Вибухи з переміщенням породи на вільної поверхні умовно класифікуються на «викид» і «скидання». Загальним для цих двох типів вибухів є те, що окрім дроблення породи енергія вибуху переміщує розпушений породу за межі воронки вибуху.
Різниця між цими двома типами вибухів зводяться до того, що вибухи на «викид» здійснюються на ділянках, коли вільна поверхня підривають породи горизонтальна або слабо наклонна. Коли вільна поверхня має нахил до горизонту понад 30 °, то вибух відноситься до вибухів на «скидання». Розрахункові залежності зарядів ВВ на викид і скидання також різняться між собою, але часто для розрахунків вибухів на скидання використовуються залежно вибуху на викид, що приводить до дещо більшого витраті ВВ. Наприклад на Байпазінском гідровузлі планувався навал млн. М 3. а було підірвано 1,5 млн. М 3.
Спрямованість вибуху на викид і скидання досягається відповідним розташуванням заряду, його величиною і порядком підривання.
Під час вибуху на скидання сила тяжіння в значно меншому ступені протидіє розкриттю вільної поверхні верхньої частини воронки, ніж при вибуху на викид. Енергія вибуху не витрачається взагалі або витрачається в малому ступені на підйом цієї породи, і піднята вибухом порода не повертається назад в верхню частину воронки скидання.
Величина зарядів на викид і скидання пропорційна третього ступеня лінії найменшого опору (ЛНС):
де - коефіцієнт; - довжина ліній найменшого опору, м; - величина заряду, кг.
Довжина лінії найменшого опору - найменша відстань від заряду до вільної поверхні.
За формулою М. М. Борескова (для вибуху на викид), де - розрахунковий питома витрата ВР в кг / м 3. який найчастіше встановлюється досвідченими вибухами; - показник дії вибуху, який дорівнює відношенню полураствора воронки викиду порід до величини W (рис. 15.42) і приймається зазвичай від 1 до 2, але можуть бути відхилення в ту або іншу сторони.
Мал. 15.42 Види підривання і схеми навалів:
а - вибух на викид; б - вибух на скидання; в - схема навалу під час вибуху одиночного заряду; г - схема навалу під час вибуху трьох зарядів (напрямки дії вибухів збігаються); д - схема вибуху на скидання з віяловими зарядами для додаткового дроблення породи; 1 - заряд; 2 - вільний укіс навалу; 3 -веерние заряди
Формула Μ. Μ. Борескова дає хороші результати при малих глибинах закладення зарядів. При великих глибинах закладення зарядів (вибух на викид) придатна формула Г. І. Покровського
Як ми бачимо з формули (15.15), величина заряду стала пропорційна четвертого ступеня довжини ЛНС, т. Е. Ефективність ВВ знижується. Перевірка запропонованої формули була проведена на основі вибуху ядерних ВВ і показала її придатність. Необхідно відзначити, що структура формул (15.18) і (15.19) не враховує кут нахилу вільної поверхні. Є пропозиції М. Ф. Бурштейна з розрахунку зарядів з урахуванням нахилу вільної поверхні. Вибух зарядів скидання в умовах косогору помітно відрізняється від вибуху на викид при горизонтальній вільної поверхні. Головна відмінність - відмінність центрів тяжіння секторів скидання і викиду. Зіставлення воронок скидання і викиду показує, що параметри воронок скидання вище, а питомі витрати ВВ нижче більш ніж в два рази, ніж при викиді. Під час вибуху на скидання запропонована формула
де - питома витрата ВР для розпушування породи, кг / м3, і дорівнює (включає в себе умови викиду) - коефіцієнт глибини; - кут нахилу вільної поверхні, град.
Залежність (15.16) справедлива для одиночного заряду. Зазвичай вибух здійснюється цілим рядом зарядів, які взаємодіють між собою. З урахуванням взаємодії
Спрямований вибух передбачає максимальну укладку гірської маси в проектний профіль споруди. Побудова профілю навалу може здійснюватися різними наближеними прийомами. Найбільш простий з них зводиться до виділення контуру відриву породи в перетинах, що проходять через центр заряду і включають ЛΗС. Контур відриву визначається на основі визначення радіуса відриву в підгірну сторону (рис. 15.47)
в гірську бік -
де в залежності від геології і топографії розглянутого ділянки і розрахункових параметрів вибуху. Площа навалу визначають за формулою
де - площа відриву. Для скельних порід коефіцієнт для центральних зарядів і 1,1 для бічних. Під час вибуху напівскельних порід знижується на 0,1. Дальність польоту грунту визначають за формулою
причому форма навалу приймається трикутної. Максимальна висота навалу
Контур навалу будується за типовою схемою (рис. 15.42, в).
Схема побудови навалу під час вибуху декількох зарядів дана також на рис. 15.42, м Якщо напрямки ЛНС не паралельні між собою, то для кожного з зарядів будується перетин самостійно як для одиночного, а в точках перетину висота навалу підсумовується.
Контур навалу після графічного побудови коригується таким чином, щоб закладення укосів не було більше кута природного укосу, що підривається матеріалу.
Всі скельні породи трещиновати. Залежно від їх тріщинуватості і фортеці змінюється значення питомої еталонного витрати ВВ (). При цьому значення амоніту 6ЖВ змінюється від 3 кН / м 3 для слабких і дуже тріщинуватих порід до 14 кН / м 3 (1,4 кг / м 3) для міцних і надзвичайно мало тріщинуватих порід. Якщо врахувати дробильність породи, то питома витрата ВР
де - розмір допустимої фракції, мм. Якщо прийняти, що в навал допускаються фракції і 500 мм, то.
При масових вибухах величина може визначатися приблизно по формулі, - де - об'ємна вага грунту, кН / м 3.
Заряди зазвичай розташовують у два ряди. Перший ряд зарядів (допоміжний) вибухає раніше основного ряду, створюючи поверхню заданої форми, що забезпечує кращу спрямованість дії основного ряду.
При встановленні висоти закладення заряду слід враховувати вплив вибуху на масив за межами дії вибуху. Глибину закладення заряду рекомендується приймати до висоти масиву обвалення рівній 0,7-0,9, що забезпечує рівномірне дроблення породи.
Масовий вибух ВВ може викликати значну сейсмічну хвилю.
Ступінь пошкодження будівель і споруд сейсмічної хвилею за даними М. А. Садовського залежить від максимальної швидкості коливань грунту. Швидкість при коливаннях в залежності від відстані до центру заряду може бути визначена згідно з формулою
де R - відстань до центру заряду; - досвідчений коефіцієнт, який в Медео був 420, а в Байпазе- 315; - показник ступеня, який в Медео був 1,73, а в Байпазе- 1,8. Тривалість коливань змінюється в залежності від заряду і R від 6 с при R = 1000 м до 22 с при R = 13 000 м.
За даними С. В. Медведєва є відповідність між виразами в балах сейсмічних коливань і швидкостями руху при коливаннях.
Для будівель небезпечно вже 6-7 балів. Для тунелів з досвіду Медео можливо допустити значні швидкості при коливаннях так як при швидкості 80 см / с істотних пошкоджень в обделке виявлено не було. При швидкості 200-250 см / с спостерігалися порушення в обделке, які потребували ремонту. Отримані дані говорять про те, що проведення великих вибухів поблизу підземних споруд, мабуть, можливо.
Мал. 15.43 Зернові склади породи вибухових гребель:
1 - Бурликская; 2 - Курпсайская; 3 - Медео; 4 - Байпазінская; 5 - Папанская
Про зерновому складі щільності, коефіцієнті фільтрації. Як вже зазначалося вище, основна складність зведення греблі за допомогою вибуху - створення проти фільтраційного пристрою. Необхідність і можливість створення того чи іншого проти фільтраційного пристрою багато в чому визначається зерновим складом навалу, утвореного вибухом. Зерновий склад навалу залежить від тріщинуватості породи. Розпушування скелі під час вибуху відбувається по тріщинах, які мають місце в скелі. Якщо відома трещиноватость, то можна прогнозувати зерновий склад. На рис. 15.43 наведені зернові склади навалів, отримані при зведенні різних гребель вибуховим способом.
Як видно з рис. 15.43, отримані зернові склади порівняно близькі. Виняток становить лише Байпазінская гребля, в зерновому складі якої мало дрібних фракцій. За їх складу ця гребля виключення не складає. У греблі в урочищі Медео маємо значну кількість дрібних фракцій (мм - 23 ·%). Мабуть, в цьому випадку внаслідок потужності вибуху і при падінні відбувалося значне додаткове дроблення матеріалу: граніт - значно більш крихка порода, ніж осадові породи. Якщо є необхідність збільшити в
Мал. 15.44 Фрагмент центральної ділянки однорідної греблі на річці Бурликія з лініями рівних щільності
Подрібнення породи з боку верхового укосу може знадобитися для полегшення його планування, підбору і укладання фільтра при зведенні греблі, з ґрунтовим екраном, що зводиться після вибуху відсипання або тільки для планування і укладання шару підготовки при влаштуванні негрунтового екрану.
Мал. 15.45 Залежність коефіцієнта фільтрації кам'яної відсипки від змісту фракцій більше 5 мм
Збільшення подрібнюваністю породи також досягається застосуванням зменшених інтервалів уповільнення підривання для кращої взаємодії зарядів.
Щільність навалу зазвичай досить висока. На греблі в урочищі Медео вона досягала на глибині 20 м від гребеня 21,7 кН / м 3 (2,17 г / см 3) (і далі по глибині не змінювалася) і зменшувалася на глибині 6 м від гребеня до 19,5 кН / м 3 (1,95 г / см 3).
На Байпазінской греблі була досягнута велика щільність навалу (більш рівномірний зерновий склад) 22,2 кН / м 3.
Цікаві дослідження провів «Саогідропроект» зі створення взривонабросних гребель, звівши дослідну греблю на р. Бурликія. Розподіл щільності в цій греблі наведено на рис. 15.44. З рис. 15.44 видно, що щільність рівномірно наростає від гребеня до основи, досягаючи порівняно великих величин (20,5 і навіть 21 кН / м 3).
Оцінки коефіцієнта фільтрації для матеріалу навалу в залежності від кількості частинок d <5 мм приведена на рис. 15.45. Эти исследования были проведены «Саогидропроектом». На их основании можно заключить, что при содержании d <5 мм в количестве, меньшем 24,5%, резко начинает возрастать.