- •Министерство образования и науки Украины
- •Разрушение горных пород взрывом
- •Содержание
- •Предисловие
- •Раздел I Взрывчатые вещества и средства их инициирования
- •Глава 1
- •1.1. История создания и применения взрывчатых веществ
- •1.3. История развития теории взрыва
- •Глава 2
- •2.1. Понятие о взрыве и взрывчатом веществе
- •2.2. Взрывные реакции. Кислородный баланс
- •2.3. Ядовитые газы взрыва
- •2.5. Детонация вв
- •2.6. Кумуляция
- •2.7. Характеристики (показатели) взрыва
- •Глава 3 Взрывчатые химические соединения
- •3.1. Инициирующие взрывчатые вещества
- •3.2. Нитросоединения
- •3.3. Нитроэфиры
- •3.4. Селитры
- •Глава 4 Промышленные взрывчатые вещества
- •4.1. Общие сведения
- •4.2. Основные компоненты взрывчатых механических смесей
- •4.4. Основы теории предохранительных взрывчатых веществ
- •4.5. Принципы построения предохранительных вв
- •4.6. Определение предохранительных свойств вв
- •4.7. Свойства и рецептура промышленных вв
- •Глава 5
- •5.1. Огневое взрывание
- •5.2. Электрическое взрывание
- •5.3. Электроогневое взрывание
- •5.4. Бескапсюльное взрывание
- •5.5. Неэлектрическая схема инициирования Нонель
- •Раздел II Взрывные работы
- •Глава 6 Действие взрыва заряда вв в горной породе
- •6.1. Классификация зарядов вв
- •6.2. Внутреннее действие взрыва заряда в горной породе
- •6.3. Наружное действие взрыва заряда в горной породе
- •6.4. Сейсмическое действие взрыва заряда на окружающую среду
- •6.5. Баланс энергии вв при взрыве
- •Глава 7
- •7.1. Основные параметры шпурового метода
- •7.2. Коэффициент использования шпуров
- •7.3. Классификация шпуров по назначению
- •7.4. Требования, предъявляемые к буровзрывным работам при проведении горных выработок
- •7.5. Паспорт буровзрывных работ
- •Глава 8*
- •8.1. Расчет заряда для одиночного шпура
- •8.2. Расчет параметров взрывных работ для забоев с одной открытой поверхностью
- •8.3. Расчет параметров взрывных работ для забоев
- •8.4. Расчет параметров взрывных работ для забоя лавы
- •8.5. Расчет параметров взрывных работ для забоев бутовых штреков
- •8.6. Основные правила составления схемы расположения шпуров
- •8.7. Особенности расчета паспортов бвр при проходке вертикальных шахтных стволов
- •Глава 9
- •9.1. Взрывные врубы с наклонными шпурами
- •9.2. Прямые врубы
- •9.3. Комбинированные врубы
- •Глава 10 Короткозамедленное взрывание
- •10.1. Физическая сущность
- •10.2. Параметры для шахт, опасных по газу или пыли
- •Глава 11
- •11.1. Организация и режим производства
- •11.2. Технология производства
- •Глава 12* Специальные виды взрывных работ
- •12.1. Контурное взрывание
- •12.2. Пластовое и внепластовое торпедирование
- •Глава 13
- •13.2. Орошение и осланцевание отложившейся угольной пыли
- •13.3. Предохранительная среда
- •Глава 14 Взрывные технологии при открытых горных работах
- •14.2. Расчет зарядов и ведение взрывных работ методом скважинных зарядов
- •14.3. Производство взрывных работ шпуровым методом и накладными зарядами
- •14.4. Степень дробления горных пород взрывом, способы ее определения и регулирования
- •Раздел III организация производства взрывных работ
- •Глава 15 Хранение взрывчатых материалов
- •15.1. Классификация складов вм
- •15.2. Базисные склады вм
- •15.3. Расходные склады вм
- •Глава 16
- •16.1. Персонал для взрывных работ
- •16.2. Учёт и выдача вм. Документация участка взрывных работ
- •16.3. Подготовка вм к взрывным работам. Маркировка вм
- •16.4. Уничтожение взрывчатых веществ и средств инициирования
- •Глава 17 Транспортирование взрывчатых материалов
- •17.1. Перевозка вм автомобильным транспортом
- •17.2. Спуск вм в шахту
- •17.3. Доставка вм по горным выработкам
- •17.4. Доставка вм к местам работы
- •Глава 18
- •18.2. Особенности организации производства взрывных работ на земной поверхности
- •Глава 19
- •19.1. Затраты на заработную плату
- •19.2. Затраты на материалы
- •19.3. Затраты, связанные с эксплуатацией буровой техники
- •19.4. Стоимость работ буровзрывного комплекса
- •Глава 20
- •20.1. Инструктивно-информационное обеспечение
- •20.2. Функции взрывника (мастера-взрывника) и его помощников
- •20.3. Меры ответственности должностных лиц и персонала взрывных работ
2.6. Кумуляция
Во время прохождения детонационной волны по заряду продукты взрыва движутся вслед за ней со скоростью, значительно меньшей скорости детонации. На поверхности заряда частицы отрываются и разлетаются в стороны с большей скоростью, чем основная масса продуктов взрыва. Опыты показывают, что вблизи боковой поверхности заряда продукты взрыва перемещаются приблизительно под углом 45º к направлению движения детонационной волны (см. рис. 2.3), а по мере удаления от поверхности заряда этот угол значительно увеличивается. По окончании детонации продукты взрыва выходят за пределы заряда в воздух с большой скоростью. Разлет происходит по направлению, почти перпендикулярному к торцевой поверхности заряда. Если в торцевой части патрона сделать углубление (рис. 2.10), то ударные волны (и продукты взрыва как бы преломляются по законам геометрической оптики и, изменив своё направление, входят внутрь углубления. Сталкиваясь, они уплотняются и скорость их значительно повышается, образуется кумулятивный поток элементарных ударных волн и струй продуктов взрыва, имеющий большую энергию. Такое сосредоточение действия взрыва основано на явлении так называемой кумуляции (от латинского слова “куммуляцио” – увеличение).
Скорость кумулятивной струи (потока) составляет 16000, а в некоторых случаях – 30000 м/с. Возникающее при этом давление может достичь порядка 100 тыс. МПа. Мощность кумулятивной струи велика, поэтому заряд обладает значительной пробойной силой.
Эффект кумуляции широко использован в бронебойных снарядах и минах. При взрывании наружными зарядами железобетонных сооружений (рис. 2.11) эффективность взрыва возрастает более чем вдвое. Заряд располагают на таком расстоянии, чтобы фокус кумуляции был на поверхности разрушаемой среды.
Наиболее правильный кумулятивный поток с наибольшим сжатием его и с наиболее удалённым фокусом получается при сферическом кумулятивным углублении. При конусном углублении поток менее сжат, фокусное расстояние также меньше. Диаметр основания кумулятивной полости Dк у торца заряда должен быть на 10…30% меньше диаметра заряда. Чтобы детонационная волна успела сформироваться до подхода к кумулятивному углублению, расстояние от детонатора до него Lк должно быть не менее 2Dк. Толщина металлической оболочки, покрывающей кумулятивную выемку, не должна превышать 1/30 Dк (при литых и прессованных зарядах оболочки может и не быть). В вершине оболочки углубления (особенно при конусной форме) целесообразно делать отверстие диаметром 1/8 Dк.
Вгорном деле кумулятивный эффект использован в капсюлях-детонаторах и электродетонаторах – их металлическая гильза имеет сферическое углубление в торцевой части (для повышения инициирующей способности). В то же время кумулятивные заряды широкого распространения не получили. Это объясняется следующими причинами: патроны ВВ имеют небольшой диаметр, при котором образуется небольшая кумулятивная поверхность, и низкий кумулятивный эффект. При взрывании пород требуется не пробивание отверстия или углубления в породе, а равномерное дробление массива породы, т. е. направление энергии заряда не к дну шпура, а в стороны. Однако использование открытых кумулятивных зарядов для дробления крупных глыб (негабаритов) в некоторых случаях (при благоприятной форме глыб) даёт хороший эффект; расход ВВ снижается в 2…3 раза.