Способы устройства шпуров в мерзлом грунте

Устройство шпуров в мерзлом грунте при помощи паровой иглы с вибратором.

Механизированное бурение шпуров осуществляют пневматическими перфораторами и электросверлами.
Пневматическое бурение наиболее удобно производить при наличии передвижных компрессоров.

При электрическом бурении отпадает надобность в компрессорах, воздухопроводах, гибких шлангах, почему радиус действия установки во много раз увеличивается.
Ствол паровой иглы для проходки шпуров изготовляют из труб длиной до 1,5 м с внутренним диаметром 12—15 мм, обработанных в нижней части на конус с отверстием для прохода пара.

Для того чтобы отверстие не забивалось грязью и игла легко проникала в грунт, коническую часть (сопло) снабжают тремя приваренными к ней резцами с насечкой на концах. Намеченное для скважины место очищают от снега и льда; в грунте пробивают углубление, на которое кладут доску или металлическую пластинку с отверстием, большим чем наружный диаметр ствола иглы на 1,5—2 см.

Иглу устанавливают под соответствующим углом, после чего для впуска пара в нее открывают вентиль. Рабочий нажимает на иглу сверху, поворачивая ее за ручки, или погружает иглу ударами молота весом 4 кг. Скорость погружения должна быть такой, при которой не было бы выноса грунта вверх из скважины, расширяющейся в виде обратного конуса.

схема вибропаровой иглы

Рис. 1. Вибропаровая игла для устройства шпуров

Б. А. Бодянским предложено устройство шпуров в мерзлом грунте при помощи паровой иглы с вибратором, смонтированным на ней (рис. 1). Способ этот основан на свойстве сезонно-мерзлого грунта терять прочность при колебаниях высокой частоты (вибрирование) и только на время этих колебаний. Временное размягчение мерзлого грунта под действием колебаний наконечника иглы дает возможность острию ее войти в мерзлый грунт; дальнейшее расширение скважины происходит под действием пара с давлением 0,3 — 1 ати. Вследствие размягчения мерзлого грунта диаметр скважины может быть доведен до 15 см. Время, потребное для устройства одного шпура глубиной до 1 м, составляет 1,5—2 мин., а расход пара на один шпур 1 —1,5 кг.
После проходки шпур очищают буром и до зарядки закрывают. В шпурах, пройденных иглой, до зарядки подмораживают стенки для их укрепления и осушки.

Если площадь разработки грунта заранее известна, устройство шпуров следует производить осенью или в начале зимы, после чего нужно закрыть скважины пробками и отметить колышками.

Глубина шпура должна составлять 0,75—0,9 толщины слоя мерзлоты. При глубине промерзания не более 0,7 мглубина шпура должна быть на 15—20 см ниже линии промерзания.
Шпуры бурят диаметром 25—70 мм и зависимости от их глубины. Шпуры могут быть как вертикальными, так и наклонными, для того чтобы направлять грунт при разлете в сторону от экскаватора. Шпуры разбивают в шахматном порядке. При таком расположении зарядоп расстояние между ними и их рядами ориентировочно определяют в метрах по формуле: a = 0,85 h x 1,5

Где h — линия наименьшего сопротивления — л. н. с (кратчайшее расстояние от центра заряда до ближайшей обнаженной поверхности) в м.

разбивка участка

Рис. 2. Схема разбивки на участки при работе экскаватором и при рыхлении мерзлоты взрывами

Для взрывания мерзлых грунтов применяют аммониты и аммоналы, тол и пикриновую кислоту. Применение динамитов в зимних условиях не допускается.

Аммониты по сравнению с динамитами являются наиболее безопасными в обращении, не замерзают, могут быть применены при любых температурах, но они гигроскопичны. Для взрывания в шпурах, наполненных водой, аммонит (или аммонал) заключают водонепроницаемую оболочку.

Количество взрывчатого вещества, необходимого для рыхления, определяется в кг по формуле:
Q = kw3 (6)
где k - расчетный коэфициеят, зависящий от свойств взрывчатого вещества и категории грунта (берется из справочников);
w - л. и. с. вм.

Более точнв расстояние между зарядами, а также вес зарядов устанавливают опытом.
Глыбы, на которые раздробляют мерзлоту, не должны быть больше 0,4 емкости ковша экскаватора при работе механической лопатой и 0,25 той же емкости при работе драглайном. Мелкое дробление требует более частого расположения скважин и большего расхода взрывчатых веществ; разделку негабарита поэтому часто производят кувалдами.

При применении крупных механизмов стоимость взрывных работ уменьшается.
В момент взрыва экскаватор должен быть выведен из опасной зоны, а кабина его защищена обшивкой. Экскаваторные работы при рыхлении мерзлых грунтов взрывами ведутся в три захватки (рис. 2), величина которых определяется сменной производительностью экскаватора.

На отдельных участках, в начале зимы иногда бывает мерзлая корка, которую ковш экскаватора не может разрушить. В таких случаях экскаватор выбирает из-под корки талый грунт, затем его выводят из забоя.

После этого в небольшое углубление на поверхности нависшей корки закладывают и взрывают патрон аммонала (0,4 кг на 1 м3 грунта), и таким образом откалывают мерзлую корку.
Стоимость рыхления взрывным способом зависит от толщины мерзлой корки и тем ниже, чем толщина ее больше.
Взрывные работы обычно выполняют специальные организации. При производстве работ необходимо точное выполнение правил безопасности.