Константин Андреев - Взрыв
В настоящее время только добыча очень мягких пород, например песка или глины, производится без применения взрывчатых веществ, с помощью экскаваторов, скреперов и других машин. Сравнительно слабые породы, например некоторые виды каменного угля, можно отделять от пласта при помощи отбойного молотка. Разработка более крепких пород требует уже более сильные воздействия, которые и получают при помощи взрывчатых веществ.
Применение взрывного метода резко снижает трудоёмкость горных работ. На выломке каменной глыбы для Александровской колонны, установленной в своё время в Петербурге, работа производилась полностью ручным способом; этим делом было занято в течение двух лет 600 человек. Объём колонны в необработанном виде составлял 700 кубических метров. Всего было затрачено 160 000 человеко–дней, или 228 человеко–дней на каждый кубический метр породы. При самых же несовершенных способах взрывания затрата труда составляет лишь 0,4 человеко–дня на кубический метр, а при современных способах она может быть снижена до 0,008 человеко–дня.
Рис. 12. Накладной заряд.Способы ведения взрывных работ разнообразны. Простейший из них — способ накладных зарядов. Как показывает само название, при этом способе заряд взрывчатого вещества просто накладывают на объект, который должен быть разрушен, например на валун (рис. 12), или закрепляют на нём сбоку. Способ накладных зарядов хорош тем, что не требует много времени для проведения взрыва. Основной же его недостаток заключается в очень большом расходе взрывчатого вещества; на кубометр разрушаемой породы его идёт в 10–15 раз больше, чем при других способах, при которых заряд взрывчатого вещества помещается внутри разрушаемого объекта.
Малая эффективность этого способа обусловливается тем, что только в начальный момент газы взрыва производят сильное давление на объект, а затем вследствие расширения газов давление резко падает. Чтобы затруднить и замедлить это падение давления, на заряд обычно помещают так называемую забойку в виде куска сырой глины или другого материала (рис. 13); основное назначение её — задержать расширение газов взрыва и усилить таким образом их разрушительное действие.
Рис. 13. Накладкой заряд с забойкой.При промышленных взрывных работах способ накладных зарядов применяют для дробления валунов при очистке от них полей и при дроблении слишком больших кусков породы, которые иногда могут получаться при её добыче другими взрывными способами.
Наиболее распространёнными являются способы, при которых в массиве делают углубление, заканчивающееся в том месте, где должен быть расположен заряд взрывчатого вещества. После помещения заряда свободную часть углубления — она должна быть не меньше одной трети его длины — заполняют песком, глиной и т. п., преграждая газам взрыва выход наружу. Таким образом, взрыв происходит в замкнутом пространстве, и действие его от этого сильно возрастает.
Форма и размеры углубления могут быть различными. Так, например, при шпуровом способе (рис. 14) углубление имеет цилиндрическую форму, диаметр его составляет 30–50 миллиметров, а длина доходит до 5 метров.
Шпуровой способ широко применяется при проведении подземных подготовительных работ и для откалывания добываемой породы, особенно в тех случаях, когда мощность пластов незначительна.
Однако этот способ, который до недавнего времени был единственным способом ведения промышленных взрывных работ, мало экономичен, так как требует большой затраты труда и. средств на бурение шпуров.
Рис. 14. Шпур с зарядом взрывчатого вещества.Более совершенным в этом отношении является способ котловых зарядов (рис. 15), В донной части обычного шпура путём одного или нескольких последовательных взрывов небольших зарядов получают расширение, называемое котлом. Котёл и часть шпура заполняют взрывчатым веществом; в остальном выполнение работы такое же, как и при обычном шпуровом способе.
Рис. 15. Способ котловых зарядов.При таком способе затрата труда на бурение во много раз сокращается, особенно при шпурах большой (до 9 метров) глубины. Потребность в рабочих–бурильщиках на одном из карьеров при переходе от шпурового способа к способу котловых зарядов сократилась в восемь — девять раз.
Примером успешного применения способа котловых зарядов может служить опыт бригады стахановцев–взрывников П. Орлова, работающих на карьере цементного завода «Гигант» под Москвой, Этот карьер даёт ежегодно свыше миллиона тонн взрыхленной взрыванием породы, идущей на производство цемента.
Стахановцы учли особенности формы котла, который получается в данной породе, и предложили новый способ его заряжания — с помощью сжатого воздуха; этот способ обеспечивает заполнение всего объёма котла взрывчатым веществом. Учёт особенностей каждого уступа и пород, слагающих карьер, точный замер шпуров и котла, тщательность выполнения всех операций обеспечили безаварийную высокопроизводительную работу. Бригада систематически перевыполняет плановое задание и добивается при этом экономии в расходе взрывчатых веществ.
При работе шпуровым способом обычно взрывают одновременно несколько шпуров. Это даёт наилучшее разрушение горного массива. При этом важное значение имеют правильное расположение шпуров относительно обнажённой поверхности породы, друг относительно друга, а также последовательность взрывания.
Для обрушения высоких уступов, имеющих отвесные стенки, применяют способ взрывания колонковыми зарядами (рис. 16), Вдоль края уступа пробуривают ряд вертикальных скважин глубиной, несколько превышаю–щей высоту уступа. Заряд помещают в скважине в виде сплошной или прерывистой колонки (отсюда и название способа). Диаметр скважины, выбуриваемой в породе, гораздо больше, чем при шпуровом способе, — до 250 миллиметров; соответственно больше и глубина канала — от 10 до 30 метров. Заряды, как правило, взрываются одновременно, обычно электрическим способом.
Рис. 16. Способ колонковых зарядов.При прокладке канала в крепком грунте на Вахшстрое в Таджикистане способ колонковых зарядов дал увеличение производительности труда почти в шесть раз по сравнению с обычным способом неглубоких шпуров.
Во взрывном деле применяются также способы массовых взрывов, при которых используются очень большие заряды — весом в тонны, десятки и даже сотни тонн. В зависимости от характера производимой взрывом работы различают взрывы на обрушение, на выброс и на сброс.
В первом случае массив породы дробится действием взрыва, обрушивается за счёт собственного веса, подвергаясь при этом дополнительному дроблению, и размещается вблизи забоя.
При взрыве на выброс порода выбрасывается за счёт энергии взрыва, и в результате образуется выемка — траншея, канал, котлован.
Взрывом на сброс образуют площадки на косогорах и вскрывают пласты полезного ископаемого.
При взрыве на обрушение в нижней части массива проходятся горизонтальные штольни, заканчивающиеся одной или несколькими камерами, В этих камерах размещаются заряды взрывчатого вещества. После зарядки штольни заполняются забойкой. При взрыве порода в нижней части массива выбрасывается, а верхняя её часть под тяжестью своего веса обрушивается в образованное взрывом пространство. Этот способ даёт большую экономию в бурении — до 90 процентов — по сравнению со шпуровым способом.
При взрывах на выброс и на сброс применяют более сильные заряды, чем при взрывах на обрушение. Взрыв здесь должен не только разрушить и раздробить массив, но и выбросить раздроблённую породу с достаточной скоростью, так, чтобы она двигалась расходящимся снопом и была бы поэтому разбросана в стороны от места расположения заряда. Для помещения зарядов при взрыве на выброс проходятся вертикальные углубления — шурфы, от которых отводят горизонтальные штольни, заканчивающиеся камерами для расположения зарядов (рис. 17). При одиночном заряде взрыв образует воронку (рис. 18), а при одновременном подрыве ряда зарядов — траншею. Выброшенный грунт образует гребни по её бокам.
Рис. 17. Размещение заряда при взрыве на выброс.Наибольшие в мире по масштабам и эффективности массовые взрывы были проведены в нашей стране в годы сталинских пятилеток.
Рис. 18. Образование воронки при взрыве на выброс.При одном из крупнейших взрывов, произведённом на Урале близ Коркино 16 июля 1936 года по проекту и под руководством инженеров Папоротского и Селевдева, было взорвано одновременно 1808 тонн взрывчатых веществ, Взрыв должен был сбросить породу, закрывавшую залежи угля, чтобы дальнейшую разработку месторождения можно было вести открытым способом. В том месте, где было намечено произвести взрыв, мощный пласт бурого угля залегал на глубине около 20 метров. Было заложено 36 зарядов на глубину от 13 до 18 метров и на расстоянии до 30 метров друг от друга. Для закладки зарядов были вырыты колодцы, от которых на определённой глубине отводили короткую горизонтальную галерею, заканчивавшуюся зарядной камерой. Одновременный взрыв всех зарядов осуществлялся электрическим способом.
