Estratégias e métodos técnicos para melhoria de operações de perfuração e detonação subaquática

Várias medidas teóricas e técnicas para melhorar a perfuração e detonação subaquáticas

1 Introdução

É sabido que projetos de perfuração e detonação subaquática são mais difíceis de construir devido à existência de uma camada de água abaixo da superfície durante a construção, o que impossibilita a observação direta da textura da superfície da rocha, fissuras cársticas e outras condições estruturais e efeitos da detonação. O estado de fluxo adverso de corredeiras, correntes cruzadas e vórtices na área aquática, bem como o lodo e o cascalho que cobrem a superfície da rocha, tornam o projeto de escavação de perfuração e detonação subaquática mais difícil.

A detonação de explosivos é um fenômeno de reação química de alta velocidade. A velocidade de detonação de explosivos civis em geral pode atingir 3500 a 5000 m/s, acompanhada pela geração de grandes tensões, como ondas de choque no ar, ondas de choque na água e ondas sísmicas. Essas tensões podem ameaçar e danificar a segurança de pessoas, animais, navios e edifícios próximos ao ponto de explosão, o que deve receber atenção especial.

Existem duas características principais dos explosivos quando explodem no meio (rocha). A primeira é que, ao explodirem na rocha do furo de perfuração, produzem uma força explosiva de alta temperatura, alta pressão e alta velocidade, que é ejetada na direção da linha de resistência mínima do ponto de explosão. Essa característica é a principal base teórica para o cálculo da quantidade de explosivos e da detonação direcional; a segunda é que, após a explosão dentro da rocha, os explosivos produzem círculos de compressão e esmagamento, círculos de arremesso e esmagamento, círculos de dano por afrouxamento e círculos de vibração por rachaduras de dentro para fora. Essa é a base teórica para o cálculo da quantidade de explosivos usados ​​nos furos de detonação, do espaçamento entre os furos e do espaçamento entre as fileiras.

2 Seleção correta de vários parâmetros relacionados ao cálculo da quantidade de explosivos em furos de desmonte em projetos de perfuração subaquática e desmonte de recifes

Desde a década de 1970, meu país vem introduzindo sondas de perfuração de fundo de poço vindas do exterior para perfuração subaquática e detonação de recifes. Como o impactor (combinação de martelo de impacto e broca) da sonda de perfuração de fundo de poço sempre foi posicionado na superfície e no interior da rocha, a perda de energia de impacto é muito pequena e o efeito da perfuração de impacto é muito alto. Portanto, a perfuração e detonação subaquáticas tornaram-se o método de construção mais importante e eficiente para projetos de detonação de recifes subaquáticos em cursos d'água.

Nas Especificações Técnicas de Engenharia de Transporte Aquaviário, a fórmula de cálculo para a carga de furos de detonação é:

A carga da primeira fileira de furos de explosão Q=0,9baH.

A carga da fileira traseira de buracos de explosão Q=q.baH.

Na fórmula acima:

Q----carga de explosão (kg);

a----espaçamento de furos de explosão (m);

b----espaçamento entre fileiras de furos de explosão (m);

H. ----Espessura da camada de rocha de escavação projetada, incluindo a espessura do valor superprofundo calculado (m);

q. ----Consumo de explosivos da unidade de jateamento de recife subaquático (kg/m3), que é um valor empírico, consulte a Tabela 2.3.2 das Especificações Técnicas para Engenharia de Transporte Aquático para seleção.

A fórmula de cálculo para a carga do furo de detonação mencionado acima é determinada principalmente pelo produto da quantidade de brita após a detonação, incluindo o cálculo da brita superprofunda, o consumo unitário de explosivo da pedra e o coeficiente empírico. A fórmula de cálculo é simples e clara, mas para adequar a carga do furo de detonação à situação real e evitar a formação de pedras residuais e cristas de pedra na área de detonação devido à carga do furo de detonação, à grossura excessiva da pedra após a detonação, que afeta a eficiência da escavação e remoção de escória, ou à britagem excessiva da pedra, que aumenta o custo do consumo de explosivo, os seguintes parâmetros relevantes devem ser selecionados corretamente.

2.1 Comprimento do furo de explosão L. Parâmetros

Nas especificações "", a elevação do fundo de furos subaquáticos deve ser a mesma que a elevação do fundo da mesma fileira de furos, e o comprimento da carga deve ser de 2/3 a 4/5 da profundidade do furo. O menor valor é usado para rochas moles e o maior para rochas duras. A questão-chave aqui é se a carga calculada do furo de detonação atende ao requisito do parâmetro de que o comprimento da carga é de 2/3 a 4/5 da profundidade do furo de detonação. Na prática de construção de detonação subaquática de recifes, o comprimento da carga do furo de detonação é frequentemente maior do que o requisito de 2/3 a 4/5 da profundidade do furo de detonação porque o diâmetro do furo de detonação é muito pequeno ou a razão entre o diâmetro do explosivo carregado na linha e o diâmetro do furo de detonação é menor que 0,80. Ou seja, após o furo de detonação ser carregado, o furo de detonação não tem espaço suficiente para o comprimento de tamponamento, e mesmo a profundidade do furo de detonação não consegue acomodar a carga calculada. Quando o comprimento da carga de perfuração é muito longo, frequentemente há resíduos de pedra e cristas de pedra na área de detonação, resultando em detonação incompleta. Para mudar e superar os problemas acima, as principais medidas são aumentar adequadamente o diâmetro da perfuração ou melhorar a qualidade da embalagem do rolo de carga de perfuração, reduzir adequadamente a espessura do bambu amarrado na parte externa do rolo ou usar tubos de plástico rígido como embalagem do rolo para aumentar efetivamente o diâmetro da embalagem da carga, e usar um diâmetro da embalagem da carga ≥ 0,8 do diâmetro da perfuração.

2.2 Parâmetros da profundidade de perfuração excessiva do furo de desmonte h

A profundidade de sobreperfuração do furo de desmonte refere-se ao valor da profundidade de sobreperfuração abaixo da espessura da rocha escavada projetada, incluindo o valor de sobreprofundidade calculado (0,2 m para perfuração terrestre e 0,4 m para perfuração subaquática). É determinada pela formação do tamanho do funil de detonação de projeto com base no coeficiente empírico do diâmetro do furo de desmonte, espaçamento, espaçamento entre linhas e carga do furo de desmonte. O valor da profundidade de sobreperfuração h da especificação "" é selecionado como um parâmetro de 1,0 a 1,5 m. Este parâmetro tem base teórica e fatores empíricos, mas na prática da construção, quando o comprimento da carga do furo de desmonte L aparece. Quando o valor é maior que 2/3 a 4/5 do diâmetro do furo, o efeito da detonação é geralmente fraco. Para resolver essa contradição, houve tentativas de aumentar a profundidade de sobreperfuração para 2,0 a 2,2 m, ou mesmo para 3 a 4 m, de modo que a carga do furo aumente cegamente a profundidade de sobreperfuração. A prática tem demonstrado que não apenas a rocha do fundo é muito britada, mas os blocos de rocha da superfície são muito grandes, dificultando a escavação e a remoção de escória, e muitas vezes até exigindo detonação secundária, o que leva a um aumento significativo no consumo de explosivos unitários e no custo de engenharia da detonação de recifes subaquáticos.

2.3 Ajuste do consumo de explosivos unitários e parâmetros como espaçamento entre furos de detonação e espaçamento entre fileiras para detonação subaquática de recifes

Devido aos complexos fatores geológicos e topográficos, como dureza, estratificação, textura, rachaduras na rocha fundida, profundidade da água, etc. das rochas subaquáticas, a medida mais confiável e fundamental para alcançar altos benefícios em projetos de detonação de recifes subaquáticos é: antes da construção de detonação e escavação em larga escala ou no estágio inicial da construção, conduzir testes de perfuração e detonação e escavação e remoção de escória em uma pequena área (100-600 metros quadrados) de camadas de pedra para verificar oportunamente o efeito real após a detonação. Se houver condições desfavoráveis, como grossura excessiva da escória de pedra após a detonação, baixa eficiência da escavação mecânica e remoção de escória, detonação incompleta de lajes de pedra residuais e cumes de pedra, britagem excessiva de escória de pedra após a detonação e consumo excessivo de explosivo unitário, o espaçamento, o espaçamento entre linhas, a profundidade de sobreperfuração e o consumo de explosivo unitário dos furos de detonação devem ser ajustados adequadamente de acordo com a situação real até que bons benefícios pós-detonação sejam alcançados.

3 Várias medidas técnicas para melhorar o efeito real da explosão subaquática de recifes

3.1 Posicionamento de perfuração

No canal projetado para detonação subaquática de recifes, a localização precisa de cada furo de detonação é uma medida básica para evitar detonações perdidas ou repetidas. De acordo com a experiência, é melhor usar um mapa topográfico do canal em escala 1/100 a 1/300 e uma estação total para localizar e organizar a perfuração. Não é apropriado usar um nível ou usar diretamente uma fita métrica para medir a distância para localizar e organizar, de modo a garantir que a posição do furo de detonação esteja a ≤ 0,2 m da posição projetada. Se a localização real do furo de detonação for uma condição geológica ruim, como uma ravina cárstica, e a perfuração for impossível, a perfuração também deve ser realizada em um local apropriado próximo ao local de perfuração planejado.

3.2 Medidas para minimizar o número de detonações

Em projetos de perfuração e detonação de grande porte, as rachaduras na rocha limítrofe após cada perfuração e detonação afetam a eficiência da próxima perfuração normal e a eficiência da remoção de escória em graus variados. Por exemplo, na perfuração e detonação de duas pedras de fundação de pilares com várias dezenas de metros quadrados cada em um determinado cais, a eficiência da perfuração e escavação foi extremamente baixa devido às medidas inadequadas de perfuração de 1 a 2 furos por vez para detonação em múltiplas camadas em uma pequena área, e o período e o custo da construção foram mais de 2 vezes maiores do que o planejado. Portanto, aumentar as medidas de carga e detonação com fiação e minimizar o número de detonações em larga escala são medidas eficazes para melhorar a eficiência do trabalho.

3.3 Medidas para melhorar a taxa de precisão de detonações em larga escala

3.3.1 Para evitar a ocorrência de detonação cega de pacotes de explosivos devido a problemas com a detonação quantitativa de detonadores e conexões de linha, além de verificar rigorosamente a detonação quantitativa de detonadores e linhas de transmissão de energia antes da detonação, a prática provou que o intervalo entre os pacotes de carga de cada explosivo é carregado com pelo menos dois cabos detonadores detonantes, o que é uma das medidas eficazes para melhorar a taxa de precisão da detonação de recifes subaquáticos.

3.3.2 Antes de cada detonação de uma grande área e múltiplos furos de sondagem, deve ser elaborado um projeto de rede de detonação. No projeto da rede, devem ser considerados os materiais dos detonadores e fios de detonação do furo de sondagem, o método de conexão da linha e o desempenho à prova d'água do pacote explosivo. Um teste de simulação de detonação deve ser realizado para otimizar o projeto da rede em tempo hábil. Atualmente, ao detonar uma rede de múltiplos furos de sondagem, múltiplos cabos de detonação de plástico são geralmente conectados em paralelo e, em seguida, agrupados com detonadores elétricos de 8# ou percussão para detonar. Como múltiplos cabos de detonação de plástico são conectados em paralelo, a confiabilidade da detonação com detonadores elétricos é difícil de garantir que todos sejam detonados com precisão. Para melhorar a taxa de precisão, o número de detonadores elétricos pode ser aumentado ou pequenos pacotes explosivos podem ser adicionados para detonação. Além disso, a rede de detonação mais importante utiliza diretamente cordões detonadores e outras medidas, como conexão paralela ou em série com múltiplos grupos de furos para detonação por percussão.

3.3.3 Na superfície da água da área de detonação com padrões de fluxo complexos, coloque a linha da rede de detonação na superfície da água de várias bóias para facilitar a conexão e a inspeção da rede e evitar que a corrente rápida faça com que o fio se desconecte e se recuse a explodir.

3.4 Medidas para utilização da tecnologia de jateamento por microdiferença

A tecnologia de detonação com retardo de microdiferença com milissegundos de atraso para carregamento de furo de detonação não apenas reduz a quantidade de explosivos na maior seção (tiro) o máximo possível para reduzir efetivamente a ameaça de ondas sísmicas e choques de água à segurança de edifícios e navios próximos, mas também, quando a detonação com retardo de microdiferença é realizada em cada grande área com vários furos, as ondas sísmicas geradas pela detonação de cada furo de detonação são escalonadas para reduzir a superposição de estresse sísmico, o que é propício ao britamento de rochas e melhora a eficiência da remoção mecânica de escória.

4 Conclusão

A detonação subaquática de recifes é um projeto especial de transporte aquático que envolve um alto nível de engenharia. Durante a construção, a implementação rigorosa e precisa das Especificações Técnicas para Engenharia de Transporte Aquático ("h) é uma garantia importante para a obtenção de uma engenharia de projeto de alta qualidade e eficiência. Na aplicação específica dos diversos parâmetros de cálculo e medidas técnicas das Especificações, testes em pequena escala antes da construção ou na prática da construção, resumos e correções contínuos de acordo com diferentes condições, como a geologia de engenharia e os padrões de água em cada local, podem ser obtidos parâmetros e medidas técnicas verdadeiramente valiosos.