Folosirea explozivilor pentru derocarea rocilor tari in cariere si santiere de lucrari publice

PREFATA

In ultimii ani s-au obtinut atat in Romania cat si in intreaga lume realizari notabile in privinta extragerii rocilor tari cu ajutorul explozivilor. Aceste realizari se datoreaza atat dotarii tehnice a santierelor cu utilaj de mare capacitate si productivitate pentru forare, incarcare si transport, cat si materialelor si tehnologiilor de impuscare folosite.

In conditiile tehnice actuale extragerea rocilor tari si foarte tari se realizeaza aproape in exclusivitate prin lucrari de forare-impuscare a caror eficienta este determinata in mare masura atat de felul explozivilor utilizati, de felul incarcaturilor folosite, de amplasarea si distribuirea acestora in masiv, cat si de cunoasterea detailata a structurii masivului de roci si caracteristicilor fizico-mecanice ale rocilor de extras.

Detasarea prin explozie a rocilor din masiv este un fenomen complex, care depinde de o serie de factori, printre care mai importanti sunt: caracteristicile fizico-mecanice ale rocilor; caracteristicile explozivilor utilizati; cantitatea de energie eliberata de o incarcatura unitara de exploziv; marimea incarcaturilor de exploziv si dispunerea acestora in masiv, ordinea de aprindere etc.

Cunoasterea modului in care toti acesti factori concura la ruperea rocii prin explozie permite stabilirea pe baze stiintifice a parametrilor lucrarilor de impuscare.

Alegerea si utilizarea unor tehnologii de impuscare presupune cunoasterea metodelor si procedeelor de derocare posibil de aplicat, precum si a caracteristicilor materialelor explozive folosite, a mijloacelor si sistemelor de initiere aplicabile, a modului in care se face constructia incarcaturii, a schemelor de impuscare adoptate, precum si a masurilor de tehnica securitatii muncii necesar de a fi luate pentru conditiile concrete si specifice fiecarei tehnologii intrebuintate.

Subliniem, inca o data, importanta deosebita a studiului aprofundat al masivului de roca, care joaca un rol determinant asupra alegerii metodei de impuscare.

In ultimii 30 de ani a fost elaborata o gama larga de noi tipuri de explozivi, care acopera toate necesitatile productiei, ajungandu-se in felul acesta aproape la inlocuirea tuturor explozivilor clasici.

Noile tipuri de explozivi au fost realizati ca urmare a necesitatii punerii la dispozitia industriei a unor explozivi mai putin sensibili, capabili sa dezvolte o mare cantitate de energie in timpul exploziei si care sa poata fi utilizati in orice conditii hidrogeologice si climaterice.

Sporirea continua a productiei de minereuri nemetalifere si metalifere, atragerea in circuitul economic si valorificarea superioara si integrala a minereurilor cu continuturi in componenti utili din ce in ce mai reduse, cresterea accentuata a nevoilor de roci ornamentale si de constructii, vasta campanie de constructie si reconstructie a sistemului national si regional de cai de comunicatii rutiere si cai ferate, porturi si aeroporturi, tuneluri si constructii hidrotehnice impun eforturi sustinute din partea agentilor economici si a specialistilor pentru gasirea celor mai adecvate modalitati si tehnologii de lucru, care sa se finalizeze cu rezultate economice favorabile.

In acest context larg de probleme care stau in fata economiei nationale, aparitia acestui tratat este binevenita, indeplinind concomitent un rol formativ si informativ.

Materialul de fata se adreseaza in primul rand conducatorilor de la diferite niveluri care au responsabilitati concrete si generale legate de folosirea explozivilor, chiar daca folosirea acestor substante si punerea lor in opera ramane atributia specialistilor.

Scopul lucrarii este acela de a prezenta materialele utilizate si operatiile necesare de efectuat pe santierele care folosesc extragerea rocilor cu explozivi, astfel incat sa permita fiecaruia dintre responsabili sa inteleaga lucrurile si sa poarte un dialog cu specialistii si chiar sa participe la luarea deciziilor in acest domeniu de activitate.

Continutul si structura materialului pe capitole si subcapitole reflecta preocuparea autorului de a sintetiza intr-un volum cu dezvoltare rezonabila multitudinea aspectelor ce caracterizeaza extragerea rocilor tari cu ajutorul explozivilor, reliefand noul si esentialul in acest domeniu vast de activitate.

Tratatul se adreseaza in special responsabililor si corpului tehnico-ingineresc din productie, proiectare si cercetare din domeniul minier, geologic si al constructiilor de drumuri si cai ferate, umpland astfel un gol resimtit in literatura de specialitate privind explozivii si tehnica folosirii lor in industrie.

In final apreciez modul de structurare al lucrarii, importanta teoretica si practica a informatiilor oferite, precum si faptul ca autorul reuseste sa sintetizeze experienta de peste 60 de ani in domeniul explozivilor de uz civil si tehnica utilizarii lor in constructiile subterane (miniere, hidrotehnice, tuneluri), precum si de suprafata (cariere, demolarea constuctiilor), respectiv impuscari subacvatice.

Calitatea de specialist de inalta calificare a autorului, reiese in mod evident si din continutul acestei lucrari, prin care autorul propune un ghid teoretic si practic in proiectarea, realizarea si controlul lucrarilor de impuscare precum si evaluarea impactului utilizarii energiei explozivilor asupra mediului.

Prof. univ. dr. ing. CONSTANTIN SEMEN

CUPRINS

Capitolul 1. OBIECTIVELE LUCRARILOR DE IMPUSCARE 15
1.1. Generalitati 15
1.2. Cariere de roci utile si minereuri 17
1.3. Lucrari publice la suprafata 17
1.4. Mine si lucrari publice subterane 17
1.5. Impuscari speciale 18

Capitolul 2. STUDIUL MASIVULUI DE ROCI 19
2.1. Studiul documentelor existente 21
2.2. Studiul zonei prin vizite si observatii realizate de echipe multidisciplinare 21
2.3. Studii specifice aprofundate 22
2.3.1. Cercetarea masivelor de roci si aprecierea discontinuitatilor si heterogenitatii acestora 22
2.3.2 Amplasarea forajelor de cercetare 24
2.3.3. Cuantificarea discontinuitatilor si heterogenitatii masivelor 25
2.4. Clasificarea rocilor si proprietatile fizico-mecanice ale acestora 27
2.4.1 Minerale si roci 27
2.4.1.1. Clasificarea rocilor dupa criteriul genetic 28
2.4.1.2. Clasificarea rocilor dupa criteriul tehnic 30
2.4.2. Caracterizarea rocilor 32
2.4.2.1. Proprietati fizice ale rocilor 33
2.4.2.2. Proprietati elastice si mecanice ale rocilor 37
2.5. Conditii hidrogeologice 45
2.6. Influenta masivului de roci asupra proiectarii lucrarilor de forare-impuscare 46
2.6.1. Influenta naturii rocilor si a structurii geologice a masivului asupra impuscarii 47
2.6.2. Influenta discontinuitatilor 48
2.6.3. Influenta prezentei apei 53
Anexe la capitolul II 56

Capitolul 3. PRODUSE UTILIZATE PENTRU DEROCAREA CU EXPLOZIVI 61
3.1. Explozivi industriali 62
3.1.1. Explozivi Industiali - Generalitati 62
3.1.2. Caracteristicile explozivilor 65
3.1.3. Produse utilizate 73
3.2. Sisteme de initiere 86

Capitolul 4. EXECUTAREA GAURILOR IN CARIERE SI PE SANTIERE DE LUCRARI PUBLICE 101
4.1. Generalitati 103
4.2. Perforarea gaurilor cu diametru obisnuit 105
4.3. Forarea gaurilor cu diametru mare 106
4.4. Realizarea forajului 111
4.5. Echipamente pentru forare 121
4.6. Compararea metodelor de foraj si caracteristicile forajului gaurilor de impuscare 125
4.7. Alegerea metodei de forare a gaurilor de impuscare 129
4.8. Proctuvitatea instalatiilor de foraj 130
4.9. Costul realizarii gaurilor de impuscare 134
4.10. Tendinte in perfectionarea forajului clasic 137
4.11. Executarea gaurilor in lucrarile miniere subterane 138

Capitolul 5. TEHNICI DE IMPUSCARE IN CARIERE SI PE SANTIERELE DE LUCRARI PUBLICE. PUNEREA IN OPERA A EXPLOZIVILOR 145
5.1. Generalitati 146
5.2. Incarcaturi explozive 147
5.3. Mecanismul de rupere a rocilor prin explozie 149
5.4. Efectele exploziei 154
5.5. Metode de impuscare folosite la suprafata 155
5.5.1. Impuscarea de aruncare 155
5.5.2. Impuscarea de afanare 164
5.5.3. Extragerea treptelor in cariera 167
5.6. Extragerea cu explozivi amplasati in gauri de sonda 175
5.7. Metode si tehnici de lucru particulare pentru obtinerea taluzurilor stabile 202

Capitolul 6. TEHNICI DE IMPUSCARE IN SUBTERAN 212
6.1. Scheme de impuscare 213
6.2. Impuscarea cu gauri de mina obisnuite 213
6.3. Saparea tunelelor 224
6.4. Saparea camerelor subterane prin lucrari de perforare-impuscare 227
6.5. Impuscarea ca gauri de mina la saparea suitorilor si puturilor 229
6.6. Metode speciale de lucru 237

Capitolul 7. INCARCAREA, BURAREA SI APRINDEREA GAURILOR 243
7.1. Incarcarea si burarea incarcaturilor 244
7.1.1. Pregatirea gaurilor 244
7.1.2. Pregatirea incarcaturii 244
7.1.3. Incarcarea gaurilor 245
7.1.4. Burarea incarcaturilor 251
7.2. Constructia incarcaturilor explozive si initierea acestora 254
7.3. Tehnici de amorsare 263
7.4. Scheme de impuscare 276
7.5. Monografia de impuscare 280
7.6. Masuri practice de luat dupa impuscare 282
7.7. Rateurile si lichidarea acestora 272

Capitolul 8. IMPACTUL UTILIZARII EXPLOZIVILOR ASUPRA MEDIULUI. UTILIZAREA EXPLOZIVILOR, SECURITATEA PUBLICA SI INDIVIDUALA 287
8.1. Generalitati 288
8.2. Impactul asupra proprietatilor fizico-mecanice ale rocilor 288
8.3. Impactul asupra geometriei taluzului 289
8.4. Impactul asupra utilizarii materialului extras 290
8.5. Impactul asupra fazelor de executare a lucrarilor 290
8.6. Impactul asupra mediului inconjurator 291

Capitolul 9. URMARIREA SI CONTROLUL LUCRARILOR DE IMPUSCARE 305
9.1. Generalitati 305
9.2. Aprobarea metodelor de lucru si documentele necesare de intocmit la inceputul lucrarilor 305
9.3. Reglementari generale 307
9.4. Verificarea metodelor propuse prin impuscari experimentale 308
9.5. Urmarirea lucrarilor pe santier 309
9.5.1. Urmarirea si controlul extragerilor curente de afanare 309
9.5.2. Urmarirea si controlul predecupajului 318
9.5.3. Urmarirea si controlul impuscarilor cu pereti netezi 319
9.5.4. Folosirea materialului extras - masuri de precautie 319

Capitolul 10. ASPECTE ECONOMICE ALE LUCRARILOR DE FORARE - IMPUSCARE 321
10.1. Generalitati 322
10.2. Costul forarii 323
10.3 costul impuscarii 324
10.4. Costul maruntirii secundare 327
10.5 costul incarcarii materialului 328
10.6. Costul transportului 329
10.7. Costul concasarii 329
10.8. Optimizarea costurilor la fragmentarea rocilor 330

Capitolul 11. EFECTUAREA IMPUSCARILOR SPECIALE 331
11.1. Lucrari de impuscare la demolarea constructiilor 332
11.1.1. Generalitati 332
11.1.2. Impuscarea zidurilor 335
11.1.3. Impuscare de rupere a colturilor zidurilor 339
11.1.4. Impuscarea zidurilor de sprijin 341
11.1.5. Impuscarea stalpilor si a coloanelor de sustinere 343
11.1.6. Impuscarea boltilor 345
11.1.7. Impuscarea elementelor metalice 348
11.1.8. Impuscarea grinzilor de beton armat liber sustinute 350
11.1.9. Impuscarea grinzilor continue 351
11.1.10. Impuscarea podurilor 352
11.2. Impuscari subacvatice 354
11.2.1. Alegerea metodei de forare si impuscare 354
11.2.2. Parametrii lucrarilor de perforare - impuscare la efectuarea impuscarilor subacvatice 360
12.3.3. Explozivi folositi, incarcarea gaurilor si initierea acestora 364
11.2.4. Impuscari de deblocare sub apa 369
11.2.5. Impuscare subacvatica de protejare 372
11.3. Impuscari pentru nivelarea terenului, realizarea de santuri pentru cabluri si conducte si pentru plantarea stalpilor 375
11.4. Distrugerea ghetii 377
11.5. Impuscari in silvicultura 379
11.6. Impuscarea solului inghetat 383

Capitolul 12. MASURI PENTRU FOLOSIREA SI REALIZAREA CORECTA A LUCRARILOR DE IMPUSCARE 387
12.1. Calificarea si numirea pe post a artificierilor si a personalului ajutator 389
12.2. Alegerea explozivilor si a sistemelor de initiere 389
12.3. Depozitarea in teren 390
12.4. Transportul in teren al materialelor explozive 390
12.5. Planificarea impuscarilor si conditiile generale de siguranta 391
12.6. Pregatirea amorsarii 392
12.7. Incarcarea gaurilor de sonda 393
12.8. Pregatirea pentru aprindere 394
12.9. Masuri si precautii inainte si dupa amorsare 396
12.10. Aspecte privind detectarea si lichidarea rateurilor 397
12.11. Factorii de mediu 398
12.12. Impuscarea in subteran 400
12.13. Impuscarea treptelor la suprafata 401
12.14. Impuscarea in cadrul activitatilor de constructii civile 402
12.15. Impuscarile pentru demolari 403
12.16. Impuscarea sub apa 404
12.17. Impuscarea in zapada si gheata 405
12.18. Impuscarea in scopuri agricole 406

BIBLIOGRAFIE 407

DESPRE AUTOR

Prof. univ. dr. ing. Dumitru FODOR - DR.H.C. este absolvent al Institutului de Mine din Petrosani, promotia 1961.

De la absolvirea facultatii, activeaza in cadrul catedrelor de specialitate ale Institutului de Mine (astazi Universitatea din Petrosani) si in marile unitati productive din Valea Jiului, Oltenia si Muntii Apuseni.

In 1971 si-a sustinut teza de doctorat, in domeniul exploatarii zacamintelor de substante minerale utile in cariere,obtinand titlul stiintific de „Doctor inginer”.

Face o serie de stagii si vizite de documentare in unitati de invatamant, cercetare-proiectare si productie din tara si strainatate, fapt ce i-a permis sa cunoasca foarte bine, in diferite etape, problemele majore ale mineritului din Romania si din multe tari ale lumii.

Prof. univ. dr. ing. Dumitru Fodor este un specialist de marca in domeniile: Mecanica rocilor si pamanturilor; Explozivi de uz civil si tehnica folosirii lor industrie; Tehnologii speciale si neconventionale aplicate in minerit si Extragerea si valorificarea zacamintelor de substante minerale utile. Este conducator de doctorat in domeniul fundamental Stiinte Ingineresti - Mine, Petrol si Gaze, membru al mai multor societati si asociatii stintifice din tara si strainatate, membru titular al Academiei de Stiinte Tehnice din Romania si membru de onoare al Academiei Oamenilor de Stiinta din Romania .

A elaborat singur si in colaborare, peste 30 de carti, manuale universitare si tratate de specialitate si peste 200 de lucrari stiintifice, publicate in reviste de specialitate din tara si strainatate sau sustinute la sesiuni stiintifice si congrese nationale si internationale.

A elaborat pentru industrie, pe baza de contract, peste 120 de lucrari stiintifice a caror rezultate se regasesc in activitatea de proiectare si in cea productiva. A facut parte din colectivele de expertizare a studiilor si proiectelor de punere in exploatare a unor mari zacaminte din strainatate si de pe teritoriul Romaniei.

A contribuit la pregatirea a peste 50 de promotii de ingineri in domeniul mineritului, iar in invatamantul superior a detinut o serie de functii de raspundere printre care si cele de prorector si rector, timp de 14 ani, la Institutul de Mine din Petrosani.

In domeniul cercetarii - proiectarii a detinut timp de 10 ani functia de sef al Comisiei de Materii Prime Minerale din cadrul Colegiului Consultativ pentru Cercetare Aplicativa, Dezvoltare si Inovare din Romania. In aceasta calitate a coordonat la nivel national intreaga activitate de cercetare-dezvoltare din domeniile: Geologie, Mine, Petrol si Gaze.

Pentru munca depusa si rezultatele obtinute Prof. univ. dr. ing. Dumitru Fodor a primit premiile AGIR pentru lucrarile: „Impactul industriei miniere asupra mediului” - Editura INFOMIN, Deva, 2000; „Metode si tehnologii moderne in exploatarea la suprafata. Realizari si performante” - Editura AGIR, Bucuresti si Editura Corvin, Deva, 2012 si „Enciclopedia economiei resurselor minerale din Romania” - Editura AGIR, Bucuresti, 2015. In 2001 i s-a acordat premiul „OPERA OMNIA” pentru intreaga activitate de cercetare stiintifica din partea Consiliului National al Cercetarii Stintiifice din Invatamantul Superior. A fost distins cu ordine si medalii ale statului roman, dintre care mentionam: Ordinul Muncii cl. III-a,1972 si Ordinul National Pentru Merit - in grad de cavaler, 2000.

In prezent este profesor universitar, cadru didactic asociat, membru al scolii doctorale la Universitatea din Petrosani.