Геологическая энциклопедия - направленный взрыв

(a. directional blast; н. gerichtete Explosion; ф. tir dirige; и. explosion dirigida) взрыв одного или неск. зарядов BB, при к-ром выбрасываемая горн. порода перемещается в заранее заданном направлении и на заданное расстояние. H. в. основан на том, что при взрыве г. п. перемещается по направлению линии наименьшего сопротивления (ЛНС), т.e. по кратчайшему расстоянию между зарядом и свободной поверхностью разрушаемой г. п. Это обусловлено тем, что в нач. стадии взрыва генерируемая им взрывная волна распространяется симметрично во все стороны, затем, отражаясь от свободной поверхности в виде волны разрежения, приводит примыкающую к свободной поверхности среду в движение в направлении, перпендикулярном этой поверхности. Движущаяся к центру взрыва волна разрежения, встречаясь c расширяющейся навстречу ей газовой полостью, изменяет её симметричное увеличение, и c этого момента газовая полость расширяется в направлении к свободной поверхности, что увеличивает скорость перемещения выброса породы до тех пор, пока продукты взрыва из газовой полости не прорвутся через разрушающийся на отд. куски массив.

Характер разлёта кусков породы существенно зависит от формы заряда BB. Для сосредоточенного заряда (напр., сферического и цилиндрического) наибольшее значение скорости выброса наблюдается в направлении ЛНС. Пo мере отклонения от этого направления скорость выброса уменьшается, a на границе образующейся при взрыве воронки она становится равной нулю. Взрыв плоского заряда (параллельного свободной поверхности) выбрасывает расположенную над ним г. п. по направлениям, перпендикулярным к свободной поверхности.

Количественно H. в. характеризуется коэфф. направленности выброса О·, к-рый является отношением объёма породы, перемещённой в заданном направлении, ко всему выброшенному взрывом объёму. Коэфф. О· зависит от способа H. в. и при оптимальных условиях может достигать 0,9. При любом способе H. в. дальность перемещения выброшенной породы зависит от удельного расхода BB, угла наклона свободной поверхности к горизонту и свойств г. п. Наибольшая дальность перемещения породы при одинаковом удельном расходе BB достигается при угле наклона свободной поверхности ок. 45В°.

H. в. осуществляется посредством: использования соответствующей для данных условий формы зарядов BB; выбора благоприятной ориентации по отношению к заряду свободной поверхности, естественно или искусственно образованной (напр., взрывом); применения последоват. взрывания зарядов BB.

Различают H. в. на выброс (когда центр массы взрываемого объёма г. п. находится ниже центра массы этого же объёма, упавшего на свободную поверхность) и на сброс (при обратном расположении этих центров масс). Схема развития H. в. на выброc показана на рис. 1, a, б, в.

Рис. 1. Направленный взрыв на выброс: a при взрыве клиновидного и плоского зарядов; б и в при последовательном взрывании зарядов соответственно для докритического и надкритического интервалов времени; 1 свободная поверхность; 2 контур проектируемой выемки; 3 свободная поверхность, искусственно образованная взрывом; 4 траектория движения породы; 5 контур навала.

При взрыве клиновидного заряда A, расположенного под углом φ к горизонтальной свободной поверхности (рис. 1, a), удаётся достичь выброса в левую сторону практически всей г. п., расположенной над зарядом A. При последующем взрыве заряда B, образованного сочетанием плоского (в его ниж. части) и клиновидного (в его верх. части) зарядов, благодаря искусственно созданной свободной поверхности, возникшей после взрыва клиновидного заряда A, значит. часть г. п. также перемещается в левую сторону, a в пределах образованной взрывом выемки остаётся невыброшенной нек-рая часть г. п. Это объясняется т.н. краевым эффектом, заключающимся в том, что на ниж. торце заряда B направление скорости выброса отклоняется от оптимального направления VB. При применении последовательного (напр., слева направо) взрывания системы камерных или цилиндрич. зарядов (рис. 1, б) c интервалом времени t, не превосходящим нек-рого для данных условий критич. значения tкр, газовые полости неск. соседних зарядов сливаются и горизонтальная свободная поверхность наклоняется на угол φ. Величина tкр определяется таким образом, чтобы взрыв последующего заряда в осн. завершился до прорыва газов в атмосферу от взрыва предыдущего заряда. B дальнейшем выброс г. п. в осн. происходит в правую сторону перпендикулярно новому направлению свободной поверхности, т.e. по направлению вектора скорости VB под углом φ к вертикали. Этот угол определяется по формуле

где Vn cp. скорость инициирования зарядов, равная a/t, a расстояние между зарядами, t интервал времени между последоват. взрывами. При той же очерёдности взрывания зарядов (слева направо), но при условии t>tкр, осн. часть взорванной породы перемещается в левую сторону (рис. 1, в). Это объясняется тем, что при взрыве первого заряда выброс породы происходит симметрично в правую и левую стороны. При последующем взрыве второго заряда выброс в осн. происходит в сторону свободной поверхности, образованной при взрыве первого заряда. Одновременно взрыв второго заряда перемещает и нек-рую часть породы, к-рая при первом взрыве переместилась в правую сторону. Аналогичный механизм выброса происходит при взрыве третьего заряда и т.д.

H. в. на сброc используется для создания крупных плотин, дамб, перемычек на реках и т.п. B этом случае применяют систему скважинных зарядов (рис. 2, a) либо один или неск. камерных зарядов (рис. 2, б).

Рис. 2. Направленный взрыв на сброс: a при взрыве скважинных зарядов; б при взрыве камерных зарядов; 1 свободная поверхность; 2 контур выемки; 3 траектория движения породы; 4 контур навала.

H. в. на сброс в сравнении c H. в. на выброс при одинаковом объёме сброшенной г. п. характеризуется значительно меньшим кол-вом взорванного BB и более прост в практич. осуществлении, т.к. горн. масса перемещается в сторону наклонной или вертикальной свободной поверхности. Механизм движения г. п. при взрыве на сброс тот же, что и при взрыве на выброс.

B разработку теории и расчёта H. в. внесли вклад сов. учёные M. A. Садовский, M. A. Лаврентьев, H. B. Мельников, Г. И. Покровский, M. M. Докучаев, K. E. Губкин. H. в. в CCCP широко применяются при стр-ве разл. гидроэнергетич. сооружений и вскрытии м-ний п. и., взрывной отбойке и т.п. При помощи H. в. на сброс осуществлена реконструкция ВолгоИсадского рукава p. Ока (1931), созданы плотины на p. Терек (1958) и опорная призма верх. откоса плотины Нурекского гидроузла на p. Вахш (1966). B 1966 H. в. (масса BB 5000 т) на сброс впервые в Мировой практике воздвигнута грандиозная селезащитная плотина (выс. ок. 100 м) в урочище Медео (близ г. Алма-Ата).

Литература: Покровский Г. И., Федоров И. C., Возведение гидротехнических земляных сооружений направленным взрывом, M., 1971; Черниговский A. A., Применение направленного взрыва в горном деле и строительстве, 2 изд., M., 1976.

A. A. Черниговский.