Взрывные работы

Взрывчатые вещества — это химические соединения или смеси, спо­собные с помощью средств взрывания изменять свое состояние с последую­щим образованием сильно сжатых газообразных продуктов и выделением энергии. По характеру воздействия ВВ бывают метательные, бризантные и промежуточные. Метательные ВВ характеризуются незначительной скоро­стью взрывчатого разложения (400-2000 м/с), при взрыве они дают мед­ленное образование газов с постепенным нарастанием давления, которое раскалывает окружающую породу на куски и отбрасывает в стороны. Стро­ители в качестве метательных ВВ применяют дымный и бездымный порох. Бризантные ВВ (динамит, тол) характеризуются высокой скоростью взрыв­чатого разложения (2000-8500 м/с) и способностью дробить породу без ее разброса. Промежуточные ВВ — аммонит, динамон, оксиликвит — облада­ют как свойствами метательных, так и бризантных ВВ.
Перечисленные ВВ называют основными, так как их закладывают в качестве зарядов, заранее рассчитанных по массе и форме размещения за­рядной полости. Чтобы произошел взрыв основных ВВ, необходим началь­ный импульс — внешнее воздействие некоторого количества энергии взры­ва. Для этого служат инициирующие взрывчатые вещества — детонаторы, которые подразделяются на первичные и вторичные. Первичные иницииру­ющие ВВ (гремучая ртуть, азид свинца, тринитрорезорцинат свинца) легко взрываются от огнепроводного шнура или электровоспламенителя. Вторич­ные инициирующие ВВ (тетрил, гексоген) взрываются, как правило, от воздействия первичных.
В зависимости от средств для начального разложения ВВ (пламени, искры, удара) различают три основных способа взрывания: огневой, электрический и при помощи детонирующего шнура. Пламя, искра или удар передаются ВВ через средства взрывания, к которым относятся кап­сюль-детонатор, электродетонатор, огнепроводный и детонирующий шну­ры, средства зажигания, а также источники и проводники электрического тока.
При огневом способе средством взрывания служат капсюль-детонатор и огнепроводный шнур. Капсюль-детонатор представляет собой открытую
с одного конца гильзу, в которую запрессованы первичные (в чашечку) и вторичные (в капсюль) инициирующие ВВ. В свободную часть гильзы помешают конец огнепроводного шнура, вызывающего взрыв первичного инициирующего ВВ через отверстие в чашечке. Этот взрыв передается вто­ричному инициирующему веществу, а от него — основному заряду ВВ.
Огнепроводный шнур состоит из заключенной в изоляцию мастики, слабо спрессованной сердцевины, выполненной из зерен дымного пороха. Средствами для зажигания огнепроводного шнура могут служить: фитиль, зажигательная свеча или зажигательный патрончик. Из капсюля-детона­тора и огнепроводного шнура изготовляют зажигательную трубку, которая в соединении с патроном ВВ образует патрон-боевик. Последний вводится з заряд ВВ и взрывает его при воспламенении зажигательной трубки.
Огневой способ применяется для взрывания одиночных зарядов или разновременного взрывания группы зарядов.
При электрическом способе в качестве средств взрывания используют электродетонаторы, электропроводные шнуры и источники тока. Электро­детонатор состоит из смонтированных в одной гильзе капсюля-детонатора и электровоспламенителя. Электровоспламенитель состоит из мостика на­каливания и капли воспламеняющегося состава. При прохождении элект­рического тока мостик накаливается и воспламеняет капельную головку, что вызывает взрыв первичного инициатора, от него — взрыв вторичного инициатора, а затем и взрыв основного заряда ВВ.
Есть электродетонаторы мгновенного и замедленного действия.
Источник тока (электрическая сеть или взрывные машинки, аккуму­ляторы, гальванические элементы и др.) соединяется с электродетонаторами последовательным, параллельным, пучковым или параллельно-последова­тельным способами. Более экономично последовательное соединение, но оно наименее надежно, так как при неисправности мостика накаливания одного электродетонатора сеть разрывается.
Параллельное соединение применяется при сильных источниках тока. Параллельно-последовательное соединение целесообразно использовать в тех случаях, когда число и сопротивление собираемых в группы электроде­тонаторов одинаковы.
Электрический способ взрывания применяют при необходимости взор-вать большую серию зарядов одновременно или с необходимым замедле­нием.
С помощью детонирующего шнура взрывают без введения капсюля-детонатора в заряд ВВ. Взрыв заряда вызывают детонирующим шнуром, состоящим из сердцевины, выполненной из высокобризантного ВВ, и про­ходящих по ее оси направляющих нитей. Изоляция детонирующего шнура позволяет применять его для взрыва в обводненных условиях. Детонирую­щий шнур передает детонацию со скоростью 6500 м/с, т.е. практически мгновенно.

Детонирующий шнур применяют для одновременного взрыва серии зарядов, соединенных в общую сеть, а также для обеспечения полноты взры­ва удлиненных зарядов (в этом случае шпур пропускают через весь заряд).
Заряды по месту расположения могут быть наружными (накладными), располагаемыми на поверхности разрушаемого объекта, и внутренними, располагаемыми внутри разрушаемого объекта (в шпурах, скважинах, ка­мерах, щелях и др.).
По действию на окружающую среду (взрываемую породу) различают заряды выброса, рыхления и камуфлеты.
При взрыве на выброс в грунте образуется конусообразное углубление — воронка. Грунт, выброшенный взрывом, падает частично в воронку и частич­но вокруг нее.
По форме заряды ВВ бывают сосредоточенными (в форме куба, шара или цилиндра), плоскими и удлиненными. Удлиненные заряды располага­ют по отношению к свободной поверхности подрываемого массива породы параллельно или под углом. Форму заряда ВВ выбирают в зависимости от назначения взрыва и методов выполнения взрывных работ.
В зависимости от формы, величины и способа размещения заряда по отношению к объекту, подлежащему разрушению, различают методы шпу­ровых, скважинных, котловых, камерных и щелевых зарядов.
Метод шпуровых зарядов заключается в том, что в породе выбирают шпуры, в которые помещают заряды ВВ.
По глубине шнуров различают мелкошпуровой метод и метод глубо­ких шпуров. Мелкошпуровой метод используется при вторичном взрыва­нии больших камней, корчевке пней, рыхлении смерзшегося грунта и др. Глубина шпура в этих случаях не превышает 2 м. Метод глубоких шпуров применяется при взрывных работах с высотой уступа до 10 м для сброса и обрушения грунта, а также на открытых работах при небольшой мощности пластов или при послойной разработке грунтов.
Метод скважинных зарядов от шпурового отличается тем, что заряды размещаются в скважинах диаметром до 300 мм и глубиной до 30 м. Сква­жины бурят ниже подошвы забоя на глубину 1-2 м, что повышает эффект действия взрыва. Обычно заряды применяют удлиненные. Расстояние сква­жины от забоя зависит от высоты забоя. Скважинные заряды взрывают электрическим способом, сеть обязательно дублируют.
Благодаря большому объему взрываемой породы, приходящемуся на 1 м скважины, при применении метода скважинных зарядов значительно снижа­ются расходы на бурение.
Метод котловых зарядов заключается во взрыве сосредоточенных за­рядов, размещаемых в котлах, образованных простреливанием шпуров или скважин. Этот метод резко увеличивает объем породы, разрушаемой взры­вом заряда, и снижает расход буровых работ по сравнению с методом шпу­ровых и скважинных зарядов.
Метод малокамерных зарядов (зарядов в рукавах) применяют в не­скальных грунтах при высоте забоя 3-5 м. Длина рукава (сечением 0, 2x0, 2-0, 5x0, 5 м) должна составлять 2/3 высоты забоя. Взрыв выполняют сосредо­точенным зарядом.
Этот метод успешно применяют, если в подошве уступа есть прослойка слабой породы и образование рукавов в них не представляет трудностей.
При методе камерных зарядов рыхление породы производится взры­вом сосредоточенных зарядов большой массы, помещаемых в специальные горные выработки — камеры. Для размещения камерных зарядов во взрывае­мом массиве проходят вертикальные шурфы или горизонтальные штольни.
Метод применяют для обрушения значительных массивов породы и образования котлованов, траншей или устройства насыпей, дамб, выемок и других инженерных сооружений взрывом на выброс.
Для массового обрушения породы при высоте уступа до 8 м применя­ют шурфы, выше 8м — штольни. Метод используется с двух- или трехряд­ным расположением камер.
При устройстве нешироких траншей для рыхления мерзлых грунтов применяют метод щелевых зарядов. При этом методе с двух сторон буду­щей траншеи в мерзлом грунте прорезают щели — рабочую и компенсаци­онную. Первая щель предназначена для закладки по высоте двух или трех удлиненных зарядов ВВ. Нижний заряд укладывают по всей длине щели, верхние — с промежутками. При взрыве нижний заряд как бы подрезает основание призмы грунта, а верхние дробят его. Энергией взрыва грунт смещается в сторону компенсирующей щели, затем разрыхленный мерзлый грунт выбирается. Щелевые заряды ВВ могут применяться при рыхлении грунтов и на больших площадях. Тогда всю площадь прорезают параллель­ными щелями и производят рыхление последовательными взрывами заря­дов ВВ, расположенных в смежных щелях.
При щелевом методе рыхления мерзлых грунтов производительность труда по сравнению со шпуровым методом возрастает в 4-5 раз.
При разработке котлованов, траншей, выемок и др. рыхлением поро­ды с одновременным выбросом в зависимости от их поперечного профиля и ширины избирают одно-, двух- или трехрядное расположение зарядов. Если нужно получить поперечный профиль треугольного сечения, прибегают к однорядному взрыву сближенных зарядов. Для получения трапециевидно­го сечения заряды располагают в два или три ряда. Располагать заряды больше чем в три ряда не рекомендуется, так как в этом случае значитель­ное количество грунта падает обратно в выемку. При трехрядном взрыва­нии заряды среднего ряда располагают в шахматном порядке и вес ВВ увеличивают на 25-50% по сравнению с весом зарядов крайних рядов. За­ряды среднего ряда взрывают с замедлением на 2-4 с после взрыва крайних рядов.
Чтобы произвести направленный выброс грунта в одну сторону, необходимо, по меньшей мере, двухрядное расположение зарядов. Взрыв начинается с зарядов со стороны направленного выброса, а через 2-4с выполняют взрыв зарядов другого ряда. При этом грунт, поднятый при взрыве первого ряда, перемещается в сторону выброса энергией взрыва второго ряда.
Производство взрывных работ связано с опасностью, требует правильных расчетов зарядов, опыта. В строительстве взрывными работами зани­мается специально обученный персонал специализированных организаций.