Буровзрывные работы — это контролируемое использование взрывчатых веществ и других методов, таких как пиротехника для взрыва 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 смеси на основе ANFO 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 каменного туннеля 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.
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. Проложенную в отверстие во время этого процесса проволоку 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. Железную проволоку, образующую проход для пороха, заменяли 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 камней 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 . Около 400 000 кубических ярдов мела было удалено в ходе работ, которые, по оценкам, сэкономили 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 Блю-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, с использованием этого метода построены железнодорожный туннель Фрежюс , железнодорожный туннель Готард , туннель Симплон , Юнгфраубан и даже самый длинный автомобильный туннель в мире, Лэрдальстуннелен .
В 1990 году в США было потреблено 2,1 миллиарда кг промышленных взрывчатых веществ (12 м 3 на душу населения), что соответствует предполагаемым затратам на взрывные работы от 3,5 до 4 миллиардов долларов 1993 года. В этом году лидером по общему объему был Советский Союз с потребленным 2,7 млрд кг взрывчатых веществ (13 м 3 на душу населения), а самое высокое потребление взрывчатых веществ на душу населения в этом году было в Австралии - 45 м 3 на душу населения. [5]
Как следует из названия, буровзрывные работы осуществляются следующим образом:
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]
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:
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.
В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
