книги / Технология и безопасность взрывных работ

При одновременном (без замедления) взрывании группы из N зарядов ВВ общей массой Q в тех случаях, когда расстояния от охраняемого объекта до ближайшего заряда и до наиболее удаленного заряда различаются не более чем на 20 %, безопасное расстояние rС (м) определяется следующим образом:

1

rС N 6 KГ KС 3 Q.

При большем различии в расстояниях охраняемый объект будет находиться вне сейсмически опасной зоны, если будет соблюдаться условие

где qi – масса отдельного заряда взрывчатых веществ, кг; ri – расстояние от отдельного заряда взрывчатых веществ до охраняемого объекта, м.

При неодновременном взрывании N зарядов ВВ общей массой Q со временем замедления между взрывами каждого заряда не менее 20 мс безопасное расстояние определится как:

При этом не учитываются заряды, масса которых в 3 и более раза меньше массы максимального заряда Q взрываемой группы N.

В тех случаях, когда расстояние ri от крайних зарядов массой qi до охраняемого объекта различается более чем на 20 %, последний будет находиться вне сейсмически опасной зоны, если будет соблюдаться условие

211

При определении N не учитываются заряды, для которых величина qi /ri3 в 3 и более раза меньше максимальной из всей

взрываемой группы.

Приведенные формулы определения безопасных расстояний rс:

•применимы к зданиям, находящимся в удовлетворительном техническом состоянии. При наличии повреждений в зданиях (трещин в стенах и т.п.) безопасные расстояния должны быть увеличеныпозаключениямспециализированныхорганизаций;

•неприменимы для зданий и сооружений уникального характераидляответственныхисложныхинженерных сооружений.

5.4.2. Ударные воздушные волны от взрывов

Ударная воздушная волна (УВВ) представляет собой скачок уплотнения воздуха, прилегающего к заряду ВВ, распространяющегося со сверхзвуковой скоростью.

При удалении УВВ от центра взрыва интенсивность ее падает, скорость распространения уменьшается и она переходит в звуковую волну. Поверхность, которая отделяет сжатый воздух от невозмущенного, представляет собой фронт ударной волны.

Чем больше давление на фронте УВВ, тем больше ее скорость. Распространяющаяся УВВ вызывает движение за ее фронтом воздушного потока, давление в котором по мере удаления фронта снижается до атмосферного, переходя затем

вволну разряжения.

5.4.2.1.Критерии безопасного воздействия ударной воздушной волны

Основными параметрами, определяющими разрушающее действие ударной воздушной волны, являются:

1. Максимальное избыточное давление воздуха непосредственно за фронтом ударной волны Р – основная характеристика воздушной ударной волны.

212

2.Время действия избыточного давления Ти.

3.Скорость распространения фронта U .

4.Скорость воздуха во фронте ударной волны Uф.

5.Температура воздуха во фронте Tф.

6.Скоростной напор Рск.

Различные разрушения, вызываемые действием воздушной ударной волны, определяются в основном величиной Р – максимальным избыточным давлением воздуха.

Согласно Правилам безопасности при взрывных работах [1] для определения безопасных расстояний по воздействию УВВ, исключающих травмирование людей, повреждение сооружений и технологического оборудования при производстве ВР, в подземных горных выработках определяется значение избыточного давления на фронте УВВ.

Для пород крепостью по М.М. Протодъяконову f = 8…12 избыточное давление на фронте УВВ Р (кПа) находится по формуле

где Qэ – масса одновременно взорванного эквивалентного заряда, кг; R – расстояние, пройденное УВВ по выработкам от заряда до расчетной точки, м; S – суммарная площадь поперечно-

го сечения выработок, примыкающих к заряду ВВ, для которых производится расчет давления УВВ, м2; e – основание натурального логарифма, e = 2,71; d – приведенный диаметр выработки,

м, d 1,12 S ; β – коэффициент, учитывающий шероховатость

поверхности выработок (табл. 5.3).

При взрывании пород с коэффициентом крепости f = 12…20 величина давления УВВ должна быть увеличена в 1,5 раза, при f < 8 – уменьшена в 2 раза.

213

Если на пути движения УВВ по выработкам встречаются местные сопротивления, то значение величины избыточного давления необходимо разделить на коэффициенты ослабления, соответствующие каждому местному сопротивлению.

Полученное значение избыточного давления Р не должно превышать предельно допустимого для людей и охраняемых объектов:

для людей – 0,1 кг/см2 (10 кПа);

для объектов – значения приведены в табл. 5.4.

Способы снижения воздействия УВВ на людей и охраняемые объекты в подземных горных выработках:

1)наличие поворотов выработок;

2)наличие сопряжения выработок, при прохождении которых УВВ разделяется на несколько волн, идущих по выработке

иответвлениям, с образованием в каждой выработке новых УВВ с меньшими параметрами;

3)сооружение массивных перемычек вблизи места взрыва;

4)применение короткозамедленного взрывания (КЗВ);

5)засыпка наружных зарядов ВВ.

214

Таблица 5.4

Предельно допустимое избыточное давление Р для охраняемых объектов

5.4.2.2. Безопасные расстояния по действию ударной воздушной волны

Согласно Правилам безопасности при взрывных работах [1]

безопасные расстояния по действию ударной воздушной вол-

ны (м) при взрыве на земной поверхности для зданий и сооружений находятся по формулам:

rв = Kв 3 Q,

rв = kв 3 Q,

где Q – масса заряда взрывчатых веществ, кг; Kв, kв – коэффициенты пропорциональности, значения которых зависят от усло-

215

вий расположения и массы заряда, а также от степени допускаемых повреждений зданий или сооружений (табл. 5.5).

Таблица 5.5

Значения коэффициентов пропорциональности в зависимости от условий расположения и массы заряда, степени допускаемых повреждений зданий или сооружений

216

Коэффициент Kв применяется при допустимости 1–3 степеней повреждений для открытых (наружных) зарядов ВВ массой > 10 т и для зарядов, углубленных на свою высоту, массой > 20 т при допустимости 1–2 степеней повреждений.

Коэффициент kв применяется при допустимости 1–3 степеней повреждений для открытых зарядов ВВ массой ≤10 т и 1–2 степеней повреждений – для зарядов, углубленных на свою высоту, с массой ≤ 20 т, а также при 4–5 степеней повреждений независимо от массы и расположения заряда.

При одновременных взрывах наружных и скважинных (шпуровых) зарядов рыхления безопасные расстояния rв (м) по действию УВВ на застекление:

rв = 200 3 Qэ , при 5000 Qэ 1000 кг;

rв = 65 3 Qэ , при 2 Qэ 1000 кг;

rв = 63 3 Qэ2 , при Qэ 2.

где Qэ – эквивалентная масса заряда, кг.

Эквивалентная масса заряда Qэ (кг) для группы N зарядов длиной менее 12 своих диаметров, взрываемых одновременно:

Qэ Р lзар Kз N,

где Р – вместимость взрывчатых веществ 1 м скважины (шпура), кг; lзар – длина заряда, м; Kз – коэффициент, значение которого зависит от отношения длины забойки lзаб к диаметру скважины d, а при отсутствии забойки – от отношения длины свободной от заряда части скважины lсв к d скважины):

217

Для группы из N скважинных (шпуровых) зарядов длиной более 12 своих диаметров, взрываемых одновременно:

Qэ 12 Р d Kз N.

Во всех случаях, когда заряды инициируются детонирующим шнуром (ДШ), суммарная масса взрывчатых веществ сети ДШ добавляется к значениям эквивалентной массы заряда Qэ.

В случае короткозамедленного взрывания (КЗВ) под Qэ и N следует понимать соответственно массу эквивалентного заряда и число зарядов одной группы. При наличии нескольких групп зарядов, взрываемых с замедлениями, к расчету принимается группа с максимальным Qэ.

Безопасное расстояние, рассчитанное при КЗВ, должно быть увеличено при интервале замедления: от 30 до 50 мс – в 1,2 раза; от 20 до 30 мс – в 1,5 раза; от 10 до 20 мс – в 2 раза.

Безопасное расстояние по действию УВВ на человека rmin (м) наружного заряда находится по формуле

rmin 15 3 Q.

Данная формула используется, если по условиям работ необходимо максимальное приближение персонала к месту взрыва, в остальных случаях расстояние rmin увеличивают в 2–3 раза.

Безопасные расстояния по воздействию УВВ на людей

вподземных выработках [1]:

1)при проходке стволов – 50 м от устья ствола;

2)место вывода людей и пункты взрывания должны находиться в выработках, проветриваемых свежей струей воздуха, и располагаться от места взрыва на расстоянии не менее:

•в горизонтальных и наклонных (до 100) подготовительных выработках при дроблении негабаритов – 150 м;

•в наклонных выработках (более 100), в том числе восстающих, – 100 м;

•в очистных камерах – 200 м.

218

5.4.3. Развал и разлет кусков породы при взрыве

При массовых взрывах на земной поверхности существует опасность для персонала и оборудования от разлетающихся кусков породы.

Согласно Правилам безопасности при взрывных работах [1] радиус опасной зоны по разлету отдельных кусков породы при взрывании скважинных зарядов рыхления составляет:

где ηз – коэффициент заполнения скважины взрывчатым веществом (отношение длины заряда в скважине lз к глубине пробуренной скважины L); ηзаб – коэффициент заполнения скважины забойкой (отношение длины забойки lзаб к длине свободной от заряда верхней части скважины lн). При полном заполнении забойкой свободной от заряда верхней части скважины ηзаб = 1, при взрывании без забойки – ηзаб = 0; f – коэффициент крепости пород по шкале проф. М.М. Протодьяконова; d – диаметр взрываемой скважины, м; а – расстояние между скважинами в ряду или между рядами, м.

При производстве взрывов на косогорах, а также в условиях превышения верхней отметки взрываемого участка над участками границы опасной зоны более чем на 30 м размеры опасной зоны rразл в направлении вниз по склону должны быть увеличены и безопасныерасстоянияпоразлетуотдельныхкусковпороды:

Rразл = rразл Kр,

где rразл – опасное расстояние по разлету отдельных кусков породы в сторону уклона косогора или местности, расположенной ниже 30 м, считая от верхней отметки взрываемого участка; Kр – коэффициент, учитывающий особенности рельефа местности.

219

При взрывании на косогоре:

Kр =1+ tg ,

где β – угол наклона косогора к горизонту, градусы.

В тех случаях, когда вместо угла β известно превышение места взрыва над границей опасной зоны:

где Н – превышение верхней отметки взрываемого участка над участком границы опасной зоны, м.

Если в каком-либо направлении граница опасной зоны проходит по уклону (склону), необходимо учесть возможное скатывание отдельных кусков породы и увеличить в этом направлении безопасное расстояние. Также необходимо учитывать влияние силы ветранавозможноеувеличениедальностиразлетакусковпороды.

Расчетное значение опасного расстояния округляется в большую сторону до значения, кратного 50 м. Окончательно принимаемое при этом безопасное расстояние не должно быть меньше минимальных расстояний, указанных в Правилах безопасности при взрывных работах [1] (табл. 5.6).

Таблица 5.6

Минимальные радиусы опасных зон по разлету отдельных кусков породы при взрывании на поверхности

220