«Направленный взрыв.» (стр. 5 из 8)
Именно этим объясняется, что реакция взрыва очень быстро протекает за фронтом волны детонации и полностью осуществляется в очень небольшом по толщине слое. Этот слой перемещается за фронтом волны детонации со скоростью этой волны и оставляет за собой раскаленные и имеющие высокое давление газы, стремящиеся расшириться и производящие механическое действие взрыва.
§ 18 Процесс передачи взрыва волной сжатия
При такой нагрузке взрывчатое вещество уплотняется, а при уплотнении и сдвиге нагревается. Повышение температуры может в отдельных точках быть очень значительным; в этих точках и может произойти инициирование взрыва. Если таких точек достаточно много и они расположены близко друг к другу, то микроскопические зоны взрыва сливаются друг с другом и взрывной процесс распространяется на весь образец взрывчатого вещества.
Взрыв может произойти также и при нагревании. Если пламя прикоснется к взрывчатому веществу, то оно загорается и горит более или менее спокойно, не вызывая взрыва. Объясняется это тем, что прогревается только поверхностный слой взрывчатого вещества, который немедленно разлагается, превращаясь в продукты взрыва, а высокое давление и высокая температура не передаются внутрь заряда.
Рассмотренные примеры показывают, что возникновение и распространение взрыва связаны с передачей через заряд мощного сжатия, приводящего к быстрому и сильному нагреванию взрывчатого вещества. Такое сжатие и нагрев могут быть вызваны газами, возникающими при взрыве какой-либо части заряда, например, под действием детонатора. Именно такой механизм передачи взрыва следует считать основным процессом, обеспечивающим полноценный взрыв применяемых на практике зарядов взрывчатых веществ.
Изменение термодинамических параметров среды при прохождении через фронт детонационной волны описывается детонационной адиабатой.
Чаще всего в обычной жизни детонация встречается в автомобильных моторах. Двигатели внутреннего сгорания, реализующие цикл Отто, быстро разрушаются, так как рассчитаны на медленное горение горючей смеси. Быстрое детонационное сгорание резко повышает давление в камере сгорания, что приводит к быстрому выходу двигателя из строя. При сильной детонации - меньше чем за минуту. Топливо с более высоким октановым числом лучше противостоит детонации.
Явление детонации лежит в основе действия бризантных взрывчатых веществ, широко применяемых как в военном деле, так и в гражданской хозяйственной деятельности при производстве взрывных работ.
ДЕТОНАЦИОННАЯ ВОЛНА - ударная волна, распространяющаяся по взрывчатому веществу со сверхзвуковой скоростью и сопровождающаяся экзотермической химической реакцией превращения взрывчатого вещества. Давление, которое создается при распространении детонационной волны, - сотни кПа (газообразные взрывчатые смеси) и тыс. МПа (жидкие и твердые взрывчатые вещества).
§ 19 Что означает большое количество энергии?
Например, выделение энергии при взрыве значительно быстрее, чем выделение энергии при горении. Наиболее важным при взрыве является то, что энергия выделяется в пределах заряда взрывчатого вещества быстрее, чем она потом передается окружающей среде.Это определение надо рассматривать, сравнивая энергию взрыва с той энергией, которая так или иначе содержится в среде, окружающей место взрыва. В этом определении важно то, что выделяющаяся при взрыве энергия намного больше энергии, содержащейся в окружающей среде.
Необходимо также уточнить понятие выделение энергии. Как известно, энергия не может возникать из ничего или исчезать бесследно. Поэтому под выделением энергии понимают превращение в энергию взрыва соответствующего запаса энергии, которая накоплена и находится в скрытой, потенциальной форме в том или ином месте.
Сначала рассмотрим простой взрыв. Взрыв - это очень быстрое горение, при котором выделяется большое кол-во газов, которые создают давление, это давление распространяется во все стороны и называется взрывной волной. Эта взрывная волна имеет страшную силу, если взрыв произошел не в замкнутом пространстве, то взрывная волна разлетается во все стороны, конечно она кое-что разрушит, но эффективность будет маленькой. Но если взрыв произошел в замкнутом пространстве, например в подъезде, то даже небольшой заряд нанесёт серьёзные повреждения (если в подъезде взорвать гранату, то взрывной волной выбьет все стёкла, и двери, а место на котором произошел взрыв, будет разрушено). А теперь представьте, что ту страшную силу которую имеет взрыв, направить в одну сторону, эта сила пробьёт всё на своём пути. Чтобы создать направленный взрыв надо:
Сделать так, чтоб взрывная волна распространялась в нужную сторону. Для этого нужно заряд поместить в замкнутую ёмкость. Например в стене выдолбить канал, в которой заложили заряд, и при детонации которого, взрывная волна будет пытаться распространятся во все стороны, но в этом ей будет мешать стена и она устремится в ту сторону где есть выход. Конечно, взрывная волна повредит стену, но основная её сила будет направлена в сторону выхода.
Направленный взрыв начинается там, где поджигают заряд. То есть, если детонация в канале произойдёт не со стороны выхода, а внутри канала, то эффективность взрыва будет меньше, если бы его подожгли с выхода.
Заряд должен иметь вытянутый вид.
Направленный взрыв — взрыв, при котором объект окружающей среды (как правило, горные породы, грунтовые или скальные массы) перемещается в заданном направлении;
§ 20 Виды направленного взрыва
Различают взрывы на сброс (при наличии наклонной или вертикальной свободной поверхности) и взрывы на выброс (при горизонтальной свободной поверхности).
Суммарная масса зарядов взрывчатых веществ может достигать нескольких тыс. т. Применяется при строительстве каналов, гидротехнических сооружений, железных дорог, вскрытии месторождений полезных ископаемых и т. п.
Метод взрывания на выброс, обеспечивающий перемещение взорванной массы в заданном направлении; применяется для образования перемычек, набросных плотин, разрезных траншей.
Механизм Направленного взрыва в общем виде сводится к следующему. При взрыве заряда в деформируемой среде на первой стадии распространяется взрывная волна, которая создаёт движение элементов среды в радиальных направлениях. Газообразные продукты взрыва образуют газовую полость, которая расширяется в сторону границы среды (свободной поверхности), увеличивая скорость перемещения разрушенной породы. В дальнейшем происходит прорыв газов из полости и выброс кусков породы из массива. Направленный взрыв может быть осуществлен посредством соответствующего расположения заряда взрывчатого вещества (ВВ) по отношению к границе среды, в которой производится взрыв, использованием зарядов специальной формы, выбором очерёдности взрывания зарядов ВВ. Заряды ВВ размещают внутри массива горных пород, как правило, в камерах или скважинах.
Условно различают взрывы на выброс (рис 7а, 7б) и на сброс. Взрывами на выброс называют Направленный взрыв при горизонтальной поверхности массива; смещение породы преимущественно в нужную сторону достигается применением системы наклонных скважинных зарядов (рис., 7а) либо системы двух (или более) камерных зарядов (рис., 7б).
рис 7(а, б)В последнем случае заряды взрывают не одновременно и основной выброс породы происходит в сторону заряда, взрываемого в первую очередь. Направленный взрыв на выброс применяются при строительстве каналов и выемок (например, образование обводного канала р. Чусовой, 1935), а также для вскрытия месторождений полезных ископаемых, когда выброшенная взрывом горная масса должна расположиться на одном борту траншеи (например, вскрытие бокситового месторождения "Красная шапочка" на Урале, 1936).
Взрывами на сброс называют Направленный взрыв при наличии наклонной или вертикальной поверхности массива. Применяют систему скважинных зарядов (рис.,7 в) либо один или несколько камерных зарядов (рис.,7 г).
Рис 7(в, г)Направленный взрыв на сброс эффективны для возведения дамб и плотин, причём навал породы, выброшенной взрывом, может перекрыть реку со значительным расходом воды. При помощи Направленный взрыв на сброс осуществлены реконструкция Волго-Исадского рукава р. Оки (1931) и строительство уникальных гидротехнических объектов: плотина на р. Терек (1958), опорная призма верхового откоса плотины Нурекского гидроузла на р. Вахш (1966), селезащитная (см. Сель) плотина в урочище Медео высотой около 100 м (взрыв первой очереди в 1966, общая масса ВВ около 5000 т и второй очереди в 1967, масса ВВ около 4000 т), плотина ирригационного гидроузла в Байпазе на р. Вахш (1968, масса ВВ около 1800 т), транспортная дамба в ущелье Ахсу в Дагестане высотой 90 м (1972, масса ВВ около 550 т). Направленный взрыв успешно применяется на открытых горных работах для сброса покрывающих пород в выработанное пространство карьера.
Направленный взрыв может быть осуществлен также в др. условиях, например, при взрывах под водой.
§ 21 Короткозамедленное взрывание
Представим себе, что имеется массив породы, ограниченный плоской свободной поверхностью. В этом массиве пробурен на равных расстояниях и на равную глубину ряд параллельных скважин, в которые заложены одинаковые заряды.
Эти заряды можно взорвать одновременно. В этом случае происходит такое взаимодействие взрывных волн, идущих от отдельных зарядов, при котором давления внутри породы возрастают, но волны разрежения могут идти только от первоначальной свободной поверхности породы.