2. Елементи вирви вибуху

При деякім співвідношенні заряду і глибини його закладення зона відколів може зімкнутися з зоною руйнування чи настільки наблизитися до неї, що під тиском газів вибуху проміжний шар породи буде роздроблений і порода повністю зруйнується від поверхні до порожнини котла. Таке явище, як і явище відколу, належить до зовнішньої чи відкритої дії вибуху заряду.

Процеси руйнування гірської породи в цьому випадку протікають таким чином. У момент вибуху удар газів утворить котел (зону витиснення). Радіус котла за інших рівних умов у перший момент буде такий же, як і під час вибуху камуфлетного заряду (пізніше, при загальному посуванні породи, він деформу-ється у бік відкритої поверхні). Це пояснюється тим, що котел утвориться під впливом першого імпульсу ударної хвилі. Повторні (відбиті) імпульси, як показують виміри в шпурах, у 2...4 рази слабкіші і не можуть його збільшити, стінки вже ущільнені внаслідок розширення об’єму зарядної камери.

Перший імпульс збуджує потужну ударну хвилю, яка, проходячи через породу, викликає зсув середовища й утворення тріщин. В міру виникнення у тріщини проникають газоподібні продукти вибуху, що знаходяться під великим тиском, з тією же швидкістю, з якою ці тріщини утворюються (200...1500 м/с). Гази вибуху, тиснучи на стінки котла і поверхню тріщин, тримають породу в напруженому стані, розширюють і подовжують тріщини в напрямку відкритої поверхні. Товща порід, ослаблена відколами і тріщинами, що йдуть з поверхні, викликаними відбитою хвилею напруг, руйнується. Таким чином, зовнішня дія вибуху заряду виявляється тоді, коли глибина закладення його від поверхні порівняно невелика і заряд під час вибуху здатний не тільки утворити деякий конус зруйнованої породи, але і викинути її за межі цього конусу, тобто утворити вирву вибуху (рис. 5.1).

Радіус основи вирви r називають радіусом вирви вибуху. Найкоротшу відстань від центру заряду до відкритої поверхні називають лінією найменшого опору (ЛНО) чи глибиною закла-дення заряду і позначають буквою W. Відношення радіуса вирви вибуху до лінії найменшого опору називають показником дії вибуху чи показником розхилу вирви n.

(5.1)

Якщо однакові заряди закласти на різній глибині в одній і тій же породі, то утворяться вирви з різними показниками дії вибуху: з n=1 називається вирвою нормального викиду (рис. 5.1, а), а заряд, що утворить таку вирву – зарядом нормального викиду; з n>1 нази-вається вирвою посиленого викиду (рис. 5.1, б), а заряд – зарядом посиленого викиду; з 0,7<n<1 називається вирвою зменшеного викиду (рис. 5.1, в), а заряд – зарядом зменшеного викиду. Якщо заряд закласти ще на більшу глибину, тоді під час вибуху утвориться вирва розпушування (рис. 5.1, г, д) з показником дії вибуху 0,4<n<0,7, а заряд називається зарядом розпушування. У м'яких породах вирва близька до форми параболоїда чи зрізаного конуса. Пояснюється це більшими зоною стиснення і розширенням вирви внизу.

Рис. 5.1 – Вирви, утворені вибухом заряду у скельних породах (а, б, в, г) та у суглинку (д)

У міцних породах об’єм зони стиснення і ширина вирви внизу невеликі, а вирва близька за формою до простого конусу. Об’єм такої вирви дорівнює

(5.2)

Замінивши r його значенням з формули (5.1) і прийнявши π/3 ≈1, одержимо

(5.3)

Якщо вирва нормального викиду, то її об’єм

Видима глибина вирви h при вибуху малобризантних ВР (8...10 мм) у деяких скельних породах може бути визначена за емпіричною формулою

(5.4)

Для міцних скельних порід коефіцієнт перед W рекомендується 0,28, а при м'яких ґрунтах – 0,4. Значення n при розрахунку зарядів викиду – не більше 2,5.