Ανεπιθύμητα φαινόμενα ανατινάξεων

10:30 - 12/02/2024

Ο Μηχανικός Μεταλλείων ΕΜΠ MSc Τεχνικός σύμβουλος σε θέματα εφαρμογής εκρηκτικών υλών, Λεωνίδας Καζάκος αναλύει στο Εργοληπτικόν Βήμα Νο_137 τα ανεπιθύμητα φαινόμενα που πάντοτε προκαλούνται από τις ανατινάξεις, ώστε να γίνει κατανοητό γιατί εμφανίζονται, αλλά και το πώς αντιμετωπίζονται.

Εκτίμηση & μέτρα αντιμετώπισης Μέρος 1ο – Εκτινάξεις

Λεωνίδας Καζάκος
Μηχανικός Μεταλλείων ΕΜΠ MSc
Τεχνικός σύμβουλος σε θέματα εφαρμογής εκρηκτικών υλών
Εκπόνηση μελετών ελεγχόμενων ανατινάξεων – μετρήσεις δονήσεων – επίβλεψη εργασιών

Στο σχετικό άρθρο του προηγούμενου τεύχους 136, αναφερθήκαμε γενικά στη χρήση των εκρηκτικών στα τεχνικά έργα, κάνοντας γενική αναφορά στην τεχνική των ελεγχόμενων ανατινάξεων.

Στο άρθρο αυτό, καθώς και σε άλλα δύο που θα ακολουθήσουν στα επόμενα τεύχη του περιοδικού, θα ασχοληθούμε διεξοδικότερα με τα ανεπιθύμητα φαινόμενα που πάντοτε προκαλούνται από τις ανατινάξεις, ώστε να γίνει κατανοητό γιατί εμφανίζονται, αλλά και πώς αντιμετωπίζονται για να επιτύχουμε υψηλό βαθμό ασφάλειας. Ξεκινάμε λοιπόν με τις εκτινάξεις.

Σε κάθε ανατίναξη έχουμε μετακίνηση του σπασμένου πετρώματος από τη φυσική του θέση (αναπέταση) λόγω της εκτόνωσης των αερίων που παράγονται κατά την έκρηξη.

Η μετακίνηση αυτή γίνεται πάντοτε εμπρός από το μέτωπο, εντός κυκλικού τομέα ακτίνας S που χαρακτηρίζεται ως “Ζώνη της ανατίναξης”. Πρακτικά πρόκειται για το ανάπτυγμα του σωρού του σπασμένου πετρώματος.

Όμως, υπάρχει πάντοτε και η πιθανότητα της εκτίναξης τεμαχίων πετρώματος (flyrock) σε αποστάσεις μεγαλύτερες των αναμενόμενων. Το γεγονός αυτό εγκυμονεί τον κίνδυνο πρόκλησης σοβαρού ατυχήματος αλλά και υλικών ζημιών.

Γι’ αυτό πάντοτε αποκλείεται μια ευρύτερη περιοχή περιμετρικά του μετώπου εξόρυξης, σε ακτίνα R = SF x S, όπου SF o επιθυμητός συντελεστής ασφαλείας αναλόγως των συνθηκών (συνήθως SF = 1,5 με 2).

Οι συνθήκες που ευνοούν την εκτόξευση τεμαχίων είναι:

Γεωλογικές (έντονα ρωγματωμένο πέτρωμα, σπηλαιώσεις κλπ). Η μειωμένη αντίσταση του πετρώματος κατά τη διάτρηση, υποδεικνύει τις “ύποπτες” περιοχές.

Ανεπαρκές φορτίο από λάθος υπολογισμό ή/και λόγω παρέκκλισης των διατρημάτων.

Αστοχία της επιγόμωσης.

Επιλογή του τρόπου έναυσης. Το πιο συνηθισμένο δίλλημα είναι “χρήση ακαριαίας θρυαλλίδας ή καψυλλίων Nonel” ;

Ο Roth (1979) μελετώντας το θέμα, υπολόγισε τη μέγιστη τροχιά που θα διαγράψει ένα εκτινασσόμενο τεμάχιο πετρώματος που ξεκινά από το μέτωπο της έκρηξης με βάση την κλασική μηχανική. Η αρχική ταχύτητα εκτόξευσης Vo εξαρτάται από το είδος του πετρώματος, τη γεωμετρία της ανατίναξης (διάμετρος διατρημάτων, φορτίο, κλίση κλπ), αλλά κυρίως από την ποσότητα των εκρηκτικών ανά μέτρο μήκους διατρήματος (kg/m) που χαρακτηρίζεται ως “γραμμική γόμωση”.

Στα διαγράμματα που ακολουθούν δίνεται η συσχέτιση της απόστασης διασποράς σε σχέση με τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά της ανατίναξης καθώς και τη γραμμική γόμωση.

Μεταγενέστερα (1997) οι ερευνητές Chiappetta & Treleaven πρότειναν το δείκτη Scaled depth of burial (SDoB) για τον έλεγχο του σωστού σχεδιασμού ελεγχόμενων ανατινάξεων, ώστε να αποφευχθούν τα ανεπιθύμητα φαινόμενα των εκτινάξεων.

όπου:

Τ το μήκος της επιγόμωσης σε m
d η διάμετρος του διατρήματος σε mm
p το ειδικό βάρος της εκρηκτικής ύλης κύριας γόμωσης σε gr/cm³
m συντελεστής με τιμή 8 για διατρήματα διαμέτρου d < 100 mm & 10 για διατρήματα διαμέτρου d > 100 mm

H ερμηνεία των τιμών του δείκτη SDoB παρουσιάζεται στην πιο κάτω εικόνα :

Πρακτικά θέλουμε SDoB > 1,44 ώστε να έχουμε απολύτως ελεγχόμενες ανατινάξεις. Ο McKenzie βασιζόμενος στην ιδέα του SDoB πρότεινε την ακόλουθη σχέση για την εκτίμηση της απόστασης διασποράς τεμαχίων πετρώματος.

Συνοψίζοντας τα ανωτέρω προκύπτουν τα ακόλουθα συμπεράσματα:

η ζώνη εντός της οποίας αναμένεται διασπορά τεμαχίων πετρώματος (αναπέταση) την ώρα της ανατίναξης, είναι ο κυκλικός τομέας ακτίνας S.
το όριο της ασφαλούς περιοχής ορίζεται από νοητό κύκλο ακτίνας R = SF x S περιμετρικά του μετώπου.

Τούτο πρακτικά σημαίνει πως:

ο γομωτής πρέπει να απομακρυνθεί τουλάχιστον σε απόσταση S πίσω ή δεξιά ή αριστερά από το μέτωπο, όχι όμως μπροστά από αυτό αφού προς τα εκεί αναμένεται διασπορά τεμαχίων πετρώματος. Για μεγιστοποίηση της ασφάλειας προτείνεται να υπάρχει “μεταλλικό καταφύγιο.

κατά τη διενέργεια κάθε ανατίναξης θα πρέπει να αποκλείεται η πρόσβαση στην περιοχή γύρω από το μέτωπο σε ακτίνα τουλάχιστον R. Επίσης, θα πρέπει να απομακρύνονται κι όλα τα μηχανήματα έργου τουλάχιστον στην ίδια απόσταση.

Επιπρόσθετα, όσοι παρακολουθούν την ανατίναξη από ασφαλή απόσταση (τουλάχιστον R) δεν θα πρέπει να βρίσκονται κάτω από ηλεκτροφόρα καλώδια.

Σε περίπτωση που σπάσει κάποιος μονωτήρας στήριξης λόγω ταλάντωσης στύλου ή/και καλωδίου, από εδαφική δόνηση ή/και χτύπημα θραυσμάτων, (πολύ μικρή πιθανότητα να συμβεί) ένα ή περισσότερα καλώδια θα βρεθούν στο έδαφος, οπότε υπάρχει κίνδυνος τραυματισμού ή/και ηλεκτροπληξίας .

Σύμφωνα με τα αναφερόμενα στην οδηγία ‘‘Best Practices for Close Proximity Blasting Operations – 2^nd Edition’’ του International Society of Explosives Engineers (ISEE), θα πρέπει να υπάρχει κάλυψη των γομωμένων διατρημάτων υπό μορφή “κουβέρτας”, με διατάξεις ικανού βάρους (περίπου 1 ton κάθε μια) φτιαγμένες από παλαιά ελαστικά οχημάτων ή πλέγμα φτιαγμένο από συρματόσχοινα (blasting mats), όταν οι εργασίες γίνονται κοντά σε κτίρια ή/και άλλες κατασκευές.

Η χρήση των “blasting mats” πρακτικά θα εκμηδενίσει την πιθανότητα εκτίναξης τεμαχίων πετρώματος κατά τη διενέργεια ελεγχόμενων ανατινάξεων κι άρα την πρόκληση οποιασδήποτε ζημιάς.