Víz alatti fúrási és robbantási műveletek fejlesztési stratégiái és műszaki módszerei

Számos elméleti és technikai intézkedés a víz alatti fúrás és robbantás fejlesztésére

1 Bevezetés

Köztudott, hogy a víz alatti fúrási és robbantási projektek kivitelezése nehezebb, mivel az építés során a vízfelszín alatt vízréteg található, ami lehetetlenné teszi a kőzetfelszín textúrájának, a karsztrepedéseknek és egyéb szerkezeti viszonyoknak, valamint a robbantási hatásoknak a közvetlen megfigyelését. A vízterületen a zuhatagok, keresztáramlatok és örvények kedvezőtlen áramlási állapota, valamint a kőzetfelszínt borító iszap és kavics megnehezíti a víz alatti fúrási és robbantási földmunkák kivitelezését.

A robbanóanyagok robbanása egy nagy sebességű kémiai reakció. Az általános polgári robbanóanyagok detonációs sebessége elérheti a 3500~5000 m/s-ot, amit jelentős feszültségek, például levegő-lökéshullámok, víz-lökéshullámok és szeizmikus hullámok keltése kísér. Ezek a feszültségek veszélyeztethetik és károsíthatják a robbanási pont közelében lévő emberek, állatok, hajók és épületek biztonságát, amire kellő figyelmet kell fordítani.

A robbanóanyagoknak két fő jellemzőjük van, amikor a közegben (kőzetben) robbannak fel. Az első az, hogy amikor a robbanóanyagok a fúrólyuk kőzetében robbannak fel, magas hőmérsékletet, nagy nyomást és nagy sebességű robbanóerőt hoznak létre, amely a robbanási pont minimális ellenállási vonalának irányába lökődik ki. Ez a jellemző a robbanóanyagok mennyiségének és az irányított robbantásnak a kiszámításának fő elméleti alapja; a második az, hogy miután a robbanóanyagok a kőzet belsejében robbannak fel, belülről kifelé irányuló kompressziós zúzóköröket, dobó zúzóköröket, lazító roncsolóköröket és repesztő rezgési köröket hoznak létre. Ez az elméleti alapja a robbantólyukakban felhasznált robbanóanyagok mennyiségének, a robbantólyukak közötti távolságnak és a sorok közötti távolságnak a kiszámításához.

2. A víz alatti fúrási és zátonyrobbantási projektek robbanóanyag-tartalmának kiszámításához kapcsolódó számos paraméter helyes kiválasztása

Az 1970-es évek óta hazám külföldi mélyfúróberendezéseket vezetett be víz alatti fúráshoz és zátonyrobbantáshoz. Mivel a mélyfúróberendezés ütközőelemét (ütőkalapács és fúrófej kombinációja) mindig a kőzet felszínén és belsejében helyezték el, az ütési energiaveszteség nagyon kicsi, és az ütőfúrás hatása nagyon magas. Ezért a víz alatti fúrás és robbantás a vízi utakon végzett víz alatti zátonyrobbantási projektek legfontosabb és leghatékonyabb építési módszerévé vált.

A Vízi Közlekedéstechnikai Műszaki Specifikációkban a robbantólyukak töltetének számítási képlete a következő:

Az első robbantási sor töltése Q=0,9 baH.

A hátsó robbantási lyuksor töltése Q=q.baH.

A fenti képletben:

Q----robbantási töltet (kg);

a---- robbantási lyukak távolsága (m);

b---- robbantási sortávolság (m);

H. ----A tervezett munkagödör kőzetréteg vastagsága, beleértve a számított rendkívül mély érték vastagságát is (m);

q. ----Víz alatti zátonyrobbantó egység robbanóanyag-fogyasztása (kg/m3), amely egy tapasztalati érték, a kiválasztáshoz kérjük, lásd a Vízi Közlekedéstechnikai Műszaki Előírások 2.3.2. táblázatát.

A fent említett robbantólyuk töltésének számítási képletét főként a robbantás utáni zúzott kő mennyiségének szorzata határozza meg, beleértve a szupermély zúzott kő, az egységnyi robbanóanyag-fogyasztás és az empirikus együttható kiszámítását. A számítási képlet egyszerű és világos, de ahhoz, hogy a robbantólyuk töltete megfeleljen a tényleges helyzetnek, és elkerüljük a robbantási területen a robbantólyuk töltete miatti maradék kő- és kőgerincképződést, a kő robbantás utáni túlzott érdességét, amely befolyásolja a földmunkák és a salak eltávolításának hatékonyságát, vagy a kő túlzott összezúzódását, amely növeli a robbanóanyag-fogyasztás költségeit, a következő releváns paramétereket kell helyesen kiválasztani.

2.1 Robbantási lyuk hossza L. Paraméterek

A "Specifications"-ban a víz alatti fúrólyukak fenékmagasságának meg kell egyeznie az ugyanazon lyuksor fenékmagasságával, és a töltethossznak a lyukmélység 2/3~4/5-ének kell lennie. A kisebb értéket lágy kőzeteknél, a nagyobb értéket pedig kemény kőzeteknél használják. A kulcskérdés itt az, hogy a robbantólyuk számított töltete megfelel-e annak a paraméterkövetelménynek, hogy a töltethossz a robbantólyuk mélységének 2/3~4/5-e legyen. A víz alatti zátonyrobbantások építési gyakorlatában a robbantólyuk töltethossza gyakran nagyobb, mint a robbantólyuk mélységének 2/3~4/5-ös követelménye, mert a robbantólyuk átmérője túl kicsi, vagy a vezetékkel betöltött robbanóanyag átmérőjének és a robbantólyuk átmérőjének aránya kisebb, mint 0,80. Vagyis a robbantólyuk feltöltése után a robbantólyukban nincs elegendő hely a dugóhossznak, és még a robbantólyuk mélysége sem tudja befogadni a számított töltetet. Ha a robbantási töltet hossza túl hosszú, gyakran maradó kő és kőgerincek maradnak a robbantási területen, ami hiányos robbantást eredményez. A fenti problémák megváltoztatása és kiküszöbölése érdekében a fő intézkedések a robbantási lyuk átmérőjének megfelelő növelése vagy a robbantási töltet tekercscsomagolásának minőségének javítása, a tekercsen kívülre kötött bambusz vastagságának megfelelő csökkentése, vagy kemény műanyag csövek használata tekercscsomagolásként a töltetcsomag átmérőjének hatékony növelése érdekében, valamint a töltetcsomag átmérőjének ≥ 0,8-ad részét kitevő robbantási lyukátmérő használata.

2.2 A robbantókerekek túlfúrási mélységének paraméterei h

A robbantólyuk túlfúrási mélysége a tervezett kitermelt kőzet vastagsága alatti túlfúrási mélység értékére utal, beleértve a számított túlfúrási mélység értéket is (0,2 m szárazföldi fúrásnál és 0,4 m víz alatti fúrásnál). Ezt a robbantótölcsér méretének tervezési meghatározásával határozzák meg, a robbantólyuk átmérőjének, a távolságnak, a sortávolságnak és a robbantólyuk töltetének empirikus együtthatója alapján. A "Specification" túlfúrási mélység h értékét 1,0~1,5 m paraméterként választják ki. Ennek a paraméternek mind elméleti alapja, mind empirikus tényezői vannak, de az építési gyakorlatban, amikor a robbantólyuk töltet hossza L jelenik meg. Ha az érték nagyobb, mint a fúrólyuk átmérőjének 2/3~4/5-e, a robbantási hatás általában gyenge. Ennek az ellentmondásnak a feloldása érdekében kísérletek történtek a túlfúrási mélység 2,0~2,2 m-re, vagy akár 3~4 m-re való növelésére, így a fúrólyuk töltet vakon növeli a túlfúrási mélységet. A gyakorlat azt mutatja, hogy nemcsak az alsó kőzet túl zúzott, hanem a felszíni kőzettömbök is túl nagyok, ami megnehezíti a földmunkát és a salak eltávolítását, sőt gyakran másodlagos robbantást igényel, ami a víz alatti zátonyrobbantás egységnyi robbanóanyag-fogyasztásának és a mérnöki költségeknek jelentős növekedéséhez vezet.

2.3 Az egységnyi robbanóanyag-fogyasztás és a paraméterek, például a robbanólyuk-távolság és a sortávolság beállítása víz alatti zátonyrobbantáshoz

A víz alatti kőzetek komplex geológiai és topográfiai tényezői, mint például a keménység, rétegződés, textúra, az olvadt kőzet repedései, a vízmélység stb. miatt a víz alatti zátonyrobbantási projektek magas hasznának eléréséhez a legmegbízhatóbb és legalapvetőbb intézkedés a következő: nagyszabású robbantási és földmunkák előtt vagy az építkezés korai szakaszában fúrási és robbantási, földmunkái és salakeltávolítási vizsgálatokat kell végezni egy kis területen (100-600 négyzetméter) a kőrétegeken, hogy időben ellenőrizni lehessen a robbantás utáni tényleges hatást. Kedvezőtlen körülmények esetén, mint például a kősalak túlzott érdessége robbantás után, a gépi földmunka és salakeltávolítás alacsony hatékonysága, a maradék kőlapok és kőgerincek hiányos robbantása, a kősalak túlzott összetörése robbantás után, valamint a túlzott egységnyi robbanóanyag-fogyasztás, a robbantólyukak távolságát, sortávolságát, túlfúrási mélységét és egységnyi robbanóanyag-fogyasztását a tényleges helyzetnek megfelelően kell beállítani, amíg jó robbantás utáni előnyöket nem érnek el.

3 Számos technikai intézkedés a víz alatti zátonyrobbantás tényleges hatásának javítására

3.1 Fúrás pozicionálása

A víz alatti zátonyrobbantáshoz tervezett csatornában az egyes robbantólyukak pontos helyzetének meghatározása alapvető intézkedés a kihagyott vagy ismételt robbantások elkerülése érdekében. A tapasztalatok szerint a fúrások helyének meghatározásához és elrendezéséhez a legjobb 1/100~1/300 méretarányú csatorna topográfiai térképet és mérőállomást használni. Nem célszerű vízmértéket vagy közvetlenül mérőszalagot használni a távolságméréshez a helymeghatározáshoz és az elrendezéshez, hogy a robbantólyuk helyzete ≤0,2 m távolságra legyen a tervezett pozíciótól. Ha a robbantólyuk tényleges helye rossz geológiai állapotban van, például karsztos vízmosásban, és a fúrás nem lehetséges, a fúrást a tervezett fúrási hely közelében, megfelelő helyen kell elvégezni.

3.2 Intézkedések a robbantási alkalmak számának minimalizálására

Nagyméretű fúrási és robbantási projekteknél a határkőzet robbantásának repedései minden fúrás és robbantás után különböző mértékben befolyásolják a következő normál fúrási hatékonyságot és a salakeltávolítás hatékonyságát. Például egy adott dokkban két, egyenként több tíz négyzetméteres pillér alapkő fúrásakor és robbantásakor a fúrási és földmunkák hatékonysága rendkívül alacsony volt a nem megfelelő intézkedések miatt, mivel egy kis területen több rétegű robbantáshoz alkalmanként 1-2 lyukat fúrtak, és az építési idő és a költségek több mint kétszeresei voltak a tervezettnek. Ezért a rakodási és huzalozási robbantási mennyiségek növelése, valamint a nagyméretű robbantások számának minimalizálása hatékony intézkedés a munkahatékonyság javítására.

3.3 Intézkedések a nagyméretű robbantások pontosságának javítására

3.3.1 A detonátorok és a vezetékcsatlakozások mennyiségi detonációjával kapcsolatos problémák miatti robbantási csomagok vak robbantásának megelőzése érdekében, a detonátorok és a távvezetékek mennyiségi detonációjának robbantás előtti szigorú ellenőrzése mellett a gyakorlat bebizonyította, hogy az egyes robbantási lyukak töltetcsomagjai közötti időt legalább két detonáló robbantózsinórral töltik meg, ami az egyik hatékony intézkedés a víz alatti zátonyrobbantás pontosságának javítására.

3.3.2 Nagyobb területek és több furat robbantása előtt robbantóhálózatot kell tervezni. A hálózat tervezésénél figyelembe kell venni a furatban lévő detonátorok és vezetékek anyagát, a vezetékcsatlakozás módját és a robbanóanyag-csomag vízállóságát. Robbantási szimulációs tesztet kell végezni a hálózat tervezésének időben történő optimalizálása érdekében. Jelenleg több furatból álló hálózat robbantásakor általában több műanyag robbantózsinórt párhuzamosan kötnek össze, majd 8 darab elektromos detonátorral vagy ütőszerkezettel csoportosítják a robbantást. Mivel több műanyag robbantózsinór párhuzamosan van csatlakoztatva, az elektromos detonátorokkal történő robbantás megbízhatósága nehéz, mivel biztosítani kell, hogy mindegyik pontosan detonáljon. A pontosság javítása érdekében növelhető az elektromos detonátorok száma, vagy kisebb robbanóanyag-csomagokat lehet hozzáadni a robbantáshoz. Ezenkívül a legfontosabb robbantóhálózat közvetlenül robbantózsinórokat és egyéb intézkedéseket használ, például párhuzamos vagy soros csatlakozást több furatcsoporttal az ütőszerkezetes robbantáshoz.

3.3.3 A bonyolult áramlási mintázatú robbantási terület vízfelszínén helyezze el a robbantóhálózati vezetéket több bója vízfelszínén, hogy megkönnyítse a hálózati csatlakozást és ellenőrzést, és megakadályozza, hogy a gyors áramlás a vezeték leválását és a robbanás megtagadását okozza.

3.4 Intézkedések a mikrodifferenciális szemcseszórási technológia alkalmazásához

A robbantási lyukak milliszekundumos késleltetésével működő mikrodifferenciális robbantási technológia nemcsak a legnagyobb szakaszban (lövésben) csökkenti a robbanóanyagok mennyiségét a lehető legnagyobb mértékben, hogy hatékonyan csökkentse a szeizmikus hullámok és a vízlökés veszélyét a közeli épületek és hajók biztonságára, hanem amikor minden egyes többlyukú nagy területen mikrodifferenciális késleltetésű robbantást végeznek, az egyes robbantási lyukak robbantása által generált szeizmikus hullámok eltolódnak, hogy csökkentsék a szeizmikus feszültség szuperpozícióját, ami elősegíti a kőzetek aprítását és javítja a mechanikus salak eltávolításának hatékonyságát.

4 Következtetés

A víz alatti zátonyrobbantás egy speciális vízszállítási projekt, amely hatalmas mérnöki munkát igényel. Az építés során a vízi közlekedési mérnöki műszaki előírások szigorú és pontos végrehajtása fontos garancia a kiváló minőségű és hatékony projekttervezéshez. A műszaki előírásokban szereplő különféle számítási paraméterek és műszaki intézkedések konkrét alkalmazásában, az építés előtti kisléptékű vizsgálatokban, vagy az építési gyakorlatban a különböző körülmények, például a mérnöki geológia és a vízminták szerinti folyamatos összesítés és korrekció valóban értékes paramétereket és műszaki intézkedéseket eredményezhet.