§ 22. Характеристика горных пород по воздействию на них взрыва

Взрывание грунтов и горных пород под водой получило ши­рокое распространение при устройстве траншей для трубопрово­дов и кабелей, при расчистке и углублении фарватеров, рыхле­нии скалы, при дноуглублении и выполнении различного рода аварийно-спасательных работ. Взрываемые грунты и горные по­роды по-разному сопротивляются действию взрыва. Основными свойствами горных пород, влияющими на сопротивляемость взрыву, являются: крепость, вязкость и хрупкость. Ниже приве­дена краткая характеристика этих свойств.

Крепостью горных пород называется свойство сопротив­ляться проникновению в них другого, более твердого тела. Кре­пость породы определяется ее сопротивлением сжатию и про­никновению в породу бура, лома, лопаты и других инструментов и является основным свойством горных пород, характеризующим их с точки зрения податливости разработке взрывным методом. Крепость породы непосредственно влияет на количество ВВ, не­обходимое для разрушения единицы объема породы.

Вязкостью породы называется способность оказывать сопротивление силам, стремящимся разъединить частицы. Более вязкая порода труднее поддается воздействию взрыва и требует большего количества ВВ.

Хрупкостью называется способность породы легко раз­биваться на части при ударе или взрыве. Хрупкая порода легче поддается воздействию взрыва и требует относительно меньшего количества ВВ.

В зависимости от этих основных свойств грунты и горные породы подразделяются на категории от I до XVI. Грунты и по­роды V—XVI категорий относятся к особо плотным и скальным и требуют для своей разработки взрывного метода. Общеприня­тая классификация грунтов и горных пород приведена в прило­жении 9. По этой классификации к каждой категории отнесено от двух до тринадцати наименований различных пород, для каж­дой из них приведен средний вес 1 m^s и допускаемые способы разработки.

§ 23. Действие взрыва заряда

При взрыве заряда ВВ в однородной среде, например в воз­духе, образуется большое количество газообразных продуктов, нагретых до нескольких тысяч градусов. От быстрого повышения температуры газы расширяются и стремятся распространиться во все стороны с большой (сверхзвуковой) скоростью. Предметы и преграды, которые попадают в зону действия движущихся масс сжатого воздуха, воспринимают это как удар.

Явление скачкообразного изменения давления, распростра­няющегося в среде с большой скоростью, называется ударной волной.

По мере удаления от места взрыва давление в движущейся массе сжатого воздуха будет падать за счет расширения его объема и на некотором расстоянии станет равным нормальному атмосферному давлению: С этого расстояния ударная волна уже не действует на окружающие предметы.

Если заряд В В поместить в более плотную однородную среду (например, в грунт) на такую глубину, чтобы действие взрыва заряда не могло преодолеть сопротивление его верхнего слоя, то образующаяся ударная волна произведет удар и распростра­нится во все стороны на одинаковое расстояние. По мере удале­ния от центра заряда действие взрыва будет постепенно умень­шаться, охватывая таким образом объем, имеющий форму шара.

Внутренние слои среды, непосредственно соприкасающиеся с зарядом, подвергаются сильному сжатию и полностью измель­чаются. Эта область имеет также форму шара и носит название сферы сжатия или измельчения. Расстояние от центра за­ряда до границ этой сферы называется радиусом сферы сжатия. Вокруг этой сферы располагаются слои среды, в ко­торой взрывная волна производит дробление и отбрасывание от­дельных частей. Эта область называется сферой выброса. Расстояние от центра заряда до границ этой сферы называется радиусом сферы выброса.

Далее от центра идет сфера разрыхления и тре-щинообразования. В пределах этой сферы взрывная волна уже не в состоянии отбросить в сторону раздробленную среду и действие ее ограничивается лишь образованием трещин.

Объем, включающий все три сферы, носит название сферы разрушения, а расстояние от центра заряда до границ этой сферы — радиуса сферы разрушения или радиуса действия взрыва заряда.

Величина радиуса действия взрыва зависит от величины за­ряда, силы взрывчатого вещества и характера взрываемой среды и не зависит от глубины заряда.

При взрывных работах используется действие взрыва в пре­делах сферы разрушения. Сфера сжатия используется только при взрывании малых зарядов для образования в горных поро­дах пустот (котлов), в которые затем помещают большие за­ряды. Объем сферы сжатия больше объема ВВ примерно в 200— 300 раз. Сфера выброса и разрыхления используется для вы­броса и рыхления (иногда только для рыхления) горных пород; сфера разрушения — для перебивания элементов стальных, бе­тонных и железобетонных конструкций как в надводных, так и в подводных условиях.

Далее сферы разрушения взрывная волна уже не в состоянии нарушить взаимную связь частиц среды и ее действие выра­жается лишь в сотрясении этих слоев. Эта область носит назва­ние сферы сотрясения. За пределами сферы сотрясения соору­жениям и конструкциям не грозят никакие повреждения, и

потому радиус сферы сотрясения называют радиусом безо­пасности.

Величина радиуса безопасности зависит главным образом от веса заряда, рода ВВ и местоположения заряда.