В. Красногоров - Подражающие молниям
Взрывчатые вещества стали применяться в горных работах еще в XVII веке. Впервые это важнейшее событие в истории горного и взрывного дела произошло в России. По свидетельству президента Берг-коллегии И. Шлаттера, современника М. В. Ломоносова, взрывчатые вещества для добывания руд впервые были применены в России в 1617 году, в Силезии — в 1627, в Англии— в 1670 и во Франции — только в 1679 году.
Первым взрывникам в шахтах приходилось нелегко. У них не было опыта, не было детонаторов, хороших зажигательных шнуров и других средств взрывания, они не знали, как правильно рассчитать взрыв, им мешали подземные воды и взрывы рудничных газов. Сильно тормозило дело и отсутствие бурильных инструментов. К тому же владельцы шахт вначале сдержанно относились к новому методу добычи. Рабочая сила была дешева, а порох дорог. Тем не менее очень скоро горняки поняли преимущества взрывного метода добычи, и к концу XVII века порох применялся почти на всех крупных шахтах Европы. Однако широкое использование взрывчатых веществ для добычи полезных ископаемых практически началось только с появлением динамита — около ста лет назад, В наше время горные разработки без взрывчатых веществ совершенно немыслимы. Если бы шахты, карьеры и рудники вдруг лишились возможности применять взрыв, они были бы вынуждены полностью прекратить свою работу, а вслед за ними оказалось бы парализованным все народное хозяйство. Ведь три четверти всего угля добывается с помощью взрыва. Взрывным способом проводится около восьмидесяти процентов всех подземных выработок, а в некоторых случаях и все сто процентов. Не менее широко используется взрывное дело и на открытых разработках. Ежегодно на карьерах нашей страны взрывным способом отделяется от массива и дробится примерно два миллиарда кубометров горных пород. Два миллиарда! Читатель, вернее всего, равнодушно скользнет взглядом по этой цифре и будет продолжать перелистывать книгу дальше в поисках более интересных фактов. Современный человек привык ничему не удивляться. Кто-то справедливо заметил, что удивление может появиться лишь при некотором знании. Двум миллиардам должны быть противопоставлены какие-то другие цифры или сведения, и только тогда, быть может, эта величина произведет на нас какое-то впечатление.
Труд в каменоломнях, этих «мрачных пропастях земли», всегда был чудовищно тяжел. В недавнем прошлом, чтобы выдолбить из гранитного массива кубический метр камня, одному человеку приходилось иногда трудиться почти целый год. Представим теперь, что техника и способы добычи полезных ископаемых сохранились бы в наши дни на уровне прошлого века. Тогда бы мы не смогли и в малой степени удовлетворить потребности промышленности в топливе, металлах и стройматериалах, даже если бы все население нашей страны до последнего человека спустилось в рудники и карьеры и работало бы там круглые сутки без отдыха и перерыва. А взрывчатые вещества справляются с этой воистину каторжной работой без всякого напряжения. При современных способах взрывания затраты труда на один кубометр породы составляют иногда всего одну сотую человеко-дня. В десять тысяч раз могут ускорить взрывчатые вещества добычу! В 1966 году на Норильском карьере «Медвежий ручей» одним только взрывом было сразу отбито семь миллионов тонн руды. Для этого понадобились заряды общим весом полторы тысячи тонн!
Разумеется, такие взрывы уникальны. Чаще всего полезные ископаемые добываются с помощью более скромных приемов. В угле или руде пробуриваются шпуры — узкие горизонтальные, наклонные или вертикальные скважины длиной до пяти метров. Шпуры заряжают взрывчатыми веществами, забивают их глиняными пробками и взрывают заряды. После очистки забоя от раздробленной массы операции повторяются. Все это вместе называется проходкой. Шпуров много, их сотни, тысячи, заряжать их вручную было бы слишком хлопотно. Вот почему взрывчатые вещества, позволяющие осуществить механизированное заряжание шпуров, приобретают теперь такое большое значение. Часто взрывчатки для горных работ выпускаются в бумажных цилиндрических патронах — ими удобнее и быстрее заряжать шпуры.
То, что выглядит в принципе очень простым, на деле оказывается достаточно сложным. В зависимости от крепости угля, мощности и наклона его пластов, способа выемки угля и многих других обстоятельств длина, диаметр и характер взаимного расположения шпуров должны изменяться. Пласты могут быть к тому же насыщены водой, а шахта — быть опасной по газу и пыли. Это отразится на характере применяемых взрывчатых веществ, что, в свою очередь, опять-таки повлияет на расположение и размеры шпуров. Иногда выгоднее вообще отказаться от шпуров и взрывать горную массу более крупными котловыми и камерными зарядами. В каждую камеру помещается и взрывается заряд весом до нескольких тонн. Цель во всех случаях остается одна — добывать как можно больше угля или руды, затрачивая на это как можно меньше средств, времени и взрывчатых веществ. Однако средства для достижения этой цели не просты и далеко не всегда ясны. Кроме того, очень важно не просто отбить горную массу, а получить разрыхленный материал с нужной крупностью кусков. Нельзя допустить, чтобы энергия взрыва бесполезно затрачивалась на излишнее перемалывание угля или руды. Но еще хуже, если будут отколоты огромные глыбы, не влезающие на транспортер или в ковш экскаватора. Управление действием взрыва в горном деле — совершенно самостоятельная и очень увлекательная отрасль науки, достижения которой дают народному хозяйству огромный эффект.
Еще недавно взрыв в горном деле и строительстве применялся только для дробления. После того как советские ученые первыми в мире освоили искусство направленного взрыва, стало ясно, что взрывчатые вещества — не только всесокрушающий молот, но и гигантский экскаватор, способный перемещать огромные массы грунтов любой прочности. С тех пор взрыв стал широко применяться в строительстве при сооружении каналов, возведении насыпей и плотин, устройстве гидротехнических и ирригационных сооружений. Преимущества взрыва особенно ярко проявляются при осуществлении грандиозных строительных задач — как раз таких, которые характерны для нашей великой страны. Поэтому не удивительно, что именно Советский Союз стал пионером в применении мощных направленных взрывов.
Взрывы в грунтах — старинная отрасль саперного дела. Возведение окопов и траншей, создание и разрушение всякого рода перемычек, сооружение котлованов под фундаменты давно практиковалось военными и гражданскими взрывниками. Уже больше ста лет назад выдающиеся теоретики взрывного дела, участники Севастопольской обороны генералы М. М. Фролов и М. М. Боресков заложили основы расчета взрывов в грунтах. Формула Борескова и поныне используется для определения размера заряда, необходимого для получения в грунте воронки нужных размеров.
Осуществление направленных взрывов ознаменовало принципиально новый этап в истории взрывного дела. Ведь при строительстве многих сооружений важно не столько раздробить, уничтожить, разрушить объект, сколько направить взрыв в нужном направлении, чтобы выброшенный грунт мог образовать, например, плотину или дамбу.
Обычно грунт выбрасывается с наибольшей силой в направлении, перпендикулярном поверхности земли. При горизонтальной поверхности наибольший выброс идет вверх, что не приносит особой пользы, если строится, к примеру, канал. Котлован, образованный взрывом, будет тут же в значительной мере вновь засыпан этим же грунтом. Если придать поверхности нужный наклон и правильно рассчитать заряд, то грунт можно отбросить в сторону на заданное расстояние и в необходимом направлении. Для этого можно использовать естественные откосы — склоны гор, холмов — или создавать такие наклонные поверхности искусственно, путем предварительных взрывов. Очень часто такой искусственный откос может существовать всего несколько секунд или даже долей секунды — потом он разрушится, обвалится или засыплется грунтом. В таких случаях после вспомогательных взрывов надо немедленно взрывать основной заряд. Поэтому направленный взрыв — это, как правило, серия взрывов точно рассчитанных и точно расположенных зарядов через точно рассчитанные промежутки времени. Ошибка в расчетах может не только снизить эффективность взрыва, но и привести к катастрофическим последствиям. Ведь чем меньше взрыв совершает полезной работы, тем больше энергии расходуется на сотрясение воздуха — в буквальном смысле этого слова. Следовательно, если энергия не будет затрачена на перемещение материалов, она обратится на разрушение объектов, расположенных далеко от места взрыва.
Поэтому о грандиозности взрыва надо судить не по числу жертв и огромному радиусу бесполезных разрушений, а по величине полезной работы. Неконтролируемые случайные взрывы на заводах и складах приводят к сильным разрушениям именно потому, что они не совершают никакой другой работы. К сожалению, и при хорошо рассчитанном взрыве на перемещение грунта затрачивается не более пяти процентов энергии.
