STANISLAV Š ASTNÍK T ŽBA, LOMA STVÍ A ÚPRAV- NICTVÍlences.cz/domains/lences.cz/skola/subory/Skripta/BJ53-Tezba a upravnictvi surovin (M...Diorit porfyrit edi 50 Pyroxen Živec

VYSOKÉ U�ENÍ TECHNICKÉ V BRN� FAKULTA STAVEBNÍ

STANISLAV Š�ASTNÍK

T�ŽBA, LOMA�STVÍ A ÚPRAV-NICTVÍ MODUL M01

T�ŽBA A LOMA�STVÍ

T�žba, loma�ství a úpravnictví · Modul M01

- 2 (105) -

STUDIJNÍ OPORY PRO STUDIJNÍ PROGRAMY S KOMBINOVANOU FORMOU STUDIA

© Stanislav Š�astník, Brno 2005

Obsah

- 3 (105) -

OBSAH

1 Úvod ...............................................................................................................7 1.1 Cíle ........................................................................................................7 1.2 Požadované znalosti ..............................................................................7 1.3 Doba pot�ebná ke studiu .......................................................................7 1.4 Klí�ová slova.........................................................................................7 1.5 Metodický návod na práci s textem ......................................................8

2 Nerostné suroviny z geologického a technického hlediska .......................9 2.1 Vznik a podstata hornin. .......................................................................9 2.2 Geotechnické vlastnosti hornin...........................................................12

2.2.1 Struktura hornin ....................................................................12 2.2.2 Úložné pom�ry hornin ..........................................................13 2.2.3 Odlu�nost a puklinatost hornin .............................................14

2.3 Technické vlastnosti hornin ................................................................15 2.4 Porušování hornin ...............................................................................17 2.5 Mechanicko-technologická vlastnosti kamene z hlediska jeho t�žby a

zpracování ...........................................................................................18 3 GEOLOGICKÝ PROZKUM ....................................................................22

3.1 Vyhledávání ložiska............................................................................22 3.2 Geologický pr�zkum ložiska ..............................................................22 3.3 Klasifikace zásob nerostných surovin.................................................23 3.4 Provád�ní geologického pr�zkumu.....................................................24 3.5 Geofyzikální metody v geologickém pr�zkumu.................................26

4 Pracovní postupy p�i t�žb� hornin v lomech ...........................................28 4.1 Rozd�lení a zakládání lom� ................................................................28 4.2 Základní charakteristiky zp�sob� rozpojování a postup� dobývání

hornin ..................................................................................................29 4.3 Skrývkové práce..................................................................................33

4.3.1 Provád�ní skrývek.................................................................34 4.3.2 P�eprava a ukládání skrývek na odval ..................................35

4.4 Výbušiny .............................................................................................36 4.4.1 Pr�b�h výbuchových reakcí..................................................36 4.4.2 Výbušné slou�eniny ..............................................................38 4.4.3 Plastické trhaviny..................................................................40 4.4.4 Vlastnosti charakterizující výkonnost trhavin ......................41

5 Rozn�covadla a pom�cky trhacích prací .................................................47 5.1 Rozn�covadla ......................................................................................47

5.1.1 Rozbuška...............................................................................47 5.1.2 Zápalnice...............................................................................48 5.1.3 Elektrický palník...................................................................49 5.1.4 Elektrická rozbuška...............................................................50 5.1.5 Bleskovice.............................................................................51

5.2 Pomocné prost�edky k rozn�covadl�m ...............................................52


- 4 (105) -

6 Rozpojování hornin výbušinami............................................................... 55 6.1 P�sobení detonace výbušnin v horninách........................................... 55 6.2 Odšt�p hornin p�i výbuchu ................................................................. 55 6.3 Druhy náloží ....................................................................................... 57 6.4 Výpo�ty náloží.................................................................................... 58

6.4.1 Výpo�ty soust�edných náloží ............................................... 58 6.4.2 Výpo�et táhlých náloží......................................................... 61

6.5 Dutiny pro trhavinové nálože ............................................................. 64 6.5.1 Zakládání dutin pro táhlé nálože .......................................... 64 6.5.2 Vytvá�ení dutin pro soust�edné nálože................................. 66

6.6 Nabíjení dutin trhavinovými náložemi............................................... 68 6.6.1 Po�inová nálož ..................................................................... 68 6.6.2 Umís�ování náloží ve vrtech ................................................ 69 6.6.3 T�sn�ní trhavinových náloží ................................................ 71

6.7 Rozn�t trhavinových náloží................................................................ 73 6.7.1 Rozn�t zápalnicový .............................................................. 73 6.7.2 Rozn�t bleskovicí ................................................................. 74 6.7.3 Elektrický rozn�t .................................................................. 74 6.7.4 Rozn�t náloží dle �asové organizace.................................... 76 6.7.5 Volba zp�sobu rozn�tu......................................................... 77

6.8 Závady p�i provád�ní trhacích prací................................................... 77 7 TECHNOLOGICKÉ CHARAKTERISTIKY TRHACÍCH PRACÍ ... 80

7.1 Kusovost rubaniny............................................................................. 80 7.2 Odhoz a rozlet rubaniny ..................................................................... 81 7.3 Seismické p�sobeni výbuchu, tlakové vlny a zvukového efektu ....... 82 7.4 Zatrhávání hornin ............................................................................... 83 7.5 Volba milisekundového intervalu zpožd�ní p�i odpalování soustavy

náloží .................................................................................................. 84 8 POVRCHOVÉ ROZPOJOVÁNÍ HORNIN V PRAXI .......................... 86

8.1 Dobývání v�tších blok� kamene ........................................................ 86 8.1.1 Dobývání blok� výlomem.................................................... 86 8.1.2 Dobývání blok� odvrtáváním............................................... 87 8.1.3 Dobývání blok� vy�ezáváním ze skály ................................ 87

8.2 Volba optimální výšky lomové st�ny v závislosti na druhu trhavinové nálože.................................................................................................. 88

8.3 Rozpojování hornin individuálními náložemi .................................... 89 8.3.1 Metoda jednotlivých vývrt� v šikmé st�n� .......................... 89 8.3.2 Sklípkování vrt� ................................................................... 89

8.4 �adové odst�ely .................................................................................. 90 8.4.1 Organizace provád�ní �adových odst�el� ............................. 90

8.5 C1onové odst�e1y............................................................................... 91 8.5.1 Podmínky pro zavád�ní clonových odst�el� ........................ 92 8.5.2 Stanovení základních parametr� clonových odst�el�........... 92 8.5.3 Rozn�t náloží clonových odst�el� ........................................ 94

Obsah

- 5 (105) -

8.6 Plošné odst�ely ....................................................................................94 8.6.1 N�které zásady pro provád�ní plošných odst�el� .................94

8.7 Komorové odst�ely..............................................................................95 8.7.1 Podmínky pro provád�ní komorových odst�el�....................95 8.7.2 Rozmíst�ní komor.................................................................95 8.7.3 Dimenzování náloží komorových odst�el� ...........................97 8.7.4 Rozn�t náloží komorového odst�elu .....................................97

8.8 Obecné technicko-ekonomické porovnání komorových a clonových odst�el�................................................................................................98

8.9 Druhotné rozpojování hornin ..............................................................99 8.9.1 Rozpojování p�íložnými náložemi......................................100 8.9.2 Rozpojování vývrtovými náložemi.....................................101 8.9.3 Rozpojování termitem.........................................................101

9 BEZPE�NOSTNÍ P�EDPISY................................................................102 9.1 Zajišt�ní bezpe�nosti pracovišt� a okolí ...........................................102 9.2 Výstražné signály..............................................................................102 9.3 �ekací doby.......................................................................................103 9.4 Selhávky............................................................................................103 9.5 Ni�ení výbušin ..................................................................................104

10 Studijní prameny ......................................................................................105

Úvod

- 7 (105) -

1 Úvod

P�edložený text vychází z p�vodního textu skripta Tomek, J., T�žba, loma�ství a úpravnictví, které Doc. Ing. Ji�í Tomek, CSc. p�ipravil pro výuku stejno-jmenného p�edm�tu vyu�ovaného na bývalém oboru Technologie výroby sta-vebních hmot. V pozd�jší dob� se pak na p�echodnou dobu ujal výuky tohoto odborného p�edm�tu Ing. Vladimír T�hník z Výzkumného ústavu stavebních hmot Brn�.

V následné dob� zm�n v uspo�ádání studia a zavád�ní velmi úzce specializo-vaných p�edm�t� se dostal tento p�edm�t na okraj významu studované proble-matiky. V sou�asné dob� dochází k ur�ité inovaci p�edm�tu, vychází se p�itom z p�vodního rozsahu studované problematiky.

1.1 Cíle

P�edložen souhrn poznatk� o zp�sobech dobývání nerostných surovin vhodných k výrob� stavebních hmot, které je základem výrobních technologií, jež jsou studovány na oboru Materiálového inženýrství v rozsahu:

• T�žba a loma�ství,

• Úprava surovin.

Na problematiku tohoto p�edm�tu pak navazují další odborné p�edm�ty studia Materiálového inženýrství.

1.2 Požadované znalosti

Ke studiu tohoto p�edm�tu se nep�edpokládá znalost speciálních technologic-kých vlastností surovin, �tená� vysta�í se základními fyzikálními, matematic-kými poznatky z d�ív�jších odborných p�edm�t�.

1.3 Doba pot�ebná ke studiu

Obvykle nebude vyžadována v�tší �asová náro�nost než doba pot�ebná k p�e-�tení p�edloženého textu.

1.4 Klí�ová slova

T�žba nerostných surovin, užitné vlastnosti surovin, dobývání, dobývací prostor, vlastnosti pr�myslových výbušnin, využití expanzní práce výbušnin, teorie odšt�pu, odst�el, bezpe�nost práce v kamenolomu, zužitkování surovin pro zpracování.


- 8 (105) -

1.5 Metodický návod na práci s textem

P�edkládaný text tvo�í soubor zpravidla empirických poznatk�, které jsou se-staveny v logických souvislostech. Pro zvládnutí p�jde o jeho souvislé p�e�te-ní, promyšlení souvislostí a zodpov�zení na kontrolní otázky.

23 GEOLOGICKÝ PROZKUM

- 9 (105) -

2 Nerostné suroviny z geologického a technic-kého hlediska

2.1 Vznik a podstata hornin.

Horniny se rozd�lují na vyv�elé, usazené a p�em�n�né.

Vyv�elé horniny lze dále rozlišovat podle zp�sobu tuhnuti na hlubinné, žilné a výlevné. Hlubinné vyv�eliny vznikly utuhnutím hluboko pod povrchem a v d�sledku pomalejšího ochlazování docházelo u nich k vývoji v�tších krystal�. Nerostné sou�ásti, které se vylou�ily jako první, vykrystalovaly v podob� dob�e vyvinutých krystal�. Další sou�ásti, které tuhly pomaleji, byly již v další krystalizaci omezeny. Poslední, jako kup�. k�emen v žule, vypl�ují jen zbylé mezery.

Žilné vyv�eliny vznikaly z magmatu, které proniklo blízko k povrchu a utuhlo v podob� horninových žil. Výlevné horniny vznikly rychlým ztuhnutím mag-matu vyvrženého na povrch k�ry a proto jsou charakterizovány velmi �asto sklovitou strukturou. Formy útvar� t�chto hornin jsou dány p�edevším pohyb-livostí p�vodního žhavotekutého magmatu. Tak nap�. magmata bohatší na kys-li�ník k�emi�itý, mén� pohyblivá, byla vytla�ována na zemský povrch ve for-m� vyšších a strmých homolí. Magmata chudší na kysli�ník k�emi�itý a bohatší na kysli�ník železnatý, železitý a hore�natý, jež m�la v�tší pohyblivost, vytvá-�ela plošší p�íkrovy.

P�i všech t�chto pochodech docházelo i k složit�jším jev�m, kdy se nap�. od-m�šovaly již vykrystalizované složky, jež se znovu rozpoušt�ly ve vyv�rajícím magmatu apod.

Z technického hlediska je d�ležité i d�lení vyv�elých hornin podle jejich che-mického složení, daného zejména obsahem kysli�níku k�emi�itého, ur�ujícího jejich kyselost.

Pro kyselé horniny a obsahem Si02 nad 65% (žula, k�emi�itý porfyr), je charak-teristický výskyt volného k�emene, který se nesta�il vázat v živcích.

Polokyselé horniny obsahují k�emen pom�rn� z�ídka. Polozásadité a zásadité horniny mají obsah kysli�níku k�emi�itého již tak malý, že p�i tuhnutí magma tu mohly vznikat zásadit�jší plagioklasy, amfiboly, augit, olivin apod.

P�ehled o složení n�kterých d�ležit�jších zástupc� vyv�elin je patrný s následu-jící tabulky �. I.

Usazená horniny (sedimenty) lze zase d�lit na mechanická, chemická a usaze-niny organického p�vodu.

Mechanické usazeniny, vznikly dodate�ným zpev�ováním zbytku zv�tralých starších vyv�elých, usazených a p�em�n�ných hornin. Ty se spojovaly tmelem z jemných jílovitých sou�ástek a k�emenných zrnek, nebo tmelem, vylou�eným z roztok�, kolujících v pórech hornin. Nej�ast�ji šlo o tmel k�emi�itý, vápnitý neb železitý.

Nezpevn�né sedimenty jsou pak podstatou zemin.


- 10 (105) -

Tabulka �. I. Složení n�kterých d�ležit�jších vyv�elých hornin

sou�ást druh hornin

výlevná

Množství SiO2 v % hlavní vedlejší hlubinná

starší mladší

> 65 živec (K)

k�emen

slída

amfibol žula K�emi�itý porfyr

Liparit

rhyolit

60 Živec (K)

amfibol

Biotit

Augit

Syenit Bezk�emenný porfyr

Trachyt

tufy

55 Amfibol

Živec

(plagioklas)

Biotit

Augit

Diorit porfyrit �edi�

50 Pyroxen

Živec

(plagioklas)

magnetit Gabbra Diabas

melafyr

�edi�

< 50 Amfibol

Nefelin

slída Nefelinický

(eleolitický)

syenit

Nefelinický

(eleolitický)

syenit

Fonolit

< 50 Olivin

augit

Peridot pikrit limburgit

P�ehled o n�kterých mechanických usazeninách je uveden v další tabulce �. II.

Chemická usazeniny se na rozdíl od mechanických, zpev�ovaly p�i vylu�ování s vody krystalizací a mají v�tšinou krystalický sloh. Podle chemického složení lze takto rozlišit:

1. usazeniny uhli�itanová (vápence, travertiny),

2. usazená železná a manganová rudy,

3. usazeniny solných ložisek (s�l kamenná, anhydrit, sádrovec),

4. usazeniny k�emi�itá (sladkovodní k�emence, buližník, opál),

5. usazeniny fosfore�né.

V p�írod� jsou nejrozší�en�jší usazeniny uhli�itanové. Usazeniny solných loži-sek tvo�í v n�kterých útvarech významná ložiska pro pr�mysl (u nás sádrovec u Opavy a Spišská Nové vsi).

Usazeniny organického p�vodu zase vznikaly nahromad�ním pevných látek z živo�ich� nebo rostlin. Pat�í sem biochemické sedimenty (vápenaté) k�ída, dolomit, (k�emi�ité) diatomity, rohovce a usazeniny fosfátové. Z organických látek odum�elých organizm� se chemickou cestou vytvá�ely i ho�lavé usazeni-


- 11 (105) -

ny humusovité (rašeliny a uhlí) • také živice, tvo�ené uhlovodíky (kup�. ozoke-rit a asfalt).

Tabulka �. II P�ehled mechanických sediment� dle velikosti základních sou�ás-tí

Druh sedimentu

Hrubé usa-zeniny, pse-fity

St�edn� zrnité usazeniny, psamity

Jemné usazeniny, aleurolity

velmi jemné usazeniny, pelity

p�es 50 % �ástic má velikost Nad 2 mm

2,0 – 0,05 mm

0,05 – 0,01 mm Pod 0,01 mm

Nezpevn�né sedi-menty (zeminy) Sut�, št�rky písky

Spraše, hlíny Jíly

zpevn�né sedimen-ty

Brekcie, slepence

Pískovce, k�emence, droby, arkózy prachovce

jílovce (lup-ky), jílovité b�idlice

P�em�n�né (metamorfované) horniny vznikly jak známo v hlubinách zemské k�ry p�em�nou (p�ekrystalováním) usazených neb vyv�elých hornin. P�í�inou t�chto p�em�n byla zejména zvýšená teplota a tlak. Podle toho se v geologii rozlišuje p�em�na tlaková (dynamická), tepelná neboli dotyková (kontaktní) a oblastní (regionální).

P�i tlakové p�em�n� se ú�inkem horotvorného tlaku drtily horniny v pásmech v ostrohranné úlomky až v jemnou dr�, které se �asem op�t stmelily v tektonic-kou brekcii, neb v jemnozrnný nebo celistvý mylonit.

Kontaktn� se zase p�em�nily horniny, jež p�išly do styku se žhavotekutým magmatem. Práv� p�sobením jeho vysoké teploty sousední horniny p�ekrysta-lovaly a zm�nily své nerostné složení, sloh i stavbu. Malá magmatická t�lesa zp�sobila p�em�nu jen v t�sné blízkosti t�chto hornin. Velká hlubinná t�lesa ovliv�ovala p�em�nu do vzdálenosti n�kolika set metr� i kilometr�.

Oblastn� (regionáln�) p�em�n�né horniny nazývané též krystalické b�idlice, z nichž nejrozší�en�jší jsou ruly, svory, fylity a mramory, vznikaly v rozlehlých oblastech zemské k�ry ú�inkem tepla a všesm�rného tlaku, zp�sobeného vahou nadloží a nebo i ú�inkem jednosm�rného horotvorného tlaku. P�i t�chto pocho-dech, stejn� jako u p�edchozích, se na p�em�n� výrazn� podílely plyny a vodní para, unikající z magmatu. Za t�chto podmínek pozbyly p�vodní nerosty stabi-litu, p�ekrystalovaly a orientovaly se ve sm�ru horotvorného tlaku. Tím získaly horniny krystalický sloh deskovitou odlu�nost, neboli b�idli�natost (odtud také název krystalické b�idlice).


- 12 (105) -

2.2 Geotechnické vlastnosti hornin

Zajišt�ní praktické použitelnosti hornin je podmín�no p�edevším vhodnými petrografickými vlastnostmi, odvozenými z jejich základního nerostného slo-žení, podrobn�ji uvád�ného v publikacích o systematické mineralogii a petro-grafii.

Dále je závislé na struktu�e a textu�e hornin, které udávají, jak jsou jednotlivé nerostné sou�ásti v hornin� vyvinuty a prostorov� uspo�ádány.

Stejn� významné, zejména p�i t�žb� je i to, jak jsou horniny v jednotlivých lokalitách utvá�eny ze strukturn� geologického a tektonického hlediska.

Uvedení �initelé pak zásadním zp�sobem ovliv�ují pro technickou praxi t�žby, zpracování a využití hornin, d�ležité mechanicko-technologické vlastnosti.

Struktura a textura hornin

Máme-li na mysli strukturu (sloh) hornin, všímáme si jednotlivých nerostných zrn z hlediska jejich tvaru, velikosti, vývinu krystal� a vzájemného pom�ru jednotlivých minerál�. Textura (stavba) pak popisuje prostorové uspo�ádání jednotlivých složek. Sloh se zpravidla studuje mikroskopicky, kdežto stavba bývá patrná již pouhým okem.

2.2.1 Struktura hornin

U vyv�elých hornin se struktury d�lí na celokrystalické, polokrystalické a sklo-vité

První z nich, celokrystalické,vyskytující se v�tšinou u hornin hlubinných a n�-kterých žilných, jsou charakteristické tím, že jednotlivé nerostné sou�ástky jsou výrazn� krystalicky vyvinuty. Rychlejším ochlazením magmatu pak vzni-kaly slohy polokrystalické, p�i �emž se �ást p�vodní taveniny vylou�ila v krys-talech a �ást utuhla jako beztvará, sklovitá hmota. Velmi rychlým ochlazením ztuhlo magma ve sklovitou strukturu. Tak kup�. vznikla vulkanická skla.

Z usazených hornin pak mechanická sedimenty se nej�ast�ji vyzna�ují úlom-kovitým slohem, u n�hož se ješt� podle tvaru a velikosti sou�ástek rozlišuje sloh brekciovy (s ostrohrannými úlomky), slepencový a pískovcový (s úlomky zaoblenými).

Chemické usazeniny, mohou pak mít dle d�íve uvedeného, sloh jemn� až hrub� krystalický (kamenná s�l), celistvý (vápenec, travertin), zemitý (limonit) apod.

Pokud se týká p�em�n�ných hornin, charakteristi�t�jší struktury se vyskytují u hornin p�em�n�ných kontaktn� a u krystalických b�idlic.

U hornin kontaktn� p�em�n�ných je to zejména struktura dlažební (n�které rohovce), vyzna�ující se hlavn� zaoblením jednotlivých krystal�.

U struktur krystalických b�idlic jsou nerosty jen z�ídka kdy omezeny krystalo-vými plochami. Zde se rozeznává p�edevším strukturu homeoblastickou s p�ibližn� stejn� velkými sou�ástmi a porfyroblastickou, když jsou v základní hmot� rozmíst�ny sou�ástky v�tších rozm�r�.

Po rozdrcení základních sou�ástí intenzivním tlakem a po jejich dodate�ném zpevn�ní zde vznikly kone�n� struktury kataklastické.


- 13 (105) -

Textura hornin

Mezi charakteristické textury vyv�elin lze p�edevším po�ítat stavbu všesm�r-nou, bez pravideln�jšího uspo�ádání základních sou�ástí. Její p�íklad poskytují velmi �asto n�které žuly, diority a pod.

Z dalších, usm�rn�ných textur lze uvést kup�. rovnob�žnou texturu vyzna�ující se tím, že nerostné sou�ástky jsou se�azeny do rovnob�žných �ad. Proud�ní magmatu ovliv�ovalo u n�kterých výlevných hornin vznik podobných textur proudových.

U výlevných hornin, z nichž p�i tuhnutí magmatu unikaly plyny a pára, obsa-žené v magmatu, vznikaly zase pórovité textury.

Stavba usazených hornin je v d�sledku postupného usazováni nerostných sou-�ástek r�zného složení a velikosti, zpravidla z�eteln� rovnob�žná nebo vrstev-natá. Jen u n�kterých chemických sediment�, jako kup�. u kamenné soli a n�-kterých sádrovc� a také i u n�kterých mechanických usazenin, kup�. u moc-ných pískovcových vrstev je textura nez�etelná.

Hrubší úlomkovité usazeniny, zvlášt� št�rky a pískovce a z chemických sedi-ment� i travertiny se vyzna�ují uvedenou pórovitou texturou. S p�ibývajícím stá�ím t�chto hornin se však jejich póry postupn� zapl�ují tmelem, jenž se vy-lu�uje z roztok�, kolujících v pórech.

Z textur p�em�n�ných hornin jsou nejcharakteristi�t�jší typy, vyskytující se u krystalických b�idlic.

Je to p�edevším stavba b�idli�natá, která se projevuje se�azením sou�ástek, jako je nap�. slída a živec, v rovnob�žné �ady. Dále je to plástevná stavba, kde se st�ídají pruhy, vyzna�ující se r�zným nerostným složením.

Struktury a textury mají velký význam i p�i praktickém oce�ování hornin a sice jak z hlediska další úpravy kup�. zdrob�ováním, tak p�i jejich opracování a využití jako stavebního materiálu. U vyv�elých hornin pak velikost zrn, jejich vzájemné spojení a uspo�ádání, podstatn� rozhodují o upot�ebení kamene v technické praxi.

Stejnom�rn� zrnité horniny poskytují zpravidla dobrý materiál pro kamenické práce, nebo� se dob�e opracovávají. Velikost zrna rozhoduje o jejich trvanli-vosti v atmosférických podmínkách, po p�ípad� i o jejich mechanické pevnosti. Jemnozrnn�jší odr�dy bývají stálejší a pevn�jší nežli odr�dy hrubozrnné, které snáze v�trají a drolí se. Jejich úprava zdrob�ováním je však n�kdy nesnadná, vzhledem k tomu, že mají sklon vytvá�et tvarov� mén� výhodné frakce.

Pro zpracování a úpravu hornin jsou d�ležité i textury.

Tak kup�. pevnost hornin se stavbou paralelní a b�idli�natou je v�tší ve sm�ru kolmém na plošné rozložení sou�ástek, než rovnob�žn� s nim. Naproti tomu nasákavost a stla�itelnost jsou v�tší ve sm�ru usm�rn�ní.

2.2.2 Úložné pom�ry hornin

P�i provád�ní vlastní t�žby je d�ležité p�edevším malost úložných pom�r� v ložiscích hornin. Ložiskem zde rozumíme nahromad�ní technicky d�ležité horniny, p�i�emž �ást ložisek, která lze ekonomicky vyt�žit, vytvá�í tzv. bloky zásob.


- 14 (105) -

Úložné pom�ry tvo�í souhrn p�irozených vlastností hornin a podmi�ují zaklá-dání lom� i volbu technologie vlastní t�žby.

Pro úložné pom�ry vyv�elin jsou p�edevším charakteristická hlubinná magma-tická t�lesa. Mezi n� pat�í mohutná t�lesa nepravidelného tvaru (masivy - ba-tholity), která vznikla ztuhnutím magmatu v hloubi zemské kury, obr.�. 1. Smrš�ováním tuhnoucích magmatických t�les vznikaly v okolí pukliny, jež se vypl�ovaly magmatem.

Obr.�. l Podpo-vrchová magma-tická t� lesa

a - batholit, b - lakolit, c - so-pouch, d - ložní žíla, e - pravá žíla

Vyv�eliny vytvá�ely i další podpovrchová t�lesa. Mezi n� lze za�adit sopouch a pravé žíly, které vznikly proražením vrstev zemské k�ry magmatem. Protla�i-lo-li se magma mezi vrstvy, vytvo�ilo ložní žíly,uložené rovnob�žn� s vrstva-mi, nebo �o�ky (lakolity), charakteristické rovn�ž rovnob�žným uložením, ale v�tší mocností.

Ztuhnutím magmatu na zemském povrchu pak vznikla u vyv�elin kone�n� i povrchová magmatická t�lesa. Rozlila-li se na povrchu �ídká bazická láva (dia-basová, �edi�ová), vytvá�ela rozlehlé lávové p�íkrovy nebo proudy. Viskózn�j-ší kyselá magmata (andesit, zn�lec) pak zase vytvá�ela vyšší kupy.

Sedimentární horniny jsou uloženy ve vrstvách p�edstavujících vždy ur�itá sedimentární období. Tyto vrstvy jsou p�erušeny spárami. N�kdy jsou podobné vrstvy nad sebou uloženy zcela rovnob�žn�. V tomto p�ípad� jde o uložení souhlasné - konkordantní. Nastaly-li po uložení vrstev n�jakého souvrství po-hyby zemské k�ry, byla sedimentace do�asn� p�erušena a v normálním, vrstev-natém sledu pak n�které vrstvy i souvrství chyb�jí. Tehdy jde o tzv. nesouhlas-né (diskonkordantní) uložení, jež je p�i t�žb� p�í�inou �astých komplikací.

P�em�n�né horniny mají úložné pom�ry velmi rozmanité. U nich je nej�ast�jší b�idli�naté uložení, p�ipomínající sedimenty.

Uvád�né úložné pom�ry jsou velmi �asto komplikovány poruchami geologic-kých t�les. Jako jsou st�ihy, dislokace, prohyby, vrásn�ní apod., jejichž hodno-cení z hlediska t�ž by spadá pak do specielního oboru, tektonické geologie.

2.2.3 Odlu�nost a puklinatost hornin

Charakteristickým znakem pevných hornin je dále jejich d�litelnost podle od-lu�ných ploch. Podle vzniku rozlišujeme odlu�né plochy prvotní (primární), jež vznikaly u vyv�elin p�i tuhnutí smrš�ováním magmatu, u sediment� p�i uklá-dání jednotlivých vrstev.


- 15 (105) -

P�i tom vznikaly spáry, jež lze rozd�lit na pukliny (z�etelné mezery mezi od-lu�nými plochami) a trhliny (spáry ješt� uzav�ené).

D�litelnost podle t�chto ploch tvo�í obecn� odlu�nost hornin.

Druhotné (sekundární) odlu�né plochy vznikaly až dodate�n�, p�sobením ho-rotvorných tlak�. Vznikaly práv� v místech, kde byla pevnost hornin uvede-nými tlaky p�ekonána. D�litelnost podle t�chto ploch je zase známa pod po-jmem puklinatosti nebo také trhlinatosti hornin.

Z praktického hlediska t�žby a zpracování hornin jsou významné zejména pr-votn� odlu�né plochy u vyv�elin. Vzhledem k tomu, že se magma nejrychleji ochlazovalo u po vrchu, kde se tvo�ila zemská k�ra, ší�ilo se i smrš�ování ve sm�ru svislém k povrchu a docházelo za daných podmínek k odd�lování vrs-tev, rovnob�žných s povrchem. Takto vznikla odlu�nost deskovitá (zn�lec). U žul p�istupuje zpravidla ješt� další dvojice puklin,k výše uvedeným kolmá. Vznikaly tím, že odpor sou�ástí proti porušení v daném rovnob�žném sm�ru, zpo�átku nepatrný, vzr�stal se vzdáleností od povrchu. Brzy se vyrovnal odpo-ru sou�ástí proti porušení ve sm�ru svislém, p�ípadn� jej i p�ed�il. tím se vy-tvo�ila sí� puklin ve t�ech sm�rech na sob� kolmých, p�i �emž vznikla tzv. kvádrová odlu�nost. U �edi�� je kup�. dále známa i odlu�nost sloupovitá, cha-rakterizovaná �ty�- a vícehranými sloupci. S p�ibývající hloubkou se tento typ odlu�nosti stává obvykle mén� výrazný. U n�kterých hornin probíhalo smršt�ní centricky kolem ur�itých st�edisek v magmatu za vzniku kulových, soust�ed-ných puklin, kolem kterých se hornina p�i v�trání rozpadla na kulovité útvary, charakterizující kulovitou odlu�nost (silurské diabasy).

Zejména odlu�nost je d�ležitou vlastností, ovliv�ující t�žení a další zpracování

hornin. Je-li vyvinuta odlu�nost kulovitá, hodí se hornina pro zpracování na stavební

kamenivo. Horniny a kvádrovou odlu�ností lze využít pro výrobu dlažebních kostek, dekora�ních desek apod. Je-li zde vyvinuta, odlu�nost siln�ji podle jednoho sm�ru, lze n�kdy s úsp�chem získávat velké bloky technologií výlo-mu, s minimálním použitím trhacích prací.

Pro t�žbu je zejména zna�n� d�ležitá puklinatost hornin. Je to �asto rozhodující vlastnost pro zakládání lom�, pro zp�sob t�žby a stanovení druhu výrobku.

2.3 Technické vlastnosti hornin

Zjiš�ování technických vlastností hornin souvisí p�edevším s jejich petrogra-fickým pr�zkumem. Ten se provádí na vzorcích o velikosti asi 10 x 8 x 4 cm, odebraných z r�zných míst lomu. Pro mechanické zkoušky slouží obvykle vzorky v�tších rozm�r� (30 x 30 x 15 cm).

P�i petrografickém pr�zkumu se makroskopicky vyšet�uje vzhled, barva, nav�t-rání, textura, primární odlu�nost, stav lomové plochy a dutiny. U zrnitých hor-nin velikost, tvar, neporušenost zrn apod.

Mikroskopicky se dále zjiš�uje struktura, nerostná složení, zastoupení hlavních a vedlejších nerostných složek, u sediment� množství a jakost tmele, pórovi-tost, po p�ípad� i jiné vlastnosti.


- 16 (105) -

Vzhled a barva

Posuzuje se v�tšinou b�žným odhadem. Barva se �ídí druhem a množstvím p�evažují cích petrografických složek, což platí zejména u jemnozrnných hor-nin. K bezbarvým nebo sv�tlým nerost�m pat�í zejména k�emen, n�které živce, muskovit, vápenec, dolomit, sád rovec. K barevným a tmavým nerost�m se zase po�ítá hlavn� amfibol, augit, biotit, olivin. �istá barva s leskem poukazuje zpravidla na nenav�tralou horninu, zatímco ne�istou barvu a matný vzhled mají obvykle horniny nav�tralé.

Tvrdost

Tvrdost hornin je dána tvrdostí jejich základních nerostných sou�ástí, u nichž pak závisí na pevnosti vazby mezi �ásticemi strukturní m�ížky. �ím menší je zde vzdá lenost hmotných �ástic, tím pevn�jší bývá vazba i tvrdost a naopak.

2 technického hlediska zpracování hornin rozumíme pak tvrdostí odpor, který klade kámen proti pronikání jiného p�edm�tu. Mimo uvedené tvrdosti základ-ních nerostných složek, závisí tvrdost hornin i na struktu�e a textu�e a odtud i na pevnosti horniny.Tvrdé horniny mají v�tšinou tlakovou pevnost v�tší než 100 MPa st�edn� tvrdé 40 až 100 MPa, m�kké pod 40 MPa. Posuzováno dle Mohsovy stupnice, lze považovat horniny stupn� I až III za m�kké, stupn� IV až VII za st�edn� tvrdé a stupn� VIII za velmi tvrdé.

Z technologického hlediska vrtání hornin však závisí tvrdost i na zp�sobu pro-nikání pevného t�lesa do horniny (nárazem, obrusem, nebo kombinací t�chto zp�sob�) a na tvaru profilu tohoto t�lesa.

Pevnost hornin.

Kriterium pro posuzování pevnosti hornin je dáno zp�sobem jejich využití a je proto n�kolikeré. Hodnotí se jednak pevnost v tlaku (na zkušebních krychlích nebo vále�cích) a sice dle maximálního nap�tí v tlaku, p�i n�mž se zkušební vzorek poruší. Mén� �asto se zkouší pevnost v prostém tahu, jež �iní asi 5 % z tlakové pevnosti a pevnost v tahu za ohybu. P�i hodnocení použitelnosti sta-vebních kameniv je významná i pevnost v otluku, jež se stanoví ze ztráty na váze kameniva ur�ité frakce, otloukaného normovým zp�sobeni v otá�ejícím se bubnovém za�ízení. Podobnou charakteristiku má i zjiš�ování pevnosti v rázu, aplikované u hrubšího kameniva (frakce nad 40 mm), ur�ené ho kup�. pro vý-stavbu kolejových loží. I zde se stanoví ztráta na váze zkoušeného kamene da-né frakce, na n�jž dopadá standardní kladivo v p�edepsaném po�tu ráz�.

Nasákavost

Charakterizuje u horniny schopnost p�ijímat vodu póry, danými vznikem hor-niny a odtud její texturou a strukturou. V praxi se udává nej�ast�ji jako tzv. zdánlivá pórovitost z toho d�vodu, že se ur�uje dle obsahu pór�, p�ístupných pro vnikání kapaliny z povrchu hornin a to v d�sledku kapilárních sil p�i p�so-bení atmosférických vliv�, nebo hydrostatickým tlakem p�i pono�ení v kapali-n�. Z technologického hlediska je stanovení nasákavosti obvykle d�ležit�jší,


- 17 (105) -

než stanovení celkového obsahu pór�, vyžadující složit�jší p�ípravu a m��ení vzorku.

Vyšší nasákavost hornin je pro praxi nevýhodná, nebo� snižuje pevnost a hou-ževnatost hornin, podporuje v�trání a to jednak p�ímo, jestliže voda m�že v pórech vyluhovat horninu, jednak nep�ímo, když se voda v pórech m�ní v led, jenž horninu trhá. U hutných hornin bývá nasákavost menší než 0,5% obj., u slab� pórovitých 2,5 až 5 %, u zna�n� pórovitých nad 5 % obj.

S nasákavostí souvisí i vysychavost hornin, daná schopností odpa�ování fyzi-káln� vázané vody z pór� a kapilár za vyšší teploty. Za t�chto podmínek tvo�í voda v pórech páru, která svým tlakem z pór� uniká, ale také tímto tlakem na st�ny pór� zv�tšuje celkovou pevnost horniny. Naproti tomu kámen, �erstv� ze skály vylomený, který má vyšší obsah vlhkosti, ve form� tzv. vlhkosti skalní, lze kup�. zase lépe zdrob�ovat než p�i jeho dlouhodob�jším uložení v rozvalu. Podobn� lze také snadn�ji kamenicky opracovat horniny s vyšším obsahem vlhkosti než suché.

Mrazuvzdornost

Je závislá na nasákavosti a množství vody v pórech horniny a vyjad�uje odol-nost kamene proti st�ídavému p�sobení mrazu a tání. P�i zmrznuti je jak známo porušována hornina tlakem ledu, který vypl�uje její póry. Je t�eba mít na mysli i to, že u n�kterých hornin se p�i jejich zmrznuti jeví i ur�ité zpevn�ní v d�-sledku nap�tí ledu v pórech.

Mrazuvzdornost se v�tšinou zkouší jen u hornin, jejichž nasákavost je v�tší jak 1,5 % obj.a pevnost v tlaku menší než 100 MPa a to b�žným zp�sobem pomocí zmrazovacích cykl�, zp�soby popsanými v p�íslušné norm�.

Mimo uvedené, lze zkoušet i další fyzikální vlastnosti kamene, vyžaduje-li to druh a povaha jeho použití, pop�ípad� zp�sob jeho dalšího zpracování. V tako-vém p�ípad� je nutno použít metod a zkušebních postup� dle norem, neb zku-šebních postup� schválených státní zkušebnou.

Zvláštní kapitolu pak tvo�í mechanicko-technologické zkoušky drobných a hrubších t�žených nebo drcených kameniv pro stavební ú�ely. Mimo uvedenou pevnost v otluku

a rázu je to p�edevším zjiš�ování zrnitosti, tvarového indexu, odlišných a od-plavitelných �ástic, reaktivnosti a humusovitosti kameniva, které jsou zde p�edm�tem hodnocení.

Podrobn�jší popis zkoušek a požadovaná kvalitativní kriteria vlastností kame-niva jsou op�t obsaženy v p�íslušných normách.

2.4 Porušování hornin

V technické praxi využívání hornin pro stavební ú�ely nelze zanedbávat ani jejich odolnost proti pov�trnostním vliv�m. Podstatn� ji ovliv�ují bu sou�ásti škodlivin v hornin� již p�ítomných (kyzy, organická látky), nebo škodlivé lát-ky, které v hornin� vznikají vlivem pov�trnostních podmínek dodate�n�.


- 18 (105) -

Nejvíce odolávají vliv�m pov�trnosti nerosty jako k�emen, �erstvý muskovit, cordierit, �erstvý biotit, epidot. Mén� odolné jsou matné živce, zejména pak nefelin a leucit, dále olivín, vápenec a dolomit. Neodolné jsou kone�n� siln� nav�tralé živce, pyrit, markazit, sádrovec a anhydrit.

Pr�b�h zv�trávání hornin, jako hlavní pr�vodní jev zhoršování jejich kvality, je závislý na mnoha fyzikálních a chemických vlivech.

Z fyzikálních vliv� je to zejména vn�jší tlak, tepelné a objemové zm�ny, vliv mrazu, vliv látek krystalizujících a znovu se rozpoušt�jících v pórech horniny.

P�sobení chemických vliv� je p�i v�traní hornin charakterizováno n�kterými chemickými pochody.

Jde kup�. o hydrataci, p�i níž jak známo váží n�které nerosty chemicky do svých m�ížek vodu, jako je tomu nap�. p�i p�em�n� anhydritu v sádrovec. M�že jít i o oxidaci, jež je zejména u sirník� p�í�inou jejich p�em�ny na hydroxidy za sou�asného uvol�ování škodlivé kyseliny sírové dle reakce

4 FeS2 + 15 02 + x H2O → 8 H2S04 + 2 Fe203 (x - 8) H2O

Uplat�ovat se m�že i karbonatizace alkalických hydroxid�, uvol�ujících se zejména p�i hydrolýze n�kterých nerost�, jako t�eba muskovitu.

Z hlediska chemického v�trání je velmi nep�íznivá i hydrolýza, projevující se zejména u zásadit�jších hornin. Jejím ú�inkem podléhají rozkladu živce i jiné hlinité k�emi�itany za vzniku vodnatých k�emi�itan�, jako je kaolinit a jiné jílovité nerosty. P�i tom p�echázejí do roztoku alkalické kovy za spolup�sobení zmín�né již karbonatizace jako uhli�itany. P�íkladem toho m�že být první fáze hydrolytického št�pení ortoklasu na kaolinit a hydroxid draselný dle reakce

K20 . A1203 . 6 Si02 + 3 H20 → 2 KOH + Al2O3. 2 SiO2. 2 H2O

Bez významu nez�stává ani p�sobení mikroorganism� a rostlin, zp�sobující biologické v�trání hornin tím, že je rozleptávají ú�inkem vylu�ovaných orga-nických kyselin a kyseliny uhli�ité.

K omezení vlivu pov�trnosti a tím i k zvýšení trvanlivosti, což je hlavn� aktu-ální u dekora�ních hornin, p�ispívá p�edevším taková jejich povrchová úprava, zejména lešt�ním, jíž se zajiš�uje ucpání povrchových pór� a kapilár horniny a tím se �áste�n� zamezí pronikání škodlivých atmosférických a jiných vliv�. P�íslušná ochranná opat�ení a pot�ebné p�ípravky k této ochran� jsou kup�. uvedeny v souborné publikaci Vav�ín F., Kr�ma R., Chemické p�ípravky ve stavebnictví z roku 1962.

2.5 Mechanicko-technologická vlastnosti kamene z hlediska jeho t�žby a zpracování

Tyto vlastnosti hornin jsou op�t dány p�edevším uvedenými geotechnickými vlastnostmi a ur�ují mimo jiné zp�sob t�žby a další zpracování kamene. Z hle-diska t�žby lze k nim po�ítat lámatelnost kamene ze skály, vrtatelnost, trhatel-nost a st�ílitelnost, z hlediska dalšího opracování nebo úpravy kamene vý-znamnou štípatelnost, �ezatelnost, kamenickou opracovatelnost a drtitelnost.


- 19 (105) -

Lámatelnost kamene je dána zejména odlu�ností a puklinatostí hornin, �ímž se ur�ují vhodné zp�soby lámání bu prostým pá�ením klíny a sochory, nebo podle pot�eby i s využitím trhavin.

Vrtatelnost kamene je dle d�íve uvedeného dána pevností horniny v rázu neb její odolností proti obrusu a sice s ohledem na zvolený nárazový, rota�ní, neb i jiný zp�sob vrtání horniny.

St�ílitelnost hornin zase závisí na odporu, jenž kladou nárazu explodující trha-viny a tlaku výbuchových plyn�. Vedle druhu použité trhaviny je st�ílitelnost hornin ovlivn�na zejména jejích tvrdostí a mechanickou pevností.

Poslední dv� uvedené vlastnosti hornin bývají slu�ovány pod pojem dobýva-telnosti. Polokvantitativní vyjád�ení závislosti dobývatelnosti (st�ílitelnosti a vrtatelnosti) na kvalit� hornin je uvedeno v následující tabulce �. III

Tabulka �. III. Dobývatelnost hornin

Hornina st�ílitelnost rychlost vrtá-ní v cm/min

*1)

Pevné a houževnaté �edi�e, k�emence

kompaktní �edi�e, diabasy, diority, droby, granulity

Pevné žuly, porfyry, hadce

Velmi t�žká

1 až 3

2 až 4

2 až 4,5

rula, syenit, gabbro, porfyrit

Pevné vápence, pískovce, slepence t�žká

2,5 až 5

3 až 6

magnezit, andezit, mén� pevné žuly

mén� pevné ruly, porfyrity, droby

mramory, dolomity

st�ední

3,5 až 7

4 až 8,5

5 až 10

pískovce, pís�ité b�idlice

travertin, slinitý pískovec lehká

6 až 13

9 až 18

Jílové b�idlice

M�kké pískovce

Pevné št�rky

velmi leh-ká

10 až 15

25

25

*1) Poznámka: Rozumí se vrtání otvor� o pr�m�ru 40 mm p�íklepovou vrta�kou o hmotnosti 20 až 25 kg

Nutnost správného plánování loma�ských prací, volba vhodná mechanizace, sestavo vání rozpo�t� a norem si vynutily i další podobná, rovn�ž pouze p�i-bližná kriteria hornin podle velikosti jejich odporu p�i dobývání.

Tak se kup�. setkáváme s kriteriem tzv. rozpojitelnosti, jíž se rozumí množství

a obtížnost vykonané práce, spojené a rozpojováním hornin nebo zemin a z ní vyplývající volba prost�edk� p�im��ených k jejich rozpojeni. Dle tohoto krite-ria lze rozd�lit horniny do 7 skupin na


- 20 (105) -

I Sypné

II Rypné

III Kopné

IV Drobivé

V snadno trhatelné

VI Nesnadno trhatelné

VII Velmi nesnadno trhatelné

Podobn� se vžilo i hodnocení hornin dle t�žitelnosti, jíž se zase rozumí souhrn prací a náklad� spojených a rozpojením horniny, v�etn� naložení a dopravy rozpojené horniny do ur�ité vzdálenosti.

Podle d�ív�jší �s. normy 1171 - 1935 - Práce zemní rozt�iuje horniny obdob-n� do 7- stup�� rozpojitelnosti a do 4 t�žních t�íd dle tabulky 2. IV.

Tabulka �. IV Rozd�lení hornin podle t�žitelnosti

T�žní t�ída

Stupe� popis horniny Prost�edky k rozpojování

a-horniny sypné nesoudržné zeminy, kyprý písek I

b-horniny rýpne soudržné zeminy, ulehlá ornice, píse�né hlíny, su�

c-horniny lehce kopné

ulehlý hlinitý písek, št�rková hlína, št�rk 4 až 7 cm

d-horniny st�edn�

bažinatá p�da, ulehlá su�, siln� zv�tralé neb vrstevnaté skály, lo-mový kámen 7-15 cm

II

e-horniny t�žce kopné

št�rk promíšený jílem, m�kké pís-kovce a opuky, siln� zv�tralé vy-v�eliny a krystalické b�idlice, roz-vály lomového kamene po odst�elu

ru�ní nástro-je, event. strojní roz-pojovací mechanismy

III f-drobivé skály pevné, nezv�tralé horniny, drobivé, tvrdé pískovce, snadno trhatelné horniny, suti z balvan�, zmrzlá p�da

IV g-ostatní horni-ny

horniny nesnadno a velmi nesnad-no trhatelné

Trhaviny a strojní roz-pojovací mechanizmy

Pokud se týká dalších technologických vlastností hornin, jež ur�ují obtížnost jejich opracování zejména v hrubé a jemné kamenické výrob�, nelze v�tšinou, pro p�ílišnou specifi�nost p�ípad�, stanovit závislost mezi ur�itou, z tohoto hlediska d�ležitou vlastností horniny, a zp�sobem jejího opracování ani rela-tivn�.

Tak kup�. štípatelnost se pouze klasifikuje jak dalece je možno d�lit kámen ve vztahu k jeho uložení v lokalit� a vzhledem k jeho textu�e.


- 21 (105) -

�ezatelnost kamene je zase dána podobn� jako lámatelnost p�irozenou odlu�-ností a pevností horniny. Na nich je závislá i volba �ezných nástroj� jako jsou pro b�žné horniny listové nebo kotou�ové pily, pro m�k�í horniny pak i ocelo-vá lana. P�i �ezání desek a blok� je t�eba p�i tom vést �ez vždy kolmo k hlavní odlu�né ploše. Výrobky �ezané po odlu�ných plochách totiž snadn�ji v�trají, což se zvlášt� projevuje p�i �ezání usazených hornin.

Kamenická opracovatelnost udává zp�sobilost kamene k opracování speciel-ním kamenickým ná�adím neb strojním za�ízením. Je mimo jiné závislé na pevnosti kamene v rázu a otluku, dále na tvrdosti a velikosti základních nerost-ných zrn, což je z v�tší míry dáno strukturou a texturou.

Vyv�elé horniny obsahují velmi �asto zna�n� tvrdé živce a k�emen ve velkých zrnech, která zna�n� zhoršují opracovatelnost. Výhodn�jší jsou z tohoto hle-diska st�ed n� neb jemn� zrnité horniny. Zna�n� nevýhodnou je pro opracova-telnost p�ítomnost št�pných nerost�, jako jsou sv�tlé a tmavé slídy, jež zt�žují dosažení rovného a hladkého povrchu.

Leštitelnost kamene je obdobn� závislá na tvrdosti, struktu�e a textu�e hornin. Dob�e leštitelné jsou horniny ze stejnorodé základní hmoty a z nerost� stejné tvrdosti. Horniny r�znorodé, s velmi odlišnou základní hmotou zrn jsou nelešti-telné (pískovce, slepence, opuky a horniny obsahující slídu).

Drtitelnost kamene je d�ležitá zejména pro jeho úpravu v zdrob�ovacím proce-su.

Umož�uje posuzovat schopnost mechanického rozpadu kamene p�i drcení tla-kem mezi �elistmi nebo nárazem. I když je této vlastnosti v�nována zvláštní pozornost v p�ednáškových textech o úpravnictví nerostných surovin, je možno již na tomto míst� uvést, že p�esn�jší stanovení drtitelnosti je rovn�ž velmi obtížné jelikož i hornina ze stejné lokality se ne drtí stejn� snadno, pon�vadž má zpravidla v r�zných vrstvách r�znou kvalitu. Drtitelnost nelze jednozna�n� odvozovat ani z tlakové pevnosti hornin. Je možné pouze relativní srovnání drtitelnosti hornin na ur�itém zdrob�ovacím stroji.

Horniny lze podle drtitelnosti rozd�lit do n�kolika skupin, p�i�emž se jejich drtitelnost srovnává s drtitelnosti základní horniny, kterou je u nás diabas nebo moravská droba, jejíž drtitelnost se pokládá za 100 % . P�i drcení ostatních hornin kup�. na �elis�ovém drti�i, je drtitelnost melafyru a k�ehkých vápenc� 120 až 125 %, ruly, amfibolitu a m�k�í žuly 90 až 95 %, �edi�e a b�žné žuly 80 až 85 %, tvrdého �edi�e 60 až 80 %.

Kontrolní otázky

1) Sestavte hierarchii rozd�lení hornin

2) Vymezte obsah pojm� textu a struktura hornin.

3) Uve�te hlavní technické vlastnosti hornin.

4) Vyjmenujte stupn� tvrdosti hornin podle Mohse.

5) Uve�te mechanicko-technologické vlastnosti hornin z hlediska t�žby hornin.


- 22 (105) -


Mezi všeobecné úkoly geologického pr�zkumu pat�í p�edevším to, aby se co nejvíce využilo p�írodního bohatství zem�, p�edevším se zajišt�ním co nejv�t-šího množství rud neželezných a vzácných kov� a st�edn� bohatých železných rud. V rámci geologického pr�zkumu je déle t�eba ov��it další zásoby pro t�ž-bu paliv a naftový pr�mysl. Pro výrobu stavebních hmot pak zajistit pr�zkum-nými pracemi surovinovou základnu pro t�žbu kamene, št�rkopísku a cihlá�-ských hlín v krajích, kde je p�íslušných surovin nedostatek. Dále ov��it nová ložiska cementá�ských surovin, vápenc�, kaolin�, keramických a žáruvzdor-ných jíl�, magnesit�, sklá�ských písk� apod.

Podobné zajiš�ování surovin je n�kolikafázové a jeho sled je možno rozd�lit na vyhledávání a pr�zkum ložiska,

3.1 Vyhledávání ložiska

Vyhledávání (prospekce) surovin lze za�adit do geologického event. geofyzi-kálního pr�zkumu, jehož úkolem je nejprve objevení nahromad�ní pr�myslov� významné suroviny a zásadn� je odlišit od pouhého mineralogického výskytu. Podle druhu surovin lze rozd�lit ložiska do �ty� skupin a to na

I barevné a vzácné kovy

II �erné kovy

III uhlí

IV nerudné suroviny (v�etn� ložisek kamene a št�r-kopísku)

Podle rozsahu a nápln� pak jde o vyhledávání p�edb�žné neb podrobné.

P�edb�žné vyhledávání sleduje p�edevším na základ� geologického studia ob-lasti vymezení výskytu nerostné suroviny z tektonického a petrografického hlediska. Jsou �ástí geologického mapování.

Podrobné vyhledávání má zase za úkol lokalizovaný výskyt zhodnotit po strán-ce hospodá�ské a rozhodnout, zda je možné pr�myslové využití suroviny. Další sledování takto vyhodnoceného ložiska již spadá do oboru vlastního geologic-kého (ložiskového) pr�zkumu.

3.2 Geologický pr�zkum ložiska

Tento pr�zkum se d�lí dle r�zných hledisek, nej�ast�ji podle ú�elu a posloup-nosti.

Z hlediska ú�elu jeho provád�ní je to zejména pr�zkum

a) ložiskový, jehož cílem je ov��ovat zásoby surovin,

b) hornicko-technický (p�i podzemním t�žení), p�i n�mž se zjiš�uje velikost horských tlak�, obtížnost ražení podzemních d�l,


- 23 (105) -

c) technologický, který se kone�n� zabývá zp�sobem a metodou t�žby.

Sem možno za�adit i tzv. aplikovaný geologický pr�zkum, který se provádí s cílem dokonalého ov��ení technologických vlastností zjišt�né suroviny a to nejen z hlediska t�ž by, ale i eventuelního dalšího pr�myslového zpracování suroviny. Uvedené druhy pr�zkumu spolu velmi úzce souvisí a zpravidla se provád�jí sou�asné.

Podle posloupnosti lze zase d�lit pr�zkum na p�edb�žný, podrobný a pr�zkum provád�ný b�hem t�žby.

P�edb�žný geologický pr�zkum sleduje p�edb�žné stanovení rozm�r�, polohy, jakosti a dobývacích podmínek dle stávajících geologických podklad� a na základ� podrobné rekognoskace terénu, p�i�emž se tém�� nevyužívá pr�zkum-ných d�l v terénu. Výsledky t�ch to zjišt�ní mohou kup�. sloužit k vypracování investi�ního úkolu t�žby.

Podrobný geologický pr�zkum zjiš�uje podrobn� geologickou stavbu ložiska, jeho tvar, jakost a rozd�lení surovin podle jednotlivých druh�, geologických, hydrogeologických a technologických podmínek t�žby. Zde se již využívá bo-haté sít� pr�zkumných d�l.

Pr�zkum provád�ný b�hem t�žby ov��uje a up�es�uje výsledky podrobného geologického pr�zkumu a uplat�uje se hlavn� na okrajích ložiska, v tektonic-kých poruchách, kde nebyly zjišt�ny d�ív�jším pr�zkumem pot�ebné podrob-nosti. Zajišt�ní plynulé zásobování surovinou se zajiš�uje podrobn�jším hod-nocením geologických pom�r� u t�žební st�ny.

3.3 Klasifikace zásob nerostných surovin

Výrobní kapacity dobývání a zpracování nerostných surovin je t�eba budovat tak, aby byly rentabilní a to p�edevším z hlediska zajišt�ní dostate�ných dlou-hodobých zásob kvalitních surovin.

Uvedeným geologickým pr�zkumem se zjiš�ují p�edevším bilan�ní zásoby nerostných surovin, vyhovující pr�myslovému t�žení a dalšímu využití. Odd�-len� se zajiš�ují i ne bilan�ní zásoby, zatím nedobyvatelné pro nízký obsah užitkových složek, nebo malou mocnost ložisek, jež tvo�í eventuelní zásobu pro budoucnost.

Podle r�zného rozsahu a podrobnosti provedení geologického pr�zkumu je t�eba uvést, že ani u bilan�ních zásob nejsou prov��ená neb vypo�tená množ-ství surovin v ložiscích vymezena se stejnou p�esností a spolehlivostí. To se pak vyjad�uje za�azením lokality do p�íslušné kategorie zásob. Dle stupn� pro-vedeného geologického pr�zkumu se rozd�lují suroviny do �ty� kategorií zásob - A, B, C1 a C2.

Zásoby kategorie A jsou podrobn� prozkoumány díly geologického pr�zkumu, v�etn� dostate�né sít� vrt� a štol. Pat�í sem ty �ásti ložiska, kde jsou dostate�n� známy úložné, hydrogeologické a t�žební pom�ry, jež jsou dostate�ným pod-kladem pro vypracování vhodného zp�sobu otvírky lomu.


- 24 (105) -

Zásoby kategorie B jsou prozkoumány vrty a d�lními pracemi �id�eji než je tomu u kategorie A. Hydrogeologické pom�ry a podmínky pro t�žbu jsou však dostate�n� známy.

Zásoby kategorie C1 jsou zajišt�ny jen �ídkou sítí vrt� a d�lních d�l. Geologic-ké pom�ry se odvozují ze zásob kategorie A a B, s nimiž tyto zásoby zpravidla souvisí. Hydrogeologické pom�ry jsou zde známy jen povšechn�.

K zásobám kategorie C2 pat�í kone�n� ty, jež jsou pouze p�edpokládané na základ� geologických a geofyzikálních údaj�, ov��ených pouze mén� náro�-nými pr�zkumnými terénními pracemi.

3.4 Provád�ní geologického pr�zkumu

K základním díl�m geologického pr�zkumu, sloužícím k zajiš�ování pot�eb-ných vzorku ze sledovaných lokalit pat�í a) rýhy, výkopy a odkopy,

b) šachtice,

c) vrty a

d) štoly.

Rýhou se rozumí zá�ez o ší�ce 0,8 až 1,5 m. Její délka musí p�esahovat hloubku a úklon st�n musí být volen tak, aby se rýha samovoln� nesesypávala. Obdobn� provád�né zá�ezy o ší�ce v�tší jak 1,5 m, se stejnými požadavky na délku, hloubku a úklon st�n, jmenujeme výkopy. Široký zá�ez do svahu s vodorovnou po�vou je odkop. Svislé zá�ezy bez výztuže je dovoleno provád�t nanejvýše do hloubky 3 m a to pouze v soudržných horninách.

Pr�zkumné dílo o p�dorysné �tvercové nebo kruhové ploše cca 2 m2, budované až do hloubky 40 m je šachtice, která musí být pažená. Její realizace slouží jednak k vyhodnocování jednotlivých vrstev hornin pod skrývkou, jednak k zjiš�ování pom�r� v samotné skrývce.

Mezi nejnáro�n�jší díla geologického pr�zkumu pak pat�í štoly, v podstat� chodby ražené v hornin�. Jejich pr��ez bývá 1,2 x 1,8 m. Z hlediska odvodn�ní se razí se stoupáním 0,5 %. Význam tohoto pr�zkumného díla tkví nejen v tom, že zna�ný objem horniny, jenž vzniká p�i ražení štol, dává obsáhlý podklad k hodnocení lokality, ale i v tom že lze využít štol i dodate�n�, p�i vlastní t�žb� horniny komorovými odst�ely.

K nejefektivn�jším pr�zkumným díl�m pat�í bezesporu vrty, jež umož�ují me-chanizované získávat vzorky hornin nejen na mnohých místech terénu, ale i z r�zných hloubek. Vrty se provád�jí vrtnými soupravami pro jádrové vrtání (obr. �.2). Vrtná korunka, jíž se zajiš�uje vrtání, je našroubována na jádrovnici, p�ipojené pomocí spojníku ke kalovce a k vrtnému souty�í. Kalovkou se za-chycují hrubší zrna, která výplachová voda nes tací z vrtu vyplavit. Ty se vždy po jednom návrtu z kalovky odstra�ují. Vrtné souty�í tvo�í ocelové trubky, spojované na závit. Na jeho horním konci je p�ipevn�na výplachová hlavice pro p�ívod výplachové vody a p�i vrtání Šrotem též i k jeho p�ívodu. Prost�ed-nictvím hlavice se vrtné souty�í zav�šuje na vrtnou v�ž.


- 25 (105) -

Obr.�.2 Schéma vrtné soupravy

l - vrtná korunka, 2 – kádrovnice,

3 - spojník, 4 - kalovka, 5 – pažnice,

6 – vrtné souty�í

P�i provád�ní vrt� z�stává uvnit� jádrovnice jádro; jež se vyjme, jakmile do-sáhne délky jádrovnice. Vrt se zahajuje úvodní vrtnou kolonou, která podle plánované hloubky má pr�m�r od 175 do 195 mm. Po dosažení ur�ité hloubky vrtu, kdy je korunka opot�ebená, volí se korunky menšího pr�m�ru.

Jinak je volba korunky závislá na druhu horniny. Pro vrtáni m�kkých hornin, jako jsou lupky nebo jíly, jsou ur�eny korunky zubové. Pro vrtání m�kkých neb st�edn� tvrdých hornin se volí korunky roubíkové, jejichž zuby jsou opat�eny tvrdokovem. K vrtání tvrdých hornin se osv�d�uji korunky šrotová, p�izp�so-bené pro vrtání ocelolitinovým šrotem, který se do vrtu sype neb vplavuje vo-dou. Nejtvrdší horniny se kone�n� vrtají diamantovými korunkami. Nejd�leži-t�jší technologi�tí �initelé uvedeného pr�zkumného vrtáni na jádro jsou zejmé-na tlak na dno vrtu, dále po�et otá�ek vrtného nástroje a množství výplachové tekutiny. Tlak na dno (po�vu) vrtu musí být dostate�n� veliký, aby nastalo po-rušení horniny. Nesmí však být p�íliš zna�ný, aby se nepoškozovalo vrtná za�í-zení. Pro r�zná korunky a horniny jsou pot�ebná tlaky uvád�ny v tabulkách.

Po�et otá�ek, daný obvodovou rychlostí rotující korunky, musí být takový, aby rovn�ž nevzniklo poškozeni vrtného nástroje a aby se p�ílišnými otá�kami ne-poškozovalo vrtné jádro. U tvrdokovových korunek se nap�. osv�d�uje obvo-dová rychlost v závislosti na tvrdosti horniny 0,4 až 1,0, u šrotových korunek 0,6 až 0,8 m.sec-1.

Množství výplachové kapaliny musí zajistit dobrá chlazení vrtného nástroje a vynášení vrtná drt� z vrtu. Výplachová kapalina však nesmí porušovat vrtná jádro nebo porušovat st�ny sondy. U tvrdokovových korunek se kup�. vypo�í-tává množství pot�ebná výplachová kapaliny Q v litrech za minutu dle vztahu:

Q = S . v . 60,

kde S - plocha mezikruží mezi st�nou vrtu a vrtnými trubkami v dm2 ,

v - obvodová rychlost korunky v m.sec-1.

D�ležitou roli hraje z technologického hlediska i druh výplachová kapaliny, jež se volí podle ú�elu, který má proplachování splnit a dle vlastnosti hornin. Tak kup�. velmi �asto používaná výplachy jílová, aplikovaná v komplikovaných geologických podmínkách, udržují odvrtaná �áste�ky hornin ve vznosu a zpev-�ují st�ny vrtu. �istou vodu lze použit k výplachu u tvrdých, stabilních hornin. Slaných výplach� se zase používá p�i vrtání v zim�.


- 26 (105) -

Hrozí-li p�i vrtání v sypkém nebo velmi rozpukaném materiálu zavaleni vrtu, je t�eba jej zapažit ocelovými pažnicemi Získaná jádra se ukládají do plochých beden, která se p�esn� ozna�ují jménem lokality, �íslem vrtu, jeho hloubkou apod.

Pro n�která ú�ely pr�zkumných prací se využívá i bezjádrováho vrtáni, zejmé-na je-li cílem získání pouze vrtná mou�ky k dalšímu výzkumu. Z bezjádrových vrt� se získá vzorek b�žnými vrtnými soupravami se vzdušným výplachem. Vrtná mou�ka, v�etn� úletu, se z ur�itého úseku vrtu jímá do odprašovací sk�í-n� a odtud se balí do papírových pytl� k dalšímu rozboru.

3.5 Geofyzikální metody v geologickém pr�zkumu

P�i vyhledávání a pr�zkumu ložisek mají zna�ný význam i n�které geofyzikální metody. Dík jim je �asto umožn�n nález slepých ložisek, up�esn�ní jejich po-lohy a rozlohy v p�ípad�, že jsou jen �áste�n� otev�eny d�lními pracemi. Dále tyto metody umož�ují vyhodnocovat tektonickou stavbu území, ur�it hloubko-vé polohy d�ležitých horizont� apod.

P�i geologickém pr�zkumu se z nich hlavn� používá metoda magnetická, gra-vimetrická, seismická, elektrická a termická.

Magnetická metoda je založena na magnetické jímavosti a velikosti p�irozené-ho magnetického pole, slouží hlavn� k vyhledávání ložisek magnetických ne-rost�. Dále lze tuto metodu využít k ur�ení polohy hornin, jejichž magnetická susceptibilita je rozdílná. Nakonec, vyzna�uje-li se n�jaká hornina menšími magnetickými vlastnostmi než její okolí, lze pak i v tomto p�ípad� ur�it pomocí tohoto zp�sobu její ložisko. K vlastnímu m��ení se používá variometr�.

Gravimetrické metody zase umož�ují nález geologických ložisek pomocí gra-vimetr� nebo torzních vah, jenž se v terénu stanoví poloha anomálií zemské tíže, které odpovídají bu ložisk�m nerost� o v�tší �i menší objemové hmot-nosti.

Seismické metody jsou založeny na principu rozli�ného ší�ení seismických vln v r�zných horninách (nap�. v žule 5500, vápenci 5000, aluviálních píscích 1000, v suti 7000 m.sec-l). P�i aplikaci t�chto metod se sleduje pr�b�h ot�eso-vých vln, které se vysílají do zem� výbuchy náloží, dopadem závaží nebo vib-rátory. K m��ení slouží v�tšinou seismografy. P�i zavád�ní t�chto metod je však t�eba uvažovat s tím, že d�íve uvedená rychlost ší�ení ot�esových vln, jež je pro každou horninu konstantní, se snižuje trhlinami a jinými dislokacemi v hornin�, jež tvo�í impedan�ní p�epážky.

Elektrické metody jsou zase založeny na rozli�né elektrické vodivosti nerost�. V podstat� jde bu o sledování pom�r� elektrického pole, které vzniká p�i vy-sílání stejnosm�rného neb st�ídavého proudu do zem�, nebo pom�r� p�iroze-ných elektrických polí. Elektrické proudy se zavádí do zem� elektrodami a p�íslušná elektrická pole se prom��ují galvanometry, potenciometry apod.

Termické metody jsou zase založeny na poznatku, že r�zná horniny vodí nestejn� teplo a mají tudíž rozdílnou teplotu. Zvýšená teplota se zejména pro-jevuje v blízkosti uhelných a naftových ložisek, v okolí teplých pramen�. P�í-slušná m��ení se v t�chto p�ípadech provád�jí termo�lánky.


- 27 (105) -

I když lze v�tšinu z t�chto metod využít bez podstatn�jšího porušování terénu, lze je tém�� všechny aplikovat i p�i tzv. karotáži, tj. geofyzikálním výzkumu p�i sou�asn� provád�ném vrtu.

Kontrolní otázky

1) Vyjmenujte druhy ložisek.

2) Uve�te hlavní hlediska geologického pr�zkumu ložiska.

3) Vyjmenujte klasifikaci ložisek podle míry prozkoumanosti ložiska.

4) Uve�te pr�zkumná geologická díla a charakterizujte je.


- 28 (105) -

4 Pracovní postupy p�i t�žb� hornin v lomech

V loma�ství se pod pojmem t�žba zpravidla rozumí souhrn všech prací spoje-ných se získáváním hornin a nakládáním rubaniny. T�žbou v pravém slova smyslu však množství suroviny získané loma�skou �inností za ur�ité �asové období v lomech.

4.1 Rozd�lení a zakládání lom�

Pro t�žbu silikátových surovin p�icházejí nej�ast�ji v úvahu povrchové lomy, kde se t�ží tím zp�sobem, že po odstran�ní skrývek probíhá dobývání na po-vrchu.

Podle polohy, kterou zaujímá lom ve vztahu k okolnímu terénu, lze povrchové lomy rozd�lit na st�nové (svahové), jámové a polojámové (kombinované).

U st�nových lom� je st�na a její pata nad úrovní plošiny lomu. Výška st�ny a dobývací zp�sob pak mohou vést k d�lení lomové st�ny, tj. k z�izování stup�� do 10 m, neb pater nad 10 m. Zatím co stupn� jsou kup�. vhodné zejména pro t�žbu v�tších blok� kamene, z�izování pater, které se realizuje u vysokých lo-mových st�n, je výhodné pro hromadnou t�žbu drobn�jších surovin. S tím sou-visí z�izování dostate�n� dlouhých a širokých pracovních plošin u t�chto lom�, pro snadnou manipulaci a transport vyt�žených surovin.

U jámových lom� je pak t�žební st�na pod úrovní p�ilehlého, terénu. To po-chopiteln� klade zna�ný nárok zejména na vertikální dopravu produktu t�žby a na zajišt�ní bezpe�nosti pracovník�. K dobývání v t�chto lomech p�istupuje �asto navíc problém jejich odvod�ování.

Tam, kde �ást lomové st�ny je nad úrovní p�ilehlého území a zbývající �ást spolu s patou st�ny pod ní, jde o lomy polojámové.

Geologické pom�ry, druh hornin a technicko-ekonomické parametry dopravy, odbytu apod., ur�ují druh základního produktu ur�itého lomu. Proto se setká-váme s rozd�lením lom� i z hlediska sortimentu produktu. Tak lze rozeznávat lomy pro výrobu kamene pro stavební ú�ely (lomový kámen, drcené kameni-vo), lomy pro kamenickou výrobu (dlažební kostky, obrubníky, kvádry, desky apod.), a lomy pr�myslové, jejichž produkty slouží v nejr�zn�jších pr�myslo-vých odv�tvích (vápenec pro výrobu vápna, cementu, pro pot�eby hutního pr�myslu a cukrovary, k�emenec pro sklá�ský pr�mysl).

Zejména posledn� uvedená hlediska ur�ují vhodné založení lomu s ohledem na navržený zp�sob dobývání.

K vlastnímu založení lomu je však zapot�ebí nutné zajišt�ní následujících tech-nicko-právních náležitostí;

Provedení geologického pr�zkumu a schválení jeho výsledk� komisí pro klasi-fikaci zásob, která vydá vým�r.

Opat�ení rozhodnutí p�íslušného ministerstva a zp�sobilosti ložiska k dobývání a povolení k dobýváni.


- 29 (105) -

P�edložení návrhu na stanovení dobývacího prostoru p�íslušnému ministerstvu podle výsledku geologického pr�zkumu.

Vypracování a p�edložení plánu otvírky p�ípravy a dobývání (POPD) p�ísluš-nému obvodnímu bá�skému ú�adu ke schválení a to nejmén� 6 m�síc� p�ed zahájením t�žby.

Zajistit vyjmutí jmenovitých pozemk� ze zem�d�lského p�dního fondu.

Dobývacím prostorem se zde rozumí podzemní prostor v rámci tzv. výhradního ložiska (výhradn� národního majetku), jenž bude p�edm�tem t�žby. Na po-vrchu terénu je tento prostor vymezen polygonem s vrcholy, udanými v plat-ném sou�adnicovém systému. Prostorov� je zpravidla tento prostor omezen svislými rovinami, proloženými stranami polygonu.

Plán p�ípravy, otvírky a dobývání musí zajiš�ovat

o �ádné dobývání ložiska podle p�íslušného § Horního zákona, o provád�ní všech hospodá�sky od�vodn�ných opat�ení k zabrán�ní škod

na pozemcích v�etn� rekultivace, o zabezpe�ení chrán�ní objekt� a všech zájm�, vymezených p�i stanovení

dobývacího prostoru, o bezpe�nost p�i práci. Tento plán možno rozd�lit jednak na plán otvírky a p�ípravy, jednak na plán dobývání. Celý plán POPD se provádí jen v p�ípad� zakládání zcela nových lom�. Tam, kde se navazuje na p�edchozí dobývání v ur�ité lokalit� se zajiš�u-je pouze plán dobývání. POPD je v podstat� graficky zpracovaný zp�sob ote-v�ení ložiska a etapového dobývání hornin. K jeho nejd�ležit�jším p�ílohám kup�. pat�í situa�ní plán plochy, objem zásob a komunikací, charakteristické �ezy ložiskem s vyzna�ením skrývkových a úložných pom�r� horniny a vyzna-�ením tzv. generálního svahu (ud�lená p�ímka, spojující horní hranu lomové st�ny a její patou), dále grafické znázorn�ní z�izování skrývkových odval�, návrh elektrizace, odvodn�ní, rekultivace apod.

4.2 Základní charakteristiky zp�sob� rozpojování a postup� dobývání hornin

Zp�soby rozpojování hornin jsou ur�eny v závislosti na druhu a situaci lomu s p�edevším prost�edky, kterých se využívá k získání horniny z dané lokality.

Jde-li kup�. o získávání velkých blok� kamene, využívá se hlavn� ru�ních pneumatických kladiv, p�ípadn� lanovích pil a v pom�rn� malém rozsahu i trhací techniky. Zde aplikované,mén� brizantní trhaviny, vkládané do p�iroze-ných puklin a vrt�, mají sloužit ne k porušení, ale pouze k odd�lení bloku ze skalního masivu, p�i�emž další zpracování, d�lení a doprava jsou dodnes ješt� velmi namáhavé operace.

Jiná je zase situace v lomech pro stavební kámen nebo v pr�myslových lo-mech, kde jde o získání suroviny drobn�jší fragmentace" ve" velkém objemu. Zp�soby rozpojování jsou zde charakterizovány zna�ným podílem jak vrtací techniky p�i zajiš�ování dutin pro nálože, tak trhací techniky. Zna�né objemy takto získávané rubaniny kladou i zde velké nároky na nakládání a dopravu, již však lze v t�chto p�ípadech do zna�né míry mechanizovat.


- 30 (105) -

S technicko-ekonomickými parametry, ur�ujícími zp�soby rozpojování souvisí i volba dobývacího postupu, �asto nazývaného též metodou t�žení.

Obr.�.3 Stup�ovité t�žení

Sou�asný stav t�žebních metod je charakterizován postupným p�echodem od zastaralých postup� k moderním, umož�ujícím lepší organizaci práce a mecha-nizaci, pochopiteln� i za cenu vyššího nároku na strojní za�ízení a spot�ebu trhavin.

Ztížené pracovní, dopravní a zejména bezpe�nostní podmínky p�i t�žb� na Šikmá st� n� si vynutily uvedený již dobývací postup ve stupních, používaný hlavn� p�i t�žb� v�tších blok� kamene a zaru�ující v lomu dostatek pracoviš� pro dobývání (obr.�. 3).

P�i t�žb� v št�rkových a pr�myslových lomech se však osv�d�ilo t�žení v jed-nom nebo jen n�kolika vyšších stupních, patrech, s dostate�nými pracovními plošinami, umož�ujícími mechanizaci vrtacích prací, snadné rozebírání a p�e-pravu odst�elené rubaniny. V tomto p�ípad� jde o t�žení etážové neb patrové (obr. �. 4).

Je-li hornina uložena v šikmých neb svislých vrstvách, pak lze volit tzv. t�žení po vrstvách. P�i rozpojování hornin na drobné frakce je možno je sest�elovat pomocí táhlých i soust�ed�ných náloží po svahu, p�i �emž se využívá k rozbití kamene na menší kusy i gravitace p�i jeho dopadu na plošinu lomu.

Obr. �. 4 Etážové t�žení


- 31 (105) -

P�i t�žb� v�tších blok� kamene je lze v tomto p�ípade po odd�lení opatrn� se-sunovat a dopravovat s využitím vlastní váhy (obr. �. 5).

Mezi starší dobývací postupy pat�í t�žení podrubné, vhodné u dob�e odlu�ných hornin. P�i tomto postupu se ve spodní �ásti ložiska proráží sí� štol, které se k�íží. V podrubávané hornin� tak vznikají kamenné pilí�e, po jejichž odst�elení se hornina z�ítí a rozpadne, aniž je zapot�ebí v�tšího množství táhlých nebo soust�edných trhavinových náloží (obr.�.6).

Obr.�.5. T�žení po šikmých vrstvách

Obdobný je i zp�sob, když se ur�itá �ást ložiska podrubává pomocí plošného, asi 2 m vysokého výrobu, který se zajiš�uje výd�evou. Jejím odst�elením dojde op�t k z�ícení a rozpojeni nadloží. Tohoto zp�sobu se kup�. a výhodou využilo p�i t�žení pískovce a sloupcovit� odlu�ného �edi�e v severo�eských kameno-lomech.

K starším postup�m dobývání, kde se �eší zejména problém dopravy rubaniny samospádem, pat�í anglický zp�sob, také nazývaný mlýnkování. Hornina se p�i tomto zp�sobu odst�eluje do svislých nebo mírn� sklon�ných šachet (sýp�). z nichž se vypouští do :pod stavených vozík�, umíst�ných ve vyrubané štole v dolní �ásti ložiska, kam sýpy ústí. Ústí sýp� do štol se vespod uzavírá uzáv�ry. Postupným rozpojováním horniny okolo sýp� se jejich prostor nálevkovit� rozši�uje. I tento postup vyžaduje dob�e odlu�nou horninu, . vylu�ující výskyt v�tších balvan�, které by mohly ucpávat sýpy. Nevýhodou je zamrzání zvlhlé a zne�išt�né horniny p�i poklesu teplot okolního prost�edí, jež vede k ucpání sý-p�. Schéma tohoto postupu je patrné na obr. �.7.


- 32 (105) -

Obr.�.6 Podrubné t�žení

l - skrývka, 2 - pilí�e podrubu

V ur�ité obdob� se s tímto postupem setkáváme i p�i mechanickém dobývání suchých aluviálních št�rkopísk�, jež spo�ívá v jejich rozpojení vhodným stroj-ním za�ízením jako je buldozer neb rypadlo a následujícím shrnováním po sva-hu na dopravní pas (obr. �. 8). To ovšem vyžaduje zajišt�ní zvýšených bezpe�-nostních opat�ení k ochran� pracujících, zejména v úseku okraje svahu a pod násypnou hlavou dopravních pás�.

Obr.�. 7 Ang-lický zp�sob t�žení l - štola, 2 - sýp, 3 - výpustná komora

Obr. �. 8 T�žba št�r-kopísku mlýnkováním

Uvedené postupy dobývání mohou být kombinovány s r�znými zp�soby roz-pojování hornin trhavinami. Této problematice však bude v�nována pozornost v dalších kapitolách.


- 33 (105) -

4.3 Skrývkové práce

Vlastnímu dobývání užitkové horniny musí zpravidla p�edcházet odstran�ní nepot�ebného podloží tvo�eného nejr�zn�jšími zeminami, zv�tralinovými po-kryvy apod. Tyto vrstvy tvo�í skrývku. Jí se podle n�kterých autor� rozumí i vložky jiných hornin, prostupující t�ženou lokalitu a porušující její homogeni-tu. Mocnost a povaha skrývky je jedním z rozhodujících faktor�, ovliv�ujících ekonomii t�žby. Pokud jde o maximáln� p�ípustný objem skrývek v b�žných lomech, nelze jej v žádném p�ípad� jednozna�n� vymezit. Ovliv�uje jej nejen pom�r mocnosti skrývky k užitkové hornin�, ale i její složení a rozpojitelnost.

V sou�asných podmínkách našich lom� na stavební kámen je již n�kolikamet-rová skrývka pro provoz nehospodárná. Jiná m��ítka pro hospodárnou mocnost skrývek jsou pochopiteln� u t�žby ekonomicky výhodn�jších kamenických výrobk�, jak je vid�t z hodnot následující tabulky �. V., kde jsou z ekonomic-kého hlediska informativn� uvedeny maximální podíly skrývek k mocnosti t�žené horniny.

Tab.�. V Maximální pom�r skrývek k užitkové hornin� a minimální mocnost ložiska užitkové horniny v závislosti na druhu loma�ského výrobku

Druh výrobku Maximální podíl skrývky k t�žební mocnosti užitkové horniny v %

Minimální mocnost užitkové horniny v m

Drcené kamenivo 30 10

Lomový kámen 20 10

dlažební kostky a hrubé kame-nické výrobky

30 6

ušlechtilé kamenické výrobky

o ze žuly o z pískovce o z mramoru a travertinu

35

60

60

6

4

3

Hospodárnost t�žby ur�uje pak v praxi nej�ast�ji tzv. skrývkový koeficient, udávající pom�rný objem skrývkových prací k objemové jednotce dobývané suroviny.

Z hlavních zásad, platných pro skrývkové práce je nutno zvlášt� p�ipomenout nutnost jejich provedení v dostate�ném p�edstihu a dále, aby se zajiš�ovala maximální bezpe�nost na pracovišti, zejména proti eventuelnímu sesutí skrýv-kového svahu. Tak je p�edevším stanoveno, aby byly skrývkové práce prove-deny v šestim�sí�ním p�edstihu p�ed zahájením dobývání. P�íslušné bezpe�-nostní p�edpisy dále stanoví, aby mezi patou skrývky a horním okrajem lomo-vé st�ny byl trvale zajišt�n volný bezpe�ný pruh (nazývaný též lavi�kou �i bermou).


- 34 (105) -

P�i výšce lomové st�ny do 12 m je stanovena jeho minimální ší�ka vždy 12 m. P�i výšce lomové st�ny nad uvedenou hranici, musí se o stejnou hodnotu v me-trech rozší�it i bezpe�nostní pruh.

4.3.1 Provád�ní skrývek

Zp�sob provád�ní skrývkových prací je p�edevším dán mocností skrývky, je-jími mechanicko-technologickými vlastnostmi, �lenitostí terénu, vzdáleností deponie apod.

Skrývku je možno odstra�ovat již ru�n�, a to

a) p�i zahajování skrývkových prací, aby se usnadnil p�ístup stroj�m,

b) p�i do�iš�ování terénu po strojním provedení skrývek,

c) zúžil-li se uvedený bezpe�nostní pruh vlivem odst�elu.

V�tšinou se však skrývkové práce provád�jí mechanizovan� a sice dodavatel-sky speciál izolovanými podniky pro zemní práce.

Skrývkové stroje je možno rozd�lit na

a) stroje, rozpojující nadloží a sou�asn� je p�emís�ující na deponie (buldozery a skrejpry),

b) stroje rozpojující nadloží a nakládající je na dopravní prost�edky (rypadla).

Buldozery a skrejpry lze využít snadno rozpojitelných skrývek i k jejich p�e-mís�ování na kratší vzdálenost (u buldozer� do 60 a u skrejpr� asi do 400 m).

K rozpoj ování rozsáhlejších a mocn�jších skrývek, (za�azených do t�žní t�ídy I a až IIe) je výhodn�jší použití rypadel na pásovém podvozku s výškovou lopa-tou. Zde je jen d�ležité, pokud to jen podmínky dovolují, zvolení správného pom�ru mezi velikostí rypadla a obsahem nákladního automobilu, odvážejícího skrývku. Z tohoto hlediska se jeví nejvýhodn�jší jeho obsah, rovnající se 3- až 5-násobku obsahu lopaty rypadla.

Mezi nejprogresivn�jší metody pat�í hydromechanizované provád�ní skrývek a to zejména u vodních zdroj� a tam, kde jsou k dispozici velké usazovací pro-story. Princip metody spo�ívá v tom, že se proti svahu skrývky vrhá hydromo-nitorem proud vody pod tlakem 5 až 15 bar�, �ímž se skrývka rozpojuje a roz-plavuje do odvalovacího prostor�. P�ebyte�ná voda se odtud svádí zp�t do vodního toku pomocí sb�rné studny a odvod�ovacího potrubí.

Tohoto zp�sobu lze nejlépe využít u stejnorodých skrývek s drobn�jšími sou-�ástmi hornin a zemin. U nestejnorodého materiálu se hrubší a t�žší sou�ásti hromadí pod svahem a brzdí další postup. Schematické znázorn�ní hydrome-chanizovaného provád�ní skrývek je patrno na obr.�. 9 a 10.

Není bez zajímavosti, že využitím tlaku vhodn� usm�rn�ného paprsku vodního proudu se zabývá zejména zahrani�ní výzkum i z jiných hledisek aplikace a sice p�i vývoji �ezných a štípacích stroj�, vrtacích za�ízení a d�lních razících kombajn�.


- 35 (105) -

Obr.�. 9 Uspo�ádání hydro-mechanického skrývkového za�ízení

1-�erpací stanice,

2-p�ívodní potrubí,

3-hydromonitor,

4-sb�rná studna s odvod�ova-cím potrubím,

5-hráz odvalu,

6-usazovací nádrž rozplavené skrývky.

4.3.2 P�eprava a ukládání skrývek na odval

Obr.�. 10 Schéma bagro-vání hydromonitorem

1 - p�ívod el.motoru �er-padla,

2 - sací potrubí,

3 - vodní �erpadlo,

4 - výtla�né potrubí,

5 - hydromonitor

Kone�nou fází skrývkových prací je p�eprava skrývek a jejich ukládání na od-vály, jež se umís�ují dle situa�ních podmínek lomu bu p�ímo v jeho vyt�že-ných prostorech, nebo na jeho okrajích, �i mimo prostor lomu.

Obr.�. 11 P�e-sun skrývky na vnit�ní odval lopatovým ry-padlem

Z hlediska nasazení skrývkových mechanizm� a p�epravy skrývek jsou první dva zp�soby nejvýhodn�jší. P�epravu na krátkou vzdálenost mohou v t�chto p�ípadech obstarávat již mechanizmy, sloužící k rozpojování hornin, jako uve-dené buldozery, skrejpry, lopatová rypadla (obr.�. 11), lanové škrabáky (obr.�. 12) apod. Skrývky je možno odvážet i ru�n� p�eklopnými vozíky po úzkokole-jové dráze. Tento postup, jenž vyžaduje zejména dokonale vyrovnaný terén a pe�livé sestavení kolejiva, je p�íliš pracný a je ekonomicky výhodný jen do vzdálenosti 100 m.


- 36 (105) -

Obr.�. 12 Schéma skrý-vání lanovým škrabákem

Pro p�epravu strojn� rozpojovaných skrývek na v�tší vzdálenost je proto nutná bezkolejová doprava vhodnými dopravními prost�edky, jež mohou p�ekonávat terénní nerovnosti v lomech (u nás vhodné nákladní automobily Tatra 148, Caterpillar a dempry se samovykláp�cí korbou).

4.4 Výbušiny

Mnohé z uvedených rozpojovacích za�ízení se využívají v lomech i p�i dobý-vání vlastní užitkové horniny. Tyto mechanizmy však zde slouží k rozebírání a nakládání již zdrobn�né horniny, kterou bylo nutno pro zna�nou pevnost a houževnatost nejprve rozpojit výbušinami, jež p�edstavují jediný prost�edek k rozpojování hornin nejvyšších t�žních t�íd.

Jde o látky, schopné výbušné p�em�ny za sou�asného uvoln�ní zna�ného množství energie. Výbušná p�em�na je u t�chto látek charakterizována

a) exotermním pr�b�hem reakce,

b) samovolným ší�ením této reakce

c) zna�ným vývojem tepla a plyn� a v d�sledku toho i zna�né mechanické energie.

4.4.1 Pr�b�h výbuchových reakcí

Pod pojmem výbuchu rozumíme takové fyzikální nebo fyzikáln�-chemické d�je, které

vedou k náhlému uvoln�ní energie. Podle p�í�iny uvoln�ní energie se m�žeme setkat v praxi s n�kolika druhy výbuchu.

M�že to být jednak výbuch fyzikální, jenž se m�že projevit exploze, když bylo jeho p�í�inou uvoln�ní p�etlaku, nebo jako imploze, uvoln�ním podtlaku. Další druh je výbuch elektrický vznikající v d�sledku rychlé p�em�ny elektrické energie v energii tepelnou a mechanickou.Jinou formou výbuchu je výbuch jaderný, p�i n�mž jsou zdrojem energie nukleární reakce. Jestliže se zde uvol-�uje energie nukleárním št�pením, jde o výbuch atomový, uvol�uje-li se ener-gie nukleární syntézou jde o výbuch termonukleární. Je-li kone�n� zdrojem energie chemická výbuchová p�em�na, pak se jedná o výbuch chemický. Tento druh výbuchu p�ichází v úvahu prakticky jako jediný p�i použití v lomech.

Co do reak�ního mechanizmu m�že jít u chemických výbuchových reakcí p�e-devším o pouhý rozpad vybuchující látky v látky jednodušší. To je p�ízna�né pro n�které výbušné slou�eniny jako jsou azidy, jododusík apod.

�ast�ji však jde o p�ípad, kdy dochází p�i výbuchové reakci k rychlému okysli-�ení ho�lavých sou�ástí výbušných sm�sí, p�i �emž není možno využít k této rychle probíhající reakci vn�jšího kyslíku a k výbuchové p�em�n� musí sta�it


- 37 (105) -

kyslík z okysli�ovadla, homogenn� obsaženého ve vlastní hmot� výbušné sm�-si. To je pak hlavním a jediným p�edpokladem k rychlému pr�b�hu výbuchové reakce.

Chemické výbuchové reakce m�že probíhat r�znou rychlostí a to bu jako detonace

nebo jako výbuchové ho�ení. P�i trhacích pracech využíváme zpravidla detona-ce, mén� již se setkáváme s výbuchovým ho�ením, jež se uskute��uje odpalo-váním menších náloží z mén� brizantních trhavin.

Výbuchové (explozivní) ho�ení se ší�í výbušinou menší rychlostí než je rych-lost zvuku. B�hem n�ho je prakticky stejný tlak ve vlastní výbušnin�, na jejím povrchu a okolních plynech, které sta�í plynule odcházet. Tlak a tím i rychlost ho�ení se zvyšují však tehdy, probíhá-li tento proces v uzav�eném prostoru. Výbuchové ho�ení je charakteristické p�edevším pro st�eliviny.

Detonace je zase výbušná p�em�na. která se ší�í výbušinou v�tší rychlostí než je rychlost zvuku (až n�kolik km/s). Ve výbušin� vzniká detona�ní vlna, vy-zna�ená zna�ným tlakovým skokem. Zatím co se p�i explozivním ho�ení che-mickou reakcí vzniklé plyny od místa vzniku vzdalují, p�i detonaci se v prvním okamžiku pohybují sm�rem k výbušin�; souvisí to se zna�nou hustotou pový-buchových zplodin za �elem detona�ní vlny, která je v prvním okamžiku mno-honásobn� v�tší než vlastní hustota výbušiny.

Detonace a výbuchové ho�ení mohou za ur�itých podmínek vzájemn� p�echá-zet. Tak nejsou-li spln�ny podmínky pro pr�b�h již vytvo�ené detona�ní vlny, m�že detonace p�e jít v explozivní ho�ení. Pro zavedení a zachování detonace musí být p�edevším zajišt�na její stabilita.

Rozd�lení výbušnin

Výbušiny rozlišujeme dle povahy výbuchové p�em�ny a dle uplatn�ní na st�e-liviny, t�askaviny a trhaviny

Pro st�eliviny je charakteristickou výbuchovou p�em�nou explozivní ho�ení. Používá se jich nej�ast�ji jako výmetné nápln� k ud�lení pohybu st�el u zbraní (�erný prach). Za ur�itých okolností lze ovšem i st�eliviny s pomocí mohutného po�inu v uzav�eném prostoru p�ivést k detonaci.

T�askaviny jsou velmi citlivé výbušniny, zejména na mechanický, tepelný neb elektricky podn�t. Toho se u nich využívá k vyvolání detonace jiné výbušiny. Tvo�í základní sou�ást rozn�covadel, p�edevším rozbušek.

K vlastním trhacím pracem se používá kone�n� trhavin, p�i jejichž výbuchové reakci dochází tém�� vždy k detonaci, za sou�asného vzniku silné rázové vlny. Trhaviny jsou v��i mechanickým a jiným podn�t�m mén� citlivé. K vyvolání výbuchové reakce vyžadují silný podn�t detonaci jiné citliv�jší výbušniny (t�askaviny). Pokud se týká rozd�lení v loma�ské praxi nejvíce používaných pr�myslových trhavin, pak jde o jejich klasifikaci p�edevším podle místa, kde je povoleno jejich použití. Tak je lze rozd�lit na povrchové trhaviny d�lní skal-ní trhaviny a d�lní bezpe�né trhaviny .

Povrchové trhaviny se sm�jí používat jen na povrchových pracovištích, protože složení zplodin po výbuchu je pro d�lní podmínky nep�íznivé. Jsou zpravidla ur�eny pro nabíjení velkopr�m�rových vrt� a komor.


- 38 (105) -

D�lní skalní trhaviny jsou nejb�žn�jším typem pr�myslových trhavin. Sm�jí se používat jak na povrchu, tak i v dolech, ne ovšem tam, kde hrozí nebezpe�í výbuchu sm�sí vzduchu s ho�lavými plyny neb prachy.

D�ln� bezpe�né trhaviny jsou ur�eny tém�� výhradn� pro uhelné doly a vyzna-�ují se tím, že p�i jejich správném používání nenastane nežádoucí výbuch sm�-sí vzduchu a metaném neb uhelným prachem. Podle stupn� d�lní bezpe�nosti se tyto trhaviny ješt� d�lí do n�kolika skupin a to na protiprachové, protiplyno-vé a protiplynová se zvýšenou bezpe�ností. S omezením stupn� zážehu d�lních prach� a plyn� souvisí také menší výkonnost t�chto zvláš� p�izp�sobených trhavin.

Z technologického hlediska rozlišujeme pr�myslové trhaviny nej�ast�ji podle konzistence a to bu jako sypké, plastické neb poloplastické.

Pro trhací práce lze využít již samotných výbušných slou�enin, jež po vhodné Iniciaci samy vybuchují a vyvolávají zna�ný t�íštivý a seismický ú�inek.

�ast�ji se pro tyto práce volí uvedené pr�myslové trhaviny, jež jsou tvo�eny již kombinací zmín�ných výbušných slou�enin, okysli�ovadel, paliv a pomocných látek.

4.4.2 Výbušné slou�eniny

Mezi výbušné slou�eniny pat�í p�edevším již zmín�né anorganické látky, jako t�askavá rtu� a azidy, dále organické nitrolátky jako trinitrotoluen (TNT - tritol), dinitrotoluen, kyselina pikrová, dále organická nitroestery - nitroglyce-rin, nitroglykol, nitrocelulóza. Kone�n� sem pat�í n�které nitraminy, jako he-xogan a oktogen.

Z uvedených anorganických výbušných slou�enin t�askavá rtu� v podsta-t� izokyanatan rtu�natý Hg(CNO)2 je t�askavina používaná v iniciátorech. Vzhledem k její v�tší navlhavosti a pon�kud pomalejšímu p�echodu od iniciace k detonaci, bývá kombinována s efektivn�jším azidem st�íbrným AgN3 p�ípad-n� pln� nahrazována ješt� výhodn�jším azidem olovnatým Pb(N3)2. Zejména posledn� uvedená slou�enina s výrazným charakterem t�askaviny se používá jako primární nápl� v rozbuškách.

Z organických výbušných slou�enin jsou p�i výrob� pr�myslových trha-vin nejb�žn�ji používané zejména nitrolátky a z nich hlavn� tritol. Je to žlutá látka s bodem tání 80°C. Do pr�myslových trhavin se p�idává v prášku. V liso-vaném neb litém stavu tvo�í specielní po�inové nebo geofyzikální nálože. Další dinitrotoluen se zase používá jako výbušná slou�enina do sm�sných trhavin a jako p�ísada k zvýšení vodovzdovzdornosti.

Z nitroesteru se nejvíce používají nitroglycerin a nitroglykol. Jde o kapa-liny, které jsou velmi citlivé a proto je t�eba s nimi velmi citliv� zacházet. Zejména nitroglycerin, který tuhne již p�i teplot� +8°C, je v pevném stavu zvlášt� citlivý k výbuchu.

Uvedené nitroestery se proto používají ve sm�si s nitrocelulózou k výro-b� tzv. trhací želatiny (sm�s 92 % nitroglycerinu a nitroglykolu s 8 % nitroce-lulózy). Vzhledem k tomu, že nitroglykol je energeticky bohatší a má mnohem nižší bod tuhnutí (-30°C), nahrazuje se jím �ást nitroglycerinu v uvedené sm�-si. Zatím co trhací želatina je základní sou�ástí plastických výbušná samotná sm�s nitroglycerinu a nitroglykolu,bez želatinace nitrocelulózou, se používá


- 39 (105) -

jen výjime�n�, p�i výrob� tzv. zkráp�ných trhavin (p�echodný typ mezi trhavi-nami sypkými a plastickými).

Do stejné skupiny nitroesteru pat�í jako výbušná slou�enina pentrit (pen-taerytrit tetranitrát). Ve srovnání s d�íve uvedenými estery, které snadno t�kají a jejich páry p�sobí škodliv� na lidské zdraví, je pevný a krystalický pentrit v tomto sm�ru mnohem stabiln�jší. Je však zna�n� citlivý k nárazu a musí se flegmatizovat voskem nebo parafinem. Používá se ho jako vysoce výkonné a brizantní trhaviny k výrob� sekundárních náplní rozbušek a k výrob� blesko-vic.

Z nitramin� má podobnou charakteristiku zejména hexogen (cyklotrime-tylentrinitramin), jenž je mén� citlivý, ale také mén� výkonný. Používá se k výrob� trhavin, ur�ených pro prost�edí o vyšší teplot� a rovn�ž k výrob� bles-kovic.

Okysli�ovadla. paliva a pomocná látky

Základní význam okysli�ovadel pr�myslových trhavin vyplývá již z d�íve po-pisované teorie výbuchového d�je. Technologické a ekonomické hledisko vý-roby a použití pr�myslových trhavin si vynucuje jejich kompozici l se zna�ným podílen paliv. Proto je cílem p�ídavku okysli�ovadel, pokud možno vyrovnat celkový obsah kyslíku ve výbušnin� na stechiometrickou úrove� a zajistit tak dokonalý pr�b�h výbuchových reakcí.

Nej�ast�ji se jako okysli�ovadla používá dusi�nanu amonného, jenž je dokonce za ur�itých podmínek sám schopen detonace. Po výbuchu má 20% p�ebytek kyslíku a je proto b�žnou sou�ástí sypkých (amonoledkových) trhavin. Je vel-mi levný, nevýhodou ke však jeho navlhavost.

Ve výrob� pr�myslových trhavin jej m�že nahradit i mén� navlhavý dusi�nan sodný a u d�ln� bezpe�ných trhavin i dusi�nan draselný nebo vápenatý.

Vedle výbušných slou�enin a okysli�ovadel je to u pr�myslových trhavin i zmín�ný již obsah paliv, který ovliv�uje charakter výbuchu. Obvykle jsou pod-statou paliv organické látky, jako d�evní mou�ka, nafta, topné oleje apod.

K zvýšení energetického potenciálu výbušin se používá i p�ídavku kov�, zejména práškového hliníku.

K zvýšení vodovzdornosti pr�myslových trhavin je výhodný práv� vyšší p�ída-vek trhací želatiny. U práškových trhavin zlepšuje vodovzdornost uvedený dinitrotoluen, vosk a parafin.

Do d�ln� bezpe�ných trhavin se kone�n� p�idávají i p�ísady, které snižují vý-buchovou teplotu, tím že ochlazují plamen, �ímž zvyšují bezpe�nost proti zá-žehu výbušných sm�sí prachu a plyn�. Nejužívan�jší z t�chto p�ísad jsou chlo-rid amonný a chlorid sodný.

Nejd�ležit�jší pr�myslové trhaviny

Podle ú�elu použití se vyrábí v r�zných kombinacích z již d�íve uvedených složek pr�myslové trhaviny plastické, poloplastické a sypké.


- 40 (105) -

4.4.3 Plastické trhaviny

Vyrábí se bu v klasické form� s trhací želatinou, nebo jako plastické trhaviny se stabilizovanou detona�ní rychlostí, nebo kone�n� jako trhaviny plastifikova-né vodou.

Podstatu plastických želatinovaných trhavin tvo�í obvykle 20 až 40 % trhací želatiny z jejich celkové hmoty. Pat�í mezi nejdražší pr�myslové trhaviny. P�i jejich použití však lze dosáhnout nejv�tší, tzv. nápl�ové hutnoty nálože (pom�-ru mezi hmotností trhaviny a objemem dutiny pro nálož). Tím lze docílit i nej-v�tší objemové koncentrace energie. Vzhledem k jejich zna�né výkonnosti a v�tší odolnosti proti vod�, je lze používat ve vlhkých a vodných prost�edích. Jsou citliv�jší než b�žné sypké trhaviny a je t�eba s nimi zacházet opatrn�ji. Je zakázáno je používat p�i nižších teplotách jak -15°C. Náložky p�ipravené z t�chto surovin se nesmí d�lit a musí se používat v p�vodních obalech. U nás nej�ast�ji vyráb�né trhaviny tohoto typu mají obchodní ozna�ení Perunit a Danubit.

B�žné želatinované trhaviny detonují v náložích malých a st�edních pr�m�r� pon�kud pomaleji. Tam, kde se chce zvýšit detona�ní rychlost, musí se použít bu brizantn�jšího po�inu a nebo plastických trhavin se stabilizovanou deto-na�ní rychlostí. Stabilizace se dosahuje p�ídavkem inertních a t�žkých, p�ísad jako kup�. barya v množství 5 až 15 %. Tím lze zvýšit zejména detona�ní rych-lost. K tomu zde ovšem p�ispívá i v�tší množství trhací želatiny (až 40 %). Me-zi naše trhaviny tohoto typu pat�í zejména Danubit Geofex 2 (pro p�íložná geo-fyzikální nálože). Zvlášt� vysoký obsah trhací želatiny zaru�uje u t�chto trha-vin zna�nou odolnost proti vod�.

Do této skupiny trhavin pat�í dále i trhaviny, plastifikovaná vodou. Základní složky t�chto trhavin (bez trhací želatiny) jsou:

o dusi�nan amonný - nad 50 %, o voda s plastifikátorem - 8 - 20 % o výbušná slou�enina - 15 - 40 % .

Jako výbušná slou�eniny, která zde sou�asn� plní funkci paliva, se používá tritol. Obecn� se ozna�ují tyto trhaviny zkratkou TPV. Obchodní názvy našich výrobk� tohoto typu jsou Permori extra 8 a Permon extra 18. P�ísada vhodného plastifikátoru u t�chto

trhavin zaru�uje ve srovnaní s b�žnými sypkými trhavinami vyšší vodovzdor-nost. Používají se p�i plošných i komorových odst�elech. Zejména jsou-li ulo-ženy u dna vrtu, dovolují dosažení pom�rn� zna�né výbuchové energie. Jsou málo citlivé, nedetonují od rozbušek ani bleskovic, K jejich rozn�tu je zapot�e-bí mohutného po�inu pentritem nebo uvedeným Dabunitem se stabilizovanou detona�ní rychlostí.

Poloplastická trhaviny

Jsou známé pod obchodními názvy Danubal, Danubal 1 a Danubal 2. V uvede-ném po�adí se také zvyšuje jejich výkonnost. Jsou p�echodným typem mezi plastickými a sypkými trhavinami. Spojují také výhody plastických i sypkých trhavin (vodovzdornost, v�tší pracovní schopnost, nižší cena). Používá se jich hlavn� jako trhavin d�lních skalních.

Sypká trhaviny


- 41 (105) -

Jde o levné trhaviny, používané p�i trhacích pracích nej�ast�ji. Jejich d�ív�jší obchodní názvy byly Dynamon, Ajpabnit, Donarit. Dnešní jim odpovídající typy jsou Permonex V 19 (d�lní skalní), Synthesit V 18 (d�ln� bezpe�ný proti-prachový), Permon (povrchový, pop�. i d�lní skalní), Karpatit (d�lní skalní) apod.

Tyto trhaviny obsahují oby�ejn� 80 % dusi�nanu amonného a 20 % tritolu. S výjimkou druh� ozna�ených V jsou všechny ostatní neodolné proti vod�. Vy-rábí se v málo- i velkopr�m�rových náložkách, p�ípadn� se dodávají i pytlova-né pro nabíjení komor. Z pytl� se mohou sypat i do vrt� v�tších pr�m�r�. P�i použití t�chto trhavin však dochází n�kdy ke snížení trhacího efektu v d�sledku zpomalení detonace zejména tehdy, když se nabíjením dosáhne p�íliš velkých nápl�ových hutnot stla�ením pytl�, nebo když jsou dutiny, do nichž se tyto trhaviny nabíjejí, p�íliš vlhké.

K t�mto trhavinám se �adí i ekonomicky nejvýhodn�jší druhy, tvo�ené jedno-duchou sm�sí dusi�nanu amonného s palivem, ozna�ované také zkratkou DAP. Tyto trhaviny lze totiž vyráb�t p�ímo v lomech ambulantn�. Nejvýhodn�jší mísící pom�r je 94,4 % NH4N03 a 5,6 % topného oleje L nebo nafty. P�i tomto pom�ru je totiž stechiometricky zajišt�n pot�ebný obsah kyslíku pro dokonalou oxidaci paliva. Tyto trhaviny pot�ebují k rozn�tu zna�ný po�in, nedetonují od rozbušek ani bleskovic. P�ipravenou sm�s je nutno zformovat do vodot�sného obalu, aby bylo možno dosáhnout p�i nabíjení vhodné nápl�ové hutnoty. Do vrt� menšího pr�m�ru se tyto trhaviny nabíjí i pneumaticky, �ímž lze zajistit t�sný styk se st�nou vrtu s tak i nejv�tší nápl�ovou hutnotu nálože. Vzhledem k tomu, že se pracovní schopnost t�chto trhavin p�íliš neliší od b�žných sypkých trhavin, mohou je plné nahrazovat zejména p�i hromadných odst�elech.

Dle n�kterých nov�jších zkušeností s nabíjením trhavin typu DAP zafuková-ním do vrtu se poukazuje na možnost vzniku elektrostatického náboje, jenž m�že vést k nežádoucímu rozn�tu el. rozbušek. Vzhledem k tomu, že je to opodstatn�no jen v suchém prost�edí, p�edepisuje se s ohledem na maximální bezpe�nost p�i práci s t�mito trhavinami na pracovišti min. relativní vlhkost 75 %, p�i níž je elektrostatické nap�tí zanedbatelné. Déle se vyžaduje, aby vrty, p�ipravené k nabití byly vodivé, tj. propláchnuté vodou.

Vlastnosti a zkoušení pr�myslových trhavin

Vlastnosti trhavin možno posuzovat z dvojího hlediska. A to jednak z hlediska vlastností, ur�ujících pracovní výkonnost trhavin a vlastností, charakterizují-cích manipula�ní bezpe�nost a funk�ní spolehlivost.

4.4.4 Vlastnosti charakterizující výkonnost trhavin

K nejd�ležit�jším vlastnostem této skupiny pat�í výbuchové teplo, výbuchová teplota, objem a tlak výbuchových plyn�, dále detona�ní rychlost, pracovní schopnost a brizance trhavin.

Výbuchové teplo

Pod tímto pojmem se rozumí množství tepla, které se vyvine p�i i p�em�n� vý-bušiny v plyny, prakticky bez p�ístupu vzduchu. Tím se liší od spalného tepla, které vzniká ho�ením látek za p�ístupu vzduchu. Výbuchové teplo je úm�rné


- 42 (105) -

vnit�ní energii výbušniny. U skalních trhavin se pohybuje okolo hodnoty 4200 kJ.kg-1 u d�ln� bezpe�ných je jeho hodnota nižší, asi 1300 kJ.kg-1.

Podle termodynamických zásad jej lze i teoreticky vypo�ítat a sice jako sou�et slu�ovacích tepel povýbuchových slou�enin, zmenšený o slu�ovací teplo p�-vodní výbušiny. K výpo�tu se používá tabelárních hodnot slu�ovacích tepel, násobených po�tem molekul dle známého mechanizmu výbuchové reakce. Krom� výpo�tové metody lze stanovit výbuchové teplo i empiricky, což je ve v�tšin� p�ípad� dostupn�jší. Jde o postup podobný stanovení spalného tepla paliv v kalorimetrické bomb�.

Výbuchová teplota

Z hlediska teorie výbuchu jde o nejvyšší stupe� teploty, který mohou dosáh-nout výbuchové plyny za p�edpokladu, že jde ó pochod pln� adiabatický. Zna-lost této teploty je d�ležitá jak z hlediska ur�ení objemu a tlaku výbuchových plyn�, tak z hlediska posouzení bezpe�nosti trhavin.

Experimentáln� je velmi obtížné stanovení této teploty a proto lze využít pouze výpo�tu na základ� vztahu

cQ

t =

kde: t = výbuchová teplota v °C,

Q = .výbuchové teplo v kJ/.kg,

c = m�rné teplo povýbuchových zplodin v kJ.kg-1.

Zatím co výbuchové teplo lze stanovit, jak vyplývá z d�íve uvedeného, pom�r-n� snadno, je zjiš�ování m�rného tepla složit�jší. M�ní se jak známo s tlakem, teplotou a zejména s chemickým složením povýbuchových zplodin, takže je p�i výpo�tu nutno opravovat je násobením p�íslušnými tabulkovými koeficienty.

U skalních trhavin bývají hodnoty výbuchové teploty 2500 až 3500°C, u d�ln� bezpe�ných 1000 až 2000°C.

Objem výbuchových plyn�

P�edstavuje velikost objemu povýbuchových zplodin a udává se jako m�rný objem, tj. objem povýbuchovýeh plyn� p�i 0°C, vypo�ítaný z výbuchové reak-ce dle Avogadrova vztahu. Prakticky významn�jší je již technický objem vý-buchových plyn�, jenž uvažuje i vliv výbuchové teploty. Pro jeho výpo�et platí vztah Gay-Lueac�v

15,273.0 tV

Vt =

kde Vt = technický objem výbuchových plyn� p�i skute�né výbuchové tep-lot� v dm3,

V0 = m�rný objem výbuchových plyn� p�i 0°C v dm3,

t = výbuchová teplota v °C.


- 43 (105) -

Detona�ní rychlost

Charakterizuje kinetiku výbušné p�em�ny. P�i praktická zkoušce se zjiš�uje m��ením rychlosti detonace vzorku trhaviny, uložené v trubce. Vedle složení trhaviny má rozhodující vliv na detona�ní rychlost pr�m�r nálože, dále uvede-ná její nápl�ová hutnota a hustota trhaviny.

pr�m�r nálože

ideální detonacenestabilní (neideální) detonace

detonace se neší�í

horn

í mez

ní p

r�m�r

nál

ože

doln

í mez

ní p

r�m�r

nál

ože

deto

na�n

í ryc

hlos

t

Obr.�.13: Obecné znázorn�-ní horního a dolního mezní-ho pr�m�ru nálože v závislosti na pr�m�ru vrtu

Správn� je totiž využita trhavina pouze tehdy, když má schopnost detonovat po celé délce nálože stálou detona�ní rychlostí. Tuto schopnost nazýváme stabili-tou detonace. P�i velmi malých pr�m�rech nálože není trhavina schopna deto-novat po celé délce nálože stejnou rychlostí; teprve p�i zv�tšení pr�m�ru nad ur�itou hodnotu - dolní mezní pr�m�r nálože, se detonace ší�í náloží ur�itou konstantní rychlostí. Tato detona�ní p�em�na však není ješt� dokonalá, je nei-deální. Dalším zv�tšováním pr�m�ru nálože se detona�ní rychlost op�t zvyšuje a po p�ekro�ení další limitní hodnoty - horního mezního pr�m�ru nálože, do-sáhne detonace nejvyšší stálé rychlosti a probíhá.jako detonace ideální. Uvede-ná oblast neideální a ideální detonace, jež pat�í do oboru detonací stabilních, je v. závislosti na mezních pr�m�rech nálože znázorn�na na obr.�. 13.

Hustota trhaviny ovliv�uje rovn�ž zásadním zp�sobem detona�ní rychlost. P�i p�íliš nízké hustot� ztrácí trhavina schopnost detonace. To je kup�. patrno z následujícího obr.�. 14, kde je znázorn�n vliv hustoty tritolu na jeho detona�ní rychlost p�i stejných podmínkách exploze.

Pracovní schopnost

P�ibližným vodítkem pro posouzení pracovní schopnosti trhavin je hodnota výbuchového tepla. �ím je v�tší jeho hodnota, tím je zpravidla v�tší pracovní schopnost trhaviny.

Pro p�esné zhodnocení skute�né pracovní schopnosti pr�myslových trhavin není zatím vypracována žádná p�esn�jší metoda. N�které zkoušky poskytují do jisté míry obraz o pracovní schopnosti ve vrtu, jiné v komo�e. Pracovní schop-nost trhavin se zkouší dle metody Trauzlovy a nebo v balistickém moždí�i.

Trauzlova zkouška se provádí tak, že malé, standardní množství zkoušené trha-viny, se p�ivede k výbuchu v dutin� normalizovaného, olov�ného bloku.


- 44 (105) -

3000 4000 5000 6000 7000detona�ní rychlost (m/s)

1600

1400

1200

1000

800

hust

ota

(kg/

m3)

Obr.�. 14 Závislost deto-na�ní rychlosti na hustot� TNT

Objem výdut� po výbuchu (v cm ) je ukazatelem pracovní schopnosti. Zkouška do jisté míry napodobuje pom�ry p�i odpálení trhaviny ve vrtu obr.�.15).

Jiný je princip stanovení pracovní schopnosti v balistickém moždí�i. Relativní hodnoty pracovní schopnosti se zde stanoví z úhlu výkyvu balistického moždí-�e po výbuchu standardního vzorku trhaviny v normalizované výbušné komo�e. Zkouška pouze udává relativní hodnoty pracovní schopnosti zkoušené trhaviny v pom�ru k standartu, jímž je trhací želatina neb tritol.

Brizance

Jí se rozumí t�íštivá schopnost trhaviny, jež má význam pro hodnocení výbušin z hlediska jejich využití zejména pro p�íložné nálože. Ur�uje se nej�ast�ji podle Hesse, kdy se zjiš�uje vliv explodující náložky standardní velikosti na velikost deformace olov�ného vále�ku, na n�mž je zkoušená výbušina položena.

Obr.�. 15 Uspo�ádání zkoušky pracovní schopnosti výbušiny dle Trauzla

Vlastnosti charakterizující manipula�ní bezpe�nost a funk�ní spolehlivost trha-vin

Mezi tyto vlastnosti se obvykle za�azuje citlivost trhavin v��i tepelnému im-pulsu, citlivost k mechanickému podn�tu, citlivost k ú�ink�m, jiných trhavin, schopnost p�enosu detonace, odolnost proti vlhkosti a teplot� a kyslíková bi-lance.


- 45 (105) -

Citlivost trhavin proti tepelnému impulsu je charakterizována teplotou vzbuchu, tj. nejnižší teplotou, p�i níž dojde ke vzbuchu, vzplanutí nebo k roz-kladu.

Vzbuchem rozumíme samovznícení trhaviny, zah�áté na vyšší teplotu. Na roz-díl od prostého zapálení výbušniny plamenem, postupuje p�i vzbuchu ho�ení rychleji, ale stále podstatn� pomaleji než p�i výbuchu. Jde tedy o. mezistupe� mezi ho�ením a výbuchem.

U pr�myslových trhavin se pohybuje teplota vzbuchu okolo 300°C.

Citlivost k mechanickému podn�tu se posuzuje nárazovou zkouškou dle Kasta. Mírou

citlivosti je minimální výška pádu kladiva o váze 2 kg (v cm) na vzorek výbu-šiny, p�i níž dojde k explozi.

Citlivost k p�ímému ú�inku jiné výbušniny se vyjad�uje nejmenší náloží ur�ité výbušniny ješt� schopné p�ivést zkoušený vzorek k ideální detonaci. P�i zkouš-kách pr�myslových trhavin se totiž vyžaduje, aby detonovaly p�i iniciaci roz-buškami s menším obsahem výbušné slože (tj. rozbuškami �. 3), než mají v provozu b�žné rozbušky �.8.

Zkouška p�enosu detonace je významné zvlášt� p�i použití p�erušovaných a mezerových náloži. P�enos detonace se stanoví tak, že se zkoušené náložky uloží za sebou do d�ev�ného žlábku a m��í se maximální vzdálenost v cm, p�i níž ješt� dochází k p�enosu detonace z jedné náložky na druhou, p�i �emž se k iniciaci využije rozbušky �.8.

K této zkoušce je nutno poznamenat, že v ut�sn�ném vývrtu jsou podmínky pro p�enos mnohem p�ízniv�jší, takže zkouška je z hlediska praktických podmínek p�ísn�jší.

O odolnosti pr�myslových trhavin proti vlhkosti bylo pojednáno již d�íve.

Pokud se týká vlivu vysokých neb nízkých teplot, je nutno respektovat p�i pou-žívání p�íslušných výbušin pokyny výrobce.

Sypké amonoledkové trhaviny jsou mrazuvzdorné. Naopak k nízkým teplotám jsou citliv�jší plastické trhaviny s vyšším obsahem nitroester�. Teploty pod -20°C p�sobí zde proto velmi nep�ízniv� nejen z hlediska manipula�ní bezpe�-nosti, ale i stability detonace.

Významným kriteriem hodnocení pr�myslových trhavin z technicko-ekonomického, ale i hygienického hlediska je kyslíková bilance. Dle ní se po-suzuje obsah kyslíku ve výbušnin�. Toto kriterium udává, kolik gram� kyslíku v 100 gramech výbušiny schází nebo p�ebývá k její úplné oxidaci.

Kyslíková bilance je kladná, má-li látka p�ebytek kyslíku a záporná, nedostává-li se kyslík k úplnému okysli�ení všech p�íslušných složek výbušiny. Sta�í-1i kyslík obsažený ve výbušin� práv� jen k úplnému okysli�ení složek, je kyslí-ková bilance nulová.

Jak z hlediska nejlepšího využití energie výbušiny, tak z hlediska neškodnosti povýbuchových plyn� je nejvýhodn�jší nulová kyslíková bilance. P�i záporné bilanci vzniká po výbuchu jedovatý, kysli�ník uhelnatý, p�i kladné bilanci se zase uvol�ují nemén� škodlivé kysli�níky dusíku. V praxi se tém�� všechny pr�myslové trhaviny vyráb�jí tak, aby jejich kyslíková bilance byla mírn�


- 46 (105) -

kladná (o až 5 %). Hodnoty bilancí n�kterých výbušných slou�enin jsou uve-deny v následující tabulce �. VI.

Jinak lze pro komplexn�jší informaci o n�kterých našich nejd�ležit�jších pr�-myslových trhavinách a jejich technologických vlastnostech doporu�it publika-ce Me�í�, R., Válek, D., Novodobá vrtací a trhací technika, SNTL Praha (1969).

Tab.S. VI Kyslíková bilance n�kterých výbušných slou�enin

Výbušnina kyslíková bilance v %

dusi�nan amonný +20,0

nitroglycerin +3,5

nitroglykol 0,0

pentlit 10,1

t�askavá rtu� 11.3

Hexogen 21,6

Trinitrotoluen 74,0

Kontrolní otázky

1) Vyjmenujte rozd�lení lom� z hlediska dobývání suroviny.

2) Uve�te hlavní zp�soby t�žby surovin .

3) Vymezte význam skrývky a charakterizujte stroje pro skrývkové práce.

4) Uve�te hlavní vlastnosti pr�myslových výbušnin

5) Definujte pojem expanzní práce trhaviny.

6) Popište mechanismus odšt�pu horniny p�i detonaci trhaviny.

7) Co se rozumí pojmem „kyslíková bilance výbušnin“?


- 47 (105) -

5 Rozn�covadla a pom�cky trhacích prací

A tomu, abychom vyvolali u trhavin výbuchové reakce, je zapot�ebí rozn�co-vadel. Pokud tyto prost�edky trhací techniky vyvolávají rozn�t samy, �adíme je mezi rozn�covadla základní. Sem pat�í p�edevším rozbušky, jež mají tuto schopnost práv� v d�sledku v nich obsažených, k rozn�tu velmi citlivých t�as-kavin.

Mezi pomocná rozn�covadla �adíme zase ta, která p�enášejí jiným impulsem již d�íve vyvolané ho�ení (zápalnice), nebo které p�enášejí p�ímo detonaci (bleskovice).

Vhodné využití rozn�covadel podmi�uje i správná aplikace ostatních pom�cek trhací techniky, jako jsou u zápalnicového rozn�tu zapalova�e, rozbuškové klešt�, u elektrického rozn�tu rozn�tnice, rozn�tná vedení, spojky, ohmmetry ke kontrole rozn�tného vedení apod.

5.1 Rozn�covadla

Rozn�covadla tvo�í základní �lánek mezi všemi prost�edky trhací techniky a jejich správný výb�r a použití dává zásadní p�edpoklad pro bezpe�nost a hos-podárnost trhacích prací.

5.1.1 Rozbuška

Slouží jako základní rozn�covadlo k vyvolání detonace trhavinových náloží a bleskovic. Její základní typ - pr�myslovou rozbušku zážehovou, tvo�í dutinka, obsahující primární a sekundární nápl� výbušiny.

Obr.�. 16 Zážehové pr�myslo-vá rozbuška �. 8

Výbušina vypl�uje asi dv� t�etiny délky dutinky, do níž je zalisována. Zbylá �ást dutinky je volná pro nasazeni zápalnice nebo el. palníku. Primární nápl� tvo�í t�askavina (t�askavá rtu� pro rozbušky s m�d�nou dutinkou) nebo azid olovnatý (u rozbušek s dutinkou hliníkovou). K t�askavé rtuti, u niž je, jak d�í-ve uvedeno, ve srovnání s azidem olovnatým zapot�ebí o n�co delší doby od iniciace k detonaci, p�idává se ur�ité množství azidu st�íbrného, p�i �emž vzni-


- 48 (105) -

ká t�askavá sm�s typu astryl, jež uvedený nepom�r vyrovnává. Sekundární ná-pl�, která vypl�uje prostor mezi primární náplní a dnem rozbušky, je obvykle tritol, pentrit, nebo jejich sm�s, nazývaná pentolit (90 % pentritu a 10 % trito-lu).

V p�edu za ústím rozbušky je primární nápl� kryta pojistkou, v níž je otvor pro zážeh nápln�. P�i trhacích pracech se nej�ast�ji používají pr�myslové rozbušky v provedení �. 8 (obr.�. 16). Zna�ení rozbušek �ísly totiž vyjad�uje odchylku rozbušek v rozm�rech a v rozli�ném množství jejich nápln�. Mezinárodní �ada obsahuje zážehové rozbušky �. l až 12. �ím vyšší je �íslo, tím v�tší je obsah výbušné nápln� a úm�rn� tomu jsou zv�tšeny rozm�ry rozbušek.

Rozbuška �. 8 je dlouhá asi 4 cm a její pr�m�r je asi 7 mm. Hmotnost výbušné nápln� je asi l g. Zážehové rozbušky se zažehují plamenem zápalnice nebo el.palníkem. Primární t�askavinová nápl� p�ejde velmi rychle z výbuchového ho�ení v detonaci a uvede v detonaci druhotnou nápl�, jež je podn�tem pro detonaci trhavinových náloží.

Více než uvedených, klasických zážehových rozbušek, používá se v sou�asné trhací technice na obdobném principu založených elektrických rozbušek, o nichž bude u�in�na podrobn�jší zmínka dále.

5.1.2 Zápalnice

Jsou to nejstarší používaná rozn�covadla, jež slouží k rozn�tu zážehových roz-bušek a trhavinových náloží Vesuvitu TN (náloží z �erného prachu).

Dnešní druhy zápalnic se skládají z duše z �erného prachu, op�edení a obalu, jehož povaha ur�uje, zda je zápalnice použitelná v suchém �i mokrém prost�e-dí. Zápalnice lze rozd�lit podle doby ho�ení na normáln� ho�ící a rychle ho�ící. U nás se vyráb�jí pouze normáln� ho�ící zápalnice. S ozna�ením �.l je to zá-palnice s izolací z plastická hmoty (PVC - mipolamová), ur�ená pro práce ve vlhku a ve vod�. Zápalnice �. 2 má dvojitou asfaltovou izolaci a používá se v suchých, nanejvýše vlhkých prost�edích.

Duši zápalnic tvo�í zápalnicový �erný prach o velikosti zrna 0,2 až 0,6mm. Tato duše, jejímž st�edem prochází vodící nit, je ovinuta n�kolika vrstvami jutové p�íze a je chrán�na d�íve uvedenými izola�ními vrstvami. Vn�jší pr�m�r zápalnice je asi 5,8 mm, aby ji bylo možno zasunout do rozbušky. Doba ho�ení l m normální zápalnice je 125 -15 sec.

P�i použití musí být délky normálních zápalnic vym��eny tak, aby st�elmistr event. jeho pomocník, m�li po zažehnutí poslední zápalnice dostatek �asu uchýlit se do bezpe�ného úkrytu. P�i tom není dovoleno používání kratších zápalnic než 120 cm.

Prachová nápl� zápalnice má být rovnom�rn� rozložena po celé její délce. Ne-ní-li tomu tak, zápalnice ho�í nepravideln�. Je-li prachová nápl� duše �idší, postupuje ohe� rychleji, je-li duše p�erušena, ohe� se zastavuje. V takovém p�ípad� se m�že ohe� p�enést na obal prachové duše a z n�ho zp�t na pracho-vou duši, která pak ho�í dále, ale se zpožd�ním. P�ed�asné i zpožd�né výbuchy jsou p�í�inou úraz� a proto se musí zápalnice používat 3 nejv�tší opatrností. P�ed použitím má být každý kus zápalnice zkontrolován proložením mezi prs-ty, neb p�etažením p�es oblý p�edm�t.


- 49 (105) -

Konce jednotlivých kus� zápalnice musí být p�ed použitím se�íznuty ostrým nožem tak, aby plocha �ezu s prachovou duší byla celá odkrytá. Konec ur�ený ke vsunutí zápalnice do rozbušky se se�ízne kolmo k ose zápalnice. Konec ur-�ený k zažehnutí se obvykle se�ízne šikmo. Konce zápalnic, vy�nívající z vrtu se nesm�jí svinovat a musí být nejmén� 20 cm dlouhé. P�i použití náloží z �er-ného prachu (Vesuvit TN) je p�edepsána minimální délka vy�nívající zápalnice 120 cm.

V zahrani�í se používají již i rychleho�ící zápalnice s dobami ho�ení 1 m 3,35 nebo 60 sekund. Duši t�chto zápalnic tvo�í pyrotechnická sm�s, obal pak tenká polyetylenová izolace. Tyto zápalnice ho�í povrchov� otev�eným plamenem a slouží k rychlému p�enosu zážehu na vzdálenosti n�kolika desítek metr�. Vý-hodou rychleho�ících zápalnic je jednak to, že lze s jejich pomocí zažehnout v�tší po�et �asovaných náloží najednou, jednak to že spolehliv� ho�í i na dešti.

Pomocí rychleho�l�í zápalnice se kup�. mohou �asovat nálože tak, že se jejich rozbušky opat�í stejn� dlouhými normálními zápalnicemi a jejich volné konce se spojí s vedením rychleho�ící zápalnice v takovém sledu od místa zážehu, v jakém po�adí je t�eba výbuchy náloží od�asovat. Doby zpožd�ní se p�i tom upravují vzdáleností spoj� na hlavním vedení rychleho�ící zápalnice. Takto tedy slu�uje rychleho�ící zápalnice výhody zápalnicového a elektrického rozn�-tu, nebol se kup�. vylu�ují p�ed�asné výbuchy v d�sledku bludných proud� a umož�uje se, aby st�elmistr mohl zápalnicí zajistit libovolný po�et zážeh�.

5.1.3 Elektrický palník

Rozn�t zážehových rozbušek se d�je i elektrickým palníkem. Jeho základním �lánkem je elektrická pilule, v níž se p�evádí elektrická energie v energii tepel-nou. Tvo�í ji m�stek (odporový drátek, napnutý mezi dv�ma kovovými hroty) a pyrotechnická slož, nanesená na odporový drátek. Tato slož je na povrchu opat�ena ochrannou vrstvou nitrolaku (obr.�.17).

K rozn�tu se využívá odporového tepla, jež musí p�i pr�chodu proudu zah�át odporový m�stek na takovou teplotu, aby nastal rozn�t celé pilule. Ohmický odpor el.pilule bez p�ívodních drát� se pohybuje v rozmezí od 0,5 do 3 ohm�.

Obr.�. 17 Elektrická pilule

Elektrická pilule, pevn� vsazená do dutinky z kovu neb plastické hmoty, tvo�í pak elektrický palník. Vzhledem k tomu, že se el. palníku používá k rozn�tu rozbušek, ale i zápalnic, musí mít jeho dutinka takový pr�m�r, aby do ní bylo možno zasunout rozbušku neb zápalnici. Pevným spojením el.palníku s roz-buškou, jehož se dosahuje specielními rozbuškovými klešt�mi vzniká elektric-ký palník mžikový, zajištující okamžitý p�enos rozn�tu z pilule na rozbušku. Tento p�enos je však také možno zpožovat a sice pomocí kusu do dutinky palníku vložené zápalnice, která se pak zasunuje do rozbušky, umíst�né v nálo-ži. Interval zpožd�ni se �ídí délkou vložené zápalnice. Tato úprava je pak pod-statou el.palníku �asovaného.


- 50 (105) -

Spojení rozbušky s mžikovým nebo �asovaným palníkem musí byt provedeno pe�liv�, nenásiln� a a vylou�ením jakýchkoliv ne�istot v dutince rozbušky. Tyto rozn�covací systémy se smí používat jen v suchém, nanejvýše vlhkém prost�edí.

5.1.4 Elektrická rozbuška

Továrn� provedené pevné a vodot�sné spojení el. pilule se zážehovou rozbuš-kou tvo�í podstatu elektrické rozbušky, dnes nej�ast�jl používaného rozn�co-vadla. Na rozdíl od d�íve uvedeného spojení klasických zážehových rozbušek s palníky, nem�že do nich vniknout voda a ne�istoty, takže se snižuje pravd�po-dobnost selhávek. Stejn� .1ako {mžikové el.rozbušky (charakterizované p�í-mým spojením el.pilule s primární rozbuškovou náplní) vyráb�jí se i el.rozbušky �asované. kde se dosahuje zpožd�ného p�enosu rozn�tu z pilule na rozbuškovou nápl� pomocí vložení pyrotechnické, zpožovací slože, zpravidla sm�si práškových kov� s nenavlhavými okysli�ovadly (obr.�. 18).

Podle délky zpožd�ní, tj. doby od zavedení proudu až do výbuchu rozbušky, rozlišují se rozbušky mžikové, milisekundové a déle �asované.

�asování náloží má význam, jak bude dále podrobn�ji uvedeno, p�i odpalování více náloží. V porovnání s mžikovým (sou�asným) odpálením všech náloží najednou, je totiž jejich rozn�t v kratších po sob� následujících intervalech vý-znamný zejména tím, že zlepšuje n�které technologické ukazatele t�žby a ome-zuje nep�íznivé ot�esy p�dy.

Obr.�. 18 Schématické uspo�ádání elektric-ké milisekundové rozbušky

l-vodi�e el.vedení,

2-dutinka rozbušky,

3-el.pilule,

4-zpožovací slož,

5-primární nápl� rozbušky,

6-sekundární nápl� rozbušky

Mžikové rozbušky, jež vybuchují po zavedení proudu ihned, používají ae p�i mžikovém odpalování náloží v jednom okruhu, nebo ve spole�ném okruhu s rozbuškami �asovanými.

Milisekundové rozbušky se dodávají v sadách o r�zných �asových stupních, vždy vzájemn� zpožd�ných o 10 až 100 ms. U nás vyráb�ná a nej�ast�ji použí-vané jsou el.milisekundová rozbušky, ozna�ené

o DeM - 15 se zpožovacím intervalem 15 ms,

o DeM se zpožovacím intervalem 23 ms,

o DeR se zpožovacím Intervalem 40 ms.


- 51 (105) -

o DeD s intervalem zpožd�ní 1/4 sec,

o DeP s intervalem zpožd�ní 1/2 sec.

Z hlediska aktivace rozbušek elektrickou energií se vyrábí vedle rozbušek b�ž-ná citlivosti i el.rozbušky se sníženou citlivostí typu ANTI a to k v�li v�tší bezpe�nosti proti nežádoucímu rozmetu cizí elektrickou energii, jako je kup�. statická atmosférický elekt�ina apod. P�íslušná úprava spo�ívá v tom, že p�í-padný výboj statické elekt�iny se odvádí mimo m�stek a mimo slož pilule.

Pro trhací práce v prost�edích s výskytem výbušných sm�sí vzduchu s ho�la-vými plyny neb prachy se vyrábí el.rozbušky se zvýšenou bezpe�ností ozna�e-né DeM - Zb, se zpožovacím intervalem 23 ms, ur�ené zejména pro práce v dolech.

Z dalších specielních typ� el.rozbušek zaslouží pozornosti i rozbušky ter-mostabilní, pro práce za vyšších teplot a tzv. mžikové seismické rozbušky ozna�ená ReT, charakterizované v�tší odolností proti p�sobení tlaku.

V�tšina el.rozbušek má pr�m�r a délku podle stupn� �asování od 50 do 95 mm. Dodávají se zpravidla s neodizolovanými konci p�ívodních vodi��. P�ívodní vodi�e jsou obvykle ocelové (pozinkované nebo pocínované), výjime�n� m�-d�né. Pro bezpe�nost a snazší orientaci p�i používání se jednotlivé druhy el.rozbušek odlišují barvou izolace vodi��, ev. barvou t�snící zátky. �asový stupe� je vyzna�en jednak štítkem na p�ívodním vodi�i, jednak je vyražen na dn� rozbušky.

5.1.5 Bleskovice

P�i rozn�cování trhavinových náloží se b�žn� setkáváme s použitím bleskovice. Ta se podobá zápalnici, ovšem s tím rozdílem, že místo pom�rn� pomalu ho�ící základní prachové složky, tvo�í její nápl� brizantni trhavina jako je pentrit, pentolit nebo hexogen. Tato nápl� je chrán�na proti vlhku a vn�jšímu poškoze-ní pevným a ohebným obalem. Bleskovice je vlastn� mnohonásobn� prodlou-žené sekundární nápl� rozbušky, jíž také v mnoha p�ípadech nahrazuje.

Uvádí se v �innost výbuchem rozbušky, která se k ní t�sn� p�ipojuje motouzem nebo lepící páskou. Bleskovice p�ivádí k výbuchu tém�� všechny druhy b�ž-ných pr�myslových trhavin, pokud jimi v náložích prochází a nebo je s nimi pevn� ve styku. Nelze ji jen zcela spolehliv� využít (stejn� jako samotné roz-bušky) k rozn�tu trhavin d�íve uvedeného typu DAP a trhavin plastifikovaných vodou.

U nás používané bleskovice ozn. NP má detona�ní rychlost asi 6700 m/sec, vn�jší pr�m�r 5,2 mm a lze ji používat v rozmezí teplot od -30 až do +50°C a to i po n�kolikadenním uložení ve vod�. Je velmi bezpe�ná i proti mechanic-kým náraz�m. To je zvlášt� významné ve srovnání se staršími, zna�n� citlivý-mi typy bleskovic s náplní t�askavé rtuti. Dodává se ve svitcích, p�i�emž konce bleskovice jsou chrán�ny hliníkovým nebo m�d�ným ukon�ením.

K zajišt�ní bezpe�ného rozn�tu pomocí bleskovice se v posledních letech vyrá-bí i dvoubleskovice. Jsou to vlastn� dv� bleskovice, t�sn� k sob� p�iložené, ve spole�ném vodot�sném obalu z plastické hmoty. Dvoubleskovice podstatn� zvyšují spolehlivost bleskovicového rozn�tu v p�ípad�, že by snad u jedné


- 52 (105) -

bleskovice došlo k p�erušení detonace. Tehdy p�ivede výbuch probíhající v druhé bleskovici první, t�sn� p�iléhající bleskovici znovu k výbuchu.

Bleskovici lze používat i k milisekundov� zpožd�ným rozn�t�m. Tehdy se za-�azují do bleskovicového rozn�tného vedení bleskovicové milisekundové zpožova�e (obr. �.19). Skládají se ze dvou rozbušek a primární a sekundární náplní a pyrotechnických zpožova�� podle osy k sob� obrácen� uspo�ádaných a upravených pro utlum rázového ú�inku bleskovice.

Obr.�. 19 Mili-sekundový bles-kovicový zpož-ova�

l- dutinka, 2-rozbuška, 3-zátka, 4-zpožovací t�lísko, 5-tlumící vále�ek

Tyto zpožova�e se dodávají již s 30 cm dlouhými kusy bleskovice, spojenými se zpož2ova�em na obou stranách; jsou �inné p�i oboustranném zapojení. V tomto uspo�ádání p�ivede vybuchující bleskovice k �innosti rozbušku, detonací se prorazí zpožovací t�lísko a výbuch se utlumí v tlumícím vále�ku. P�i tom se však sta�í zažehnout druhý zpožova� a na n�j napojená druhá rozbuška, která p�evede kone�n� detonaci dále na bleskovici.

U nás vyráb�né zpožova�e mají ozna�ení ISBZ - 5, MBZ - 9 a MBZ - 17. �ísla udávají jmenovité zpožd�ní v milisekundách.

Krom� velké manipula�ní bezpe�nosti a bezpe�nosti proti nežádoucímu rozn�-tu vlivem cizího elektrického proudu Je ve srovnání s el. milisekundovými roz-buškami hlavní výhodou bleskovicových milisekundových zpožova�� prak-ticky neomezený po�et �asových stup��. Zatím co u el. milisekundových roz-bušek je tento po�et ur�en rozsahem dodávané sady, je možno vždy zapojením dalšího milisekundového zpožova�e do bleskovicové rozn�tné sít� vytvá�et libovoln� dlouhou �adu zpožd�ní, což je významné zejména pro realizaci ploš-ných odst�el�.

5.2 Pomocné prost�edky k rozn�covadl�m

Aby d�íve uvedená rozn�covadla mohla plnit svoji funkci, je zapot�ebí k jejich použití i n�kterých pomocných prost�edk�.

P�i používání zápalnic jde p�edevším o prost�edky k jejich zážehu. I když nej-jednodušší zp�sob zážehu zápalnice je ten, že se k prachové duši t�sn� p�iloží hlavi�ka b�žná zápalky, které se zapálí škrtnutím o plochu krabi�ky zápalek, vyrábí se pro snadn�jší a bezpe�n�jší rozn�t specielní zapalova�e. Z nich je to p�edevším nasazovací zapalova�, ve form� krátké papírové dutinky, opat�ené hlavi�kou z pyrotechnické slože.

Zapalova� se nasadí na rovn� se�íznutou zápalnici a uvede se v �innost škrtnu-tím t�ecí plochy zápalné krabi�ky o hlavi�ku zapalova�e.


- 53 (105) -

Jiný typ je v�truvzdorný zapalova� s výstražným sv�tlem. Je to v podstat� dlouhé pouzdro, nepln�né dv�ma druhy pyrotechnické sloze a opat�ené na kon-ci stopinou, která se zapaluje oby�ejnou zápalkou. Po zapálení ho�í nejprve první slož jasn� r�žovým plamenem 35 vte�in, pak druhé, �erveným výstraž-ným plamenem po dobu 15 vte�in. Tento signál je pro st�elmistra znamením pro odchod do úkrytu. Protože není dovoleno používat kratších zápalnic než 120 cm, zbývá st�elmistrovi p�i uvedené rychlosti ho�ení zápalnice po zhasnutí �erveného sv�tla asi 100 vte�in k tomu, aby se bezpe�n� ukryl.

Je-li zapot�ebí odpálit najednou v�tší po�et zápalnic, používá se zažehovací dutinky. Je to lepenkový vále�ek o pr�m�ru asi 21,5 mm a délce 47 mm, jehož dno je na vnit�ní stran� opat�eno zápalnou složí. Takto lze zapálit 5 až 7 zápal-nic, jejichž se�íznutá konce se vkládají do dutinky. Spolu s nimi se do dutinky vloží i konec pomocné zápalnice, kterou se za žehu je. Po jejím proho�ení se vznítí zápalná slož na dn� dutinky a od ní konce všech ostatních zápalnic. Za-žehnutí jedné dutinky, v�etn� všech ostatních zápalnic, se z hlediska bezpe�-nostních p�edpis� považuje za jeden zážeh.

K pevnému spojení zápalnice se zážehovou rozbuškou slouží i st�elmistrovské klešt�, jimiž se seškrtí volný konec dutinky zážehové rozbušky se zápalnicí. Jsou uzp�sobeny i k �ezání zápalnice.

Z pomocných prost�edk� pro použití bleskovic možno uvést zejména manipu-la�ní rozvinovací cívku, jíž se umož�uje i �ezání na ni navinutých bleskovic. Jinak je nutno bleskovice �ezat na d�ev�né podložce ostrým nožem neb �epel-kou v násadce o to zásadn� bez rozbušek.

Pom�rn� nenáro�n�jší jsou pomocné prost�edky pro zážeh a kontrolu elektric-kých rozn�covadel. Sem pat�í p�edevším za�ízení k výrob� rozn�tného proudu- rozn�tnice.

Jejich základními typy jsou rozn�tnice dynamoelektrická a kondenzátorová. Podstatou dynamoelektrických rozn�tnic je kompaudní dynamo, v n�mž se vyrábí elektrický proud otá�ením klí�e. T�mito za�ízeními lze vyrobit proud o nap�tí n�kolika set volt�. K spolehlivému rozn�tu všech rozn�covadel zapoje-ných do okruhu je zapot�ebí elektrického proudu o intenzit� l A, nejmén� 0,8 A. P�i sériovém zapojení el.rozbušek neb el.palník� lze proudu této intenzity dosáhnout dle ohmova zákona tehdy, jestliže odpor rozn�tného vedení je nižší než nap�tí doty�né rozn�tnice.

U nás vyráb�né rozn�tnice tohoto typu jsou ozna�eny DEOS 25, s nap�tím 110 V k odpálení nanejvýše 25 rozn�covadel, DEOS 50, s nap�tím 300 V, pro 50 rozn�covadel a DEOS 100 s nap�tím 500 V pro 100 rozn�covadel.

U kondenzátorových rozn�tnic je zase zdrojem proudu kondenzátor nabíjený induktorem, což je za�ízení, v n�mž otá�ením kotvy mezi póly magnetu vzniká proud, jenž se dle pot�eby usm�r�uje. Kondenzátorové rozn�tnice dodávají proud s prom�nnou amplitudou, jenž je dán vybíjením kondenzátoru. Umož�u-jí sou�asný rozn�t velkého po�tu standardních elektrických rozn�covadel, aneb p�im��eného po�tu rozn�covadel se sníženou citlivostí. Z t�chto za�ízení se u nás používá zejména rozn�tnice ozn. RK l a, pro rozn�t maximáln� 100 rozn�-covadel v sérii, p�i maximálním odporu rozn�tného okruhu 500 ohm�. Je ur�e-na pro trhací práce na povrchu.


- 54 (105) -

Výhodou kondenzátorových rozn�tnic je hlavn� jejich malá hmotnost, vysoký výkon a vestav�ný ohmmetr.

Pro kontrolu spojení rozn�tných okruh� a jejich el.odporu slouží dále u elek-trického rozn�tu i ohmmetry. Z našich výrobk� jsou používány typy ozn. KN66 a Mx 10. Vzhledem k tomu, že u b�žných rozn�covadel m�že dojít k zážehu již tehdy, prochází-li jimi proud intenzity 0,25 A, musí být všechny uvedené kontrolní p�ístroje konstruovány tak, aby max. intenzita proudu z je-jich vlastního zdroje nep�esáhla 0,025 A, �ímž se zajiš�uje bezpe�nost p�ed p�ed�asným rozn�tem již p�i m��ení. I kontrolní m��ení se musí provád�t z úkrytu.

K zapojování rozn�covadel je nutné rozn�tné vedení, tvo�ené pozinkovanými, ocelovými, neb m�d�nými dráty, opat�enými izolací z PVC. Jejich pr�m�r je nej�ast�ji 0,8 až 1,0 mm. K spojování vodi�� rozn�tného vedení slouží kone�n� rychlospojky. Jsou to trubi�ky z m�k�eného PVC, vyložené uvnit� hliníkovou folií. Do nich se vsunují odizolované konce k sob� spojených drát�. Po p�ehnu-tí dutinky se pak vytvo�í dokonalý spoj. Pro vlhká a mokrá prost�edí se použí-vají rychlospojky pln�ná vazelínou, pro suchá prost�edí sta�í rychlospojky prázdné.

Kontrolní otázky

1) Vyjmenujte hlavní rozn�covadla.

2) Uve�te uspo�ádání pr�myslové rozbušky.

3) Jaké jsou rozdíly mezi použitím zápalnice a bleskovice?

4) Uve�te hlavní d�vody používání �asování rozn�tu.


- 55 (105) -

6 Rozpojování hornin výbušinami

Neodd�litelnou sou�ástí vhodného slad�ní všech doposud uvedených prost�ed-k� trhací techniky a geologickými a geotechnickými vlastnostmi hornin, je vedle z nich vyplývajícího postupu dobývání i volba vhodného zp�sobu rozpo-jování trhavinami. Jde p�edevším o vhodné umís�ování, dimenzování, dokona-lé provád�ní a odpalování náloží, jež má zaru�it dosažení plánovaných ukaza-tel� t�žby p�i dodržení maximální bezpe�nosti a hygieny práce.

6.1 P�sobení detonace výbušnin v horninách

Rozpojování hornin výbušinami je komplikovaný proces, skládající se z velké-ho po�tu díl�ích d�j�. P�i explozi nálože umíst�né v hornin� p�sobí vzniklá detonace dvojím zp�sobem. Jednak rázovým ú�inkem detona�ního tlaku na plochu p�ilehlé horniny, jednak p�sobením tlaku plyn� na okolní horninu.

Zatím co rázový ú�inek p�sobí jen velmi krátkou dobu (n�kolik milisekund), tlak výbuchových plyn� p�sobí pon�kud déle (n�kolik setin sekundy). Souhrne má p�sobení detonace charakter velmi intenzivního dynamického rázu. Podle nejnov�jších poznatk� je prvotním �initelem rozpojení uvedený ú�inek deto-na�ního tlaku, jehož výslednicí jsou tzv. vlny nap�tí, které procházejí horninou, deformují ji a rozpojují. P�sobení výbuchových plyn� je ve v�tšin� p�ípad� p�i rozpojování hornin druhotné.

Pro ší�ení vln nap�tí v horninách se využívá akustické teorie ší�ení podélných a p�í�ných vln. Rychlost ší�ení závisí pouze na modulu pružnosti a je pro daný materiál v mezích platnosti Hookeova zákona konstantní. Tato rychlost je dále ur�ena hustotou daného prost�edí a nem�ní se ani s amplitudou vlny ani s její frekvencí. To ovšem platí jen pro ideáln� homogenní prost�edí, jež nacházíme v lokalitách t�žby jen málo, kdy pro teorii rozpojování hornin jsou proto d�le-žité jevy s pr�chodem vln nap�tí prost�edími s m�nícími se fyzikálními vlast-nostmi a z nich zejména akustickou impedancí Z ( m . kg . s ). Prochází-li takto vlna nap�tí z jednoho prost�edí do druhého, postupuje beze zm�ny dále jen v p�ípad�, když ob� prost�edí mají shodnou akustickou impedanci; prochází-li však rozhraním dvou prost�edí o r�zné impedanci; , d�lí se vlna nap�tí na vlnu postupující a odraženou. Tak kup�. p�i p�echodu tlakové vlny z prost�edí o vyš-ší ak.impedanci do prost�edí o impedanci nižší (z horniny do vzduchu), m�ní se povahu odražené vlny, která se vrací jako tahová. V opa�ném p�ípad�, kup�. p�i p�echodu ze vzduchu do horniny, vrací se odražená tlaková vlna op�t jako tla-ková.

Z hlediska teorie rozpojování hornin je zejména d�ležité to, že podíl energie od ražená vlny z celkové energie je tím v�tší, �ím v�tší je rozdíl impedancí p�ileh-lých prost�edí.

6.2 Odšt�p hornin p�i výbuchu

Základním mechanismem p�i rozpojování hornin výbuchem je jejich odšt�p. Dle d�íve uvedených skute�ností se tlakové vlny, vyvolané p�i detonaci, ší�í v


- 56 (105) -

hornin� a jakmile dosáhnou volné plochy na povrchu (rozhraní s prost�edím o zna�n� nižší ak.impedanci), odrazí se a vracejí se jako vlny tahové. Vzhledem k tomu, že pevnost v tahu je u hornin ve srovnání s tlakovou pevností mnohem menší, porušuje se hornina zejména vlivem odražených tahových vln. Avšak krom� volného povrchu se p�i odšt�pu uplat�ují ze stejného hlediska i jiná roz-hraní v hornin�, jako pukliny, mezivrstevní spáry/ od nichž se tlakové vlny rovn�ž odrážejí.

Obr.�. 20 Obecné znázorn�ní vlivu velikosti záb�ru nálože na rozpojení horniny

Tím vzniká vzájemné p�sobení n�kolika vln nap�tí, �ímž se pr�b�h rozpojová-ní stává složit�jší kombinací popsaných d�j�.

Uvedený rozpojovací ú�inek se však projevuje ne vždy stejným ú�in-kem. Záleží p�edevším na tom, jak hluboko je uložena nálož od volné plochy (povrchu) rozpojované horniny. Tuto vzdálenost nazýváme b�žn� p�ímkou nejmenšího odporu, nebol i odporem � i záb�rem. To potvrzují p�ípady, kdy umístíme a p�ivedeme k explozi vždy stejnou nálož, v r�zných vzdálenostech od povrchu horniny, obr.�. 20. Je-li nálož velmi blízko povrchu (p�edimenzo-vaná), vytvo�í se jejím výbuchem kuželová výtrž, jejíž polom�r je v�tší než byla vzdálenost nálože od povrchu. Zv�tšujeme-1i postupn� vzdálenost (záb�r) nálože, pak se p�i ur�ité optimální vzdálenosti vytvo�í výtrž o nejv�tším obje-mu (pravoúhlá), jejíž polom�r je shodný se vzdáleností nálože od volné st�ny, tj. se záb�rem. P�i ješt� v�tším záb�ru stejné nálože se vytvo�í sice hlubší, ale užší výtrž, p�ípadn� dochází jen k porušení horniny bez jejího odšt�pu.

Z hlediska teorie mechanizmu odšt�pu hornin p�i výbuchu je dále významné i zjišt�ní n�kterých autor�, že u t�žších a pevn�jších hornin s ak.impedanci' v�tší jak 10 . m . kg . a se uplat�uje p�i rozpojování spíše rázový ú�inek detona�ního tlaku, zatím co u hornin mén� pevných a mén� soudržných s hodnotou ak.impedance 5 až 10 . m . kg . a , podílí se na rozpojování spíše tlak výbucho-vých plyn�.

To je d�ležité zejména p�i zajiš�ování maximálního využití energie výbušin v náložích tzv. impedan�ním p�izp�sobením systému trhavina - nálož. V tomto p�ípad� jde p�edevším o zamezení a vylou�ení p�í�in, jež mohou p�sobit ztráty výbuchové energie a to z hlediska již vlastní nedokonalé konstrukce nálože. P�i explozi nálože se totiž vytvá�í rozhraní již mezi trhavinou a okolním vzduchem v p�íslušné dutin�, dále mezi vzduchem a st�nou dutiny nálože, jež p�i r�zných ak. impedancích trhaviny, vzduchu a horniny, vedou dle zmín�ných skute�ností k zna�ným energetickým ztrátám. Tomu lze do zna�ná míry �elit tím, že trha-vina musí být v dutin� p�edevším v t�sném styku s horninou.

Další, složit�jší opat�ení pak dle n�kterých autor� spo�ívá v tom, že by se m�lo k trhacím prá�em použít takové trhaviny, jejíž ak.impendance by se blížila im-


- 57 (105) -

pedanci horniny. Tím se má zaru�it, že tlak povýbuchových plyn�, následující ihned za rázovým ú�inkem detonace, bude p�sobit ješt� v celistvé hornin� a nebude unikat mezerami a puklinami, vzniklými již jako d�sledek prvotního ú�inku detona�ního tlaku.

6.3 Druhy náloží

Trhavinové nálože rozlišujeme jednak podle tvaru, na nálože soust�edné a táh-lé, jednak dle umíst�ní a uzav�enosti v rozpojovaném objektu na uzav�ené, polouzav�ené a neuzav�ené.

U soust�edných náloží se trhavina ukládá do dutin zhruba kulovitého tvaru - sklípku, nebo "do v�tšího kubického prostoru -komory. Sklípky se z�izují tak, že se na dn� provedeného vrtu postupn� odpaluje menší množství trhaviny (asi 1/10 z množství, jež chceme ve sklípku umístit), �ímž vzniká v hornin� rozší-�ený, kulovitý prostor. Velké soust�edné nálože se ukládají do komor, vyraže-ných ze štol.

Základním tvarem táhlé nálože vrtu, do n�hož se ukládá trhavina

Obr.�. 21 Základní typy táhlých náloží

a - souvislá táhlá nálož,

b - d�lená táhlá nálož,

c – mezerovitá táhlá nálož

Rozlišujeme táhlé nálože souvislé neb táhlé nálože s meziucpávkami nebo me-zerami, jež jsou charakterizovány tím, že se do nich vkládají r�zné vložky (obr. �. 21). V p�ípad� použití kup�. dutých vložek vznikají v náloži vzduchové pol-štá�e, jež tvo�í dle d�íve uvedeného impedan�ní, p�epážku, jíž se snižuje po�á-te�ní ú�inek výbuchu. Tyto nálože nazýváme též axiáln� odleh�ené. Odleh�ení m�žeme dosáhnout i p�i konstrukci souvislé, táhlé nálože, kdy trhavina nevy-pl�uje celý prostor dutiny tím, že se do dutiny vkládá kup�. d�ev�ná laika po celé její délce, která takto vytvá�í impedan�ní p�epážku podél nálože. V tomto p�ípad� jde zase o nálož odleh�enou radiáln� (obr.�.22). Odleh�ené nálože se uplat�ují zejména v t�ch p�ípadech trhací techniky, kde se má dosáhnou hlad-kého výlomu bez zátrh� a také v jiných p�ípadech, jež budou popsány dále.

Když jsou soust�edné neb táhlé nálože umíst�ny v rozpojované hornin�, p�i-�emž dutina mezi náloží a povrchem horniny je vypln�na Ucpávkou, jde o ná-lože uzav�ené. Za polouzav�ené se považují nálože ve vrtech bez ucpávky. Ná-lože, které se zevn� p�ikládají k rozpojovanému objektu, nazývané též p�íložné, pokládají se za neuzav�ené.


- 58 (105) -

6.4 Výpo�ty náloží

Všechny dnes prakticky používané,v�tšinou poloempirické vzorce pro výpo�et náloží vycházejí z p�edpokladu, že velikost nálože je úm�rná rozm�rovým ve-li�inám rozpojovaného objektu, tj. rozpojovanému objemu nebo nejmenší vzdálenosti nálože od povrchu lomové st�ny - záb�ru (W).

Obr.�. 22 Radiáln� odleh�ená nálož

r r

54

32

1 oblast rozpojení

oblast rozrušení

r = w

α α

Obr.�. 23 Kuželová výtrž,

l – pásmo rozdrcení,

2 - pásmo odhození,

3 – pásmo sesuvu,

4 - pásmo nakyp�ení,

5 - pásmo ot�es�.

Konstantou úm�rnosti je zpravidla z hlediska rozpojovaného objemu m�rná spot�eba trhavin (q) tj. spot�eba trhavin k rozpojení objemové jednotky (l m-3) horniny. Její velikost závisí p�edevším na vlastnostech horniny, zp�sobu trhací práce, po�tu volných ploch, rozn�tu a druhu trhaviny. Nejlépe je ji ur�it poku-sem v podmínkách, blížících se co nejvíce vlastnímu odst�elu.

6.4.1 Výpo�ty soust�edných náloží

Praktické výpo�ty se odvozují bu ze základního vztahu Vauban-Hauserova N = q . W3 ,

kde: N = velikost nálože (kg),

q = m�rná spot�eba trhavin (kg/m3),

W = záb�r (m) nebo ze vzorce Bélidorova.

N = k . (W2 + W3 ), kde n = konstanta prost�edí. Vauban-Hauser�v vzorec vy-chází ze skute�nosti, že soust�edná nálož, dle n�ho optimáln� dimenzovaná, vytvá�í výtrž ve tvaru kužele s d�íve uvedeným pravým úhlem 2. α (obr.�. 23). V tomto p�ípad� se polom�r její základny rv rovná její výšce, tj. záb�ru, p�i-�emž objem kužele V ≅ W3 /3≅ W3 .

V p�ípad�, že ry je menší nebo v�tší než W, koriguje se vzorec podle tzv. uka-zatele výtrž Wi = rv/W . Jeho hodnota je p�i optimální pravoúhlé výtrži rovna 1.


- 59 (105) -

Dlouhodobá praxe však ukázala, že korekce výpo�tu tímto ukazatelem je mén� p�esná.

Nejv�tšího rozší�ení své doby doznal z d�íve uvedeného vzorce odvozený vztah Lares�v. Tento autor se snažil vystihnout všechny faktory, jež ovliv�ují p�so-bení výbuchu. Výsledkem jeho práce bylo stanovení n�kolika dalších koefici-ent� (pevnosti horniny, t�sn�ní nálože, nápl�ové hustoty trhaviny apod.). Tyto koeficienty sestavil do tabulek. Nejvýznamn�jší je ovšem tímto autorem zave-dení tzv. reduk�ního �initele n, opravujícího výpo�et nálože z hlediska dosaže-ní optimálního, pravoúhlého tvaru výtrže.

Hodnoty tohoto sou�initele v závislosti na zvolené hodnot� záb�ru jsou patrný z následujícího obr.�. 24. Lares�v vzorec pro výpo�et velikosti soust�edných náloží se uvádí ve tvaru

N = W3 . n . c. ,

kde c = koeficient, vznikly násobením z p�íslušných tabulek zjišt�ných díl�ích koeficient�, udávajících kvalitu horniny, druh a uložení trhaviny.

I v tomto p�ípad� ukázaly praktické zkušenosti, že hodnoty n jsou p�i W > 6 m nízké, což vede k poddimenzování náloží, zatím co p�i W <. 6 m vychází hod-noty n vyšší, �ímž zase dochází k p�edimenzování náloží. O nápravu tohoto nepom�ru se pokusil Weichelt, který doplnil p�vodní Lares�v vzorec tím, že stanovil jeho platnost v p�vodní form� pro W >3 m a pro hodnoty záb�ru W < 3 m pak doporu�il nový vztah N = W2 . c.

Obr.�. 24 Závislost velikosti reduk�-ního sou�initele na zvolené hodnot� záb�ru

Bélidor�v typ vzorce pro výpo�et velikosti soust�edných náloží se zase opírá o teorii, která p�edpokládá, že velikost nálože je úm�rná nejen objemu rozpojo-vané horniny, ale i povrchu plášt� kuželové výtrže. Odtud také vyplývá, že se v p�íslušných vzorcích pro výpo�et náloží vyskytuje hodnota záb�ru v druhé i t�etí mocnin�. Na tomto podklad� je založen u nás pro výpo�et soust�edných náloží nejvíce rozší�ený vzorec Jurajd�v, jehož obecná forma je obdobná for-mulaci Bélidorov� N = (W3+ W2) . c, ovšem a tím, že c je zde složený koefici-ent dle

( ) tsaughb

pkc ....γ+=

p�i�emž


- 60 (105) -

k koeficient stupn� rozrušení horniny,

u koeficient upnutí horniny,

p pevnost horniny v tlaku,

a koeficient spolup�sobení náloží,

objemová hmotnost horniny,

g koeficient vlivu gravitace,

b koeficient výkonnosti trhaviny,

s koeficient stla�itelnosti horniny,

h nápl�ová hutnota nálože,

t koeficient t�sn�ní nálože.

Koeficient stupn� rozpojení se volí dle toho, zda má být rozpojení docíleno v pásmu odhozu, sesuvu neb nakyp�ení, dle obr.�. 23. Pro jednotlivá pásma se kup�. volí následující hodnoty tohoto koeficientu:

o pásmo odhozu - 1/4 až 1/5,

o pásmo sesuvu - 1/20,

o pásmo nakyp�ení - 1/40.

Koeficienty p , f a s zahrnují trhatelnost horniny. Hodnota p se udává v MPa , v kg.m-3 horniny. Hodnota s se zjiš�uje výpo�tem dle vztahu s = l + 40/c je hodnota modulu stla�itelnosti trhané horniny.

Koeficient ú�innosti trhaviny b se zjiš�uje v pom�ru k výkonnosti 60 % trhací želatiny a je obvykle udáván v tabulkách.

Velikost sou�initele nápl�ové hutnoty h se ur�uje z objemového pom�ru nálože trhaviny a nabíjeného prostoru. U sklípkových náloží lze dosáhnout hodnoty h, p�i nabíjení komor zpravidla 0,8 až 0,9.

Sou�initel upnutí horniny u se zjiš�uje jako pom�r vrcholového uhlu aktivní polokoule výbuchového t�lesa (vždy 180°) h vrcholovému úhlu aktivní kulové výse�e �, p�sobící na volný povrch horniny dle u = 180/� (obr. �. 25).

Mnohými zkušenostmi z praxe se ukázalo, že nejvýhodn�jší rozestup dvou sousedních náloží je 0,8.W. Tato vzdálenost zaru�uje vhodné spolup�sobení náloží i p�i nep�íznivé vrstevnatosti horniny, p�i�emž dno kuželových výtrží z�stává rovné a nenastává nežádoucí rozlet kamene.

Obr.�. 25 P�sobení aktivní kulové výse�e z aktivní polokoule výbuchového t�lesa na volnou st�nu

Jestliže se však nálože p�iblíží na menší vzdálenost a nezmenší se velikost ná-lože, vzniká nežádoucí rozlet materiálu a naopak, když se zase nálože oddálí, rozpojení je nedokonalé. Pro jiný rozestup je vzdálenost 0,8 W, je t�eba opravit výpo�et zavedením koeficientu spolup�sobení náloží a dle vztahu


- 61 (105) -

2

2

.22

W

lW

a��

��

� +=

kde l = vzdálenost mezi náložemi (m).

Je t�eba si uv�domit, že zejména p�i oprav� výpo�tu pro v�tší vzájemnou vzdá-lenost náloží (rozte�), ponecháme-li záb�r v p�vodní hodnot�, nastane sice do-konalejší spolup�sobení náloží, ale nastane sou�asn� v�tší rozlet kamene.

V Jurajdov� vzorci je dále brán z�etel i na vliv gravitace na hlavní sm�r vý-buchu a sice zavedením koeficientu gravitace g dle g = l - 1/3 sin � , kde � = úhel mezi hlavním sm�rem výbuchu a vodorovným sm�rem. Za hlavní sm�r se považuje p�ímka záb�ru. Znaménko + se užívá tehdy, když nálož p�sobí sm�-rem vzh�ru, znaménko -, když nálož p�sobí sm�rem dol�.

Koeficient t�sn�ní nálože t vyjad�uje dokonalost provedení ut�sn�ní nálože v dutin�. U uzav�ených náloží je nutno provád�t ucpávku co nejdokonaleji a p�í-slušný koeficient by se m�l v každém p�ípad� rovnat 1. U polouzav�ených a uzav�ených náloží by p�i jejich dimenzování p�icházelo v úvahu využití vyš-ších hodnot tohoto koeficientu. P�i jejich aplikaci, jako kup�. p�i provád�ní sklípk�, nebo p�i využití p�íložných náloží

k rozst�elování v�tších kus� kamene, však v praxi platí , jak bude uvedeno dá-le, jiná pravidla.

Jurajd�v vzorec se v praxi velmi dob�e osv�d�il, pro všechny druhy odst�elu soust�edných náloží. Pro urychlení práce s tímto vzorcem se doporu�uje rozd�-lit uvedené sou�initele, jež lze nalézt v p�íslušných tabulkách, do dvou skupin. Do první skupiny pak za�adit sou�initele, jež mají v jedné lokalit� a p�i tomtéž typu odst�ela konstantní hodnoty. Do druhé zase ty, jež se m�ní dle umíst�ní nálože. Takto lze koeficienty první skupiny sumarizovat ve form� spole�ného sou�initele c' = k( p + )b/h.s.t, s nimž se p�i dalším vypo�tu po�ítá jako s kon-stantou dle N = (W3 + W2).u.a.g.c‘.

6.4.2 Výpo�et táhlých náloží

K výpo�t�m tohoto druhu nutno p�edevším poznamenat, že sama podstata p�-sobení táhlech náloží vyžaduje pro provád�ní pot�ebných výpo�t� mnohem složit�jší problematiku, než je tomu u náloží soust�edných. P�i tom je t�eba si uv�domit, že výsledky, dosažené b�žnými, empirickými zp�soby, mají pro další použití táhlých náloží v praxi dosta�ující p�esnost.

Z empirických vzorc� zaslouží jmenovat vzorec Grenon�v, jenž stanoví veli-kost nálože pro l b�žný metr vrtu

N = W2 . u . b . D / 4 , kde D je pr�m�r vrtu v mm, ostatní jsou již d�íve uve-dené koeficienty, jejichž hodnoty jsou podle praktických zkušeností sestaveny tabelárn�.

Vzhledem k tomu, že táhlé nálože umož�ují pom�rn� rovnom�rné rozložení trhavin a tím i rovnom�rné roznášení tlaku v rozpojované hornin�, lze pak p�i výpo�tech jejich velikosti postupovat empiricky i na základ� m�rné spot�eby trhavin. Tento postup je �asto používaný p�i dimenzování celé soustavy táhlých náloží (�adové nebo clonové odst�ely). P�i výpo�tu celkové nálože se vychází


- 62 (105) -

jednak z kubatury, odpovídající rozpojení horniny váhovým množstvím trhavi-ny v táhlé náloži jednoho vrtu.

Jiný postup je ten, že se odpovídající, d�íve ov��ené, celkové množství trhavi-ny, úm�rné velikosti rozpojovaného/ bloku, rozd�lí rovnom�rn� do p�íslušného po�tu vrt�. Velikost celkové nálože je pak dána vztahem Nc = W.š.v.c‘ , kde š = ší�ka odst�elovaného bloku (m), v = výška odst�elovaného bloku (m), c' = sumární koeficient m�rné spot�eby trhavin. Pro velikost jedné nálože platí od-tud N = Nc/x , kde x = po�et vrt�. Vhodné použití t�chto výpo�tových vztah� je podmín�no volbou záb�ru vrt� o velikost 2 až 3 m a jejich vzájemnými rozte-�emi v d�ív�jší hodnot� 0,8 W.

P�i p�esn�jším výpo�tu táhlých náloží je však nutno postupovat opa�n�, než kup�. u soust�edných náloží, tj. že zpravidla daný pr�m�r vrtu ur�uje v podstat� svým objemem velikost nálože a k takto ur�ené její velikosti hledáme pak p�í-slušnou hodnotu záb�ru.

Typický p�ípad rozpojování táhlou náloží v optimálním uspo�ádání (vrt veden rovnob�žn� s lomovou st�nou) je patrný z obr.�. 26.

P�i p�esn�jším výpo�tu velikosti této nálože (N) je t�eba dle d�íve uvedeného uvést v soulad výšku lomové st�ny (H), velikost úse�ky nejmenšího odporu - záb�r (W), délku nálože (Ln) a p�evrtání CL ) a pr�m�rem vrtu (D ) a druhem trhaviny, jimiž je ur�ena váha l m nálože (k ).

P�itom délka ucpávky Lu se má rovnat 0,3 až 1,25 W. Dostate�ný odpor sloup-ce dokonale provedené ucpávky u vrt� v�tších pr�m�r� má pak vyhovovat podmínce Lu 25 . Dv.

Obr.�. 26 Základní parametry táhlé nálože v optimálním uspo-�ádání

Velikost p�evrtání L se volí dle podmínek upnuti v pat� lomové st�ny v hodno-t� 0,2 až 0,3 W. V p�ípadech, kde se má omezit ot�esný ú�inek nálože je t�eba volit co nejmenší p�evrtání a využít rad�ji k p�ekonání v�tšího upnutí náloží, umíst�ných v patních vrtech. Nálož p�im��ená rozpojovanému objemu má vy-pl�ovat celý vrt.

P�i dodržení všech uvedených podmínek je vztah d�ív�jších veli�in dán rovnicí nm LkWHqaN .... 2 == ,

Kde: a = konstanta, jež je pro rozpojování jednou táhlou náloží rovna 0,5, p�i rozpojování organizovanou soustavou pak 1,0,


- 63 (105) -

q = m�rná spot�eba trhavin.

Podle toho, kterou z t�chto veli�in máme ur�it, upravíme si rovnici do vhodné formy. Je-li, jak se nej�ast�ji stává, dáno q, H, km a má se ur�it optimální záb�r

jedné nálože, upraví se uvedená rovnice na tvar Hqa

kL

W m

n ..

2

= , dle obrázku

uvn LLL −= , kde Lv = délka vrtu, jež je pv LH

L −=γcos

, kde γ = úhel sklonu

lomové st�ny.

P�i dosazení za Lu = 1,0 W a za Lp = 0,1 W vyplývá pro

WH

WWH

Ln 9,0cos

1,0cos

−=−−=γγ

.

Úpravou a dosazením Ln do p�vodní rovnice obdržíme vztah pro vypo�et op-timálního záb�ru

0cos

..28,1...

8,1.cos

..2..,8,1..cos.2...cos

,9,0.cos

...

21

.,9,0cos

..21

.

2

22

22

=−+

−=−=

−=��

��

� −=

γ

γγγ

γγ

HkWkHqW

WkHk

HqWWkHkHqW

WkHk

HqWWH

kHqW

mm

mm

mm

mm

m

P�i dimenzování táhlých náloží v lomových st�nách o výšce 20 až 30 m (zejména p�i clonových odst�elech) se vhodn� osv�d�uje výpo�et a kontrola souladu d�íve uvedených parametr� dle nomogramu na obr.�. 27. Na n�m pak ode�ítáme pot�ebné parametry takto: Po zjišt�ní m�rná hmotnosti trhaviny ρ postupujeme od horní �ásti svislá osy až po k�ivku p�íslušného pr�m�ru vrtu D.

Obr.�. 27. Nomogram pro ur�ení základních parametr� pro táhlé nálože

Z pr�se�íku spustíme kolmici na pravou �ást vodorovné osy, kde ode�teme hmotu trhaviny v 1 bm vrtu p. Prodloužením této kolmice do pravá dolní �ásti nomogramu; protneme p�ímku m�rná spot�eby daná trhaviny q. Z tohoto pr�-se�íku vedeme rovnob�žku s vodorovnou osou a na dolní svislé ose ode�ítáme hodnotu záb�ru W. Prodloužením této p�ímky protneme v levé dolní �ásti no-mogramu p�ímku p�íslušného úhlu svahu lomové st�ny. Kolmice vedená


- 64 (105) -

z tohoto pr�se�íku nahoru nám udává na horní vodorovné stupnici hodnotu x, tj. horizontální vzdálenost vrtu od kraje povrchu (koruny) lomové st�ny. Pro-dloužením této kolmice do levé horní �ásti nomogramu získáme pr�se�ík, jímž vedená rovnob�žka s vodorovnou osou nám udává na nejbližší stupnici hodno-ta pot�ebného p�evrtání e.

6.5 Dutiny pro trhavinové nálože

V naprosté v�tšin� p�ípad� trhacích prací se využívá pro p�ípravu dutin trhavi-nových náloží vrt�. Jejich provedení je dáno p�íslušnou vrtnou soupravou a druhem zvolené nálože. Jejich aplikace je b�žná nejen p�i zakládání táhlých náloží, ale i soust�edných, jako jsou nálože sklípkové. Vrty jsou také nedílnou sou�ástí ražení štol a komor, ur�ených pro odpalování velkého a soust�ed�ného množství trhavin.

6.5.1 Zakládání dutin pro táhlé nálože

Vrty, které v t�chto p�ípadech nutno provád�t dle p�edpis� pro trhací práce se v�tšinou zakládají za ú�elem odst�elu v�tšího po�tu táhlých náloží. Odpálení nálože má uvolnit upnutí horniny a usnadnit tak rozpojení horniny p�i pon�kud zpožd�ném odpálení nálože následující.

Z tohoto hlediska je d�ležité, aby byl správn� zvolen sm�r vrtu, dále jeho zá-b�r, hloubka, pr�m�r a rozte�.

Sm�r a umíst�ní vrtu Sm�r vrtu je t�eba volit tak, aby rozpojovaná hornina kladla p�i odst�elu co nejmenší odpor. U táhlých náloží se podle možnosti vy-hýbáme tomu, aby sm�r vrtu byl shodný se záb�rem trhavinové nálože. I za cenu v�tšího rozsahu trhacích prací se obvykle snažíme v t�chto p�ípadech za-kládat pokud možno vrty rovnob�žn� s volnými plochami lomové st�ny. Jde zejména o tzv. vrty možno zakládat podle zp�sobu t�žby i vrty neodpovídající zcela uvedenému požadavku; jde o tzv. vrty zvedací (obr.�. 28), jež po nabití a odpálení slouží mimo jiné kup�. k vytvá�ení stup�� na lomové st�n�.

Obr.�. 28 Druhy vrt� dle polohy v lomové st�n�, a - vrt záhlavní,

b – vrt zvedací,

c - vrt patní.

Dále jsou to na stejném obraze znázorn�né vrty patní, zakládané z paty lomové st�ny. Zde mohou táhlé nálože zase spolup�sobit v kombinaci s náložemi ve vrtech záhlavních, �ímž lze zvýšit ú�inek rozpojení v míst� nejv�tšího upnutí horniny v pat� lomové st�ny.


- 65 (105) -

P�i individuální metod� t�žby, tj. tam, kde se má odpalovat jedna nebo jen n�-kolik menších náloží v šikmé st�n�, za ú�elem vytvo�ení v�tšího po�tu volných ploch a tím i zmenšení upnutí horniny, používá se k umíst�ní táhlých náloží zálomových vrt�. Jejich sm�r se volí tak, aby úhel mezi vrtem a lomovou st�-nou u t�žce st�ílitelných hornin byl max. 30° a u st�edn� a lehce st�ílitelných hornin max. 45°.

Mnohem v�tší význam mají zálomové vrty v d�lní t�žb�, p�i ražení štol a ko-mor. Zálomové vrty se zde umís�ují dle uložení vrstev tam, kde se p�edpokládá relativn� nejmenší odpor proti vytržení, nej�ast�ji uprost�ed raženého profilu. I v tomto p�ípad� se má táhlými náložemi v zálomových vrtech zajistit vytvo�ení nové volné plochy.

Po vytvo�ení zálomu se do nov� vzniklých volných ploch zakládají tzv. p�ibír-kové vrty. Vzhledem k tomu, že v nich již p�sobí nálože do více volných ploch, mohou být v d�sledku toho menší, takže neporušují tolik horninu, �ímž se zajiš�uje ražení správného profilu.

Z mnoha druh� používaných zálom� lze uvést nap�. zálom kuželový, vhodný pro ražení v kompaktních horninách, kde se n�kolika vrty, umíst�nými sou-m�rn� s osou štoly, vyst�elí v �elb� štoly komolý kužel, do n�hož se odst�elují uvedené p�ibírkové vrty kup�. dle schématu na obr.�. 29.

Obr.�. 29 Schéma kuželového zálomu

U vrstevnatých a lépe odlu�ných hornin lze zase využít zálomu klínového, kde se dle sm�ru a sklonu vrstev v �elb� štoly, obdobn� jako v p�edešlém p�ípad� vyráží klín, do n�hož se odpálením p�ibírkových vrt� odst�eluje zbytek pr��ezu štoly.

Jiný druh je válcový zálom (nazývaný též kanadský). V tomto p�ípad� se rov-nob�žn� s osou štoly vyvrtá n�kolik otvor� ve vzdálenosti lo až 20 cm od sebe. Nenabíjejí se všechny vývrty, takže p�i výbuchu je hornina odhazována do pro-storu nenabitých vrt�. N�kdy se nabíjejí všechny vrty, ale ne po celé délce, takže rozpojená hornina se po odpálení p�emís�uje do volných mezer ve vrtech (obr.�. 30).

Pr�m�r a hloubka vrtu

Tyto pro trhací práce d�ležité veli�iny závisí na zvoleném dobývacím postupu, zp�sobu rozpojování hornin a na typu vrtacího za�ízení, jež je k dispozici.

Podle pr�m�ru d�líme vrty na úzké a široké, Úzké vrty, provád�né v�tšinou ru�ními, vrtacími kladivy, mají pr�m�r 32 až 50 mm. Jejich hloubka dosahuje nejvýše 5 až 6 m. Vrty s v�tším pr�m�rem jak 50 mm již obvykle ozna�ujeme


- 66 (105) -

jako široké. Provádí se t�žšími vrtacími soupravami na kolových nebo páso-vých podvozcích.

Obr.�. 30 Kanadský zálom s vrty, nenabitými po celé délce

Jimi se b�žn� dosahuje vývrt� hlubokých i více než 40 m. Pr�m�r vrtu musí být vždy o 5 až 10 mm v�tší než pr�m�r použitých, trhavinových náložek, aby je bylo možno do dutiny spolehliv� umís�ovat.

Záb�r a rozte� vrt�

Jak vyplývá z teorie výpo�tu velikosti náloží musí umíst�ní vrtu v lomové st�-n� umož�ovat dosažení zvoleného záb�ru p�edpokládané trhavinové nálože a to po celé délce vrtu. Rozte� vrt� mé být rovn�ž, jak d�íve uvedeno, zvolena v hodnot� 0,8 W.

6.5.2 Vytvá�ení dutin pro soust�edné nálože

V t�žební praxi se �asto setkáváme s nutností vytvá�et v n�kterých lokalitách dutiny pro menší soust�edné nálože, jež jsou ur�eny k rozpojování pom�rn� menšího objemu horniny, jako je tomu kup�. v kapacitách suché t�žby št�rko-písk�, kde p�ílišná ulehlost t�chto materiál� nedovoluje nasazení b�žných me-chanických rozpojovacích za�ízení.

Jindy je zase t�eba pon�kud zv�tšit prostor na konci patních �i záhlavních vrt�, aby zde bylo možno umístit v�tší množství trhaviny a zvýšit tak rozpojovací efekt v míst� nejv�tšího upnutí lomové st�ny.

Sklípkovéní

Uvedené prostory pro menší soust�edné nálože pak nazýváme sklípky a vytvá�í se metodou pojmenovanou obdobn� sklípkováním. V podstat� jde o n�kolikrát opakované odpálení menších, postupn� zv�tšovaných náloží na dn� p�edem provedeného vrtu. Množství nálože,které spot�ebujeme k vytvo�ení sklípku �iní, jak d�íve uvedeno, asi 1/10 velikosti nálože, kterou chceme do sklípku umístit. Když kup�. pot�ebujeme vytvo�it sklípek pro 60 kg trhaviny, p�ipraví-


- 67 (105) -

me si pro sklípkování asi 6 kg trhavin. Ve vývrtu se pak nejprve odpálí 100 k g trhaviny, pak postupn� vždy dvojnásobek tj.. 200, 400, 800, 1600g a 3000 g. Tyto sklípkované nálože se zpravidla net�sní, aby se omezil ot�es a porušení vývrtu. Úniku plyn� se využívá k odstran�ní drt� a prachu ze sklípku. Tuto metodu lze využít jen v soudržných a neporušených horninách a to p�i dodržení p�edepsaných bezpe�nostních p�edpis�.

Ražení štol a komor

Ražení štol a komor je nedílnou sou�ástí zp�sob� hromadné t�žby komorovými od st�ely, kde je nutno používat velkých soust�edných náloží o velikosti i n�ko-lika tisíc kilogram� trhaviny. Zásadn� se razí nejprve štoly bez komor. Komory se vyrazí dodate�n�, až po kone�né úprav� projektu a to pravoúhle od štol, p�i-�emž musí být sledována snaha, aby m�ly tvar krychle, jejíž velikost se má volit velmi pe�liv�, aby se docílilo co nejvyšší nápl�ové hutnoty nálože.

Štolovací práce postupují podle projektu za neustálé kontroly sm�ru a výšky štoly. Štola mé mít výšku 180 a ší�ku 120 cm a mé být ražena v mírném stou-pání k v�li snadn�jšímu odvodn�ní.P�i ražení štol se opakují stále tytéž úkony ve stejném po�adí, tj. vrtání, nabíjení, odst�el, v�trání po odst�elu, nakládání a odvoz rubaniny. P�i zakládání vrt� ve štole se zpravidla pracuje klínovým zá-lomem.

P�i ražení štol je déle t�eba dbát na jejich vyztužování. Jen v pevných a soudrž-ných horninách není t�eba tohoto opat�ení, jinak se musí štoly vyztužovat ihned po prorážce, aby se p�edešlo vzniku horninového tlaku. Bezprost�edn� po pro-vedení d�lního díla se tento tlak neprojevuje; jestliže se však projeví, lze mu zabránit jen s obtížemi. P�i štolovacích pracech se využívá k vyztužování oje-din�lých míst horniny, hrozících rozpadem, d�ev�ných stojek (pilí�� p�edepsa-ných rozm�r�). Je-li t�eba vyztužit celý pr��ez d�lního prostoru, používá se dve�eje, sestávající ze dvou stojek a stropnice. Zde je zejména d�ležité prove-dení d�kladného zaklínování, aby nemohly být dve�eje vyvráceny d�lním tla-kem. K v�li bezpe�nosti p�i ražení štol se spojují dve�eje i rozp�rami.

P�i štolovacích pracech je t�eba vyhov�t i p�edpisu o max. p�ípustném množství prachu v 1 m3 vzduchu. Toto množství je dáno obsahem SiO2 v prachu, zp�so-bujícím u pracujících nebezpe�nou silikózu plic. Prašnost, která vzniká p�i d�l-ních trhacích pracech lze zmenšit speciálními tlakovodními neb vzduchovod-ními rozprašova�i, rozst�elováním vak� a vodou, zav�šovaných asi 1 m p�ed �elbou štoly, nebo použitím t�sn�ní vrt� vodní ucpávkou, tj. vá�kem z um�lé hmoty, napln�ným vodou. K zvýšení odprašovacího ú�inku se p�idávají do vody smá�edla, jako soda apod.

K d�lním pracem se nezbytné osv�tlení zajiš�uje ze sít� jen potud, pokud nap�-tí sít� není v�tší jak 50 V a pokud se ješt� nepracuje s elektrickými rozn�cova-dly. Pak musí být elektrické vedení ze štol odstran�no a k osv�tleni se povolují jen schválená d�lní svítidla s nap�tím nejvýše 24 nebo 12 V.

Využití trhlin a puklin k umís�ování náloží


- 68 (105) -

P�i vhodné odlu�nosti hornin, která je i s jinými technickoekonomickými uka-zateli p�edur�uje kup�. k t�žb� v�tších blok�, lze s výhodou využít k umíst�ní soust�edných náloží i p�irozených puklin ve skále.

Zpravidla však tyto dutiny ješt� upravujeme rozší�ením, a ohrani�ením místa pro nálož.K omezení prostoru užíváme d�ev�ných klín�, ze stran t�sn�ných zeminou. Dno se upravuje sypkým neb plastickým materiálem. Po uložení ná-lože se doplní trhlina shora stejným t�sn�ním, aby nedocházelo k zbyte�ným ztrátám energie (obr.�. 31).

Obr.�. 31 Trhlinové nálož

Vzhledem k tomu, že se p�i odpalování podobných náloží sleduje jen odsunutí uvedených v�tších blok�, využívá se zpravidla nejmén� brizantní trhaviny Ve-suvitu TN (v podstat� �erného prachu, sm�si draselného ledku, síry a d�ev�né-ho uhlí).

6.6 Nabíjení dutin trhavinovými náložemi

P�ed nabíjením dutin je t�eba zejména u vrt� zajistit, aby byly �isté, a aby od ústí vrtu byl odstran�n písek. P�i nabíjení se m�že totiž dostat písek mezi jed-notlivé náložky a bránit tak p�enosu detonace. Dále je t�eba dbát toho, aby se do mokrých dutin nabíjely výhradn� vodovzdorné trhaviny.

P�i nabíjení komor je zase zapot�ebí, aby se po jejich vyražení zkontrolovalo hlavn� jejich rozmíst�ní a velikost podle projektovaných výpo�t� velikosti ná-lože. V p�ípad� pot�eby je nutno prostor komory upravit tak, aby odpovídal dosažení optimální nápl�ové hutnoty trhaviny.

6.6.1 Po�inová nálož

Aby se zajistila stabilita detonace, má být popud k ní dán brizantn�jší trhavi-nou. než je u vlastní nálože. I když tento požadavek respektuje to, že se sekun-dární nápl� rozbušek a duše bleskovic vyráb�jí z brizantních trhavin, nesta�í �asto malé množství t�chto trhavin v rozbuškách a bleskovicích k zajišt�ní sta-bilní detonace b�žných pr�myslových trhavin. Proto je t�eba používat do všech náloží tzv. po�inových rozn�tných náloží. Jde o nálože na bázi velmi brizant-ních trhavin, do nichž se vkládají adjustované zážehové rozbušky (rozbušky p�edem spojené se zápalnicí) nebo el.rozbušky nebo bleskovice.

Adjustace rozbušek a p�íprava rozn�tných náložek se musí provád�t krátce p�ed nabíjením. Smí jich být p�ipraveno jen tolik, kolik jich bude bezprost�ed-n� použito.


- 69 (105) -

Pokud se používá k rozn�tu rozbušky zápalnice postupuje se tak, že její konec, na n�jž se nasadí rozbuška, se dle d�ív�jšího popisu roz�ízne a zasune zlehka do rozbušky, až dosedne na pojistku. Pevné spojení zápalnice s rozbuškou se do-sáhne zmá�knutím rozbušky rozbuškovými klešt�mi. Takto adjustovaná roz-buška se zasune do po�inové náložky tak, že se nejprve kolíkem z nejisk�ivého materiálu p�ipraví v �ele náložky otvor, aniž se poruší její obal. Do n�ho se zasune rozbuška tak, aby její konec p�esahoval asi o 5 mm konec náložky. Ji-nak by totiž mohla po�inová nálož p�i hlubším uložení rozbušky vyho�et již od zápalnice a ne vybuchnout. Rozbuška i se zápalnicí se mají ješt� p�ipevnit k po�inové náloži motouzem.

P�i elektrickém rozn�tu se el.palník, a spojí s rozbuškou tak, aby jejich dutinky do sebe zapadly, p�i �emž el. pilule musí sm��ovat k otvoru v pojistce rozbuš-ky. El. . palník ve spojení se zážehovou rozbuškou nebo p�ímo el.rozbuška se p�ipojují k po�inové náložce smy�kou, vytvo�enou z p�ívodních vodi��.

P�i bleskovicovém rozn�tu se rozn�tná náložka spojuje s bleskovicí bu�í prota-žením bleskovice náložkou a zauzlením bleskovice, nebo p�iložením bleskovi-ce k náložce a ovinutím izola�ní páskou.

Pro trhací práce s náložemi v malopr�m�rových vrtech se kup�. dob�e osv�d�u-jí po�inové nálože z plastických trhavin se stabilizovanou detona�ní rychlostí (Danubit Geofex, Perunit 44). P�i bleskovicovém rozn�tu táhlých náloží syp-kých trhavin je nap�. možno použít jako po�inových rozn�tnych náložek i t�lí-sek z lisovaného pentritu rozm�r� 25 x 20 x 7 mm o hmotnosti 10 g, která lze navlékat na bleskovici.

Pro vrty velkých pr�m�ru a pro po�in náloží v komorách se zase vyráb�jí vál-cové tritolové nálože ∅ 78 x 280 mm neb ∅ 78 x 580 mm o váze n�kolika ki-logram�.

6.6.2 Umísování náloží ve vrtech

U vývrtových náloží, jež se skládají z vlastní nálože, po�inové nálože a ucpáv-ky je p�i praktické aplikaci nejvýhodn�jší využití souvislých náloží, jež umož-�ují maximální p�sobení trhaviny ve vrtu a také rychlé nabíjení.

Obtížn�jší rozpojení horniny u paty st�ny vedlo k používání dvou typ� trhavin v to trhaviny plastické, plastifikované vodou apod. Do horní �ásti vrtu (ucpáv-ce) se pak v�tšinou používají amonoledkové trhaviny.

D�lené a mezerové nálože jsou ú�elné tam, kde se m�že vrtat pouze vertikáln� a kde se hlavní �ást nálože musí soust�edit do spodní �ásti vrtu, protože p�i plném využití vrtu by u jeho ústí mohlo nastat p�ebití. V horní �ásti je potom t�eba uplatnit meziucpávky. neb vzduchové mezery. T�chto opat�ení je též nut-no obecn� použít i v t�ch místech vrtu, kde se zmenšil záb�r.

Po�et po�inových náloží v jednom vrtu závisí na konstrukci nálože a na poža-dované mí�e spolehlivosti rozn�tu. U menších soustav náloží (jako jsou dále uvád�né �adové neb menší clonové odst�ely) se obvykle používá jedné po�ino-vé nálože ve vrtu. U v�tších odst�el� se vkládají dv� rozn�tné nálože. U d�le-ných náloží je však t�eba, aby každá díl�í nálož m�la samostatný po�in.


- 70 (105) -

Je-li v jednom vrtu pouze jedna po�inová nálož, umís�uje se zpravidla do dolní �ásti vrtu. P�i tom musí být rozbuška vkládána do po�inové nálože tak, aby její dno sm��ovalo k hlavní �ásti nálože.

Výjimku pochopiteln� tvo�í umís�ování po�inové nálože, rozn�cované zápalni-cí s rozbuškou, jíž je t�eba umístit do vrtu jako poslední a vylou�it tak styk ho-�ící zápalnice s hlavní �ástí trhavinové nálože. P�i sestav� rozn�tu a po�inu náloží se vždy musíme �ídit zásadou, aby sled explozí byl uspo�ádán shodn� s klesající charakteristikou impedancí jednotlivých �ástí nálože, tj. aby nejd�íve detonovala trhavina nejbrizantn�jší.

Do vrt� se trhavina nabíjí bu náložkovaná nebo volná. Náložkovaná trhavina, balená do obal� z papíru nebo plastických hmot se nabíjí zpravidla ru�n� po-mocí nabiják�, d�ev�ných neb laminátových ty�í, jejichž pr�m�r musí být men-ší než pr�m�r náložek. Výhodné jsou z tohoto hlediska náložky z plastických trhavin, jejichž pr�m�r lze hn�tením neb válením upravit tak, že je lze lehce vsunovat mírným tlakem nabiják� do dutiny. P�i všech t�chto operacích musí být vylou�en jakýkoliv náraz na nabíják. Náložky se nabíjí každá zvláš� a ne-sm�jí se vzájemn� svazovat. Nov� ji lze nabíjet náložky i mechanizovan� me-chanickými nabíjáky, pracujícími na principu stla�eného vzduchu.

Do strm� úpadních vrt� lze neadjustované náložky též vhazovat. Hmotnost náložek však nesmí být v�tší jak 3 kg a hloubka vrtu pak nesmí p�esáhnout 30 m.

Pro nabíjení v�tšího množství vývrtových dutin sypkými trhavinami se vedle ru�ního zp�sobu nov�ji používá i ejektorových neb p�etlakových p�ístroj� se stla�eným vzduchem.

Zvláštní opatrnost vyžaduje zasouvání po�inových náloží do vrtu. Je t�eba dbát zejména na to, aby se p�i této operaci neporušilo p�ívodní elektrické vedení, bleskovice nebo aby po�inová náložka nezm�nila polohu. Pro tyto p�ípady má nabíják po celé délce na okraji podélný žlábek, do n�hož se vkládá p�ívod p�í-slušné rozn�tné soupravy. Po�inové náložka se spustí do svislého vývrtu tak, že se ováže motouzem s o�kem na horním povrchu, jímž se provlékne jiný spouš-t�cí motouz, který lze po dosednutí nálože op�t vyvléci a znovu použít.

P�es veškeré, teoreticky od�vodn�né pokyny o optimálním ukládání po�ino-vých náloží do spodní �ásti vrtu je t�eba upozornit na to, že dotla�ování nálo-žek na vespod umíst�nou po�inovou nálož m�že být spojeno s d�íve uvedený-mi poruchami a že mimo to musí provád�t umís�ování po�inové nálože sám st�elmistr, stejn� tak jako i dalších náložek umís�ovaných až po ní. Tím se prá-ce zna�n� prodlužuje. Proto nelze zamítat i postupy, jež zejména z bezpe�nost-ního hlediska doporu�ují umís�ování po�inových náložek s rozbuškami až jako posledních do horní �ásti vrtu, což snižuje riziko event. poruch a také i prac-nost.

Umís�ování náloží v komorách

Do komor se nabíjí trhavina v pytlích, p�ípadn� i voln�. Používá se zde tém�� výhradn� sypkých amonoledkových trhavin nebo sm�si DAP a pro po�in bu speciální nebo jen plastické trhaviny se stabilizovanou detona�ní rychlostí. Jsou-li komory vlhké, je t�eba je vyložit dehtovou lepenkou bu zcela, nebo


- 71 (105) -

alespo� ve spodní �ásti, po p�ípad� se trhavina jen lepenkou p�ikryje. Do mok-rého prost�edí je nutno použít vodovzdorných obal�.

Po�inová nálož se umís�uje pokud možno do geometrického st�edu velké sou-st�edné nálože. Všeobecn� se doporu�uje velikost po�inové nálože kolem 3 až 5 % celkové hmotnosti trhaviny v komo�e. Rozhodující je dobrý styk po�inové nálože s trhavinou vlastní nálože.

6.6.3 T�sn�ní trhavinových náloží

Pro optimální pr�b�h výbuchových d�j� má zásadní význam dokonalost ucpávky. U vývrtových náloží se ucpávkou vypl�uje konec vrtu nad náloží. U komorového systému odst�elu se ucpávkou vypl�ují bu zcela, nebo jen z�ásti prostory vstupních štol nebo i bo�ních, jež byly vyraženy k v�li vhodnému rozmíst�ní komor.

Ucpávkový materiál má klást dostate�ný odpor pr�chodu vln nap�tí (nap�. tak, že obsahuje velké množství rozhraní na nichž nastává odraz a št�pení vln nap�-tí) a dále má bránit unikání zplodin výbuchu. Tento materiál musí být snadno dostupný a levný, dob�e zpracovatelný a vpravitelný do dutiny, v níž se instalu-je nálož.

T�sn�ní náloží ve vrtech

Z hlediska ú�innosti a snadné manipulace je zde nejvhodn�jší foukaná, písková ucpávka. Písek dopravuje do vrtu p�etlakovými za�ízeními. Zejména p�i el. rozn�tu má písek obsahovat min. 2% vlhkosti, aby se p�i t�ení pískových zrn zamezilo p�ed�asnému elektrického rozn�tu elektrostatickým nábojem. Také zafoukávací pistole musí být v tomto p�ípad� zhotovena z vodivých materiál� a p�i práci musí být uzemn�na. Podle n�kterých zkušeností mají být tyto ucpávky ukon�eny 10 cm vysokou ucpávkou z jílu.

Vhodná je i ucpávka jílopísková, složená ze 2 díl� písku zrna 0,5 až 3,0 mm a jednoho dílu jílu, která se do vrtu p�chuje nabíjakem. Velmi vhodná je i písko-vá ucpávka v um�lých obalech

Ur�itá zdravotní závadnost pískové ucpávky (zvýšení obsahu silikózu zp�sobu-jícího k�emi�itého prachu po odst�elu) vedla v poslední dob� k zavedení vodní ucpávky, která se již d�íve používala ve zvodn�lých svislých, nebo strm� zapa-dajících vrtech. Rozvoj pr�myslu plastických hmot umožnil v posledních le-tech i vkládání polyetylenových vá�k� nebo ampulí pln�ných vodou. Tyto vá�-ky jsou r�zn� tvarované, aby se dosáhlo co nejv�tšího odporu proti jejich vysu-nutí z vrtu. Pro zcela bezpe�né zajišt�ní vodní ucpávky ve vrtu je vhodné zesílit ucpávku p�i ústí vrtu alespo� 10 cm dlouhou ucpávkou z jílu.

Hlavní význam vodní ucpávky je bezpe�nostní a hygienický. Voda z ucpávky se totiž po výbuchu rozptyluje na jemné kapi�ky event. páru a pohlcuje n�které jedovaté složky výbuchových zplodin. Dob�e provedená vodní ucpávka ome-zuje také možnost zapálení výbušných sm�sí vzduchu s ho�lavými plyny nebo prachy. Jinou p�edností této ucpávky je to, že se p�i likvidaci selhávky snadno odstra�uje.


- 72 (105) -

U ru�n� provád�ných vývrtových náloží má �init délka ucpávky nejmén� 50 cm. Obecn� se p�edepisuje délka ucpávky pro vývrtové nálože v hodnot� 1/2 až 1/3 z celkové délky vrtu. Podle d�íve uvedeného výpo�tu táhlých náloží se doporu�uje volit délku ucpávky i v závislosti na záb�ru a to v hodnot� 0,8 až 1,25 W. Rozn�t nálože bez ucpávky je zakázán; výjimku tvo�í pouze odst�ely, jimiž se z�izují sklípky pro menší soust�edné nálože.

T�sn�ní komorových náloží

Ze zp�sob� t�sn�ní t�chto velkých, soust�edných náloží se využívá zejména t�sn�ní kamenem, vodou, nov�ji i um�lým závalem.

T�sn�ní kamenem

P�i tomto zp�sobu se vyplní štola sypkým materiálem nebo kusy lomového kamene. Všude tam, kde je t�eba zajistit zvýšený odpor proti vyražení ucpávky výbuchovými plyny, provede se t�sn�ní jako klenba z lomového kamene na sucho.

T�sn�ní vodou

P�i provád�ní vodního t�sn�ní se na za�átku štoly z�ídí vodot�sná záv�rná st�na a do takto uzav�eného prostoru se na�erpá voda. Tento zp�sob je vhodný, je-li v blízkosti dostatek vody a není-li nebezpe�í, že by voda unikla dutinami neb trhlinami skalním masivem. Záv�rná st�na se vyzdí na tlouš�ku 45 cm, p�i �emž se na návodní stran� opat�í asfaltovou izolací a ochranným, kamenným záhozem.

Štolu lze uzav�ít i dvojitou d�ev�nou p�í�kou, dokonale vypln�nou jílem. Zá-v�rná st�na musí být náležit� zapušt�na do st�n štoly, aby dob�e vzdorovala tlaku vody.

Obr.�. 32: T�sn�ní komor vo-dou p�i úpadním ražení štoly

l - t�snící st�na, 2 - p�ívod vo-dy, 3 - odvzdušn�ní, 4 - výška vodní hladiny p�i odvzdušn�ní.

Záv�rnou st�nou prochází potrubí pro p�ívod vody, odvzduš�ovací potrubí, rozn�tné vedení a vodom�r k sledování postupu t�sn�ní. Odvzduš�ovací potru-bí m�že odpadnout, provede-li se systém štol upadne (obr.�. 32). Potom není t�eba zdít záv�rnou st�nu až ke stropu štoly a ponechaným otvorem se protáh-nou všechna pot�ebné vedení. P�i vodním t�sn�ní odpadá namáhavá práce v nebezpe�ném pracovním prost�edí a zkracuje se doba pot�ebná k t�sn�ní.

Nevýhodou vodního t�sn�ní je zesílený seismický ú�inek, pon�vadž voda vel-mi dob�e zprost�edkuje p�enos rázového ú�inku.


- 73 (105) -

T�sn�ní um�lým závalem

Efektivní se ukazuje i u nás zavedená nová metoda t�sn�ní um�lým závalem. P�i tom to postupu se založí komory do vzdálenosti asi 2m na ob� strany od jejich okraje kamenem,. št�rkem nebo pytlovaným pískem. Pro vypln�ní zby-lého prostoru se p�ipraví jeho um�lé zavalení. Zával se provede odst�elem ná-loží ve vrtech provedených do boku a .stropu štol obvykle se sklonem 60° (obr. �. 33).

Rozmíst�ní vrt� a dimenze náloží se provádí tak, aby odst�el vylomil horninu v objemu o 2/3 až 3/4 v�tším, než je p�ilehlý prostor neut�sn�ných štol. Nálože ve vrtech se rozn�cují s p�edstihem 300 milisekund p�ed prvními náložemi v komorách.

Obr. �. 33 Schéma t�sn�ní komorového odst�elu um�lým závalem,

dole p�dorys, naho�e svislý �ez

6.7 Rozn�t trhavinových náloží

Podle toho jakými prost�edky se p�ivádí k rozn�tu trhavinová nálož lze roze-znávat bu rozn�t zápalnicový, bleskovicový nebo elektrický.

Z hlediska �asové organizace rozn�tu v�tšího po�tu náloží lze zase d�lit jejich rozn�t na mžikový, milisekundový nebo déle �asovaný.

6.7.1 Rozn�t zápalnicový

Tohoto rozn�tu smí být použito tam, kde není zakázáno používat otev�eného sv�tla a kde je zajišt�n spolehlivý ústup zú�astn�ných pracovník� na rozn�tu. Použití tohoto rozn�tu vyžaduje p�edevším �ádnou kontrolu zápalnic. Zkouší se, mimo již d�íve uvedené, stejnom�rnost, doba ho�ení a soudržnost p�i ho�ení. Zápalnice, které p�i t�chto zkouškách nevyhoví, nesmí se upot�ebit.

Zápalnice se zapaluje n�kterým z popsaných již zp�sob� (nasazovacím zapalo-va�em, zažehovací dutinkou apod.). Rozn�t smí provád�t pouze st�elmistr s jedním pomocníkem a to jen tehdy, jsou-li všechny vývrty p�ipraveny k odst�e-lu a jsou-rozestav�ny stráže Podle platných p�edpis� smí jedna osoba provést najednou nejvýše 5 zážeh�; st�elmistr s jedním pomocníkem tedy nanejvýše 10 zážeh�.


- 74 (105) -

6.7.2 Rozn�t bleskovicí

Tam, kde má být sou�asn� odpálena soustava náloží se využívá k jejich rozn�tu bleskovice. Zna�nou výhodou tohoto zp�sobu je to, že se v soustav� náloží pracuje bez rozbušek s výjimkou jedné, která se p�ikládá k bleskovici. I u bles-kovice je t�eba p�ed použitím vyzkoušet spolehlivost rozn�tu rozbuškou a spo-lehlivost p�enosu ve spojích. Pro rozn�t v jedné síti se p�edepisuje použití bles-kovic stejné výroby.

S rozbuškou se bleskovice spojuje tak, že se rozbuška p�iloží k bleskovici asi 10 až 15 cm od jejího za�átku a ovine se motouzem neb textilní lepící páskou. Rozbuška musí být p�itom umíst�na tak, aby její dno sm��ovalo ve sm�ru po-stupu detonace.

Dva kusy bleskovice se spojují tím zp�sobem, že se jejich konce p�iloží k sob� a ovinou v p�edepsané délce motouzem. Napojení další odbo�ující v�tve bles-kovice se provede obdobn� tak, aby i odbo�ující v�tev sledovala postup deto-nace.

P�i použití bleskovice ve vod� se konce bleskovice zajiš�ují tím, že se st�el mistrovskými klešt�mi na bleskovici seškrtí koncovky dodávané výrobním závodem. Krom� toho se musí zajistit, aby místo, kam se p�ikládá rozbuška nebylo pod vodou.

Bleskovicová vedení musí být volná a prosta zákrut, nesmí se k�ížit (s výjim-kou odborn� provedeného spojení uzlem). Vedení se dále nesmí vzájemn� p�i-bližovat (pokud nejsou v ochranných obalech) na vzdálenost menší než 25 cm.

S rozn�tnou náložkou se bleskovice spojuje tak, že náložkou prochází nebo se k ní p�ipojuje dle d�ív�jšího popisu lepicí páskou. Do táhlých náloží lze tuto náložku umis�ovat jako první nebo druhou, p�i �emž bleskovice prochází ce-lým vrtem a zajiš�uje spolehlivý rozn�t celého sloupce trhaviny i v hlubokých a úzkých vrtech.

6.7.3 Elektrický rozn�t

Podle platných p�edpis~ lze použít tohoto zp�sobu rozn�tu

a) v prost�edí, kde není dovoleno manipulovat s otev�eným ohn�m,

b) v prostorech, kde nelze zajistit bezpe�ný ústup pracujících,

c) tam. kde by na jednoho pracovníka p�ipadalo více jak 5 zážeh� a

d) ve vlhkém prost�edí.

V prost�edích, kde hrozí nebezpe�í bludných proud se smí elektrického rozn�tu použít jen tehdy, jsou-li u�in�na p�edepsaná bezpe�nostní opat�ení, kdy se zejména ukládá zajišt�ní vypnutí všech zdroj� el. proudu v dob� od_zapojení náloží na rozn�tný okruh až do ukon�eni odst�elu.


- 75 (105) -

Obr. �. 33 Schéma t�sn�ní komorového odst�elu um�-lým závalem,

dole p�dorys, naho�e svislý �ez

Druhy proudových okruh�

Jednotlivé nálože se p�i elektrickém rozn�tu zapojují bu do série (za sebou), paraleln� (vedle sebe), nebo kombinovaným zp�sobem (obr.�. 34).

RU

IIRU == .

P�i rozn�tu e1. proudem je t�eba dbát zásad, platných pro výpo�et proudových okruh�, jako i technických p�edpis� pro používání el. palník�, el.rozbušek, rozn�tnic apod. K spolehlivému rozn�tu el.palníku a el. rozbušek je zapot�ebí proudové intenzity alespo� 0,8 A. Tato intenzita však závisí na praktických podmínkách rozn�tu, tj. na el. nap�tí použitá rozn�tnice (V) a na celkovém el.odporu rozn�tná soustavy (R) dle Ohmova zákona:

Nap�tí dosažitelná u rozn�tnice je dáno výrobním typem.

Odpor proudového okruhu se zjistí p�i sériovém zapojení jednoduše se�tením el.odpor� el.palník� event. el.rozbušek a odpor� rozn�tného vedení.

U paralelního zapojení se celkový,odpor rozn�tného okruhu po�ítá tak, že se nejprve se�tou vodivosti všech paraleln� zapojených palník�, rozbušek a v�tví

dle vztahu: RRR1

...11

21

=++

P�itom 1/R je výsledná el.vodivost a R výsledný el.odpor takto zapojené sou-stavy. Tato hodnota el.odporu se pak dosazuje za ú�elem výpo�tu proudová intenzity a el.nap�tí do Ohmova zákona.

Jsou-li odpory jednotlivých v�tvi soustavy stejné, tj. platí-li R1 = R2 = R3, apod., pak je výsledná hodnota el.odporu R rovna p�i paralelním zapojení 2 stejných v�tví polovin�, p�i zapojení 3 stejných v�tví t�etin� odporu jedné díl�í v�tve apod.

Proud procházející paraleln� zapojenými, rozn�tnými vedeními se však rozd�-luje d, jednotlivých v�tví v pom�ru jejich vodivosti (podle p�evrácené hodnoty odporu).

P�i stejném odporu dvou, t�í v�tví apod. se pak rozd�luje celkový proud do jednotlivých v�tví na polovinu, t�etinu atd. Vzhledem k tomu, že pro spolehlivý rozn�t všech el.rozn�covadel je t�eba, aby každou v�tví procházel proud o uve-dené intenzit�, nejmén� však 0,8 A, pak je nutno, aby byla volena taková roz-n�tnice, jejíž nap�tí umožni v závislosti na d�íve vypo�teném celkovém odporu 2 stejných, paraleln� zapojených v�tví pro chod proudu o celkové minimální


- 76 (105) -

intenzit� 1,6 A, u , v�tví pak pro chod proudu o intenzit� minimáln� 2,4 A apod.

Jde-li kup�. o sériové zapojení úpln� stejných v�tví, sestávajících vždy z 20 el. pa1ník� s odporem po 3,5 ohm�, p�i �emž p�ívodní vedení každé v�tve má 5 ohm�, pak celkový el.odpor této soustavy se rovná Rc = 3 x (20 x 3,5 + 5) = 225 ohm�. Pot�ebná nap�tí rozn�tnice, zaru�ující za daných podmínek proud o min. intenzit� 0,8 A musí být V = 225 x 0,8 = 180 V.

P�i paralelním zapojení uvedených v�tví, když odpor jedné v�tve je R = 20 x 3,5 + 5 = 75 ohm�, odvodí se celkový odpor dle vztahu

753

751

751

7511111

321

=++=++=RRRRC

Odkud Rc = 25 ohm�.

Aby každou v�tví p�i tomto zapojení procházel proud o p�edepsaná intenzit�, musí být jeho intenzita Ješt� p�ed rozv�tvením min. 3 x 0,8 = 2,4 A. Pot�ebné nap�tí rozn�tnice, zaru�ující spolehlivý rozn�t pak musí být V=25 x 2,4 = 60 V.

P�íprava elektrického rozn�tu

EI.palníky nebo el.rozbušky, zapojované do rozn�tného vedení musí být stejné odporové t�ídy a p�ed použitím se musí zkontrolovat p�íslušnými m��ícími p�í-stroji. P�i doprav� a nabíjení musí být všechny el.rozbušky a palníky spojeny nakrátko. Rozpojit se smí až p�i p�ipojení do rozn�tného vedení.

Vodi�e .el.rozn�covadel musí být tak dlouhé, aby se jejich konce daly mezi sebou spojovat mimo dutiny pro nálože. Tyto konce lze spojovat po odstran�ní izolace sto�ením a novým zaizolováním. Pohodln�jší je použití již d�íve uve-dených rychlospojek. Hlavní rozn�tné vedení se volí tak dlouhé, aby st�elmistr p�i rozn�tu byl dostate�n� chrán�n. P�ed provedením rozn�tu je nutno zkontro-lovat vodivost celého rozn�tného okruhu schválenými kontrolními p�ístroji.

6.7.4 Rozn�t náloží dle �asové organizace

P�i trhacích pracích se odpaluje málokdy jedna nálož. V�tšinou jde o ce-lou.soustavu náloží, kde jednotlivé nálože mohou vybuchovat sou�asn� nebo za sebou v malých �asových intervalech. Podle velikosti zpožd�ní výbuchu lze rozeznávat milisekundový rozn�t (interval zpožd�ní 5 až 100 ms), nebo déle �asovaný rozn�t se zpožovacím intervalem v�tším jak 100 ms.

Mžikový (sou�asný) rozn�t má v novodobé trhací technice oprávn�né uplatn�ní jen z�ídka. Je vhodný pro neorganizované skupiny náloží, jež se vzájemn� neo-vliv�ují (p�i druhotném odst�elu balvan�) a není-li se t�eba obávat nadm�rného seismického a zvukového efektu.

Význam milisekundového rozn�tu spo�ívá zejména v tom, že nálož vyššího. �asového stupn� vybuchuje ješt� v dob�, kdy nebyla odhozena hornina po vý-buchu p�edcházející nálože stupn� nižšího. To vede k dokonalejšímu rozpojení horniny a k zmenšení ot�esných ú�ink� v okolí apod.

Déle �asovaný rozn�t se používá p�i trhacích pracích malého rozsahu a hlavn� tam, kde je nutné, aby nálož vyššího �asového stupn� vybuchovala až po odho-


- 77 (105) -

zení hornin, p�edcházející nálože. Výhoda déle �asovaného rozn�tu spo�ívá v tom, že d�íve vybuchující nálož, vytvá�í pro následující nálož novou volnou plochu. S výhodou se ho používá tam, kde chceme usm�rnit hlavní p�sobení výbuchu.

6.7.5 Volba zp�sobu rozn�tu

Jakého zp�sobu rozn�tu využít v praxi, závisí p�edevším na povaze trhací prá-ce.

Klasický zápalnicový rozn�t je dnes zastaralý a oprávn�ný jen pro rozn�t oje-din�lých náloží, pop�ípad� pro rozn�t bleskovicových rozn�tných sítí v pod-mínkách nebezpe�í využití elektrického rozn�tu rozbuškami. Svoje oprávn�ní má v moderní trhací technice zápalnicový rozn�t rychloho�ící zápalnicí pro druhotné rozst�elování balvan� apod.

Elektrický rozn�t poskytuje v�tší záruku bezpe�nosti; dovoluje odpálit v�tší po�et náloží a umož�uje i kratší �ekací doby po odst�elu. Ve vlhku a ve vod� je použití el. rozbušek spolehliv�jší, pop�ípad� jedin� p�ípustné.

Bleskovicový rozn�t se ú�eln� uplat�uje p�edevším u hromadných odst�el�. Pro menší nálože je jeho použití nákladné. Pro komorové nálože a pro nálože ve velkých vrtech je to však obvykle rozn�t nejvhodn�jší, nebo� umož�uje podstatn� zrychlit práci v d�sledku omezeného používání rozbušek.

Pokud se týká �asové organizace rozn�tu, pak se v trhací technice p�i hromad-né t�žb� využívá p�i odpalování soustav náloží v�tšinou �asovaného a zejména milisekundového rozn�tu. Je tomu tak z uvedeného již technologického a bez-pe�nostního d�vodu, jak bude ješt� podrobn�ji uvedeno v dalším textu.

6.8 Závady p�i provád�ní trhacích prací

P�esto, že výbušiny, rozn�covadla a jiné prost�edky trhací techniky jsou ve výrob� kontrolovány a dodávány na trh v p�edepsané kvalit�, m�že dojít p�i rozn�tu náloží k ur�itým nepravidelnostem p�i výbuchu, pop�ípad� se výbuch nemusí uskute�nit v�bec.

P�ed�asný výbuch

Je jednou z vážných závad, jež m�že nastat tehdy, dojde-li k samovolnému rozn�tu, anebo prob�hne-li rozn�t rychleji než se plánovalo. Nebezpe�í samo-volného rozn�tu p�ichází v úvahu u elektrického rozn�tu vlivem bludných proud�, p�i bleskovicovém rozn�tu pak neopatrným zacházením s bleskovicí, bleskovicovým zpožova�em nebo rozbuškou. U zápalnicového rozn�tu m�že být p�í�inou p�ed�asného výbuchu nerovnom�rné rozložení prachové duše v zápalnici.

Zpožd�ný výbuch

Jde o nej�ast�jší závadu p�i zápalnicovém rozn�tu v p�ípad�, že prachová duše zápalnice je p�erušena ve v�tší délce a ohe� se pak p�enáší mnohem pomaleji


- 78 (105) -

pouze ho�ením obalu zápalnice. Tím m�že nastat zpožd�ní výbuchu i o n�kolik minut.

Z obdobných p�í�in m�že nastat ur�ité, i když kratší zpožd�ní i u elektrického rozn�tu p�i použití el.�asovaných palník�, kde se ur�itá delší na�asování doci-luje vložením p�íslušn� dlouhého kusu zápalnice mezi el.palník a rozbušku v po�inové náloži.

Z hlediska omezení jak p�ed�asného, tak i zpožd�ného výbuchu je proto t�eba v�novat mimo jiné i náležitou pé�i kontrole zápalnice p�ed použitím.

P�eražená nálož

K této závad� m�že dojít p�i rozn�tu v�tšího po�tu táhlých náloží, umíst�ných blízko sebe a odpalovaných �asovan�. Výbuchem jedné nálože m�že být odho-zena �ást sousední nálože, v�etn� po�inové náložky, d�íve než došlo k její ini-ciaci. Zbývající �ást nálože pak z�stává nevybuchlá na dn� takto porušené du-tiny.

Vyfouknutí nálože

V p�ípad�, že výbuchové plyny unikly ve skále puklinami, nebo nedokonale provedeno ucpávkou na povrch rozpojovaného objektu, jde o tzv. vyfouknutí nálože, charakterizované nedokonalým rozpojovacím ú�inkem.

Vyho�ení nálože

P�í�inou této závady, možné p�i aplikaci zápalnicového rozn�tu, je vadná ad-justace po�inové nálože tím, že je rozbuška uložena p�íliš hluboko v trhavin�. Než nastane správná iniciace rozbušky, vzplane výbušina v d�sledku p�ímého dotyku s ho�ící zápalnici a vyho�í.

K podobnému p�ípadu m�že dojít i p�i použití vadné rozbušky, když exploduje pouze její primární nápl�, nebo je-li provedena adjustace nálože pouze el.palníkem bez rozbušky.

P�í�inou téhož nedostatku m�že .být i vadná trhavina. Charakteristickým p�í-znakem vyho�ení nálože je vývin barevného kou�e.

Píš�ala

Vzniká tehdy, je-li nálož poddimenzována, nebo je-li opat�ena pouze krátkou ucpávkou. Taková nálož nesta�í k rozpojení horniny a p�i výbuchu vyrazí jen t�sn�ní a kolem ústí vrtu se vytvo�í jen nálevka. Takto deformovaný vrt lze po vychladnutí znovu nabít a odpálit; je zakázáno jej však jakýmkoliv zp�sobem upravovat.

Selhávky

Nedojde-li p�es uskute�n�ní p�edepsaného opat�ení k výbuchu v�bec, jde o selhávku. Její p�í�iny mohou být r�zné.


- 79 (105) -

P�i zápalnicovém rozn�tu to m�že být p�elomená nebo vlhká zápalnice, nebo vadné spojení zápalnice s rozbuškou. Selhávka zde m�že nastat i tehdy, je-li použita vlhká, zne�ist�ná nebo slabá rozbuška.

P�i bleskovicovém rozn�tu m�že zavinit selhávku vadná bleskovice, vadné provedení spoje bleskovice s rozbuškou, s rozn�tnou náložkou, nebo vadné provedení bleskovicových spoj�.

P�i elektrickém rozn�tu m�že dojít k selhávce p�i použití vadných palník�, p�i p�erušení rozn�tného okruhu, p�i použití slabé rozbušky nebo slabé rozn�tnice.

Selhávku m�že zp�sobit obdobn� i vadná, tj. zmrzlá, vlhká nebo zhrudkovat�lá trhavina s prošlou záru�ní lh�tou.

Kontrolní otázky

1) Popište ú�inek detonace výbušnin v horninách.

2) Uve�te hlavní druhy trhavinových náloží pro rozpojování hornin.

3) Vymezte parametry a jejich význam u soust�ed�ných náloží.

4) Vymezte parametry a jejich význam u táhlých náloží.

5) Popište zp�soby rozn�tu trhavinových náloží.

6) Které sou�ásti obsahuje projekt rozn�tu ?


- 80 (105) -

7 TECHNOLOGICKÉ CHARAKTERISTI-KY TRHACÍCH PRACÍ

Ješt� p�ed popisem praktických p�ípad� rozpojování hornin v praxi je t�eba uvést i hodnocení n�kterých d�ležitých charakteristik trhacích prací z hlediska hospodárnosti a bezpe�nosti t�žby a to hlavn� v závislosti na zp�sobu rozpojo-vání hornin.

Toto hodnocení se zam��uje zejména na

a) kusovost rubaniny,

b) odhoz a rozlet horniny,

c) seismické p�sobení výbuchu a vznikající vzdušné a tlakové vlny,

d) zatrhávání horniny,

e) volbu milisekundového intervalu zpožd�ní rozn�tu.

7.1 Kusovost rubaniny

Kusovost se hodnotí podle maximáln� velkých kus� a rovnom�rnosti fragmen-tace horniny. V lomech rozhoduje zpravidla podíl nadm�rných kus� kamene, které zhoršují rozebírání rozvalu po odst�elu, nakládání rubaniny a drceni. Pro-to je t�eba takové kusy kamene sekundárn� rozst�elovat.

Velikost. frakce závisí p�i odst�elu na vlastnostech a uložení horniny na sm�ru p�sobeni náloží vzhledem k vrstvám, na mí�e soust�ed�ní trhaviny a na zp�so-bu rozn�tu.

P�sobí-li trhaviny kolmo na vrstvy, je zpravidla p�edpoklad k dosažení drob-n�jší a pravideln�jší kusovosti, než je tomu v opa�ném p�ípad� p�sobení ve sm�ru vrstev.

Jedním z nejd�ležit�jších �initel�, ovliv�ujících kusovost je míra soust�ed�ní náloží.V praxi do zna�né míry platí, že p�i v�tším soust�ed�ní nálože dochází p�i odst�elu vzniku hrubší a nepravideln�jší fragmentace, než v p�ípad�, kdy je nálož rozložena ve v�tší délce v p�íslušné dutin�.

Nemén� významný je z tohoto hlediska i zp�sob rozn�tu, de rozhoduje p�ede-vším jeho �asová organizace.p�i odpalování soustavy náloží. Významné je zejména uvedené využití milisekundového rozn�tu s vhodn� voleným interva-lem zpožd�ní mezi rozn�ty jednotlivých náloží. To, že vždy po krátkém �aso-vém intervalu následující výbuch sousední nálože nastává v okamžiku, kdy ješt� trvá ur�ité nap�tí v hornin�, zp�sobuje zejména u táhlých náloži v�tší roz-pojovací efekt, projevující se zpravidla v dosaženi drobn�jší fragmentace. Tím také tento zp�sob m�že vést k sníženi spot�eby trhavin a omezení ot�es� p�dy.

P�es všechny zde uvedené skute�nosti je t�eba si uv�domit, že tyto závislosti zásadn� ovliv�uje již zmín�ná povaha horniny, zejména pak její odlu�nost a rozpojitelnost. Proto lze kup�. p�i rozpojování dob�e odlu�né horniny dosáh-nout p�i aplikaci soust�edných náloží velmi dobré a pravidelné fragmentace,


- 81 (105) -

zatím co u hornin kompaktních ani využití táhlých, vhodn� �asovaných náloží neovlivní nepravidelnosti ve fragmentaci.

Pokud se týká m��eni velikosti frakcí rubaniny, pak využití p�esn�jších metod pro tento ú�el je velmi omezeno a výsledky jsou jen p�ibližné.

Z p�ímých metod lze uvést postupné m��eni rozm�r� velké �ady zrn náhodn� vybraných z ur�itých, plošn� i prostorov� vymezených míst rozvalu.

Z nep�ímých metod se uplat�ují zejména planimetrická stanovení m��eni kuso-vosti p�ímo v rozvalu. Jejich podstata spo�ívá v m��ení kus� kamene z �ezu nejv�tší plochy. P�edpokladem však musí být, aby jednotlivé kusy kamene le-žely na své nejv�tší ploše a dále aby nadm�rné kusy byly v hald� rovnom�rn� rozloženy a drobné kousky byly pouze v pásmu rozdrcení, tj. v malé vzdále-nosti od místa p�sobení nálože. Pro vyhodnocování pot�ebné plánogramy se zhotovují tak, že se na rubaninu položí d�ev�né m�ížka o ur�ité velikosti �tver-cových otvor�, jež se spolu s pod ní uloženou rubaninou vyfotografuje. Na snímcích se pak m��í plochy jednotlivých kus�. Jejich p�ibližný objem se vy-po�te dle empirického vztahu.

30 )( SKV =

kde S = plocha kusu (m2),

V = objem kusu (m3),

K = objemový koeficient.

7.2 Odhoz a rozlet rubaniny

P�i v�tšin� trhacích prací p�i hromadné t�žb� se vyžaduje, aby rubanina byla p�im��en� rozložena p�ed t�žební st�nou z hlediska jejího snadného odb�ru. Zvlášt� p�i rozebírání vysokých hald vzr�stá nebezpe�í úrazu a škod na do-pravním za�ízení.

Z t�chto d�vod� musí být zajišt�n p�edevším vhodný odhoz odst�elované ruba-niny.

Vedle druhu a uložení horniny, má p�i správn� dimenzované náloži vliv na odhoz po�et volných ploch, které na pomáhají k rozkladu tlak� p�i p�sobení náloží a tím zmenšuji odhoz. Se snižujícím se po�tem volných ploch se p�so-beni náloží více usm�r�uje a odhoz se zv�tšuje.

Nej�ast�ji se reguluje odhoz �asovou organizaci rozn�tu náloží. Zatím co p�i mžikovém rozn�tu je odhoz nejv�tší, p�i rozn�tu déle �asovaném se odhoz usm�r�uje vytvá�ením zmín�ných volných ploch a v d�sledku možnosti použití menšího množství trhavin k rozpojeni stejného objemu horniny, je možno od-hoz podstatn� zmenšit. V ur�ité mí�e platí tato zásada i p�i aplikaci vhodn� uspo�ádaného milisekundového rozn�tu soustavy náloži.

Hlavni sm�r odhozu je zpravidla velmi blízký spojnici t�žišt� nálože s nejbliž-ším místem hlavní volné plochy.

Z bezpe�nostního hlediska je t�eba se varovat p�i rozn�tu trhavinových náloží zejména rozletu osamocených kus� horniny: Rozlet ovliv�uje p�edevším druh. nálože, kvalita ucpávky a p�ítomnost výrazn�jších puklin v hornin�.


- 82 (105) -

Jak vyplývá z d�íve uvedeného, má zejména p�edimenzovaná nálož vliv na zv�tšení odhozu a také logicky ovliv�uje i v�tší rozlet ojedin�lých kus� kame-ne.

P�í�inou rozletu však m�že být i nálož poddimenzovaná, vzhledem k tomu, že p�i vznikajícím v�tším odporu horniny proti rozpojení m�že vyrazit nálož ucpávku a spolu s ní do velké vzdálenosti i kusy horniny z prostoru kolem ucpávkové dutiny.

K stejnému defektu mohou vést i trhliny a pukliny v hornin�, jež mohou být rovn�ž p�í�inou zeslabení odporu k rozpojeni horniny v ur�itém míst� lomové st�ny a tím také zp�sobit nežádoucí rozlet ojedin�lých kus� kamene.

Statistiky ukazují, že t�žké úrazy, zp�sobené rozletem kamene se neomezují jen na zásahy t�sn� u místa odst�elu. Ješt� ve vzdálenosti 300 m od odst�elu bylo zaznamenáno mnoho smrtelných a vážných úraz�.

7.3 Seismické p�sobeni výbuchu, tlakové vlny a zvu-kového efektu

P�i rozn�tu trhavinových náloží je t�eba vždy po�ítat s ur�itým, na okolní terén a objekty p�sobícím ot�esným ú�inkem. Tento ú�inek je vedle vlastnosti horni-ny p�ímo závislý na brizanci použité trhaviny, nápl�ové hutnot� a velikosti nálože.

Obecn� platí, že ot�es je tím menší, �ím snáze p�ekonává nálož odpor lomové st�ny proti rozpojení. Proto také p�edimenzovaná nálož p�sobí menší ot�es než poddimenzovaná.

Zmenšení ot�esného ú�inku lze dosáhnout p�edevším uvedeným již rozd�lením celkové nálože do v�tšího po�tu menších celk� a zejména pak jejich mili-sekundovým rozn�tem. Z hlediska škod, zp�sobených seismickým p�sobením výbuchu je velmi d�ležité m��ení ot�es� a vymezení jejich p�ípustné míry. Ot�esný ú�inek lze posuzovat jednak dle amplitudy ot�esné vlny, jíž lze vypo�í-tat p�ibližn� ze vztahu

dLNk

A =

kde: A amplituda ot�esné vlny v µm,

k konstanta prost�edí (1200 pro tvrdé skály, 3500 pro zvodn�lé hlíny),

N velikost nálože v kilogramech,

Ld vzdálenost od místa výbuchu v m.

Z velikosti amplitudy se tak usuzuje na míru škodlivosti ot�esného ú�inku. Za neškodné se z hlediska možných škod považují amplitudy, jež nep�esahují 0,4 mm. Za výhodn�jší se �asto považuje hodnocení ot�esného ú�inku dle rychlosti kmitání, jež lze m��it p�ímo vhodnými p�ístroji nebo vypo�ítat ze zm��ené am-plitudy A a z frekvence vibrací fv dle

410...2 −= Afv vi π


- 83 (105) -

kde vi rychlost kmitání v cm.sec-1 ,

A amplituda v µm,

fv frekvence vibrací v Hz.

Podle tohoto zp�sobu hodnocení a praktických zkušeností je zcela nepravd�-podobný vznik škod je-li rychlost kmitání vi menší jak 0,5 cm.sec-1. Vedle ot�esného ú�inku je to dále i tlaková vlna, která v ur�itém prostoru v okolí vý-buchu ohrožuje bezpe�nost osob a objekt�. Tato oblast je však prokazateln� menší než oblast ohrožená rozletem. Zvlášt� výrazné je však p�sobení t1akové vlny p�i práci ve štolách pod zemí, kde se tlaková vlna usm�r�uje a tím také ší�í do mnohem v�tších vzdáleností než na povrchu. Výraznými tlakovými vl-nami se projevují odst�ely polouzav�ených a hlavn� neuzav�ených, p�íložných náloží, jež mohou zp�sobit vážné škody. Ú�inek výbuchu lze z tohoto hlediska charakterizovat p�edevším podle velikosti maximálního tlaku pt (MPa) v ur�ité vzdálenosti od centra výbuchu a sice dle p�ibližného vztahu

3.d

t LN

Cp =

kde: konstanta C závisí na druhu použité trhaviny a na vlastnostech prost�edí v okolí nálože.

D�íve uvedená, detonaci provázející rázová vlna, p�echázející ve vlnu akustic-kou, je p�í�inou i zvukového efektu. Jeho škodlivost z hlediska lidského orga-nizmu a také i stavebních objekt� se hodnotí podle sou�asn� vznikajícího akus-tického p�etlaku. Pro lidský organizmus je škodlivý i pom�rn� nízký p�etlak. T�žká zran�ní vznikají p�i p�etlaku nad 0,1 MPa , p�i�emž velmi intenzivn� jsou vnímány i p�etlaky 0,0005 MPa. Pro stavební objekty se za zcela neškodné pokládají hodnoty akustického p�etlaku do 0,0003 MPa a to i p�i opakování odst�el�.

7.4 Zatrhávání hornin

�astý jev, jenž provází trhací práce ve skalách, je porušená a nerovná, nov� vzniklá lomová st�na. Porušení st�ny je velmi nebezpe�né, vzhledem k tomu, že se z ní mohou uvol�ovat a samovoln� vypadávat kusy hornin, jež ohrožují bezpe�nost osob a za�ízení. Navíc pak n�kdy výlom p�esahuje projektovanou hranici a zasahuje nežádoucí partie skalního masivu. Takto vznikající zatrhá-vání m�že být velmi nep�íznivé i tehdy, když se rozpojují i zne�išt�né �ásti blízko ložiska, jež znehodnocují rubaninu. P�i razících pracích pak tato nepra-videlnost zvyšuje mimo jiné nároky na ,dodate�né úpravy a na pracnost p�i vyztužování štol. Opat�ení, jimiž se snažíme �elit zatrhávání jsou zhruba tatáž, jako p�i snižování ot�esného ú�inku náloží (omezení soust�ed�ní náloží, vylu-�ování poddimenzovaných náloží, využití milisekundového rozn�tu apod.).

V poslední dob� se pak vyvinulo n�kolik dalších metod tzv. �ízeného výlomu, zam��ených výhradn� na maximální vylou�ení zatrhávání. Pro povrchové prá-ce je z nich významn�jší metoda odstín�ných náloží a metoda „presplit blasting“.


- 84 (105) -

Obr.�. 35 Schéma použi-tí metody �ízeného vý-lomu „presplit blasting"

Odstín�né nálože

Principu a p�sobení odstín�ných náloží byla v�nována pozornost již v d�ív�j-ším textu. K využití tohoto zp�sobu p�i odpalování soustavy vrtaných náloží zbývá dodat, že vrty je ,nutno úm�rn� zhustit (zmenšit rozte�e) a úm�rn� tomu také zmenšit záb�ry. V souladu s t�mito opat�eními musí být dle d�ív�jších výpo�tových vztah� p�im��en� sníženy i velikosti náloží. Rozte�e a záb�ry se v t�chto p�ípadech volí zhruba v hodnot� 50 až 70 % z hodnot, jež by byly p�i stejných pr�m�rech vrt� nutné pro normální zp�sob odst�elu.

Metoda "presplit blasting"

V principu jde o odd�leni rozpojovaného bloku od masivu souvislou spárou, vytvo�enou výbuchem trhavin ješt� p�ed vlastním rozpojením. P�edem vytvo-�ená spára vytvá�í impedan�ní p�epážku pro ší�ení vln nap�tí p�i výbuchu hlav-ních náloží. takže jejich ú�inek se omezí jen na blok, jenž má být rozpojen (obr.�. 35). Na obrysu výlomu se vyvrtá hustá �ada vrt� velmi malých pr�m�r�, do nichž se nabíjí nálože o velmi snížené nápl�ové hutnot�. Obvykle je to pou-ze bleskovice, na niž jsou v malých odstupech navle�eny malé nálože trhaviny. Ostatní nálože, ur�ené k vlastnímu rozpojení se nabijí normáln�. P�i odst�elu se nejprve s malým p�edstihem (50 až 100 ms) odpalují uvedené, zeslabené a zhušt�né nálože v obrysu, �ímž se mezi nimi vytvo�í souvislá št�rbina. Pak, zpravidla p�i vhodném od�asování s využitím nov� vzniklých volných ploch) vybuchují postupn� hlavní nálože, zajiš�ující hladké rozpojení vlastního bloku.

7.5 Volba milisekundového intervalu zpožd�ní p�i odpalování soustavy náloží

Dosud uvád�né technologické parametry, jako je zejména kusovost rubaniny, její odhoz a rozlet, p�sobení seismických vliv�, jsou, jak již bylo zd�razn�no, závislé zejména na �asové organizaci rozn�tu. S tím souvisí zejména volba vhodného milisekundového intervalu zpožd�ní rozn�tu, jímž lze v mnoha p�í-padech z uvedených hledisek zlepšit bezpe�nost a hospodárnost t�žby.

V sou�asné dob� lze shrnout publikované názory na kladné p�sobení mili-sekundového efektu v tomto sm�ru do následujících hypotéz:

a) Jde o p�sobení rázových vln nap�tí, p�ípadn� rezonan�ní kmitání ve sférách jednotlivých výtrží.


- 85 (105) -

b) Nálož druhého po�adí p�sobí v dob�, kdy masiv je ve stavu nap�tí vyvola-ného výbuchem nálože prvního po�adí.

c) P�i explozi nálože druhého po�adí existují již volné plochy, vytvo�ené náloží prvního po�adí.

Výzkum a praxe ukazují, že nelze vylou�it žádnou z uvedených hypotéz a že je nutné p�edpokládat jejich sou�innost. Volba optimálního milisekundového in-tervalu závisí na mnoha r�zných veli�inách, daných zp�sobem rozpojení, kva-litou horniny apod. Praktické zkušenosti stále ukazují, že nelze stanovit mili-sekundový interval, který by byl optimální sou�asn� z hlediska odhozu, rozle-tu, omezení seismických vliv� a kusovosti rubaniny.

Nejv�t�í pozornost se soust�euje ovšem na stanovení optimálního milisekun-dového intervalu z hlediska kusovosti rubaniny a omezení seismických vliv�. U t�chto interval� se má za to, že jejich optimální hodnoty jsou vzájemn� vel-mi blízké.

Z výpo�t� p�íslušného optimálního milisekundového intervalu zaslouží jmeno-vat metodu dle Pokrovského. Pro volbu optimálního ms.intervalu zpožd�ní tento autor doporu�uje dobu, nutnou k pr�chodu vln nap�tí po výbuchu od prv-ní nálože k volnému povrchu a po odražení zp�t k další náloži. Dle n�ho je tak kup�. dán optimální interval zpožd�ní pro dv� sousední nálože vztahem

acWl 22 4+=τ

kde � = interval zpožd�ní (ms),

l = vzdálenost náloží (m),

ca = rychlost ší�ení podélné vlny(m.ms-1).

Dle Chanukajeva lze zase využít i jednoduššího vztahu qWk

χτ .=

kde χ objemová hmotnost horniny (t.m-3),

q m�rná spot�eba trhavin (kg. m-3),

k sou�initel (pro b�žné horniny =2).

Ješt� jednodušší výraz pro výpo�et optimálního ms. intervalu dle d�íve uvede-ných hledisek doporu�uje Langefors a sice v závislosti na rozte�i náloží a akus-tické impedanci horniny (podobn� jako Pokrokovskij) dle � = a.1, p�i�emž a doporu�uje volit až 5 podle druhu horniny, je-li l udáno v metrech. Pro praktic-ké ur�ování p�íslušného optimálního �asování ms. rozn�tu lze využít i nomo-gram�, zpracovaných nej�ast�ji op�t na základ� závislosti mezi rozte�í náloží a akustickou impedancí hornin.

Kontrolní otázky

1) Popište ú�inky trhacích prací na životní prost�edí.

2) Co je to tzv, rozval horniny po odst�elu a jeho popište tvar.

3) Uve�te hlavní závady, které vznikají p�i trhacích pracech.

4) Zd�vodn�te ú�inek �asování rozn�tu náloží.


- 86 (105) -

8 POVRCHOVÉ ROZPOJOVÁNÍ HORNIN V PRAXI

Nej�ast�ji v praxi používané zp�soby rozpojování hornin jsou ur�eny zejména druhem loma�ského produktu v dané lokalit�, v celkovém komplexu díl�ích operací t�žby, jako je její p�íprava, doprava apod. Pom�rn� nejmén� náro�né na využívání trhavin jsou zp�soby dobývání v�tších blok� kamene pro hrubou a jemnou kamenickou výrobu, p�i�emž p�i rozpojování hornin za tímto ú�elem je u n�kterých postup� používání trhavin tém�� úpln� vylou�eno. Trhací práce menšího rozsahu se provád�jí p�i rozpojování individuálními náložemi v ma-lých provozech, kde jinak p�evládá ru�ní práce. Mnohem v�tší nároky na pro-vád�ní trhacích prací však vyžadují hromadné dobývací metody hornin, ur�e-ných bu p�ímo k využití jako stavebního kamene, nebo jako surovin k další-mu technologickému zpracování v jiných pr�myslových odv�tvích. Sem pat�í �adové odst�ely; založené na odpalování �ady náloží menšího pr�m�ru a zejména clonové a . plošné odst�ely, využívající již celých organizovaných soustav náloží k rozpojení velkých objem� horniny. Totéž platí i o komorových odst�elech, kde se za stejným cílem používá velkých soust�edných náloží, ulo-žených ve vhodn� rozmíst�ných komorách.

8.1 Dobývání v�tších blok� kamene

Pro hrubé kamenické výrobky a pro výrobky, jež mají být dále broušeny a leš-t�ny, dodává se kámen v hranolech vylomených, odvrtaných nebo vy�ezaných ze skály. Takovéto polotovary se potom zpracují v dílnách v lomu, nebo se dodávají p�íslušným zpracovatelským organizacím mimo lom. P�íslušný zp�-sob t�žby vyžaduje d�kladné o�ist�ní horniny od zbytk� skrývek, aby se obna-žily trhliny a pukliny, podle nichž bude možno vylamovat v�tší bloky. Zvlášt� jsou zde d�ležité vodorovné ložné spáry. Jsou-li vrstvy horniny upnuty mezi v�tšími, celistvými st�nami, je nutné je p�edem na jedné stran� uvolnit. P�i vyšší lomové st�n� je nejlépe zajistit pro tento zp�sob t�žby vhodný co nejv�tší po�et pracoviš� dobýváním ve stupních, kdy se vytvá�í etáže, umož�ující po-stup t�žby po celé front�.

8.1.1 Dobývání blok� výlomem

Tohoto zp�sobu se využívá v dob�e št�pných horninách, zejména s kvádrovou a lavicovitou odlu�ností. K odpojování blok� se používá trhavinových náloží, obvykle Vesuvitu TN. V n�kterých p�ípadech lze menší bloky odpojit pouhým odklínováním. Vrty, které se z�izují pro nálože, jsou malého pr�m�ru a nesm�jí pronikat celou vrstvou. Jejich rozte�e jsou 50 i více cm. Další d�lení blok� se zpravidla d�je klínováním pomocí klínovacích kladiv eventueln� speciálními prizmatickými nebo pérovými klíny. P�itom je t�eba dbát, aby d�lení probíhalo ve sm�rech št�pnosti horniny. Pokud nejsou p�ístupné pro další d�lení, je mož-no je po vodorovné ložné ploše ješt� odsunout pomocí plochých št�rbinových náloží, nej�ast�ji asi z 2 kg Vesuvitu TN.


- 87 (105) -

8.1.2 Dobývání blok� odvrtáváním

Málo št�pné horniny, jako kup�. n�které naše pískovce a švédské syenity je možno dobývat ve v�tších blocích jen odvrtáváním. Z ložiska se odpojují od-st�elem v�tšího po�tu náloží malého pr�m�ru, a v malé vzájemné vzdálenosti. Vzhledem k tomu, že jde o nešt�pný kámen, je i další d�lení možné jen s po-mocí husté �ady vrt�, do nichž se vkládají táhlé pérové klíny s ocelovými p�í-ložkami; na n� se postupn� p�itlouká palicí.

I když je výhodou tohoto postupu malá ztráta kamene a vznik menší št�rbiny, usnad�ující další zpracování, zna�ný nárok na namáhavou ru�ní práci vede ke snaze i zde provád�t d�lení s využitím trhavin. Za tímto ú�elem se provádí úz-koprofilové vrty (ø 30mm) do 1/2 výšky bloku, jež se nabíjejí a odpalují Vesu-vitem TN.

8.1.3 Dobývání blok� vy�ezáváním ze skály

N�které m�k�í a celistvé horniny jako kup�. tufy a mramory lze n�kdy ve for-m� blok� ze skály vy�ezávat. �ezání se provádí lanovou pilou nebo dobývací-mi kombajny.

Obr.�. 36 Schéma vy�ezávání blok� ze skály lanovou pilou

Pracovním �lánkem lanové pily (obr.�. 36) je lano bez konce, vedené od hnací stanice do �ezu po vodících kotou�ích, umíst�ných na sm�rných stojanech, a ven z �ezu p�es napínací stanici zp�t do stanice hnací. Lanem, které se takto pohybuje stále jedním sm�rem, je vy�ezáván blok p�ímo ze skály. K �ezání se využívá sm�si písku s vodou, jež se vpouští do �ezu na pohybující se lano. To je spleteno ze t�í ocelových drát� pr�m�ru 2 až 3 mm. Je dlouhé 300 až 500 m a vydrží asi 500 m �ezu. Pak se opot�ebovává tím, že zaniknou drážky, unášejí-cí písek s vodou a musí se vym�nit. Lanová pila je ekonomicky výhodná jen ve velkých lomech a lze jí provád�t svislé, šikmé, vyníme�n� i vodorovné �ezy.

Menší bloky n�kterých hornin lze získat i �ezacími kombajny. Jsou to stroje opat�ené kruhovými pilami, jejichž ozuby jsou z vložek z tvrdých kov�. Tato za�ízení mají zpravidla t�i takto upravené kotou�e v rovinách na sebe kolmých a mohou ve dvou operacích vy�ezávat bloky požadovaných rozm�r�. P�es veš-keré snahy zavád�t v technologii t�žby blok� modern�jší mechaniza�ní pro-st�edky, z�stává zde stále mnoho namáhavých a nebezpe�ných pracovních ope-rací zejména na úseku dopravy. Tak kup�. vázání blok� ocelovými lany a �et�-zy a jejich p�íprava pro zvedání je�ábem je stále práce velmi namáhavá, zdlou-havá a nebezpe�ná.


- 88 (105) -

8.2 Volba optimální výšky lomové st�ny v závislosti na druhu trhavinové nálože

Jedním ze zásadních požadavk� dobývacího postupu a zp�sobu rozpojování hornin v dané lokalit�, je volba optimální výšky lomové st�ny (nadloží), které má být rozpojována. K tomuto stanovení je t�eba brát v úvahu v�tší po�et fak-tor� jako je zejména bezpe�nost práce, uvedený dobývací postup a zp�sob roz-pojování, druh horniny, zp�sob dopravy produktu apod. Každá dobývací meto-da má své pracovní postupy, jež ur�ují rozmíst�ní trhavin v rozpojovaném blo-ku a také druhy náloží. Uvážíme-li toto i z hlediska d�íve uvedené teorie vý-buchu, nutn� dosp�jeme k názoru, že každému dobývacímu postupu bude vy-hovovat jiná nejvhodn�jší výška lomové st�ny.

Pom�rn� velmi konkrétn� jsou formulovány požadavky na výšku lomových st�n p�i odpalování soust�edných náloží. Zde bylo mnohaletou praxí ov��eno, že optimální výška lomové st�ny je dána vztahem mezi záb�rem a mocností nadloží. Dolní mezní hranice se zpravidla vymezuje tím, že zvolený zp�sob rozpojování musí zaru�it, že se p�i odpálení nálože vytvo�í dokonalá výtrž ve sm�ru volné plochy.

Horní mez je zase dána požadavkem, aby p�i daném zp�sobu rozpojení nevznikly p�evisy, p�ípadn� zna�n� velké kusy nerozpojené horniny z horní �ásti st�ny. Výška vrstvy nadloží (H) má být podle praktických zkušenosti v souladu se záb�rem nálože dle vztahu W = (2/3 až 1/2)H a sice jde-li o upnutou st�nu, tj. v prostoru její paty.

V p�ípad� umis�ování soust�edných náloží ve volných st�nách (ve svazích), kdy je možno po�ítat s p�sobením nálože jen ve sm�ru k volné ploše, má být výška lomové st�ny v souladu se záb�rem nálože dle W = 1,1. H .

U táhlých náloži/používaných kup�. v záhlavních vrtech �adových event. clo-nových odst�el� je dolní hranice výšky t�žební st�ny dána hlavn� požadavkem, aby p�i zvoleném záb�ru nenastalo usm�rn�ní ú�inku nálože do nadloží. Horní hranice výšky lomové st�ny je zpravidla dána jen dosahem vrtné soupravy. Jinak lze vhodn� volit záb�r v závislosti na výšce a sklonu lomové st�ny, pr�-m�ru vrtu a druhu trhaviny zp�sobem uvedeným v kap. 6.4.2.

Dle n�kterých autor� sta�í ur�it vhodný záb�r táhlých náloží v závislosti na výšce lomové st�ny ze vztahu W = 2/3h, kde h je vzdálenost t�žišt� táhlé nálo-že ve sm�ru vrtu k povrchu lomové st�ny (obr. �. 37).


- 89 (105) -

Obr.�. 37 Volba záb�ru táhlé nálože

8.3 Rozpojování hornin individuálními náložemi

Tato metoda t�žby spo�ívá v rozn�tu jednotlivých náloží a používá se p�i na-hodilé t�žb� a v t�žb� v malých kamenolomech, št�rkovnách apod. Ur�itou výhodou je zde její jednoduchost a použitelnost v r�zných geologických pod-mínkách. P�i nej�ast�jší aplikaci vývrtových náloží využívá se jen lehkých vr-tacích souprav, nebo ru�ních vrtacích kladiv, což je spojeno se zna�nou prac-ností, �astým st�ílením a tím i sníženou bezpe�ností pracovník�.

8.3.1 Metoda jednotlivých vývrt� v šikmé st�n�

Nejd�ležit�jší je p�i této metod� z hlediska bezpe�nosti a hospodárnosti správ-né umíst�ní nálože. S tím související sm�r vrtu se má volit tak, aby záb�r t�žiš-t�, nálože na volnou st�nu byl menší než vzdálenost t�žišt� nálože k ústí vrtu. Dle d�íve uvedené skute�nosti je však sm�r vrtu dán i pevností a rozpojitelností hornin. Pro volbu jeho sklonu od plochy lomové st�ny pak platí stejné zásady, jak byly již uvedeny p�i popisu provád�ní povrchových zálomových vrt� v závislosti na st�ílitelnosti hornin. V t�chto vrtech nemá nálož p�esahovat 2/3 jejich dálky. Velikost nálože se zde málokdy vypo�ítává a využívá se v�tšinou zkušeností dle m�rné spot�eby trhaviny, získaných pokusnými odst�ely. Výška lomové st�ny však nemá p�ekro�it 10 m, p�i �emž nadloží horniny nad náloží nemá p�esáhnout dvojnásobek zvoleného záb�ru.

Vzhledem k tomu, že pracovníci na šikmé st�n� musí velmi �asto pracovat zajišt�ní úvazem, jde o postup zna�n� nebezpe�ný a namáhavý, který pochopi-teln� ustupuje výkonn�jším a mén� pracným metodám.

8.3.2 Sklípkování vrt�

Jiným z používaných zp�sob� individuelní t�žby je metoda odpalování men-ších soust�edných náloží ve sklípcích, o nichž bylo v textu pojednáno. Zbývá proto jen dodat, že sklípkování je vhodné zejména p�i v�tších 3 metrových zá-b�rech a zejména pak u patních vrt�, jsou-li málo odchýleny od p�ímky záb�ru. Použití táhlé nálože zde nezaru�uje totiž požadovaný rozpojovací ú�inek, po-n�vadž pracovní efekt pouze vykonává ta �ást nálože, která je nejblíže lomové


- 90 (105) -

st�n�, kdežto druhá �ást nálože na konci vrtu, ji jen porušuje a zt�žuje tím další t�žbu.

8.4 �adové odst�ely

Tento zp�sob, jenž za�azujeme již mezi metody hromadné t�žby s omezenou kapacitou, spo�ívá v tom, že se odpaluje série vrtaných náloží menšího pr�m�-ru (32 až 50 mm), umíst�ných v záhlavních, nebo patních vrtech, p�ípadn� i v jejich kombinaci. Dle d�ív�jších zásad má být rozn�t organizován tak, aby od-pálením jedné nálože se vytvo�ila volná plocha, uleh�ující rozpojení horniny p�i odpálení nálože následující. P�i této metod� se doporu�uje volit záb�r 4 až 6 m, p�i optimální výšce lomové st�ny do 15 m. Rozte� vrt� je obvyklá - 0,8 W. Množství rozpojované horniny �iní p�i použití této metody obvykle 2000 až 5000 t. Používají-li se k rozpojování pouze série odpalovaných patních vrt�, vytvá�í se tak p�edpoklad pro získání kamene v�tší velikosti (lomový kámen). Dochází zde k úspo�e p�i vrtání a vzr�stá výt�žnost 1 bm vrtu.

Za nejvýhodn�jší se u této metody považuje použití záhlavních vrt�, které se z�izují po celé výšce st�ny (stupn�). Jejich vhodným rozmíst�ním a odpálením lze zpravidla získat rubaninu drobn�jší a rovnom�rn�jší fragmentace. Hlavní výhodou je zde i eliminace p�evis�. Tento zp�sob však vyžaduje provád�ní delších vrt�, �ímž se snižuje jejich výt�žnost.

Velmi dobrých výsledk� lze získat odpalováním kombinace vrt� záh1avních a patních. Tímto zp�sobem se zajiš�uje vhodné rozmíst�ní trhaviny v hornin�, zvlášt� když se patní vrty vysklípkují a umístí mezi záhlavní vrty s táhlými náložemi (obr.�. 38).,Soust�edné nálože zp�sobují podtržení a z�ícení nadloží, táhlé nálože zase podporují rovnom�rné rozpojení horniny a brání tvorb� p�evi-s�. P�i rozmis�ování jednotlivých druh� vrt� je možno zvýšit rozte�e až na hodnotu 1,5 W.

8.4.1 Organizace provád�ní �adových odst�el�

Základním požadavkem t�žby �adovými odst�ely je p�edevším vhodná verti-kální a horizontální rozd�lení t�žební st�ny. Vzhledem k uvedené, maximáln� p�ípustné výšce 15 m je podle bezpe�nostních p�edpis� nutné provád�ní �ado-vých odst�el� na vyšších lomových st�nách ve stupních (etážích). Zpravidla vysta�íme s vertikálním rozd�lením do 2 až 3 stup��.

Dále se rozd�luje t�žební st�na i horizontáln�, zpravidla na 3 pracovišt�, z nichž na jednom je halda rozpojeného kamene, na druhém probíhají vrtací práce a nabíjení. A na t�etím se provádí úprava stup�� a zahajuje se vrtání. Jednotlivé úkony se na pracovišti s postupem t�žby cyklicky m�ní. Jako p�íklad organizace práce a provád�ní �adového odst�e1u m�že op�t sloužit uvedené schéma na obr.�. 38, kde se rozpojování horniny provádí �asovaným odst�elem v jednotlivých stupních nad sebou. Rozn�t probíhá postupn� od nejvyššího stupn� k nejnižšímu. Odpálení náloží v úrovni nejvyššího 3. stupn� umožní vždy vznik dalšího. Stupn�. Pak dochází k rozn�tu náloží 2. stupn�, �ímž dojde k odpojení da1šího bloku a sou�asn� k pádu rubaniny, která se na n�m zadržela p�i odpojování 3. stupn�. To se opakuje i p�i kone�ném rozpojování 1. stupn�.


- 91 (105) -

P�esto, že ur�itá �ást rubaniny z�stane vždy na nov� vytvo�eném stupni, její podstatná �ást dopadne na hlavní pracovišt�.

Obr. �. 38 Schéma t�žby �adovými odst�ely

Nejvýhodn�jší od�asování odpalování jednotlivých stup�� (jež se samy odpa-lují bu mžikov� nebo mi1isekundov�) je 1 až 2 sec. Tato metoda je výhodná zejména z hlediska dopravy rubaniny z jednotlivých stup��, nebo� se takto využívá samospádu odst�e1em odhozené rubaniny. V jiném p�ípad�, kdy do-chází k t�žb� odd�len�, pouze na jednotlivých stupních, vznikají zna�né nároky na dopravu rubaniny, což vyžaduje vybudování bezpe�ných a investi�n� ná-ro�ných cest. N�kdy lze využít jednoduchého zp�sobu dopravy tzv. zemním skluzem, vyst�íleným žlabem na boku etáže ve sk1onu.až 50°, v n�mž se ruba-nina posunuje vlastní vahou na pracovní plošinu.

8.5 C1onové odst�e1y

Ve srovnání s �adovými odst�ely jde v tomto p�ípad� o hromadný zp�sob t�žby o v�tší kapacit�. P�i výšce lomové st�ny 15 až 30 m, volí se obvykle kapacita jednoho odst�elu v rozmezí od 10000 do 40000 t rozpojovaného materiálu. K rozpojování se využívá výhradn� náloží ve svislých nebo jen mírn� sklon�ných vrtech v�tšího pr�m�ru (75 až 250 mm), umíst�ných v jedné nebo i více �adách za sebou. Ty se z�izují p�evážn� z horní plošiny t�žební st�ny pojízdnými vrta-cími soupravami. Z hlavních technologických výhod nutno uvést, že tato meto-da dává vhodný p�edpoklad k rozsáhlému a rovnom�rnému rozmíst�ní trhavin v odst�elovaném bloku. Tím se zajiš�uje co nejv�tší po�et výbuchových ohni-sek a vytvá�í se velká sty�ná plocha mezi trhavinou. a rozpojovanou horninou, což umož�uje dosažení drobn�jší a rovnom�rn�jší fragmentace.


- 92 (105) -

8.5.1 Podmínky pro zavád�ní clonových odst�el�

Aby mohl být vhodn� proveden clonový odst�el, je t�eba, aby byly spln�ny nás1edující podmínky:

a) musí být k dispozici vhodná a dostate�n� výkonná vrtací souprava,

b) sklon t�žební st�ny má být 65 až 90°,

c) výška t�žební st�ny má být minimáln� 10 m, .

d) hornina má mít takové vlastnosti, aby v ní bylo možno provád�t stabilní vr-ty,

e) povrch lomové st�ny musí umožnit bezpe�ný pojezd vrtacích souprav,

f) lomová st�na musí mít vhodný tvar, aby se umožnilo provedení vrtu na celou výšku.

Vážnou p�ekážkou je p�i tomto zp�sobu t�žby r�znorodost, silná vrstevnatost a zvlášt� tektonické poruchy hornin, které: se mohou stát d�vodem k prost�elo-vání hornin a k vytvá�ení nerozpojených pat u lomových st�n.

8.5.2 Stanovení základních parametr� clonových odst�el�

P�i p�íprav� clonových odst�el� je hlavním úkolem mimo jiné slad�ní již uve-dených parametr� jako je výška lomové st�ny, záb�r náloží, pr�m�r, hloubka, rozte�, p�evrtání apod. Pro stanovení záb�ru platí závislost mezi jeho hodnotou a výškou lomové st�ny, jak byla již uvedena pro p�ípad táhlých náloží v kap. 8.2, a sice že by záb�r nem�l p�esáhnout hodnotu W = 2/3 . h (obr.�. 37).

Stanovení záb�ru je však logicky závislé i na ø vrtu, jenž ur�uje množství trha-viny, které je možno umístit do jeho profilu tak, aby se odst�elem docílilo p�edpokládané rozpojení a nedošlo k poddimenzování nebo p�edimenzování náloží se všemi jejich nevítanými, pr�vodními jevy. To ovšem vyžaduje, aby také velikost záb�ru byla v celé délce vrtu stejná. Pokud se týká pr�m�ru vrt�, používaných u clonových odst�el�, pak platí obecné pravidlo, že v horninách dob�e rozpojitelných lze volit vrty v�tších pr�m�r� (120 až 150 mm) a u hornin t�žce rozpojitelných pak vrty pr�m�r� menších (80 až 105 mm).

Dalším d�ležitým faktorem, zajištujícím vhodné spolup�sobení náloží je rozte� vrt�, Zkušenosti a praxe ukázaly, že i p�i odpalování táhlých náloží je jejich vzájemné spolup�sobení závislé na hodnot� záb�ru a sice v optimální hodnot� 0,8 W. P�i event. zm�n� velikosti rozte�e platí obdobn� p�epo�tový vztah, jenž byl uveden v kap 6.4.1.

To, že p�i t�žb� clonovými odst�ely �asto z�stávají ve spodní �ásti st�ny nedo-state�n� rozpojené paty je zp�sobeno tím, že v t�chto místech v�tšího upnutí je ú�inek trhaviny i p�i správném dimenzování nálože nedostate�ný. K odstran�ní tohoto nedostatku by mohlo nejjednodušeji vést p�edimenzování nálože u dna vrtu a její umíst�ní v p�edem vytvo�eném sklípku. Sklípkování by však v p�í-pad� dlouhých vrt� mohlo vést k jejich poškození a proto se vylu�uje. Možným �ešením tohoto problému je podvrtání skalní st�ny v tomto míst� patním vrtem a jeho sou�asným odpálením spolu s táhlou náloží, která se takto odleh�í. Jed-nodušší zp�sob, jak eliminovat nedostate�né rozpojení horniny v podobném upnutí, je uvedené již p�evrtání, což je vlastn� prodloužení délky vrtu pod úro-


- 93 (105) -

ve� terénu. Zkušenosti z provedených clonových odst�el� ukazují, že �ím str-m�jší je lomová st�na, tím hlubší musí být p�evrtání. Dále je také p�evrtání úm�rné i záb�ru; p�i v�tším záb�ru je rovn�ž t�eba p�evrtání zv�tšit. Vhodnou délku p�evrtání lze pak i vypo�ítat ze vztahu (obr.�.39)

)sin(.26,0

ϕα += X

e

kde e - délka p�evrtáni (m),

α - úhel sklonu st�ny a vývrtu (°),

�� - �úhel mezi horizontálou a spojnici paty lomu a dnem vrtu (°), jenž nemá p�esáhnout 15° ,

X - vodorovná vzdálenost vrtu od paty st�ny (m).

Pokud se týká ut�s�ování náloží clonových odst�el�, platí rovn�ž dle d�íve uvedená zásady, že délka t�sn�ní by m�la být vždy p�ibližn� rovna záb�ru. Pom�rn� jednoduchým zp�sobem lze ur�ovat pot�ebné parametry clonových odst�el� ve vzájemném souladu dle nomogramu na obr.�. 27.

Volba po�tu �ad

Podle ekonomického hodnoceni mnoha již provedených jedno- i více�adových clonových odst�el� se ukazuje, že je nejvýhodn�jší provád�ní pouze jednodu-ché clony (1 �ady náloží). P�i zavedení druhé clony je obvykle nutno volit men-ší záb�r a proto se výt�žnost zmenšuje. Jsou to však hlavn� snahy po zvyšování kapacity t�žby, jež vedou k provád�ní dvou- a více�adových clonových odst�e-l�. Vedle rozte�e vrt� v jednotlivých �adách má zde významný vliv na frag-mentaci rubaniny i vzdálenost jednotlivých �ad. Podle dosavadních zkušeností se jeví jako optimální vzdálenost jednotlivých �ad v hodnot� 0,7 W (ze záb�ru první �ady). P�i tom vrty zadní �ady, se stejnou rozte�í jako u �ady první, mají být v pohledu umíst�ny vždy do st�edu mezi vrty první �ady (obr. �. 40).

Obr.�. 39 Schéma pro výpo�et p�evrtání

Obr.�. 40 Rozmíst�ní vrt� p�i dvou�adovém clonovém odst�elu


- 94 (105) -

8.5.3 Rozn�t náloží clonových odst�el�

Rozn�t clonových odst�el� se nej�ast�ji provádí s milisekundovým zpožd�ním jednotlivých náloží nebo jejich skupin a to elektricky nebo bleskovicí. Zejména u t�chto odst�el� lze maximáln� využit uvedených technologických výhod mi-lisekundového rozn�tu. Navíc lze vhodným �asováním náloží vytvá�et omeze-ný a usm�rn�ný rozval, který má nejv�tší ší�ku v místech iniciovaných mžiko-v� nebo s nejnižším stupn�m zpožd�ní. Z�etelné usm�rn�ní odhozu do prostoru volných st�n, vytvo�ených výbuchem p�edcházejících náloží, se dociluje p�i volb� v�tšího zpožovacího intervalu než je 30 ms.

8.6 Plošné odst�ely

Rozpojování hornin plošnými neboli kobercovými odst�ely se využívá zejména p�i t�žb� v mén� �lenitém terénu, dále k rozpojování rozsáhlejších skrývek apod. V principu jde o nej�ast�ji s milisekundovým zpožd�ním provád�ná od-palování mnoha za sebou umíst�ných �ad svislých náloží ve vrtech v�tšího pr�m�ru (105 až 229 mm). Plošné odst�ely nelze považovat za modifikaci clo-nových odst�el� a to z d�vodu jiné vzájemné polohy nálože a volné st�ny. Za-tím co u clonových odst�el� je osa táhlé nálože bu zcela, nebo jen p�ibližn� rovnob�žná a lomovou st�nou, u plošných odst�el� je obvykle sm�r náloží kolmý k volná st�n�, �ímž se zna�n� snižuje jejich ú�inek. Aby se zajistil po-t�ebný rozpojovací ú�inek, je t�eba, aby se v t�chto p�ípadech provedla hustá sít vrt� v�tšího pr�m�ru. Ur�itého zlepšení lze docílit vysklípkováním vrt�, jež po nabití nabývají charakteru soust�edných a v tomto p�ípad� ú�inn�jších náloží.

Mezi nedostatky tohoto zp�sobu pat�í i to, že odhoz rubaniny sm��uje vždy proti , p�sobení gravitace, takže zna�ná �ást trhaviny se spot�ebuje jen k nad-zvednutí hmoty. Ve srovnání s jinými, d�íve uvedenými zp�soby hromadná t�žby, je zde proto spot�eba trhavin p�i stejném efektu v rozpojování horniny až o 30% v�tší.

P�es uvedené nevýhody tkví nesporný význam této metody zejména v možnosti rozpojovat zna�né objemy hornin v plochých terénních útvarech.

8.6.1 N�které zásady pro provád�ní plošných odst�el�

Pro nejú�eln�jší provád�ní t�chto odst�el� se pak zejména doporu�uje:

a) Volba takové dálky vrt�, aby všechny kon�i1y ve stejné úrovni.

b) Profil vrt� volit co nejv�tší, aby se celá nálož mohla umístit do spodní t�eti-ny vrtu.

c) P�i t�žb� nep�ekro�it mocnost vrstvy nad 10 m.

d) Dimenzování náloží provád�t dle vztah� pro soust�edné nálože.

e) Rozn�t organizovat s milisekundovým zpožd�ním v p�ímých nebi úhlop�í�-ných �adách, s co možná nejmenším zpožovacím intervalem (8 až 25 ms).

Jinak je nutno po�ítat p�i aplikaci této metody se zna�nými seismickými ú�inky a zejména s nebezpe�ím možného porušení složité rozn�tné soustavy.


- 95 (105) -

8.7 Komorové odst�ely

Nedostatek vhodných a výkonných vrtacích souprav je jednou z hlavních p�í-�in, že v�tšina trhacích prací p�i hromadné t�žb� hornin se realizuje jedním ze starších zp�sob� - komorovým odst�elem. Princip tohoto zp�sobu je odpálení velkých soust�edných náloží mžikovým nebo od�asovaným rozn�tem. Jeho výhodou je, že nevyžaduje zvláštní strojní vybavení, nebo� k ražení štol a ko-mor se vysta�í s menšími vrtacími kladivy. P�i výšce lomové st�ny minimáln� od 15 do maximáln� 40 m, bývá obvykle rozpojováno 20000 až 300000 tun horniny.

8.7.1 Podmínky pro provád�ní komorových odst�el�

Komorovými odst�ely se dosahuje nejlepších výsledk� u dob�e odlu�ných hor-nin. Kompaktn�jší horniny z�stávají p�i tomto odst�elu ve v�tších kusech, což vyžaduje zna�né druhotné rozpojování. Proto jsou p�i realizaci komorového odst�elu nutná správná posouzení geologických pom�r�. Z hlediska fragmenta-ce rubaniny zde mají zásadní význam pukliny, jejich sm�r, ší�ka a výška. Pra-videlná deskovitá, neb sloupcovitá odlu�nost usnad�uje rozpojitelnost, kdežto kulovitá ji zhoršuje. V�tší množství puklin však nemusí vždy p�ispívat k lepší-mu rozpojení, ale m�že být naopak p�í�inou úniku výbuchových plyn� a tím i snížení celkového efektu odst�elu.

I když provád�ní komorových odst�el� není tolik závislá na �lenitosti terénu jako je tomu u odst�el� clonových , z�stává d�ležitým kriteriem pro ur�ení jejich velikosti zejména bezpe�nost proti p�sobení seismických vliv� a bez-pe�nost prací p�i zpracování rozvalu. Dlouho ležící rubanina se velmi �asto zpev�uje a je nutno ji znovu nákladn� rozst�elovat.

8.7.2 Rozmíst�ní komor

Komory, jež slouží k umíst�ní velkých soust�edných náloží, razí se do tvaru krychle a umis�ují se do odbo�ek vstupní štoly. Rozmis�ují se v jedné nebo více �adách. Nej�ast�jším typem je dvoj�adový odst�el, který umož�uje nejlepší spolup�sobení náloží. Komorový odst�el lze situovat bu v úrovni pracovišt�, nebo p�i vyšší lomové st�n� v ur�ité výši nad ním. Tehdy je nutno zajistit bez-pe�ný p�ístup k vstupní štole (obr.�. 41).


- 96 (105) -

Obr.�. 41 Komo-rový odst�e1 zalo-žený ve zvýšené úrovni

Zna�ný vliv na situování komor má tvar a sklon st�ny. Zejména nep�íznivé jsou paty rostlé skály v dolní �ásti lomových st�n, jež zvyšují upnutí a p�i roz-n�tu náloží komor mohou usm�r�ovat výbuch sm�rem do nadloží. V t�chto p�ípadech je nutno st�nu p�edem upravit. Mimo kapacitního požadavku, je roz-sah komorového odst�elu ur�en rovn�ž dle d�ív�jších zásad pom�rem mezi výškou lomová st�ny (H), záb�rem komor (W) a frontální ší�kou (š) odst�elu dle vztahu

H : W : š = 1 : (1/2 až 2/3) : 1,5

Obr. �. 42 Jed-noduché sché-ma b�žného, dvou�adového komorového odst�elu

Základní uspo�ádání komor je zpravidla v systému T (obr. �. 42). Komory prv-ní �ady se rozmís�ují tak, aby sledovaly tvar t�žební st�ny. Mají se situovat asi v 1/3 až 1/2 kolmé vzdálenosti zadních komor od obrysu st�ny. Jejich odpále-ním se má vytvo�it zálom, jenž má obvyklým zp�sobem uleh�it rozpojovací efekt zadních, zpravidla v�tších komor. Ty jsou; totiž ur�eny k vlastnímu roz-pojováni horniny, jak sm�rem k volná st�n�, tak do nadloží. Jejich záb�r má


- 97 (105) -

být proto op�t volen v závislosti na výšce. Lomové st�ny dle d�ív�jších zásad a sice v míst� upnutí

W =. (1/2 až 2/3) . H, a ve volné st�n� W = 1,1. H .

Stejn� tak se volí i rozte�e komor v hodnot� 0,8 W s výjimkou p�ípad�, kdy se aplikuje komorový odst�el u t�žce trhatelných hornin, kde se rozte� zadních komor zmenšuje na hodnotu 0,7 W. Zadní komory se umis�ují tak, aby jejich hlavní sm�r výbuchu nep�sobil shodn� s výbuchem n�které z p�edních komor. To znamená, že zadní komory se situují tak, aby p�sobily vždy mezi komorami první �ady. Správné rozmíst�ní komor je nutno zajistit p�edevším správným geodetickým zam��ením. Pro projekt komorového odst�elu a zejména pro správné stanovení úse�ek záb�ru jednotlivých náloží, je rozhodující zam��ení obrysu skály v úrovni komor a v rozsahu jejich p�sobení. Dále je nutno zam��it patu lomové st�ny, její korunu, sklon a také v�tší nerovnosti v rozsahu p�sobe-ní komor, jež by mohly nep�ízniv� usm�r�ovat hlavní sm�r výbuchu.

8.7.3 Dimenzování náloží komorových odst�el�

V souladu s výpo�tovými vztahy pro soust�edné nálože doporu�uje se pro ko-morové odst�ely vypo�ítávat velikost náloží dle uvedeného vzorce podle Ju-rajdy. V p�ípad� dvou�adových odst�el� je však t�eba výpo�et zadních komor upravovat. Zatím co p�i výpo�tu náloží komor p�ední �ady se ve výpo�tu uva-žuje záb�r v plné, skute�n� zm��ené hodnot� W, nálože zadních komor se di-menzují na sníženou hodnotu jejich skute�né odporové úse�ky, p�i�emž se v p�íslušném vzorci po�ítá s tzv. redukovaným záb�rem v hodnot� 0,8 W.

Odpálením p�edních komor v ur�itém p�edstihu se tak zaru�uje optimální vyu-žití takto vypo�teného množství trhavin v zadních komorách. P�itom je zajišt�-no dokonalé rozpojeni horniny v prostoru zadních komor vytvo�ením alespo� ostroúhlých nálevek a taká odsunutí již rozpojeného materiálu z prostoru p�ed-ních komor.

8.7.4 Rozn�t náloží komorového odst�elu

S ohledem na omezení seismického ú�inku se volí u komorových odst�el� mi-lisekundový rozn�t náloží. Z technologických výhod je to p�edevším usm�rn�ní výbuchu, jež lze docílit vhodným �asováním rozn�tu jednotlivých komor. P�i stanovení optimálního intervalu zpožd�ní p�i odpalování jednotlivých komor je t�eba vycházet z tzv. geometrie systému (vzdálenosti mezi náložemi a volnou st�nou) a fyzikálních vlastností horniny. Podrobným rozborem výsledk� dosa-žených p�i milisekundovém .�asování jednotlivých. komor se dosp�lo k názoru, že �asování na pouhé milisekundy je p�íliš krátké, ale že nejú�inn�jším �asová-ním, zejména z hlediska omezení seismických vliv� a usm�rn�ní výbuchu, je volba zpožovacího intervalu 20 až 60 ms. To lze nejlépe zajistit elektrickým rozn�tem elektrickými milisekundovými rozbuškami.

V praxi se ovšem setkáváme i s tím, že komorové odst�ely jsou n�kdy odpalo-vány i mžikov�, nebo jen s velmi krátkým od�asováním. I když jde o postup, jenž je v rozporu s d�íve uvedenými skute�nostmi, jeho opodstatn�ní je dáno v p�ípadech, jestliže je nebezpe�í, že by p�i milisekundovém rozn�tu z�staly hor-ní vrstvy nadloží nerozpojeny, zejména jde-li o horniny s vodorovnými vrst-


- 98 (105) -

vami. P�i delším �asováni by už mohlo dojít k prošlehnutí výbuchu lomovou st�nou a tím k snížení rozpojovacího efektu.

Vliv �asováni na kusovost rubaniny není již: dle praktických zkušeností u ko-morových odst�el� tak podstatný, jako u clonových odst�el�. Jak bylo již uve-deno, rozhoduje zde p�edevším celkové uspo�ádání odst�elu a kvalita horniny. Význam vhodného od�asování se však projevuje v úspo�e trhavin a to zejména v d�sledku možnosti ur�itého poddimenzování zadních komor s redukovaným záb�rem. A� již jde o p�ípravu a provád�ní komorových, nebo d�íve uvedených clonových odst�el�, smí je podle zde uvád�ných nejd�ležit�jších zásad realizo-vat jen pracovišt�, zam�stnávající technika, oprávn�ného k provád�ni t�chto odst�el� (technického vedoucího odst�elu).

8.8 Obecné technicko-ekonomické porovnání komo-rových a clonových odst�el�

P�i sledování a vyhodnocováni základních technicko-ekonomických ukazatel� metod hromadné t�žby není zatím zaveden zcela jednotný postup, jímž by bylo možno s kone�nou platností p�esn�ji vyhodnotit celkovou efektivnost a porov-nat z jejího hlediska jednotlivé metody. Proto je v následujícím pouze uvedeno technicko-ekonomické porovnání komorových a clonových odst�el� obecn�ji a to jen z nejd�ležit�jších bezpe�nostních a technologicky dominujících hledisek.

1. Strojní vybavení

a) komorové odst�ely nekladou zvláštní nároky na strojní vybavení. Lze je za-jiš�ovat se za�ízením, jež je b�žn� k dispozici,

b) p�i clonových odst�elech je zapot�ebí vrtat do hloubek 25 až 30 m náro�ný-mi a �asto nedostupnými vrtnými soupravami.

2. Kusovost rubaniny

a) U komorových odst�el� závisí kusovost na p�irozené odlu�nosti horniny a nelze ji zpravidla ovlivnit zp�sobem rozn�tu.

b) U clonových odst�el� lze �asto u rozpojované horniny docílit drobn�jší a rovnom�rn�jší fragmentaci v d�sledku možnosti v�tšího rozmíst�ní trhaviny v hornin�. Tím lze omezit i nákladné sekundární rozpojování v�tších balvan�

3. �lenitost terénu

a) provád�ní komorových odst�el� je nezávislé na �lenitosti terénu,

b) clonové odst�ely, které se zajiš�ují odpalováním soustav srážecích vrt�, vy-žadují rovný terén na povrchu lomových st�n, umož�ující bezpe�ný pojezd vrtacích souprav.

4. T�žební st�na

a) p�i komorovém odst�elu má �init ší�ka t�žební st�ny 2 až 3 násobek ší�ky, pot�ebné pro jeden komorový odst�el. Štolovací práce se mohou provád�t až po úplném vyklizení rozvalu.


- 99 (105) -

b) U clonových odst�el�, zajiš�ovaných vrtáním shora dol� je možno vrty pro další náože p�ipravovat v téže �ásti t�žební st�ny krátce po p�edchozím odst�e-lu.

5. Výška rozvalu

a) U komorových odst�el� dosahuje rozval zpravidla zna�ných výšek, což je nebezpe�né p�i jeho rozebírání, zvlášt� jsou-li p�ítomny v�tší nerozpojené kusy kamene.

b) U clonových odst�el� je výška rozvalu p�i stejné výšce lomové st�ny obvyk-le nižší. Rozebírání rozvalu je zde proto snadn�jší.

6. Seismické ú�inky

a) Soust�edné nálože komorových odst�el� vyvolávají zna�né seismické ú�inky na okolí. Tyto ú�inky lze omezit, ale ne pln� odstranit milisekundovým rozn�-tem.

b) U clonových odst�el�, kde jsou nálože mnohem menší a rovnom�rn� umís-t�ny v rozpojované hornin�, jsou seismické ú�inky, zvlášt� p�i využití mili-sekundového rozn�tu, mnohem menší.

7. Namáhavost a hygiena práce

a) Štoly a komory se u komorových odst�el� zajiš�ují namáhavou ru�ní prací, navíc v prašném, pro lidský organizmus velmi nep�íznivém prost�edí.

b) Dutiny pro nálože clonových odst�el� lze zajiš�ovat mechanizovan� vrtnými soupravami.

8. M�rná spot�eba trhavin

Zatímco u komorových odst�el� se udává pr�m�rná m�rná spot�eba trhavin v p�ibližném množství 0,1 kg. t-1 rozpojené horniny, �iní tato hodnota u clono-vých odst�el� zhruba 0,2kg.t-1 horniny. Z uvedeného porovnání vyplývá, že clonové odst�ely poskytují v�tší bezpe�nost p�i práci, sou�asn� spl�ují pod-mínky pro v�tší hygienu a zna�n� snižují pracnost p�i provád�ní vlastní t�žby. Ve srovnání s komorovými jsou proto clonové odst�ely efektivn�jší a jsou-li pro n� v praxi podmínky, m�la by jim být dávána všeobecn� p�ednost. Chce-me-li alespo� p�ibližn� vyjád�it pom�rné finan�ní náklady t�žby clonových a komorových odst�el� formou index�, pak zhruba platí, že pom�r CO : KO = 2 : 1.

8.9 Druhotné rozpojování hornin

I když se zavedením milisekundového rozn�tu omezil po�et a velikost balvan� po odst�elu, p�esto je jejich výskyt p�i hromadné t�žb� ješt� dosti zna�ný a �as-to podstatn� ovliv�uje celkovou ekonomii. Za nadm�rná se pokládají zpravidla takové kusy, jejichž nejv�tší rozm�r je v�tší než 67 % t�etí odmocniny obsahu lopaty nakládacího za�ízení, anebo v�tší než 75 % nejv�tšího otev�ení vstupní-ho otvoru drti�e. Nadm�rné kusy se rozpojují r�znými zp�soby, jako kup�. me-chanicky t�žkým závažím, zav�šeným na lopat� rypadla apod. Ve v�tšin� pro-voz� je však nejú�eln�jší zavedení trhací techniky s využitím p�íložných, nebo vývrtových náloží.


- 100 (105) -

8.9.1 Rozpojování p�íložnými náložemi

Je nejrozší�en�jší metodou druhotného rozpojování, jejíž výhodou je to, že od-padají vrtací práce a že se celkov� zvyšuje produktivita práce. Nevýhodou je zase v�tší spot�eba trhavin, 5 x až 10 x v�tší než p�i rozpojování vývrty, a že je nutno po�ítat se zna�nými ú�inky tlakových vln na okolí. Ú�innost p�íložná nálože závisí hlavn� na detona�ní rychlosti použité trhaviny. K rozpojování se p�i táto metod� používá d�íve uvedených usm�rn�ných náloží nebo náloží z plastických trhavin se stabilizovanou detona�ní rychlostí.

Obr.�. 43 Usm�rn�-ná nálož 1 - l�žko pro rozbušku,

2 - pentritové po�i-nové t�lísko,

3 - trhavinová ná-lož,

4 - pláš�,

5 - usm�r�ovací vložka

Princip usm�rn�ných (kumulativních) náloží (obr.�. 43) spo�ívá v tom, že se v náloži vytvá�í dutina kuželovitého tvaru, jež je vyložena vložkou z kovu. P�ilo-žením nálože dutinou k rozpojovanému objektu a jejím odpálením se vytvá�í hmotný, zna�n� zhutn�ný paprsek výbuchových zplodin, která p�sobí v rozpo-jovaném materiálu jako klín. Ú�inek tlakové vlny, jež vzniká p�i odpálení této nálože lze jen pon�kud zmírnit jejím p�ikrytím zeminou, pískem apod. U nás se vyráb�jí p�íložné nálože typu UPN o velikosti 200, 400 a 600 g, jejichž podsta-tou jsou trhavina podklad� trhací želatiny s po�inovým pentritovým t�lískem. Vzhledem k vyšší cen� se doporu�ují k rozpojování velkých a nep�ízniv� ulo-žených balvan� o v�tším objemu (nad 2 m3). Nevýhodou t�chto náloží je, že nejsou tvárné a nelze je p�ikládat k v�tším kus�m kamene t�sn�. Impedan�ní. vzduchová p�epážka, která takto vzniká mezi náloží a balvanem zna�n� snižuje rozpojovací efekt. Z tohoto hlediska jsou výhodn�jší d�íve uvedená trhaviny z plastických trhavin se stabilizovanou detona�ní rychlostí. Tyto nálože se vyrá-b�jí ve tvaru desti�ek, jež lze t�sn� p�ikládat k rozpojovanému objektu. Roz-buška se do t�chto náloží zasunuje tak, aby z�stala mezi dnem rozbušky a roz-pojovaným objektem co nejv�tší vrstva trhavinové nálože.

Tyto nálože je vhodné ukládat zejména do p�irozených prohlubní balvan�. Dle n�kterých zkušeností je ú�elné využití t�chto náloží jen do ur�ité maximální tlouš�ky nadm�rného kusu (asi 1,5 m). Efektivní je jejich použití jen u tvrdých a dob�e št�pných hornin. Zcela nevhodná je jejich aplikace u porézních a m�k-�ích hornin, vzhledem k nebezpe�í vzniku zna�né tlakové vlny. Jako p�ibližné vodítko m�rné spot�eby trhavin pro druhotné rozpojování se kup�. p�i využiti plastických trhavin uvádí 400 g.m-3 horniny.


- 101 (105) -

8.9.2 Rozpojování vývrtovými náložemi

Nadm�rné kusy se v tomto p�ípad� navrtávají tak, aby umíst�ní nálože bylo p�ibližn� v geometrickém st�edu kusu. Profily vrt�, jež se provád�jí ru�n�, jsou asi 33mm. Vrty se nabíjejí b�žnými amonoledkovými trhavinami a po ut�sn�ní pískem neb hlínou se odpalují elektricky neb zápalnicí. M�rná spot�eba trhavi-ny je ve srovnání s p�íložnými náložemi podstatn� nižší, asi 50 g/m3 horniny. P�esný výpo�et velikosti náloží se v t�chto p�ípadech neprovádí. Mezi nevýho-dy této metody pat�í malá produktivita práce v d�sledku pracného ru�ního vr-tání, vyšší úrazovost a ohrožení okolí v�tším rozletem kamene. Podle n�kte-rých zkušeností lze uvedené nevýhody zna�n� omezit využitím t�sn�ní s vodní ucpávkou, �ímž lze docílit pravideln�jšího rozpojení kusu, bez vzniku drobn�j-ších podíl�, omezení rozletu a podstatného snížení tlakové vlny.

8.9.3 Rozpojování termitem

Jde o speciální metodu druhotného rozpojování, aplikovanou tam, kde nelze použít trhavin, kup�. p�i ucpání tlamy drti�e velkým kusem kamene, p�i zavale-ní dopravních cest apod. V tomto p�ípad� jde o využiti tepelné energie, uvoln�-ná p�i ho�ení termitové sm�si (nej�ast�ji sm�si práškového hliníku a železných okují) podle reakce 3 Fe3O4 + 8 Al → 4 Al2O3 + 9 Fe + 3,25 MJ (tj. 774 kcal) p�i�emž zápalná teplota termitu je 800°C.

P�i velikosti nadm�rného kusu asi 1 m3 a více, se balvan navrtá do hloubky 30 cm. Do vrtu, jenž je v pr�m�ru 32 až 38 mm se vsype asi 300 g termitu, jež se zapálí specielní termitovou zápalkou. Ihned po zážehu je nutno se vzdálit, po-n�vadž je-li ve vývrtu voda, nastane rozprsknutí žhavých �ástí termitu. Proto je taká nutné p�i této metod� vrty p�edem vysušovat. Termitová nápl� ho�í ve vrtu n�kolik sekund. B�hem této doby se nejbližší okolí krátkého vrtu rozžhaví až na teplotu 2000°C. Místním p�eh�átím kusu a postupným ochlazováním pak dojde .k jeho popraskání. Dle n�kterých nov�jších pramen� lze k podobnému ú�elu využít i elektromagneticko-termického rozpojování mikrovlnami. Tento zp�sob je založen na rozpojování horniny v d�sledku vytvá�ení vnit�ních tep-lotních nap�tí zp�sobených nehomogenním oh�íváním materiálu. V principu jde o to, že elektromagnetické pole dodává energii, jež se vhodn� usm�rní, se v ur�ité oblasti horniny absorbuje a p�em��uje v teplo. Z hlediska praktického využití se upozor�uje zejména na to, že ú�innost tohoto zp�sobu se zvyšuje se zv�tšující se tvrdostí hornin. Z dalších výhod se zd�raz�uje dokonalá bezpe�-nost, bezhlu�nost a možnost dálkového ovládání tohoto postupu. Efektivnost tohoto postupu však stále závisí na tom, jaký podíl z celkového množství ener-gie se v hornin� skute�n� spot�ebuje k požadované tepelné p�em�n�.

Kontrolní otázky

1) Popište zp�soby povrchového dobývání kamene (bez využití trhavin).

2) Nakreslete schéma lanové pily.

3) Uve�te hlavní závady pro návrh uspo�ádání lomu.

4) Zd�vodn�te provozn�-ekonomické parametry komorových a clonových odst�el�

5) Uve�te zp�soby rozpojování hornin bez využití trhavin.


- 102 (105) -

9 BEZPE�NOSTNÍ P�EDPISY

Bezpe�nostní p�edpis o výbušinách stanoví nejen zásady bezpe�ného zacházení s nimi, ale táž zp�sob jejich nabývání, evidenci, povolování trhacích prací, kvalifika�ní požadavky na st�elmistry a technické vedoucí odst�elu apod. Smyslem je docílení takové právní úpravy, aby se p�i používání výbušin zabrá-nilo úraz�m, škodám na majetku a zneužití výbušin nepovolanými osobami. Základním obecným p�edpisem vymezujícím používání výbušin je výnos �.J. 65/1965 Úst�edního bá�ského ú�adu, jímž se vydává Bezpe�nostní p�edpis o výbušinách. Ustanovení tohoto p�edpisu musí být respektováno všeobecn� ve všech oborech. Pro jednotlivé obory jsou vydávány dopl�ující p�edpisy se z�e-telem na specifické podmínky p�íslušných provoz�. Jinak jsou bezpe�nostní pravidla pro používání výbušin obsažena v obecných a zvláštních p�edpisech, v�etn� p�íslušných státních norem. Pro konkrétní pracovišt� platí jejich úprava v technologickém p�edpise trhacích prací a v p�edpise pro provád�ní technic-kého projektu odst�elu.

V dalším textu jsou proto uvedeny jen výtahy z nejd�ležit�jších ustanovení, úzce souvisejících s provád�ním odst�el� p�i povrchovém dobývání.

9.1 Zajišt�ní bezpe�nosti pracovišt� a okolí

Pro každý odst�el musí být vymezen manipula�ní prostor a bezpe�nostní okruh a stanovena doba, kdy se tyto prostory uzavírají. P�i tom výbušiny nesm�jí být dopravovány ne pracovišt� d�íve, než byl vyklizen manipula�ní prostor. Za manipula�ní prostor se považuje pracovišt� a jeho nejbližší okolí, kde se pracu-je s výbušinami. Zde se mohou zdržovat pouze osoby, která plní pracovní úko-ly, související s provedením odst�elu. Velikost manipula�ního prostoru se musí stanovit tak, aby pracovníci, p�ipravující odst�el nebyli rušeni �inností pracov-ník� a stroj� vn� manipula�ního prostoru a aby se zajistila bezpe�nost pracov-ník� mimo manipula�ní prostor v p�ípad� neo�ekávaná exploze. Celkové úze-mí, ohrožené ú�inky odst�el u se uzavírá bezpe�nostním okruhem. P�i ur�ování bezpe�nostního okruhu a doby jeho uzav�ení se vychází z toho, jaká prost�edky trhací techniky jsou použity, dále z technologie trhací práce, druhu a umíst�ní lomu. Z hlediska bezpe�nosti osob je �asto nejzávažn�jším problémem odhad vzdálenosti rozletu úlomk�. Zde je t�eba znovu poukázat na to, že vážné i smr-telné úrazy nastaly i ve vzdálenosti 300 m od místa výbuchu.

9.2 Výstražné signály

Za�átek i konec doby uzav�ení bezpe�nostního okruhu se vyhlašuje výstraž-nými signály, které musí být dob�e vnímatelné po celém obvodu bezpe�nostní-ho okruhu. Pro trhací práce menšího rozsahu se dává výstražný signál ve dvou stupních: p�i prvním stupni dvakrát, p�i druhém jednou. První stupe� výstrahy je p�íkazem k úplnému odchodu osob z ohroženého území a k odchodu hlídek na ur�ená stanovišt�. Druhý stupe� výstrahy se dává po zjišt�ní, že území je zcela vyklizeno, zajišt�no hlídkami a že nálože jsou p�ipraveny k rozn�tu. Rozn�t následuje zpravidla jednu minutu po druhém výstražném signálu.


- 103 (105) -

Pro práce v�tšího rozsahu se dává výstraha ve t�ech stupních. P�i prvním stupni se dává výstražný signál t�ikrát, p�i druhém dvakrát a p�i t�etím jednou. První stupe� výstrahy je p�íkazem k odchodu hlídek na stanovišt� a k odchodu všech nezú�astn�ných osob z ohroženého území. Druhý stupe� výstrahy se dává 15 minut p�ed odst�elem a je znamením pro uzav�ení všech komunikací procháze-jících ohroženým územím. T�etí signál se dává 1 minutu p�ed odst�elem. Trha-cí práce se ukon�ují signálem, který se dává jednou, a to teprve po uplynutí. �ekací doby na pokyn osoby odpov�dná za odst�el, která se musí p�ed vydáním pokynu p�esv�d�it na míst� odst�elu, že nehrozí nebezpe�í. Tento signál je také znamením k uvoln�ní bezpe�nostního okruhu.

9.3 �ekací doby

Po odst�elu musí st�elmistr nebo technický vedoucí odst�elu prohlédnout místo odst�elu, a to až po rozptýlení výbuchových zplodin, ne však d�íve, než po uplynutí �ekací doby. M�l-li odst�el normální pr�b�h, je �ekací doba p�i více než jedné náloži:

a) p�i použití zápalnice, a to i v elektrickém rozn�tném systému nejmén� 10 minut,

b) p�i použití elektrického rozn�tu nejmén� 5 minut,

c) p�i bleskovicovém rozn�tu se �ekací doba �ídí zp�sobem iniciace bleskovice dle bodu a) nebo b).

d) P�i jiných zp�sobech rozn�tu ur�í �ekací dobu p�íslušný orgán, jenž tento zp�sob rozn�tu povolil.

Vznikla-li selhávka nebo není jistota, že všechny nálože byly p�ivedeny k vý-buchu, jsou �ekací doby dvojnásobné.

9.4 Selhávky

Vznikne-li selhávka musí se bezodkladn� zneškodnit d�íve, než se v míst� od-st�elu budou konat jiné práce. Vyhledávat a zneškod�ovat selhávky smí jen st�elmistr nebo technický vedoucí odst�elu. Najdou-li jiní pracovníci teprve b�hem dalších prací selhávku nebo zbytky nevybuchlých trhavin, o nichž se d�íve nev�d�lo, jsou povinni p�erušit práci a hlásit tuto závadu st�elmistrovi.

Zbytky trhavin, nalezené v rubanin� se musí shromáždit na jednom míst� a odevzdat. Selhané nálože ve vrtech lze zneškodnit t�mito zp�soby:

a) vyjmutím, vypláchnutím nebo vyfoukáním ucpávky selhané nálože a zave-dením nové rozn�tné náložky do vrtu,

b) vypláchnutím nebo vyfoukáním ucpávky i nálože u sypkých trhavin,

c) odpálením pomocné nálože, umíst�né v novém vrtu, založeném rovnob�žn� ve vzdálenosti nejmén� 30 cm od vrtu selhané nálože,

d) v nevýbušném prost�edí též p�iložením a odpálením nové nálože u ústí vrtu.


- 104 (105) -

9.5 Ni�ení výbušin

St�elmistr nebo technický vedoucí odst�elu smí ni�it jen ty výbušiny, které smí používat. Ni�í se pouze nepoužitelné výbušiny a sice podle podrobného návo-du, který vydává výrobce, p�i �emž se zpravidla každý druh výbušin ur�ených k zni�ení zneškod�uje samostatn�. V organizacích, které používají výbušiny smí st�elmistr nebo technický vedoucí odst�elu ni�it najednou nejvíce 25 kg trhavin nebo 100 ks rozbušek nebo 100 m bleskovice. Výbušiny je možno ni�it rozpoušt�ním, spálením nebo odpálením. Rozpoušt�ním lze ni�it kup�. ve vod� rozpustné amonoledkové trhaviny. Ni�ení výbušin spálením nebo odpálením se musí provád�t na bezpe�ném míst�. Maximáln� p�ípustné množství výbušin, které je možno zni�it t�mito zp�soby najednou, je dáno jejich chemickým slo-žením a jejich vlastnostmi a je rovn�ž uvedeno v pokynech výrobce. Výbušiny, které ni�íme spálením, rozložíme v 20 cm širokém pruhu, polijeme petrolejem a zapálíme zápalnicí bez rozbušky tak, aby ho�ení postupovalo proti v�tru a nerozši�ovalo se na v�tší plochu, pon�vadž by jinak mohlo dojít k výbuchu.

Kontrolní otázky

1) Popište hlavní zásady bezpe�nosti p�i provád�ní pr�myslových odst�el�.

2) Popište signalizaci p�ed odst�elem a b�hem n�j.

3) Uve�te pravidla pro likvidaci selhávek p�i trhacích pracích.


- 105 (105) -

10 Studijní prameny

Odkazy jsou uvedeny v seznamu literatury v modulu M02.

Documents

STANISLAV Š ASTNÍK T ŽBA, LOMA STVÍ A ÚPRAV- NICTVÍlences.cz/domains/lences.cz/skola/subory/Skripta/BJ53-Tezba a upravnictvi surovin (M...Diorit porfyrit edi 50 Pyroxen Živec