9.3 Підривні роботи.

Сучасні вибухові речовини винайшов Нобель у XIX столітті. Підривні роботи виконують з використанням енергії вибуху. При вибуху в шпурі або свердловині відбувається миттєве хімічне перетворення вибухової речовини. При цьому утворюється велика кількість газів, об’єм яких збільшується в сотні разів за тисячні частки секунди. Зрозуміло, що завдяки енергії газу гірська порода розпушується і розкидається.

За характером дії вибухові речовини поділяють на метальні та бризантні. Метальні мають порівняно невелику швидкість підривного розкладання. Тиск газів зростає поступово, що забезпечує значне розкидання гірської породи. Бризантні (роздроблювальні) вибухові речови­ни мають велику швидкість вибухового розкладання. Тиск газів зростає миттєво, що призводить до різкої короткочасної дії на породу. Гірська порода внаслідок цього краще подрібнюється і не розкидається на знач­ну відстань від місця вибуху.

У дорожньому будівництві використовують в основному аміачно-селітренні вибухові речовини. Вони мають малу чутливість до ударів, нагрівання й тертя, що забезпечує безпечне виконання підривних робіт. Недоліки цих речовин - велика гігроскопічність і злежувальність (при вмісті вологи 5-8% вибухові речовини втрачають вибуховість). Проте мокрі речовини можна підсушити і вони стають придатними для подальшого використання.

Існує два способи підривання: вогневий і електричний. В першому випадку використовують капсуль-детонатор і вогнепровідний шнур (бік-фордів). Другий спосіб ґрунтується на підриванні вибухової речовини за допомогою електродетонатора, з’єднаного детонуючим шнуром з підрив­ною машиною. Прогресивнішим і безпечнішим слід вважати електричний спосіб. Він дає змогу виконувати коротко-уповільнене підривання, що особливо цінно при виконанні спрямованих вибухів. При вогневому способі значно менша швидкість підривання, існує більша ймовірність ут­ворення зарядів, які не вибухнули.

Дія вибуху залежить від розміщення заряду в масиві породи, кількості вибухової речовини і властивостей та стану гірської породи (міцність, тріщинуватість тощо). Найменшу відстань від заряду до відкритої поверхні називають лінією найменшого опору (W_оп) (рис. 9.2). Ця величина є однією з основних характеристик при розрахунках заряду.

При підриванні заряду в масиві гірської породи утворюється воронка, розмір якої визначається об’ємом підірваної породи. Показник дії вибуху визначають за формулою

, (9.1)

де r - радіус воронки.

Розрізняють воронки нормального (n=1), підсиленого (n>1) , і зменшеного (n<1) викиду. При n < 0,75 заряд лише розпушує гірську породу. Дія такого заряду не сягає денної поверхні. Його назива­ють камуфлетним.

Рисунок 9.2 - Схема підривної воронки: 1 - заряд ВР; 2 - сфера стиску; 3 - сфера викидання; 4 - сфера розпушування; 5 – сфера струсу; R - радіус дії вибуху; r - радіус воронки; W_оп - лінія найменшого опору.

Найчастіше підривання скельних ґрунтів і розбирання підірваної дороги виконують уступами висотою 2-3 м при закладанні шпурів 6-10 м - при закладанні свердловин. Шпури і свердловини закладають у шаховому порядку паралельно фронту уступу (рис. 9.3, б). Об’єм підірваної породи беруть пропорційним до сфери руйнування і кількості відкритих поверхонь:

, (9.2)

де К_П - коефіцієнт, який враховує кількість відкритих поверхонь (К_П =0,4 - для однієї відкритої поверхні; К_П =0,8 - для двох, К_П=1,3 - для трьох);

Н - глибина розміщення заряду або висота уступу, м.

При шпуровому способі підривання порід параметри вибуху можна розрахувати за такими формулами. Лінія найменшого опору

, (9.3)

де 8,2 - діаметр шпура, дм;

Δ - щільність вибухової речовини в за­ряді, кг/дм³;

т - відносна відстань між шпурами (1...1,5 м);

q_p - розрахункові питомі витрати вибухової речовини, кг/м³ підірваної по­роди (для вибуху розлущування він дорівнює 0,30...0,90 кг/м³, для вибуху на викид - 1,35...2,55 кг/м³).

Рисунок 9.3 - Схема розміщення шпурів на уступі: Н - висота уступу; W_on лінія найменшого опору; L - глибина закладання заряду; а - відстань між шпурами в ряду; b - відстань між рядами шпурів.

Відстань між шпурами (рис. 9.3, а) в ряду при електричному способі підривання, м,

(9.4)

при вогневому

(9.5)

Відстань між рядами шпурів, м,

, (9.6)

Глибина шпура, м,

, (9.7)

де Н - висота уступу, м.

Величина заряду

. (9.8)

Прогресивним є спосіб короткоуповільненого підривання, при якому заряди підривають у певній послідовності з певним інтервалом у часі (соті частки секунди). Наступний вибух відбувається тоді, коли части­на породи від попереднього вибуху перебував у повітрі. Отже, наступний вибух відбувається в дещо полегшених умовах - при відкритій поверхні підірваного масиву і залишкових напруженнях від попереднього.

При короткоуповільненому підриванні параметри вибуху визначають за такими формулами:

, (9.9)

де К - коефіцієнт тріщинуватості (для монолітних порід К_Т= 1,0; для сильно тріщинуватих К_Т= 1,25); γ - об'ємна маса породи, кг/м³;

. (9.10)