На водостойкость ОШ испытывают по всем показателям только после выдержки в воде в течение: 1ч — ОША, 4 ч на глубине 1 м — ОШДА и ОШП. Концы бухт пшура марки ОШП изолируют водоустойчивой мастикой.
Шнур, давший после замачивания хоть бы одно затухание, до пускают только для работ в сухих забоях.
Испытания на скорость, полноту н равномерность горения ОШ производят следующим образом: вначале отобранные для испытания бухты шнура разматывают и от каждой с одного конца отрезают 5 см, а затем 60 см. Подготовленные отрезки шнура поджигают и устанавливают скорость горения каждого отрезка. Время горения отрезка длиной 60 см должно быть не менее 60 и не более 69 с. ОШ, давший хотя бы один случай затухания, а также показавший большее или меньшее время горения, бракуют.
Оставшиеся от испытаний на скорость горения бухты шнура разматывают на площадке и поджигают. Шнур должен гореть равно мерно без хлопков и прорывов искр через оболочку, не должно быть затухания горения пороховой сердцевины и воспламенений оболочки. При наличии хотя бы одного затухания или другого дефекта, ОШ данной партии подвергают повторному испытанию с удвоенным количеством шнура. При повторном обнаружении дефекта партию бракуют и рекламационный акт направляют заводу-изготовителю и Институту по безопасности работ. Вопрос о дальнейшем использова нии ОШ этой партии решает комиссия из представителей потреби теля и изготовителя.
§ 66. Уничтожение ВМ
Пришедшие в негодность в результате длительного хранения или не отвечающие требованиям технических условий ВМ подлежат уничтожению, которое производят по письменному распоряжению главного инженера, технического руководителя предприятия или руководителя взрывных работ. О каждом таком уничтожении ВМ должен составляться акт, в котором указывается наименование и ко личество уничтоженных материалов, причины и способ уничтожения.
Уничтожением должен руководить заведующий складом или руко водитель взрывных работ.
ВМ разрешается уничтожать взрыванием, сжиганием или рас творением в воде.
Для уничтожения взрыванием или сжиганием должна быть под готовлена удобная площадка, вокруг которой грунт очищают от дерна. На безопасном расстоянии от площадки для лиц, производя щих уничтожение, должно быть устроено надежное укрытие.
Уничтожение взрыванием. Этим способом разрешается уничто жать детонаторы и детонирующий шнур, перфораторные заряды, а также ВВ, если есть уверенность в полноте их взрыва.
Количество ВМ, уничтожаемое за один прием, устанавливается в каждом отдельном случае.
249
Уничтожение взрыванием должно производиться электрическим и, в крайнем случае, огневым способом. Патронпроваппые ВВ уничтожаются пачками. Детонаторы должны уничтожаться обяза тельно зарытыми в землю.
Уничтожение сжиганием. Сжиганием разрешается уничтожать только не поддающиеся взрыванию ВВ и ДШ. Уничтожение детона торов сжиганием запрещается.
ВВ сжигают на кострах, причем на каждом костре разрешается сжигать не более 10 кг: патроны раскладывают в один ряд сверху костра так, чтобы онп на соприкасались друг с другом. Запрещается сжигать ВМ в их таре. Перед сжиганием необходимо проследить, чтобы в патронах, предназначенных для сжигания, не было детона торов. Тара из-под ВВ сжигается отдельно.
Костер должен быть настолько большим, чтобы в него ие при ходилось подкладывать горючий материал во время сжигания ВМ.
Приближаться к месту сжигания разрешается лишь тогда, когда будет полная уверенность, что горение ВМ закончилось.
По окончании сжигания необходимо убедиться, что на площадке не осталось несгоревшпх ВМ.
Уничтожение растворением в воде. Этим способом уничтожают только неводоустойчпвые аммиачно-селптренные ВВ и дымный порох.
Растворение допускается в бочках или других сосудах. Ыерастворившаяся часть ВВ (осадок) собирается и уничтожается сжи ганием или взрыванием.
РАЗДЕЛ III
ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ВЗРЫВНОГО РАЗРУШЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД
Г л а в а XVII
НАЧАЛЬНЫЕ ПАРАМЕТРЫ УДАРНЫХ ВОЛН
ВТВЕРДЫХ СРЕДАХ
§67. Условия разрушения пород взрывом
Разрушение горных пород взрывом представляет собой сложный процесс, который в общем случае характеризуется кратковремен ностью прилояшния нагрузки к разрушаемому объему среды. Такого рода нагрузки в физике твердого тела называются динамическими или импульсными. В самом общем виде результат взрывного раз рушения зависит от трех компонентов — нагрузки, формы разрушае мого тела и материала, из которого оно состоит. Нагружение твердого тела (горной породы) приводит к появлению в нем напряжений, деформаций и перемещений, которые могут быть обратимыми (упру гими) и необратимыми (пластичными). Характер разрушения зависит от времени приложения нагрузки. С этой точки зрения нагрузки можно классифицировать так:
статические, т. е. не зависящие от времени; постепенно прилагаемые, когда величина нагрузки изменяется
в течение нескольких секунд; пульсирующие или знакопеременные, когда скорость периодиче
ского изменения нагрузки исчисляется сотнями и тысячами из менений в секунду;
быстроприлагаемые (в течение тысячных долей секунды); импульсные или ударные, нагружение которых характеризуется
возрастанием нагрузки в течение миллионных долей секунды до очень высоких значений, а затем резким спадом ее.
Поведение материала при приложении той или иной нагрузки определяется в большей степени его механическими свойствами. При обычном статическом нагружении, механические свойства ма териала остаются в процессе нагружения одинаковыми во всем телэ.
Например, при сжатии образца цилиндрической формы на прессе (рис. 102, а) напряжения в различных его частях будут различ ными. Верхняя и нижняя части образца не будут расширяться вслед ствие трения на торцах. Центральные части (по образующим) искри вятся и образец примет бочкообразную форму.
При динамическом нагружении того же образца нагрузкой, равномерно распределенной на его торце, в образце возникает волна
251
сжатия, распространяющаяся вдоль цилиндра (рис. 102, б) с опре деленной скоростью, зависящей от материала образца с. По истече нии промежутка времени Дt часть образца будет сжата (иа участке AI = с Дt), а остальная будет находиться в ненапряженном состоя нии. При этом, если нагрузка характеризуется чрезмерно большими давлениями и высокой скоростью нагружения, механические свой ства материала на участке, подверженном такому виду нагружения, могут быть заметно изменены.
Когда время приложения иагрузкп будет равно или больше времени прохождения волны по образцу, последний будет полностью сжат. Вследствие отражения и пре
Рломления волны в образце возник нет сложное напряженное состоя ние, существенно отличное от со стояния в случае приложения статической нагрузки.
|
|
Другими словами п р и |
с т а |
|||
|
т и ч е с к о й н а г р у з к е к а ж |
|||||
|
д а я ч а с т ь |
|
н а г р у ж е н |
|||
|
н о г о т е л а м о ж е т в л и я т ь |
|||||
|
и а |
н а п р я ж е н и я и д е |
||||
Рис. 102. Различие в деформациях |
ф о р м а ц и и |
в |
д р у г о й |
его |
||
одного п того же образца прп стати |
ч а с т и |
и т. |
д. |
При импульсив |
||
ческой (о) п динамической (б) пагруз- |
ных же нагрузках напряжения и |
|||||
ках |
деформации могут существовать |
|||||
|
в |
одной |
части |
тела независимо |
||
от того, что происходит в другой. Эта независимость напряжен ного состояния при динамических нагрузках характеризуется:
неравномерностью нагрузки; промежутком времени, в течение которого напряжение распре
деляется внутри тела; влиянием границ тела и внутренних связей частиц тела;
рассеянием энергии по мере распределения иагрузкп. Импульспвные нагрузки характеризуются еще и тем, что они
сообщают перемещение частицам среды, иа которую они действуют. Процессы разрушения горных пород взрывными нагрузками, как правило, связаны с процессами прохождения в них особых видов волн — ударных волн х. Сущность ударной волны состоит в том, что при ее прохождении в среде, независимо от ее агрегатного со
стояния, происходит скачкообразное (ударное) сжатие вещества. Для решения любых задач, связанных с импульсивным приложе
нием нагрузки, необходимо знать основные параметры, определяющие состояние вещества. А это, в свою очередь, связано с вопросом об уравнении состояния тела, испытывающего значительные давления. Ибо зная уравнение состояния и уравнение изэнтропы тела, можно
1 Проф. Г. И. Покровский предлагает называть ударные волны в грунтах п горных породах в з р ы в н ы м п в о л н а м и (в отллчпе от ударных волн в воздухе п жидкости).
252
установить основные закономерности распространения ударных волн.
В общем виде состояние идеальной среды определяется либо массовой плотностью р и абсолютной температурой Т, либо плот ностью и энтропией S. А уравнение, определяющее связь давле ния в среде р с плотностью и температурой, называется у р а в
н е н и е м с о с т о я н и я |
в е щ е с т в а , |
которое известно как |
у р а в н е н и е М е н д е л е е в а — К л а п е й р о н а . |
||
Внутренняя энергия вещества, т. е. энергия давления и взаимо |
||
действия молекул и атомов, |
зависит только |
от начального и конеч |
ного состояния вещества и не зависят от термодинамических процес сов, в результате которых произошло изменение состояния.
Изучение поведения ударных волн и вообще волновых процессов в сплошной среде,- как правило, базируется на использовании упро щенных моделей этих сред. Сплошной средой в этом случае назы вают любой малый объем вещества, который является все же на столько большим, что в нем еще имеется большое число молекул. Классическое определение этого термина относится к поведению (движению) жидкостей и газов в гидродинамике. Горные породы, как правило, относятся к сплошным средам, заполняющим про странство непрерывно.
Свойства горных пород весьма многообразны: существуют по роды с ярко выраженными упругими, пластичными, хрупкими, вяз кими и т. п. свойствами. Для упрощения многих расчетов в физике твердого тела горные породы приближенно характеризуют с помощью моделей идеальной и неидеальной среды. В свою очередь, каждая из этих моделей подразделяется на определенное число частных моделей, отличающихся между собой видом функции и констант, характеризующих частные свойства данной среды.
Идеальные среды известны в физике под названием и д е а л ь
н ы е ж и д к о с т и , |
при движении в |
которых |
отсутствуют про |
цессы теплопроводности и вязкости. |
важное |
свойство — напря |
|
Идеальным средам |
присуще очень |
||
жение (давление) в любой точке не зависит от направления прило жения статической или динамической нагрузки и одинаково в любой точке среды. Поведение идеальных сред при волновых процессах полностью подчиняется уравнению состояния.
Как правило, именно уравнениями состояния отличаются одна среда от другой. При больших давлениях, возникающих при взрыв ных нагрузках, поведение многих реальных плотных сред, таких, как вода, водонасыщенный грунт и некоторые горные породы, с не которым приближением, могут рассматриваться как идеальных сред.
§ 68. Механизм образования ударных волн при взрыве в породе
Выше были изложены основные положения гидродинамики, изу чающей взаимодействие потоков вещества с различными средами и основы теории образования ударных волн в газах (см. § 45). Со
253
гласно этим представлениям у д а р н а я в о л н а ( п о в е р х н о с т ь р а з р ы в а ) п р е д с т а в л я е т с о б о й в о л н у с ж а т и я , р а с п р о с т р а н я ю щ у ю с я по с р е д е с о с в е р х з в у к о в о й с к о р о с т ь ю и х а р а к т е р и з у ю щ у ю с я т е м , ч т о п а р а м е т р ы п о т о к а в е щ е с т в а— д а в л е н и е , п л о т н о с т ь , т е м п е р а т у р а — с к а ч к о о б р а з н о п з м е н я ю т с я н а ее п е р е д н е м ф р о н т е .
Скорость, давленпе п энергия ударной волны в среде с удалением от источника возмущения вследствие необратимых потерь энергии
А I
Р ис. 103, Схема, поясняющая образование ударной волны сжатия:
и — скорость потока вещества; D — скорость фронта волны сжатия
быстро убывают. В горной породе на расстоянии порядка 10—12 радиусов заряда скорость ударной волны приближается к скорости звука, ударная волна перерождается в волну напряжений, а затем переходит в обычную акустическую (звуковую) волну.
Образование ударной волны при взрыве заряда ВВ происходит в результате ударного воздействия продуктов детонации на окру жающую среду.
Механизм образования ударной волны во многом похож на меха низм образования детонацпонной волны в газах. Достаточно вспом нить классический пример с поршнем, вдвигаемым с постоянной скоростью в трубку, заполненную газом (см. рис. 55). Единственным существенным отличием ударной волны от детонационной является то, что детонационная волна движется по заряду ВВ с постоянной скоростью за счет непрерывного пополнения ее энергии в зоне реак ции, а ударная волна вследствие необратимых потерь энергии в ре зультате нагрева частиц среды постепенно затухает. Наиболее про стой аналогией механизма образования и распространения ударной волны по веществу является характер распространения возмущений по ряду расположенных в линию упруго соединенных между собой пружинками шариков (рис. 103).
Если за время t переместить шарики поршнем на расстояние а, то скорость их перемещения, называемая массовой скоростью, будет равна и — alt, в то же время скорость перемещения D границы
254