Strategii și metode tehnice de îmbunătățire a operațiunilor de foraj și explozie subacvatică
Mai multe măsuri teoretice și tehnice pentru îmbunătățirea forajului și exploziilor subacvatice
1 Introducere
Este bine cunoscut faptul că proiectele de foraj și explozii subacvatice sunt mai dificil de realizat deoarece există un strat de apă sub suprafața apei în timpul construcției, ceea ce face imposibilă observarea directă a texturii suprafeței rocii, a fisurilor carstice și a altor condiții structurale și efecte ale exploziilor. Starea de curgere adversă a rapidelor, curenților transversali și vârtejurilor din zona apei, precum și nămolul și pietrișul care acoperă suprafața rocii, îngreunează proiectul de excavare prin foraj și explozie subacvatică.
Detonarea explozibililor este un fenomen de reacție chimică de mare viteză. Viteza de detonare a explozibililor civili în general poate atinge 3500~5000 m/s, însoțită de generarea unor solicitări majore, cum ar fi unde de șoc în aer, unde de șoc în apă și unde seismice. Aceste solicitări pot amenința și deteriora siguranța oamenilor, animalelor, navelor și clădirilor din apropierea punctului exploziei, cărora trebuie să li se acorde suficientă atenție.
Există două caracteristici principale ale explozibililor atunci când explodează în mediu (rocă). Prima este că, atunci când explozibilii explodează în roca găurii de foraj, produc o forță explozivă de temperatură ridicată, presiune ridicată și viteză mare, care este ejectată în direcția liniei de rezistență minimă a punctului de explozie. Această caracteristică este principala bază teoretică pentru calcularea cantității de explozibili și a împușcăturilor direcționale; a doua este că, după ce explozibilii explodează în interiorul rocii, produc cercuri de compresie și concasare, cercuri de aruncare și concasare, cercuri de deteriorare și fisuri de vibrații din interior spre exterior. Aceasta este baza teoretică pentru calcularea cantității de explozibili utilizați în găurile de explozie, a distanței dintre găuri și a distanței dintre rânduri.
2 Selectarea corectă a mai multor parametri legați de calcularea cantității de explozibili din găurile de explozie în proiectele de foraj subacvatic și împușcare a recifurilor
Încă din anii 1970, țara mea a introdus din străinătate instalații de foraj subacvatic și împușcături pe recife. Deoarece impactorul (combinația de ciocan de impact și burghiu) al instalației de foraj subacvatic a fost întotdeauna plasat la suprafață și în interiorul rocii, pierderea energiei de impact este foarte mică, iar efectul forajului cu impact este foarte mare. Prin urmare, forajul și împușcăturile subacvatice au devenit cea mai importantă și mai eficientă metodă de construcție pentru proiectele de împușcare subacvatică pe căile navigabile.
În Specificațiile Tehnice pentru Ingineria Transportului pe Apă, formula de calcul pentru încărcătura găurilor de explozie este:
Sarcina primului rând de găuri de explozie Q = 0,9 baH.
Sarcina rândului din spate de găuri de explozie Q = q.baH.
În formula de mai sus:
Q----sarcină de explozie (kg);
distanța dintre găurile de explozie (m);
b----distanța dintre rândurile de găuri de explozie (m);
H. ----Grosimea stratului de rocă excavat proiectat, inclusiv grosimea valorii calculate la super-adâncime (m);
q. ----Consumul de explozibil al unității de explozie subacvatică (kg/m3), care este o valoare empirică, vă rugăm să consultați Tabelul 2.3.2 din Specificațiile tehnice pentru ingineria transportului pe apă pentru selecție.
Formula de calcul pentru încărcătura găurii de explozie menționată mai sus este determinată în principal de produsul dintre cantitatea de piatră concasată după explozie, inclusiv calculul pietrei concasate super-adâncime, consumul unitar de explozibil al pietrei și coeficientul empiric. Formula de calcul este simplă și clară, dar pentru a face ca încărcătura găurii de explozie să se conformeze situației reale și pentru a evita pietrele reziduale și creasta de piatră în zona de explozie din cauza încărcăturii găurii de explozie, grosimea excesivă a pietrei după explozie, care afectează eficiența excavației și îndepărtarea zgurii, sau zdrobirea excesivă a pietrei, care crește costul consumului de explozibil, următorii parametri relevanți trebuie selectați corect.
2.1 Lungimea găurii de explozie L. Parametri
În specificațiile "", cota inferioară a găurilor de explozie subacvatice ar trebui să fie aceeași cu cota inferioară a aceluiași rând de găuri, iar lungimea încărcăturii ar trebui să fie de 2/3~4/5 din adâncimea găurii. Valoarea mai mică este utilizată pentru roci moi, iar valoarea mai mare este utilizată pentru roci dure. Problema cheie aici este dacă încărcătura calculată a găurii de explozie îndeplinește cerința parametrului ca lungimea încărcăturii să fie de 2/3~4/5 din adâncimea găurii de explozie. În practica de construcție a împușcărilor subacvatice de recif, lungimea încărcăturii găurii de explozie este adesea mai mare decât cerința de 2/3~4/5 din adâncimea găurii de explozie, deoarece diametrul găurii de explozie este prea mic sau raportul dintre diametrul explozibilului încărcat liniar și diametrul găurii de explozie este mai mic de 0,80. Adică, după ce gaura de explozie este încărcată, aceasta nu are suficient spațiu pentru lungimea de obturare și chiar adâncimea găurii de explozie nu poate prelua încărcătura calculată. Când lungimea încărcăturii de explozie este prea mare, vor exista adesea pietre reziduale și creste de piatră în zona de explozie, ceea ce va duce la o explozie incompletă. Pentru a schimba și a depăși problemele menționate mai sus, principalele măsuri sunt creșterea corespunzătoare a diametrului găurii de explozie sau îmbunătățirea calității ambalajului rolei încărcăturii de explozie, reducerea corespunzătoare a grosimii bambusului legat în exteriorul rolei sau utilizarea de tuburi din plastic dur ca ambalaj al rolei pentru a crește eficient diametrul pachetului de încărcături și utilizarea unui diametru al pachetului de încărcături ≥ 0,8 din diametrul găurii de explozie.
2.2 Parametrii adâncimii de supraforaj h a găurii de explozie
Adâncimea de supraforaj a găurii de explozie se referă la valoarea adâncimii de supraforaj sub grosimea rocii excavate proiectate, inclusiv valoarea calculată a supraadâncimii (0,2 m pentru foraj terestre și 0,4 m pentru foraj subacvatic). Aceasta se determină prin formarea dimensiunii pâlniei de explozie de proiectare pe baza coeficientului empiric al diametrului găurii de explozie, spațierii, spațierii rândurilor și încărcăturii găurii de explozie. Valoarea adâncimii de supraforaj h din specificația "dd este selectată ca un parametru de 1,0~1,5 m. Acest parametru are atât o bază teoretică, cât și factori empirici, dar în practica construcțiilor, atunci când apare lungimea încărcăturii găurii de explozie L, atunci când valoarea este mai mare de 2/3~4/5 din diametrul găurii de foraj, efectul exploziei este în general slab. Pentru a rezolva această contradicție, s-au făcut încercări de a crește adâncimea de supraforaj la 2,0~2,2 sau chiar la 3~4 m, astfel încât încărcătura găurii de foraj să crească orbește adâncimea de supraforaj. Practica a arătat că nu numai roca de la fund este prea zdrobită, dar și blocurile de rocă de la suprafață sunt prea mari, ceea ce îngreunează excavarea și îndepărtarea zgurii și chiar necesită adesea împușcări secundare, ceea ce duce la o creștere semnificativă a consumului unitar de explozibil și a costurilor inginerești ale împușcărilor subacvatice ale recifului.
2.3 Ajustarea consumului de explozibil al unității și a parametrilor, cum ar fi distanța dintre găurile de explozie și distanța dintre rânduri pentru explozia subacvatică a recifului
Datorită factorilor geologici și topografici complecși, cum ar fi duritatea, stratificarea, textura, fisurile din roca topită, adâncimea apei etc. a rocilor subacvatice, cea mai fiabilă și fundamentală măsură pentru a obține beneficii ridicate în proiectele de împușcare a recifelor subacvatice este: înainte de construcția cu împușcături și excavații la scară largă sau în stadiul incipient al construcției, efectuarea testelor de foraj, împușcare, excavare și îndepărtare a zgurii pe o suprafață mică (100-600 de metri pătrați) de straturi de piatră pentru a verifica la timp efectul real după împușcare. Dacă există condiții nefavorabile, cum ar fi grosimea excesivă a zgurii de piatră după împușcare, eficiența scăzută a excavației cu mașini și a îndepărtării zgurii, împușcarea incompletă a plăcilor de piatră reziduale și a crestelor de piatră, zdrobirea excesivă a zgurii de piatră după împușcare și consumul excesiv de explozibil unitar, distanțarea, distanța dintre rânduri, adâncimea de supraforaj și consumul unitar de explozibil al găurilor de explozie trebuie ajustate corespunzător în funcție de situația reală, până când se obțin beneficii bune post-împușcare.
3 Câteva măsuri tehnice pentru a îmbunătăți efectul real al exploziilor subacvatice de pe recife
3.1 Poziționarea găuririi
În canalul proiectat pentru împușcări subacvatice de recif, amplasarea precisă a poziției fiecărei găuri de explozie este o măsură de bază pentru a preveni împușcăturile ratate sau repetate. Conform experienței, este recomandat să se utilizeze o hartă topografică a canalului la scara 1/100~1/300 și o stație totală pentru localizarea și aranjarea forajului. Nu este potrivit să se utilizeze o nivelă sau o ruletă pentru măsurarea distanței, metoda de localizare și aranjare fiind suficientă pentru a se asigura că poziția găurii de explozie este la ≤0,2 m distanță de poziția de proiectare. Dacă locația reală a găurii de explozie este într-o condiție geologică proastă, cum ar fi o rigolă carstică, iar forajul este imposibil, forajul trebuie efectuat și într-o locație adecvată, în apropierea locației planificate de foraj.
3.2 Măsuri pentru reducerea la minimum a numărului de explozii
În proiectele de foraj și explozii la scară largă, fisurile din roca limită după fiecare foraj și explozie vor afecta în grade diferite următoarea eficiență normală a forajului și eficiența îndepărtării zgurii. De exemplu, la forajul și explozia a două pietre de fundație de dig de câteva zeci de metri pătrați fiecare la un anumit doc, eficiența forajului și excavației a fost extrem de scăzută din cauza măsurilor necorespunzătoare de forare a câte 1~2 găuri de fiecare dată pentru explozii stratificate multiple într-o zonă mică, iar perioada și costul construcției au fost de peste 2 ori mai mari decât cele planificate. Prin urmare, creșterea măsurilor de încărcare și explozie a cablurilor și minimizarea numărului de explozii la scară largă sunt măsuri eficiente pentru îmbunătățirea eficienței lucrărilor.
3.3 Măsuri pentru îmbunătățirea preciziei exploziilor la scară largă
3.3.1 Pentru a preveni împușcarea în orb a pachetelor de explozie din găuri de explozie din cauza problemelor legate de detonarea cantitativă a detonatoarelor și a conexiunilor liniilor, pe lângă verificarea strictă a detonării cantitative a detonatoarelor și a liniilor de transmisie a energiei electrice înainte de împușcare, practica a dovedit că intervalul dintre pachetele de încărcare ale fiecărei găuri de explozie este încărcat cu cel puțin două corzi detonante, ceea ce reprezintă una dintre măsurile eficiente pentru îmbunătățirea preciziei împușcării recifelor subacvatice.
3.3.2 Înainte de fiecare explozie a unei zone extinse și a mai multor găuri de sondă, trebuie realizat un proiect al rețelei de explozie. În proiectarea rețelei, trebuie luate în considerare materialele detonatoarelor și firelor de detonare a găurilor de sondă, metoda de conectare a liniei și performanța de impermeabilitate a pachetului exploziv. Trebuie efectuat un test de simulare a exploziei pentru a optimiza proiectarea rețelei în timp util. În prezent, la detonarea unei rețele de găuri de sondă multiple, mai multe corzi detonante din plastic sunt în general conectate în paralel și apoi grupate cu detonatoare electrice de 8 litri sau percuție pentru a detona. Deoarece mai multe corzi detonante din plastic sunt conectate în paralel, fiabilitatea detonării cu detonatoare electrice este dificilă, pentru a se asigura că toate sunt detonate cu precizie. Pentru a îmbunătăți rata de precizie, se poate crește numărul de detonatoare electrice sau se pot adăuga pachete explozive mici pentru detonare. În plus, cea mai importantă rețea de explozie utilizează direct corzi detonante și alte măsuri, cum ar fi conectarea paralelă sau în serie cu mai multe grupuri de găuri de sondă pentru detonarea prin percuție.
3.3.3 Pe suprafața apei din zona de explozie cu modele complexe de curgere, amplasați linia rețelei de explozie pe suprafața apei mai multor balize pentru a facilita conectarea și inspecția rețelei și pentru a preveni deconectarea firului și refuzul exploziei din cauza curentului rapid.
3.4 Măsuri pentru utilizarea tehnologiei de sablare cu microdiferențe
Tehnologia de împușcare cu micro-diferențiere și întârziere de milisecunde pentru încărcarea găurilor de explozie nu numai că reduce cât mai mult posibil cantitatea de explozibili din cea mai mare secțiune (împușcată) pentru a reduce eficient amenințarea undelor seismice și a șocului de apă pentru siguranța clădirilor și navelor din apropiere, dar, de asemenea, atunci când împușcarea cu întârziere cu micro-diferențiere se efectuează în fiecare zonă mare cu mai multe găuri, undele seismice generate de împușcarea fiecărei găuri de explozie sunt eșalonate pentru a reduce suprapunerea stresului seismic, ceea ce conduce la concasare a rocilor și la îmbunătățirea eficienței îndepărtării mecanice a zgurii.
4 Concluzie
Detonarea subacvatică a recifurilor este un proiect special de transport pe apă care implică eforturi inginerești uriașe. În timpul construcției, implementarea strictă și precisă a Specificațiilor Tehnice pentru Ingineria Transportului pe Apă ("h) este o garanție importantă pentru obținerea unei inginerii de proiect de înaltă calitate și eficiente. În aplicarea specifică a diferiților parametri de calcul și măsuri tehnice din Specificații ("Specificații), teste la scară mică înainte de construcție sau în practica construcțiilor, sumarizarea și corectarea continuă în funcție de diferite condiții, cum ar fi geologia inginerească și modelele apei de la fiecare șantier, se pot obține parametri și măsuri tehnice cu adevărat valoroase.
