3. Зоны действия взрыва (разрушения): переизмельчения, радиального трещинообразования, сейсмического воздействия.

Монолитные скальные породы разру­шаются, главным образом, за счет энергии ударных волн. В этом слу­чае действие взрыва на разрушаемый объект проявляется в форме ударной волны и последующего квазистатического давления взрыв­ших газов (продуктов взрыва). Взрывная ударная волна, проходящая по разрушаемому материалу, вызывает в нем зарождение системы плоских радиальных и тангенциальных микротрещин, последующим действием газов эти микротрещины развиваются в объемные трещи­ны, в результате чего происходит разделение целого массива на от­дельные куски и отброс разрушенной массы.

В трещиноватом массиве распространение волн напряжений затрудняется. Система трещин оказывает своеобразное экранирующее действие на распространение энергии взрыва. При этом чем больше ширина трещин тем больше экранирующее действие.

Действие отдельного камуфлетного заряда. При действии взрыва на горную породу скорость детонации ВВ значительно выше скорости деформации породы, поэтому поверхность породы на границе за­ряд — порода воспринимает действие взрыва одновременно по всей площади соприкосновения заряда с массивом (рис. 5.13).

Под действием ударной волны происходит сильное измельчение породы или переход ее в квазипластичное состояние. Под действием давления взрывных газов мелкораздробленая или приведенная в квазипластичное состояние порода смещается, в результате чего образуется зона мелкораздробленой переуплотненной породы.

На расстоянии, равном 5—6 радиусам заряда, ударная волна пре­вращается в упругую волну напряжения с более плавным нарастанием и меньшим давлением, а скорость распространения ее снижается до скорости звука в данной породе. Под действием проходящей по породе ударной волны возникают радиальные сжимающие напряже­ния, а за счет смещения породы в волне в радиальном направлении — тангенциальные растягивающие напряжения. Образуется система радиальных трещин (зона трещинообразования — «б» по схеме, пред­ложенной Г. И. Покровским).

Рис. 5.13. Схема разрушения породы камуфлетным зарядом:

а — зона измельчения; б — зона трещинообразования

(1 — зона измельчения породы; 2 — зона основного разрушения

(камуфлетная воронка); 3 — зона трещинообразования; 4 — зона сейсмического

действия; 5 — кривая смещения границы заряд — порода под воздействием взрыва;

6 — волна сжатия; 7 — волна растяжения).

Свободная поверхность существенно влияет на разрушение поро­ды при взрыве. Когда волна напряжений достигает поверхности, то частицы породы начинают двигаться в сторону свободной поверхно­сти, вовлекая все более отдаленные участки [2, 18]. По массиву от по­верхности начинает двигаться отраженная волна разрежения, или растяжения 5 (рис. 5.13 — модель).

Напряжения в отраженной волне противоположны напряжениям волны сжатия. Растягивающие напряжения этой волны вызывают разрушение породы в виде откола, образуется откольная воронка.

Взаимодействие зарядов при мгновенном взрывании. При мгновен­ном взрывании одновременно взрываются несколько зарядов, расположенных друг от друга на таком расстоянии, что они дают общую воронку разрушения. При этом положение зарядов относительно об­наженной поверхности и друг друга определяется тремя следующими показателями: ЛНС, расстоянием между зарядом и коэффициентом сближения зарядов, равным отношению ЛНС зарядов к расстоянию между зарядами (рис. 5.14).

Рис. 5.14. Взаимодействие зарядов при мгновенном взрывании: I и 2 — одновременно взрываемые заряды; А — точка на линии зарядов; В — точка пере­сечений линий зарядов под углом 45°; а — расстояние между зарядами.

От каждого заряда в массиве распространяются волна сжатия и волна растяжения. До встречи волн в точке А эти волны распростра­няются как самостоятельные. При встрече волн в точке А напряжен­ное состояние в этой зоне резко изменяется. Сначала порода усилен­но сжимается, потом при проходе волн растяжения растягивается суммарным напряжением волн. Это вызывает в точке А зарождение новых трещин по линии зарядов, которые интенсивно развиваются навстречу трещинам, идущим от заряда. Явление это приводит к об­разованию, в первую очередь, сквозной трещины по линии зарядов и отделению части массива по линии зарядов без необходимого дробле­ния породы до нужной крупности куска.

В точке В, расположенной на пересечении линий, идущих от за­рядов под углом 45°, происходит взаимное вычитание радиальных и тангенциальных напряжений от соседних зарядов. Поэтому в зоне точки В порода плохо разрушается, эта зона является областью фор­мирования негабаритных кусков.

Эти два явления - быстрое формирование сквозной трещины по линии зарядов и расположение зоны пониженных напряжений, на­ходящейся и зоне взрываемого массива, - приводят к значительному выходу негабарита.