Процесс разрушения пород взрывом наружного заряда

Рассмотрим действие взрыва наружного заряда, соприкасающегося со скальной средой неограниченных размеров (рис. 4. 17).

Рис. 4.17. Действие взрыва наружного заряда: а - до взрыва; б - после взрыва

Если плотность породы превосходит плотность продуктов взрыва, происходит отражение детонационной волны и давление на границе раздела может оказаться даже выше, чем на фронте детонационной волны. От границы раздела, как известно, в породу переходит ударная волна сжатия, давление в которой в начальный момент в несколько раз выше предела прочности на сжатие любой горной породы. На границе заряд-порода наблюдается смятие и дробление среды с последующим выносом ее расширяющимися продуктами взрыва. Образующаяся при этом воронка взрыва относительно невелика, ибо давление продуктов детонации быстро падает в результате тепловых потерь. Расходящаяся от места соприкосновения заряда с породой полусферическая ударная волна перемещает ее в радиальном направлении, что способствует образованию радиальных трещин. В момент разгрузки, наступающей после завершения разброса продуктов взрыва, в породе возникают откольные сферические трещины. За пределами области радиальных и сферических трещин порода испытывает обратимую упругую деформацию.

Вблизи от заряда действие взрыва зависит от формы заряда. Взрывные газы движутся в основном перпендикулярно к поверхности заряда, отклоняясь несколько в сторону, противоположную месту инициирования взрыва.

Картину разлета взрывных газов очень хорошо можно увидеть, если в темноте сфотографировать взрыв прямоугольной шашки взрывчатого вещества, свободно подвешенной в воздухе. Взрывные газы, находящиеся в раскаленном состоянии, интенсивно светятся и на фотоснимке оставляют свои следы в виде ярких огненных факелов. Если шашка имеет форму, близкую к кубу, то пламя взрыва получает крестообразный вид (рис. 4.18). Если заряд имеет треугольное сечение, то обнаруживаются три факела взрывных газов.

Рис. 4.18. Схема разлета взрывных газов кубическо­го заряда с детонатором, расположенным в центре одной из его граней

Характерной особенностью такого разлета продуктов взрыва является то, что в пространстве, примыкающем к исходящим углам и ребрам заряда, взрывные газы не распространяются. В этих местах действие взрыва практически отсутствует. Здесь имеются своеобразные защитные зоны. Наоборот, против средних частей граней заряда, где идет наиболее мощный поток взрывных газов, действие взрыва проявляется интенсивно. Здесь происходит так называемое направленное действие взрыва. Это явление имеет большое теоретическое и практическое значение. Оно позволяет управлять действием взрыва путем выбора формы заряда и места инициирования его.

Этот пример показывает, что продукты взрыва в начальной стадии движутся перпендикулярно поверхностям заряда. Таким образом, можно создавать заряды ВВ с направленным действием взрыва.

Кумулятивный заряд- заряд взрывчатого вещества с конической, сферической или клинообразной выемкой, действие которого основано на кумулятивном эффекте (рис. 4.19).

Кумулятивный эффект(кумуляция - скопление) - усиленное в определенном направлении действие взрыва. Кумулятивный эффект создаётся зарядом взрывчатого вещества, имеющим углубление — кумулятивную выемку, обращенную к мишени (например, к негабариту или стальной броневой плите). Кумулятивная выемка, обычно конической формы, покрыта металлической оболочкой (облицовкой), её толщина в зависимости от диаметра заряда варьируется от долей миллиметра до миллиметра (табл.4.2).

Рис. 4.19. Принципиальная схема кумулятивного заряда: 1 — заряд; 2 — детонатор; 3 — кумулятивная выемка с металлической облицовкой; 4 — пробиваемая преграда

Таблица 4.2 Характеристика действия кумулятивного заряда по бронеплите толщиной 200 мм

Назначение кумулятивного заряда — направленное разрушение прочных материалов. Кумулятивный заряд с конической выемкой, высота которой равна диаметру отверстия выемки, имеющей металлическую облицовку (толщиной около ¹/зо диаметра отверстия выемки) пробивает стальную броню толщиной, примерно в 4 раза превосходящей диаметр отверстия выемки.

Кумулятивные заряды применяются в бронебойных снарядах, в капсюлях-детонаторах и в зарядах, предназначенных для дробления негабаритных камней на карьерах и других объектах.

Характерный пример использования кумулятивных зарядов в военном деле — реактивные противотанковые снаряды (рис. 4.20).

Рис. 4.20. Поперечное сечение головной части реактивного

противотанкового снаряда «базука» (США): 1 — взрыватель; 2 — коническая стальная оболочка; 3 — полая головная часть; 4 — взрывчатое вещество

В этих снарядах имеется значительная по размеру полая головная часть, обеспечивающая взрыв снаряда на таком расстоянии от преграды, при котором бронебойное действие является максимальным.

Взрыватель- это детонатор, предназначенный для возбуждения детонации (взрыва) зарядов боеприпасов (снаряда, мины, бомбы и др.), срабатывает от удара боеприпаса в преграду.

Другой пример — линейные кумулятивные заряды, имеющие удлинённую форму и клинообразную выемку в виде жёлоба, облицованного металлом. Такие заряды применяются для перерезыва­ния металлических листов, стержней и конструкций, в частности при разборке наземных и подводных сооружений.

Механизм действия кумулятивного заряда состоит в следующем (рис. 4.21).

Рис. 4.21. Этапы взрыва кумулятивного заряда: 1 - заряд; 2 - детонатор; 3 - облицовка; 4 - пробиваемая преграда; 5 - фронт детонационной волны; 6 - продукты детонации; 7 - начало формирования кумулятивной струи; 8-струя пробивает преграду; 9 - струя оторвалась и пробила преграду

Кумулятивный заряд применяется в горном деле во врубовых шпурах, в оконтуривающих шпурах. Применение кумулятивного заряда в качестве оконтуривающих шпуров позволяет получить:

1. Гладкий контур выработки засчет направления энергии взрыва вдоль контура выработки.

2. Уменьшить разрушение пород, находящихся за контуром выработки.

Область применения кумулятивного заряда:

1. в горном деле, в горных выработках, врубах, в оконтуривающих шпурах.

2. в отбойных и во вспомогательных шпурах разрушающее действие заряда ВВ направлено во все стороны (эффективность снижается).

3. при разделке негабаритов в качестве накладного заряда.

4. при демонтаже металлических конструкций, стен (удлинненые-кум.)

Недостаток:

Действие их в ближней зоне (небольшой радиус), хотя созданы заряды, которые способны пробивать цилиндрические отверстия длиной 12-15 м.

Тема 5