Работа № 7. Взрывные работы при возведении земляного полотна.
7.1. Ознакомиться с общими понятиями о взрывных работах.
Под взрывом взрывчатого вещества (ВВ) понимают чрезвычайно быстрое химическое превращение вещества, сопровождающееся выделением энергии, образованием ударной волны и сжатых газов, способных производить механическую работу.
Взрывчатые вещества - это химические соединение или механические смеси, способные под влиянием внешнего воздействия изменять свое состояние с большой скоростью, образуя сильно сжатые газообразные продукты и выделяя энергию. Продукты взрывчатого разложения, воздействуя на окружающую среду, возбуждают в ней ударную волну или волну напряжений, и расширяясь, производят работу по механическому перемещению материала. По физическому состоянию ВВ различают: газовые смеси; смеси твердых или жидких веществ с газами; жидкие вещества; жидкие смеси; смеси жидких и твердых веществ - динамиты; твердые соединения или смеси (тринитротолуол и т.д.). Наибольшее распространение при строительных работах получили взрывчатые смеси из твердых ВВ. Взрывчатые смеси имеют в своем составе вещества, богатые кислородом - аммиачную, натриевую, калиевую селитры, жидкий кислород и т.д., а также горючие вещества - алюминий, магний, серу, уголь, древесную муку.
Заряд - это заранее рассчитанное по массе и форме размещения ВВ, уложенное в зарядную полость и снабженное инициатором взрыва. Заряды бывают наружные и внутренние. Наружными (накладными) называются такие заряды, которые размещаются на поверхности разрушаемого объекта. Внутренними — заряды, помещенные внутри разрушаемого объекта.
Для размещения заряда ВВ во взрывной среде, в ней образуют глубление, называемое взрывной выработкой: шпур, скважина, котел, камера, рукав.
Шпур - это цилиндрическое углубление в среде диаметром до 75 мм, глубиной (длиной) до 5 м.
Скважина - такое же углубление, но большего диаметра при глубине до 5 м или любого диаметра при глубине больше 5 м.
Котловые шпуры и скважины имеют в своем основании уширение - котел.
В железнодорожном строительстве при образовании выемок взрывным методом преимущественно используются скважины.
Процесс образования шпуров и скважин называется бурение, а работы -буровыми.
При выборе взрывчатого вещества исходят из требований безопасности его транспортировки, хранения и обращения. В наибольшей степени этим требованиям соответствует аммонит.
Приспособления или устройства при помощи которых производится взрывные работы называются средствами взрывания. К ним относятся огнепроводный шнур (ОШ) и средства его зажигания, капсюли-детонаторы, электродетонаторы и детонирующий шнур (ДШ).
В зависимости от формы различают сосредоточенный заряд, имеющий форму шара, куба или иную форму, но с отношением высоты заряда к его ширине (диаметру) меньше 5 или удлиненный, если это отношение больше 5.
По структуре заряд может быть сплошным, если он расположен в зарядной камере без промежутков, и рассредоточенным, если он разделен на части промежутками из какой-либо среды.
При взрыве сосредоточенного заряда в плотной и однородной среде у поверхности зарядной камеры возникают максимальные напряжения, уменьшающиеся по мере удаления от нее. Различают следующие сферы действия взрыва (рис. 7.1.): сферу сжатия (уплотнения) или измельчения - пространство, в пределах которого среда измельчается (в скальных породах) и уплотняется ( в пластичных породах); сферу разрушения и разрыхления, в пределах которой среда раздробляется на отдельные куски, сферу колебания, в пределах которой среда испытывает только упругие колебания.
Проставить номера позиций на рис. 7.1.
Рис.7.1. Сфера действия заряда в среде.
- сфера сжатия (уплотнения); - сфера разрушения (рыхления);
- сфера колебания.
Практически резких границ между этими сферами нет. Обычно первые две из них называются сферой разрушения, а радиус ее R — радиусом разрушения.
Заряд, взрыв которого не оказывает влияния на обнаженную поверхность взрываемой среды, а образует только котел, называется зарядом внутреннего действия (рис. 7.2.1.). Если при взрыве радиус сферы разрушения значительно превышает расстояние от центра заряда до обнаженной поверхности АБ (рис. 7.2.2.), то будет наблюдаться разрушение среды в пределах
конусообразной воронки и ее вспучивание в сторону этой поверхности. Такой заряд называется зарядом нормального рыхления (дробления), его действие - наружным, а образуемый конус (воронка) взрыва - воронкой рыхления.
Рис. 7.2. Эффект взрыва заряда:
1 - внутреннего действия; 2 - наружного действия (рыхление);
3 - наружного действия (выброс).
Если же при наружном действии заряда радиус R значительно превышает W, то происходит не только разрыхление, но и выброс части породы в сторону обнаженной поверхности (рис. 7.2.3.), образуемый при этом конус (воронка) называется конусом выброса или воронкой выброса, а заряд - зарядом выброса.
Различают следующие геометрические элементы воронки взрыва (рис. 7.2.): радиус воронки взрыва R (рыхления или выброса) - радиус окружности верхнего основания воронки; линию наименьшего сопротивления (ЛНС) W - кратчайшее расстояние от центра сосредоточенного заряда до обнаженной поверхности; видимую глубину воронки взрыва Р – расстояние от поверхности породы, упавшей обратно в воронку после взрыва, до обнаженной поверхности.