Константин Андреев - Взрыв и взрывчатые вещества
Применяя все эти меры, наша угольная промышленность добилась резкого повышения безопасности работ по добыче угля.
За рубежом, особенно в США, где существующие законы не обязывают шахтовладельцев принимать меры для предупреждения взрывов, техника безопасности стоит на очень низком уровне. Хозяева шахт часто не выполняют самых элементарных требований по обеспечению безопасности работы. Это приводит к тому, что на американских угольных шахтах несчастные случаи с большим числом жертв стали систематическим и массовым явлением. Так, за 13 лет, с 1930 по 1943 год, в угольной промышленности США, по данным официальной американской статистики, погибло 24 тысячи горняков, а общее число убитых, раненых и искалеченных составило 250 000.
Особенно увеличились несчастные случаи в США за последние годы. В марте 1947 года на шахте «Сентралия 5» в штате Иллинойс при взрыве погибло 111 горняков, а на шахте «Ориент 2» в Уэст-Франкфорте 21 декабря 1951 года при подземном взрыве газа было погребено 119 рабочих. Сам президент США вынужден был признать, что причиной взрыва было грубое нарушение шахтовладельцами правил техники безопасности.
Взрывы метановоздушных и пылевоздушных смесей происходили и в других странах, принимая иногда характер больших катастроф. Так на одной из шахт Франции взрыв угольной пыли, возникший от взрывных работ, производившихся без необходимых мер предосторожности, распространился на выработки общим протяжением более 100 километров; при этом погибли 1099 из 1664 горняков, работавших в шахте.
В шахте Гресфорд в Англии в 1934 году взрыв метана в угольной шахте привел к гибели 263 человек из 269, работавших в шахте. Взрывы газа и пыли в угольных шахтах с человеческими жертвами продолжают оставаться в капиталистических странах обычным явлением. Не проходит и дня, говорится в заявлении национальной федерации горняков Франции, без сообщения о катастрофах в угольных шахтах из-за пренебрежения со стороны шахтовладельцев к технике безопасности.
6. Применение взрывчатых веществ в народном хозяйстве
Самый старый и основной потребитель взрывчатых веществ в 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 18, 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 облегчали отделение кусков руды. Это была крайне непроизводительная, тяжелая работа.
Рис. 18. Горные работы в XVI веке (Из книги Агриколы «О получении металлов» 1556 г.).
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 сильных воздействий, которые и получают при помощи взрывчатых веществ.
Применение взрывного метода резко снижает трудоемкость горных работ. На выломке каменной глыбы для Александровской колонны, установленной в свое время в Петербурге, работа производилась полностью ручным способом; этим делом было занято в течение двух лет 600 человек. Объем колонны в необработанном виде составлял 700 кубических метров. Всего было затрачено 160 000 человекодней, или 228 человекодней на каждый кубический метр породы. При самых же несовершенных способах взрывания затрата труда составляет лишь 0,4 человекодня на кубический метр, а при современных способах она может быть снижена до 0,008 человекодня.
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. 19), или закрепляют на нем 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 идет в 10–15 раз больше, чем при других способах, при которых заряд взрывчатого вещества помещается внутри разрушаемого объекта.
Рис. 19. Накладной заряд.
Малая эффективность этого способа обусловливается тем, что только в начальный момент газы взрыва производят сильное давление на разрушаемый 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 другою материала (рис. 20); основное назначение ее — задержать расширение газов взрыва и усилить таким образом их разрушительное действие.
Рис. 20. Накладной заряд с забойкой.
В 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 ее добыче другими взрывными способами.
Наиболее распространенными 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 ею от этого сильно возрастает.
Форма и размеры углубления могут быть различными. Так, например, при шпуровом способе (рис. 21) углубление имеет цилиндрическую форму, диаметр его составляет 30–50 миллиметров, а длина доходит до 5 метров.
Рис. 21. Шпур с зарядом взрывчатого вещества.
Шпуровой способ широко применяется при проведении подземных подготовительных работ и для откалывания добываемой породы, особенно в тех случаях, когда толщина ее 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. 22). В донной части обычного шпура путем одного или нескольких последовательных взрывов небольших зарядов получают расширение, называемое котлом. Котел и часть шпура заполняют взрывчатым веществом; в остальном выполнение работы такое же, как и при обычном шпуровом способе.
Рис. 22. Способ котловых зарядов.
При таком способе затрата труда на бурение сильно 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.
При работе шпуровым способом обычно взрывают одновременно несколько шпуров. Это дает наилучшее разрушение горного массива. При этом важное значение имеют правильное расположение шпуров относительно обнаженной поверхности породы, относительно друг друга, а также последовательность взрывания.
Для обрушения высоких уступов, имеющих отвесные стенки, применяют способ взрывания колонковыми зарядами (рис. 23). Вдоль края уступа пробуривают ряд вертикальных скважин глубиной, несколько превышающей 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.
Рис. 23. Способ колонковых зарядов.
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.
