11-Principi i tehnike iskopa.pdf

  • Published on
    26-Oct-2015

  • View
    112

  • Download
    8

Embed Size (px)

DESCRIPTION

ok

Transcript

  • Ivan Vrkljan

    11. Principi i tehnike iskopa

    Iskop podzemnih prostora vri se razaranjem stijene za to se koriste

    razliite tehnike. Danas se najee koriste klasine metode iskopa (miniranje) i iskop strojevima razliitih konstrukcija. Prikazani su osnovni

    principi modernih tehnika miniranja kao i osnovni elementi strojeva razliiitih konstrukcija i namjena. Prikazane su i neke druge tehnike koje

    se koriste u posebnim prilikama.

  • Podzemne graevine i tuneli 2

    11 Principi i tehnike iskopa 11.1 Uvod Tehnike koje se primjenjuju za razaranje stijena radi oblikovanja podzemnih prostora, bitno se razlikuju od tehnika za razaranje stijena sa svrhom dobivanja mineralnih sirovina ili lomljenog kamena u kamanolomima. Kod izgradnje podzemnih prostora primjenjene tehnike iskopa moraju im manje otetiti stijensku masu u okolini iskopanog prostora dok kod masovnog iskopa to nije toliko bitan zahtjev. Pod klasinim se metodama iskopa obino podrazumjevavaju tehnike miniranja. Pored klasinih metoda, za iskop se koriste strojevi razliitih konstrukcija kao i razne druge tehnike.

    Miniranjem i glodaima moe se postii proizvoljan oblik poprenog presjeka Strojevima za iskop u punom profilu moe se dobiti kruni i eliptini popreni presjek tunela

    Slika XXX Razliite tehnike iskopa tunela 11.2 Miniranje Miniranje stijenske mase obavlja se uglavnom za potrebe:

    razlamanja stijene ili rudnog tijela (masovna miniranja radi eksploatacije rudaa ili stijenske mase kako bi se dobio materijala za gradnju),

    kreiranja podzemnog ili povrinskog prostora (tuneli, usjeci i zasjeci, temeljenje i slino). Filozofija i tehnike miniranja za ove dvije potrebe su potuno razliite. U prvom sluaju se nastoji dobiti im vea koliina miniranog materijala uz im manji troak. Pri tome se najee postavlja uvjet odgovarajueg granulometrijskog sastava razlomljene stijene. U rudarstvu se ova dva pristupa vrlo esto javljaju zajedno. Na primjer, u dnevnim se kopovima prvi pristup koristi sve dok se iskop ne priblii zavrnoj konturi. Dok se minira sredinji dio rudnog tijela nije presudan faktor ouvanje kvalitete stijenske mase u neminiranoj zoni jer se radi o privremenoj konturi ikopa. Kada se eksploatacija priblii zavrnoj konturi, koliina miniranog materijala prestaje biti

  • Principi i tehnike iskopa 3 presudna i panju treba posvetiti ouvanju kvalitete stijenske mase koja mora osigurati dugotrajnu stabilnost stiejnske mase. Kada se miniranje obavlja u blizini povrine, esto se pojavljuje problem zatite okolia. Miniranje u blizini postojeih zgrada, tunela u eksploataciji, naftovoda, plinovoda, vodovoda i slino, ne smije otetiti iste. U ovom sluaju se uinkovitost miniranja smanjuje a trokovi rastu. Utjecaj miniranja na okoli podrazumjeva ogranienja sljedeih efekata miniranja:

    vibracije koje mogu otetiti postojee graevine, tete koje uzrokukju letei fragmenti stijene, buka se mora svesti na doputenu mjeru, koliina praine se mora svesti na doputenu mjeru.

    Miniranje podrazumjeva sljedee radnje:

    Buenje minskih buotina udarnim ili udarno-rotacionim buenjem, punjenje minskih buotina eksplozivom i nihovo povezivanje detonatorima radi inicijacije

    paljenja sa projektiranim vremenskim pomakom, paljenje (detoniranje) eksplozivnog punjenja.

    11.2.1 Miniranje radi stvaranja povrinskih i podzemnih prostora

    Miniranje kod podzemnih gradnji je alat za rezanje a ne bombaka operacija (Svanholm at al.,1977. u Singh i Goal, 1999, p. 207)

    U graevinarstvu se miniranje najee koristi sa svrhom stvaranja podzemnih prostora, usjeka i zasjeka na trasama prometnica, graevnih jama, pri temeljenju zgrada i slino. Iako se i ovdje tei im boljoj uinkovitosti, glavna se briga posveuje:

    im manjem oteenju stijenske mase u zidovima iskopa, postizanju konture iskopa koja je im blie projektiranoj (im manji prekoprofilski iskop

    (overbreak) i neminirani dio koji je trebao biti uklonjen (underbreak).

  • Podzemne graevine i tuneli 4 Slika 11.1 (a) Runo buenje ekiima i dlijetom; (b) Stroj na tranicama za buenje u eljeznikom tunelu Gothard (vicarska, L=14 900 m, 1882); (d) Strojno buenje sa tri builice na jednoj razupori u eljeznikom tunelu Simplon (vicarska-Italija, L=19 089 m, dvije tunelske cijevi, 1906) Slika 11.2 (a) Povezivanje minskih buotina detonirajuim tapinom (b) Iskop punog profila tunela miniranjem u kvalitetnoj stijenskoj masi

  • Principi i tehnike iskopa 5 Slika 11.3 Prva miniranja u tunelu Mala Kapela (Sjeverna strana, 2002) Kako bi se ostvarila im pravilnija kontura iskopa sa minimalnom oteenjem stijenske mase u zidovima iskopa, danas se uglavnom koriste dvije tehnike miniranja koje se jdnim imenom nazivaju konturnim miniranjem (contour blasting):

    prespliting (pre-split) metoda, glatko miniranja (smooth-wall blasting).

    11.2.1.1 Prespliting (pre-split) metoda Kada se miniranje obavlja na povrini ili blizu povrine terena, obino se koristi tehnika prethodnog stvaranja pukotine po projektiranoj konturi iskopa. Ova je metoda poznata kao prespliting (pre-split) metoda. Osnovna karakteristika ove metode je da se u prvoj fazi miniranja stvori pukotina po konturi projektirane plohe iskopa a nakon toga se, sa vremenskim pomakom koji se mjeri milisekundama, minira ostali dio stijenske mase. Na ovaj se nain stijenska masa koja ostaje iza plohe iskopa izolira od negativnog utjecaja masovnog miniranja. Konturne buotine se izvode na malom razmaku a koliina eksploziva treba biti dovoljna samo za stvaranje pokotine koja e buotine povezati. Ove minske buotine nisu predviene za fragmentiranje stijenske mase. Nakon to je konturna pukotina stvorena, aktivira se glavno minsko punjenje sa svrhom fragmentiranja stijenske mase. Pri tome se udarni valovi reflektiraju od prethodno stvorene konturne pukotine a takoer dolazi do disipacije tlaka u plinovima koji su posljedica eksplozije. Na taj nain masovno miniranje (bulk blast), ima mali uinak na stijenu iza konturne pukotine (slika 11.4). Za stabilnost kosine je naroito bitno da stijenska masa bude im manje poremeena miniranjem. Na taj se nain znaajno smanjuju trokovi odravanja.

  • Podzemne graevine i tuneli 6

    Stijenska masa fragmentirana nakon stvaranja konturne pukotine

    Konturna pukotina

    Tlocrt

    Presjek

    Ove su buotine ne veem razmaku, s veom koliinom eksploziva. Pale se nakon to su konturne mine stvorile konturnu pukotinu.

    Konturne buotine koje se prve detoniraju radi stvaranja pukotine po projektiranoj konturi iskopa. Ove su buotine na manjem razmaku, manjeg su promjera i sa manjom koliinom eksplpziva u odnosu na ostale.

    Slika 11.4 Osnovni princip prespliting tehnike miniranja Za uspjeno prespliting miniranje treba ispuniti slijedee uvjete:

    Konturne buotine moraju biti paralelne i u ravnini projektiranoj zavrne plohe iskopa Konturne buotine moraju biti na malom razmaku. Razmak buotina ne smije biti vei od

    desetostrukog promjera buotine Buotine moraju biti napunjene s manjom koliinom eksploziva i eksplozivno punjenje ne smije

    dolaziti u dodir s zidovima buotine (decoupled) ime e se lokalna raspdanje u prah (pulverization) svesti an minimuma a efekt plinova pod tlakom e biti maksimalan.

    Sve se konturne buotine detoniraju istovremeno to e imati maksimalni uinak na stvaranje konturne pukotine

    Osigurati kvalitno buenje (pravilna dubina i nagib buotina ime e se ostvariti uvjet njihove paralalnosti u ravnini konture iskopa

    Pored toga treba voditi rauna i o slijedeem:

    Konturne buotine moraju biti dovoljno udaljene od slobodne povrine terena kako se konturno miniranje nebi pretvorilo u masovno miniranje. Energija konturnih mina mora biti potroena samo na stvaranje pukotine.

    Diskontinuiteti u stijenskoj masi utjeu na postignutu ravnost iskopane plohe (slika XXX). Ako su diskontinuiteti skoro okomiti na ravninu konturnih buotina, njihov utjecaj na ravnost plphe iskopa biti e zanemariv.

  • Principi i tehnike iskopa 7

    Orijentacija glavnih in situ naprezanja u odnosu na ravninu konturnih buotina, takoer utjee na efikasno formiranje konturne pukotine jer stijena ima tendenciju pucanja okomito na pravac najmanjih glavnih naprezanja. Ako su in situ naprazanja dovoljno velika i ako je pravac najmanjih glavnih naprazanja u ravnini konturnih buotina, prespliting miniranje nee biti efikasno.

    3

    1

    Slika 11.5 (a) i (b) Utjecaj orijentacije diskontinuitata u odnosu na konturu iskopa na ravnost konturne plohe; (c) Utjecaj orijentacije glavnih in situ naprezanja na efikasnost prespliting miniranja Ova se metoda openito ne koristi za miniranje u podzemlju. 11.2.1.2 Glatko miniranja (smooth-wall blasting) Glatko miniranje razvijeno je u vedskoj 1950-tih i 60-tih. U prethodnom su poglavlju prikazane prednosti prespliting metode miniranja te je naglaeno da se ova tehnika uglavnom koristi pri miniranju blizu povrine terena. Tehnika prespliting miniranja nije openito primjenjiva u podzemnim iskopima zbog in situ polja naprazanja. Meutim, polje naprazanja koje ograniava uporabu prespliting tehnike, moe se vrlo korisno iskoristiti u drugoj specijalnoj tehnici miniranja poznatoj kao glatko miniranje (smoothwall blasting or post-splitting). Slika 11.6 prikazuje osnovni princip glatkog miniranja na primjeru iskopa tunela krunog poprenog presjeka. U prvoj se fazi minira vei dio tunela grubim miniranjem (centralni iskop) to e za posljedicu imati pojavu visokih tangencijalnih naprezanja na projektiranoj konturi tunela. Tangencijalno naprezanje predstavlja vee glavno naprezanje jer su radijalna naprezanja gotovo zanemariva. Ako se podsjetimo da se kod prespliting