Взрывные работы в строительстве

В разделе освещены наиболее важные моменты теоретических и экспериментальных исследований по использованию взрывных работ в строительстве. Описана новая поточно-механизированная технология взрывных работ с применением непрерывных горизонтальных цилиндрических и щелевых зарядов. Рассмотрены вопросы применения взрывной кольматации для укрепления малосвязных грунтов гидровзрывом с использованием различных вяжущих составов. Описано производство работ при строительстве противопожарных каналов взрывным способом для локализации лесных и торфяных пожаров. Раздел предназначен для научных и инженерно-технических работников научно-исследовательских, проектных и строительных организаций.

Взрывной способ производства работ широко применялся в строительстве как в СССР, так и за рубежом. В результате многолетних поисков в России разработана новая поточно-механизированная технология взрывных работ с применением непрерывных горизонтальных (шнуровых) цилиндрических и щелевых зарядов выброса вместо разобщенных, сосредоточенных и вертикальных скважинных зарядов. Имеющиеся рекомендации позволяют расчетным путем определять основные параметры: глубину и ширину выемки после взрыва, оптимальную величину удельного расхода взрывчатых веществ, глубину заложения заряда при выбросе и рыхлении мерзлого грунта и т. д.

Массовыми взрывами на выброс можно создавать не только горизонтальные каналы любой длины, но и выемки (водоемы) средних объемов, которые по своим эксплуатационным свойствам не уступают водоемам, построенным механизированным способом. Массовые взрывы на выброс и с целью рыхления мерзлых грунтов получили еще большее распространение в связи с применением простейших взрывчатых веществ.

Взрывной способ успешно применяется также и для устройства противопожарных каналов при локализации лесных и торфяных пожаров. Этот способ производства взрывных работ обеспечивает высокую производительность труда и ускоренные темпы строительства, может применяться в любое время года (исключается сезонность работ), в различных климатических условиях, в любых условиях строительства.

Взрыв заряда в сплошной среде представляет собой сложное физико-химическое явление, поэтому для детального анализа данного явления потребовались бы сведения из теории детонации, релаксационной гидродинамики и газодинамики, теории твердого тела и пр.

Взры́вчатое вещество́ (ВВ) — химическое соединение или их смесь, способное в результате определённых внешних воздействий или внутренних процессов взрываться, выделяя тепло и образуя сильно нагретые газы. Комплекс процессов который происходит в таком веществе, называется детонацией. Традиционно к взрывчатым веществам также относят соединения и смеси, которые не детонируют, а горят с определенной скоростью (метательные пороха, пиротехнические составы).

Классификация ВВ - По составу

Индивидуальные химические соединения. Большинство таких соединений представляют собой кислородосодержащие вещества, обладающие свойством полностью или частично окисляться внутри молекулы без доступа воздуха. Существуют соединения, не содержащие кислород, но обладающие свойством взрываться (разлагаться) (азиды, ацетилениды, диазосоединения и др.). Они, как правило, обладают неустойчивой молекулярной структурой, повышенной чувствительностью к внешним воздействиям (трению, удару, нагреву, огню, искре, переходу между фазовыми состояниями, другим химическим веществам) и относятся к веществам с повышенной взрывоопасностью.

Взрывчатые смеси-композиты.

Состоят из двух и более химически не связанных между собой веществ. Многие взрывчатые смеси состоят из индивидуальных веществ, не имеющих взрывчатых свойств (горючих, окислителей и регулирующих добавок). Регулирующие добавки применяют:

• для снижения чувствительности ВВ к внешним воздействиям

Для этого добавляют различные вещества — флегматизаторы (парафин, церезин, воск, дифениламин и др)

• для увеличения теплоты взрыва

Добавляют металлические порошки, например, алюминий, магний, цирконий, бериллий и прочие восстановители

• для повышения стабильности при хранении и применении

• для обеспечения необходимого физического состояния

Например, для повышения вязкости суспензионных ВВ применяют натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы (Na-КМЦ)

• для обеспечения функций контроля над применением ВВ

В состав ВВ могут вводиться специальные вещества-маркеры, по наличию которых в продуктах взрыва устанавливается происхождение ВВ

По физическому состоянию

• газообразные

• жидкие

При нормальных условиях таким ВВ является, например, индивидуальные вещества нитроглицерин, этиленгликольдинитрат (нитрогликоль), этилнитрат и другие. Существует много разработок жидких смесевых ВВ (наиболее известны ВВ Шпренгеля, панкластит и др.)

• гелеобразные

При растворении нитроцеллюлозы в нитроглицерине образуется гелеобразная масса, получившая название «гремучий студень».

• суспензионные

Большая часть современных промышленных ВВ представляют собой суспензии смесей аммиачной селитры с различными горючими и добавками в воде (акватол, ифзанит, карбатол). Существует огромное число суспензионных взрывчатых составов, в которых либо окислители, либо горючие представляют собой жидкую среду. Применяются для заливки шпуров, но большинство таких составов со временем утратили техническую и экономическую целесообразность применения.

• эмульсионные

• твердые

В военном деле применяются преимущественно твёрдые (конденсированные) ВВ. Твердые ВВ могут быть

• монолитными (тол)

• порошкообразными (гексоген)

• гранулированными(аммиачно-селитренные взрывчатые вещества)

• пластичные

• эластичные

По форме работы взрыва

• инициирующие (первичные)

Инициирующие ВВ предназначаются для возбуждения взрывчатых превращений в зарядах других ВВ. Они отличаются повышенной чувствительностью и легко взрываются от простых начальных импульсов (удара, трения, накола жалом, электрической искры и т. д.). Основой инициирующих ВВ являются гремучая ртуть, азид свинца, тринитрорезорцинат свинца (ТНРС), тетразен, диазодинитрофенол (или их смеси) и прочие с высокой скоростью детонации (свыше 5000 м/с).

• бризантные (вторичные)

Бризантные ВВ менее чувствительны к внешним воздействиям, и возбуждение взрывных превращений в них осуществляется главным образом с помощью инициирующих ВВ. В качестве бризантных ВВ применяются обычно различные нитросоединения (тротил, нитрометан, нитронафталины и др.), N-нитрамины (тетрил, гексоген, октоген, этилен-N,N'-динитрамин и др.), нитраты спиртов (нитроглицерин, нитрогликоль), нитраты целлюлозы и др. Часто эти соединения применяют в виде смесей между собой и с другими веществами.

По направлениям применения

• военные

• промышленные

• для горного дела (добыча полезных ископаемых, производство стройматериалов, вскрышные работы)

Промышленные ВВ для горных работ по условиям безопасного применения подразделяют на

непредохранительные

предохранительные

• для строительства (плотин, каналов, котлованов, дорожных выемок и насыпей)

• для сейсморазведки

• для разрушения строительных конструкций

• для обработки материалов (сварка взрывом, упрочнение взрывом, резание взрывом)

• специального назначения (например, средства расстыковки космических аппаратов)

• антисоциального применения (терроризм, хулиганство), при этом часто используются низкокачественные вещества и смеси кустарного изготовления.

• опытно-экспериментальные.

Технология ведения взрывных работ шпуровыми зарядами, технология производства которых заключается в следующем: бурение шпуров, зарядка шпура ВВ, забойка шпура, оцепление границы опасной зоны взрыва шпуровых зарядов и взрывания.

Метод шпуровых зарядов на открытых горных работах применяется как вспомогательный, при взрывании негабаритных кусков горных пород, при разрушении порогов в подошве уступа, и в других случаях. Шпуровой метод также применяется при добыче строительных материалов с высотой уступа до 5 м. Метод шпуровых зарядов эффективно применяется при проходке траншей, ирригационных каналов, коллекторов и других сооружений, с целью создания не нарушенных откосов при контурном взрывании. Шпуровые заряды, также применяются при строительстве автомобильных и железных дорог, глубина выемки которых, не превышает 5 м.

Следует отметить, что шпуровой метод является самым дорогостоящим из всех методов, при которых заряд ВВ размещает внутри разрушаемого массива. Этот метод требует высокого удельного расхода ВВ и больших трудовых затрат на бурение шпуров.