Файл: Покровский Г.И. Взрыв и его применение.pdf

нию воронки, глубина которой близка к глубине заложе­ ния заряда. Диаметр (ширина) воронки на поверхности может получиться различным.

Чтобы получить воронку заданных размеров, заряд обычно рассчитывают по формуле, основанной на опытах, проведенных еще во второй половине прошлого века из­ вестными русскими инженерами-взрывниками Бореско­

вым и Фроловым. Эту формулу можно написать в таком виде:

С = К (0,4й3 + 0.075D3).

Здесь С — вес заряда (в килограммах), необходимого для получения воронки диаметром D метров; h — глубина заложения заряда в метрах; К— коэффициент, зависящий от прочности и плотности взрываемой среды. Для песка

К — 0,8, для глины К = 1,2, для известняка К = 1,5, для гранита К = 1,7.

НАПРАВЛЕННЫЙ ВЫБРОС ВЗРЫВОМ ГРУНТА И ГОРНЫХ ПОРОД

Воронки при взрыве зарядов, помещенных в грунте, горной породе, бетоне, получаются потому, что при рас­ ширении взрывных газов некоторая часть среды, окру­

жающей заряд, приобретает такие большие скорости, что поднимается на значительную высоту и разбрасывается в стороны. Такое действие взрыва используется при строи­ тельстве каналов, выемок для железнодорожных путей, при добыче полезных ископаемых — угля, руды и т. д. Этот же способ издавна применяется и в военном деле при

минно-взрывных работах. Еще в 1552 г. при осаде русскими

войсками города Казани была проведена штольня под одну из главных башен казанского кремля. В штольню зало­

жили заряд пороха и произвели взрыв, разрушивший башню, что способствовало успеху осадных работ и уско­

рило взятие города.

Несмотря на столь длительную практику, действие взрыва в грунте до последнего времени не было изучено в достаточной степени. Взрыв применялся как сила, дейст­ вующая стихийно и способная осуществлять только самые простые работы. Достаточно сказать, например, что на по­ лезную работу выброса грунта обычно затрачивается только от 1 до 5% громадной энергии, выделяемой при

взрыве. Такое состояние техники взрывного дела сохрани­

46

лось в общем до настоящего времени во всех капиталисти­ ческих странах.

Иначе дело обстоит в Советском Союзе. Уже во время

первой и второй пятилеток потребность в повышении про­ изводительности взрывных работ привела советских уче­ ных и инженеров к совершенно новым способам управле­ ния энергией взрыва при выбросе грунта. Оказалось воз­ можным создать способ направленного выброса грунта взрывом.

Стрелки изображают скорости выброса грунта при взрыве

торой глубине в грунте. Выделим для этого в грунте ряд пирамид, сходящихся вершинами к заряду и выходящих своими основаниями на поверхность земли (рис. 17). Чем больше расстояние от заряда до поверхности грунта, тем больше масса соответствующей пирамиды. При взрыве давление взрывных газов передается равномерно во все стороны. Однако ввиду того что масса различных пира­ мид различна, скорости, сообщаемые им взрывом, оказы­

ваются также неодинаковыми. Наибольшую скорость по­ лучает грунт вблизи кратчайшей линии, идущей от заряда к поверхности. Чем дальше от этой линии расположен грунт, тем медленнее он двигается. В первом приближе­ нии можно принять, что скорость выбрасываемого грунта обратно пропорциональна кубу расстояния от заряда до

поверхности земли по соответствующему направлению.

Вследствие неравномерного распределения скоростей

47

энергия взрыва также распределяется в грунте неравно­ мерно. Наибольшее количество энергии взрыва концентри­ руется вблизи кратчайшей линии, соединяющей заряд с поверхностью грунта и называемой линией наименьшего

сопротивления. Вдоль этой линии грунт выбрасывается с наибольшею скоростью и может лететь на наибольшее рас­ стояние (рис. 18).

Рис. 18. Выброс грунта при взрыве

При горизонтальной поверхности грунта наибольший

выброс идет вверх, что обычно не представляет особенного интереса с практической точки зрения. Если необходимо выбросить грунт по какому-либо иному направлению, то это можно сделать, изменив направление линии наимень­

шего сопротивления.

Самый простой способ решения такой задачи состоит в том, чтобы произвести взрыв и получить воронку на от­ косе (рис. 19). Вследствие того что здесь поверхность грунта наклонена в определенную сторону, линия наимень­

шего сопротивления будет наклонена в ту же сторону и самый сильный выброс грунта произойдет по наклонному

48

направлению. Подбирая величину заряда, можно выбро­ сить грунт в необходимом направлении на большее или меньшее расстояние.

Этот способ дает возможность устраивать дамбы, пере­ мычки и плотины на небольших реках. Так как падающие массы грунта практически мгновенно перекрывают реку и грунт не уносится водой, то можно перекрывать самые

Рис. 19. Распределение скоростей при взрыве заряда в грунте вблизи откоса. Наибольшая скорость выбрасываемого грунта направлена по линии наименьшего сопротивления

быстрые реки, что нельзя сделать иным способом в такой

краткий срок.

Однако не всегда имеется откос, наклоненный в нужную сторону. В таком случае его можно создать искусственно при помощи вспомогательного заряда, дающего воронку вблизи места, где расположен главный заряд. Если поло­

жение, размер и форма воронки от взрыва вспомогатель­ ного заряда выбраны правильно, то линия наименьшего сопротивления, идущая от основного заряда, будет направ­ лена в сторону откоса вспомогательной воронки и выброс грунта пойдет в основном в эту сторону (рис. 20). Если взрыв подводный, то вспомогательный заряд можно взо­ рвать в воде сбоку от основного заряда за соответствую­ щее время до взрыва основного заряда, который взрывается после того, как воронка от вспомогательного взрыва достиг­ нет максимальных размеров.

Направленное действие взрыва и направленный выброс грунта могут быть получены также, если вблизи заряда

49

Имеется какая-либо полость, например пустой ящик. Ос­ новная энергия взрыва направляется в сторону этой поло­

сти (рис. 21).

Такой способ взрыва направленного действия приме­ няется, например, при расчистке русел рек, когда прихо­ дится перерезать различные металлические стержни —

старые металлические сваи, рельсы, части старых мостов и

иные детали. Для этого к ним привязывают заряд взрывча­ того вещества и небольшую полость (закрытую жестяную банку, пустую бутылку) или просто не успевший еще на­

мокнуть кусок дерева. При взрыве привязанные предметы мгновенно раздавливаются, чем обеспечивается ослабление сопротивления воды действию взрыва. В результате дейст­ вие, производимое взрывом, значительно возрастает, и можно получить необходимые разрушения, применяя зна­ чительно меньшее количество взрывчатого вещества. При таком взрыве заметно ослабляется также ударная волна, идущая в окружающую среду, что позволяет производить взрывные работы сравнительно близко от судов, гидротех­ нических сооружений и мостов.

Таким образом, можно утверждать, что расположенные

соответствующим образом выемки или полости в плотных средах являются отличным средством управления направ­ ленным выбросом и разрушающим действием взрыва.

50

Пойдем дальше в рассмотрении условий направленного взрыва. Можно образовать, например, цепочки из зарядов,

взрываемых последовательно. При взрыве первого заряда цепочки образуется полость в грунте, направляющая вы­ брос грунта при взрыве следующего заряда. Это даст воз­ можностибросить грунт на значительное расстояние вдоль

линии цепочки зарядов. Если расположить цепочки заря­

дов сходящимися линиями, то в одном месте при взрывах

k—- Линии указывают направления движения

среды (грунта) при взрыве

Рис. 21. Влияние полости (пустого ящика) на движение грунта при взрыве. То же самое полу­ чится при взрыве в воде

соберутся значительные массы грунта. Так можно быстро построить перемычку и плотину на горной, быстро текущей реке (рис. 22 и 23).

Примером блестящего использования данного способа

является следующий случай. Весной 1948 г. на одной из горных рек Узбекистана был чрезвычайно сильный паво­ док. Вода прорвалась в оросительные каналы, размыла холмы, являющиеся водоразделом, и прорвалась в ущелье, прегражденное дамбой. Бурный поток грозил снести дамбу

и затопить два районных центра, много селений и значи­ тельные площади ценных хлопковых посевов. Несмотря на привлечение к работам большого числа людей и различ­ ных технических средств, скоро стало ясно, что удержать воду, увеличивая высоту дамбы в ущелье путем насыпа­ ния грунта, невозможно. Тогда было решено применить направленный выброс грунта. При помощи такого выброса

51

был остановлен, и возможность катастрофы предотвра­ щена.

Этот случай является образцом умелого применения

советской взрывной техники в неожиданных и сложных условиях.

Рис. 23. Расположение зарядов в плане при создании плотины направленным взрывом (стрелки показывают направление пе­ реброски грунта взрывами)

Направленные взрывы из нескольких зарядов были ис­ пользованы под руководством советских специалистов в Китае при постройке железной дороги Баоцзи-Ченду, кото­ рая прокладывалась по очень пересеченной местности. На одном из участков этой дороги мощными взрывами разру-

54

Шили хребет, образовывавший резкую излучийу реки, за­ ставив последнюю направиться по новому руслу (рис. 24). В результате отпала необходимость в постройке двух больших мостов; железная дорога прошла по насыпям, соз­ данным взрывами. При выполнении этих работ использо­ вались заряды обычных взрывчатых веществ весом в де­ сятки и сотни тонн.

Интересен пример применения направленного выброса грунта при перекрытии реки Терек вблизи Моздок, произ­ веденный в начале 1959 г. Здесь требовалось создать пло­

Рис. 24. а} Излучина реки на пути строительства желез­ ной дороги Баоцзи-Ченду до проведения взрывных работ, б) То же место после проведения взрывных работ и про­ кладки железнодорожного пути

тину, входящую в состав гидротехнического узла, направ­ ляющего воду в Терско-Кумский оросительный канал. Пло­ тина была создана путем последовательного взрыва не­ скольких зарядов общим весом в 160 тонн. Сначала взор­ вали группу зарядов, расположенных в откосе крутого бе­ рега реки намного выше места расположения основной плотины. Движение грунта, выброшенного этими взрывами, показано на рисунке на обложке этой книги. При падении грунта в воду на реке возникла мощная волна, и вода

была выброшена в стороны не только туда, куда упал грунт, но и на место основной плотины. Когда это произо­ шло, то по заранее разработанной программе взворвали основную группу зарядов. Брошенный этим взрывом грунт

упал на участок русла Терека (освобожденный в это

55

время от воды) и образовал основной массив плотины, плотно примкнув к основанию. Таким путем оказалось

возможным менее чем за одну минуту не только пере­

крыть течение довольно полноводной реки, но и создать

законченный массив плотины, не требующий каких-либо доделок, кроме проведения дороги по верхнему гребню.

В еще больших масштабах метод направленных взры­ вов может быть использован в горном деле. Как известно, в настоящее время наиболее эффективным способом до­ бычи полезных ископаемых является разработка их в от­ крытых карьерах, где можно применять самую мощную буровую и экскаваторную технику, любые транспортные средства. Прогрессивность этого способа предвидел еще

В. И. Ленин. В ноябре 1919 года В. И. Ленин писал: «Предлагается коллегии Главугля принять безотлагатель­ ные меры к доставке в Челябинск двадцати экскаваторов для всемерного усиления открытой разработки каменно­ угольных копей еще этой зимой...» *

Для устройства карьеров приходится удалять огромные

массивы породы, прикрывающей пласты руды или угля. Наиболее быстро и экономично решить эту задачу можно с помощью направленных взрывов. При этом возможно применять заряды взрывчатых веществ весом в тысячи и даже десятки тысяч тонн.

ВКитае с помощью советских специалистов были про­ изведены подобные взрывы в районе севернее Ланьчжоу.

Вначале была взорвана группа компактно распределенных

вгорном хребте зарядов общим весом 1640 тонн, затем — около 4000 тонн и, наконец, 31 декабря 1956 г. произведен самый крупный взрыв зарядов общим весом 9200 тонн.

ВСоветском Союзе разработаны проекты еще более мощных направленных взрывов. Эти взрывы, как и взрывы, осуществленные в Китае, должны быть применены также для получения огромных карьеров для открытой добычи руд

металлов.

Взрывные работы больших масштабов, проводимые в Советском Союзе и Китайской Народной Республике, в последнее время обратили на себя внимание инженеров и ученых в капиталистическом мире. В 1959 г. в США на побережье Тихого океана была подорвана огромная скала Рипль-Рокк, заграждавшая проход судам через пролив

Сеймура. Для подрыва скалы были построены подводная

* Ленинский сборник, XXXIV, ОГИЗ, 1942, стр. 241.

56