Взрыв

6. ПРИМЕНЕНИЕ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ В НАРОДНОМ ХОЗЯЙСТВЕ

Третий год американо–английские империалисты ведут агрессивную войну в Корее, Более семи лет французские колонизаторы продолжают разбойничью войну во Вьетнаме, которую французский народ справедливо назвал «грязной войной». На беззащитное население мирных го–родов и деревень современные людоеды обрушивают сотни тонн бомб и артиллерийских снарядов.

Страшная весть о новом злодеянии американских империалистов облетела весь мир летом 1950 года, когда стало известно, что оккупанты заложили систему зарядов взрывчатых веществ в долине реки Рейна вблизи скалы Лорелеи; взрыв этих зарядов должен закрыть путь воде и вызвать на огромных пространствах в верхней части Рейнского бассейна наводнение, грозящее жизни миллионов людей.

Английские пираты превратили немецкий остров Гельголанд в объект для варварской прицельной бомбардировки с воздуха.

Так империалистический лагерь во главе с США использует взрывчатые вещества не только для продолжения грязных грабительских войн и массового уничтожения мирного населения, но и для развязывания новой войны, направленной в первую очередь против СССР и стран народной демократии.

В противоположность такому использованию взрывчатых веществ, в нашей стране, а также в странах народной демократии взрывчатые вещества широко используются в огромном мирном строительстве; направленном на благо людей, на создание изобилия культурных и материальных ценностей.

Самый старый и основной потребитель взрывчатых веществ в нашем народном хозяйстве — это горная промышленность. При добыче полезных ископаемых их приходится отделять от массива в виде кусков таких размеров, которые удобны для погрузки и перевозки, а также для последующей обработки.

До XVII века Эта работа производилась без помощи взрывчатых веществ. Рисунок 11, взятый из руководства по металлургии XVI века, показывает, как велась добыча руды 400 лет назад. В шахте разводился костер, который разогревал породу. Нагрев и последующее охлаждение вызывали образование трещин, которые и облегчали отделение кусков руды. Это была крайне непроизводительная, тяжёлая работа.

В настоящее время только добыча очень мягких пород, например песка или глины, производится без применения взрывчатых веществ, с помощью экскаваторов, скреперов и других машин. Сравнительно слабые породы, например некоторые виды каменного угля, можно отделять от пласта при помощи отбойного молотка. Разработка более крепких пород требует уже более сильные воздействия, которые и получают при помощи взрывчатых веществ.

Применение взрывного метода резко снижает трудоёмкость горных работ. На выломке каменной глыбы для Александровской колонны, установленной в своё время в Петербурге, работа производилась полностью ручным способом; этим делом было занято в течение двух лет 600 человек. Объём колонны в необработанном виде составлял 700 кубических метров. Всего было затрачено 160 000 человеко–дней, или 228 человеко–дней на каждый кубический метр породы. При самых же несовершенных способах взрывания затрата труда составляет лишь 0,4 человеко–дня на кубический метр, а при современных способах она может быть снижена до 0,008 человеко–дня.

Способы ведения взрывных работ разнообразны. Простейший из них — способ накладных зарядов. Как показывает само название, при этом способе заряд взрывчатого вещества просто накладывают на объект, который должен быть разрушен, например на валун (рис. 12), или закрепляют на нём сбоку. Способ накладных зарядов хорош тем, что не требует много времени для проведения взрыва. Основной же его недостаток заключается в очень большом расходе взрывчатого вещества; на кубометр разрушаемой породы его идёт в 10–15 раз больше, чем при других способах, при которых заряд взрывчатого вещества помещается внутри разрушаемого объекта.

Малая эффективность этого способа обусловливается тем, что только в начальный момент газы взрыва производят сильное давление на объект, а затем вследствие расширения газов давление резко падает. Чтобы затруднить и замедлить это падение давления, на заряд обычно помещают так называемую забойку в виде куска сырой глины или другого материала (рис. 13); основное назначение её — задержать расширение газов взрыва и усилить таким образом их разрушительное действие.

При промышленных взрывных работах способ накладных зарядов применяют для дробления валунов при очистке от них полей и при дроблении слишком больших кусков породы, которые иногда могут получаться при её добыче другими взрывными способами.

Наиболее распространёнными являются способы, при которых в массиве делают углубление, заканчивающееся в том месте, где должен быть расположен заряд взрывчатого вещества. После помещения заряда свободную часть углубления — она должна быть не меньше одной трети его длины — заполняют песком, глиной и т. п., преграждая газам взрыва выход наружу. Таким образом, взрыв происходит в замкнутом пространстве, и действие его от этого сильно возрастает.

Форма и размеры углубления могут быть различными. Так, например, при шпуровом способе (рис. 14) углубление имеет цилиндрическую форму, диаметр его составляет 30–50 миллиметров, а длина доходит до 5 метров.

Шпуровой способ широко применяется при проведении подземных подготовительных работ и для откалывания добываемой породы, особенно в тех случаях, когда мощность пластов незначительна.

Однако этот способ, который до недавнего времени был единственным способом ведения промышленных взрывных работ, мало экономичен, так как требует большой затраты труда и. средств на бурение шпуров.

Более совершенным в этом отношении является способ котловых зарядов (рис. 15), В донной части обычного шпура путём одного или нескольких последовательных взрывов небольших зарядов получают расширение, называемое котлом. Котёл и часть шпура заполняют взрывчатым веществом; в остальном выполнение работы такое же, как и при обычном шпуровом способе.

При таком способе затрата труда на бурение во много раз сокращается, особенно при шпурах большой (до 9 метров) глубины. Потребность в рабочих–бурильщиках на одном из карьеров при переходе от шпурового способа к способу котловых зарядов сократилась в восемь — девять раз.

Примером успешного применения способа котловых зарядов может служить опыт бригады стахановцев–взрывников П. Орлова, работающих на карьере цементного завода «Гигант» под Москвой, Этот карьер даёт ежегодно свыше миллиона тонн взрыхленной взрыванием породы, идущей на производство цемента.

Стахановцы учли особенности формы котла, который получается в данной породе, и предложили новый способ его заряжания — с помощью сжатого воздуха; этот способ обеспечивает заполнение всего объёма котла взрывчатым веществом. Учёт особенностей каждого уступа и пород, слагающих карьер, точный замер шпуров и котла, тщательность выполнения всех операций обеспечили безаварийную высокопроизводительную работу. Бригада систематически перевыполняет плановое задание и добивается при этом экономии в расходе взрывчатых веществ.

При работе шпуровым способом обычно взрывают одновременно несколько шпуров. Это даёт наилучшее разрушение горного массива. При этом важное значение имеют правильное расположение шпуров относительно обнажённой поверхности породы, друг относительно друга, а также последовательность взрывания.

Для обрушения высоких уступов, имеющих отвесные стенки, применяют способ взрывания колонковыми зарядами (рис. 16), Вдоль края уступа пробуривают ряд вертикальных скважин глубиной, несколько превышаю–щей высоту уступа. Заряд помещают в скважине в виде сплошной или прерывистой колонки (отсюда и название способа). Диаметр скважины, выбуриваемой в породе, гораздо больше, чем при шпуровом способе, — до 250 миллиметров; соответственно больше и глубина канала — от 10 до 30 метров. Заряды, как правило, взрываются одновременно, обычно электрическим способом.

При прокладке канала в крепком грунте на Вахшстрое в Таджикистане способ колонковых зарядов дал увеличение производительности труда почти в шесть раз по сравнению с обычным способом неглубоких шпуров.

Во взрывном деле применяются также способы массовых взрывов, при которых используются очень большие заряды — весом в тонны, десятки и даже сотни тонн. В зависимости от характера производимой взрывом работы различают взрывы на обрушение, на выброс и на сброс.

В первом случае массив породы дробится действием взрыва, обрушивается за счёт собственного веса, подвергаясь при этом дополнительному дроблению, и размещается вблизи забоя.

При взрыве на выброс порода выбрасывается за счёт энергии взрыва, и в результате образуется выемка — траншея, канал, котлован.

Взрывом на сброс образуют площадки на косогорах и вскрывают пласты полезного ископаемого.

При взрыве на обрушение в нижней части массива проходятся горизонтальные штольни, заканчивающиеся одной или несколькими камерами, В этих камерах размещаются заряды взрывчатого вещества. После зарядки штольни заполняются забойкой. При взрыве порода в нижней части массива выбрасывается, а верхняя её часть под тяжестью своего веса обрушивается в образованное взрывом пространство. Этот способ даёт большую экономию в бурении — до 90 процентов — по сравнению со шпуровым способом.

При взрывах на выброс и на сброс применяют более сильные заряды, чем при взрывах на обрушение. Взрыв здесь должен не только разрушить и раздробить массив, но и выбросить раздроблённую породу с достаточной скоростью, так, чтобы она двигалась расходящимся снопом и была бы поэтому разбросана в стороны от места расположения заряда. Для помещения зарядов при взрыве на выброс проходятся вертикальные углубления — шурфы, от которых отводят горизонтальные штольни, заканчивающиеся камерами для расположения зарядов (рис. 17). При одиночном заряде взрыв образует воронку (рис. 18), а при одновременном подрыве ряда зарядов — траншею. Выброшенный грунт образует гребни по её бокам.

Наибольшие в мире по масштабам и эффективности массовые взрывы были проведены в нашей стране в годы сталинских пятилеток.

При одном из крупнейших взрывов, произведённом на Урале близ Коркино 16 июля 1936 года по проекту и под руководством инженеров Папоротского и Селевдева, было взорвано одновременно 1808 тонн взрывчатых веществ, Взрыв должен был сбросить породу, закрывавшую залежи угля, чтобы дальнейшую разработку месторождения можно было вести открытым способом. В том месте, где было намечено произвести взрыв, мощный пласт бурого угля залегал на глубине около 20 метров. Было заложено 36 зарядов на глубину от 13 до 18 метров и на расстоянии до 30 метров друг от друга. Для закладки зарядов были вырыты колодцы, от которых на определённой глубине отводили короткую горизонтальную галерею, заканчивавшуюся зарядной камерой. Одновременный взрыв всех зарядов осуществлялся электрическим способом.

Точно в 12 часов по сигналу радиостанции г. Свердловска был включён рубильник взрывной сети. На фронте 900 метров мгновенно выросла стена земли (рис. 19), Вслед за тем с огромной силой вырвались взрывные газы, увлекая с собой размельчённый грунт. Через 3–4 секунды газовое и пыльное облако заняло площадь до 2 квадратных километров и двинулось по ветру. Высота его составляла около 400 метров. Высота выброса грунта доходила до 625 метров. Гигантское надвигавшееся облако, окрашенное образовавшимися при взрыве окислами азота в красно–бурый цвет, при ярком солнечном освещении представляло фантастическое и грозное зрелище.

Разрушительное действие воздушной взрывной волны, несмотря на большую величину заряда, было сравнительно незначительным. Так бывает всегда, если правильно рассчитан и заложен заряд; в этом случае основная часть энергии взрыва используется на совершение полезной работы. Кирпичные и деревянные строения, находившиеся на расстоянии 350–400 метров, не были повреждены. Разброс грунта не превышал 450 метров.

Чтобы точнее определить границы разрушительного действия воздушной волны на различных расстояниях, были установлены деревянные щиты. На расстоянии до 500 метров с одной стороны и до 700 метров с другой щиты были опрокинуты.

Сотрясение грунта было весьма значительное. Люди, стоявшие от места взрыва на расстоянии 1250 метров, рассказывали, что столбы электросети закачались, как деревья при сильном ветре.

Колебания почвы были зарегистрированы сейсмическими станциями Свердловска, Москвы и Пулкова.

Взрывом в Коркино была образована траншея длиной 900 метров, шириной 85 метров и глубиной до 20 метров. Было выброшено 800 000 кубических метров грунта.

При таких больших взрывах очень важно знать зоны разрушений, которые возникают в районе взрыва под действием ударных волн, распространяющихся и в воздухе и в земле. Методы расчёта этих зон были разработаны М. А. Садовским, М. Н. Косачёвым и С. В. Медведевым), удостоенными за эту работу Сталинской премии за 1948 год.

Большой массовый взрыв был проведён по проекту и под руководством инженеров Богородского и Татарникова в 1949 году на строительстве одной электростанции. Для её водоснабжения нужно было соорудить канал объёмом около 240 000 кубических метров. Выполнение работы при помощи двух имевшихся на строительстве экскаваторов потребовало бы полутора — двух лет. Взрывным способом канал был построен в течение пяти месяцев.

При массовых взрывах иногда бывает целесообразно получить направленный преимущественно в какую–либо одну сторону выброс подрываемой породы. В таких случаях применяют направленный взрыв. Закладываются два ряда зарядов; первый ряд состоит из более слабых зарядов; зри взрыве они дробят и подбрасывают вверх прилегающую массу грунта. Одной — тремя секундами позже взрывают второй ряд более сильных зарядов.

Действием этого взрыва грунт, поднятый в воздух взрывом первого ряда, отбрасывается в какую–нибудь одну сторону.

Самый большой направленный взрыв был произведён для вскрытия Ирша–Бородинского угольного месторождения в 160 километрах от г. Красноярска. Взрывом, произведённым в четыре приёма, была образована выемка глубиной около 20 метров, длиной 400 метров и шириной поверху от 85 до 125 метров. Было израсходовано 1860 токи взрывчатых веществ. Всего при взрывах было выброшено 391 000 кубических метров породы. При этом на один борт выемки было выброшено 60, а на другой — 40 процентов породы.

В последние годы массовые взрывы были применены для новой цели — для мгновенного преграждения рек. Для этого выбирают участок реки с одним или двумя обрывистыми берегами, что обычно бывает в местах поворота русла. В крутом берегу устраивают камеры для зарядов взрывчатого вещества. При взрыве породы берега 1 ложатся на дно реки, образуя достаточно плотную перемычку, способную выдержать напор воды.

Такие взрывы применяются главным образом для получения временных перемычек, необходимых, например, при сооружении плотин.

Вот как удалось обуздать разбушевавшуюся реву, используя массовый взрыв.

Весенний паводок на реке Ангрен в Узбекистане в 1948 году был очень бурным; количество воды было в несколько раз больше, чем обычно. Мощный поток воды хлынул в прилегающие арыки и овраги, переполняя их и вызывая обрушение берегов. В одном из ущелий глубиной до 25 метров обрушился правый берег арыка и перекрыл русло, преградив путь воде. Вода стала накапливаться у дамбы. Меры, принятые для наращивания дамбы, оказались недостаточными. Уровень воды стремительно повышался, и скоро объём её у дамбы достиг 12 миллионов кубических метров. Вода угрожала затопить много селений и обширные посевы ценных культур. Катастрофа была предотвращена при помощи взрыва. Выше по течению было выбрано место, наиболее благоприятное для создания перемычки: крутой берег в месте изгиба русла. В этом

Как это производится?

Заряд помещается на небольшой глубине в земле. Его взрыв вызывает в вей распространение волн наподобие тех, которые возникают при землетрясениях. Встречая на своём пути слои различных пород или жидкостей, волны отражаются от каждого из них по–разному, Отражённые волны, возвращающиеся на поверхность земли, записываются чувствительными приборами, По характеру этих записей и можно судить о том, есть ли в районе взрыва месторождения полезных ископаемых,

В металлургической промышленности к взрывчатым веществам прибегают в тех случаях, когда в доменных печах образуются «козлы» — глыбы застывшего металла, что бывает при нарушении нормальной работы печи. В ещё горячем металле бурят углубления; в них помещают и взрывают один за другим маленькие заряды взрывчатого вещества. Заряды берут такой величины, чтобы их взрывы были достаточно сильны для откола кусков металла, но не повреждали печи.

Разрушение каменных строений, которые требуется иногда сносить при реконструкции городов, быстро и безопасно производится также взрывным способом. Опыт таких работ показывает, что при правильном расчёте и размещении зарядов никаких повреждений соседних зданий и разлёта осколков не бывает. Звук взрыва, который производился обычно ночью (чтобы не мешать днём большому уличному движению), был глухим и нерезким; часто жители близлежащих домов, просыпаясь утром, с удивлением обнаруживали, что одного из зданий по соседству нет.

Недавно взрывчатые вещества получили новое применение в промышленности — для клёпки взрывным способом. Особое значение этот способ имеет в авиационной промышленности. При постройке современного тяжёлого бомбардировщика приходится устанавливать около миллиона заклёпок. Легко себе представить, сколько труда затрачивается на это при обычном способе клёпки! При взрывном способе в цилиндрическом конце заклёпки устраивается небольшой канал, в котором помещается маленький заряд специального взрывчатого вещества.

После того, как заклепка вставлена на место в склёпываемых листах, к головке её прикладывают нагретый металлический стержень. Стержень разогревает заклёпку, и происходит взрыв заряда. Цилиндрический конец заклёпки расширяется, и заклёпка оказывается прочно закреплённой (рис. 21).

Взрывной способ применяется и в сельском хозяйстве.

Известно, какую тяжёлую и трудоёмкую работу представляет корчёвка пней, когда она производится вручную. При взрывной корчёвке в почве у пня бурят углубление так, чтобы конец его оказался под пнём (рис. 22). В это углубление вводят заряд взрывчатого вещества и свободную часть углубления плотно засыпают землёй. Взрыв не только вырывает пень из земли, но и в той или иной степени расщепляет его, облегчая последующее использование пня. Корчёвка пней обычно производится не только для расчистки площадей лесосек, но и для использования получаемой древесины как топлива или как сырья для лесохимической промышленности.

При очистке дна Цимлянского моря нужно было выкорчевать громадное количество пней; некоторые из них были толщиной до 3 метров. Вырвать такие огромные пни из земли не могли самые мощные тракторы. Для корчёвки были применены взрывчатые вещества, и сто пятьдесят тысяч пней за короткое время было удалено со дна будущего моря.

В горных районах при помощи взрывчатых веществ производят подготовку почвы под сады и виноградинки. Взрывным способом быстро вырывают ямки для посадки деревьев; при этом рост деревьев, посаженных взрывным способом, идёт быстрее, так как взрыв разрыхляет почву и, кроме того, некоторые продукты взрыва могут оказывать полезное влияние на рост дерева, действуя как удобрение.

Взрывным способом быстро роют канавы для орошения полей и осушки болот. Осушку болот можно производить также путём пробивания взрывом водонепроницаемого слоя, задерживающего сток грунтовых вод.

Интересно применение взрывчатых веществ в борьбе с лесными пожарами. Быстрая прокладка широкой просеки лучше всего преграждает путь огню.

При сплаве леса ускоряют взрывным способом задержавшийся в верховьях реки ледоход. Теперь даже не верится, что раньше в таких случаях лёд пилили пилами.

С помощью взрывчатых веществ расчищают ледяные заторы и заторы леса при сплаве, а также очищают русла рек от камней, мешающих сплаву.

Взрывчатые вещества оказывают советским людям значительную помощь в освоении Арктики, Они используются там для преодоления ледяных полей, преграждающих путь судну, для дробления больших льдин при сжатии затёртого во льдах корабля; подушка из мелкого льда, образованная взрывами вокруг корпуса корабля, смягчает напор льдов, делая его более равномерным и поэтому менее опасным для судна.

Так широко могут быть использованы и используются в народном хозяйстве взрывчатые вещества.