Разрушение горных пород взрывом

При добыче камня взрывным способом в горной породе бурят ряд скважин (шпуров), в которые закладываются ВВ, и после тщательной заделки сверху породу взрывают. От мгновенного разложения ВВ образуется большой объем газов, под давлением которых порода раскалывается. Эффект взрыва зависит от вида взрывчатого вещества, его количества, расположения в породе.

По характеру действия ВВ делят на две группы: метательные и бризантные (дробящие). Первые обладают сравнительно небольшой скоростью распространения взрыва (300-400 м/с), вследствие чего объем газа увеличивается постепенно. При применении этих ВВ сильного дробления горной породы не происходит, поэтому их применяют для получения монолитов больших размеров.

Бризантные ВВ характеризуются большой скоростью распространения взрыва (4000-7000 м/с), мгновенным увеличением объема газов (например, аммонал), в результате чего происходит дробление горной породы. Их применяют при добыче рваного камня, щебня. Для получения большого количества камня и щебня иногда прибегают к массовым взрывам породы крупными зарядами.

Буровзрывные работы — весьма трудоемкий и дорогостоящий процесс при добыче полезных ископаемых. Это предопределяет необходимость повышения производительности труда на базе достижений науки и техники в этой области и максимальной механизации.

Основа эффективной разработки скальных пород заключается в обеспечении необходимой степени их разрыхления. Расчетные параметры буровзрывных работ являются ориентировочными и подлежат уточнению в производственных условиях.

Под взрывом понимается, превращение вещества с его быстрым переходом в энергию сжатия и движения исходного вещества или продуктов его разложения в окружающей среде.

Большая скорость выделения энергии позволяет развивать громадные мощности, получение которых с помощью электрических, тепловых и других механизмов, требует применения громоздких и дорогостоящих механизмов.

По виду исходной энергии различают:

1. Физические взрывы;

2. Химические взрывы;

3. Атомные взрывы;

4. Термоядерные взрывы.

1. – при протекании физических взрывов изменяется только состояние вещества без изменения его химического состава. Пример: при пропускании тока большой величины через тонкую нихромовую проволоку, исходная энергия в течение десятых и сотых долей переходит в энергию нагретого и сжатого воздуха, а также паров расплавленного металла. Падение метеорита на землю также приводит к переходу в течение нескольких секунд его кинетической энергии в энергию сжатия вещества метеорита и приконтактного грунта, а также образовавшихся газообразных продуктов с соответствующим разлетом образовавшихся кусков (Ударная волна). Мощность физических взрывов значительно больше химических.

2. – химический взрыв происходит засчет потенциальной энергии, заключенной во взрывчатом веществе, причем потенциальная энергия является энергией связи между атомами и молекулами. Х.В. широко применяются в горном деле, науке и технике, во всех отраслях промышленности. С помощью взрыва получают и новые вещества.

3. – атомные взрывы происходят в результате деления атомных ядер радиоактивных элементов. При этом разрушается энергия между частицами. Мощность атомного взрыва много больше мощности химического взрыва. Пример: Хиросима, Чернобыль.

4. – термоядерный взрыв сопровождается синтезом ядер легких элементов дейтерия и трития, сопровождающихся быстрым переходом в энергию сжатия, повышением температуры и световым излучением. Мощность т.в. порядка в 10-20 раз выше, чем мощность атомного взрыва.

Взрыв взрывчатого вещества – самораспространяющийся со скоростью до 10 км/с химическое превращение, сопровождающееся выделением тепла и образованием газов.

Условия протекания взрыва:

1. Выделение тепла;

2. Образование газов;

3. Скорость взрыва больше 1 км/с (Если меньше 1 км/с, то это горение, а не взрыв);

При отбойке часто вместо взрывного превращения возникает горение.

4. Быстрое самораспространение.

Первое условие – выделение тепла при взрыве. Вследствие того, что газы имеют значительно меньшую плотность , их быстрое (чем жидкие и твердые вещества, из коорых состоят вещества) образование в постоянном объеме повышает плотность до гигапаскалей. Большая скорость реакций определяет быструю скорость энерговыделения. При малых скоростях энерговыделения, превращение компонентов происходит в виде горения. Способность к самораспространению обеспечивает превращение всего вещества при его локальном возбуждении.