ड्रिल एवं ब्लास्ट द्वारा सुरंग निर्माण एवं भूमिगत उत्खनन में प्रगति

यहां संयुक्त राज्य अमेरिका में हम ड्रिल-एंड-ब्लास्ट द्वारा सुरंग बनाने को "पारंपरिक" सुरंग बनाने के रूप में संदर्भित करते थे, जो मुझे लगता है कि टीबीएम या अन्य मशीनीकृत साधनों द्वारा सुरंग बनाने को "अपरंपरागत" कहा जाता है।हालाँकि, टीबीएम तकनीक के विकास के साथ ड्रिल-एंड-ब्लास्ट द्वारा सुरंग बनाना अधिक से अधिक दुर्लभ हो गया है और इस तरह हम अभिव्यक्ति को बदलने के बारे में सोचना चाह सकते हैं और ड्रिल-एंड-ब्लास्ट द्वारा सुरंग बनाने को "अपरंपरागत" के रूप में संदर्भित करना शुरू कर सकते हैं। सुरंग बनाना।

भूमिगत खनन उद्योग में ड्रिल-एंड-ब्लास्ट द्वारा सुरंग बनाना अभी भी सबसे आम तरीका है, जबकि बुनियादी ढांचा परियोजनाओं के लिए सुरंग बनाना तेजी से टीबीएम या अन्य तरीकों से मशीनीकृत सुरंग बनता जा रहा है।हालाँकि, छोटी सुरंगों में, बड़े क्रॉस सेक्शन, कैवर्न निर्माण, क्रॉस-ओवर, क्रॉस पैसेज, शाफ्ट, पेनस्टॉक आदि के लिए, ड्रिल और ब्लास्ट अक्सर एकमात्र संभावित तरीका होता है।ड्रिल और ब्लास्ट द्वारा हमारे पास टीबीएम सुरंग की तुलना में अलग-अलग प्रोफाइल को अपनाने के लिए अधिक लचीला होने की संभावना है जो हमेशा विशेष रूप से राजमार्ग सुरंगों के लिए एक गोलाकार क्रॉस सेक्शन देता है जिसके परिणामस्वरूप आवश्यक वास्तविक क्रॉस सेक्शन के संबंध में बहुत अधिक खुदाई होती है।

नॉर्डिक देशों में जहां भूमिगत निर्माण का भूवैज्ञानिक गठन अक्सर ठोस कठोर ग्रेनाइट और नीस में होता है जो ड्रिल और ब्लास्ट खनन को बहुत कुशलतापूर्वक और आर्थिक रूप से सक्षम बनाता है।उदाहरण के लिए, स्टॉकहोम सबवे सिस्टम में आम तौर पर ड्रिल और ब्लास्ट का उपयोग करके निर्मित उजागर चट्टान की सतह होती है और बिना किसी कास्ट-इन-प्लेस लाइनिंग के अंतिम लाइनर के रूप में शॉटक्रीट के साथ छिड़काव किया जाता है।

वर्तमान में एईसीओएम की परियोजना, स्टॉकहोम बाईपास जिसमें 21 किमी (13 मील) राजमार्ग शामिल है, जिसमें से 18 किमी (11 मील) स्टॉकहोम के पश्चिमी द्वीपसमूह के नीचे भूमिगत है, चित्र 1 देखें। इन सुरंगों में परिवर्तनीय क्रॉस सेक्शन हैं, प्रत्येक दिशा में तीन लेन को समायोजित करने के लिए और सतह से जुड़ने वाले ऑन और ऑफ रैंप का निर्माण ड्रिल और ब्लास्ट तकनीक का उपयोग करके किया जा रहा है।अच्छे भूविज्ञान और स्थान की आवश्यकताओं को समायोजित करने के लिए परिवर्तनीय क्रॉस सेक्शन की आवश्यकता के कारण इस प्रकार की परियोजनाएं अभी भी ड्रिल और ब्लास्ट के रूप में प्रतिस्पर्धी हैं।इस परियोजना के लिए लंबी मुख्य सुरंगों को कई शीर्षकों में विभाजित करने के लिए कई पहुंच रैंप विकसित किए गए हैं, जिससे सुरंग की खुदाई में लगने वाला कुल समय कम हो जाएगा।सुरंग के प्रारंभिक समर्थन में रॉक बोल्ट और 4" शॉटक्रीट होते हैं और अंतिम लाइनर में वॉटरप्रूफिंग झिल्ली और 4 इंच शॉटक्रीट होते हैं जो लगभग 4 बाय 4 फीट की दूरी पर बोल्ट द्वारा निलंबित होते हैं, शॉटक्रीट लाइन वाली चट्टान की सतह से 1 फीट की दूरी पर स्थापित होते हैं, जो पानी और ठंढ के रूप में कार्य करता है इन्सुलेशन।

जब ड्रिल और ब्लास्ट द्वारा सुरंग बनाने की बात आती है तो नॉर्वे और भी अधिक चरम पर है और पिछले कुछ वर्षों में ड्रिल और ब्लास्ट के तरीकों को पूर्णता तक परिष्कृत किया है।नॉर्वे में अत्यधिक पहाड़ी स्थलाकृति और भूमि में बहुत लंबे फाजर्ड के कटने के कारण, राजमार्ग और रेल दोनों के लिए फजॉर्ड के नीचे सुरंगों की आवश्यकता बहुत महत्वपूर्ण है और इससे यात्रा का समय काफी कम हो सकता है।नॉर्वे में 1000 से अधिक सड़क सुरंगें हैं, जो दुनिया में सबसे अधिक है।इसके अलावा, नॉर्वे पेनस्टॉक सुरंगों और शाफ्ट वाले अनगिनत जलविद्युत संयंत्रों का भी घर है, जिनका निर्माण ड्रिल और ब्लास्ट द्वारा किया जाता है।2015 से 2018 की अवधि के दौरान, अकेले नॉर्वे में ड्रिल और ब्लास्ट द्वारा लगभग 5.5 मिलियन CY भूमिगत चट्टान की खुदाई की गई।नॉर्डिक देशों ने ड्रिल और ब्लास्ट की तकनीक में महारत हासिल की और दुनिया भर में इसकी तकनीकों और अत्याधुनिक तकनीकों का पता लगाया।इसके अलावा, मध्य यूरोप में विशेष रूप से अल्पाइन देशों में सुरंगों की लंबी लंबाई के बावजूद सुरंग बनाने में ड्रिल और ब्लास्ट अभी भी एक प्रतिस्पर्धी तरीका है।नॉर्डिक्स सुरंगों में मुख्य अंतर यह है कि अधिकांश अल्पाइन सुरंगों में कास्ट-इन-प्लेस अंतिम कंक्रीट अस्तर होता है।

संयुक्त राज्य अमेरिका के उत्तर पूर्व में, और रॉकी पर्वत क्षेत्रों में नॉर्डिक्स जैसी ही स्थितियाँ हैं जहाँ कठोर सक्षम चट्टानें ड्रिल और ब्लास्ट के किफायती उपयोग की अनुमति देती हैं।कुछ उदाहरणों में न्यूयॉर्क सिटी सबवे, कोलोराडो में आइजनहावर सुरंग और कनाडाई रॉकीज़ में माउंट मैकडोनाल्ड सुरंग शामिल हैं।

न्यूयॉर्क में हाल की परिवहन परियोजनाओं जैसे कि हाल ही में पूरा हुआ दूसरा एवेन्यू सबवे या ईस्ट साइड एक्सेस प्रोजेक्ट में स्टेशन कैवर्न्स और ड्रिल और ब्लास्ट द्वारा किए गए अन्य सहायक स्थान के साथ टीबीएम खनन वाली सुरंगों का संयोजन किया गया है।

ड्रिल जंबो का उपयोग पिछले कुछ वर्षों में आदिम हाथ से आयोजित ड्रिल या एक बूम जंबो से कम्प्यूटरीकृत सेल्फ-ड्रिलिंग मल्टीपल-बूम जंबो तक विकसित हुआ है, जहां ड्रिल पैटर्न को ऑन-बोर्ड कंप्यूटर में फीड किया जाता है, जिससे पूर्व में तेजी से और उच्च सटीकता ड्रिलिंग की अनुमति मिलती है। -सटीक रूप से गणना की गई ड्रिल पैटर्न सेट करें।(चित्र 2 देखें)

उन्नत ड्रिलिंग जंबो पूरी तरह से स्वचालित या अर्ध-स्वचालित के रूप में आते हैं;पूर्व में, छेद पूरा होने के बाद ड्रिल पीछे हट जाती है और स्वचालित रूप से अगले छेद की स्थिति में चली जाती है और ऑपरेटर द्वारा स्थिति की आवश्यकता के बिना ड्रिलिंग शुरू कर देती है;अर्ध-स्वचालित बूम के लिए ऑपरेटर ड्रिल को एक छेद से दूसरे छेद तक ले जाता है।यह एक ऑपरेटर को ऑन-बोर्ड कंप्यूटर के उपयोग के साथ तीन बूम तक ड्रिल जंबो को प्रभावी ढंग से संभालने की अनुमति देता है।(चित्र 3 देखें)

18, 22, 30 और 40 किलोवाट तक की प्रभाव शक्ति वाले रॉक ड्रिल और 20' ड्रिफ्टर रॉड वाले फीडरों के साथ उच्च आवृत्ति ड्रिल के विकास और स्वचालित रॉड एडिंग सिस्टम (आरएएस) के उपयोग के साथ, प्रगति और गति चट्टान के प्रकार और प्रयुक्त ड्रिल के आधार पर 18' प्रति चक्कर की वास्तविक अग्रिम दर और 8 - 12 फीट/मिनट के बीच छेद डूबने के साथ ड्रिलिंग में काफी सुधार हुआ है।एक स्वचालित 3-बूम ड्रिल जंबो 20 फीट ड्रिफ्टर रॉड्स के साथ 800 - 1200 फीट/घंटा की गति से ड्रिल कर सकता है।20 एफटी ड्रिफ्टर छड़ों के उपयोग के लिए सुरंग के एक निश्चित न्यूनतम आकार (लगभग 25 एफटी) की आवश्यकता होती है ताकि रॉक बोल्ट को उसी उपकरण का उपयोग करके सुरंग अक्ष पर लंबवत ड्रिल किया जा सके।

एक हालिया विकास सुरंग के मुकुट से निलंबित मल्टी-फ़ंक्शन जंबोज़ का उपयोग है जो ड्रिलिंग और मकिंग जैसे कई कार्यों को एक साथ आगे बढ़ने की अनुमति देता है।जंबो का उपयोग जाली गर्डर्स और शॉटक्रीट स्थापित करने के लिए भी किया जा सकता है।यह दृष्टिकोण सुरंग बनाने में अनुक्रमिक संचालन को ओवरलैप करता है जिसके परिणामस्वरूप शेड्यूल पर समय की बचत होती है।चित्र 4 देखें।

एक अलग चार्जिंग ट्रक से छेदों को चार्ज करने के लिए बल्क इमल्शन का उपयोग, जब ड्रिल जंबो का उपयोग कई हेडिंग के लिए किया जा रहा हो, या ड्रिल जंबो में एक अंतर्निहित सुविधा के रूप में जब एक ही हेडिंग की खुदाई की जा रही हो, तब तक आम होता जा रहा है जब तक इस एप्लिकेशन के लिए स्थानीय प्रतिबंध हैं।यह विधि आमतौर पर दुनिया भर के विभिन्न क्षेत्रों में उपयोग की जाती है, जिसमें एक ही समय में दो या तीन छेदों को चार्ज किया जा सकता है;इमल्शन की सांद्रता को इस आधार पर समायोजित किया जा सकता है कि कौन से छिद्रों को चार्ज किया जा रहा है।कटे हुए छिद्रों और निचले छिद्रों को आम तौर पर 100% सांद्रता के साथ चार्ज किया जाता है, जबकि समोच्च छिद्रों को लगभग 25% सांद्रता की बहुत हल्की सांद्रता के साथ चार्ज किया जाता है।(चित्र 5 देखें)

बल्क इमल्शन के उपयोग के लिए पैक किए गए विस्फोटकों (प्राइमर) की एक छड़ी के रूप में एक बूस्टर की आवश्यकता होती है, जो डेटोनेटर के साथ मिलकर छेद के नीचे डाला जाता है और छेद में पंप किए गए बल्क इमल्शन को प्रज्वलित करने के लिए आवश्यक होता है।बल्क इमल्शन के उपयोग से पारंपरिक कार्ट्रिज की तुलना में कुल चार्जिंग समय कम हो जाता है, जहां पूर्ण क्रॉस सेक्शन तक पहुंचने के लिए दो चार्जिंग पंप और एक या दो-व्यक्ति टोकरियों से सुसज्जित चार्जिंग ट्रक से 80 - 100 छेद/घंटा चार्ज किया जा सकता है।चित्र 6 देखें

सतह तक पहुंच वाली सुरंगों के लिए ड्रिल और ब्लास्ट के साथ संयोजन में गंदगी साफ करने के लिए व्हील लोडर और ट्रकों का उपयोग अभी भी सबसे आम तरीका है।शाफ्ट के माध्यम से पहुंच के मामले में मलबा ज्यादातर व्हील लोडर द्वारा शाफ्ट तक ले जाया जाएगा जहां इसे अंतिम निपटान क्षेत्र में आगे परिवहन के लिए सतह पर फहराया जाएगा।

हालाँकि, बड़े चट्टान के टुकड़ों को तोड़ने के लिए सुरंग के मुख पर एक कोल्हू का उपयोग करना ताकि गंदगी को सतह पर लाने के लिए एक कन्वेयर बेल्ट के साथ उन्हें स्थानांतरित किया जा सके, एक और नवाचार है जिसे मध्य यूरोप में अक्सर आल्प्स के माध्यम से लंबी सुरंगों के लिए विकसित किया गया था।यह विधि गंदगी फैलाने के समय को बहुत कम कर देती है, विशेष रूप से लंबी सुरंगों के लिए और सुरंग में ट्रकों को खत्म कर देती है जिससे बदले में काम करने का माहौल बेहतर हो जाता है और आवश्यक वेंटिलेशन क्षमता कम हो जाती है।यह कंक्रीट कार्यों के लिए सुरंग को भी मुक्त करता है।इसका अतिरिक्त लाभ यह है कि यदि चट्टान ऐसी गुणवत्ता की हो कि इसका उपयोग समग्र उत्पादन के लिए किया जा सके।इस मामले में कुचली गई चट्टान को कंक्रीट समुच्चय, रेल गिट्टी, या फुटपाथ जैसे अन्य लाभकारी उपयोगों के लिए न्यूनतम रूप से संसाधित किया जा सकता है।ब्लास्टिंग से लेकर शॉटक्रीट के प्रयोग तक के समय को कम करने के लिए, ऐसे मामलों में जहां स्टैंड-अप समय एक मुद्दा हो सकता है, गंदगी करने से पहले प्रारंभिक शॉटक्रीट परत को छत में लगाया जा सकता है।

खराब चट्टान की स्थिति के साथ बड़े क्रॉस सेक्शन की खुदाई करते समय ड्रिल और ब्लास्ट विधि हमें चेहरे को कई शीर्षकों में विभाजित करने और खुदाई के लिए अनुक्रमिक उत्खनन विधि (एसईएम) विधि को लागू करने की संभावना देती है।सुरंग बनाने में एसईएम में अक्सर एक केंद्र पायलट हेडिंग और उसके बाद कंपित साइड ड्रिफ्ट का उपयोग किया जाता है, जैसा कि न्यूयॉर्क में दूसरे एवेन्यू सबवे प्रोजेक्ट पर 86 वें स्ट्रीट स्टेशन की शीर्ष हेडिंग खुदाई के लिए चित्र 7 में देखा जा सकता है।शीर्ष शीर्ष की खुदाई तीन बहावों में की गई थी, और उसके बाद 60' चौड़े और 50' ऊंचे गुफा क्रॉस सेक्शन को पूरा करने के लिए दो बेंच खुदाई की गई थी।

खुदाई के दौरान सुरंग में पानी के प्रवेश को कम करने के लिए, अक्सर पूर्व-खुदाई ग्राउटिंग का उपयोग किया जाता है।सतह पर या उसके निकट जल व्यवस्था पर निर्माण प्रभाव को कम करने के लिए सुरंग में पानी के रिसाव के संबंध में पर्यावरणीय आवश्यकताओं को संबोधित करने के लिए स्कैंडिनेविया में चट्टान की पूर्व-उत्खनन ग्राउटिंग अनिवार्य है।खुदाई-पूर्व ग्राउटिंग पूरी सुरंग के लिए या कुछ ऐसे क्षेत्रों के लिए की जा सकती है, जहां चट्टान की स्थिति और भूजल व्यवस्था के लिए पानी की घुसपैठ को प्रबंधनीय मात्रा में कम करने के लिए ग्राउटिंग की आवश्यकता होती है, जैसे कि गलती या कतरनी क्षेत्रों में।चयनात्मक पूर्व-उत्खनन ग्राउटिंग में, 4-6 जांच छेद ड्रिल किए जाते हैं और स्थापित ग्राउटिंग ट्रिगर के संबंध में जांच छेद से मापा पानी के आधार पर, सीमेंट या रासायनिक ग्राउट का उपयोग करके ग्राउटिंग लागू की जाएगी।

आम तौर पर एक पूर्व-उत्खनन ग्राउटिंग पंखे में 15 से 40 छेद (70-80 फीट लंबे) होते हैं जो चेहरे के आगे ड्रिल किए जाते हैं और खुदाई से पहले ग्राउट किए जाते हैं।छिद्रों की संख्या सुरंग के आकार और पानी की अनुमानित मात्रा पर निर्भर करती है।जब अगली जांच और पूर्व-खुदाई ग्राउटिंग की जाती है, तो अंतिम दौर से परे 15-20 फीट का सुरक्षा क्षेत्र छोड़कर खुदाई की जाती है।ऊपर उल्लिखित स्वचालित रॉड एडिंग सिस्टम (आरएएस) का उपयोग करने से 300 से 400 फीट/घंटा की क्षमता वाले जांच और ग्राउट छेद को ड्रिल करना सरल और तेज़ हो जाता है।टीबीएम का उपयोग करने की तुलना में ड्रिल और ब्लास्ट विधि का उपयोग करते समय पूर्व-उत्खनन ग्राउटिंग आवश्यकता अधिक व्यवहार्य और विश्वसनीय है

ड्रिल और ब्लास्ट टनलिंग में सुरक्षा हमेशा प्रमुख चिंता का विषय रही है जिसके लिए सुरक्षा उपायों के विशेष प्रावधानों की आवश्यकता होती है।सुरंग बनाने, ड्रिल और ब्लास्ट द्वारा निर्माण में पारंपरिक सुरक्षा मुद्दों के अलावा, ड्रिलिंग, चार्जिंग, स्केलिंग, मकिंग इत्यादि सहित चेहरे पर जोखिम अतिरिक्त सुरक्षा जोखिम जोड़ते हैं जिन्हें संबोधित किया जाना चाहिए और योजना बनाई जानी चाहिए।ड्रिल और ब्लास्ट तकनीकों में प्रौद्योगिकियों की प्रगति और सुरक्षा पहलुओं के लिए जोखिम शमन दृष्टिकोण के अनुप्रयोग के साथ, हाल के वर्षों में सुरंग बनाने में सुरक्षा में काफी सुधार हुआ है।उदाहरण के लिए, ऑन-बोर्ड कंप्यूटर पर अपलोड किए गए ड्रिल पैटर्न के साथ स्वचालित जंबो ड्रिलिंग के उपयोग से, किसी को भी ड्रिल जंबो केबिन के सामने रहने की आवश्यकता नहीं होती है, जिससे श्रमिकों के संभावित खतरों के जोखिम में कमी आती है और इस प्रकार बढ़ जाती है। उनकी सुरक्षा.

सुरक्षा संबंधी सबसे अच्छी सुविधा संभवतः स्वचालित रॉड एडिंग सिस्टम (आरएएस) है।इस प्रणाली के साथ, मुख्य रूप से पूर्व-उत्खनन ग्राउटिंग और जांच छेद ड्रिलिंग के संबंध में लंबे छेद ड्रिलिंग के लिए उपयोग किया जाता है;विस्तार ड्रिलिंग को ऑपरेटर केबिन से पूरी तरह से स्वचालित किया जा सकता है और इस तरह चोटों (विशेष रूप से हाथ की चोटों) के जोखिम को समाप्त कर दिया जाता है;अन्यथा छड़ जोड़ने का काम मैन्युअल रूप से किया जाता था और हाथ से छड़ जोड़ने पर श्रमिकों को चोट लगने का खतरा रहता था।गौरतलब है कि नॉर्वेजियन टनलिंग सोसाइटी (एनएनएफ) ने 2018 में अपना प्रकाशन नंबर 27 "नॉर्वेजियन ड्रिल और ब्लास्ट टनलिंग में सुरक्षा" शीर्षक से जारी किया था।प्रकाशन ड्रिल और ब्लास्ट विधियों का उपयोग करके सुरंग बनाने के दौरान स्वास्थ्य, सुरक्षा और पर्यावरण प्रबंधन से संबंधित उपायों को व्यवस्थित तरीके से संबोधित करता है और यह नियोक्ताओं, फोरमैन और सुरंग निर्माण श्रमिकों के लिए सर्वोत्तम अभ्यास प्रदान करता है।प्रकाशन ड्रिल और ब्लास्ट निर्माण की सुरक्षा में अत्याधुनिक को दर्शाता है, और इसे नॉर्वेजियन टनलिंग सोसाइटी की वेबसाइट से मुफ्त डाउनलोड किया जा सकता है: http://tunnel.no/publikasjoner/engelske-publikasjoner/

सही अवधारणा में प्रयुक्त ड्रिल और ब्लास्ट, लंबी सुरंगों के लिए भी, लंबाई को कई शीर्षकों में विभाजित करने की संभावना के साथ, अभी भी एक व्यवहार्य विकल्प हो सकता है।उपकरण और सामग्रियों में हाल ही में महत्वपूर्ण प्रगति हुई है जिसके परिणामस्वरूप सुरक्षा और दक्षता में वृद्धि हुई है।यद्यपि टीबीएम का उपयोग करते हुए यंत्रीकृत उत्खनन अक्सर निरंतर क्रॉस सेक्शन वाली लंबी सुरंगों के लिए अधिक अनुकूल होता है, हालांकि यदि टीबीएम में खराबी होती है जिसके परिणामस्वरूप लंबे समय तक रुकना पड़ता है, तो पूरी सुरंग रुक जाती है, जबकि कई शीर्षकों के साथ ड्रिल और ब्लास्ट ऑपरेशन में भले ही किसी दिशा में तकनीकी समस्या आ जाए, फिर भी निर्माण कार्य आगे बढ़ सकता है।

लार्स जेनेमिर एईसीओएम न्यूयॉर्क कार्यालय में एक विशेषज्ञ सुरंग निर्माण इंजीनियर हैं।उनके पास पारगमन, जल और जलविद्युत परियोजनाओं में दक्षिण पूर्व एशिया, दक्षिण अमेरिका, अफ्रीका, कनाडा और संयुक्त राज्य अमेरिका सहित दुनिया भर की भूमिगत और सुरंग परियोजनाओं में जीवन भर का अनुभव है।उन्हें पारंपरिक और मशीनीकृत सुरंग बनाने का व्यापक अनुभव है।उनकी विशेष विशेषज्ञता में रॉक टनल निर्माण, निर्माण क्षमता और निर्माण योजना शामिल है।उनकी परियोजनाओं में शामिल हैं: दूसरा एवेन्यू सबवे, न्यूयॉर्क में 86वां सेंट स्टेशन;न्यूयॉर्क में नंबर 7 सबवे लाइन एक्सटेंशन;लॉस एंजिल्स में क्षेत्रीय कनेक्टर और पर्पल लाइन एक्सटेंशन;माल्मो, स्वीडन में सिटीटनल;कुकुले गंगा जल विद्युत परियोजना, श्रीलंका;भारत में उरी जल विद्युत परियोजना;और हांगकांग रणनीतिक सीवेज योजना।