6.3. Наружное действие взрыва заряда в горной породе

При некотором соотношении заряда и глубины его заложения зона отколов может сомкнуться с зоной разрушения или настолько приблизиться к ней, что давлением газов взрыва промежуточный слой породы будет раздроблен и порода полностью разрушится от поверхности до полости котла. Такое явление, как и явление откола, относится к наружному или открытому действию взрыва. Процессы разрушения горной породы в этом случае протекают следующим образом. В момент взрыва удар газов образует котел (зону вытеснения). Радиус котла при прочих равных условиях в первый момент будет такой же, как и при взрыве камуфлетного заряда (позже, при общей подвижке породы, он деформируется в сторону открытой поверхности). Это объясняется тем, что котел возникает под воздействием первого импульса ударной волны. Повторные (отраженные) импульсы, как показывают замеры в шпурах, в 2...4 раза слабее и не могут его увеличить, так как стенки уже уплотнены вследствие расширения объема зарядной камеры.

Первый импульс возбуждает мощную ударную волну, которая, проходя по породе, вызывает смещение среды и образование трещин. По мере возникновения в трещины проникают газообразные продукты взрыва, находящиеся под большим давлением, с той же скоростью, с которой эти трещины образуются (200…1500 м/с). Газы взрыва, оказывая давление на стенки котла и поверхность трещин, держат породу в напряженном состоянии, расширяют и удлиняют трещины в направлении открытой поверхности. Толща пород, ослабленная отколами и трещинами, идущими с поверхности, вызванными отраженной волной напряжений, разрушается. Таким образом, наружное действие взрыва заряда проявляется тогда, когда глубина заложения его от поверхности сравнительно небольшая, и заряд при взрыве способен не только образовать некоторый конус разрушенной породы, но и выбросить ее за пределы этого конуса, т.е. получить воронку взрыва (рис. 6.2). Радиус основания воронкиrназываютрадиусом воронки взрыва. Кратчайшее расстояние от центра заряда до открытой поверхности называютлинией наименьшего сопротивления (ЛНС), или глубиной заложения заряда, и обозначают буквойW. Отношение радиуса воронки взрыва к линии наименьшего сопротивления называютпоказателем действия взрыва, или показателем раствора воронкиn.

n = r / W. (6.4)

Если одинаковые заряды заложить на различной глубине в одной и той же породе, то образуются воронки с разными показателями действия взрыва: с n=1 называетсяворонкой нормального выброса(рис. 6.3,а), а заряд, образующий такую воронку –зарядом нормального выброса; сn>1 называется воронкой усиленного выброса (рис. 6.3,б), а заряд –зарядом усиленного выброса; с 0,7<n<1 называетсяворонкой уменьшенного выброса (рис. 6.3,в), а заряд –зарядом уменьшенного выброса. Если заряд заложить на еще большую глубину, то при взрыве получитсяворонка рыхления (рис. 6.3,г, д) с показателем действия взрыва 0,4<n<0,7, а заряд называетсязарядом рыхления.

В мягких породах воронка близка к форме параболоида или усеченного конуса. Объясняется это большими зоной сжатия и уширением воронки внизу.

В крепких породах объем зоны сжатия и ширина воронки внизу невелики, а воронка близка по форме к правильному конусу. Объем такой воронки равен

V = πr²W/ 3. (6.5)

Заменив rего значением из формулы (6.4) и приняв/31, получим

. (6.6)

Если воронка нормального выброса, то V_н=W³_н .

Видимая глубина воронки hпри взрыве малобризантных ВВ (8…10 мм) в некоторых скальных породах может быть определена по эмпирической формуле

(6.7)

Для крепких скальных пород коэффициент перед Wрекомендуется принимать 0,28, а при мягких грунтах – 0,4, значениеn при расчете зарядов выброса – не более 2,5.