книги из ГПНТБ / Эстеров, Я. Х. Буровзрывные работы на транспортном строительстве учебник

щий льняную или хлопчатобумажную сердцевину, которая пропитана раствором калиевой селитры. Диаметр 6 — 8 мм, длина 50 м. Цвет на­ ружной оплетки желтый, белый, зеленоватый. Отрезок фитиля длиной 25 см тлеет от 25 до 62 мин. Допустимая влажность фитиля не более 7%.

Промежуточные детонаторы необходимы для возбуждения детона­ ции грубодисперсных, водонаполняемых и шнекованных ВВ в тех слу­ чаях, когда для взрыва заряда мощность капсюля-детонатора, электро­ детонатора, ДШ недостаточна. Так, при использовании зерногранулитов требуется одна шашка-детонатор или не менее 200 г аммонита или

граммонала А-8, динамона АМ-10 — одна шашка-детонатор или не менее 500 г детонита, скального аммонита; при применении алюмотолов, гранулотолов, акватолов М,М-15, 65/35 С, акванита З Л — две шашки-детонатора или не менее 1000 г детонита, скального аммонита.

Характеристика шашек-детонаторов дана в табл. 15.

§ 21. УПАКОВКА, ТРАНСПОРТИРОВАНИЕ И ХРАНЕНИЕ ВЗРЫВЧАТЫХ МАТЕРИАЛОВ

Взрывчатые вещества (ВВ) и средства взрывания (СВ) принято объе­ динять общим названием — взрывчатые материалы (ВМ).

Вид упаковки ВВ и СВ зависит от их свойств, назначения, ус­ ловий хранения и применения и определяется техническими усло­ виями.

112

В непатронированном виде (россыпью) можно применять относи­ тельно малочувствительные ВВ (аммониты, аммоналы и т. п.). Их упа­ ковывают в бумажные многослойные мешки, битумированные или по­ крытые полиэтиленом (для гигроскопических ВВ) массой 40 — 44 кг. Взрывчатые вещества, имеющие повышенную чувствительность и пре­ дохранительные разрешено применять только в патронированном ви­ де; стандартные патроны для непредохранительных ВВ имеют диаметр 32 мм и массу 200 г, для предохранительных ВВ —диаметр 36 мм и мас­ су по 200 — 300 г. Взрывчатые вещества с повышенной детонацион­ ной способностью выпускают в патронах малых диаметров — 24 — 28 мм. Длина патронов зависит от массы и плотности ВВ. Патроны по­ крывают тонким слоем влагоизолирующей смеси и расфасовывают в пачки или пакеты.

Капсюли-детонаторы упаковывают вертикально по 100 шт. в бумаж­ ные коробки; по пять коробок укладывают в картонные пеналы. По де­ сять таких пеналов помещают в оцинкованные коробки, которые затем укладывают в деревянные ящики, рассчитанные на 5 тыс. шт. капсю­ лей-детонаторов. Гарантийный срок хранения капсюлей-детонаторов 2 года.

Электродетонаторы упаковывают рядами в картонные коробки по 40 — 70 шт. (в зависимости от длины концевиков провода). В одной коробке помещают электродетонаторы, имеющие разность сопротивле-. ний, установленную инструкцией. По десять коробок укладывают в ме­ таллические короба, которые затем помещают в ящики, сделанные из соединенных на шипах деревянных досок толщиной не менее 15 мм.

отрезков покрывают мастикой или надевают на них алюминиевые колпачки. Отрезки ДШ свертывают в бухты. 20 — 24 бухты (1000— 1200м) укладывают в деревянные ящики вместе с инструкцией об условиях применения и хранении данной партии ДШ.

Огнепроводный шнур выпускается отрезками длиной по 10 м, кото­ рые сворачивают в бухты разного диаметра; 25 бухт укладывают одна в другую, связывают в пачку и завертывают в бумагу. Каждая пачка имеет ярлык с указанием марки шнура, даты изготовления, номера упаковщика. Восемь пачек (2000 м) укладывают в деревянные ящики.

Тара для взрывчатых материалов всех видов должна иметь специ­ альную маркировку и отличительные знаки: наименование, № ГОСТа, № партии, месяц и год изготовления, название завода-изготовителя, вес нетто и брутто, предупредительную надпись, отличительную цвет­ ную полосу в соответствии с Едиными правилами безопасности при взрывных работах.

Т р а н с п о р т и р о в а н и е , п о г р у з к у и в ы г р у з к у взрывчатых материалов следует производить под наблюдением специ­ ально назначенного лица в строгом соответствии с требованиями, уста­ новленными Едиными правилами безопасности при взрывных работах. При перевозке или переноске ВМ необходимо помнить, что при не-

113

правильном или неосторожном обращении с ними может произойти взрыв. Особенно опасна совместная перевозка ВВ и СВ, так как при этом возможность взрыва резко увеличивается. Тара ВМ должна быть исправна и запломбирована.

Вес ВМ, перемещаемых подъемно-погрузочными приспособления­ ми, не должен превышать 50% грузоподъемности этих приспо­ соблений.

Все промышленные ВМ по степени опасности при перевозке и хра­ нении разделяют на две группы. К группе I отнесены ВВ с содержанием нитроэфиров более 15%. В группу II входят все аммиачноселитренные ВВ, алюмотол, аммоналы, шашки-детонаторы. Взрывчатые ве­ щества каждой группы следует перевозить и хранить раздельно.

Х р а н е н и е ВМ должно обеспечивать предотвращение их от порчи', самовзрывания и хищения, а также безопасность приема и вы­ дачи их со склада. Тип хранилища, распределение ВМ по хранилищу устанавливаются в зависимости от свойств ВМ. Различные сорта ВМ надлежит хранить раздельно и размещать их так, чтобы обеспечить удобство и безопасность при получении их и выдаче.

Взрывчатые вещества, имеющие пониженную химическую стой­ кость, большую мощность и взрывоопасность или детонаторы, следует хранить в небольших, хорошо проветриваемых, с постоянным темпе­ ратурным режимом хранилищах и размещать на специально оборудо­ ванных стеллажах.

Совместное хранение ВВ и СВ на постоянных складах допустимо лишь в исключительных случаях с разрешения контролирующей орга­ низации при соблюдении особых мер предосторожности.

Предприятия, ведущие взрывные работы, обязаны вести строгий учет прихода и расхода ВВ по формам, установленным Едиными правилами безопасности при взрывных работах.

Каждая партия ВМ при поступлении и в конце гарантийного срока хранения или при нарушении условий хранения должна быть испыта­ на на годность для производства взрывных работ. Контрольные испы­ тания проводят с составлением акта и в строгом соответствии с Едиными правилами безопасности при взрывных работах. Проверяют наружным осмотром состояние тары и соответствие маркировки ВВ, состояние гильз капсюлей-детонаторов и электродетонаторов, оплетки ДШ и ОШ. Определяют наличие эксудации для ВВ, имеющих в своем составе жидкие нитроэфиры, определяют содержание влаги в аммиачноселитренных ВВ. Проверяют способность передачи детонации между патронами ВВ. Испытывают ДШ на безотказность взрывания, водо­ стойкость, влияние повышенной и пониженной температур. Проверяют скорость горения ОШ.

Все ВВ и СВ, не выдержавшие испытаний, подлежат уничто­ жению. На проведенные испытания и уничтожение ВМ в обязатель­ ном порядке должен быть составлен акт.

С к л а д о м в з р ы в ч а т ы х м а т е р и а л о в называют од­ но или несколько хранилищ взрывчатых веществ и средств взрывания

сподсобными сооружениями, расположенными на общей огражденной

иохраняемой территории (рис. 55). Каждый склад ВМ должен иметь

114

Г л а в а VI

ДЕЙСТВИЕ ВЗРЫВА ЗАРЯДА В СРЕДЕ

ИОСНОВЫ РАСЧЕТА ВЗРЫВОВ

§22. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ О ДЕЙСТВИИ ВЗРЫВА ЗАРЯДА В СРЕДЕ

Понятие о заряде взрывчатого вещества

Определенное количество взрывчатого вещества (ВВ), снабженное инициирующим средством и подготовленное к взрыванию, называют з а р я д о м . Величину заряда выражают в килограммах (кг) и обозна­ чают буквой Q.

ивнутренние, помещаемые внутри среды в зарядных выработках.

Квзрываемым средам относят все объекты взрывания: скаль­ ные и нескальные массивы горной породы, отдельные ее куски, каменные, бетонные и другие кладки, мерзлый грунт и лед, древе­ сину, металл, пни и т. п.

По форме заряды выполняют сосредоточенными или удлинен­ ными, по конструкции они могут быть сплошными, прерывистыми, контурными, комбинированными.

Со с р е д о т о ч е н н ы м и называют заряды любой формы с оп­ ределенной степенью компактности, выраженной коэффициентом со­ средоточенности ф ^ 0,4, или заряды, длина которых не превосходит четырехкратной величины« наименьшего размера заряда простой

формы1.* К простым формам сосредоточенных зарядов относят кубическую,

цилиндрическую, шаровую, параллелепипедную; к сложным — крес­ товую, Т-образную и др.

Для сложных форм зарядов коэффициент сосредоточенности опре­ деляют по формуле

0,62

(6)

где Vq — объем заряда, м3;

R — расстояние от центра заряда до наиболее удаленной его точки, м.

Уд л и н е н н ы м и называют заряды, длина которых более чем

в4 раза превосходит их диаметр (при цилиндрической форме такие за­ ряды называют колонковыми) или малую сторону основания параллеле­ пипеда (если заряд имеет форму параллелепипеда). .

1 Д е й с т в и е в зр ы в а с к в а ж и н н о г о з а р я д а , д л и н а к о т о р о г о м е н ь ш е и л и р а в н а

116

Сплошной или прерывистый заряд, состоящий из разных ВВ, явля­ ется комбинированным. Прерывистые или сплошные колонковые заряды, диаметр которых в 2 — 5 раз меньше диаметра скважины, расположенные в ряду в плоскости откоса выемки, контура тоннеля, котлована, называют к о н т у р н ы м и .

Втранспортном строительстве заряды делят еще на о с н о в н ы е

ио т к о с н ы е , в зависимости от места их расположения в поперечном сечении выемки (рис. 56).

Все работы, выполняемые при помощи взрывания зарядов ВВ, на­

зывают в з р ы в н ы м и р а б о т а м и , а совокупность процессов бурения или проходки взрывных выработок, размещения в них ВВ и СВ, взрывания зарядов — б у р о в з р ы в н ы м и р а б о т а м и .

Действие взрыва заряда на окружающую среду

При взрывном превращении ВВ в газообразные продукты взрыва материал среды, окружающий заряд, испытывает тепловое и ударное воздействие, а также давление газов взрыва. Из-за кратковременности действия температурного фактора и большой теплостойкости пород

пластические деформации, разрушение и перемещение материала среды, а также колебания (сейсмическое действие) в обширной зоне, прилегающей к заряду.

Для нескальных горных пород при взрыве заряда ВВ в неограни­ ченном пространстве наиболее характерно вытесняющее и уплотняю­ щее действие, сопровождающееся пластическими деформациями и трещинообразованием в зоне уплотнения, а также колебания некоторой части породы, вызываемые прохождением сейсмической (упругой) вол­ ны. Для скальных пород при взрыве заряда в таких же условиях более характерно измельчение и раздавливание или смятие породы, также сопровождающееся пластическими деформациями в самой ближней, примыкающей к заряду зоне, разрушение породы (хрупкие деформа­ ции) за этой зоной и колебания в более отдаленной зоне, вызываемые упругой волной.

117

Соответственно указанным деформациям и перемещениям в нескаль­ ных породах образуются три характерные сферы: вытеснения, сжатия и разрывов, колебания или сотрясения. В скальных породах образуются сферы (рис. 57) измельчения и смятия (пластических деформаций), разрушения и колебаний.

При достаточно глубоком заложении заряда в среде и относительно небольшой его массе действие взрыва ограничивается внутренней зо­ ной среды и на поверхности последней не проявляется. Заряды, вызы­

ст в и я .

Взависимости от степени приближения заряда к поверхности среды может происходить вспучивание материала среды в верхней час­ ти или образование воронки с разным раскрытием относительно глу­ бины заложения заряда. Часть породы при этом выносится на поверх­ ность — за контур воронки взрыва. Порода в контуре воронки, имею­ щей в твердых средах приблизительно конусное очертание (с опроки­ нутой вершиной), находится в раздробленном состоянии.

Кратчайшее расстояние W от центра заряда до поверхности среды

называют линией наименьшего сопротивления, сокращенно ЛНС. За-

р

ряды, образующие воронку с отношением ^ > 1, называют з а р я д а ­

ми у с и л е н н о г о в ы б р о с а , а с отношением"^ < 1 — заря-

д а м и у м е н ь ш е н н о г о в ы б р о с а .

118

Отношение характеризующее относительную величину раствора

воронки, называют показателем действия взрыва и обозначают буквой п.

Заряды, производящие полное дробление породы с отделением от массива и ограниченным перемещением, в основном в пределах ворон­ ки взрыва, называют з а р я д а м и р ы х л е н и я .

Физические основы механизма разрушения породы взрывом

В результате мгновенно возникающего большого давления на по­ верхность твердой среды, окружающей сосредоточенный заряд, мате­ риал среды, примыкающий к заряду за зоной пластических деформа­ ций, также почти мгновенно сжимается, образуя упруго-сжатый сфе­ рический слой С (рис. 58). Энергия, переданная этому слою при взры­

кругами 1, 2, 3 показано положение, занимаемое ударной волной в от­ дельные моменты времени после взрыва заряда Q. Указанная волна пе­ ремещается радиально, поэтому ее называют также продольной.

Скорость перемещения ударной волны на некотором сравнитель­ но близком расстоянии от центра взрыва становится постоянной, рав­ ной скорости звука в данной среде. Таким образом, ударная волна, или волна сжатия, переходит в обычную упругую сейсмическую волну.

При радиальном смещении сжатого кольцевого слоя С длина его (окружности) увеличивается. Вследствие этого во фронте волны сжа­ тия возникают растягиваю­ щие напряжения.

Напряжения сжатия по длине волны (в направлении движения) неодинаковы: в го­ ловной части они имеют наи- -большие значения, в хво­

распространения ударной вол­ ны) напряжения сжатия обычно превосходят предел прочности породы (предел те­ кучести), вследствие чего про­

119

По мере удаления от заряда энергия ударной волны на единицу объема породы быстро убывает и напряжения сжатия уже не вызы­ вают остаточных деформаций материала среды. Однако растягивающие напряжения превышают предел сопротивления пород растяжению и разрыву, преимущественно в местах ослаблений. Вследствие этого в этих местах образуются радиальные трещины (см. рис. 58). Естествен­ ные микротрещины, имеющие направление, близкое к радиальным, рас­ ширяются и увеличиваются по длине. Такие же трещины, расположен­ ные параллельно или под углом к фронту ударной или упругой волны, вызывают частичное или полное ее отражение, а также преломление.

Дойдя до свободной поверхности среды, волна сжатия также отра­ жается от нее и распространяется в глубь массива, в сторону заряда, как волна растяжения. Это объясняется тем, что в граничной зоне под влиянием волнового напора частицы упруго-сжатого слоя получают возможность свободно перемещаться в сторону открытой поверхности (см. рис. 58) и увлекают за собой материалы соседнего слоя, что и вы­ зывает растягивающее действие, которое передается в свою очередь сле­ дующим слоям породы, вызывая волну растяжения (разряжения) Г, 2'...

Такие же волны растяжения, но местного значения возникают в мас­ сиве породы у поверхностей расслоений и трещин, направленных нор­ мально или под некоторым углом к направлению перемещения продоль­ ной волны сжатия.

В некоторой зоне, близкой к граничной, растягивающие напряже­ ния во фронте волны разряжения, действующие в основном в направле­ нии свободной поверхности, усиливаются вследствие наложения на них растягивающих напряжений хвостовой части волны сжатия (см. рис. 59), образующихся в том же направлении.

Под влиянием растягивающих напряжений, вызываемых отражен­ ными волнами в массиве породы и в граничной зоне, преимущественно

120

л

рение (в сторону свободной поверхности) слой породы с первичными трещинами. При этом происходит раскрытие и расширение сомкну­ тых и несомкнутых трещин и удлинение их, разлом отдельных кус­ ков породы и образование дополнительных трещин. Газы взрыва уве­ личивают и завершают, таким образом, процесс дробления породы.

В трещиноватых массивах пород разрушения от волн напряжений возможны лишь в пределах ближайшей (одной) отдельности при благо­ приятных условиях примыкания. Дальнейшее распространение раз­ рушений в таких породах происходит под действием газов взрыва путем передачи энергии соударением вовлекаемых в движение отдельностей, асимметричным действием на них, вызывающим изгибающий момент и соответствующие напряжения.

По мере отдаления волны сжатия от заряда напряжения, вызывае­ мые ею в породе, резко снижаются. В соответствии с этим и разруши­ тельное действие взрыва в среде с удалением от центра заряда резко уменьшается. В сильно трещиноватых породах это уменьшение особен­ но велико.

Дробление пород в большинстве случаев происходит весьма нерав­ номерно из-за неоднородности строения массива пород и различия их физико-механических свойств. Для получения более равномерного и достаточно интенсивного дробления необходимо скважинные заряды сближать, снижая при этом до.рациональной величины диаметр сква­ жин.

В слаботрещиноватых породах энергия взрыва, передаваемая среде ударной и упругой волной, наиболее значительна, в сильнотрещинова­ тых породах — минимальна.

Под действием удара и давления газов взрыва в неограниченном нескальном массиве образуется «котел» (шарообразная полость), сфе­ рическая поверхность которого представляет тонкий сильно уплотнен­ ный слой грунта, разделенный трещинами разрыва на отдельные час­ ти. С увеличением заряда ВВ объем полости растет, и при ограничен­ ном слое грунта над зарядом количество передаваемой этому слою сре­ ды энергии становится достаточным для выброса грунта и образова­ ния воронки. Разный характер действия взрыва в скальных и нескаль­ ных (связных) породах вызывает образование воронок, отличающихся по форме (рис. 60).

При взрывании удлиненных (скважинных) зарядов на действие взрыва в среде оказывает влияние время прохождения волны детонации по заряду. Например, форма фронта волны сжатия в скальных породах зависит от соотношения скоростей детонации ВВ и волны сжатия в сре-

121