Anleggsdrift og fjellarbeid : fjellboring, sprengningsteknikk, maskinar og driftsmåtar

408 Pages·2010·208.48 MB·Norwegian

by  Lars Steensgaard, Christian Nordahl Rolfsen

Lars Steensgaard og Christian Nordahl Rolfsen
Anleggsdrift og fjellarbeid
Fjellboring - Sprengningsteknikk - Maskinar og driftsmåtar
B Nasjonalbiblioteket
• De*potbW>oW el
GYLDENDAL
UNDERVISNING
© Gyldendal Norsk Forlag AS 2000
1. utgave, 1. opplag
2. opplag 2004
3. opplag 2008
4. opplag 2010
Boka bygger på de tidligere utgivelsene Anleggsdrift. Universitetsforlaget 1993
og Fjell- og gruvearbeid Universitetsforlaget 1998, begge med Lars Steensgaard
som forfatter.
Nynorskdelen er omsett av Per Arvid Ølmheim.
Omslag: Tor Berglie
Sats: Gudbrand Klæstad ord & form
Trykk: 07 Gruppen. 2010
ISBN 978-82-00-42458-1
Det ma ikke kopieres fra denne bok i strid med åndsverkloven eller
i strid med avtaler om kopiering inngått med KOPINOR. interesseorgan
ior rettighetshavere til åndsverk.
Kopiering i strid med lov eller avtale kan medføre erstatningsansvar og
inndragning, og kan straffes med boter eller fengsel.
I denne boka er ca. 40 % skrevet på nynorsk og 60 % på bokmål.
Forord
Denne boka er først og fremst beregnet for teknisk fagskole, an-
leggslinjen. Boka er også godt egnet til bruk i ingeniørhøgsko­
len.
Boka er delt i tre ulike deler: Del 1 består av kapittel 1 og tar for
seg fjellboringsmaskiner. Del 2 består av kapittel 2-13 og om­
fatter sprengningsteknikk. Denne delen er ment å dekke teori­
kravene til sprengningssertifikat i klasse A. Boka egner seg
derfor til undervisningen i sprengningsteknikk. Del 3 består av
kapittel 14-17 og tar for seg maskiner og transportutstyr som
brukes til flytting og komprimering av masser. Denne delen be­
handler også riggplaner, kontraktsforhold og prosjektstyring.
Det har vært nødvendig å samle stoff fra en rekke kilder, og i
den forbindelse vil vi takke alle vi har vært i kontakt med
under utarbeidelsen av boka. En spesiell takk rettes til berg­
ingeniør Anders Helzen og ingeniør Karl Kure for deres bistand
til del 2 av boka.
Oslo, våren 2000
Lars Steensgaard Gyldendal
Christian Nordahl Rolfsen Undervisning
3
Forord

Innhold
Del 1 Fjellboring ................................. 9 Boring med borevogn ............................................68
1 Fjellboring ........................................................... 9 Veiledende priser for en del materiell...................70
Boremetoder ............................................................... 9 Oppgaver.......................................................................71
Slagboring ............................................................. 9
Rotasjonsboring..................................................... 9
Boring med rullende borkrone .............................10 Del 2 Sprengningsteknikk................75
Fullprofilboring av tunneler ..................................10 2 Sprengstoffer .......................................................75
Skjæring med diamantvaier..................................11 Historikk.......................................................................75
Borstål ...........................................................................12 Generelt .........................................................................76
Borstål med fast skjær ...........................................12 Kritisk diameter ......................................................76
Løse borkroner og skøtestenger............................14 Sprengstofftyper ..........................................................77
Spesielt borstålutstyr..............................................18 Primær sprengstoffer .............................................77
Boremaskiner - driftsprinsipper og virkningsgrad ..19 Sekundærsprengstoffer .........................................77
Litt borehistorie ......................................................19 Karakteriske egenskaper og målemetoder..............78
Driftsprinsipper.......................................................23 Nitroglyserinsprengstoffer..........................................80
Trykkluft drevet bor hammer - konstruksjon Alfred Nobel............................................................80
og virkemåte...........................................................25 Hvor håndteringssikker er dynamitt?..................81
Hydraulisk drevet borhammer Sammensetning av nitroglyserin­
-konstruksjon og virkemåte ......................................27 sprengstoffer ...........................................................82
Virkningsgrad...............................................................28 Initiering..................................................................82
Trykkluftutstyr .............................................................30 Handelsvare............................................................82
Borsynk for luftdrevne borhammere................. 30 ANFO-sprengstoffer.....................................................84
Kompressorer .........................................................31 Handelsvare............................................................85
Slanger og ror, smøring og vannutskilling ........ 34 Slurrysprengstoffer .....................................................87
Støvutskillere..........................................................37 Handelsvare............................................................88
Diverse utstyr for arbeider i fjell ...........................37 Initiering..................................................................89
Borerigger.....................................................................38 Andre nitroglyserinfrie sprengstoffer .......................89
Håndholdt boring, pallmatere og knematere .... 38 Valg av sprengstoff ......................................................89
Hydraulisk boreaggregat for håndholdt boring .. 40 Patronerte sprengstoffer.............................................90
Hydraulisk borhammer montert på gravemaskin 41 Ladningsmengder med ANFO og annet upatronert
Hydraulisk pigghammer........................................43 sprengstoff....................................................................91
Borevogner .............................................................44 Priser for en del sprengstoffer....................................92
Tunneldriving.........................................................48 Oppgaver.......................................................................92
Tunnelrigger...........................................................48
Tunnelrigg med hydraulisk hammer ..................49 3 Tennmidler...........................................................93
Kapasiterer og driftskostnader.................................. 51 Generelt ........................................................................93
Definisjoner ........................................................... 51 Tenning med fenghette og svartkruttlunte .............94
Borbarhet ................................................................52 Fenghette................................................................94
Borslitasje .............................................................. 53 Svartkruttlunte .....................................................94
Kapasiteter ved fjellboring ................................... 55 Tenning med detonerende lunte ...............................96
Eksempel på skiftkapasitet.....................................57 Tenning med ikke-elektriske tennere ................... 98
Kostnader ved fjellboring.......................................62 Nonel-tennere..................................................... 98
5
Innhold
Tenning med elektriske tennere ............................103
Slettsprengningsmetoden.........................................362
Konstruksjon og virkemåte ..............................103
Slettsprengning med somboring .............................365
Kopling av tennkretser......................................107
Kontursprengstoff .....................................................366
Seriekopling og serie-/parallellkopling............107
Alternativt kontursprengstoff............................168
Måleinstrumenter (ohmmeter) ........................110 Oppgaver......................................................................358
Skytekabel og mellomledning...........................112
Tennapparater - bruk og kapasitet .................113
7 Tunnelsprengning ...........................................369
Feilsøking.............................................................119
Generelt .......................................................................369
Mulige årsaker til utidig tenning......................120
Forskj æring og påhugg .............................................370
Elektroniske tennere................................................123
Kutt-typer ....................................................................373
Primere......................................................................124
Kontursprengning.....................................................375
Priser på tennmidler................................................125
Bore- og sprengingsplan...........................................376
Oppgaver....................................................................125
Boring .....................................................................379
Lading...........................................................................
4 Grunnleggende sprengningsteknikk......126 Lading med konvensjonelle
Detonasjonsforløpet...................................................126
sprengstoffer..........................................................379
Definisjoner ................................................................128
Lading med ANFO og slurry...............................380
Lading - lademåter - ladetetthet i borehull ...........129
Tenning .......................................................................381
Patronert sprengstoff...........................................131
Elektrisk tenning ..................................................383
ANFO.......................................................................
Ikke-elektriske tennere ........................................382
Pumping av slurry ...............................................135
Sikkerhet og arbeidsmiljø .........................................382
Oppgaver.......................................................................
Oppgaver......................................................................187
5 Pallsprengning ................................................335
8 Grøftesprengning.............................................388
Generelt ........................................................................
Metoder for grøftesprengning .................................388
Valg av borehulldiameter .......................................337
Ladningsberegning....................................................389
Bestemmelse av boremønster ................................. 338
Mastegrop og synk for kum......................................393
Vurdering av nødvendig ladning............................ 339
Sprengning av grop for mast..............................393
Ladningsberegning...................................................343
Sprengning av synk..............................................394
Boremønster og ladningsmengder ...................142
Oppgaver.....................................................................395
Hulldiameter og forsetning ...............................144
Planlegging av salver ..............................................145
9 Blokksprengning .............................................396
Ladetabeller .........................................................345
Generelt ............................. 399
«Gleshålsprengning» ............................................... 347
Spretting.......................................................................
Flåsprengning og lave paller ..................................348
Paleggsskyting............................................................397
Ladetabeller for flåsprengning og
Sprengstoffet anbrakt i jordhull under steinen .. 198
lave paller ...............................................................
Oppgaver.......................................................................
Tennernummerering.............................................. 357
Utsprengning av veiskjæringer ...............................354
10 Undervannsprengning.......................... 200
Oppgaver.....................................................................355
Generelt........................................_.................... 799
Ladningsberegning ...................................................201
6 Kontursprengning ...........................................357
Sprengningsmetoder.................................................202
Generelt ...................................................... 357
Sprengstoff og tennmidler........................................203
Spaltemekanisme og ladningskonstruksjon.........159
Demping av trykkbølger i vann...............................205
Presplittmetoden ..................................... 359
Oppgave......................................................................205
6
Innhold
11 Ristingar........................................................... 206 Konstruksjon og verkemåte................................254
Generelt..................................................................... 206 Reiskapar brukte på bakgravaren .....................255
Bølgjerørsle .............................................................. 207 Rekkjevidd og skuffstorleik.................................257
Grenseverdiar for tillatne ristingar.................... 210 Kapasiteten til gravemaskinen ...........................260
Ukorrigert vertikal svingehastighet ................ 210 Traktorar ....................................................................261
Korreksjonsfaktorar ........................................... 211 Bulldosarar ...................... 267
Utrekning av ristingar og tillatne ladningar ........ 214 Utstyr og bruksområde........................................267
Ristingar og avstandar mellom ladning Kapasitet................................................................268
og objekt .............................................................. 214 Fyllingsgrad..........................................................268
Grunnforhold ...................................................... 215 Hjullastarar ................................................................270
Måling av ristingar .................................................. 219 Konstruksjon og bruksområde ...........................270
Måleinstrument.................................................. 219 Kapasitet................................................................272
Bygningssynfaring .................................................. 222 Skraparar....................................................................274
Sprenging under bygningar ................................... 222 Utstyr og bruksområde........................................274
Luft- og vasstrykkbølgjer........................................ 225 Kapasitet................................................................274
Oppgåver.................................................................... 226 Traktorgravar og lastegravar ..................................274
Kapasiteten til gravelasteren ..............................276
12 Dekking av salva ............................................ 227 Driftskostnader og kapitalkostnader for
Faren for sprut.......................................................... 227 entreprenørmaskinar ...............................................277
Dekkingsmateriale.............................................. 229 Nøkkel for maksimal utnytting av maskinen .. 280
Korleis skal vi dekkje salva?............................... 230 Rettleiande prisar ................................................281
Oppgåver.................................................................... 234 Komprimering og komprimeringsutstyr ................285
Oppgåver.....................................................................289
13 Lover, sikkerhet og miljø ............................ 235
Generelt ..................................................................... 235 1 5 Transport.........................................................290
Lov om eksplosive varer ......................................... 235 Lovleg vognstorleik på offentlege vegar .................290
Skytebasens brukeransvar ................................ 236 Kjøretøytypar og kjøretøy storleikar for
Kjop av sprengstoff............................................. 238 massetransport..........................................................294
Transport av sprengstoff ( ADR............................. 240 Vegbane og terminalpunkt......................................299
Viktige punkter ved transport av farlig gods ... 240 Utrekning av omløpstid og valet av mengd og
Lagring av eksplosiv vare ....................................... 242 type transporteiningar .............................................302
Miljø........................................................................... 243 Kostnader med massetransport...............................311
Sikkerhetsbestemmelser .................................... 243 Oppgåver.....................................................................313
Arbeidsmiljøet .................................................... 245
Oppgaver.................................................................... 246 16 Rigg og drift................................................... 314
Sertifisering av utstyr og krav til maskinføraren ..314
Del 3 Maskinar og driftsmåtar...... 247 Tilrigging for grunnarbeid ..................................... 315
14 Grave-og lastemaskinar ............................ 247 Brakkerigg ............................................................315
Måling av massar - kapasitetsbegreper ............... 247 Vatn og avlop ........................................................319
Måling av massar ............................................... 247 Verkstad og lager .................................................320
Kapasitet.............................................................. 249 Sprengstofflager ..................................................322
Gravemaskinar ........................................................ 250 Rigging for spunting og kraner .........................322
Kraftkjelde ........................................................... 251 Tårnkraner og sjolvlvreisande kraner...............324
Framdrift og flytting ......................................... 251 Fundament og skjenegang for kraner ...............325
Bruksområde ...................................................... 252 Faste kraner..........................................................326
7
Innhold
Skjenegåande kraner...........................................327 Riggen ..........................................................................
Det elektriske anlegget på riggen.............................328
Materialhandtering og massedisponering............ 380
Straumfasar......................................................... 328
Rydding og fjerning av vegetasjon og matjord 380
Straumspenning...................................................329
Fyllmassar, sprenging og masseflytting .......... 380
Fordelingsnettet til elektrisitetsverka ..............332 Kvalitetssikring...........................................................382
Elektriske motorar .............................................. 333
Kontrollplan ...............................................................383
Sikringar................................................................334
Avvik og avviksmeldingar ...................................... 385
Elektriske anlegg i byggjeperioden.....................334
Dokumentasjonssystemet på byggjeplassen.........387
Elektrisk rigg for tunneldrift .............................337
Koordinering av eit byggjeprosjekt.........................388
Forarbeid før anleggstart........................................ 342
Overlevering av det ferdige byggverket.................. 389
Sikringsarbeider i tunnelar .................................... 343
Avvikling av anleggsplassen................................... 390
Bergmekanikk ......................................................344
Oppgåver.................................................................... 392
Fjellreinsk ............................................................345
Arbeidssikring og permanent sikring.............. 348
18 Helse, miljø og tryggleik (HMS) ..............393
Sikring med betong ............................................ 352 Innleiing ........................................................... 393
Arbeidssikring med stempling og bogar .......... 353
støv..............................................................................393
Injisering av fjellet framfor stuffen ...................356 Tiltak mot stov..................................................... 394
Bakstuffarbeid ............................................................355
Gassar......................................................................... 394
Skjenegang .......................................................... 355
Støy................................................................................
Vegbanen............................................................. 357
Nedfall av stein ........................................................ 397
Ventilasjonsanlegget............................................ 358
Sprengingsulukker ....................................................399
Lys. kablar og leidningar ................................... 361
Vibrasjonar..................................................................499
Vannlensing.......................................................... 352
Sement og kjemikal .................................................499
Mannskap og åtakspunkt ved tunneldrift ............. 363
Andre farar..................................................................495
Oppgåver.......................................................................
Boring i ulendt terreng.........................................491
Transport i tunnel ...............................................492
17 Kontraktsforhold og prosjektstyring ... 368 Forskrifter.....................................................................
Tilbodsinnbyding og tilbodsgrunnlag .................... 368
Verneombodet ............................................................492
Entreprenøren vurderer prosjektet.....................370
Oppgåver ............... 492
Tilbodsrekning ................................................... 37I
Kontraktskriving ................................................ 373
Faguttrykk ...............................................................493
Oppstartmøte..........................................................373
Framdriftsplanar .......................................................372
Kilder ..........................................................................
Maskinbruks- og utstyrsplan .............................375
Reser veutstyr.........................................................
Stikkord......................................................... 495
8
Innhold
Del 1 F j e 11 b o r i n g
Fjellboring
Mål:
Når du har gått gjennom dette kapitlet, skal du
• kjenne til vanlig utstyr for boring i fjell og vite hvordan det fungerer
• kunne velge fornuftig utstyr for pallboring
• kunne sette opp en liste over nødvendig materiell for et fjell-
boringsarbeid
• vite hvor stor arbeidskapasitet vi kan vente under borearbeidet, slik
at du kan være med i akkordforhandlinger for et arbeidslag
Fjellboring i forbindelse med sprengningsarbeid er en viktig del
av anleggsarbeidet i Norge. Fram til rundt 1970 var trykkluft-
drevet fjellboringsutstyr enerådende. Etter hvert har hydrau­
lisk drevne maskiner tatt over, og i dag er trykkluft nesten helt
ute av bildet.
Boremetoder
Slagboring
Slagboring er den eldste og den mest brukte fjellboringsmeto-
den. Metoden består i å veksle mellom å slå og a dreie en bor-
stang. Metoden ble brukt ved håndboring, men prinsippet fin­
ner vi igjen også i de moderne slagboremaskinene. I mindre
boremaskiner blir borstanga automatisk vridd en tidels om­
dreining for hvert slag. I større boremaskiner er det ofte en
egen driftsmotor som vrir boret. Figur 1.1 Slagboring
Rotasjonsboring
Ved rotasjonsboring bruker vi en borkrone utstyrt med en
skjærende egg som roterer under stort trykk. Metoden passer
best i kull og i myke bergarter og blir brukt til å bore hull med
diametrer over 80 mm. Se figur 1.2.
9
Fjellboring
Boring med rullende borkrone Trykk
En rullende borkrone trenger inn i fjellet og gjor at det skaller
av. Borkrona består av «tannhjul» som blir presset hardt mot
underlaget samtidig som hjulet ruller. Krona gir et kortvarig
statisk trykk på en liten flate. Det forer til at små, flate stein-
partikler skaller av. Dersom tannhjulet har konisk form (kjegle­
form), ruller det i ring. Tre eller flere koniske «hjul» blir mon­
terte sammen på en holder som ruller rundt i hullet under et
press på flere tonn. Rullende borkroner bruker vi vanligvis når
vi skal bore hull med diameter over 150 mm.
Fullprofilboring av tunneler
Det er dyrt og tidkrevende å bore i fjell. Det har derfor alltid
vært god økonomi å bore minst mulig og la sprengstoffet gjøre Figur 1.2 Rotasjonsboring
det meste av arbeidet. Ved håndboring ble volumet av hullet
utvidet ved at en detonerte små sprengladninger. Det ble kalt
brenning. Etter flere brenninger ble det dannet en stor gryte
som ble fylt med sprengstoff.
Maskinboring og hardmetall forte til at en kunne øke borear-
beidet uten at de totale utgiftene steg. Kvaliteten på maskiner
og borstål har etter hvert blitt så bra at vi i dag ikke trenger å
bruke sprengstoff i det hele tatt. Vi kan bore ut hele tunnelpro-
filet, fullprofilboring. Se figur 1.4.
Fullprofilboring er i dag teknisk mulig i alle bergarter og blir
stadig mer lønnsomt. Men en fullprofilrigg krever store inves-
teringer (ca. 10 mill, kr), og i harde bergarter må vi regne med
hyppig stans i boringen for å skifte kuttere eller reparere bor-
Figur 1.3 Rullende borkrone. Ribbene i tannhjulet er i
hodet. Fordelene med fullprofilboring er at vi blant annet får
dag erstattet med små sylindrer av hardmetall som er
glatte vegger. I vanntunneler reduserer det stromningsmot- plassert i små utborede hull i hjulene. Enden på hard-
standen, og dermed lår vi et mindre betongforbruk ved even­ metallsylindrene stikker ut og ser ut som små knapper
tuelle utstøpinger. I tillegg slipper vi rystelsesskader og vann­
tilsig på grunn av oppsprekking av fjellet.
Nettoinndiiften i eiuptive bergarter er ca. 1 m per time, mens
inndrilten i sedimentære bergarter er 2 m eller mer per time.
Bruttoinndriften har, alt etter forholdene, variert mellom 30 m
og 200 m per uke.
I Norge har fullprofilboring vært brukt i tunneler med en dia­
meter på 3-4 m og i noen større tunneler.
1 0
Kapittel 1