Взрывные и буровые работы

Широкое применение получают буровые и взрывные работы в областях строительства, горнодобывающей промышленности, геологических и инженерных изысканий, добычи нефти и полезных ископаемых.

---

Буровые работы

Бурение производится специальным оборудованием с целью разрушения твердых пород, разработки карьеров, прокладки подземных коммуникаций, подготовки к взрывным работам и т.д. Буровые отверстия или выработки различаются по длине и диаметру. Так шпур – это неглубокое отверстие с диаметром 0,75 см, тогда как скважина – может достигать в глубину до нескольких километров. Обычно шпуры сверлят для запальных зарядов при взрывных работах, либо для заполнения цементом или водой горных пород с целью облегчения их разработки.

Скважины имеют широкое применение в различных областях. Различают разведочные, специальные, гидрогеологические, нагнетательные и добывающие скважины. С помощью скважин осуществляется разведка и оценка месторождений как горных пород, так и нефти и газа. Буровые работы проводятся при постройке дорог, разработке карьеров, проведении водоснабжения, закладке свайного фундамента. Эффективность бурения зависит от условий сопротивляемости породы, скорости бурения, применяемых буровых инструментов и объема работ. Для прокладки подземных коммуникаций используется горизонтальное бурение. В горнодобывающем производстве и строительстве обычно используют вертикальное и наклонное бурение.

Условно способы бурения можно разделить на механические (ударный, ударно-вращательный и вибрационный) и физико-химические (термический, гидродинамический, химический, электрофизический).

1. Ударный способ бурения применяется на твердых породах, как наиболее эффективный. Производительность зависит от высоты поднятия и веса бурового снаряда, частоты ударов, скорости очищения отверстия. Также скорость зависит от бурового инструмента и сопротивляемости породы. Данный способ чаще всего находит свое применение в гидротехническом и дорожном строительстве.

2. К вращательным способам относятся колонковое, шнековое, роторное и бурение электросвёрлами. Обычно его используют на мерзлом грунте и для пород мягкой и средней твердости. Вращательное бурение осуществляется при заборе образцов пород, для скважин водоснабжения, при разработке рудников и исследовании грунтовых вод.

3. Ударно-вращательный способ применяется при бурении на небольшие глубины (не более 30 м) для особо твердых пород. Бурение производится двумя независимыми механизмами, что делает его эффективным. Применение этот способ находит практически везде: в прокладке подземных коммуникаций, геологических исследованиях, строительстве, подготовке к взрывным работам.

4. Вибрационный способ является вспомогательным и может сочетаться с ударным или вращательным. Применяется в основном на мягких и рыхлых породах.

5. Физико-химические способы бурения осуществляются за счет воздействия на материал химическими соединениями, взрывами, тепловым и электрическим воздействием. То есть без применения бурового инструмента.

Часто процесс бурения сопровождается промывкой скважины, когда отработанный грунт вымывается жидкостью, или продувкой сжатым воздухом или газом. При разработке рыхлых пород, например, для гидрогеологических изысканий или при добыче нефти на воде, скважины укрепляются обсадными стальными трубами во избежание осыпания.

Взрывные работы

Взрывные работы отличаются повышенной опасностью, но весьма эффективны в строительстве и горнодобывающем производстве. Они также называются буровзрывными из-за тесной взаимосвязи с бурением и разработкой горных пород. Подготовка к взрыву включает в себя оценку площади поражения, твердости породы, наличие подземных вод или скопления газа; определяются виды и размеры скважин, в которые закладываются заряды; происходит сбор документации и разрешений на взрывные работы, составление паспорта взрыва и подбор квалифицированного персонала. Свое применение эти виды работ нашли и в других областях. К примеру, обработка некоторых металлов и сплавов, тушение торфяных пожаров, даже распространение удобрений на полях.

Существуют открытые и подземные горные взрывные работы. Первые проводятся для извлечения больших массивов грунта, расширения карьеров, возведения плотин и насыпей. Благодаря этому виду работ запуск работы карьеров ускоряется в несколько раз, а перемещение больших масс породы значительно упрощает строительство горных тоннелей, насыпей и плотин. Подземные работы позволяют продлевать сроки эксплуатации рудных шахт, осваивать новые залежи полезных ископаемых, также их применяют для возведения подземных галерей и предотвращения засыпания шахт.

Существует несколько методов взрывания

На открытых и подземных разработках используется шпуровой метод. Его применяют для откалывания небольших кусков пород, что оправдано, если работы ведутся под землей, и нужно сохранить целостность шахты или карьера. Также этот метод эффективен при обрушении зданий, раскалывании фундамента и для работ на мёрзлом грунте. В инженерных и геологических изысканиях шпуровым методом пользуются для сбора образцов пород, проверки грунта на взрываемость.

Скважинный (и его разновидность – котловой) метод эффективен при дроблении породы, разработке полезных ископаемых, неоднородных горных пластах. Широко применяется при дорожном строительстве и возведении насыпей, позволяя экономить время и средства по транспортировке больших объёмов грунта.

Щелевой заряд в основном предназначен для работы с мёрзлым грунтом в траншеях и котлованах.

Накладной метод используют для разрушения отдельных валунов, негабаритных камней, металлических конструкций и т.п. Во избежание разлета осколков такой заряд прикрывают слоем грунта или глинистой смесью. Этот метод также применяется и под водой.

Метод камерного заряда используется при масштабной выработке пород, вскрытия месторождений, создании траншей, каналов, перемычек, плотин и дамб, перемещения отработанных пород на дно карьера и т.д.

Также можно комбинировать методы, что оправдано при строительстве горных дорог с прокладкой тоннелей, дноуглублении, при работе с высокими уступами.