Взрывные работы

Взрывны'е рабо'ты, работы в народном хозяйстве, выполняемые воздействием взрыва на естественные (горные породы, древесина, лёд) или искусственные (бетон, каменная и кирпичная кладка, металлы и др.) материалы с целью контролируемого их разрушения и перемещения или изменения структуры и формы. В. р. осуществляются с помощью взрывчатых веществ (ВВ) и средств взрывания, создающих начальный импульс для возбуждения взрыва ВВ (капсюли-детонаторы с огнепроводным шнуром, электродетонаторы), а также передающих начальный импульс на требуемое расстояние (например, детонирующий шнур ). Для размещения ВВ внутри разрушаемого объекта (заряжания) предварительно создаётся полость (шпур , скважина , камера), как правило, бурением , поэтому совокупность процессов для выполнения взрывов часто называют буро-взрывными работами. Дозированное количество ВВ, помещённое в полость или на поверхность разрушаемого объекта и снабженное средством взрывания, называется зарядом .

  Область применения В. р. обширна, наибольшего объёма они достигают в горном деле: для сейсмической разведки полезных ископаемых; при вскрытии месторождений (например, направленные взрывы на выброс и сброс); при добыче твёрдых полезных ископаемых взрывная отбойка отделяет породу от горного массива, попутно дробя и перемещая её. В строительстве В. р. производят для планировки строительных площадок, рыхления мёрзлых и скальных грунтов, удаления валунов и пней, для образования выемок, котлованов, насыпных и камненабросных плотин, для сооружения дорожных и гидротехнических тоннелей, разрушения временных перемычек и др. В. р. используются при реконструкции для обрушения подлежащих сносу зданий и сооружений, разрушения фундаментов оборудования внутри действующих цехов. В водном хозяйстве В. р. выполняются для углубления дна водоёмов и фарватеров рек, спрямления и очистки русла рек, уничтожения порогов и перекатов, ликвидации заторов льда в период осеннего ледостава, пропуска льда под мостами, охраны от льда сооружений и ликвидации ледяных заторов в период весеннего ледохода и т.п. В полярных условиях В. р. используются для разрушения ледяных полей и торосов, освобождения вмёрзшего в лёд судна и др. В металлургической промышленности В. р. проводят для упрочнения металла, штамповки сложных деталей из листа, резки и сварки металла (см. Взрывное упрочнение металла , Взрывное штампование , Взрывная сварка ), установки заклёпок в труднодоступных местах, очистки литья от окалины и ржавчины, разрушения «козлов» — глыб застывшего металла, дробления шлаков и разделки крупного металлолома. В химической промышленности В. р. служат для корчёвки пней — сырья канифольно-скипидарных заводов. В сельском и лесном хозяйствах применяют валку деревьев взрывом для образования защитных полос, предотвращающих распространение лесных пожаров; В. р. используют: для подготовки пахотных площадей расчисткой их от камней, пней и кустарников; глубокой вспашки; рытья ям под посадку плодовых деревьев; осушения заболоченных мест взрыванием водонепроницаемого слоя; образования канав при оросительных и осушительных работах. В нефте- и газодобывающей промышленности В. р. ликвидируют аварии бурового инструмента; повышают дебит нефти из пласта путём взрывания торпед в скважинах; воздвигают искусственные дамбы и острова в местах подводной добычи; создают подземные хранилища нефти методом уплотнения глинистых грунтов взрывом. Взрывы применяются для ликвидации пожаров нефтяных и газовых скважин.

  Впервые в мирных целях ВВ были применены в 1448—72, когда взрывом пороховых зарядов было расчищено от камней и порогов русло р. Неман. В. р. с применением пороха для добывания руд, по свидетельству президента Берг-коллегии И. Шлаттера (современник М. В. Ломоносова), впервые были проведены в России (1617) и получили распространение в Европе: в Силезии (1627), Чехии (1629), Гарце (1632), Саксонии (1645), Англии (1670), Франции (1679). Более широкому развитию В. р. способствовали: изобретение русским учёным П. Л. Шиллингом (1812) электрического способа взрывания, создание передвижных бурильных машин (1861) и буровых станков, изобретение динамита (1860), открытие тротила (1863) и взрывчатых свойств смеси аммиачной селитры с углеродистыми веществами, выпуск капсюлей-детонаторов (1867). Замена в динамитах всё большей части нитроглицерина аммиачной селитрой, снижая стоимость ВВ и уменьшая опасность обращения с ними, оказала влияние на увеличение объёмов В. р. и улучшение технологии их выполнения. С середины 19 в. получают широкое распространение В. р. для ликвидации ледяных заторов (р. Нева, 1841), углубления фарватеров (р. Буг, Днепровский лиман, 1858, и р. Нева, 1860), корчёвки пней (под Петербургом, 1873), разрушения подводных рифов (Нью-Йоркская гавань, 1885), расчистки лесных участков под пахотные площади (Иркутская губерния, 1913). Возрастание масштабов горного производства в начале 20 в., особенно с развитием открытого способа разработки, потребовало увеличения глубины заложения и величины зарядов ВВ; для этого донную часть глубоких (5—6 м ) шпуров взрывами небольших зарядов расширяли до придания ей формы котла вместимостью несколько десятков кг (так называемые котловые заряды, примененные в 1913 при добывании железных руд в Криворожье). С 1926 на карьерах СССР применяется метод камерных зарядов (массой до нескольких тысяч т ВВ), размещаемых в подземной горной выработке (камере), которую проходят из шурфов, штолен и т.д. Благодаря увеличению количества ВВ на единицу объёма взрываемой горной породы (при котловых и камерных зарядах) стало возможным не только дробление пород, но и выброс их с образованием готовых выемок — траншей, каналов, котлованов. Приоритет в развитии метода взрывания камерных зарядов на выброс принадлежит СССР. Масштаб таких взрывов непрестанно возрастал: 257 т ВВ для образования железнодорожной выемки на Бархатном перевале в 1933; 1808 т ВВ для строительства разрезной траншеи объёмом 800 тыс. м ³ при вскрытии Коркинского месторождения угля в 1936; 3100 т ВВ с образованием канала длиной 1150 м для отвода р. Колонга за пределы шахтного поля Покровского рудника (март1958); 5300 т ВВ для первой очереди камненабросной селезащитной плотины объёмом 1670 тыс. м ³ вблизи г. Алма-Ата (октябрь 1966) и др.

  Камерные заряды получили широкое распространение и при подземной разработке мощных залежей крепких руд системами с минной отбойкой в Криворожье (заряды от 100 до 5000 кг размещаются по возможности равномерно в плоскости отбойки); помимо этого, камерные заряды применяют при разработке целиков и при ликвидации подземных пустот обрушением потолочины. Разнообразному применению метода камерных зарядов и его совершенствованию способствовали методы расчёта величины таких зарядов, разработанные М. М. Фроловым и М. М. Боресковым на основе опыта минной войны при защите Севастополя (Крымская кампания 1853—1856) и позднее развитые в работах Г. И. Покровского (50-е гг. 20 в.). Для экспериментальной проверки влияния положения центра тяжести перемещаемого массива на эффективность взрывов на выброс АН СССР в 1957 выполнены опытные взрывы зарядов от 0,1 до 1000 т ВВ. Эти эксперименты были положены в основу расчёта зарядов выброса учётом силы тяжести и определения предельной глубины их заложения.

  Совершенствование буровых станков позволило увеличить диаметр и глубину скважин на карьерах, появилась целесообразность отказа от сосредоточенных камерных зарядов и перехода к скважинным зарядам. В СССР этот метод впервые применен в 1927 при разработке крепких гранитов на строительстве Днепровской ГЭС и получил быстрое распространение на карьерах; с 1935 метод скважинных зарядов применяется при подземной разработке мощных рудных месторождений. Первоначально на карьерах применяли вертикальные скважины, располагаемые в один ряд, в этом случае равномерность дробления породы взрывом была недостаточной, и негабаритные куски, превышающие размеры ковша экскаватора, требовали вторичного взрывания. Совершенствование вторичного взрывания осуществлено резким уменьшением величины заряда и заполнением свободного пространства шпура водой (так называемый гидровзрывной способ), покрытием наружного заряда пластикатовым пакетом с водой или применением наружных зарядов с торцевой кумулятивной выемкой. Во всех случаях достигается значительное уменьшение радиуса опасного разлёта осколков. Вода в качестве среды, передающей энергию взрыва деформируемому объекту, и кумулятивные заряды нашли применение также при В. р. по металлу. Начиная с 1923 в СССР В. р. применяли для дробления крупных металлических деталей, в частности для резки листового металла; в дальнейшем эффективность резки была повышена применением ВВ в патронах с продольной кумулятивной выемкой.