Файл: Кутузов Б.Н. Взрывное и механическое разрушение горных пород учеб. пособие.pdf

Достоинством камерных взрывов является возможность отбойки больших объемов породы при сложном рельефе местности. Недо­ статки взрывания сосредоточенными зарядами: худшее дробление породы и большая трудоемкость подготовительных работ. В настоя­ щее время этот метод применяют в основном при взрывах на выброс

для данного диаметра, то нижнюю часть шпура или скважины рас­

Рис. 121. Последовательность выполнения работ

в — котловой заряд

скважине образуется камера (котел), позволяющая разместить за­ ряд большей величины (рис. 121). В этом случае шпуры или сква­ жины называются к о т л о в ы м и .

Величина прострелочного заряда зависит от свойств породы и требуемого объема котла. Ориентировочно вес прострелочного за­

1 кг ВВ (см. табл. 24).

Если за один раз не удастся получить необходимый объем котла, то прострелку производят несколько раз с постепенным увеличе­ нием веса заряда. Вес первого прострелочного заряда обычно при­ нимают в шпурах 0,3—0,7 кг и в скважинах 5—10 кг. Прострелочные заряды взрывают с применением патронов-боевиков, которые в вер­ тикальные шпуры и скважины опускают на шпагате, а в горизон-

тальные шпуры досылают забойником. Забойку при простреливании выполняют на величину 0,8—1,25 высоты заряда.

Заряды котловых шпуров рассчитывают как сосредоточенные,

в и к , а з а т е м з а с ы п а ю т о с т а л ь н у ю ч а с т ь з а р я - д а ВВ и п р о и з в о д я т з а б о й к у . Заряжание котлов на­ чинают не раньше, чем через 15 мин после прострелки. Для улучше­ ния дробления породы верхней части уступа в скважину иногда по­ мещают дополнительный заряд ВВ (см. рис. 121).

Существенным недостатком применения котловых шпуров и сква­ жин является трудность управления взрывом: в зависимости^ от свойств породы котлы могут получиться чрезмерно большими и не

выше уровня подошвы, то при взрыве могут оставаться пороги и т. д.

На карьерах Кривбасса хорошие результаты получают при рас­ ширении заряжаемой части скважины до 400 мм при огневом бу­ рении. Казахским политехническим институтом созданы опытные модели расширителей шарошечного типа, позволяющих расширить заряжаемую часть скважины с 243 до 350 мм.

§55. Взрывы специального назначения

Сувеличением масштабов взрывов д л я размещения зарядов требуется соору­

жать дорогостоящий комплекс подземных выработок большого сечения. Р я д задач, к а к , например, дробление больших объемов скальных пород на значитель­ ной глубине, не осуществим с помощью промышленных В В . Поэтому большой интерес представляет использование атомных и термоядерных взрывов д л я пе ­ ремещения и дробления больших объемов породы (данные приведены из публи­ каций материалов США).

Действие ядерного взрыва на среду. Процесс разрушительного действия ядерного взрыва делится н а четыре фазы: фаза ядерных реакций, фаза гидро­ динамического действия, фаза статического действия, фаза терморадиационного последействия.

полости вследствие расширения расплавленных пород. Ударные волны дробят

были превращены в пар , а в радиусе 3,3 м пр и давлении до 400 ООО кгс/см 2 про ­ изошло плавление туфа. Ударная волна дробит породу в радиусе 40 м. П р и этом давление снижается до 1400 кгс/см2 , что в два раза выше предела прочности туфов на раздавливание. Н а расстоянии от 40 до 90 м ударная волна переходит в сейсмическую. Зона упругих деформаций начинается с расстояния 90 м от

Рис. 122. Развитие обрушения полости при ядерном взрыве «Райнир»:

вленный туф стекал на дно полости. Отсутствие вмятин на к а п л я х свидетельствует о быстром твердении капель во время полета в относительно холодной атмосфере полости. Обрушение полости, после того к а к давление в ней понизилось, прои­ сходит вследствие обратного движения стенок в радиальном направлении. Это обрушение происходит по всей поверхности полости и начинается до того, к а к расплавленная масса полностью стечет со стенок. В конце этой фазы происходит обрушение слоев породы, лежащих выше кровли полости, с заполнением послед­ ней раздробленным материалом (рис. 122).

В ф а з е т е р м о р а д и а ц и о н н о г о п о с л е д с т в и я завер­ шается обрушение пород и полностью формируется зона обрушения. П р и этом происходит медленное рассеивание тепла и распад радиоактивных продуктов. Длительность фазы изменяется от нескольких дней до нескольких лет.

Зоны разрушения пород при ядерном взрыве. Разведочными выработками и скважинами установлено, что з о н а р а з р у ш е н и я и м е е т ф о р м у

а

Мощность заряда, кт

то,

то

* 500

Рис. 123. Зависимость размеров разрушений при ядер ­ ном взрыве внутреннего (а) и наружного (б) действия:

1 — зона дробления; 2 — полость взрыва; 3 — диаметр ви­ димой воронки; 4 — глубина заложения заряда; 5 — глубина видимой воронки

до верхней границы зоны разрушения . Она создается п р и обрушении в полость,

ющего действия ударной волны от взрыва заряда на породу. При взрыве «Райнир»

обрушения было следующее. В нижнем разведочном штреке диаметр кусков

кусками породы были заполнены измельченным в порошок и затвердевшим материалом (вскрытие зоны было выполнено через год после взрыва). Горизон­ тальная разведочная выработка, пройденная н а 30 м выше центра взрыва, вошла в область раздробленной породы на расстоянии 23 м от вертикальной оси, проходящей через центр взрыва. Н а этом расстоянии обломки породы диаметром от дециметра до метра были разбиты открытыми трещинами. Затем крупность кусков становилась все меньше и на расстоянии 20 м от вертикальной оси порода имела вид тонко измельченного порошка. На участке зоны обрушения, распо­ ложенном выше центра взрыва, литологические горизонты можно достаточно четко проследить и в дробленом материале.

В водонепроницаемой зоне разрушения находится смятый и спрессованный материал, образовавшийся в результате разрушения туфа ударной водной и по­ следующего уплотнения при расширении первоначальной полости. Степень

разрушенный уплотненный материал зоны дробления. Таким образом, п р и взры­

денной л . н. с , равной 95 м/кт'^3 , уже наблюдалось значительное разрушение

поверхности (взрыв «Бланка»).

Интерес представляет оценка возможности заражения радиоактивными элементами грунтовых вод в результате выщелачивания породы, находившейся в непосредственной близости от взрыва. Исследованиями ученых США уста­ новлено, что если среда, в которой происходит взрыв, содержит в достаточном

выщелачиванию. До 99,5% всех радиоактивных частиц не будут выщелочены из стекловидной массы грунтовыми водами в течение нескольких столетий. Пр и взрыве в карбонатных породах сплавленный материал менее стоек к выщелачи­ ванию, так ка к окиси к а л ь ц и я и магния реагируют с водой.

Расчетами Г. И . Покровского установлено, что через 6—12 месяцев уровень радиоактивности снижается настолько, что обеспечивает безопасную работу