Безопасность работ. технология и безопасность взрывных работ конференц (1). Материалы научнотехнических семинаров, 2012 г. Технология
 Скачать 3.08 Mb.
|
|
Результаты экспериментальных работ Дата взрыва, время взрыва, час) Место замера Прибор Макси- маль- ное давление на фронте УВВ, Па Макси- маль- ная масса взрываемого заряда ВВ, кг Расстояние от места взрыва до места замерам. Шабровский, строящийся коттедж возле дул. Сероват т. пос. Шабровский, общежитие MiniMate Plus т. 1) – 778 3800 MiniMate Plus т. пос. Шабровский, ул. Золотые, д. 4 MiniMate Plus 76,8 315 3120 29.08.12. (15:30) 91,5 675 3400 пос. Шабровский, ул. Калинина, д. 57 121 470 3800 пос. Большое Седельниково, детский сад № 7 Радуга, ул. Лесная, д. 7 MiniMate Plus т. 1) 41,0 545 4000 MiniMate Plus т. 2) 51,0 детского сада № 7 Радуга. При всех взрывах наружного заряда ВВ разрушений остекления не наблюдалось. Таким образом, проведенные замеры ударно-воздушного воздействия опытно-промышленных взрывов по сварке металлов на полигоне ОАО «Уралхиммаш» 31 июля, 2 и 29 августа 2012 г. при положительной температуре воздуха, а также 26 октября и 19 декабря года при отрицательной температуре воздуха подтвердили устойчивую безопасность воздействия ударных воздушных волн на жилые дома в пос. Шабровский издание детского сада № 7 Радуга на станции Большое Седельниково. При взрывах необходимо учитывать климатические условия, силу и направление ветра. При скорости ветра больше 6,5 мс взрывные работы не надо производить. Зач до взрыва на метеорологическую станцию должен быть дан запрос об изменении температуры воздуха, о направлении и скорости ветра, его порывах, влажности воздуха, а также прогноз этих параметров на ближайшее время. Рис. 5. График изменения давления на фронте УВВ жилой дом № 57, ул. Калинина, пос. Шабровский; 26.10.12 г 175 УДК ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗОНЫ ПРОНИКНОВЕНИЯ ВЗРЫВНЫХ ГАЗОВ В МАССИВ ПОРОДИ МЕРОПРИЯТИЯ ПО ЕЕ УМЕНЬШЕНИЮ ПРИ ПРОХОДКЕ СТРОИТЕЛЬНЫХ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК И.С. Крапивина, Е.В. Болкисева При проходке строительных горных выработок (траншей, котлованов) буровзрывным способом наряду с качественным дроблением горных пород приходится решать и задачу по предотвращению, снижению или локализации негативных действий взрыва сейсмического воздействия на охраняемые объекты разлета кусков взорванной породы ударной воздушной волны и распространения газообразных продуктов взрыва, особенно ядовитых газов. Причем, согласно Единым правилам безопасности при взрывных работах п. 12.1 раздела VIII), решение задачи по последнему из перечисленных негативных действий следует выполнять при взрывании зарядов выброса с общей массой взрывчатых веществ 200 и более тонн [1]. Это правило относится к взрывам на крупных горнодобывающих карьерах, к специальным в строительстве мощным взрывам на выброси к складам взрывчатых материалов (в случае разработки по ним деклараций по промышленной безопасности. На строительных объектах при проходке траншей и котлованов взрывные работы, как правило, ведут в стесненных условиях городской инфраструктуры, когда негативные последствия взрыва затрагивают жизненно важные интересы людей. Отсюда возникает необходимость определять параметры зон распространения продуктов детонации и при меньших объемах взрываемого ВВ. Используя эти знания, возможно разрабатывать мероприятия по обеспечению безопасности жизнедеятельности близлежащих зданий и сооружений. Основная часть используемых на строительных работах промышленных ВВ представлена механической смесью аммиачной селитры и тротила с различными добавками. Известно, что при взрыве 1 кг этих ВВ образуется дои более литров газообразных продуктов, в составе которых неизбежно находятся и ядовитые газы. Детально состав и свойства образующихся газов, а также характер их воздействия на человека представлен в публикациях [2, 3]. Образовавшиеся газообразные продукты в основном выбрасываются в атмосферу в составе пылегазового облака, но до 40–50 % их объема сорбируется разрушенной породой и приконтурным массивом, которые в этом случае оказываются своеобразным аккумулятором газов. Кроме того, здесь же высвобождаются газы, имевшиеся в массиве горных порода также могут образовываться новые токсичные соединения в результате реакции продуктов детонации и химических элементов разрушаемых пород. Истечение газов из такого аккумулятора может в отличие от пылегазового облака происходить не в кратчайший периода в течение длительного времени. Так, оксиды азота вследствие их более тяжелого по сравнению с атмосферным воздухом веса и химической инертности могут задерживаться на пылевых частицах разрушенной породы и десорбировать с них в течение 190 и более суток [4]. Путями истечения газообразных продуктов из разрушенной и полуразрушенной породы являются образованные взрывом пустоты и трещины, а также микротрещины ненарушенного массива, раскрываемые сейсмическим действием взрыва. Попадая этими путями в фундаментные и подвальные помещения жилых и производственных зданий и сооружений, ядовитые продукты детонации могут служить причиной отравления находящихся там людей (рис. 1). В таких случаях особая опасность также связана с оксидами азота. Здесь опасность обусловлена не только способностью оксидов азота длительно удерживаться в породе, но и тем, что они имеют индукционный период отравляющего действия. Таким образом, оксиды азота могут вызвать отравление людей в жилых и производственных зданиях и после окончания взрывных работ. Несмотря на опасные последствия распространения газообразных продуктов взрыва по массиву горных пород, серьезные объективные исследования имеющейся проблемы отсутствуют. В связи с этим авторы данной статьи предприняли попытку найти расчетный способ определения глубины проникновения продуктов взрыва в породу и на его основе наметить эффективные меры локализации этого вредного фактора. Решение поставленной задачи выполнялось на примере технологии проходки траншей, являющихся наиболее характерным типом строительных горных выработок. Как правило, в производственной практике широко применяемыми параметрами траншей являются глубина от 0,5 дом, ширина по дну – от 1 дом. Разработка таких траншей может производиться различными методами. Грунты (глины, пески) в талом состоянии с коэффициентом крепости по шкале проф. ММ. Прото- дьяконова f ≤ 4 разрабатываются механическим способом без применения взрывов, а горные скальные породы и мерзлые грунты с f > 4 разрушаются с помощью буровзрывных работ. При небольших объемах траншей и глубине от 0,5 дом разрушение скальных пород возможно шпуровым методом с диаметром шпуров 36, 40 или 42 мм. Скважинный метод целесообразно использовать начиная с глубины рыхления 1,0–1,5 м [5]. На основе многочисленных опытных данных и с учетом рекомендаций проектных и производственных организаций составлена таблица типовых максимальных параметров буровзрывных работ при проходке траншей по скальным породам (табл. 1). В ней приведены параметры БВР применительно к диаметру скважин в 110 мм. Такой диаметр наиболее распространен при проходке строительных горных выработок в любых условиях, и особенно в стесненных, когда требуется защита от одного или нескольких негативных факторов взрыва. Расчет глубины проникновения газообразных продуктов взрыва в массив пород для параметров, приведенных в табл. 1, производится, исходя из следующих соображений. В результате взрыва в приконтурном массиве возникают и преобладают продольные волны сжатия-растяжения, которые сначала образуют зону дробления, далее переходящую под совместным действием продольных и поперечных волн в зону упругих деформаций [6]. Именно в зону дробления и могут проникать продукты детонации из аккумулятора газов. Предельные границы зоны упругих деформаций и зоны дробления можно определить по формулам [6] д = См, (о = См, (где д и о – радиус зоны дробления и зоны упругих деформаций, ми скорости, соответственно, продольных и поперечных (сдвиговых) волн, км/с (их минимальные и максимальные значения можно принять поданным масса взрываемого заряда ВВ, кг. Рис. 1. Схема расположения траншеи 3 и охраняемых объектов 1, 2; 4 – ВВ; 5 – забойка и R 2 – расстояния до охраняемых объектов, м r д , мм д, мм, м Таблица Типовые параметры БВР при проходке траншей Гл убина траншеи, м Длина шпура (скв ажи - ны ), м Расст ояние между Об ъем горной массы от скважины (шпурам 3Удельный расход ВВ , кг /м 3 Масс а заряда на скв а- жину (шпур ), кг Длина , м К оэ ф фициент рядами скважин (шпуров, м скв ажинами (шпурами ) в ряду, м заряда забойки заряда забойки Шпуро вые заряды мм, вместимость 1,13 кг /м 0,5 0,6 0,5 0,5 1,125 3,5 0,45 0,40 0,20 0,67 0,33 0,75 0,9 0,5 0,6 0,225 3,0 0,70 0,60 0,30 0,67 0,33 1,0 1,2 0,5 0,7 0,35 2,5 0,90 0,80 0,40 0,65 0,35 1,25 1,5 0,5 0,85 0,54 2,0 1,10 1,00 0,50 0,67 0,33 1,5 1,8 0,5 1,0 0,75 1,75 1,30 1,15 0,63 0,64 Скважинные заряды мм, вместимость 8,6 кг /м Ширина траншеи 1 м 1,2 1,0 1,0 1,0 3,5 3,5 0,4 0,8 0,33 0,67 1,5 1,8 1,0 1,25 1,9 3,25 6,0 0,7 1,10 0,39 0,61 2,0 2,5 1,0 1,5 3,0 3,0 9,0 1,05 1,45 0,42 0,58 2,5 3,0 1,0 1,75 4,4 2,75 12,0 1,2 1,8 0,4 0,6 3,0 3,5 1,0 2,0 6,0 2,5 15,0 1,8 1,7 0,52 Ширина траншеи 1,5 им 2,0 2,5 1,5 1,5 4,5 2,5 11,2 1,3 1,2 0,52 0,48 2,5 3,0 1,5 1,7 6,4 2,25 16,0 1,86 1,14 0,62 0,38 3,0 3,5 1,5 2,0 9,0 2,0 18,0 2,1 1,4 0,6 0,4 Ширина траншеи 2,0 м 1,2 1,0 1,2 1,2 3,0 3,6 0,42 0,78 0,35 0,65 1,5 1,8 1,0 1,5 2,25 2,75 6,2 0,72 1,08 0,4 0,6 2,0 2,5 2,0 1,5 6,0 2,5 15,0 1,75 0,75 0,7 0,3 2,5 3,0 2,0 1,5 7,5 2,25 16,8 1,95 1,05 0,65 0,35 3,0 3,5 2,0 1,5 9,0 2,0 18,0 2,1 1,4 0,6 Ширина траншеи 2,5 м 1,2 1,25 1,0 1,25 3,0 3,75 0,44 0,76 0,37 0,63 1,5 1,8 1,25 1,25 2,4 2,75 6,6 0,77 1,03 0,43 0,57 2,0 2,5 1,25 1,5 3,75 2,5 9,4 1,1 1,4 0,44 0,56 2,5 3,0 1,25 1,75 5,5 2,25 12,4 1,45 1,55 0,49 0,51 3,0 3,5 1,25 2,0 7,5 2,0 15,0 1,75 1,75 0,5 0,5 Таблица Радиусы зон дробления (д) и упругих деформаций (о) при проходке траншей Гл убина траншеи, м Масс аза- ряда , кг Ради - ус, м Гр унты Глина Пе сок Ск оро сть волн, км /с продольных поперечных продольных поперечных заряды = 40 мм до 4,0 – – 2,0 5,1 – – 1,0 до 5,3 – – 2,5 6,6 – – 1,5 до 5,8 – – 2,9 Скважинные заряды = 1 10 мм до 7,6 – – 3,8 9,5 – – 1,5 до 9,0 – – 4,5 11,2 2,0 до 11,3 – – 5,7 14,1 – – 2,5 до 13,0 – – 6,6 16,2 – – 3,0 до 14,2 – – 7,2 17,8 – – Глубина траншеи, м Масс а заряда ,кгРадиус, м Горные породы СланецИзв естняк Гранит Ск оро сть волн, км /с продольных поперечных продольных поперечных продольных поперечных Шпуровые заряды = 40 мм до до до Скважинные заряды = 1 10 мм до до до до до минимальные значения максимальные значения Результаты расчетов по формулами) для траншей глубиной дом и массой одновременно взрываемого ВВ до 20–24 кг, проходимых в грунтах (глина, песок) игорных породах (сланцы, известняк, гранит, сведены в табл. 2. При расчетах необходимо учитывать, что скорость сейсмических волн изменяется в зависимости от температуры окружающей среды. Для горных пород такие изменения незначительны (в пределах 5–10 %). Для грунтов (глины, суглинки, супеси, пески, особенно в мерзлом состоянии, они весьма существенны. Так, в мерзлых грунтах с температурой промерзания от 0 С до –30 С скорость продольных волн (С р ) возрастает по сравнению с талыми грунтами от 2 (глина) до 6 (песок) раз [8]. Использование итоговых результатов табл. 2 позволяет наста- дии проектирования и организации проходки строительных горных выработок оценить размеры опасной по токсичным газам зоны, определить возможность попадания охраняемых объектов в эту зону и предусмотреть необходимые меры предотвращения их загазованности, а также исключить опасность отравления находящихся в них людей. Такими мерами являются. Снижение массы одиночного заряда за счет уменьшения удельного расхода ВВ (в первую очередь в ближних к охраняемым объектам скважинных зарядах) до уровня, обеспечивающего только минимальное дробление пород. Применение поперечных или диагональных схем короткоза- медленного взрывания при двухрядном и более расположении скважин вдоль оси строительной горной выработки (рис. Рис. 2. Диагональная схема короткозамедленного взрывания Рис. 3. Клиновая схема коротко- замедленного взрывания 183 3. Применение клиновых схем при трехрядном расположении скважинных зарядов (рис. 3). 4. Использование интервалов замедления в пределах 35–75 мс пиротехнические реле) или 42–67 мс (неэлектрические системы инициирования. Применение прямого верхнего инициирования, когда детонационная волна направляется к донной части заряда. В этом случае раскрытие трещин происходит в направлении к свободной поверхности. В результате увеличиваются потери энергии взрыва за счет прорыва продуктов детонации через трещины в атмосферу и, тем самым, снижается объем аккумулятора газов в разрушенной горной массе [9]. 6. Переход на послойную разработку траншеи с целью снижения массы одиночного заряда ВВ. 7. Применение ВВ с нулевым или близким к нему кислородным балансом. Ускоренная выемка разрушенной горной массы с целью снижения емкости аккумулятора газов, являющегося источником выделения ядовитых газов в течение нескольких суток. Проведение экспресс-анализа воздушной среды в подвальных помещениях зданий и сооружений, попадающих в газоопасную зону, перед началом заряжания, после взрыва и до снижения концентрации до допустимого уровня. Выводили даже отселение людей из газоопасной зоны. Естественная вентиляция загазованного помещения при слабой концентрации ядовитых газов или искусственная вентиляция сильно загазованного помещения с помощью компрессорной или вентиляционной системы. Допуск к работе по выемке взорванной горной массы производить не ранее, чем через 30 минут после проведенного взрыва. Обильный полив взорванной горной массы с целью снижения концентрации ядовитых газов. Проходка экранирующих щелей в мерзлом грунте между траншеей и охраняемым объектом. Создание экранирующей плоскости в виде взорванного ряда скважинных зарядов ВВ с уменьшением удельного расхода ВВ до 0,5 кг/м 3 на расстояниях от взрыва э 4 6 5 18 10 , p Q C м, (где ρ – плотность пород, кг/см 3 Литература. Единые правила безопасности при взрывных работах (ПБ 13-407-01) // Безопасность при взрывных работах сб. док. / Госгортехнадзор России. – М НТЦ Промышленная безопасность, 2001. – 244 с. Болкисева Е.В. Состав и свойства газов, выделяющихся при взрывном разрушении пород на строительных работах / Е. В. Болкисева // Проблемы недропользования материалы VI Всероссийской молодежной науч.-практ. конф. (суча- стием иностранных ученых) / ИГД УрО РАН. – Екатеринбург УрО РАН, 2012. – С. 441–445. 3. Болкисева Е.В. Первая помощь при отравлении газообразными продуктами взрывного разрушения пород на строительных объектах / Е.В. Болкисева, И.С. Емельянова // Технология и безопасность взрывных работ матер. науч.-техн. конф. Развитие ресурсосберегающих технологий во взрывном деле / ИГД УрО РАН. – Екатеринбург УрО РАН, 2012. – С. 262–275. 4. Конорев ММ Вентиляция и пылегазоподавление в атмосфере карьеров / ММ. Конорев, Г.Ф. Нестеренко, АИ. Павлов. – е изд, перераб. и доп. – Екатеринбург ИГД УрО РАН, 2010. – 440 с. Кутузов Б.Н. Методы ведения взрывных работ ч. 1. Разрушение горных пород взрывом / Б.Н. Кутузов. – М МГГУ, 2009. – 471 с. Мосинец В.М. Основные научно-технические проблемы сейсмики ближней зоны / В.М. Мосинец, В.Ф. Богацкий // Взрывное дело. – № 85/42. Сейсмика промышленных взрывов Научно-техническое горное общество. – М Недра, 1983. – 256 с. Физические свойства минералов игорных пород при высоких термодинамических параметрах справочник / Е.И. Баюк и др под ред. М.П. Воларовича. – е изд, перераб. и доп. – М Недра, 1988. – 255 с. Дроговейко ИЗ Разрушение мерзлых грунтов / ИЗ. Дроговейко. – М Недра, 1961. – 243 с. Миндели Э.О. Разрушение горных пород / Э.О. Миндели. – М Недра, 1975. – 600 с. УДК 622.235: 622.807 ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТНО- АКТИВНЫХ СРЕД ДЛЯ БОРЬБЫ С ПЫЛЕОБРАЗОВАНИЕМ ПРИ ВЗРЫВАНИИ ГОРНЫХ ПОРОД М.А. Азанов, КА. Карасёв Анализируя закономерности образования пыли при взрывном разрушении горных пород, следует отметить, что количество выделяющейся пыли в общем случае определяется массой взрываемого ВВ. Приводимые разными авторами количественные оценки образовавшейся пыли существенно отличаются даже характером предлагаемых зависимостей. Кроме того, формулы содержат ряд эмпирических коэффициентов, процедура определения которых не поясняется, что обуславливает неопределенность результатов вычислений. Ю.И. Протасовым [1] была предложена относительная оценка пылевыделения при взрывании пород в виде зависимости d m = 2q/E, где q – удельных расход ВВ, который может рассматриваться как комплексная характеристика взрывае- мости пород, зависящая от условий взрывания и свойств разрушаемого массива. В.Н. Мосинец [2] в своих исследованиях отмечает, что при взрывании скальных пород удельный расход ВВ, те. склонность пород к разрушению определяется начальной трещиноватостью дефектностью пород. Дефектность горной породы необходимо оценивать с учетом статической функции распределения в ней микротрещин еще до разрушения. В этой связи поверхностно- активные среды, активирующие процесс зарождения и развития микротрещин в породе, способны значительно снизить удельный расход ВВ и , следовательно, количество образующейся пыли. Оценочные расчеты для изученных пород на примере Североуральского бокситового месторождения показывают, что разупрочнение и рост трещиноватости пород под действием поверхностно-активных сред могут снизить удельный расход ВВ в 1,15–3 раза. В работах В.А. Безматерных [3] установлено, что параметры взрывного разрушения монолитных малотрещиноватых массивов определяются показателем дефектности горных пород γ, который можно интерпретировать как число нарушений Гриффитса (дефекты любого характера, способные дать начало трещине при ударах и взрывах) на единицу длины. Этот показатель входит в расчетную формулу для определения расстояния шпурами 1/2 зар 0 1 1 шт (где W 0 – расстояние между шпурами; М 1 – средний размер кусков взорванной породы и 1 D – акустическая жесткость породы и продуктов детонации; l зар – длина заряда ВВ; 186 l шп – глубина шпуров – коэффициент использования шпура – массовая скорость породы на границе ВВ – порода – скорость поперечной волны в породе – радиус заряда ВВ. Если принять в качестве меры пылевыделения средний размер куска после взрывания породы, то уравнение (1) можно использовать в виде 1/2 0 шп 1 1/2 1/2 1 зар 0 0 2 ( ) ( ) ( ) S W c l C M D l V r (Относительной оценкой выхода пыли (δ) может служить отношение средних размеров кусков при взрывании пород, обработанных Мине обработанных (М) реактивами. При неизменных параметрах организации БВР величины l шп , l зар , η, 1 D, остаются постоянными. Показатели , С, V 0 незначительно изменяются под действием поверхностно-активных сред. Тогда, учитывая уравнение (2), получим 0 n n 0 n 0 W M C M W C (Показатель дефектности γ можно принять пропорциональным концентрации трещин в горной породе N. Исследования О.Г. Латы- шева [4] показали, что прочность при сжатии горных пород связана сих трещиноватостью соотношением σ сж = σ 0 exp(–d 3 N), (тогда п = N 0 /N n = exp[σ сж(0) /σ сж(п) – Окончательным критерием оценки снижения пылеобразования может служить зависимость 1/2 сж(0) сж(0) n сж(п) 0 сж(п) exp 1 . C C (Так, для известняков Североуральских бокситовых месторождений снижение прочности на сжатие при обработке поверхностно- активными средами составило в среднем 1,5 раза, а ожидаемое снижение выхода пыли – до 3 раз Таким образом, предварительное насыщение взрываемого массива поверхностно-активными средами позволяет существенно снизить пылеобразование, а полученные соотношения дают возможность оценить эффективность применения поверхностно-активных средств для изменения механических свойств горных пород. |