Sualtı delme ve patlatma operasyonlarının iyileştirilmesi stratejileri ve teknik yöntemleri

Sualtı delme ve patlatma işlemlerini iyileştirmek için çeşitli teorik ve teknik önlemler

1 Giriş

Sualtı delme ve patlatma projelerinin inşasının daha zor olduğu iyi bilinmektedir çünkü inşaat sırasında su yüzeyinin altında bir su tabakası vardır ve bu da kaya yüzey dokusunu, karst çatlaklarını ve diğer yapısal koşulları ve patlatma etkilerini doğrudan gözlemlemeyi imkansız hale getirir. Su alanındaki akıntıların, çapraz akıntıların ve girdapların olumsuz akış durumu ve kaya yüzeyini kaplayan silt ve çakıl, sualtı delme ve patlatma kazı projesini daha zor hale getirir.

Patlayıcıların patlatılması yüksek hızlı bir kimyasal reaksiyon olayıdır. Genel sivil patlayıcıların patlama hızı 3500~5000 m/s'ye ulaşabilir ve buna hava şok dalgaları, su şok dalgaları ve sismik dalgalar gibi büyük stresler eşlik eder. Bu stresler patlama noktasının yakınındaki insanların, hayvanların, gemilerin ve binaların güvenliğini tehdit edebilir ve zarar verebilir, bu nedenle yeterli dikkat gösterilmelidir.

Patlayıcılar ortamda (kaya) patladıklarında iki ana özellik gösterirler. Birincisi, patlayıcılar sondaj deliğinin kayasında patladığında, patlama noktasının minimum direnç çizgisi yönünde fırlatılan yüksek sıcaklık, yüksek basınç ve yüksek hızlı patlayıcı kuvvet üretmeleridir. Bu özellik, patlayıcı miktarını ve yönlü patlatmayı hesaplamak için temel teorik temeldir; ikincisi, patlayıcılar kayanın içinde patladıktan sonra, sıkıştırma kırma daireleri, fırlatma kırma daireleri, gevşeme hasar daireleri ve içeriden dışarıya doğru çatlama titreşim daireleri üretmeleridir. Bu, patlatma deliklerinde kullanılan patlayıcı miktarını, patlatma deliklerinin aralığını ve sıraların aralığını hesaplamak için teorik temeldir.

2 Sualtı sondaj ve resif patlatma projelerinde patlatma deliklerindeki patlayıcı miktarının hesaplanmasına ilişkin çeşitli parametrelerin doğru seçimi

Ülkem 1970'lerden beri su altı sondajı ve resif patlatması için yurtdışından kuyu dibi sondaj kuleleri getirmiştir. Kuyu dibi sondaj kulesinin darbeli delme makinesi (darbeli çekiç ve matkap ucu kombinasyonu) her zaman yüzeye ve kayanın içine yerleştirildiğinden, darbe enerjisi kaybı çok küçüktür ve darbeli delme etkisi çok yüksektir. Bu nedenle, su altı sondajı ve patlatması su yollarındaki su altı resif patlatma projeleri için en önemli ve en verimli inşaat yöntemi haline gelmiştir.

Su Taşıma Mühendisliği Teknik Şartnamesinde patlatma deliklerinin şarjı için hesaplama formülü şöyledir:

İlk sıra deliklerinin yükü Q=0.9baH'dir.

Arka sıradaki deliklerin yükü Q=q.baH'dır.

Yukarıdaki formülde:

Q----patlatma deliği yükü (kg);

a----patlatma deliği aralığı (m);

b----patlatma deliği sıra aralığı (m);

H. ----Hesaplanan süper derin değer (m) de dahil olmak üzere tasarlanan kazı kaya tabakasının kalınlığı;

s. ----Sualtı resif patlatma ünitesi patlayıcı tüketimi (kg/m3) ampirik bir değer olup, seçim için Su Taşıma Mühendisliği Teknik Şartnamesinin 2.3.2 Tablosuna bakınız.

Yukarıda belirtilen patlatma deliğinin şarjı için hesaplama formülü, esas olarak patlatma sonrası kırılmış taş miktarının çarpımı, süper derin kırılmış taş hesaplaması, taşın birim patlayıcı tüketimi ve ampirik katsayı ile belirlenir. Hesaplama formülü basit ve açıktır, ancak patlatma deliğinin şarjının gerçek duruma uygun olmasını sağlamak ve patlatma deliğinin şarjı nedeniyle patlatma alanında kalan taş ve taş sırtını, patlatma sonrası taşın aşırı kaba olmasını, kazı ve cüruf temizleme verimliliğini etkileyen veya patlayıcı tüketim maliyetini artıran taşın aşırı ezilmesini önlemek için, aşağıdaki ilgili parametreler doğru şekilde seçilmelidir.

2.1 Patlatma deliği uzunluğu L. Parametreler

"Specifications"'de, su altı sondaj deliklerinin taban kotu, aynı delik sırasının taban kotuyla aynı olmalı ve şarj uzunluğu delik derinliğinin 2/3~4/5'i olmalıdır. Yumuşak kayalar için daha küçük değer, sert kayalar için ise daha büyük değer kullanılır. Buradaki temel konu, patlatma deliğinin hesaplanan şarjının, şarj uzunluğunun patlatma deliği derinliğinin 2/3~4/5'i olması parametre gereksinimini karşılayıp karşılamadığıdır. Su altı resif patlatma inşaat uygulamasında, patlatma deliğinin şarj uzunluğu genellikle patlatma deliğinin çapı çok küçük olduğundan veya hat yüklü patlayıcı çapının patlatma deliği çapına oranı 0,80'den az olduğundan, patlatma deliğinin derinliğinin 2/3~4/5 gereksiniminden daha büyüktür. Yani, patlatma deliği şarj edildikten sonra, patlatma deliğinde tıkama uzunluğu için yeterli alan olmaz ve hatta patlatma deliğinin derinliği bile hesaplanan şarjı barındıramaz. Patlatma deliği şarjının uzunluğu çok uzun olduğunda, patlatma alanında genellikle kalıntı taş ve taş sırtları olur ve bu da eksik patlatmayla sonuçlanır. Yukarıdaki sorunları değiştirmek ve aşmak için temel önlemler, patlatma deliğinin çapını uygun şekilde artırmak veya patlatma deliği şarj rulosu ambalajının kalitesini iyileştirmek, rulonun dışına bağlanan bambu kalınlığını uygun şekilde azaltmak veya şarj paketinin çapını etkili bir şekilde artırmak için rulo ambalajı olarak sert plastik borular kullanmak ve şarj paketinin çapını patlatma deliği çapının ≥ 0,8'i olarak kullanmaktır.

2.2 Patlatma deliği delme derinliği h parametreleri

Patlatma deliği aşırı delme derinliği, tasarlanan kazılmış kaya kalınlığının altındaki aşırı delme derinliği değerini ifade eder ve buna hesaplanan aşırı derinlik değeri (kara delme için 0,2 m ve sualtı delme için 0,4 m) dahildir. Patlatma deliği çapı, aralığı, sıra aralığı ve patlatma deliği şarjının ampirik katsayısına dayalı olarak tasarım patlatma hunisi boyutunun oluşturulmasıyla belirlenir. "Specification"'nin aşırı delme derinliği değeri h, 1,0~1,5 m parametresi olarak seçilir. Bu parametrenin hem teorik temeli hem de ampirik faktörleri vardır, ancak inşaat uygulamasında, patlatma deliği şarj uzunluğu L göründüğünde. Değer, sondaj deliği çapının 2/3~4/5'inden büyük olduğunda, patlatma etkisi genellikle zayıftır. Bu çelişkiyi çözmek için, aşırı delme derinliğini 2,0~2,2'ye veya hatta 3~4 m'ye çıkarma girişimleri olmuştur, böylece sondaj deliği şarjı aşırı delme derinliğini körü körüne artırır. Uygulamada, sadece dip kayanın çok ezilmiş olduğu değil, aynı zamanda yüzey kaya bloklarının da çok büyük olduğu, kazı ve cüruf temizliğinin zorlaştığı, hatta çoğu zaman ikincil patlatma gerektiği, bunun da su altı resif patlatmalarında birim patlayıcı tüketiminde ve mühendislik maliyetinde önemli artışa yol açtığı görülmüştür.

2.3 Sualtı resif patlatmalarında patlatma deliği aralığı ve sıra aralığı gibi birim patlayıcı tüketiminin ve parametrelerinin ayarlanması

Sertlik, tabakalaşma, doku, erimiş kayadaki çatlaklar, su derinliği vb. gibi karmaşık jeolojik ve topoğrafik faktörler nedeniyle, sualtı resif patlatma projelerinde yüksek faydalar elde etmek için en güvenilir ve temel önlem şudur: büyük ölçekli patlatma ve kazı yapımından önce veya inşaatın erken aşamasında, patlatma sonrası gerçek etkiyi zamanında kontrol etmek için küçük bir alanda (100-600 metrekare) taş katmanları üzerinde delme ve patlatma ile kazı ve cüruf temizleme testleri yürütmek. Patlatmadan sonra taş cürufunun aşırı iri taneli olması, makine kazısı ve cüruf temizleme verimliliğinin düşük olması, kalan taş levhaların ve taş sırtlarının eksik patlatılması, patlatma sonrası taş cürufunun aşırı ezilmesi ve aşırı birim patlayıcı tüketimi gibi olumsuz koşullar varsa, iyi patlatma sonrası faydalar elde edilene kadar patlatma deliklerinin aralığı, sıra aralığı, aşırı delme derinliği ve birim patlayıcı tüketimi gerçek duruma göre uygun şekilde ayarlanmalıdır.

3 Sualtı resif patlatmasının gerçek etkisini iyileştirmek için çeşitli teknik önlemler

3.1 Delme konumlandırma

Sualtı resif patlatmaları için tasarlanan kanalda, her patlatma deliğinin konumunu doğru bir şekilde düzenlemek, patlatmaların kaçırılmasını veya tekrarlanmasını önlemek için temel bir önlemdir. Deneyime göre, delmeyi bulmak ve düzenlemek için 1/100~1/300 ölçekli bir kanal topoğrafik haritası ve bir toplam istasyon kullanmak en iyisidir. Patlatma deliğinin konumunun tasarım konumundan ≤0,2 m uzakta olduğundan emin olmak için, mesafeyi ölçmek için bir su terazisi veya doğrudan bir mezura kullanmak uygun değildir. Patlatma deliğinin gerçek konumu, karstik bir oyuk gibi kötü bir jeolojik durumdaysa ve delme imkansızsa, delme planlanan delme konumuna yakın uygun bir konumda da yapılmalıdır.

3.2 Patlatma sayılarını en aza indirmek için önlemler

Büyük ölçekli delme ve patlatma projelerinde, her delme ve patlatmadan sonra sınır kaya patlatmasında oluşan çatlaklar, bir sonraki normal delme verimliliğini ve cüruf giderme verimliliğini farklı derecelerde etkileyecektir. Örneğin, belirli bir rıhtımda her biri onlarca metrekarelik iki iskele temel taşının delinmesi ve patlatılmasında, küçük bir alanda çok katmanlı patlatma için her seferinde 1~2 delik delme gibi uygunsuz önlemler nedeniyle delme ve kazı verimliliği son derece düşüktü ve inşaat süresi ve maliyeti planlanandan 2 kat daha fazlaydı. Bu nedenle, yükleme ve kablolama patlatma önlemlerini artırmak ve büyük ölçekli patlatmalarda patlatma sayısını en aza indirmek, iş verimliliğini artırmak için etkili önlemlerdir.

3.3 Büyük ölçekli patlatmaların doğruluk oranını artırmaya yönelik önlemler

3.3.1 Patlatıcıların ve hat bağlantılarının niceliksel patlatılmasındaki sorunlar nedeniyle patlatma deliği paketlerinin kör patlatılmasının meydana gelmesini önlemek amacıyla, patlatma öncesinde patlayıcıların ve enerji nakil hatlarının niceliksel patlatılmasının sıkı bir şekilde kontrol edilmesinin yanı sıra, her patlatma deliğinin şarj paketleri arasındaki aralığın en az iki adet patlayıcı fitil ile yüklenmesinin pratikte kanıtlanması, su altı resif patlatmalarının doğruluk oranını artırmada etkili önlemlerden biridir.

3.3.2 Geniş bir alan ve birden fazla sondaj deliğinin her patlatılmasından önce, bir patlatma ağı tasarımı yapılmalıdır. Ağ tasarımında, sondaj detonatörlerinin ve tellerinin malzemeleri, hat bağlantı yöntemi ve patlayıcı paketin su geçirmezlik performansı dikkate alınmalıdır. Ağ tasarımını zamanında optimize etmek için bir patlatma simülasyon testi yapılmalıdır. Şu anda, birden fazla sondaj deliğinden oluşan bir ağı patlatırken, genellikle birden fazla plastik patlatma kordonu paralel olarak bağlanır ve daha sonra patlatmak için 8# elektrikli patlatma kordonları veya perküsyon ile gruplandırılır. Birden fazla plastik patlatma kordonu paralel olarak bağlandığından, elektrikli patlatma kordonlarıyla patlatmanın güvenilirliği, hepsinin doğru bir şekilde patlatıldığından emin olmak için zordur, doğruluk oranını iyileştirmek için elektrikli patlatma kordonlarının sayısı artırılabilir veya patlatma için küçük patlayıcı paketleri eklenebilir. Ayrıca en önemli patlatma ağı, patlatma kordonlarını ve paralel veya seri bağlantı gibi diğer önlemleri doğrudan kullanarak, darbeli patlatma için birden fazla sondaj deliği grubuyla çalışır.

3.3.3 Karmaşık akış desenlerine sahip patlatma alanının su yüzeyinde, patlatma şebeke hattını birkaç şamandıranın su yüzeyine yerleştirin. Böylece şebeke bağlantısı ve denetimi kolaylaşır ve hızlı akımın telin bağlantısını keserek patlamayı reddetmesi önlenir.

3.4 Mikro fark patlatma teknolojisinin kullanımına yönelik önlemler

Patlatma deliği şarjı için milisaniye gecikmeli mikro fark patlatma teknolojisi, yakındaki binaların ve gemilerin güvenliği için sismik dalgalar ve su şoku tehdidini etkili bir şekilde azaltmak için yalnızca en büyük bölümdeki (atım) patlayıcı miktarını mümkün olduğunca azaltmakla kalmaz, aynı zamanda, her çok delikli geniş alanda mikro fark gecikmeli patlatma gerçekleştirildiğinde, her patlatma deliğinin patlatılmasıyla oluşan sismik dalgalar, sismik stresin üst üste gelmesini azaltmak için kademeli olarak dağıtılır, bu da kaya kırmaya ve mekanik cüruf giderme verimliliğini artırmaya yardımcı olur.

4 Sonuç

Sualtı resif patlatma, büyük mühendislik gerektiren özel bir su taşıma projesidir. İnşaat sırasında, "Su Taşıma Mühendisliği için Teknik Şartnamelerin katı ve doğru bir şekilde uygulanması, yüksek kaliteli ve verimli proje mühendisliği elde etmek için önemli bir garantidir. "Şartnamelerde" çeşitli hesaplama parametrelerinin ve teknik önlemlerin özel uygulamasında, inşaattan önce küçük ölçekli testler veya inşaat uygulamasında, her sahadaki mühendislik jeolojisi ve su desenleri gibi farklı koşullara göre sürekli özet ve düzeltme, gerçekten değerli parametreler ve teknik önlemler elde edebilir.