

I - сила тока, приходящаяся на каждый ЭД.

 

I_r < I - гарантийная сила тока обеспечена.

Для контроля и измерения сопротивления электровзрывной цепи выбираем прибор Мост переносной постоянного тока Р3043.

Контурное взрывание

Назначение глубины заходки l _зах

Назначение глубины заходки производим с учетом пролета выработки, характеристик грунтов, принятой механизации буровых и погрузочных работ, способов погрузочных работ, способов заряжания и взрывания зарядов ВВ. Особое внимание следует обращать на обеспечение устойчивости выработки после взрыва. Выбор глубины заходки делаем, основываясь на данных таблицы 2.4 [1].

Площаль сечения выработки S= 27 м², коэффициент крепости f_кр = 5,6, назначаем глубину заходки l _зах =2,8 м.

 

2.2.2. Определение глубины комплекта отбойных шпуров l_k

При проектировании БВР глубина шпуров количественно равна глубине комплекта отбойных шпуров (l_k), которую определяем по формуле

 

,

 

где l _зах  - глубина заходки, 2,8 м;

ŋ - коэффициент использования шпуров, при контурном взрывании ŋ=0,9.

 

 

Определение типа ВВ

В последние годы в практике подземного строительства применяют гранулированные и водонаполненные ВВ, позволяющие механизировать процесс заряжания и более полно использовать объем шпура, что приводит к улучшению дробления грунта и снижению выхода негабаритов по сравнению с патронированными ВВ.

Пользуясь таблицей 3.4 [1], назначаем тип взрывчатого вещества.

Так как в забое нет опасности по газу и пыли, а также обводненности, при контурном взрывании и f_кр = 5,6 применяем непредохранительное ВВ средней мощности Аммонит №6ЖВ для зарядов отбойных, врубовых и контурных донных шпуров. Диаметр шпуров - 32 мм. Для зарядов контурных шпуров (кроме донных) применяем Аммонит АП-5ЖВ.

 

Табл. 2.3. Характеристики ВВ, применяемых при заряжании отбойных и врубовых шпуров

Наименование ВВ	Работо-способность	Расстояние передачи детонации, см	Плотность, г/см^3	Диаметр патрона, мм	Масса патрона, г	Длина патрона, мм	Коэффициент эквивалентности зарядов е
Аммонит №6 ЖВ	360-380	5-9	1,0-1,2	32	200	240	1,0

 

 

Табл. 2.4. Характеристики ВВ, применяемых при заряжании контурных шпуров

Наименование ВВ	Работо-способность	Расстояние передачи детонации, см	Плотность, г/см^3	Диаметр патрона, мм	Масса патрона, г	Длина патрона, мм	Коэффициент эквивалентности зарядов е
Аммонит АП -5 ЖВ	320-330	5-10	1,0-1,15	36	300	250	1,41

 

Схема проветривания забоя

 

В длинных тоннелях желательно приспособить направление подачи воздуха к направлению естественной тяги и движению транспорта. В этом случае возможно размещение внутри тоннеля реверсивной установки, обеспечивающей ускорение движения воздуха в желаемом направлении.

Для снижения содержания пыли, образующейся при бурении забоя, взрываний и погрузке грунта, до уровней предельно допустимых концентраций в проекте следует предусматривать бурение шпуров с промывкой, сухое обеспыливание, устройство водяных завес и другие мероприятия.

 

Литература

буровой абразивность буровзрывной вруб

1. Полянкин Г.Н, Молчанов В.С., «Проектирование буровзрывных работ в тоннелестроении». Новосибирск, 2001 г.

2. Эстеров Я.Х, Бродов Е.Ю., Иванаев М.И., «Буровзрывные работы на транспортном строительстве». М. 1983 г.

3. Компаниец С.А., Поправко А.К., Богородецкий А.А. «Проектирование тоннелей», М, 1973 г.

4. Методические указания к курсовому проекту «Проектирование буровзрывных работ». Новосибирск, 1990 г.

5. Справочник строителя транспортных тоннелей. М. 1965 г.

6. Единые правила безопасности при взрывных работах. М. 1993 г.

7. Нонель. Описание системы. Инструкция по эксплуатации. 1997 г.

Инженерно-геологические условия

Определение буримости

 

Буримость - способность грунта разрушаться под воздействием усилий, возникающих при бурении механическим инструментом. Буримость характеризуется скоростью внедрения бурового инструмента. В строительстве в качестве показателя буримости принято время бурения 1 м шпура при установленных стандартных условиях (буровой инструмент, перфоратор определенных типов, нормативное давление сжатого воздуха). Во всех классификациях грунты по буримости разделяют на легкобуримые, среднебуримые, труднобуримые и исключительно труднобуримые. Согласно СНиП 4.02-91; 4.05-91 все грунты разделены на 11 групп в порядке уменьшения буримости и возрастания крепости.

При использовании термического или комбинированного способа бурения необходимо знать термобуримость - способность грунтов разрушаться при воздействии высокотемпературных газовых струй, а также от напряжений, обусловленных температурным градиентом и тепловым расширением грунтов.

По заданию геологические условия следующие: гнейсы с коэффициентом крепости f = 5,6 и плотностью γ=2,5-2,9 т/м ³, относятся к VII строительной группе грунта по буримости в соответствии со СНиП 4.02-91. По степени крепости относятся к классу довольно крепких грунтов. По единой классификации буримости относятся к 10 классу грунтов согласно приложению 1 [1]. Время бурения 1 м шпура легким перфоратором 7,6-10,2 мин.

 

Определение абразивности

 

Абразивность скального грунта - способность истирать буровой инструмент (коронки, резцы и др.) в процессе бурения. Грунты с относительным показателем абразивности 12…15 считают слабоабразивными, 16…35 - среднеабразивными, более 35 - высокоабразивными. Абразивность влияет на выбор бурового инструмента, способа бурения, на производительность труда и стоимость работ при всех современных способах механического бурения.

Данный грунт имеет класс абразивности V, степень абразивности - выше средней абразивности, показатель абразивности 30…45 мг - все значения определены согласно приложению 3 [1], шаблон абразивности грунтов (по Л.И. Барону и А.В. Кузнецову)

 

Определение трещиноватости

 

Трещиноватость грунта характеризуется частотой и пространственным расположением трещин в массиве, которыми он разделен на отдельности различных размеров. В зависимости от степени трещиноватости грунты подразделяют на монолитные, малотрещиноватые, среднетрещиноватые, сильнотрещиноватые и чрезвычайно трещиноватые. Трещиноватость сильно понижает сопротивляемость грунтов механическим воздействиям и облегчает отделение от массива, оказывает основное влияние на выбор бурового инструмента, способа контурного взрывания, дробимость, тип и удельный расход ВВ, конструкцию зарядов и др.

Для целей проектирования БВР степень трещиноватости принято характеризовать по временной классификации Межведомственной комиссии по взрывному делу, разработанной профессором В.Н. Кутузовым, либо классификациям СНиП 4.02-91; 4.05-91 или ВСН 126-90.

Классификация трещиноватости Межведомственной комисси по взрывному делу:

 

Категория грунта	Степень трещиноватости массива	Размер отдельностей, м	Число трещин на 1 м линии
III	Среднетрещиноватые (крупнообломочные)	0,5…1,0	1…2

Схема выработки

 

Площадь: 27 м²

Периметр сечения: 20,524 м