10.2. Взрывные работы

Взрывное разрушение пород применяли в горном деле еще в XVII веке.
Взрыв – чрезвычайно быстрое (взрывчатое) химическое превращение твёрдого вещества в газы, сопровождающееся выделением ударной энергии и образованием сжатых газов, способных производить механическую работу.
Как уже отмечалось выше взрывные работы можно разделить на:
• размещение зарядов ВВ (заряжание);
• взрывание этих зарядов.

ЗАРЯЖАНИЕ

На рудниках, разрабатывающих металлические руды, шпуры обычно заряжают вручную патронированными ВВ при малых объемах отбойки или переносными пневмозарядчиками типа "Курума" россыпными гранулированными ВВ. В забоях с большим числом одновременно взрываемых зарядов заряжают шпуры переносными или самоходными пневмозарядными установками. Механизированное заряжание шпуров и скважин повышает производительность труда взрывников в несколько раз.
Заряжание скважин производят почти исключительно установками для пневмозаряжания типа "Ульба", УЗДМ и  другие.
На многих рудниках применяют комплексную механизацию взрывных работ, начиная со складирования ВВ и ВМ на поверхности и кончая доставкой ВВ и ВМ к забою и размещением их в шпурах или скважинах.
Наиболее распространено механизированное заряжание гранулированными ВВ. Применяемые зарядные установки могут быть переносными, передвижными или самоходными. Они осуществляют зарядку с использованием сжатого воздуха.

ВЗРЫВАНИЕ ЗАРЯДОВ ВВ

Взрыв одиночного заряда в массиве. Процесс взрывного превращения ВВ в газы происходит со сверхзвуковой скоростью и сопровождается возникновением так называемой детонационной волны сжатия. Температура внутри фронта детонационной волны достигает 2000 – 5000 °С.  ВВ переходят в состояние раскаленного сжатого газа с давлением в тысячи мегапаскалей (МПа); при взрывном превращении выделяется мгновенно от 700 до 1000 л газов на один килограмм взрывчатки.

Детонационная волна, дойдя до границы заряда с массивом, вызывает в нем мощную ударную волну, которая распространяется в породе со скоростью звука. Давление сжатия на фронте ударной волны намного выше предела прочности породы пна сжатие, поэтому оно вызывает интенсивное разрушение и возникновение зоны дробления (рис. 10.5.).

Затем вследствие высокого давления газов во взрывной полости начинается ее расширение. Чем больше расширяется взрывная полость, тем сильнее растяжение породы на ее границе. Так как горные породы обладают прочностью на растяжение в 10 – 30 раз меньшей, чем на сжатие, в них появляются и растут радиальные трещины.
Ударная волна, расходясь от заряда в виде сферы, постепенно теряет энергию, и давление на ее фронте становится равным, а затем и меньше прочности породы на сжатие. Поэтому ее в дальнейшем рассматривают в качестве сейсмической волны, вызывающей упругие колебания пород без их разрушения.

Радиальные трещины выходят на поверхность при неглубоком заложении зарядов, поэтому порода продолжает разрушаться под действием отраженной волны растяжения и давления сжатых взрывных газов. Если это давление имеет значительную величину, то газы могут выбросить разрушенную породу из образованной радиальными трещинами взрывной воронки (взрыв выброса).
Взрыв серии зарядов. При одновременном взрывании нескольких зарядов ВВ и небольшом расстоянии между ними в наибольшей степени развиваются радиальные трещины по линии, проходящей через центры соседних зарядов. При этом взрывные полости соединяются и основная часть энергии взрывов затрачивается на откол и отброс породы по линии расположения зарядов, а меньшая – на дробление. Этот эффект используют при проведении горных выработок для получения достаточно гладкого и выдержанного контура (контурное взрывание). При увеличенном расстоянии между зарядами они могут совместно работать на дробление и выброс отбитой породы, образуя сравнительно ровный забой, что обычно и используется при разработке месторождений твердых полезных ископаемых.

При одновременном взрывании значительного числа зарядов могут возникнуть такие нежелательные явления, как разрушение подземных выработок, зданий и сооружений на поверхности, воздушная ударная волна. Поэтому при большой суммарной массе одновременно взрываемых ВВ, как правило, взрывают заряды сериями с замедлением между ними в сотые или тысячные доли секунды. Такое взрывание называется короткозамедленным. При этом масса одновременно взрываемых зарядов уменьшается во столько раз, сколько взрывается серий зарядов.

При отбойке взрывают обычно несколько рядов скважин. При большой площади забоя количество отбитой руды может составлять тысячи, десятки и даже сотни тысяч тонн, а количество взрываемого при этом ВВ – до десятков тонн. Такие взрывы называют массовыми. Для уменьшения разрушительного воздействия массовых взрывов на окружающие горные выработки, сооружения под землей и на поверхности взрывание скважинных зарядов производят по частям с замедлением между рядами скважин и между скважинами в слое. Подготовка массового взрыва занимает несколько смен, причем в это время другие работы в блоке не ведут. Массовые взрывы приурочивают к общерудничным выходным, так как на проветривание выработок затрачивается до 20 ч. После производства массовых взрывов первыми в шахту спускаются горноспасатели, которые берут пробы шахтного воздуха и при необходимости ремонтируют поврежденные выработки.

© Кузьмин Е.В., Хайрутдинов М.М., Зенько Д.К.
"Основы горного дела"

 

 

Запрещается любое копирование и распространение информации без письменного согласия авторов учебника "Основы горного дела" 

ЭКСКЛЮЗИВНЫМ ПРАВО НА ПУБЛИКАЦИЮ ОБЛАДАЕТ "ГОРНОПРОМЫШЛЕННЫЙ ПОРТАЛ РОССИИ"