книги из ГПНТБ / Ассонов В.А. Буровзрывные работы учебное пособие для горных техникумов

зависит от его свойств, в то время как, согласно формуле (55), свойства грунта влияют на амплитуду колебаний. Так, например, амплитуды колебаний в слабых водоносных грунтах в 10 и более раз превосходят амплитуды колебаний скальных грунтов.

Период колебаний Т также зависит от расстояний замеряемой точки до места взрыва, что выражается формулой

Т — т 1gг сек.,

где г — расстояние до места взрыва в м;

т—коэффициент пропорциональности, значения которого при­ нимаются по табл. 33.

Как известно, амплитуда колебаний прямо пропорциональна, а

ускорение обратно пропорционально периоду колебаний. Поэтому

отнюдь не следует, что вследствие независимости скорости колеба­

ний от свойств грунта амплитуды и ускорения будут также неиз­

менными для любых грунтов.

Ослабление действия сейсмической волны возможно за счёт разновременности взрывания зарядов, особенно зарядов больших величин, причем время замедления должно быть большим в слабых грунтах и меньшим — в скальных. Величины времени замедления точно не установлены; ранее считалось, что они должны выражать­ ся в секундах. В настоящее время в связи с разработкой и внед­ рением короткозамедленного взрывания установлено, что величина замедления для ослабления сейсмического действия в разных грун­ тах должна выражаться в десятках миллисекунд.

Рассредоточение зарядов, т. е. распределение запаса ВВ по не­ скольким хранилищам (при хранении ВМ) или расположение более мелких зарядов по фронту . (при взрывных работах) не

уменьшает действия сейсмической волны, если расстояния между крайними зарядами примерно равны расстоянию от зарядов до места расположения защищаемого сооружения.

Волна детонации и воздушная ударная волна образуются одновременно при детонации заряда ВВ. В момент взрыва огромное количество сильно нагретых, имеющих колоссаль­

190

ное давление газов расширяется с большой скоростью и подобно

поршню вытесняет окружающий воздух, создавая в нем сильно уплотненный слой. На некотором расстоянии от очага детонации, не превышающем 10—20 радиусов заряда, слой воздуха непрерыв­

по законам газовой динамики передается в окружающее простран­ ство в форме воздушной ударной волны. Скорость распространения

воздушной ударной волны зависит от давления в ней, но всегда превосходит скорость звуковой волны и выражается тысячами

метров в секунду. Воздушная ударная волна, в конечном счете,

переходит в звуковую волну.

По мере удаления от очага взрыва волна продуктов детонации теряет свою скорость быстрее, и воздушная ударная волна, отры­ ваясь от продуктов детонации, начинает самостоятельное существо­ вание. Расширение продуктов детонации продолжается и на рас­ стоянии, превышающем 10—20 радиусов заряда, но скорость этого явления и величина давления в нем падают до такой степени, что, с точки зрения разрушительного действия, уже не представляют интереса.

При взрыве заряда, заключенного в оболочку или засыпанного грунтом, часть энергии расходуется, на сообщение, скорости оскол­

кам оболочки или частицам грунта, причем воздушная ударная волна ослабляется тем больше, чем большее количество массы оболочки или грунта приводится в движение. Наибольшее ослаб­ ление волны наблюдается при грунтах, легко распыляемых взры­ вом (земля, песок и пр.); оболочки, дающие при взрыве крупные осколки, значительно меньше ослабляют энергию волны. Если

взрываются заряды, заложенные в грунт, то интенсивность рас­ пространения ударной воздушной волны ослабевает с уменьшени­ ем величины показателя действия взрыва п. При п, меньшем или равном единице, интенсивность ударной воздушной волны равна нулю, при п=1,5 она едва достигает нескольких процентов от воз­ можной, при п = 3 действие ударной воздушной волны становится заметным, но и в этом случае оно не превосходит 0,1—0,2 от дей­ ствия этой волны при взрыве открытого заряда.

При оценке безопасности взрывных работ важное значение имеет определение расстояний, на которых воздушная волна не проявляет опасного действия на организм человека. Обработка данных наблюдений при различных взрывах показывает, что

безопасным для человека будет расстояние, определяемое по фор­

муле гвмин =5/?.

Это расстояние является минимальным и может быть примени­ мо только в исключительных случаях для персонала, производя­ щего взрывные работы.,В других случаях коэффициент в приведен­ ной формуле рекомендуется увеличивать с 5 до 10.

Определение расстояний гс, на которых сей­ смические колебания грунта, вызываемые взры-

191

вия взрыва, принимаемый по табл. 34;

kc—коэффициент, величина которого зависит от свойств грун­ та в основании охраняемых сооружений; значения прини­ маются по табл. 35.

Если взрывается заряд, расположенный в разных точках (заряд рассредоточен), то в формуле (57) под весом ВВ подразумевается

полный вес всех зарядов (</э ) только в том случае, если расстоя­ ния от отдельных зарядов до охраняемого объекта различаются по

величине не более чем на 10%. При большем различии определе­ ние безопасного расстояния производится по формуле

з _ rc = М V qa ;

в свою очередь величина q3 определяется по формуле

192

производиться для каждого объекта в отдельности; точно так же в отдельности определяется и радиус сейсмически безопасной зоны.

При разной величине зарядов (емкости хранилищ), отличающихся по весу более чем на 15%, следует проверять безопасное расстоя­

ние расчетом по наибольшему отдельному заряду по формуле (57),

принимая, в конечном счете, наибольшее из полученных значений. При раздельном взрывании группы зарядов определение вели­ чины эффективного заряда q3 производится в зависимости от вре­

мени замедления между отдельными взрывами:

а) если время замедления составляет 2 сек. и более, то опреде­

ление гс для каждого взрыва производится отдельно и за безопас­ ное расстояние принимается наибольшее из полученных значений;

б) при короткозамедленном взрывании, снижающем сейсми­ ческий эффект, радиус сейсмической безопасности устанавливает­ ся специалистами.

Изложенная выше методика определения радиусов зон сейсми­ ческой опасности не применима для зданий и сооружений уни­ кального характера (башни, высотные здания, дворцы и т. п.) и для особо сложных технических конструкций, как, например, вися­ чие мосты, гидротехнические сооружения, радиомачты, мощные ветросиловые установки и т. п. В таких случаях, а также если

взрывные работы на данном объекте производятся многократно

(работы на карьерах, строительных площадках и т. п.), а сейсми­ ческое влияние проявляется на здания и сооружения, находящие­ ся в пределах удвоенного радиуса зоны сейсмической безопасности,

вопрос об охране этих зданий и сооружений должен в каждом отдельном случае решаться специалистами.

Определение безопасных расстояний гд, обес­ печивающих невозможность передачи детонации

что заряд, углубленный в грунт, соответствует обвалованному хра­

нилищу ВМ; а открытый заряд, уложенный на поверхности,— хранению ВВ в легких сооружениях и штабелях на открыто распо­

ложенных площадках.

^Таблица 36

Значения коэффициента

Примечание. При хранении других ВВ принимаются переводные коэф­ фициенты соответственно величине работоспособности данного ВВ,

Определение безопасных расстояний производится для каждого из зарядов (хранилищ и штабелей) в отдельности, причем в каче­ стве безопасного для смежных зарядов принимается наибольшее из рассчитанных расстояний. Если пассивный заряд составляется из ВВ различного рода, то при расчете безопасных расстояний зна­ чение коэффициента k принимается для того ВВ, которое обла­ дает наибольшей чувствительностью.

При определении безопасных расстояний от необвалованных

отдельных хранилищ (штабелей) с детонаторами до зарядов (хра­ нилищ, штабелей с ВВ) за активный заряд всегда принимаются детонаторы, и расчет ведется по формуле

гд = 0,06 Vпд ,

где пл—число детонаторов.

Безопасные расстояния между необвалованными хранилищами

детонаторов рассчитываются по формуле

гд = 0,1 Vпд .

При хранении детонирующего шнура 1 м шнура приравнивает­ ся пяти детонаторам. При обваловании одного из хранилищ без­

опасное расстояние уменьшается в 1,5 раза, а при обвалований каж­ дого хранилища — в 2 раза.

Определение расстояний гв безопасных по действию воздушной ударной волны, на которых

194

волна теряет способность наносить поражение заданной интенсив­ ности, производится по формуле _

вреждения; значения kBпринимаются по табл. 37.

Таблица 37

Значения коэффициента k„

* См. § 56.

При пользовании табл. 37 необходимо руководствоваться сле­ дующим:

а) при выборе степени безопасности и значения кв должна учи­ тываться вся совокупность местных условий, причем в сложных случаях в выборе степени безопасности должны участвовать руко­ водитель взрывных работ, представители заинтересованных орга­ низаций, владеющих охраняемыми сооружениями, и представитель непосредственно контролирующей организации

1 Здесь и далее под термином «непосредственно контролирующая организа­ ция» понимается одна из следующих организаций: Госгортехнадзор УССР, Гос­ гортехнадзор РСФСР, Госгортехнадзор БССР, а также горнотехнические инспек­ ции министерств и остальных союзных республик.

13 195

б) при выборе местоположений складов степень безопасности и значение kB должны устанавливаться в зависимости от значимости объектов, расположенных в районе склада; в общих случаях при расчете расстояний до населенных пунктов, авто- и железнодорож­

ных магистралей, крупных водных путей, заводов, складов взрыв­

чатых и огнеопасных материалов и сооружений государственного значения принимается третья степень безопасности; для отдельно

стоящих зданий и сооружений второстепенного значения, авто- и железных дорог с небольшим движением, для особо прочных со­ оружений (железные и железобетонные копры, элеваторы, угле­

мойки и т. п.), а также при расположении складов на высоких бе­

регах (в случае расчета расстояний до крупных водных путей) при­ нимается четвертая степень безопасности;

в) при определении расстояний до линий передач электроэнер­ гии следует исходить из радиуса разлета осколков или обломков породы, так как линии электропередач относятся к разряду конст­ рукций, стойких по отношению к действию воздушной волны;

г) условия, указанные для заряда, углубленного в грунт на свою высоту, могут использоваться при расчете расстояний для об­ валованных хранилищ взрывчатых материалов,

д) коэффициенты в табл. 37 даны не однозначно, а в некоторых пределах; выбор того или иного значения должен производиться

в зависимости от состояния сооружения, для которого устанавли­ вается радиус зоны безопасности:' чем прочнее это сооружение, тем меньшее значение коэффициента может быть принято при рас­ чете в пределах, приведенных в таблице значений;

е) свойства ВВ не учитываются при расчете безопасных рас­ стояний-

Если защищаемый объект расположен за преградой (густой лес, холм), стоящей на пути распространения воздушной волны, то без­ опасное расстояние, определенное по формуле (59) может быть

уменьшено, но не более чем в 2 раза.

При производстве взрывов в узких долинах или проходах меж­

ду стенами (улицы) безопасные расстояния по воздушной волне

должны удваиваться. Если за место взрыва в радиусе, меньшем

1,5 | q, имеются прочные преграды в виде стен, валов и т. п., то в направлении, противоположном этим преградам, радиус безопас­ ной зоны должен удваиваться.

Для уменьшения поражающей способности воздушной ударной

волны принимаются следующие меры:

а) делают пылевидную засыпку наружных зарядов; при слое засыпки, равном не менее чем пяти высотам заряда над всей пло­ щадью его основания и не менее чем шести высотам заряда в ос­ новании засыпки, радиус безопасной зоны может быть снижен в 4 раза; засыпка в слоях, менее удвоенной высоты заряда, для

уменьшения безопасного расстояния по действию воздушной удар­

ной волны не применяется;

б) делают защиту застекления (удаляют оконные рамы или открывают окна и закрепляют их в открытом положении, послед­

196

нее не исключает возможности отдельных случаев повреждения сте­

кол); возможна защита прочными тяжелыми щитами, плотно при­ крывающими оконные проемы;

в) выкладка защитных стен из мешков с песком ийи из ящи­ ков, наполненных землей; это мероприятие может с успехом при­

меняться также и для усиления прочности стен, если взрыв произ­ водится вблизи них.

Заполнение оконных или дверных проемов мешками или ящи­ ками с песком или землей рекомендуется использовать в тех слу чаях, когда требуется защитить от воздушной ударной волны внутреннее оборудование здания. Один ряд нормальных саперных мешков с песком является достаточной защитой во всех тех случаях, когда взрыв не угрожает разрушением стен средней

прочности (стены толщиной до двух кирпичей).

Определение расстояний, безопасных для лю­ дей по поражающему действию осколков или обломков при взрыве, производится руководителем взрывных работ в зависимо­

сти от местных условий применительно к минимально допустимым

197

т. п. при дноуглубительных работах необходимо выставлять оцепление и сигналы на расстоянии не менее 200 м от границы опасной зоны вверх и вниз по тече­ нию реки. Во время лесосплавов сцепление и сигналы вверх по течению реки должны выставляться на расстоянии не менее 500 м.

** При взрывании на косогорах в направлении вниз по склону величина радиуса опасной зоны должна быть не менее 300 м.

*** Радиус опасной зоны при торпедировании может быть уменьшен до 20 м после спуска торпеды в скважину на глубину более 50 м.

За безопасное расстояние для людей окончательно принимается наибольшее из рассчитанных для разных условий (по воздушной волне, разлету осколков).

Безопасные расстояния, обеспечивающие сохранность зданий, сооружений, механизмов и других объектов от повреждения их ос­ колками и обломками, разбрасываемыми взрывом, устанавливают­

ся руководителем взрывных работ с учетом местных условий.

Глава X

СВОЙСТВА ВЗРЫВЧАТЫХ МАТЕРИАЛОВ

)§• 46. Нитросоединения

Из числа нитросоединений при промышленных взрывных рабо­ тах применяются: нитропроизводные ароматического ряда (тро-

198

тил, пикриновая кислота, динитронафталин), нитропроизводные

ароматических аминов (тетрил), а также гексоген.

Перечисленные основные ВВ имеют много общих свойств, отли­ чающих их от промышленных ВВ. Они все являются однородными химическими соединениями, достаточно стойкими при хранении как в холодном, так и в жарком климате; все они представляют собой

бризантные ВВ, частью маломощные (динитронафталин), частью-

средней мощности (тротил, ксилил, пикриновая кислота), частью высокомощные (тетрил, гексоген). ВВ этой группы водоустойчивы

и с большим успехом могут применяться в водонасыщенных грун­ тах. По чувствительности к удару они представлены в широком диапазоне: от малочувствительного динитронафталина до высоко­ чувствительного гексогена; в целом по чувствительности к удару их можно характеризовать как менее чувствительные, чем нитрогли­

цериновые желатинированные ВВ, и более чувствительные, чем аммиачноселитренные ВВ. К трению они сравнительно мало чув­ ствительныОт огня загораются и горят с различной интенсивно­ стью коптящим пламенем. Наличие копоти объясняется резко от­

рицательным кислородным балансом, вследствие чего углерод ча­ стично выделяется в чистом виде. Все ВВ этой группы не допуска­ ются к применению в подземных работах, так как при их взрывча­ том превращении образуется весьма значительное количество ядо­ витых газов. Сами по себе ароматические нитросоединения дейст­ вуют отравляющим образом на центральную нервную систему и на кровь-. Токсическое действие на организм выражается в голов­ ных болях, понижении температуры, расстройстве зрения и нерв­ ной системы; в дальнейшем может наблюдаться расстройство сер­ дечно-сосудистой системы, падение кровяного давления, расшире­ ние кровеносных сосудов, образование застойных явлений во внут­

ренних органах, главным образом в печени и легких, кровоизлия­

ние под кожу, поверхностное разрушение эпидермиса.

Для предупреждения токсического действия при работе с нитро­

производными необходимо тщательно следить за личной гигиеной—

своевременно менять одежду, тщательно мыть руки и лицо. В слу­ чаях острых отравлений рекомендуется вдыхание кислорода, при упадке сердечной деятельности — холод на сердце, возбуждающие средства (камфора, кофеин).

В промышленных взрывных работах отдельные нитросоединения или смеси их, или сплавы находят применение в небольших коли­

чествах на открытых работах, в основном же они используются при производстве промышленных ВВ, куда многие нитропроизводные входят как составные части. Особо большое значение в этом отно­

шении имеет тротил, так как все аммониты, за небольшим исклю­

чением, включают его в свой состав в качестве сенсибилизатора. Не­ которое значение имеет динитронафталин как составная часть ди­ нафталита. В последнее время большое значение приобретает гек­

соген, входящий в качестве сенсибилизатора в высокомощные

(скальные) аммониты. Немаловажное значение имеет тетрил, ко­ торый в промышленности имеет широкое применение в качестве

199