Бурение и взрывные работы

Буровзрывные работы — это контролируемое использование взрывчатых веществ и других методов, таких как пиротехника для взрывных работ под давлением газа, для разрушения горной породы для раскопок . Чаще всего это практикуется в горнодобывающей промышленности , разработке карьеров и гражданском строительстве, например, при строительстве плотин , туннелей или дорог. Результат взрывных работ часто называют распилом породы .

В настоящее время при буровзрывных работах используется множество различных разновидностей взрывчатых веществ различного состава и эксплуатационных свойств. Взрывчатка с более высокой скоростью используется для относительно твердых пород, чтобы раздробить и разрушить породу, тогда как взрывчатка с низкой скоростью используется для мягких пород, чтобы создать большее давление газа и больший эффект пучения. Например, в руководствах по взрывным работам начала 20-го века действие черного пороха сравнивалось с действием клина, а динамита — с действием молотка. ^[1] Сегодня наиболее часто используемыми взрывчатыми веществами в горнодобывающей промышленности являются ANFO смеси на основе из-за более низкой стоимости, чем динамит .

До появления туннелепроходческих машин (ТБМ) буровзрывные работы были единственным экономичным способом прокладки длинных туннелей в твердых породах, где рытье невозможно. Даже сегодня этот метод все еще используется при строительстве туннелей, например, при строительстве базового туннеля Лёчберг . Решение о строительстве туннеля с использованием ТБМ или буровзрывного метода включает ряд факторов. Длина туннеля является ключевым вопросом, который необходимо решить, поскольку большие ТБМ для каменных туннелей требуют высоких капитальных затрат, но поскольку они обычно работают быстрее, чем буровзрывные туннели, цена за метр туннеля ниже. ^[2] Это означает, что более короткие туннели, как правило, менее экономичны для строительства с использованием ТБМ, и поэтому их обычно строят методом буровзрывных работ. Управление состоянием грунта также может оказать существенное влияние на выбор различных методов, подходящих для различных опасностей на земле.

История

Использование взрывчатых веществ в горнодобывающей промышленности восходит к 1627 году. ^[3] когда порох впервые был использован вместо механических инструментов в венгерском (ныне словацком ) городе Банска Штьявница . Нововведение быстро распространилось по Европе и Америке.

Стандартный метод взрыва горных пород заключался в том, чтобы просверлить отверстие на значительную глубину и заложить заряд пороха в дальний конец отверстия, а затем заполнить оставшуюся часть отверстия глиной или каким-либо другим мягким минеральным веществом, хорошо утрамбованным, чтобы сделать это как можно плотнее. Проволоку, проложенную в отверстие во время этого процесса, затем удалили и заменили шлейфом с порохом. Этот поезд зажигался от медленной спички , часто состоящей просто из коричневой бумаги, намазанной жиром и предназначенной для горения достаточно долго, чтобы дать человеку, который ее зажигает, достаточно времени, чтобы добраться до безопасного места. ^[4]

Неопределенность этого метода привела ко многим несчастным случаям, и были приняты различные меры для повышения безопасности участников. Заменяли железную проволоку, которой образован проход для пороха, на медную, чтобы исключить искрообразование , способное преждевременно воспламенить порох. Другим было использование предохранителя . Он состоял из небольшой порции пороха, вставленной в водонепроницаемый шнур, который горил с постоянной и равномерной скоростью. Позже он, в свою очередь, был заменен длинным куском проволоки, который использовался для подачи электрического заряда для воспламенения взрывчатого вещества. Первым, кто применил этот метод для подводных взрывов, был Чарльз Пэсли , который применил его в 1839 году, чтобы разобрать затонувший британский военный корабль HMS Royal George , который стал угрозой для судоходства в Спитхеде . ^[4]

Первое крупное использование взрывных работ для удаления камня произошло в 1843 году, когда британский инженер-строитель Уильям Кубитт использовал 18 000 фунтов пороха, чтобы разрушить меловую скалу высотой 400 футов недалеко от Дувра в рамках строительства Юго-Восточной железной дороги . В ходе работ было удалено около 400 000 кубических ярдов мела, что, по оценкам, сэкономило компании шесть месяцев времени и 7 000 фунтов стерлингов затрат. ^[4]

Хотя в доиндустриальные времена бурение и взрывные работы с использованием пороха применялись ограниченно (например, в туннеле Блу-Ридж в США, построенном в 1850-х годах), это продолжалось до тех пор, пока не появились более мощные (и более безопасные) взрывчатые вещества , такие как динамит (запатентованный ). 1867), а также были разработаны механизированные дрели , в которых их потенциал был полностью реализован.

Бурение и взрывные работы успешно использовались для строительства туннелей по всему миру, в частности, железнодорожный туннель Фрежюс , железнодорожный туннель Готард , туннель Симплон , Юнгфраубан и даже самый длинный автомобильный туннель в мире, Лэрдальстуннелен с использованием этого метода построены .

В 1990 году в США было израсходовано 2,1 млрд кг коммерческой взрывчатки (12 млн кг). ³ на душу населения), что составляет ориентировочные расходы на взрывные работы от 3,5 до 4 миллиардов долларов в 1993 году. В этом году лидером по общему объему был Советский Союз: потреблено 2,7 млрд кг взрывчатки (13 млн кг). ³ на душу населения), а в Австралии в этом году наблюдался самый высокий уровень потребления взрывчатых веществ на душу населения – 45 млн. ³ на душу населения. ^[5]

Процедура

Как следует из названия, буровзрывные работы осуществляются следующим образом:

Образец взрыва создается
В скале просверливается ряд отверстий, которые затем частично заполняются взрывчаткой.
В отверстия забивается забойка, инертный материал, который направляет взрывную силу на окружающую породу. ^[6]
Детонация взрывчатки приводит к обрушению камня.
Убран щебень и укреплено новое покрытие тоннеля.
Повторяйте эти шаги до тех пор, пока желаемые раскопки не будут завершены.

Положения и глубина дыр (и количество взрывчатки, которую получает каждая дыра) определяются тщательно построенной схемой, которая вместе с правильным выбором времени отдельных взрывов гарантирует, что туннель будет иметь примерно круглое поперечное сечение. .

Во время работы маты для струйной обработки могут использоваться для сдерживания взрыва, подавления пыли и шума, для предотвращения разлета камней, а иногда и для направления взрыва. ^[7]^[8]

Рок-поддержка

По мере продвижения туннеля или раскопок необходимо поддерживать крышу и боковые стены, чтобы предотвратить падение камня в раскопки. Философия и методы крепления горных пород сильно различаются, но типичные системы крепления горных пород могут включать:

Скальные болты или каменные дюбели
Торкретбетон
Ребра или минные арки и отставания
Кабельные болты
Монолитный бетон

Обычно система крепления горных пород включает в себя несколько таких методов крепления, каждый из которых предназначен для выполнения определенной роли в креплении горных пород, например, сочетание анкерного крепления и торкретирования.

Галерея

Бурение взрывных скважин с помощью Tamrock Scout 700
Бурение взрывной скважины на шахте Бингем-Каньон , штат Юта. Обратите внимание на схему отверстий, подготовленных к взрывным работам.
Загрузка взрывных скважин с помощью ANFO
Поверхность скалы недавно взорвана. Это называется пресплит, это техника, позволяющая оставить лицо гладким.
Разрыв дороги на холме Сайдлинг, образовавшийся в результате взрывных работ
Коврики для пескоструйной обработки шин для предотвращения отлета камней и подавления пыли.
Карта с описанием зон очистки при проведении взрывных работ в известняковом карьере. Эти уведомления производятся геодезистами (см. топографию ).
Взрывное бурение в долеритовом карьере в Проспект-Хилл , Сидней , Австралия.

См. также

Ссылки

^ Морис, Уильям (ок. 1910). Руководство для стрелка . Лондон: Типография и издательство «Электрик», ООО, стр. 79–80.
^ Колимбас, Димитриос (2005). Тоннель и туннельная механика: рациональный подход к прокладке туннелей . Спрингер-Верлаг. стр. 444 . ISBN 3-540-25196-0 .
^ Гэри Л. Баффингтон, Искусство взрывных работ на строительных и горнодобывающих объектах. Архивировано 28 июля 2023 г. в Wayback Machine , Американское общество инженеров по безопасности (2000).
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с Национальная циклопедия полезных знаний , Том III, (1847) Лондон, Чарльз Найт, стр.414. В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
^ Перссон, Пер-Андерс (1994). Взрывные работы горных пород и взрывчатая техника . ЦРК Пресс. п. 1. ISBN 0-8493-8978-Х .
^ Глава 7, Загрузка скважин. Архивировано 21 апреля 2021 г. в Wayback Machine , Справочник службы национальных парков по транспортировке и использованию взрывчатых веществ. Архивировано 18 января 2021 г. в Wayback Machine , 1999 г., последнее обновление - 2007 г.; страница 110.
^ Хансен, ТК, изд. (2004). Переработка разрушенного бетона и каменной кладки (Иллюстрированное издание). Бока-Ратон, Флорида : CRC Press . п. 284. ИСБН 0-203-62645-1 . Архивировано из оригинала 28 июля 2023 г. Проверено 10 ноября 2020 г.
^ «Инциденты, подобные взрыву на мысе Рэй, считаются редкими» . www.cbc.ca. Новости ЦБК . 27 августа 2015 года. Архивировано из оригинала 31 августа 2015 года . Проверено 26 сентября 2015 г.

Внешние ссылки

«Взрыв воздушной завесы в ограждениях» Popular Mechanics , август 1954 г., стр. 96–97, деликатный контролируемый взрыв в 1954 г., соединивший два резервуара на канадской электростанции Ниагарский водопад.
Хогебум, Чарльз Л. (1879). «Взрыв» . Американская Циклопедия .
«Взрыв» . Британская энциклопедия . Том. 4 (11-е изд.). 1911. стр. 44–48. Это обширный обзор техник, использовавшихся в начале 20 века.

[1] Морис, Уильям (ок. 1910). Руководство для стрелка . Лондон: Типография и издательство «Электрик», ООО, стр. 79–80.

[2] Колимбас, Димитриос (2005). Тоннель и туннельная механика: рациональный подход к прокладке туннелей . Спрингер-Верлаг. стр. 444 . ISBN 3-540-25196-0 .

[3] Гэри Л. Баффингтон, Искусство взрывных работ на строительных и горнодобывающих объектах. Архивировано 28 июля 2023 г. в Wayback Machine , Американское общество инженеров по безопасности (2000).

[Cyclopaedia-4] Перейти обратно: ^а ^б ^с Национальная циклопедия полезных знаний , Том III, (1847) Лондон, Чарльз Найт, стр.414. В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .

[5] Перссон, Пер-Андерс (1994). Взрывные работы горных пород и взрывчатая техника . ЦРК Пресс. п. 1. ISBN 0-8493-8978-Х .

[6] Глава 7, Загрузка скважин. Архивировано 21 апреля 2021 г. в Wayback Machine , Справочник службы национальных парков по транспортировке и использованию взрывчатых веществ. Архивировано 18 января 2021 г. в Wayback Machine , 1999 г., последнее обновление - 2007 г.; страница 110.

[7] Хансен, ТК, изд. (2004). Переработка разрушенного бетона и каменной кладки (Иллюстрированное издание). Бока-Ратон, Флорида : CRC Press . п. 284. ИСБН 0-203-62645-1 . Архивировано из оригинала 28 июля 2023 г. Проверено 10 ноября 2020 г.

[8] «Инциденты, подобные взрыву на мысе Рэй, считаются редкими» . www.cbc.ca. Новости ЦБК . 27 августа 2015 года. Архивировано из оригинала 31 августа 2015 года . Проверено 26 сентября 2015 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]