автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.03, диссертация на тему:Обеспечение промышленной безопасности ведения взрывных работ по действию ударных воздушных волн на земной поверхности

Ганопольский Михаил Исаакович

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ВЕДЕНИЯ ВЗРЫВНЫХ РАБОТ ПО ДЕЙСТВИЮ УДАРНЫХ ВОЗДУШНЫХ ВОЛН НА ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ

Специальность: 05.26.03 - «Пожарная и промышленная безопасность (в горной промышленности)»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

-1 ДЕК 2011

Москва 2011

005004214

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Московский государственный горный университет» на кафедре «Взрывное дело»

Научный консультант

доктор технических наук, профессор Владимир Арнольдович БЕНИН Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Виктор Иванович ДРЕМОВ доктор технических наук, профессор Геннадий Петрович ПАРАМОНОВ доктор технических наук, профессор Юлий Григорьевич ЩУКИН

Ведущая организация - ФГУП «Национальный научный центр горного производства - Институт горного дела им. А.А.Скочинского»

Защита состоится де/;а$рр 2011 г. в /ь часов на заседании диссертационного совета Д-212.128.06 при Московском государственном горном университете (119991, г.Москва, Ленинский проспект, д.6)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного горного университета.

Автореферат разослан «А"» 2011 г. Ученый секретарь диссертационно----

доктор технических наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

Взрывные работы являются неотъемлемым элементом технологического процесса на карьерах, рудниках, шахтах и разрезах, при разработке траншей и котлованов и т.д. При этом взрывы часто приходится выполнять рядом с жилыми кварталами и на территории работающих предприятий. Это требует строгого соблюдения необходимых мер промышленной безопасности.

Ударные воздушные волны (УВВ) являются нежелательными побочными эффектами при производстве взрывных работ. УВВ часто накладывают большие ограничения на массу взрываемых зарядов, чем сейсмическое действие взрывов, а контроль и прогнозирование ожидаемых параметров УВВ более затруднительным, чем оценка воздействия сейсмических колебаний.

В настоящее время расчет радиусов опасной зоны по действию УВВ при взрывах на земной поверхности осуществляют в соответствии с указаниями раздела VIII «Единых правил безопасности при взрывных работах» (ЕПБВР), которые относятся к взрывам наружных и углубленных на свою высоту зарядов большой массы (применяются при определении безопасных расстояний от складов ВМ), к взрывам на выброс и сброс с показателем действия взрыва п=3 и к расчету радиуса опасной зоны по действию УВВ на застекление (1-я степень безопасности — отсутствие повреждений) для взрывов наружных зарядов (взрывы по дроблению негабарита) и скважинных (шпуровых) зарядов рыхления.

Во многих случаях ведение взрывных работ производится в условиях, существенно отличающихся от условий, рассмотренных в ЕПБВР. Например, взрывание шпуровых зарядов малой массы (в т.ч. с использованием укрытий), взрывы на выброс и сброс с показателем действия, отличным от и=3, подводные взрывные работы, выполнение взрывных работ в стесненных условиях с допустимостью частичного или полного повреждения застекления и др.

Таким образом, проблема обеспечения промышленной безопасности при производстве взрывов на открытых горных работах и в строительстве и повышения надежности определения безопасных режимов взрывания по действию УВВ на земной поверхности имеет важное социальное и хозяйственное значение, и ее решение является актуальным.

Результаты выполненных исследований позволяют дополнить имеющиеся в ЕПБВР рекомендации по расчету радиусов опасной зоны по действию УВВ и распространить их на более широкий круг взрывных работ, что способствует обеспечению промышленной безопасности производства взрывных работ.

Целью работы является установление закономерностей изменения пара-

метров УВВ с учетом влияния физико-технических свойств взрываемых пород, технологических условий и используемых технических решений производства взрывных работ, а также метеоусловий, сложившихся на момент взрыва, для обеспечения промышленной безопасности ведения различных видов взрывных работ по действию УВВ на земной поверхности.

Основная идея работы заключается в теоретическом и экспериментальном обосновании методики расчета массы эквивалентного заряда (т.е. такой массы наружного заряда, размещенного на граничной плоскости абсолютно жесткого полупространства, при взрыве которого излучается УВВ с такой же головной частью, что и при взрыве рассматриваемого заряда), учитывающей взаимосвязи основных факторов, влияющих на условия образования и распространения УВВ.

Методы исследования: анализ и обобщение теоретических и экспериментальных работ отечественных и зарубежных исследователей; многолетние инструментальные измерения параметров УВВ, возникающих при различных видах взрывных работ; видеосъемка процессов вылета забойки из скважин и шпуров, формирования и динамики развития пылегазового облака при наземных взрывах и «султана» воды при подводных взрывах; системный анализ, позволяющий установить взаимосвязи между геотехническими условиями производства взрывных работ и выявить основные факторы, влияющие на условия образования и распространения УВВ, установить их качественные и количественные характеристики; анализ и обработка результатов измерений с использованием методов математической статистики с сопоставлением полученных результатов и инструментальных данных.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

1. Закономерности изменения параметров УВВ и эквивалентность наружного и скважинных зарядов определяются физико-техническими свойствами взрываемых горных пород и материалов, параметрами и условиями взрывания зарядов, метеоусловиями в районе производства работ. Горные породы и материалы классифицированы по влиянию их физико-технических свойств на интенсивность излучения УВВ, которое в расчетных формулах учитывается коэффициентом Кт. Влияние метеоусловий на параметры УВВ учитывается коэффициентом Ки.

2. При определении массы эквивалентного заряда в случае взрывов скважинных и шпуровых зарядов учитывают относительную длину забойки и материал, из которого она выполнена. При оценке влияния забойки на снижение интенсивности УВВ следует различать забойку трех видов: забойка 1-го вида, когда ПВ начинают истекать из устья скважины до того, как скважина, расширяясь, приобрела максимальный объем; забойка 2-го вида, когда ПВ начинают истекать

после того, как скважина приобрела максимальный объем; забойка 3-го вида, когда ПВ истекают после разрушения массива и образования в нем трещин, или вообще не истекают.

3. При взрывах сосредоточенных и удлиненных зарядов выброса и сброса при определении массы эквивалентного заряда следует учитывать приведенную глубину заложения заряда. В случае взрыва удлиненных зарядов масса эквивалентного заряда определяется также длиной заряда, линейной плотностью заряда и расстоянием от заряда до рассматриваемой точки. При взрывах подводных зарядов различного назначения масса эквивалентного заряда определяется параметрами взрываемых зарядов и зависит от толщины слоя воды над зарядом.

4. При короткозамедленном взрывании для исключения сложения УВВ от отдельных групп зарядов и усиления давления в УВВ у охраняемого объекта следует учитывать интервал замедления между группами, расстояние между зарядами и особенности расположения взрываемых зарядов относительно друг друга и относительно охраняемого объекта. Снижение давления в УВВ обеспечивается путем использовании технических и технологических мероприятий (изменение способа инициирования, засыпка зарядов, укрытие мест взрывов и др.).

5. Выбор технических и технологических решений для обеспечения промышленной безопасности по действию УВВ на земной поверхности при выполнении взрывов зарядов различного назначения (наружных, скважинных, шпуровых, выброса и сброса, подводных) и расчет безопасных расстояний следует производить на основе определения эквивалентной массы заряда с учетом основных факторов, влияющих на интенсивность УВВ: массы и конструкции заряда, параметров БВР, физико-технических свойств взрываемых пород и материалов, метеоусловий, используемых мероприятий по снижению интенсивности УВВ, допустимой величины избыточного давления или удельного импульса фазы сжатия в УВВ по воздействию на охраняемые объекты.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечены: представительным объемом инструментальных измерений параметров УВВ; сходимостью теоретических и экспериментальных данных, а также сопоставимостью расчетных и фактически зарегистрированных параметров УВВ, полученных при взрывах в различных условиях на горных предприятиях (расхождение не более 20...25%); положительными результатами внедрения результатов работы в практику производства взрывных работ.

Научная новизна заключается в следующем:

- получены закономерности для определения массы эквивалентного заряда, учитывающих физико-технические свойства взрываемых пород и материалов и

технологические условия производства взрывных работ;

- выявлена классификация взрываемых горных пород и строительных материалов в зависимости от влияния их физико-технических свойств на интенсивность излучения УВВ;

- обосновано и установлено влияние длины заряда и длины забойки при определении источников и интенсивности УВВ взрывов скважинных зарядов;

- установлены корреляционные зависимости для расчета параметров УВВ при взрывах различного назначения, учитывающие геотехнические и горногеологические условия производства взрывных работ;

- обоснованы и установлены рациональные параметры буровзрывных работ, обеспечивающие промышленную безопасность производства взрывных работ по действию УВВ на людей и инфраструктуру.

Научное значение работы состоит в установлении закономерностей влияния различных факторов (физико-технических свойств взрываемых пород, глубины заложения зарядов, параметров скважинных зарядов, толщины слоя воды над зарядом, метеоусловий и др.) на массу эквивалентного заряда и параметры УВВ для обоснования технических и технологических решений, направленных на обеспечение промышленной безопасности ведения взрывных работ по действию УВВ на земной поверхности.

Практическое значение работы заключается в:

- разработке комплекта аппаратуры и способа тарировки датчиков давления для регистрации УВВ в диапазоне избыточных давлений 10... 100000 Па и времени действия фазы сжатия УВВ 0,5.. .200 мс;

- разработке и внедрении методики расчета массы эквивалентного заряда и параметров УВВ при взрывах зарядов различного назначения, учитывающей свойства взрываемых пород, параметры расположения зарядов, интервалы замедлений, конструкцию защитных укрытий мест взрывов, метеоусловия и др.;

- оценке эффективности использования технических и технологических способов снижения интенсивности УВВ при расчетах размеров опасной зоны действия УВВ при взрывах;

- разработке «Руководства по определению радиуса опасной зоны действия ударных воздушных волн при взрывах на земной поверхности»;

- внедрении результатов исследований в практику проектирования и производства взрывных работ на открытых горных работах и в строительстве.

Реализация результатов работы.

Расчетные закономерности по определению эквивалентной массы скважинных зарядов и радиуса опасной зоны действия УВВ на застекление вошли в со-

став подразделов 5.1.9 - 5.1.15 «Определение расстояний, безопасных по действию ударных воздушных волн на застекление при взрывании наружных зарядов и скважинных (шпуровых) зарядов рыхления» раздела VIII «Порядок определения безопасных расстояний при взрывных работах и хранении взрывчатых материалов» «Единых правил безопасности при взрывных работах» ГШ 13-407-01 (утверждены постановлением Госгортехнадзора России от 30.01.2001 г. №3).

Составлено «Руководство по проектированию и производству взрывных работ при реконструкции промышленных предприятий и гражданских сооружений» РТМ36.9-88 (утверждено Минмонтажспецстроем СССР 19.08.1988 г.).

Разработано «Руководство по определению радиуса опасной зоны действия ударных воздушных волн при взрывах на земной поверхности» (согласовано Управлением горного надзора Ростехнадзора, письмо от 17.06.2011 г. №07-0304/1817).

Результаты исследований и разработанные на их основе рекомендации и указания по расчету безопасных расстояний и режимов взрывания по действию УВВ реализованы: при проектировании и производстве взрывных работ на карьерах «Первомайский», «Октябрь» и «Пролетарий» ОАО «Новоросцемент», карьере ООО «Жирновский щебеночный завод» и др.; при обосновании промышленной безопасности ведения взрывных работ по действию УВВ при взрывании скважинных и шпуровых зарядов для рыхления скальных грунтов на строительстве котлованов сооружений «Москва-Сити»; при проектировании подводных взрывных работ для прокладки канализационных дюкеров через р.Лена в Якутии; при производстве взрывных работ по ликвидации опасных производственных объектов на территории ФГУП «ПО «Прогресс» и ФГУП «Кемеровский завод «Коммунар» в г.Кемерово; при проектировании и проведении специальных взрывных работ по обрушению гражданских и производственных зданий и сооружений и дроблению фундаментов (фабрика «Дукат», ОАО «Завод полиметаллов», радиологический корпус МОНИКИ, панельные жилые здания в Москве, ОАО «Рязанский НПЗ», ОАО «Славнефть-Ярославнефтеоргсинтез», ОАО «Гуковуголь», ОАО «Ростовуголь», ДОАО ШУ «Дальневосточное» и на многих других объектах).

Результаты исследований используются в Московском государственном горном университете при чтении курса лекций и выполнении практических работ по дисциплине «Техника, технология и безопасность производства взрывных работ на открытых горных работах» и на курсах повышения квалификации специалистов-взрывников.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладыва-

лись на IX Всесоюзной научной конференции «Комплексные исследования физических свойств горных пород и процессов» (Москва, 1987), X Всесоюзном научно-техническом совещании «Совершенствование буровзрывных работ в народном хозяйстве» (Красноярск, 1988), Научных симпозиумах «Неделя горняка» (Москва, 1997, 2009, 2011), 7-й Международной конференции «Проблемы снижения природных опасностей и рисков (Геориск-2009)» (Москва, 2009).

Публикации. Основное содержание работы изложено в 26 работах. В журналах, рекомендовавчых ВАК Минобрлауки, опубликовано 16 статей.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, библиографического списка из 136 наименований и 2-х приложений, содержит 28 таблиц и 59 иллюстраций.

В решении отдельных задач, проведении полигонных и промышленных экспериментальных исследований и внедрении полученных автором результатов участвовали коллеги автора из ЦПЭССЛ треста «Союзвзрывпром», ООО «ЦПЭССЛ БВР», производственных организаций, входящих в Ассоциацию «Союзвзрывпром», ГОУ ВПО «Московский государственный горный университет», ряда других горных и строительных организаций. Есть совместные публикации, авторские свидетельства на изобретения, ссылки на которые приведены в диссертации. Автор выражает признательность научному консультанту доктору технических наук, профессору В.А.Белину, доктору технических наук, профессору В.П.Тарасенко, доктору технических наук В.Л.Барону, сотрудникам кафедры «Взрывное дело» МГГУ, бывшим сотрудникам ЦПЭССЛ треста «Союзвзрывпром» Я.И.Цейтлину и кандидату технических наук Н.И.Смолию за содействие и ценную научно-методическую и практическую помощь в процессе проведения исследований и подготовки диссертации.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Состояние проблемы и задачи исследований

Ударные воздушные волны (УВВ), являясь одним из проявлений взрыва, представляют потенциальную опасность для людей и окружающих сооружений. К основным параметрам, характеризующим УВВ, относятся избыточное давление на фронте УВВ АР, удельный импульс фазы сжатия 5+ и время действия положительной фазы сжатия т+. Степень повреждения сооружений зависит от интенсивности УВВ. Повреждение застекления происходит под воздействием слабых УВВ (избыточное давление на их фронте АР<104 Па), которые реализуются, как правило, на больших расстояниях от места взрыва.

Исследованиями закономерностей образования и распространения УВВ при взрывах на земной поверхности занимались В.В.Адушкин, Я.Б.Зельдович, ПФ.Коротков, Л.Д.Ландау, Г.ИЛокровский, МЛ.Садовский, Л.И.Седов, С.А.Христианович, Г.Броуд, М.А.Кук, Дж.Рид, Дж.Тейлор и др. Исследованиями параметров слабых УВВ и вопросами обеспечения промышленной безопасности при производстве взрывных работ на земной поверхности занимались Б.А.Аюрзанайн, В.А.Боровиков, А.И.Гончаров, В.И.Дремов, В.Х.Кантор, В.И.Куликов, Г.П.Парамонов, Л.М.Перник, Н.И.Смолий, В.П.Тарасенко, Я.И.Цейглин, Ю.ГЛДукин и другие. Результаты таких исследований, выполненных за рубежом, приведены в работах Р.Густафсона, В.Л.Барона и др.

В основу теоретических рассмотрений и ряда экспериментальных исследований положены во всех отношениях идеальные условия и при этом не учитываются факторы, оказывающие весьма существенное воздействие на условия распространения и параметры слабых УВВ. К таким факторам, в первую очередь, относятся физико-технические свойства взрываемых пород и материалов, параметры расположения взрываемых зарядов (глубина заложения заряда, длина и материал забойки, технологические параметры взрывания) и метеоусловия, сложившиеся в приземном слое атмосферы на момент взрыва (температурная стратификация, скорость и направление ветра).

При взрыве наружного заряда ВВ, размещенного на контакте «воздух - горная порода», следует учитывать физико-технические свойства этого полупространства и затраты энергии на его деформацию, т.к. они оказывают существенное влияние на распределение энергии в верхнем полупространстве, т.е. в конечном счете на энергию УВВ.

При взрывах на земной поверхности основными являются метод скважин-ных и метод шпуровых зарядов. Достаточно широко используют также взрывы сосредоточенных и удлиненных зарядов выброса и сброса, проводятся взрывы и в подводных условиях. Параметры используемых зарядов изменяются в довольно большом диапазоне.

Автором (1984 г.) были получены эмпирические формулы для расчета параметров слабых УВВ при взрывах наружных зарядов и для определения эквивалентной массы скважинного заряда, которые учитывают параметры взрываемых зарядов (длина заряда, длина и материал забойки, диаметр заряда и др.). Результаты этих исследований включены в действующие ЕПБВР.

Потенциальными источниками излучения УВВ при взрывах заглубленных зарядов являются прорыв продуктов взрыва в окружающую среду; купольный подъем грунта в эпицентре взрыва; сейсмические волны, преломленные из грунта

в воздушную среду; вылетающая забойка. Указанные источники излучения УВВ проявляются различным образом в зависимости от конструкции и параметров взрываемых зарядов. Очевидно, что параметры УВВ тесно связаны с закономерностями движения забойки, продуктов взрыва (ПВ) и движения грунта в эпицен-тральнай области взрыва. Расширением стенок скважины во времени, зависящее от физико-технических свойств взрываемых пород, определяются изменение давления ПВ, а следовательно, и начальные параметры вылета грунтовой забойки и истечения продуктов взрыва из скважины.

При проведении подводных взрывов необходимо считаться не только с возможным ущербом ихтиофауне, но и с повреждением застекления промышленных и жилых сооружений. Из данных, полученных при опытных подводных взрывах в мелких водоемах, следует, что УВВ образуется как вследствие преломления гидроударной волны на границе «вода - воздух», так и в результате подъема водяного купола со сверхзвуковой скоростью. Помимо указанных двух источников, УВВ будет излучаться также при прорыве газообразных продуктов взрыва через слой воды. Таким образом, источники образования УВВ при подводных взрывах аналогичны источникам образования УВВ при взрывах заглубленных зарядов. Это позволяет использовать результаты соответствующих исследований параметров УВВ от взрывов заглубленных зарядов и при прогнозировании параметров УВВ при подводных взрывах.

Известно, что слабые УВВ чувствительны к метеоусловиям района в момент взрыва. Эти условия могут быть «благоприятны» для распространения УВВ вдоль земли и неблагоприятны. При прочих равных условиях давление на фронте УВВ в первом случае может быть существенно выше среднего. С аномальными метеоусловиями связаны случаи сверхдальнего распространения УВВ и неожиданного и часто массового повреждения застекления.

Для предотвращения неблагоприятных последствий взрывов необходимо учитывать влияние метеоусловий на параметры УВВ. С этой целью в формулы для расчета давления на фронте УВВ вводится коэффициент Км, зависящий от • метеоусловий и учитывающий возможность появления неблагоприятных метеоусловий, когда Км> 1. Значения коэффициента Км определяются не только в зависимости от величины возможного максимального увеличения давления в УВВ, но и вероятностью реализации, которая в свою очередь связана с вероятностью ^реализации метеоусловий в зависимости от сезона проведения взрывных работ и расстояния между местом взрыва и пунктом наблюдения. Автором (1984 г.) была проведена статистическая обработка метеоданных и установлены (с обеспеченностью 98%) значения коэффициента метеоусловий Км в зависимости от рас-

стояния до места взрыва и сезона производства взрывных работ (табл. 1).

Таблица 1

Значения коэффициента Км

Сезон Расстояние

до 200 м от 200 м до 2000 м более 2000 м

Летний (с апреля по октябрь) 1 / г \1/1 Л2000 ] 3

Зимний (с ноября по март) 1 4г Г иооо; 5

Наиболее слабым конструктивным элементом сооружений является их застекление. Очевидно, что при обеспечении сохранности застекления обеспечивается сохранность и других конструкций сооружений, если речь идет о действии УВВ взрывов. Установлено, что повреждение застекления и др. конструкций носит вероятностный характер и зависит не только от интенсивности УВВ, но и от продолжительности прикладываемой нагрузки, величины допустимых напряжений, размеров самой конструкции. Автором (1984 г.) были выполнены специальные эксперименты и получены значения предельно допустимых нагрузок (удельный импульс фазы сжатия и избыточное давление на фронте УВВ), при превышении которых происходит повреждение застекления.

В соответствии с изложенным выше в диссертации были поставлены следующие основные научные и практические задачи:

1. Исследование и установление закономерности изменения параметров УВВ при изменении условий взрывания зарядов различного назначения.

2. Оценка эффективности изменения давления в УВВ в зависимости от изменения параметров зарядов и режимов взрывания.

3. Обоснование технических и технологических мероприятий, обеспечивающих снижение отрицательного воздействия УВВ (КЗВ, способы инициирования зарядов ВВ, использование защитных укрытий мест взрывов и др.).

4. Повышение надежности прогнозирования параметров УВВ при взрывании в различных горнотехнических условиях за счет учета влияния физико-технических свойств взрываемых пород и материалов, параметров зарядов и метеоусловий, сложившихся на момент взрыва.

5. Установление критических и допустимых величин избыточного давления и удельного импульса фазы сжатия в УВВ по действию на застекление в зависимости от принятой степени безопасности.

6. Разработка методики прогноза промышленной безопасности производства взрывных работ по действию УВВ на земной поверхности.

УВВ при взрывах наружных и заглубленных зарядов

При взрыве заряда ВВ в окружающее его пространство излучается УВВ, основным источником которой являются прорвавшиеся из очага взрыва газы ПВ (газовая составляющая). При взрыве в безграничном пространстве сосредоточенного заряда избыточное давление на фронте УВВ АР подчиняется закону подобия. Для определения сейсмического эффекта в ближней зоне взрыва зарядов различного рассредоточения Я.И.Цейтлин ввел понятие «эквивалентный заряд» -т.е. такой сферический заряд, который в рассматриваемой точке дает тот же сейсмический эффект, что и данный рассредоточенный.

Для прогнозирования параметров УВВ при взрыве заряда, контактирующего с грунтом, следует учитывать не только параметры и геометрические размеры самого заряда, но и влияние свойства грунта, контактирующего с зарядом. В случае УВВ «эквивалентный заряд» - это лежащий на граничной плоскости абсолютно жесткого полупространства сосредоточенный наружный заряд, который излучает УВВ с такой же головной частью, что и данный контактирующий. Эквивалентный заряд <2э обладает той же энергией Е (Дж), что и газовые ПВ, истекающие после взрыва через референц-поверхность за характерное время t,. Референц-поверхность - это такая ближайшая к заряду поверхность, вытекающие через которую ПВ уже не участвуют в котлообразовании и воронкообразовании. В случае скважинного заряда такой поверхностью является устьевое сечение скважины. За характерное время принято время расширения стенок скважины до максимальных размеров.

Таким образом, эквивалентный заряд

О)

е

где Е - энергия газовых ПВ заряда ВВ, идущая на образование УВВ, Дж; е - внутренняя энергия 1 кг ВВ, Дж/кг.

Физико-технические свойства скального грунта имеют решающее значение в задаче об УВВ контактирующего заряда. Количество энергии, протекающей через референц-поверхность за характерное время, зависит от изменения во времени давления ПВ внутри объема, ограниченного этой поверхностью, а давление уменьшается с увеличением этого объема. Объем же, в свою очередь, увеличивается за счет образования котла (и купола), причем объем котла и скорость его расширения (а значит и характерное время) зависят от свойств грунта.

При теоретическом рассмотрении влияния свойств взрываемых грунтов на расчет массы эквивалентного заряда определенные трудности встречаются при установлении значений физико-технических характеристик грунтов: скорости продольных волн Ср, сопротивления скального грунта раздавливанию ст., показателя простреливаемости П и др. Смысл выполненных расчетов массы эквивалентного заряда состоит в том, чтобы показать тенденции изменения интересующего нас явления. Поэтому здесь возможно использование не точно известных параметров, характеризующих свойства взрываемых грунтов, а некоторых табличных данных. Это позволило также рассматривать интересующие нас вопросы при взрыве не скважинных зарядов конечной длины, а для бесконечного скважинного заряда, что дало возможность сделать некоторые упрощения в расчетах. При этом следует подчеркнуть, что все выявленные тенденции относятся также и к случаю взрыва скважинных зарядов конечной длины.

При взрыве скважинного заряда сразу после детонации ВВ его ПВ начинают двигаться к устью скважины, а затем и истекать через него. Одновременно начинают раздвигаться стенки скважины вплоть до достижения некоторого максимального размера, зависящего от физико-технических свойств взрываемой породы. По мере расширения скважины уменьшается среднее давление ПВ в соответ-

Р Р

ствии с законом политропы — = —, где Р и р -мгновенное значение соответст-

Рг Ра

венно давления и плотности ПВ; Ро и ро - начальные средние соответственно давление и плотность; у - показатель политропы. С учетом данных К.К.Шведова и А.Н.Дремина в расчетах принято Лг^хЮ9 Па и у=2. Тогда из уравнения полит-рт руг

ропы следует —¡гг- = —р2,5, и энергия, излученная через устье скважины за ха-Р Ро

рактерное время /», будет равна

_ ( р \"2<з«.

£ = 2%/25 ¡р2''Л, (2)

\Ро ) I,

где 5- площадь поперечного сечения скважины; ц - момент начала истечения ПВ из устья.

Введя безразмерное время X = — и X, =— и используя определение (1),

и Л

получим формулу для эквивалентного заряда

вэ=:

(Р V

Ч р2-5^. (3)

1А, ) I

При определении переменной плотности р нужно учитывать изменение объема ПВ У(Х) в скважине во времени, который равен сумме объемов расширившейся скважины Ук(Х), освобожденного пространства забойки Уз(Х) и купола Укуп(Х) к моменту времени X. Приняв, что изменение объема скважины во времени в пределах О^А'Ц будет происходить по закону УК(Х) = — Пх, определив

Ро

время расширения стенок скважины до момента и (т.е. до максимальных размеров; с учетом данных В.Н.Родионова, В.В.Адушкина и др. и Л.И.Цейтлина для средних скальных грунтов при взрыве цилиндрического заряда оно равно

ш ау

. 24 <*. ар а дХ

'.=-—) и решив уравнение ~~ =--^-, определяющее зави-

СР аХ

симость изменения плотности ПВ в скважине от времени, можно определить массу эквивалентного заряда при взрыве скважинного заряда бесконечной длины. Выводы формул и решения уравнений приведены в главе 3 диссертации.

В случае бесконечной скважины, заполненной ВВ до устья, формула для определения массы эквивалентного заряда будет иметь вид

27 2 бэ= '

Г „ л3'2

СреЫП

^ РЛ- (4)

чРоУ

Из (4) следует, что эквивалентный заряд пропорционален произведению вместимости скважины на его диаметр и не зависит от длины заряда в скважине

(5)

„ 27,2 где /С = -

СреШ

г р у

— ' - коэффициент пропорциональности, его величина, как

\Ро,

видно из этой формулы, зависит от свойств ВВ и физико-технических свойств взрываемых пород; р - вместимость скважины, кг/м.

Масса эквивалентного заряда зависит от свойств пород, на что указывает наличие в формуле (4) произведения Ср1пП. Для скальных пород это произведение может меняться в 1,2...2 раза. Приняв £=4,3х106 Дж/кг, /у=4х109 Па и /70=1 ООО кг/м3, из (4) следует, что при взрывании крепких известняков (СУ=4500 м/с и Я=4) коэффициент #„=8,1. При взрывании слабых известняков (СР=2500 м/с и /7=10) Каг&,8, а при взрывании гранитов (С^=5500 м/с и П=2) - /<"«>=13,3.

Величины коэффициента К„ достаточно хорошо совпадают с данными, полученными при проведении экспериментальных взрывов скважинных зарядов,

полностью (до устья) заполненных ВВ (см. ниже).

В случае взрыва конечного скважинного заряда, полностью заполняющего скважину, массу эквивалентного заряда с некоторым приближением можно определить по формуле

4З/2

(6)

РеС, ^Ро^

где /? - показатель степени в формуле изменения плотности в 11В в зависимости от длины заряда 1ЗАр, решение которой может быть представлено в виде р=р0е!'х\ согласно расчетам /? убывает от 5,45 до 1,61 при возрастании длины заряда от 5¿/до 100с? (чем меньше 1ЗАР, тем быстрее падает плотность ПВ во времени). Положив

вэ (V

1пЯ

и сравнив это выражение с (4) и (5), получим К = Ка:

Р

При 1зар=\№с1 (т.е. при/?=1,61) для известняка (/1=4) отношение К/КхгО,Е6 и коэффициент К= 7,0. Для гранита (П-2) имеем К/КЮ=Ъ,АЪ и коэффициент К=5,7. При взрывании слабых известняков (П=10) К/К„=1,43 и К= 12,3.

На рис.1 показан график зависимости отношения К/К«, от длины заряда.

Ко

,0

0,8

0,6

0,4

0,2

Рис.1. Зависимость

К

-от

к*

относительной длины

заряда и — —- (взрываемые в.

породы - известняки, П=4)

0 20 40 60 80 100 Ъ

Из графика видно, что коэффициент пропорциональности К для конечного

заряда при увеличении его длины до примерно 20с? непрерывно возрастает, затем скорость возрастания снижается, а после длины 50а1 стремится к постоянному значению, характерному для бесконечного заряда.

Результаты экспериментальных исследований параметров УВВ при взрывах наружных и заглубленных зарядов приведены в главе 4 диссертации.

С целью определения эквивалентной массы заряда Qэ была проведена серия опытных взрывов одиночных скважинных зарядов длиной 0,45... 11,1 м, диаметр скважин составлял 0,105...0,246 м. При этом осуществлялась регистрация параметров УВВ при взрывах скважинных зарядов разной длины, заполняющих скважину до устья. Полученные результаты сравнивались с параметрами УВВ взрывов наружных зарядов.

Масса эквивалентного заряда (Ээ определялась по приведенной ниже формуле (11) подстановкой в нее известных значений Кт и г и зарегистрированных при взрывах скважинных зарядов величин АР. Значения коэффициентов Кт> метеоусловий Ки и В=4,7х 105КтКм определялись на основе регистрации серии взрывов наружных зарядов в конкретных условиях проведения экспериментов.

На рис.2 представлен экспериментальный график зависимости коэффициен-

те р — линейная плотность заряда, кг/м) от относительной

длины заряда .

16

14

о

о

12

и

о о

10 8

6

4

2

о -,-!-,-,-,-1-1

0 20 40 60 80 100 120 140

а

Рис.2. Зависимость коэффициента К = ^у . от относительной длины заряда

Видно, что при 1и?(с1<20 величина коэффициента К возрастает с увеличением длины заряда, а при 1ш)с1 >20 достигает величины К=\2 и дальше остается постоянной. Следовательно, при длине заряда в скважине более 20 диаметров масса эквивалентного заряда равна

Оэ^пра. (8)

Эти экспериментальные результаты достаточно хорошо подтверждаются приведенными выше теоретическими расчетами.

Для скважинных зарядов длиной менее 20 диаметров масса эквивалентного заряда определяется формулой (7), в которой коэффициент К непрерывно увеличивается по мере возрастания относительной длины заряда Коэффициент К при этом определяется по графику рис.2. В целях упрощения расчетов на практике при 13ар<\2с1 эквивалентную массу можно принимать равной фактической массе заряда £>э=£)у

При взрывах наружных зарядов основным источником образования УВВ также являются расширяющиеся ПВ (газовая составляющая). В теоретических расчетах излучения газовой составляющей УВВ взрывом наружного заряда (с учетом затрат энергии взрыва на образование котла и динамики его развития) в качестве референц-поверхности выбрана полусфера, опирающаяся на край максимального динамического котла. Котел начинает образовываться сразу же после детонации ВВ, однако скорость расширения котла во много раз меньше начальной скорости истечения ПВ. Поэтому можно считать, что граница ПВ с воздухом (контактная поверхность) займет положение референц-сферы в момент *=0.

При дальнейшем распространении контактной поверхности и расширении котла, т.е. образовании дополнительного объема (по сравнению со случаем абсолютно жесткой границы), будет уменьшаться среднее давление ПВ внутри полусферы с радиусом г, а это приведет к снижению скорости истечения ПВ и скорости продвижения контактной поверхности и изменению энергии ПВ, протекающих через референц-полусферу за время и. Энергия ПВ зависит от размера и режима образования котла, т.е. от физико-технических свойств породы.

Формула для эквивалентной массы при взрыве наружного заряда ймет вид

0,072^ (Рскс1)итд

ад — 2,5 Лп 1/3

е роСрСТ,

1 + -

л

1 + я)УУ<3х

(9)

л

1 + 1)]7У<&

где D =- • ' " • . ■■:-. (Ю)

p0Cpl]cr.sJe......

Из формул (9) и (10) видно, что масса эквивалентного заряда пропорциональна массе взрываемого заряда. Коэффициент пропорциональности зависит от свойств ВВ и породы. Расчеты, выполненные по формулам (9) и (10) при следующих свойствах ВВ: P<f=4xl09 Па, ро=1000 кг/м3 и е=4,3х106 Дж/кг, и с учетом физико-технических свойств пород, представленных в табл.2, показывают, что при одной и той же массе заряда интенсивность УВВ, обусловленная газовой составляющей взрыва, тем меньше, чем меньше прочность взрываемых пород. При этом давление в УВВ при взрыве наиболее прочных скальных грунтов (грунты III группы табл.2) более чем в два раза превышает давление в УВВ при взрывании заряда такой же массы на мягких грунтах (грунты I группы).

Автором с использованием специально разработанной аппаратуры (прибор ИДП), позволяющей с погрешностью не более 4% регистрировать параметры УВВ в диапазоне избыточных давлений 10... 100000 Па и времени действия фазы сжатия 0,5...200 мс, были проведены инструментальные исследования, при которых было зарегистрировано более 1000 опытных полигонных и производственных взрывов наружных зарядов в диапазоне расстояний от 15 до 4800 м. Масса зарядов изменялась от 1 до 840 кг. Породы, при взрывах которых проводились исследования, как и вЕПБВР, были разделены на 3 группы со сходными значениями физико-технических свойств пород и категорий пород по различным классификациям (см. табл.2). Проведенные исследования показали, что бетонные и кирпичные конструкции могут быть отнесены ко II группе грунтов, железобетонные - к III группе грунтов по табл.2.

Экспериментально установлено, что давление в УВВ при взрыве заряда, размещенного на прочной породе (III группа пород в табл. 2), может быть в 2...3 раза больше, чем при взрыве заряда, размещенного на поверхности мягкой податливой породы (I группа табл. 2).

Проведенные исследования параметров УВВ и теоретические расчеты позволяют классифицировать взрываемые породы и строительные материалы по влиянию их физико-технических свойств на интенсивность излучения УВВ и установить для них (с обеспеченностью 84%) численные значения коэффициента Кт- Такая классификация приведена в табл.2.

На основании выполненных инструментальных исследований получены формулы (с обеспеченностью 84%) для расчета основных параметров слабых УВВ в прямой волне (т.е. в волне, зарегистрированной на таком расстоянии от заряда,

Таблица 2

Значения коэффициента Кт в зависимости от влияния физико-технических свойств взрываемых горных пород

Группа пород I II П1

Наименование пород и строительных материалов Песчаники, сланцы, мел, известняк, доломиты, выветрелые серпентиниты и перидотиты, мерзлые грунты Крепкие известняки, гранодио-риты, некрепкие граниты, гранито-гнейсы, серпентиниты, перидотиты, талько-карбо-натные породы; стройматериалы (кирпич, бетон) Граниты,порфири-1'ы, кварциты, базальты, трахилипа-рнты, диориты, габбро плотные, серпентнзирован-ный перидотит; стройматериалы (крепкий бетой, железобетон)

Коэффициент крепости по шкале М.М.Протодьякопова до 8 8...12 12...20

Категория пород по СНиП до 6 6...8 9...11

Категория пород по взрываемости 1...11 III

Категория массива по трещиноватости 1...Ш III...IV 1У...У

Плотность пород, кг/м'хЮ"3 1,3...2,9 ср. 2,6 2,3...3,0 ср.2,7 2,5...3,1 ср.2,8

Предел прочности пород на сжатие, МПа 12...180 ср.60 30...200 ср.120 40...220 ср.160

Скорость продольных волн, м/с 800... 4100 ср. 2500 3400... 6500 ср. 4500 4900... 7500 ср. 5500

Модуль упругости, МПахЮ'3 20...850 ср.400 400... 1100 ср.700 330... 1240 ср.800

Коэффициент Пуассона 0,09... 0,38 ср.0,25 0,16... 0,38 ср.0,28 0,18... 0,32 ср.0,3

Показатель простре-ливаемости, дм/кг 3...20 ср.Ю 2...10 ср.4 0,2...5 ср.2

Коэффициент Кт 1,6 1,0 0,5

где метеоусловия и др. факторы не оказывают влияния на условия ее распространения):

- избыточное давление на фронте УВВ

АР = 4,7хЮ5 Кт

, Па;

• время действия положительной фазы УВВ г+ = 0,65^/£>к//* х 10~3, с;

(И) (12)

- удельный импульс положительной фазы сжатия

....... з/г? ' ■

г .

- приведенная плотность потока энергии УВВ

"Е

--5,5 х104^

ч г ч

, ДЖхКТ

.-1/3.

- полная энергия в головной части фазы сжатия УВВ

' Еувв = 2 лггЕ = 1,1 х 105 лг

, Дж,

(14)

(15)

где б - масса наружного заряда, кг; г - расстояние, м; Кт ■ коэффициент, учитывающий влияние физико-технических свойств взрываемых пород и материалов на: интенсивность УВВ (см. табл.2).

Приведенные выше результаты теоретических и экспериментальных исследований параметров УВВ при взрывах наружных и скважинных зарядов являются подтверждением первого научного положения диссертации.

При определении изменения объема ГШ в скважине У(Х) в формуле (3) при взрывании с забойкой возможны три вида забойки: забойка 1-го вида, когда ПВ начинают истекать из устья скважины до того, как скважина, расширяясь, приобрела максимальный объем, т.е. при Х3<1~, забойка 2-го вида, когда ПВ начинают истекать после того, как скважина приобрела максимальный объем, т.е. при Ху>\, и забойка 3-го вида, когда, еще до вылета забойки, купол в очаге взрыва раскалывается и через него прорываются ПВ.

В случае бесконечной скважины для забойки 1-го вида

а-

67,9

Ср£

и для забойки 2-го вида 67,9

• Оэ =

СРе

3/2 г

0 ~ра

ха. / _ N 3/2 —

( Р 1 ра

пг>

1

1

1

2,51пП{л15х' я25; Я

т2.5

(16)

(17)

где р - вместимость скважины.

При наличии у заряда забойки ПВ начинают вылетать из устья скважины

через время 'з = ^ после мгновенной детонации, где 13 - длина забойки, I/ -

средняя скорость движения контактной поверхности внутри скважины (определяется, помимо прочего, материалом забойки, его плотностью, силой трения о стенки скважины и др.). Из приведенных в диссертации расчетов следует, что при

взрывании крепких известняков условия забойки 1-го вида в случае воздушной забойки имеют место при относительной длине забойки ==— <8,5, а условия

забойки 2-го вида наступают при 1з>8,5. В случае грунтовой забойки условие забойки 1-го вида имеет место при Ь<4.

При наличии забойки формула (5) может быть представлена в виде

(18)

где Кзлб - коэффициент, учитывающий влияние забойки; его значение в квадрате показывает, во сколько раз давление в УВВ при взрыве с забойкой будет меньше давления в УВВ при взрыве заряда ВВ, полностью (до устья) заполняющего скважину (в последнем случае коэффициент при воздушной забойке коэффициент забойки обозначается как КВз, при грунтовой забойке Кп. При воздушной забойке в случае забойки 1-го вида (Х3<1)

квз~

( c-h \1Л

9,ви Я2'5

(19)

Например, в известняках при Ь=5, Cf=4500 м/с, Я=4 и С/=1600 м/с получим Квзг0,4, что близко к экспериментальному значению, равному 0,5.

При забойке 2-го вида (Xj> 1 ) 2,51пП Я2

Отсюда следует, что для бесконечного эквивалентного заряда в случае забойки 2-го и 3-го вида коэффициент воздушной забойки Кю должен быть постоянен.

Коэффициент грунтовой забойки 1-го вида определяется по формуле Кп = (я*2'5* - Я"2'5 + 2,5Я"2'5 ЫПхХ3)'/2 , (21)

а в случае забойки 2-го вида - по формуле (20).

В известняках (Я=4) при 1з~5 время вылета Xj=\,3 и коэффициент забойки Кп=0,Ъ2. При такой же длине воздушной забойки KBj=0,4, т.е. в нашем случае, эффективность грунтовой забойки по снижению давления в УВВ оказалась в 2

= 1,56 раз выше, чем воздушной.

При забойке 1-го вида эффективность грунтовой забойки по снижению давления в УВВ выше, чем воздушной. Однако существуют такие значения относительной длины воздушной и грунтовой забоек, по превышению которых эквива-

квз 1 Г 0,4 Л

lo,32j

лентный заряд уже не уменьшается. Для грунтовой забойки эта предельная длина меньше, чем для воздушной забойки. Однако после достижения этих длин эквивалентные заряды одинаковы при обоих видах забоек. Таким образом, в условиях забойки 2-го и 3-го вида коэффициент забойки постоянен и не зависит от материала забойки. Приведенные в главе 3 диссертации расчеты и графики позволяют сделать вывод, что в случае грунтовой забойки с увеличением плотности материала забойки время вылета ее резко увеличивается, а скорость вылета уменьшается. Скорость вылета забойки обратно пропорциональна ее плотности. С увеличением трения забойки о стенки скважины увеличивается время вылета забойки и уменьшается скорость ее вылета из скважины.

Для оценки влияния длины забойки на интенсивность УВВ был выполнен ряд экспериментов, при которых сравнивалось давление в УВВ при взрыве сква-жинных зарядов с грунтовой и воздушной забойками разной длины с давлением в УВВ при взрывах скважинных зарядов, до устья заполненных ВВ. По результатам измерений построены графики зависимости изменения относительного давления в УВВ при взрыве скважинных зарядов с забойкой от относительной длины забойки (рис.3). ЬРоскв и)

Проведенные исследования показали, что зависимость ^ЗЛБ. = / (—

для

скважинных зарядов длиной Ь>20с/ (где с? - диаметр скважины) можно описать одной кривой независимо от длины заряда (кривая 1 для грунтовой забойки и кривая 4 для воздушной забойки на рис.3). Для зарядов меньшей длины эти кривые лежат ниже (на рис.3 для грунтовой забойки - кривые 2 и 3).

Таким образом, на основании проведенных экспериментов установлено, что, начиная с длины скважинного заряда 2Ы и больше, интенсивность УВВ при взрывах зарядов с забойкой зависит от относительной длины забойки и не зависит от Длины заряда. С другой стороны, при длине заряда в скважине /скв<2Ой? роль забойки увеличивается при уменьшении длины заряда.

Из сравнения кривых 1 и 4 графика рис.3 видно, что применение грунтовой забойки эффективнее снижает давление в УВВ по сравнению с применением воздушной забойки. При длине забойки 15...20 диаметров эффективность применения грунтовой забойки для снижения давления в УВВ в 3,5 раза превышает эффективность воздушной забойки. При длине забойки более 25 диаметров эффективность грунтовой забойки по сравнению с воздушной практически не изменяется. Это также хорошо совпадает с данными теории.

АР ш зл ввсщ АР ЗАБГР Каш

4 - 1 -<

3 - 1 0,8 -0,6 -

0,4 -

1 - ) 0,2 -

I I 0 и I 0 -

Рис.3. Зависимости снижения давления в УВВ при взрывании скважинных зарядов от относительной длины забойки:

1 - грунтовая забойка, скважины длиной 3,3.. .22,5 м (длина заряда в скважине более 20 диаметров); 2 - грунтовая забойка, скважины длиной 2,3 м; 3 - грунтовая забойка, скважины длиной 1,2 м; 4 - воздушная забойка; 5 - относительная эффективность грунтовой забойки по сравнению с воздушной забойкой; А - длина заряда в скважине более 20 диаметров; Б - скважины длиной 2,3 м; В - скважины длиной 1,2 м; Г — скважины с воздушной забойкой

Таким образом, для снижения давления в УВВ грунтовую забойку целесообразно применять при длине забойки 1ЗАБ<25с1, при большей длине верхней незаряженной части скважины забойку грунтом можно не осуществлять.

Для учета влияния забойки скважины на величину эквивалентного заряда в расчетную формулу (8) следует вести коэффициент К3 (при полном заполнении скважины зарядов ВВ до устья коэффициент К3 =1,0). Из выражения (11) величи-

\2

на коэффициента К3 определяется как К3 = |

АР.

ЗАВ

АР,

, где ДРЗАБ - давление на

оскв У

фронте УВВ при взрыве скважинного заряда с забойкой определенной длины, Па; ДРосет - давление на фронте УВВ при взрыве скважинного заряда, полностью (до устья) заполняющего скважину, Па. Значения К3 приведены в табл. 3 (включены в действующие ЕПБВР).

Измерения показали, что при увеличении длины забойки время действия положительной фазы УВВ т+ уменьшается.

Таблица 3

Значения коэффициента забойки К3_

Забойка Значение Кз при отношении длины забойки к диаметру заряда 1злб/А

0 2 3 5 10 15 20 25 и более

Грунтовая 1 0,5 0,3 0,15 0,02 0,003 0,002 0,001

Воздушная 1 0,6 0,45 0,3 0,07 0,02 0,004 0,002

При инициировании скважинных зарядов с использованием ДШ сама сеть ДШ представляет собой дополнительный наружный заряд. С учетом энергетического сложения УВВ от отдельных скважинных зарядов масса эквивалентного заряда группы скважинных зарядов с забойкой определяется как

дэ=12рс1К3т+ддш при/зор>Ш; (22)

(¿э^аКзт + дди при 1зар<Ш, (23)

где дэ - масса эквивалентного заряда, кг; р - линейная плотность заряда, кг/м; в. -диаметр заряда, м; т - число одновременно взрываемых скважинных зарядов; Одш - суммарная масса заряда ВВ в наружной сети ДШ, кг; 1зар - длина заряда, м; Кз- коэффициент забойки (см.табл. 3).

Многочисленные измерения параметров УВВ при массовых взрывах на открытых. горных работах подтвердили правильность полученных закономерностей для расчета эквивалентной массы заряда и давления в УВВ при взрывах скважинных зарядов.

Взрывы шпуровых зарядов длиной менее 20с1 (мелкошпуровые заряды) достаточно широко используются при разделке негабарита, проходке траншей, выполнении специальных взрывных работ и т.д. Возникающие при этих взрывах УВВ достаточной интенсивности могут представлять опасность для окружающих сооружений.

Чтобы получить более общую зависимость для расчета давления при взрывах шпуровых зарядов малой длины, была определена масса шпурового заряда, эквивалентная по интенсивности излучения УВВ взрыву наружного заряда <2эш-В случае взрыва шпуровых зарядов с забойкой эквивалентная масса заряда, по аналогии со скважинными зарядами, определяется выражением

0зш=0,2ЩОш+Одш, (24)

где Qш ~ фактическая масса шпуровых зарядов, кг; Кз - коэффициент забойки, значения которого в зависимости от отношения длины забойки к диаметру шпура принимаются по табл. 3.

Данные, полученные при взрывах шпуровых зарядов в разных породах (см. табл.2), показали, что, как и в случае наружных и скважинных зарядов, в более

прочных породах интенсивность УВВ будет выше при прочих равных условиях.

На основании результатов исследований параметров УВВ при взрывах скважинных и шпуровых зарядов с различной забойкой сформулировано второе научное положение диссертации.

При взрывах заглубленных зарядов (заряды выброса и сброса, взрывы зарядов под водой) наиболее полную информацию о влиянии различных факторов на параметры УВВ можно получить на основания прямых инструментальных исследований.

Взрывы зарядов выброса и сброса используют для перемещения больших масс пород. При этом применяют как сосредоточенные, так и удлиненные (линейно-протяженные) заряды. Масса взрываемых зарядов составляет от нескольких сотен килограммов до сотен и тысяч тонн. При взрывах мощных, зарядов выброса и сброса УВВ распространяются на большие расстояния.

Ь^ВЫБР

ДР0

1'ис.4. График снижения давления при взрывах на выброс и сброс в зависимости от относительной глубины заложения заряда И7

0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 ^ МхКГ"1/3

Как и в случае взрыва скважинных или шпуровых зарядов, давление на фронте УВВ при взрывах сосредоточенных и удлиненных зарядов выброса и сброса можно определить по формуле (11), где под <2 понимается масса эквивалентного заряда ()эв, т.е. такая масса сосредоточенного наружного заряда, который в данной точке обусловливает то же давление в УВВ, что и рассматриваемый

\

V

\

и1 3

г

с V

л

О \

\ ч 3

заряд. При этом следует учитывать заглубление заряда. В случае взрыва линейно-протяженного заряда эквивалентная масса заряда зависит также от его геометрии и от координат точки, в которой рассматривается эффект УВВ.

На рис,4 приведен график зависимости снижения давления в УВВ от при-

веденной глубины заложения сосредоточенного заряда

АР

ВЫБР __

АРп

/

Ш №

по-

строенный по данным работы Дж.Рида (график приведен к взрыву заряда на поверхности полупространства). Здесь же нанесены точки, полученные в результате выполненных инструментальных исследований параметров УВВ при взрывах зарядов выброса и сброса. Как видно, экспериментальные результаты достаточно хорошо совпадают с графиком.

Эквивалентную массу сосредоточенного заряда выброса или сброса можно определить по формуле

<2эв ~ КШ1БР(), (25)

где @эв - масса эквивалентного заряда, кг; КЗВЫБР - коэффициент заглубления; его значения приведены в табл. 4; - масса сосредоточенного заряда, кг.

Таблица 4

чвывр

0 ОД 0,2 0,3 0,5 0,7 1,0 1,2 1,5

КзВЫБР 1,0 0,4 0,15 0,07 0,01 0,003 0,001 0,0005 0,0001

Эквивалентность удлиненного заряда можно установить на основе равенства поверхностной плотности энергии УВВ на данном расстоянии г. В случае взрыва линейно-протяженного заряда длиной / выражения для расчета эквивалентной массы сосредоточенного заряда в точках А, В и С, где давление на фронте УВВ принимает экстремальные значения (рис.5), будут иметь вид

из Л

где <2э - масса эквивалентного заряда для рассматриваемой точки, кг; / - длина линейно-протяженного заряда, м.

Если длина линейно-протяженного заряда существенно превышает расстояние до рассматриваемой точки, т.е. 1»г, то

бэ=2уг; $=0,5уг. (27)

2- + 1 /

1 + -

(26)

-о С Рис.5. Схема к расчету эквивалентной массы линейно-протяженного заряда

г

г

<1

А

В

Практически условия (27) выполняются при длине заряда /=(2.. ,5)г. Анализ показывает, что учет влияния протяженности заряда по формулам (26) следует выполнять до расстояний менее десяти длин заряда. На больших расстояниях заряд можно рассматривать как сосредоточенный.

Влияние глубины заложения удлиненного заряда на параметры УВВ, аналогично взрыву сосредоточенного заряда, учитывается коэффициентом заглубления Кзвыбр. При определении значений коэффициента заглубления КЗВЫБр по табл.4 под Q следует понимать эквивалентную массу заряда Qэ, рассчитанную по формуле <2з = 2уг, а под г - величину ЛНС ¡V

При подводных взрывах источники образования УВВ. аналогичны источникам излучения УВВ при взрывах в грунтах, причем наиболее существенным также является прорыв газов ПВ. Это позволяет использовать результаты соответствующих исследований параметров УВВ от взрывов заглубленных зарядов и при прогнозировании параметров УВВ подводных взрывов.

Как и в случае наземных взрывов, расчет давления в УВВ на больших расстояниях при подводных взрывах может быть выполнен по формуле (11), где под О, следует понимать эквивалентную массу накладного подводного заряда (.2пв> которая учитывает влияние толщины слоя воды над зарядом на снижение интенсивности УВВ. Зависимость снижения давления в УВВ при взрыве накладных под- Н

водных зарядов от относительной толщины слоя воды Н =--над зарядом пока-

зана на рис.6, где АРП0ДВ - давление на фронте УВВ при взрыве подводного накладного заряда, Па; АР0 - расчетное давление на фронте УВВ при взрыве наружного заряда такой же массы, размещенного на дневной поверхности, Па; Н -высота слоя воды над зарядом, м.

На этом же графике нанесены точки, полученные в результате инструментальных измерений параметров УВВ при подводных взрывах накладных зарядов.

( \

звыбр

[ \j2yW

(28)

Рис. 6. График снижения давления при взрывах подводных накладных зарядов в зависимости от относительной толщины слоя воды над зарядом Я

О 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 Я, мхкг1Я

При взрывах подводных зарядов под О, в формуле (11) следует понимать массу эквивалентного заряда <2Э

0э=(2пзХз„+вдш. (29)

где ()пв ~ масса эквивалентного заряда подводного взрыва, кг; при взрывании подводного наружного заряда, размещенного на дне водоема, равна его фактической массе; при взрывании подводных скважинных зарядов определяется по формулам (22) и (23), подводных шпуровых зарядов - по формуле (24), подводных зарядов выброса - по формуле (25); ()дш - суммарная масса заряда ВВ в сети ДШ, размещенной на дневной поверхности, кг.

Для учета влияния слоя воды над зарядом на уровень снижения давления в УВВ в формулу (29) для определения эквивалентной массы заряда вводится ко-

эффициент К3,

(АР

пода

ЛР,

. Его значения приведены в табл. 5.

о у

Таблица 5

0 од 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,8 1,0 2,0

Кзп 1,0 0,6 0,2 0,08 0,02 0,01 0,006 0,003 0,0015 0,001

Приведенные результаты исследований параметров УВВ при взрывах сосредоточенных и удлиненных зарядов выброса и сброса и при взрывах подводных зарядов различного назначения позволили сформулировать третье научное положение диссертации.

Проведенные исследования дают возможность предложить целый ряд мероприятий, позволяющих уменьшить интенсивность УВВ при ззрывах и снизить их отрицательное воздействие на инфраструктуру. Результаты этих исследований представлены в главе 4 диссертации.

Для уменьшения интенсивности УВВ возможно применение засыпки наружного заряда. Применение засыпки уменьшает долю энергии ВВ, идущую на образование ударной воздушной волны. Это происходит за счет увеличения времени действия продуктов взрыва на массив и, как следствие, снижения их первоначального давления, а также за счет расхода энергии ВВ на метание засыпки. Для выяснения влияния высоты слоя засыпки на степень снижения давления в УВВ были проведены специальные эксперименты, при которых сравнивалось давление АРзН на фронте УВВ при взрыве наружного заряда с засыпкой с давлением АРо на фронте УВВ при взрыве такого же заряда без засыпки.

Для расчета величины избыточного давления на фронте УВВ при взрыве наружных зарядов с засыпкой можно также использовать формулу (11). Влияние засыпки наружного заряда на величину избыточного давления учитывается коэффициентом Кц. В этом случае масса эквивалентного заряда

(зо)

'аЛ,

Значения коэффициента Кн =

АР,

в зависимости от отношения высоты

о /

слоя засыпки высоте заряда Ь0 приведены в табл. б.

Таблица 6

НзнЛо 0 0,5 1,0 1.5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 5,0

Кп 1,0 0,75 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,07 0,03 0,02

Весьма эффективным средством расширения возможностей применения взрыва является короткозамедленное взрывание (КЗВ). Однако в случае УВВ следует учитывать особенности расположения отдельных взрываемых зарядов друг относительно друга и относительно охраняемого объекта, а также возможность сложения УВВ от взрыва отдельных зарядов или групп зарядов, взрываемых в разных ступенях замедления.

При КЗВ зарядов образуется ряд следующих друг за другом по воздуху

ударных импульсов. Характер результирующего импульса определяется интервалом замедления и расстоянием между отдельными зарядами. При достаточно большом интервале замедления отдельные импульсы УВВ разделяются, и давление в УВВ определяется взрывом заряда массой, равной массе заряда в группе. Для полного разделения импульсов УВВ необходимо, чтобы интервал замедления между группами был не менее продолжительности времени фазы сжатия УВВ. В случае большого расстояния может оказаться, что интервал замедления не обеспечит полного разделения УВВ от взрывов отдельных зарядов. Это связано с тем, что длительность фазы сжатия слабой УВВ будет увеличиваться с расстоянием. При малых интервалах замедления отдельные импульсы УВВ приходят в данную точку с некоторым интервалом друг за другом, причем в результате их сложения возможно увеличение амплитуды результирующего импульса. В этом случае усиление суммарной волны возможно на временном интервале, длительность которого равна продолжительности положительной фазы сжатия первой волны. Усиление суммарной волны происходит до тех пор, пока догоняющие волны (вторая, третья и т. д.) движутся в пределах фазы сжатия первой волны и влияние ее фазы разряжения еще не сказывается.

При КЗВ прямолинейной серии зарядов (например, взрывание вытянутого блока по поперечной схеме КЗВ) вследствие неправильно выбранной схемы коммутации взрывной сети возможно усиление УВВ в направлении распространения детонации по блоку за счет синхронного сложения УВВ от отдельных групп зарядов. Степень увеличения давления УВВ зависит от направления детонации по блоку, числа групп зарядов и расстояний между зарядами и между пунктом наблюдения и ближайшим зарядом. Сложение и усиление УВВ в направлении развития детонации по блоку происходит в том случае, когда расстояние между соседними группами зарядов равно а = где С - скорость распространения УВВ по блоку, м/с (примерно равна 400 м/с); t^, - интервал замедления, с. Например, при взрывании с интервалом замедления 20 мс сложение УВВ от отдельных групп зарядов будет наблюдаться при расстоянии между зарядами 8 м, а с интервалом замедления - 35 мс - при расстоянии 14 м.

Экспериментальная проверка вышеприведенных расчетов подтвердила факт синхронного сложения отдельных импульсов УВВ при КЗВ. При инициировании зарядов со стороны пункта регистрации импульсы УВВ от взрывов отдельных зарядов разделились (рис.7,б), а при их инициировании с противоположной стороны был зарегистрирован один суммарный импульс (рис.7,в).

Сложение УВВ от отдельных групп зарядов будет исключено, если интер-

вал замедления между их взрывами будет удовлетворять соотношениям:

- при инициировании зарядов со стороны охраняемого объекта

13 >г+-0, 003а; (31)

- при инициировании зарядов в сторону охраняемого объекта

(3 £г++0,003я, (32)

где и - длительность фазы сжатия УВВ в районе охраняемого объекта, с; а - расстояние между зарядами, м.

га а) а б) ■ ,

с с! ' я е)

81 - Р ¡л _

II —I1 —--ЦМ" I1-

0,1 с

т

Рис,7. Осциллограммы взрывов наружных зарядов: а) - мгновенный взрыв одиночного заряда массой 8 кг, г¡=200,0 м; б) - КЗВ, четыре заряда массой по 2,0 кг каждый, расстояние между зарядами 14 м, г/=205 м, начало детонации со стороны пункта регистрации; в) - КЗВ, четыре заряда массой по 2,0 кг каждый, расстояние между зарядами 14 м, Г]=205 м, развитие детонации в сторону пункта регистрации

При взрыве скважинных или шпуровых зарядов с оптимальной длиной забойки наиболее существенным источником УВВ является наружная сеть ДШ. Для снижения воздействия УВВ на людей и застекление при взрыве сеть ДШ присыпают песком или буровым отсевом. Проведенные инструментальные исследования показали, что при засыпке сети ДШ слоем песка толщиной 5...8 см давление в УВВ снижается до трех раз. При толщине слоя засыпки 10 см и более массу заряда в сети ДШ в формулах (22)...(24) можно не учитывать. Снизить интенсивность УВВ также позволяет изменение способа инициирования скважинных и шпуровых зарядов. При использовании неэлектрических систем инициирования зарядов массу навески ВВ в их ударно-волновых трубках (у СИНВ-П- 0,93 т/и, у «Эдилин» - 0,015.. .0,035 г/м) также можно не учитывать.

Применение укрытий мест взрыва при дроблении фундаментов, рыхлении скальных грунтов и при обрушении различных сооружений снижает интенсивность УВВ. Проведенные инструментальные измерения параметров УВВ при взрывании скважинных и шпуровых зарядов показали, что применение укрытий типа домиков, сплошных щитовых газонепроницаемых металлических или деревянных укрытий и укрытий других конструкций, обеспечивающих безопасность по разлету кусков взорванной породы, позволяет снизить давление в УВВ в 2...3

раза. При использовании в качестве укрытия передвижного локализатора санного типа давление в УВВ снижается в 1,5...2 раза. Длина забойки при этом должна составлять не менее 10 диаметров заряда. Применение щитовых укрытий зоны подбоя дымовых труб, различных зданий и сооружений деревянными щитами снижает давление в УВВ не менее чем в 2 раза. Использование газопроницаемых укрытий (металлической сетки, решеток и др.) не приводит к существенному снижению интенсивности УВВ.

При проведении взрывов по обрушению сооружений в случае бурения шпуров изнутри здания его стены являются препятствием для распространения УВВ. Как показывают выполненные инструментальные измерения параметров УВВ, при закрытии оконных и дверных проемов в здании щитами давление в УВВ при взрыве зарядов подбоя, даже без использования защитных укрытий мест взрыва, снижается в 1,5...2 раза по сравнению со взрывом шпуровых зарядов, пробуренных с наружной стороны стен здания.

Полученные результаты прошли многолетнюю апробацию при производстве взрывных работ на карьерах и на строительных площадках. Использование этих результатов позволяет достаточно надежно и эффективно регулировать параметры УВВ при взрывах и их воздействие на охраняемые объекты. Это позволило сформулировать четвертое научное положение диссертации.

Расчет безопасных расстояний по действию УВВ при взрывах на земной поверхности

Согласно существующим в настоящее время представлениям повреждение конструктивных элементов сооружений под воздействием УВВ происходит при достижении на ее фронте критического уровня давления или удельного импульса в фазе сжатия. При определении критерия опасности определяющий параметр ударной волны и характер нагрузки зависят от соотношения времени действия положительной фазы УВВ г+ и собственного периода колебаний конструкции Т0. Согласно М.А.Садовскому, при г+<0,25Го реакция на нагрузку пропорциональна удельному импульсу фазы сжатия 5+. В этом случае критерием опасности является удельный импульс. При т+>10То механическое действие ударной воздушной волны определяется величиной максимального избыточного давления АР на фронте УВВ, а повреждение сооружений или их конструктивных элементов происходит при превышении критического значения избыточного давления.

Наиболее слабым конструктивным элементом сооружений является застекление. При обеспечении сохранности застекления, как правило, гарантируется со-

хранность и всех других конструкций зданий и сооружений, если речь идет о действии ударной воздушной волны взрыва.

Период собственных колебаний стекла, применяемого для застекления, составляет Т0=20...40 мс. Тогда для застекления импульсный характер нагрузки будет наблюдаться при г+<10 мс (т.е. при взрывании на расстоянии менее 200 м), а статическое действие при г+>200 мс (на расстоянии более 1000 м).

Взрывные работы на строительстве и реконструкции предприятий ведутся, как правило, вблизи охраняемых объектов. Время действия положительной фазы УВВ мало, составляет обычно несколько миллисекунд. Следовательно, повреждение застекления охраняемых объектов в близкой зоне происходит при превышении критического значения удельного импульса фазы сжатия в УВВ.

Для определения величины критического импульса фазы сжатия УВВ для застекления были проведены специальные эксперименты, при которых осуществлялись взрывы наружных зарядов массой 1...15 кг на расстоянии 35... 150 м от сооружения с застеклением. Достигалось повреждение застекления с одновременной регистрацией параметров УВВ. По результатам экспериментов, анализа имеющихся литературных данных и результатов расчетов получены величины избыточного давления и удельного импульса фазы сжатия УВВ, при которых повреждения застекления не происходит (см. главу 5 диссертации). Для хорошо закрепленных стекол, находящихся в исправном состоянии, имеем /1Р=1000 Па и £+=4,7 Пас.

При определении предельно допустимых расчетных величин давления и импульса, по аналогии с сейсмическим действием взрывов (критические и допустимые величины скорости колебаний грунта в основании охраняемых объектов), принят запас, равный двум. Таким образом, в близкой зоне взрыва (г<200 м) критерием опасности является удельный импульс давления, предельно допустимое значение которого не должно превосходить Э+дотп2,5 Пас. Эта величина использована при расчете радиуса опасной зоны по действию УВВ в условиях, соответствующих близкой зоне взрыва.

В дальней зоне взрыва (/->1000 м) критерием опасности является величина избыточного давления на фронте УВВ АР. В качестве расчетной предельно допустимой величины принято ЛРдоп =500 Па. Критерий избыточного давления применим не только в дальней, но и в средней зоне взрыва (г=200...1000 м). В этом случае расчетное давление должно, в принципе, увеличиваться. Поэтому применение критерия избыточного давления АРдогг=500 Па для средней зоны создает дополнительную степень безопасности.

Предельно допустимые значения избыточного давления и удельного импульса устанавливаются исходя из принятой степени безопасности.

В ЕПБВР при расчете расстояний по действию УВВ взрыва предусмотрено пять степеней безопасности в зависимости от вида возможных повреждений. Применительно к действию УВВ на застекление при производстве работ на строительстве и реконструкции речь может идти о первых трех степенях безопасности, причем 2-я (случайные повреждения застекления) и 3-я (полное разрушение застекления) степени безопасности допустимы лишь в отдельных исключительных случаях. При производстве регулярных взрывных работ на горнодобывающих предприятиях допускается лишь 1-я степень безопасности - отсутствие повреждений. Каждой степени безопасности соответствуют предельно допустимые величины нагрузок на застекление, при превышении которых возможно повреждение застекления, соответствующее более низкой степени безопасности. Они приведены в табл. 7.

Таблица 7

Предельно допустимые значения избыточного давления

Степеиь Возможные повреждения Избыточное Удельный

безопасности застекления давление ДР, Па импульс фазы

сжатия S+, Пас

1 Отсутствие повреждений 500 2,5

2 Случайные повреждения 1500 4,5

3 Полное разрушение 5000 20,0

При принятых для 1-й степени безопасности предельно допустимых значениях избыточного давления Л°=500 Па и удельного импульса 5+=2,5 Пас следует, что критерий избыточного давления применим в средней и дальней зонах (расстояния 200 м и более от места взрыва) при расчете радиуса опасной зоны взрыва зарядов массой Qi>2,0 кг. Критерий удельного импульса можно использовать при расчете радиуса опасной зоны в близкой зоне (расстояние менее 200 м от места взрыва) взрыва малых масс зарядов (Q3<2fi кг).

Формулы для расчета радиуса опасной зоны должны учитывать зависимость коэффициента метеоусловий от сезона проведения взрывных работ и расстояния (см. табл.1). С учетом этого из формул (11) и (13) при АРдОгг=500 Па и S+flori^2,5 Пахе для летнего сезона получены выражения для определения радиуса опасной зоны по действию УВВ на застекление (1-я степень безопасности - отсутствие повреждений; формулы включены в подразделы VIII.5.1.9 - VIII.5.1.15 раздела VIII «Порядок определения безопасных расстояний при взрывных рабо-

тах и хранении взрывчатых материалов» действующих ЕПБВР):

гв = 200^/3е;/3 при (Зэ>1000 кг/ (33)

гв = 65КтО%2 при 2 кг<бэ <1 ООО кг; (34)

при £э<2 кг, (35)

где гв - радиус опасной зоны, м; Кт - коэффициент, учитывающий физико-технические свойства взрываемых грунтов (см. табл.2); £>э - масса эквивалентного заряда, кг.

Зимой (месяцы с отрицательной среднемесячной температурой воздуха), когда усиливается влияние неблагоприятных метеоусловий, безопасные расстояния, рассчитанные по формулам (33) и (34), должны быть увеличены в 1,5 раза (см. выше формулу (11) и табл.1).

В зависимости от метода производства взрывных работ масса эквивалентного заряда <2з рассчитывается: при взрывах наружных зарядов с засыпкой - по формуле (30), при взрывах шпуровых зарядов - по формуле (24), при взрывах скважинных зарядов - по формулам (22) и (23), при взрывах зарядов выброса и сброса - по формуле (25), при подводных взрывах - по формуле (29).

При короткозамедленном взрывании под Оэ следует понимать массу эквивалентного заряда одной группы. Учитывая, что взрывные работы в строительстве и при реконструкции производят главным образом в близкой зоне, где продолжительность положительной фазы УВВ не превышает 10. ..15 мс, можно считать, что при замедлении 25 мс и более УВВ от отдельных групп зарядов полностью разделяются. В этом случае взрыв одной группы зарядов по действию УВВ можно рассматривать как мгновенный. При интервале замедления между группами 10.. 15 мс радиус опасной зоны должен быть увеличен в 1,3 раза по сравнению с рассчитанным по формуле (35).

В средней и дальней зонах взрыва, при ()э>2 кг, когда расчет радиуса опасной зоны ведется по формулам (33) и (34), при интервале замедления между группами 10.. 15 мс радиус опасной зоны должен быть увеличен в 1,5 раза, а при интервале замедления 20...25 мс - в 1,3 раза. При интервале замедления 50 мс радиус опасной зоны можно не увеличивать.

Радиусы опасных зон для 2-й (случайные повреждения: застекления) и 3-й (полное разрушение застекления) степени безопасности могут быть получены из формул (11) и (13) при подстановке в них соответствующих значений АРд0п и З+доп (см. табл.7). При допустимости 2-й степени безопасности радиус опасной зоны, рассчитанный по формулам (33)...(35), может быть уменьшен в три раза, а 3-й степени безопасности - уменьшен в пять раз.

Величины критических нагрузок зависят от качества, толщины и размеров стекол. Формулы (33)...(35) применимы при расчете безопасных расстояний относительно застекления зданий и сооружений, выполненных из обычных стекол (толщина стекла 2...5 мм, максимальные размеры - до 2 м). Если охраняемые объекты имеют застекление больших размеров (например витрины), полученные безопасные расстояния должны быть увеличены в полтора раза. При взрывании вблизи от объектов, застекление которых выполнено из стеклоблоков, безопасные расстояния могут быть уменьшены в два раза.

Если охраняемыми объектами являются больницы, дома отдыха, санатории, детские учреждения, объекты с большой площадью застекления и значительным скоплением людей, то безопасные расстояния, рассчитанные по формулам (33)...(35), должны быть увеличены в два раза.

Слабые УВВ, не представляя опасности для застекления, могут вызвать интенсивные колебания самих зданий, причем скорость этих колебаний может превышать скорость их колебаний, вызванную сейсмическим воздействием взрывов. При расположении в районе производства регулярных взрывных работ (типа карьерных) зданий и сооружений высотой более 3 этажей необходимо проводить дополнительную оценку воздействия УВВ на эти сооружения. Расчет этих воздействий следует проводить до расстояний, где величина избыточного давления превышает 200 Па. При таких давлениях, по данным А.И.Гончарова, В.И.Куликова и др., скорость колебаний грунта может достигать 1,0 см/с.

Размеры зоны, безопасной по действию УВВ на человека, устанавливаются в соответствии с требованиями ЕПБВР

гшп ~ 15(?э3- (36)

Массу эквивалентного заряда Qэ в этом случае определяют в соответствии с приведенными выше указаниями.

Как указано в ЕПБВР, формула (36) используется, только если по условиям работ необходимо максимальное приближение персонала, производящего взрывание, к месту взрыва. В остальных случаях расстояния, полученные по формуле (36), следует увеличить в 2...3 раза. С учетом указанных замечаний формула (36) может быть использована при определении безопасных расстояний до мест расстановки постов оцепления опасной зоны (если радиус опасной зоны по действию УВВ превышает расстояние, безопасное по разлету кусков), а также до мест укрытия взрывников при производстве взрывов.

Полученные закономерности для определения массы эквивалентного заряда могут быть использованы и при прогнозировании воздействия взрывного шума на

людей. Проведенными исследованиями действия на человека и животных звуковых ударов, вызванных пролетающими сверхзвуковыми самолетами (по основным параметрам является аналогом УВВ взрыва), установлено, что звуковой удар с пиковым давлением до 100 Па не оказывает заметного влияния на поведение животных и является допустимым по раздражающему действию на человека.

Подставив в формулу (11) допустимую величину давления ЛР=90 Па (как при пролете над населенными пунктами сверхзвуковых самолетов в крейсерском режиме согласно ГОСТ 23552-79 «Самолеты гражданской авиации») и значения коэффициента Км (принимаются с обеспеченностью 95%), получим формулы для расчета радиуса действия взрывного шума для случая риуляриого взрывания пород I и II групп (см. табл. 2) на горных предприятиях, расположенных рядом с населенными пунктами

гш =4502з'3 при & >11 кг; (37)

гш =300бэ2 при 1,0 кг<бэ<11 кг; (38)

гщ=3002э3 при бэ<1,0 кг. (39)

Массу эквивалентного заряда в формулах (38)...(40) определяют с учетом приведенных выше указаний.

Для пород III группы радиус зоны действия шума следует увеличить в 1,5 раза по сравнению с рассчитанным по формулам (37)...(39). Зимой расчетный радиус действия взрывного шума, рассчитанный по этим формулам, увеличивается еще в 1,5 раза. Следует также учитывать интервал замедления при короткозамед-ленном взрывании в соответствии с приведенными выше указаниями.

При отсутствии около места проведения взрывов жилых, детских и медицинских учреждений (промзона), а также животных, находящихся в заповедных местах и на фермах, радиус зоны шума может быть уменьшен в 2.. .3 раза.

Таким образом, проведенные исследования воздействия УВВ взрывов на застекление и окружающую среду и разработанная методика расчета безопасных расстояний по действию УВВ на основе определения массы эквивалентного заряда с учетом основных факторов, влияющих на интенсивность УВВ (массы и конструкции заряда, параметров БВР, свойств взрываемых пород и материалов, метеоусловий в районе производства взрывных работ, допустимого уровня воздействия УВВ на охраняемые объекты) являются подтверждением пятого научного положения диссертации.

Заключение

Диссертация является квалификационной научной работой, в которой на

основании установленных закономерностей изменения параметров УВВ с учетом влияния физико-технических свойств взрываемых пород и условий взрывания зарядов научно обоснованы актуальные для горнодобывающей промышленности технические и технологические решения по обеспечению промышленной безопасности ведения взрывных работ по действию УВВ на земной поверхности, внедрение которых вносит значительный вклад в развитие этой отрасли.

Основные научные результаты, выводы и практические рекомендации, полученные лично автором в результате выполненных исследований, заключаются в следующем:

1. Установлены закономерности для определения массы эквивалентного заряда при взрывах наружных зарядов, а также скважинных зарядов, заполненных ВВ до устья, и скважинных зарядов с грунтовой и воздушной забойками. Установлено, что при определении степени воздействия расширяющихся ПВ, идущих на образование УВВ, следует учитывать длину заряда в скважине и различать три вида забойки в зависимости от ее длины. Установленные закономерности позволяют сделать вывод, что эквивалентный заряд зависит от физико-технических свойств взрываемых пород и материалов.

2. Получены закономерности для расчета основных параметров слабых УВВ при взрывах наружных зарядов на дневной поверхности (величины избыточного давления на фронте УВВ АР, удельного импульса фазы сжатия времени действия положительной фазы сжатия г+, приведенной плотности потока

энергии УВВ - и полной энергии в головной части фазы сжатия УВВ Еувв),

учитывающие основные параметры зарядов и свойства взрываемых пород. Установлено влияние физико-технических свойств взрываемых пород и материалов на интенсивность излучения УВВ, получены численные значения коэффициента Кт для учета этого влияния. Разработана классификация горных пород по влиянию их физико-технических свойств на интенсивность излучения УВВ, в которой взрываемые породы разделены на три группы.

3. Установлены численные значения влияния длины заряда и длины забойки в выработке при взрывании скважинных и шпуровых зарядов на параметры УВВ, получены зависимости для расчета массы эквивалентного заряда.

При длине заряда в скважине 1ш<20с1 масса эквивалентного заряда определяется массой заряда в скважине и длиной забойки. При длине заряда 1ир >20с? масса эквивалентного ему по действию УВВ наружного заряда {2э определяется линейной плотностью заряжания р, диаметром заряда й и длиной забойки 1з и не

зависит от длины заряда. В случае взрыва скважинного заряда длиной ]и? "¿1Ы, полностью заполняющего скважину, масса эквивалентного заряда составляет Qз=\2pd. При взрывах шпуровых зарядов длиной до 20а? эквивалентная масса заряда определяется массой заряда в шпуре и относительной длиной забойки.

При определении массы эквивалентного заряда в случае взрывов скважин-ных и шпуровых зарядов следует учитывать относительную длину забойки и материал, из которого она выполнена. Установлено, что забойка 1-го вида имеет место при ее длине до 10 диаметров заряда, забойка 2-го вила - при ее длине 10.., 25 диаметров заряда, забойка 3-го вида-при ее длине более 25 диаметров заряда. Использование грунтовой забойки для снижения интенсивности УВВ по сравненшо с воздушной забойкой наиболее эффективно, когда длина забойки составляет 10...25 диаметров заряда. Установлено также, что при длине забойки более 20...25 диаметров коэффициент забойки должен быть постоянным и эффективность использования грунтовой забойки по сравнению с воздушной практически не изменяется.

4. Установлено, что в случае взрывов зарядов выброса и сброса при определении массы эквивалентного заряда <2эв следует учитывать приведенную глубину заложения заряда. Для взрывов удлиненных зарядов при определении массы эквивалентного заряда (2эв следует также учитывать длину заряда /, линейную плотность заряда у и расстояние г от заряда до рассматриваемой точки. При 1»г выражения для расчета эквивалентной массы сосредоточенного заряда в точках, где давление на фронте УВВ принимает экстремальные значения, будут иметь вид Оэв = 2/г; <2эВ - у г; = 0,5/г. Влияние протяженности заряда следует учитывать до расстояний менее 10 длин заряда. На больших расстояниях заряд следует рассматривать как сосредоточенный.

5. Установлено, что в случае взрыва подводных накладных зарядов интенсивность УВВ на поверхности земли зависит от толщины слоя воды над зарядом и массы взрываемого накладного заряда. Влияние слоя воды Н на уровень снижения давления в УВВ учитывает коэффициент Кзд, значение которого при взрывах накладных подводных зарядов зависит от приведенной глубины расположения заряда. Установленная закономерность для учета влияния толщины слоя воды над зарядом на снижение давления УВВ после определенна соответствующей массы эквивалентного заряда может быть использована и при взрывании подводных скважинных и шпуровых зарядов и подводных зарядов выброса.

6. Экспериментально определена эффективность использования технических и технологических мероприятий по снижению отрицательного воздействия

УВВ в зависимости от изменения различных параметров взрывания: толщины засыпки наружного заряда, длины и материала забойки скважин, глубины заложения зарядов выброса и сброса, толщины слоя воды при подводных взрывах, параметров применяемых укрытий мест взрывов, интервала замедления и направленности развития детонации по блоку при короткозамедленном взрывании. Установлено, что сложение УВВ от отдельных групп зарядов при короткозамедленном взрывании будет исключено, если интервал замедления ¡3 между их взрывами будет удовлетворять соотношениям: > т+ - 0,003а при инициировании зарядов со стороны охраняемого объекта и ^ > г+ + 0,003а при инициировании зарядов в сторону охраняемого объекта. Применение укрытий типа домиков, сплошных щитовых металлических или деревянных укрытий и газонепроницаемых укрытий других конструкций позволяет снизить давление в УВВ в 2...3 раза. Использование газопроницаемых укрытий не приводит к существенному снижению интенсивности УВВ. Полученные данные позволяют управлять параметрами УВВ в очаге и регулировать интенсивность УВВ в зоне расположения охраняемых объектов.

7. Получены значения коэффициентов возможного увеличения интенсивности УВВ при возникновении неблагоприятных метеоусловий Км, величина которых учитывает вероятность возникновения этих метеоусловий, а также вероятность нахождения охраняемых объектов с застеклением в зоне максимальной фокусировки УВВ.

8. Определены критические и предельно допустимые величины избыточного давления и удельного импульса фазы сжатия в зависимости от степени безопасности и вида возможного повреждения застекления (1-я степень безопасности «Единых правил безопасности при взрывных работах» - отсутствие повреждения, 2-я степень - случайное повреждение, 3-я степень - полное повреждение). Разработана методика расчета параметров УВВ и радиусов опасных зон по действию УВВ на земной поверхности при взрывании зарядов различного назначения.

9. Разработано «Руководство по определению радиуса опасной зоны действия ударных воздушных волн при взрывах на земной поверхности», в котором даются указания по расчету безопасных расстояний по действию УВВ при взрывании зарядов различного назначения, учитывающие свойства взрываемых пород и материалов, параметры расположения зарядов, степень возможного воздействия УВВ взрывов на застекление и др. Рекомендации этого Руководства прошли многолетнюю апробацию с положительными результатами при проектировании и производстве различных видов взрывных работ в самых разнообразных условиях.

10. Результаты исследований использованы при составлении и обосновании действующих нормативных документов, направленных на обеспечение промышленной безопасности производства взрывных работ по действию УВВ на горнодобывающих предприятиях, а также при разработке проектов производства взрывных работ в различных горнотехнических условиях. Их внедрение в производство позволяет повысить надежность обеспечения промышленной безопасности при взрывах наружных и заглубленных (скважинных, шпуровых, выброса и сброса, подводных) зарядов по действию УВВ на земной поверхности.

Основные результаты исследований отражены в следующих публикациях автора:

1. Цейтлин Я.И., Смолий Н.И, Ганопольский М.И. Влияние забойки скважин на интенсивность воздушной ударной волны. - Горный журнал, 1973. - №2. -С.42-44,

2. Смолий Н.И., Цейтлин Я.И., Ганопольский М.И. Радиус разрушения остекления зданий при взрывах малых наружных зарядов. - Горный журнал, 1975. -№1. - С.56-59.

3. Смолий Н.И., Ганопольский М.И., Цейтлин Я.И., Гринев И.А. О давлении в ударных воздушных волнах при сварке металлов взрывом. - Безопасность труда в промышленности, 1977. - №4. - С.56-57.

4. Ганопольский М.И., Смолий Н.И. Влияние забойки на снижение интенсивности ударных воздушных волн при взрывах наружных зарядов. - Горный журнал, 1978. - №7. - С.52-54.

5. Ганопольский М.И., Смолий Н.И., Цейтлин Я.И. Пьезоэлектрический прибор для измерения давления в слабых ударных воздушных волнах взрывов. -ФТПРПИ, 1979. -№1. - С.133-136.

6. Ганопольский М.И., Цейтлин Я.И. К расчету давления во фронте ударной воздушной волны при массовых взрывах скважинных зарядов. - Горный журнал, 1980.-№1.-С.44-46.

7. Цейтлин Я.И., Ганопольский М.И., Громов В.А. Влияние метеоусловий на интенсивность ударно-воздушных волн взрывов. - ФТПРПИ, 1980. - №3. -С.51-56.

8. Ганопольский М.И. Сравнительная оценка воздействия сейсмических и ударных воздушных волн при определении радиусов опасных зон. - Горный журнал, 1981. -№12. -С.33-35.

9. Ганопольский М.И., Смолий Н.И. Ударные воздушные волны при взрывах шпуровых зарядов. - Монтаж, и спец. строит, работы. Серия V. Специальные строит, работы. Экспресс-информ., 1983. - Вып.1. - С.32-37.

10. Ганопольский М.И., Смолий Н.И. Расчет радиуса опасной зоны при взрывах скважинных зарядов. - Безопасность труда в промышленности, 1984. -№4. - С.44.

11. Ганопольский М.И., Смолий Н.И. Ударные воздушные волны при ко-

роткозамедленном взрывании негабарита. - Безопасность труда в промышленности, 1984. - №9. - С.48-49.

12. Смолий Н.И., Ганопольский М.И. Расчет безопасных параметров ударных воздушных волн при подводных взрывах. - Гидротехническое строительство, 1985. -№1.-С.З1-32.

13. Смолий Н.И., Алешин Л.П., Ганопольский М.И., Дроговейко К.И. Ударные воздушные волны при взрывах детонирующего шнура. - ФТПРПИ, 1985. -№2. - С.48-52.

14. Ганопольский М.И., Смолий Н.И. Ударные воздушные волны при ко-роткозамедленном взрывании на открытых горных работах. - ФТПРПИ, 1985. -№6. - С.46-51.

15. Ганопольский М.И,, Перник Л.М. Инструментальные наблюдения за взрывом на сброс при строительстве плотины Квайсинского рудоуправления. Монтаж, и спец. строит, работы. Сер. Специальные строит, работы. Экспресс-информ., 1986. - Вып. 7. - С.10-15.

16. Ганопольский М.И., Смолий Н.И., Цейтлин Я.И. Ударные воздушные волны при взрывах зарядов выброса на строительстве мелиоративных каналов. -Монтаж, и спец. строит, работы. Сер. Спец. строит, работы. Экспресс-информ., 1987.- Вып. 6. - С.14-18.

17. Ганопольский М.И., Смолий Н.И. Ударные воздушные волны при взрывном дроблении фундаментов. - Монтаж, и спец. строит, работы. Сер. Специальные строит, работы. Экспресс-информ., 1988. - Вып. 1. - С.21-23.

' 18.' Дроговейко И.З., Ганопольский М.И., Смолий Н.И. Руководство по проектированию и производству взрывных работ при реконструкции промышленных предприятий и гражданских сооружений. РТМ 36.9-88. - М.: ЦБНТИ Минмонтаж-спецстроя СССР, 1988. - 37 с.

19. Ганопольский М.И., Бахтин A.B., Селявин А.И. Безопасность работ при взрывании металлоконструкций. - Безопасность труда в промышленности, 1993. -№6. - С.8-10.

20. Ганопольский М.И. Безопасность взрывных работ при осушении скважин прострелкой. - Безопасность труда в промышленности, 1993. - №6. -С.48-49.

21. Ганопольский М.И., Барон В.Л., Селявин А.И., Кантор В.Х. Взрывные работы при разборке производственного здания табачной фабрики «Дукат». -Монтажные и специальные работы в строительстве, 1997. - №3. - С.14-17.

22. Барон В.Л., Ганопольский М.И. Прогнозирование вероятности риска аварий при хранении взрывчатых материалов. - Результаты научных исследований и практического опыта в области взрывного дела. Сб. «Взрывное дело» №93/50. - М.-.МВК по взрывному делу при Академии горных наук. - 2001. - С.107-113.

23. Ганопольский М.И., Анучин Н.Ф. Буровзрывные работы при разработке котлована очистных сооружений. - Монтажные и специальные работы в строительстве. - 2002. - №3. - С.13-16.

24. Барон В.Л., Ганопольский М.И. Прогноз экологического воздействия

взрывных работ на окружающую среду. - Проблемы снижения природных опасностей и рисков: Материалы Международной научно-практической конференции «ГЕОРИСК-2009». Т.2 - М.:РУДН. - 2009. - С.149-155.

25. Ганопольский М.И. Результаты экспериментальных исследований ударных воздушных волн при взрывах на земной поверхности. - Отдельные статьи Горного информационно-аналитического бюллетеня, 2011. - №5. - 38 с.

26. Ганопольский М.И., Смолий Н.И. Исследование кинематических параметров движения забойки, ПВ и грунта при взрывах скважинных зарядов. - Горный информационно-аналитический бюллетень, 2011. - №6. - С.235. Деп. №827/06-11 от 15.03.2011,37 с.

Формат 60x90/16 Заказ №

Подписано в печать 15.09.2011 г. Обгем 2 печ. л. Тираж 100 экз.

Отдел печати Московского государственного горного университета г.Москва, Ленинский проспект, 6

Введение.

1. Состояние проблемы и задачи исследований.

1.1. УВВ при взрывах наружных зарядов.

1.2. УВВ при взрывах скважинных и шпуровых зарядов.

1.3. УВВ при взрывах зарядов выброса и сброса.

1.4. УВВ при подводных взрывах.

1.5. Влияние метеоусловий на интенсивность и распространение

1.6. Воздействие УВВ на людей и сооружения.

1.7. Цель и задачи исследований.

2. Аппаратура для регистрации ударных воздушных волн взрывов.

2.1. Задачи аппаратурных измерений.

2.2. Краткая характеристика участков работ.

2.3. Требования к аппаратуре для регистрации параметров УВВ

2.4. Аппаратура для исследования параметров УВВ.

2.4.1. Пьезоэлектрические датчики давления для измерения УВВ.

2.4.1.1. Прибор ИДП для измерения слабых УВВ.

2.4.1.2. Датчики давления ДД для измерения сильных УВВ.

2.4.1.3. Тарировка датчиков давления.

2.4.2. Механические самописцы и шумомеры.

2.5. Выводы.

3. Газовая составляющая ударной воздушной волны заряда

ВВ, контактирующего со скальным грунтом.

3.1. Вводные положения и определения.

3.2. Излучение УВВ скважинным зарядом.

3.3. Полностью заряженная скважина.

3.4. Скважинный заряд с воздушной забойкой.

3.5. Скважинный заряд с грунтовой забойкой.

3.6. Излучение УВВ наружным зарядом.

3.7. Выводы.

4. Экспериментальные исследования параметров УВВ при взрывах наружных и заглубленных зарядов.^^

4.1. Основные параметры УВВ при взрывах наружных зарядов

4.1.1. Избыточное давление на фронте УВВ.

4.1.2. Время действия фазы сжатия УВВ.

4.1.3. Удельный импульс фазы сжатия УВВ.

4.1.4. Энергия в УВВ.

4.2. УВВ при сварке металлов взрывом.

4.3. Взрывы скважинных зарядов.

4.3.1. Влияние длины заряда в скважине на интенсивность УВВ.

4.3.2. Влияние длины забойки скважины на интенсивность УВВ.

4.3.3. Массовые взрывы скважинных зарядов.

4.4. Взрывы шпуровых зарядов.

4.5. Взрывы зарядов выброса и сброса.

4.6. УВВ при взрывах подводных зарядов.

4.7. Методы снижения интенсивности УВВ.

4.7.1. Засыпка наружного заряда.

4.7.2. Короткозамедленное взрывание.

4.7.3. Неэлектрические системы инициирования.

4.7.4. Применение укрытий мест взрыва.

4.8. Выводы.

5. Действие УВВ на сооружения и людей.

5.1. Импульсное и статическое действие УВВ.

5.2. Действие УВВ на застекление.

5.3. Определение радиуса опасной зоны по действию УВВ на застекление.

5.4. Взрывной шум.

5.5. Воздействие УВВ на здания и сооружения.

5.6. Сравнительная оценка воздействия сейсмических и ударных воздушных волн при определении радиусов опасных зон.

5.7. Выводы.

Актуальность темы. Взрывные работы находят достаточно широкое применение в различных отраслях производства. Взрыв является неотъемлемым элементом технологического процесса на карьерах, рудниках, шахтах и разрезах. Большой объем взрывных работ выполняется в гражданском и промышленном строительстве. При этом взрывы с целью дробления крепких пород для создания котлованов и траншей, для целей планировки, при реконструкции действующих предприятий, рыхлении мерзлых грунтов часто приходится выполнять рядом с жилыми кварталами и работающими предприятиями. Это требует предельной осторожности и строгого соблюдения необходимых мер промышленной безопасности.

Ударные воздушные волны (УВВ), как и сейсмические колебания грунта и разлет кусков, являются нежелательным побочными эффектами при производстве взрывных работ. Крупномасштабные взрывы на открытых горных работах в карьерах и разрезах приводят к возникновению весьма ощутимых по интенсивности УВВ на больших расстояниях от места взрыва, особенно в тех случаях, когда метеоусловия и рельеф местности способствуют их распространению. На строительных площадках, при производстве взрывных работ в стесненных условиях, УВВ часто накладывают большие ограничения на массу взрываемых зарядов, чем сейсмическое действие взрывов. Вследствие вариаций в распространении УВВ и наличия тесной корреляционной связи между конструкцией заряда и характером их излучения, контроль и прогнозирование ожидаемых параметров УВВ часто являются более затруднительными, чем оценка воздействия сейсмических колебаний.

Применение взрывных работ в горном деле и в строительстве во все более усложняющихся условиях и при росте интенсивности негативных проявлений эффектов взрывов, создает существенные технические и социально-экономические проблемы, связанные как с обеспечение промышленной безопасности производства взрывных работ, так и с экологической оценкой воздействия УВВ взрывов на окружающую среду.

В этих условиях большое значение имеет соблюдение требований промышленной безопасности - правильное определение предельно допустимых масс зарядов и безопасных расстояний, установление оптимальных параметров взрывных работ. Неправильное их определение может привести либо к повреждению сооружения, либо к необоснованному занижению масс зарядов ВВ и завышению безопасных расстояний, что, в конечном счете, ведет к ухудшению технико-экономических показателей и возрастанию отрицательного воздействия взрывных работ на окружающую среду.

В настоящее время расчет радиусов опасной зоны по действию ударных воздушных волн при взрывах на земной поверхности (в первую очередь на открытых горных работах) осуществляют в соответствии с указаниями раздела VIII «Единых правил безопасности при взрывных работах» (ЕПБВР) [1]. При этом рекомендации подразделов VIII.5.1.1 -VIII.5.1.8 ЕПБВР относятся к взрывам наружных и углубленных на свою высоту зарядов большой массы (применяются при определении безопасных расстояний от складов ВМ), а также к взрывам на выброс и сброс с показателем действия взрыва п=3. В подразделах VIII.5.1.9 - VIII.5.1.15 ЕПБВР приведены указания по расчету радиуса опасной зоны по действию УВВ на застекление (1-я степень безопасности - отсутствие повреждений) для взрывов наружных зарядов (взрывы по дроблению негабарита) и скважинных (шпуровых) зарядов рыхления и даются указания для определения массы соответствующего эквивалентного заряда. Другие случаи ведения взрывных работ на дневной поверхности не рассматриваются. В ЕПБВР даются также некоторые рекомендации по снижению действия УВВ (в первую очередь, короткозамедленное взрывание, а также использование засыпки наружных зарядов).

Во многих случаях ведение взрывных работ производится в условиях, существенно отличающихся от условий, рассмотренных в ЕПБВР. Например, взрывание шпуровых зарядов малой массы при дроблении фундаментов и др. строительных конструкций и при обрушении различных сооружений (в т.ч. при производстве указанных работ с использованием укрытий), взрывы на выброс и сброс с показателем действия отличным от п-3, подводные взрывные работы, выполнение взрывных работ в стесненных условиях с допустимостью частичного или полного повреждения застекления и др.

Для обеспечения промышленной безопасности производства подобных взрывных работ требуется дополнение имеющихся рекомендаций по расчету радиусов опасной зоны по действию УВВ, которые позволят расширить рекомендации ЕПБВР и распространить их на более широкий круг взрывных работ, осуществляемых на дневной поверхности.

Выполненные исследования позволили обосновать безопасные условия ведения взрывных работ по действию УВВ и разработать методику прогнозирования промышленной безопасности действия УВВ на земной поверхности при проведении взрывов различного назначения. Результаты исследований позволяют дополнить имеющиеся в ЕПБВР рекомендации по расчету радиусов опасной зоны по действию УВВ и распространить их на более широкий круг взрывных работ, в т.ч. и при оценке воздействия на окружающую среду взрывного шума, вызванного распространяющимися УВВ. Все это способствует повышению безопасности производства взрывных работ, осуществляемых на земной поверхности.

Таким образом, проблема обеспечения промышленной безопасности при производстве взрывов на открытых горных работах и в строительстве и повышения надежности определения безопасных режимов взрывания по действию УВВ на земной поверхности имеет важное социальное и хозяйственное значение, и ее решение является актуальной.

Целью работы является установление закономерностей изменения параметров УВВ с учетом влияния физико-технических свойств взрываемых пород, технологических условий и используемых технических решений производства взрывных работ, а также метеоусловий, сложившихся на момент взрыва, для обеспечения промышленной безопасности ведения различных видов взрывных работ по действию УВВ на земной поверхности.

Основная идея работы заключается в теоретическом и экспериментальном обосновании методики расчета массы эквивалентного заряда (т.е. такой массы наружного заряда, размещенного на граничной плоскости абсолютно жесткого полупространства, при взрыве которого излучается УВВ с такой же головной частью, что и при взрыве рассматриваемого заряда), учитывающей взаимосвязи основных факторов, влияющих на условия образования и распространения УВВ.

Основные защищаемые научные положения:

1. Закономерности изменение параметров УВВ и эквивалентность наружного и скважинных зарядов определяются физико-техническими свойствами взрываемых горных пород и материалов, параметрами и условиями взрывания зарядов, метеоусловиями в районе производства работ. Горные породы и материалы классифицированы по влиянию их физико-технических свойств на интенсивность излучения УВВ, которое в расчетных формулах учитывается коэффициентом Кт. Влияние метеоусловий на параметры УВВ учитывается коэффициентом Км.

2. При определении массы эквивалентного заряда в случае взрывов скважинных и шпуровых зарядов учитывают относительную длину забойки и материал, из которого она выполнена. При оценке влияния забойки на снижение интенсивности УВВ следует различать забойку трех видов: забойка 1-го вида, когда ПВ начинают истекать из устья скважины до того, как скважина, расширяясь, приобрела максимальный объем; забойка 2-го вида, когда ПВ начинают истекать после того, как скважина приобрела максимальный объем; забойка 3-го вида, когда ПВ истекают после разрушения массива и образования в нем трещин, или вообще не истекают.

3. При взрывах сосредоточенных и удлиненных зарядов выброса и сброса при определении массы эквивалентного заряда следует учитывать приведенную глубину заложения заряда. В случае взрыва удлиненных зарядов масса эквивалентного заряда определяется также длиной заряда, линейной плотностью заряда и расстоянием от заряда до рассматриваемой точки. При взрывах подводных зарядов различного назначения масса эквивалентного заряда определяется параметрами взрываемых зарядов и зависит от толщины слоя воды над зарядом.

4. При короткозамедленном взрывании для исключения сложения УВВ от отдельных групп зарядов и усиления давления в УВВ у охраняемого объекта следует учитывать интервал замедления между группами, расстояние между зарядами и особенности расположения отдельных взрываемых зарядов относительно друг друга и относительно охраняемого объекта. Снижение давления в УВВ обеспечивается путем использовании технических и технологических мероприятий (изменение способа инициирования, засыпка зарядов, укрытие мест взрывов и др.).

5. Выбор технических и технологических решений для обеспечения промышленной безопасности по действию УВВ на земной поверхности при выполнении взрывов зарядов различного назначения (наружных, скважинных, шпуровых, выброса и сброса, подводных) и расчет безопасных расстояний следует производить на основе определения эквивалентной массы заряда с учетом основных факторов, влияющих на интенсивность УВВ: массы и конструкции заряда, параметров БВР, физико-технических свойств взрываемых пород и материалов, метеоусловий, используемых мероприятий по снижению интенсивности УВВ, допустимой величины избыточного давления или удельного импульса фазы сжатия в УВВ по воздействию на охраняемые объекты.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечена: представительным объемом инструментальных измерений параметров УВВ;

- сходимостью теоретических и экспериментальных данных, а также сопоставимостью расчетных и фактически зарегистрированных параметров УВВ, полученных при взрывах в различных условиях на горных предприятиях (расхождение не более 20. .25%);

- положительными результатами внедрения результатов работы в практику производства взрывных работ.

Научная новизна заключается в следующем:

- получены закономерности для определения массы эквивалентного заряда, учитывающих физико-технические свойства взрываемых пород и материалов и технологические условия производства взрывных работ;

- выявлена классификация взрываемых горных пород и строительных материалов в зависимости от влияния их физико-технических свойств на интенсивность излучения УВВ;

- обосновано и установлено влияние длины заряда и длины забойки при определении источников и интенсивности УВВ взрывов скважинных зарядов;

- установлены корреляционные зависимости для расчета параметров УВВ при взрывах различного назначения, учитывающие геотехнические и горно-геологические условия производства взрывных работ;

- обоснованы и установлены рациональные параметры буровзрывных работ, обеспечивающие промышленную безопасность производства взрывных работ по действию УВВ на людей и инфраструктуру.

Научное значение работы состоит в установлении закономерностей влияние различных факторов (физико-технические свойства взрываемых пород, глубина заложения зарядов, параметры скважинных зарядов, толщина слоя воды над зарядом, метеоусловий и др.) на массу эквивалентного заряда и параметры УВВ для обоснования технических и технологических решений, направленных на обеспечение промышленной безопасности ведения взрывных работ по действию УВВ на земной поверхности.

Практическое значение работы заключается в:

- разработке комплекта аппаратуры и способа тарировки датчиков давления для регистрации УВВ в диапазоне избыточных давлений 10. 100000 Па и времени действия фазы сжатия УВВ 0,5.200 мс;

- разработке и внедрении методики расчета массы эквивалентного заряда и параметров УВВ при взрывах зарядов различного назначения, учитывающей физико-технические свойства взрываемых пород, параметры расположения зарядов, интервалы замедлений, конструкцию защитных укрытий мест взрывов, метеоусловия и др.;

- оценке эффективности использования технических и технологических способов снижения интенсивности УВВ при расчетах размеров опасной зоны действия УВВ при взрывах;

- разработке «Руководства по определению радиуса опасной зоны действия ударных воздушных волн при взрывах на земной поверхности»;

- внедрении результатов исследований в практику проектирования и производства взрывных работ на открытых горных работах и в строительстве.

Реализация результатов работы.

Расчетные закономерности по определению эквивалентной массы скважинных зарядов и по определению радиуса опасной зоны действия УВВ на застекление вошли в состав подразделов 5.1.9 - 5.1.15 «Определение расстояний, безопасных по действию ударных воздушных волн на застекление при взрывании наружных зарядов и скважинных (шпуровых) зарядов рыхления» раздела VIII «Порядок определения безопасных расстояний при взрывных работах и хранении взрывчатых материалов» «Единых правил безопасности при взрывных работах» ПБ 13-407-01 (утверждены постановлением Госгортехнадзора России от 30.01.2001 г. №3);

Составлено «Руководство по проектированию и производству взрывных работ при реконструкции промышленных предприятий и гражданских сооружений» РТМ 36. 9-88 (утверждено Минмонтажспецстроем СССР 19.08.1988 г.);

Разработано «Руководство по определению радиуса опасной зоны действия ударных воздушных волн при взрывах на земной поверхности» (согласовано Управлением горного надзора Ростехнадзора, письмо от 17.06.2011 г. №07-03-04/1817).

Результаты исследований и разработанные на их основе рекомендации и указания по расчету безопасных расстояний и режимов взрывания по действию УВВ реализованы:

- при проектировании и производстве взрывных работ на карьерах «Первомайский», «Октябрь» и «Пролетарий» ОАО «Новоросцемент», карьере ООО «Жирновский щебеночный завод» и др.;

- при обосновании промышленной безопасности ведения взрывных работ по действию УВВ при взрывании скважинных и шпуровых зарядов для рыхления скальных грунтов на строительстве котлованов сооружений «Москва-Сити»;

- при проектировании подводных взрывных работ для прокладки канализационных дюкеров через р.Лена в Якутии;

- при производстве взрывных работ по ликвидации опасных производственных объектов на территории ФГУП «ПО «Прогресс» и ФГУП «Кемеровский завод «Коммунар» в г.Кемерово;

- при проектировании и проведении специальных взрывных работ по обрушению гражданских и производственных зданий и сооружений и дроблению фундаментов (фабрика «Дукат», ОАО «Завод полиметаллов», радиологический корпус МОНИКИ, панельные здания в Москве, ОАО «Рязанский НПЗ», ОАО «Славнефть-Ярославнефтеоргсинтез», ОАО «Гуковуголь», ОАО «Ростову го ль», ДО АО ШУ «Дальневосточное» и на многих других объектах).

Результаты исследований используются в Московском государственном горном университете при чтении курса лекций и выполнении практических работ по дисциплине «Техника, технология и безопасность производства взрывных работ на открытых горных работах» и на курсах повышения квалификации специалистов-взрывников.

Апробация работы.

Основные положения диссертационной работы докладывались на IX Всесоюзной научной конференции «Комплексные исследования физических свойств горных пород и процессов» (г.Москва, 1987 г.), X Всесоюзном научно-техническое совещание «Совершенствование буровзрывных работ в народном хозяйстве» (г.Красноярск, 1988 г.), Научных симпозиумах «Неделя горняка-97» (г.Москва, 1997 г.), «Неделя горняка-2009» (г.Москва, 2009 г.) и «Неделя горняка-2011» (г.Москва, 2011 г.), 7-й Международной конференции «Проблемы снижения природных опасностей и рисков (Геориск-2009)» (г.Москва, 2009 г.).

Публикации.

По теме диссертации опубликована 41 работа, включая 5 учебных пособий и 3 авторских свидетельства на изобретения. В журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ, опубликовано 16 статей.

Объем и структура работы.

Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, библиографического списка из 136 наименований и 2-х приложений, содержит 28 таблиц и 59 иллюстраций.

5. 7. Выводы

1. В ближней зоне взрыва в качестве критерия опасности принят удельный импульс фазы сжатия £+. Экспериментально установлена величина удельного импульса, при котором происходит повреждение застекления. Для стекол, закрепленных гвоздями, критический импульс равен 2,9 Пас. Для стекол, закрепленных замазкой, критический импульс равен = 4,5 Пас.

2. Предельно допустимая расчетная величина удельного импульса фазы сжатия по действию УВВ на застекление (1-я степень безопасности

Единых правил безопасности при взрывных работах» - отсутствие повреждений), с учетом принятого запаса, не должна превышать 5,+до/т=2,5 Пас.

3. Критерием опасности в средней и дальней зонах взрыва принята величина максимального избыточного давления на фронте УВВ. На основании анализа литературных источников и проведенных расчетов установлено, что повреждение застекления под действием статической нагрузки происходит при давлениях, превышающих zLP=1000 Па.

4. Расчетная предельно допустимая величина избыточного давления по действию УВВ на застекление (1-я степень безопасности - отсутствие повреждений) не должна повышать ЛРдоп -500 Па. Причем в среднем зоне взрыва применение критерия избыточного давления создает дополнительную степень безопасности.

5. На основании закономерностей для расчета избыточного давления и удельного импульса УВВ, полученных в результате проведенных исследований параметров УВВ, и принятых расчетных величин удельного импульса фазы сжатия и избыточного давления, получены формулы для расчета радиуса опасной зоны действия УВВ на застекление (1-я степень безопасности «Единых правил безопасности при взрывных работах» -отсутствие повреждений). Расчетные формулы учитывают физико-технические свойства взрываемых пород и материалов, метеоусловия и сезон проведения взрывных работ, параметры взрываемых зарядов и вид приложенной к застеклению нагрузки.

6. Сравнительный анализ действия сейсмических и ударных воздушных волн взрывов показывает, что при длине грунтовой забойки скважин l3>\5d определяющим является сейсмическое действие взрыва.

Заключение

Диссертация является квалификационной научной работой, в которой на основании установленных закономерностей изменения параметров УВВ с учетом влияния физико-технических свойств взрываемых пород и условий взрывания зарядов научно обоснованы актуальные для горнодобывающей промышленности технические и технологические решения по обеспечению промышленной безопасности ведения взрывных работ по действию УВВ на земной поверхности, внедрение которых вносит значительный вклад в развитие этой отрасли.

Основные научные результаты, выводы и практические рекомендации, полученные лично автором в результате выполненных исследований, заключаются в следующем:

1. Установлены закономерности для определения массы эквивалентного заряда при взрывах наружных зарядов, а также скважинных зарядов, заполненных ВВ до устья, и скважинных зарядов с грунтовой и воздушной забойками. Установлено, что при определении степени воздействия расширяющихся ПВ, идущих на образование УВВ, следует учитывать длину заряда в скважине и различать три вида забойки в зависимости от ее длины. Установленные закономерности позволяют сделать вывод, что эквивалентный заряд зависит от физико-технических свойств взрываемых пород и материалов.

2. Получены закономерности для расчета основных параметров слабых УВВ при взрывах наружных зарядов на дневной поверхности (величины избыточного давления на фронте УВВ АР, удельного импульса фазы сжатия времени действия положительной фазы сжатия т+, приведенной плотности потока энергии УВВ - и полной энергии в головной части фазы сжатия УВВ Еувв), учитывающие основные параметры зарядов и свойства взрываемых пород. Установлено влияние физико-технических свойств взрываемых пород и материалов на интенсивность излучения УВВ, получены численные значения коэффициента Кт для учета этого влияния. Разработана классификация горных пород по влиянию их физико-технических свойств на интенсивность излучения УВВ, в которой взрываемые породы разделены на три группы.

3. Установлены численные значения влияния длины заряда и длины забойки в выработке при взрывании скважинных и шпуровых зарядов на параметры УВВ, получены зависимости для расчета массы эквивалентного заряда.

При длине заряда в скважине 1злр<20с1 масса эквивалентного заряда определяется массой заряда в скважине и длиной забойки. При длине заряда 1ЗЛР >20¿/ масса эквивалентного ему по действию УВВ наружного заряда Qэ определяется линейной плотностью заряжания р, диаметром заряда с1 и длиной забойки 13 и не зависит от длины заряда. В случае взрыва скважинного заряда длиной 1злр>20с1, полностью заполняющего скважину, масса эквивалентного заряда составляет ()э=12рс1. При взрывах шпуровых зарядов длиной до 20с1 эквивалентная масса заряда определяется массой заряда в шпуре и относительной длиной забойки.

При определении массы эквивалентного заряда в случае взрывов скважинных и шпуровых зарядов следует учитывать относительную длину забойки и материал, из которого она выполнена. Установлено, что забойка 1-го вида имеет место при ее длине до 10 диаметров заряда, забойка 2-го вида - при ее длине 10.25 диаметров заряда, забойка 3-го вида - при ее длине более 25 диаметров заряда. Использование грунтовой забойки для снижения интенсивности УВВ по сравнению с воздушной забойкой наиболее эффективно, когда длина забойки составляет 10.25 диаметров заряда. Установлено также, что при длине забойки более 20.25 диаметров коэффициент забойки должен быть постоянным и эффективность использования грунтовой забойки по сравнению с воздушной практически не изменяется.

4. Установлено, что в случае взрывов зарядов выброса и сброса при определении массы эквивалентного заряда бэв следует учитывать приведенную глубину заложения заряда. Для взрывов удлиненных зарядов при определении массы эквивалентного заряда следует также учитывать длину заряда /, линейную плотность заряда у и расстояние г от заряда до рассматриваемой точки. При 1»г выражения для расчета эквивалентной массы сосредоточенного заряда в точках, где давление на фронте УВВ принимает экстремальные значения, будут иметь вид = 2уг; = уг; ^зВ=0,5 уг. Влияние протяженности заряда следует учитывать до расстояний менее 10 длин заряда. На больших расстояниях заряд следует рассматривать как сосредоточенный.

5. Установлено, что в случае взрыва подводных накладных зарядов интенсивность УВВ на поверхности земли зависит от толщины слоя воды над зарядом и массы взрываемого накладного заряда. Влияние слоя воды Н на уровень снижения давления в УВВ учитывает коэффициент Кзп, значение которого при взрывах накладных подводных зарядов зависит от приведенной глубины расположения заряда. Установленная закономерность для учета влияния толщины слоя воды над зарядом на снижение давления УВВ после определения соответствующей массы эквивалентного заряда может быть использована и при взрывании подводных скважинных и шпуровых зарядов и подводных зарядов выброса.

6. Экспериментально определена эффективность использования технических и технологических мероприятий по снижению отрицательного воздействия УВВ в зависимости от изменения различных параметров взрывания: толщины засыпки наружного заряда, длины и материала забойки скважин, глубины заложения зарядов выброса и сброса, толщины слоя воды при подводных взрывах, параметров применяемых укрытий мест взрывов, интервала замедления и направленности развития детонации по блоку при короткозамедленном взрывании. Установлено, что сложение УВВ от отдельных групп зарядов при короткозамедленном взрывании будет исключено, если интервал замедления /3 между их взрывами будет удовлетворять соотношениям: гз >г+-0,003а при инициировании зарядов со стороны охраняемого объекта и /3 > т+ + 0,003а при инициировании зарядов в сторону охраняемого объекта. Применение укрытий типа домиков, сплошных щитовых металлических или деревянных укрытий и газонепроницаемых укрытий других конструкций позволяет снизить давление в УВВ в 2.3 раза. Использование газопроницаемых укрытий не приводит к существенному снижению интенсивности УВВ. Полученные данные позволяют управлять параметрами УВВ в очаге и регулировать интенсивность УВВ в зоне расположения охраняемых объектов.

7. Получены значения коэффициентов возможного увеличения интенсивности УВВ при возникновении неблагоприятных метеоусловий КМ, величина которых учитывает вероятность возникновения этих метеоусловий, а также вероятность нахождения охраняемых объектов с застеклением в зоне максимальной фокусировки УВВ.

8. Определены критические и предельно допустимые величины избыточного давления и удельного импульса фазы сжатия в зависимости от степени безопасности и вида возможного повреждения застекления (1-я степень безопасности «Единых правил безопасности при взрывных работах»

- отсутствие повреждения, 2-я степень - случайное повреждение, 3-я степень

- полное повреждение). Разработана методика расчета параметров УВВ и радиусов опасных зон по действию УВВ на земной поверхности при взрывании зарядов различного назначения.

9. Разработано «Руководство по определению радиуса опасной зоны действия ударных воздушных волн при взрывах на земной поверхности», в котором даются указания по расчету безопасных расстояний по действию

УВВ при взрывании зарядов различного назначения, учитывающие свойства взрываемых пород и материалов, параметры расположения зарядов, степень возможного воздействия УВВ взрывов на застекление и др. Рекомендации этого Руководства прошли многолетнюю апробацию с положительными результатами при проектировании и производстве различных видов взрывных работ в самых разнообразных условиях [132-136].

10. Результаты исследований использованы при составлении и обосновании действующих нормативных документов [1,2], направленных на обеспечение промышленной безопасности производства взрывных работ по действию УВВ на горнодобывающих предприятиях, а также при разработке проектов производства взрывных работ в различных горнотехнических условиях. Их внедрение в производство позволяет повысить надежность обеспечения промышленной безопасности при взрывах наружных и заглубленных (скважинных, шпуровых, выброса и сброса, подводных) зарядов по действию УВВ на земной поверхности.

Результаты исследований используются также в Московском государственном горном университете при чтении курса лекций и выполнении практических работ по дисциплине «Техника, технология и безопасность производства взрывных работ на открытых горных работах» [135,137] и на курсах повышения квалификации специалистов-взрывников.

1. Ганопольский М.И. Прогнозирование параметров ударных воздушных волн при взрывах на открытых горных работах. Автореф. диссерт. на соиск. уч. степени канд. техн. наук. М.:ИПКОН АН СССР. -1984.- 17 с.

2. Единые правила безопасности при взрывных работах. / Редкол.: М.П. Васильчук и др.; Утв. Госгортехнадзором России 24.03.1992 г. // М.: НПО ОБТ,- 1992. -240 с.

3. Баум Ф.А. Физика взрыва. / Ф.А. Баум, Л.П. Орленко, К.П. Станюкович и др. М.:Наука. - 1975. - 704 с.

4. Садовский М.А. Механическое действие воздушных ударных волн взрыва по данным экспериментальных исследований // Физика взрыва, № 1. -М.: Из-во АН СССР. 1952. - С. 20-110.

5. Седов Л.И. Методы подобия и размерности в механике. М.: Наука. - 1967.-428 с.

6. Христофоров Б.Д. Влияние свойств источника на действие взрыва в воздухе и воде // ФГВ. 2004. - Т.40, №6. - С. 115-120.

7. Технические правила ведения взрывных работ на дневной поверхности. М.: Недра. - 1972. - 240 с.

8. Коробейников В.П. Задачи теории точечного взрыва в газах / Тр. Матем. института им. В.А.Стеклова, т. 119// М.: Наука. 1973. - 279 с.

9. Коробейников В.П. Еще о кавитационном разрушении / В.П. Коробейников, Г.А. Остроумов // Акустический журнал. 1965. - Т. XI, вып. 4. - С. 458-462.

10. Шуршал ов Л.В. К задаче о сильном взрыве не границе полупространства, заполненного совершенным газом // ПММ. 1969. - Т.ЗЗ, №2.-С.358-363.

11. Алексеенко В.Д. Экспериментальное исследование распределения энергии при контактной взрыве // ФГВ. 1967. - Т.З, №1. - С.152-155.

12. Алексеенко В. Д. Некоторые экспериментальные данные о параметрах волн напряжений в грунтах при подземном и контактном взрывах / В.Д. Алексеенко, Г.В. Рыков // ПМТФ. 1968. - №4. - С.65-67.

13. Двойнишников А.Е. Анализ данных по параметрам воздушной ударной волны при взрыве конденсированного ВВ / А.Е. Двойнишников, С.Б. Дорофеев, Б.Е. Гельфанд // М.: РНЦ «Курчатовский институт». 1993. - 19 с.

14. Бейкер У. Взрывные явления. Оценка и последствия: В 2-х кн. / У. Бейкер, П. Кокс, П. Уэстайн, Дж. Кулеш, Р. Стрелоу. Пер. с англ. Под ред. Я.Б. Зельдовича, Б.Е.Гельфанда. М.: Мир. - 1986. - 319 с.

15. Саламахин Т.М. Действие взрыва удлиненных зарядов. М.: ВИА. - 1958. - 174 с.

16. Саламахин Т.М. Физические основы механического действия взрыва и методы определения взрывных нагрузок. М.: ВИА. -1974. - 256 с.

17. Мочалов C.B. Особенности формирования воздушных ударных волн при детонации смесевых ВВ / C.B. Мочалов, В.П. Удовиченко, Е.А. Петров // Горный журнал, 2006. №5. - С.79-82.

18. Мочалов C.B. Поражающее действие случайного взрыва на примере некоторых смесевых составов / С.В.Мочалов, В.П.Удовиченко, Е.А.Петров // ФГВ. 2006. - Т.42, №2. - С.105-111.

19. Адушкин В.В. Исследование действия прибрежного наземного 1000-тонного взрыва на окружающую среду / В.В. Адушкин, Б. Д. Христофоров // ФГВ. 2004. - Т.40, №6. - С.84-92.

20. Коротков П.Ф. Об ударных волнах на значительном расстоянии от места взрыва // Изв. АН СССР, ОНТ. 1958. - №3. - С. 165-168.

21. Ландау Д.Д. Об ударных волнах на далеких расстояниях от места их возникновения // ПММ. T. IX, вып. 4. - 1945. - С.286-292.

22. Губкин К.Е. Распространение взрывных волн // В сб.: Механика в СССР за 50 лет. Т.2. М.: Наука. - 1970. - С.269-311.

23. Охоцимский Д.Е. Расчет точечного взрыва с учетом противодавления / Д.Е. Охоцимский, И.Л. Кондрашева, З.П. Власова и др. // Тр. матем. ин-та им. В.А.Стеклова, т.Ь. М.:Наука. - 1957. - 65 с.

24. Смолий Н.И. Экспериментальное исследование слабых ударных воздушных волн при взрывах наружных зарядов / Н.И. Смолий, Я.И. Цейтлин // ФГВ. 1974. - №6. - С.919-923.

25. Густафссон Р. Шведская техника взрывных работ. М.: Недра. -1977.-264 с.

26. Sen G.C. Understanding explosives // Civil Engineering/ July 1980. -S.47-49.

27. Дюваль У.И., Девайн Д.Ф. Воздушная волна и сотрясение грунта при взрывах / У.И. Дюваль, Д.Ф. Девайн // В кн.: Открытые горные работы. М.: Недра. 1971. - С.165-177.

28. Кузнецов Г.В. Параметры воздушных волн при взрыве в карьере / Г.В. Кузнецов, В.П. Улыбин // Горный журнал. 1973. - №5. - С. 46-48.

29. Цейтлин Я.И. Сейсмические и ударные воздушные волны промышленных взрывов / Я.И. Цейтлин, Н.И. Смолий // М.: Недра. 1981. -192 с.

30. Барон B.J1. Техника и технология взрывных работ в США / В.Л. Барон, В.Х.Кантор М.:Недра. - 1989. - 376 с.

31. Смолий Н.И. Экспериментальное определение плотности потока энергии в слабой ударно-воздушной волне взрыва // ФТПРПИ. 1976. - № 5. - С. 63-66.

32. Юрманов Ю.А. Об образовании ударных воздушных волн при взрывах скважинных зарядов // В кн.: Проблемы разрешения горных пород взрывом. М.: Недра. - 1967. - С.45-53.

33. Лемеш Н.И. Роль забойки в управлении действием взрыва / Н.И. Лемеш, Б.В. Поздняков // Горный журнал. 1973. - №2. - С.45-47.

34. Гончаров А.И. Акустические волны при массовых взрывах в карьерах / А.И.Гончаров, В.И.Куликов // ФГВ. 2004. - Т.40, №6. - С.101-106.

35. Siskind D.E. Structure Response and Damage produced by airblast from surface mining // United States Department of the Interior, Bureau of Mines Report of Investigations. 1980. - №8485. - Pp. 1-111.

36. Wiss J.F. Control of vibration and blast noise from surface coal mining / J.F. Wiss, P.W. Linehan // Bu Mines Open Pile Rept. 1978. - Pp.103-179, 624.

37. Смолий Н.И. Измерение ударных воздушных волн при взрывании скважинных зарядов на строительстве Таллиннской ТЭЦ-2 / Н.И. Смолий, Б.П. Брайнин // Энергетическое строительство. -1980. №5. - С.53-56.

38. Аюрзанайн Б.А. Исследование и разработка методов определения безопасных расстояний по действию ударной воздушной волны при производстве массовых взрывов на карьерах: Автореф. дисс. на соиск. учен, степени канд. техн. наук. Л.: ЛГИ. - 1979. - 23 с.

39. National Board of Pire Ondevariters, Blasting Glass, A Guide for Adjuor. 1956.

40. Американская техника и промышленность. Сборник рекламных материалов. Выпуск IX. «Горная промышленность», 1978.

41. Parrish С. Blasting control. The mines magazine // June 1976/ Pp.2526, 33-36.

42. Andrews A.B. Airblast and ground vibration in open pit mining // Mining Cong. J. 1975. - 61, №5. - S.20-25.

43. Рид Дж. В. Воздушная ударная волна при подземных взрывах / В сб.: Подводные и подземные взрывы. М.: Мир. - 1974. - С. 393-413.

44. Swisak М.М. Explosion Effects and Properties. Part 1 // Explosion Effect in Aiv. NSWC/WOL/ TR 75 -116.

45. Greenland B.J. Environmental considerations of quarry blasting // B.J. Greenland, J.D. Knowles / The quarry manager's Jornal. 1970. - 54, №10. -S.371-381.

46. Киреев B.B. Промышленные ядерные взрывы (зарубежные исследования) / В.В. Киреев, H.H. Ершов, Д.Д. Протопопов М.:Атомиздат. -1971. - 176 с.

47. Авдеев Ф.А. Производство массовых взрывов / Ф.А. Авдеев, B.J1. Барон, И.Л. Блейман. М.:Недра. - 1977. - 312 с.

48. Родионов В.Н. Механический эффект подземного взрыва / В.Н. Родионов, В.В. Адушкин, В.Н. Костюченко и др. // М.:Недра. 1971. - 224с.

49. Адушкин В.В. Сейсмическое, гидроакустическое и акустическое действия подводных взрывов / В.В.Адушкин, В.Н.Бурчик, А.И.Гончаров, В.И.Куликов, Б.Д.Христофоров, В.И.Цыкановский // ФГВ. 2004. - Т.40, №6. - С.107-114.

50. Турин A.A. Ударные воздушные волны в горных выработках /A.A. Гурин, П.С. Малый, С.К. Савенко. М.: Недра. - 1983. - 223 с.

51. Коренистов A.B. Техника безопасности при взрывных работах в энергетическом строительстве / A.B. Коренистов, С.А. Давыдов, Б.И. Каменка и др. М.:Недра. - 1980. - 87 с.

52. Тверской Н.П. Курс метеорологии: Физика атмосферы. -Л.:Гидрометиздат. -1962. 700 с.

53. Сох E.F. Meteorogy directs where blast will stricke // E.F. Cox, H.J/ Plagge, J.W. Reed / Bulletin of the American Meteorological Society. V.35, №3. -March 1954.- S.95-103.

54. Reed J.W. Review: airblast effects // Proceedings symposium engineering nuclear explosiv. 1970. - V.2. - S.1485-1500.

55. Короткое П.Ф. Об увеличении давления в ударной волне взрыва в направлении ветра // ПМТФ. 1961. - №3. - С.25-35.

56. Аюрзанайн Б.А. Распространение ударных воздушных волн во влажном воздухе / Б.А. Аюрзанайн, Ю.М. Мисник // Изв. ВУЗов: Горний журнал. 1979. - №10. - С.44-47.

57. Блинов Г.И. Влияние метеорологическое условий на распространение слабых ударных и звуковых волн // В сб. Направленные взрывы на склонах. Фрунзе: Илим. 1980. - С. 105-114.

58. Доможиров Д.В. Совершенствование технологии взрывных работ для снижения сейсмо-акустического эффекта на карьерах. Автореф. диссерт. на соиск. уч. степени канд. техн. наук. Магнитогорск: МГТУ им. Г.И.Носова.-2001.-23 с.

59. Ancich Eric J. The environmental aspects of structural response to blasting overpressure // Resources Industry. 1983. - V.22. - №8.

60. Адушкин B.B. Основные факторы воздействия открытых горных работ на окружающую среду // Горн. журн. 1996. №4. С. 49-55.

61. Цейтлин Я.И. Влияние метеоусловий на интенсивность ударно-воздушных волн взрывов / Я.И. Цейтлин, М.И. Ганопольский, В.А. Громов // ФТПРПИ. 1980. - №3. - С.51-56.

62. Адушкин В.В. Расчет безопасных расстояний при газовом взрыве в атмосфере /В.В. Адушкин, С.М. Когарко, А.Г. Лямин // В сб.: Взрывное дело», № 75/32. М.: Недра. 1975 г. - С.32-94.

63. Адушкин B.B. Влияние крупномасштабных взрывных технологий на экологическое состояние окружающей среды / В.В.Адушкин, В.В.Гарнов, Б.Д.Христофоров // Горный информационно-аналитический бюллетень №9. -М.: Из-во МГГУ. - 2002. - №9. - С. 131-132.

64. Bell W.B. Animal response to sonic booms // JASA. V.51, №2 (Part 3)/ - February 1972. - Pp.758-765.

65. Щукин Ю.Г. Промышленные взрывчатые вещества на основе утилизированных боеприпасов / Ю.Г. Щукин, Б.Н. Кутузов, Б.В. Мацеевич, Ю.А. Татищев. M.: Недра. - 1998. - 319 с.

66. Действие ядерного оружия. М.: Воениздат. - 1963. - 684 с.

67. Ханукаев А.Н. Физические процессы при отбойке горных пород взрывом. М.: Недра. - 1974. - 224 с.

68. Nobel's Explosives Company Limited. Explosives in opencast min.

69. Бейсебаев A.M. Ударная воздушная волна при вторичных взрывах на Коунрадском карьере. // Горное дело: Тематич. Сб. научн. Работ аспирантов и соискателей, вып.З. М-во высшего и среднего спец. образ. КазССР. 1967.-С.5-9.

70. Перепелицын А.И. Сейсмическое и акустическое действие массовых взрывов с использованием эмульсионных взрывчатых веществ в железорудных карьерах КМА. Автореф. диссерт. на соиск. уч. степени канд. техн. наук. М.:ИДГ РАН. - 2003. - 23 с.

71. Баликов Б.П. Упругие константы породообразующих минералов и влияние их на упругость горных пород // В кн.: Физико-механические свойства горных пород. M.: Наука. 1964. - С. 118-132.

72. Исследование параметров ударных воздушных воли при массовых взрывах на карьерах комбината «Ураласбест» (Отчет). Инв. №02820058466. Составитель М.И.Ганопольский М.: Фонды ЦПЭССЛ треста «Союзвзрывпром». - 1982. - 96 с.

73. Мосинец В.Н. Дробящее и сейсмическое действие взрыва в горных породах. М.: Недра. - 1976. - 271 с.

74. Ржевский В.В. Физико-технические параметры горных пород. М:. Наука.- 1975.-212 с.

75. Справочник (кадастр) физических свойств горных пород. М.: Недра.- 1975.-279 с.

76. Рулев Б.Г. Динамические характеристики сейсмических волн при подземных взрывах // В сб. Взрывное дело №64/21. М.:Недра. -1968. -С.109-158.

77. Crocker M.J. Instrumentation requirements for sonic boom and blast waves. A theoretical study/ M.J. Crocker, L.C. Sutherland // J. of sound and vibration. V.7, №3. - May 1968. - S.351-365.

78. Ганопольский М.И. Пьезоэлектрический прибор для измерения давления в слабых ударных воздушных волнах взрывов / М.И. Ганопольский, Н.И. Смолий, Я.И. Цейтлин // ФТПРПИ. 1979. - №1. - С. 133-136.

79. Цейтлин Я.И. Определение скорости смещения грунта вблизи цилиндрического и плоского зарядов // Реферативная информация о передовом опыте. Серия V. ЦБНТИ Минмонтажспецстроя СССР. 1970. -Вып.7-8(53-54). - С.12-15.

80. Цейтлин Я.И. Расчет линейного заряда выброса методом сейсмически эквивалентного заряда // Монтаж, и спец. строит, работы. Серия

81. V. Специальные строительные работы. Науч.-техн. реф. сборник. ЦБНТИ Минмонтажспецстроя СССР. 1982. - Вып.1. - С.9-12.

82. Цейтлин Я.И. Энергетический критерий и расчет опасности действия взрывных работ / Я.И. Цейтлин, P.A. Гильманов // Научно-технический реферативный сборник. Серия V. ЦБНТИ Минмонтажспецстроя СССР. 1982. - Вып.7. - С.12-17.

83. Шведов К.К. О параметрах детонации промышленных ВВ и их сравнительной оценке / К.К. Шведов, А.Н. Дремин // В сб. Взрывное дело, №76/33. М.:Недра. - 1976. - С.137-150.

84. Родионов В.Н. К вопросу о повышении эффективности взрыва в твердой среде // В сб. Взрывное дело №51/8. М.:Недра. - 1963. - С.50-60.

85. Зельдович Я.Б. Теория детонации / Я.Б. Зельдович, A.C. Компанеец -М.: ГИТТЛ.- 1955. -208 с.

86. Камке Э. Справочник по обыкновенным дифференциальным уравнениям. М.: ГИФМЛ. - 1961. - 703 с.

87. Исаков А.Л. Модельные исследования поведения забойки и расчет импульса при взрыве скважинных зарядов / А.Л. Исаков, В.П. Коковкин // ФТПРПИ. 1979. - №4. - С.29-38.

88. Ганопольский М.И. Влияние забойки на снижение интенсивности ударных воздушных волн при взрывах наружных зарядов / Ганопольский М.И., Смолий Н.И. // Горный журнал. 1978. - №7. - С.52-54.

89. Кук М.А. Наука о промышленных взрывчатых веществах. М.: Недра, - 1980. -453 с.

90. Ханукаев А.Н. Энергия волн напряжения при разрушении пород взрывом. М.: Госгортехиздат. - 1962. - 200 с.

91. Бахтин A.B. Направленное обрушение здания опытной батареи / A.B. Бахтин, М.И. Ганопольский, Ю.А. Куприянов // Монтаж, и спец. строит, работы. Сер. Спец. строит, работы. Экспресс-информ. 1988. - Вып. 2. -С.25-30.

92. Ганопольский М.И. Взрывной способ очистки цементных силосов / М.И. Ганопольский, A.B. Бахтин, Г.С. Филиппов // Монтаж, и спец. строит, работы. Спец. строит, работы. Информ. Сборник. 1993. - Вып. 1-2. - С. 1621.

93. Цейтлин Я.И. Об энергетическом критерии опасности действия взрывных волн промышленных взрывов / Я.И. Цейтлин, P.A. Гильманов // В кн. Взрывное дело, №85/42 «Сейсмика промышленных взрывов». М.: Недра. 1983. - С.61-73.

94. Смолий Н.И. О давлении в ударных воздушных волнах при сварке металлов взрывом / Н.И. Смолий, М.И.Ганопольский, Я.И.Цейтлин, И.А.Гринев // Безопасность труда в промышленности. 1977. - № 4. - С.56-57.

95. Козлов B.C. Энергия взрыва в ломопереработке / B.C. Козлов, B.C. Федосеев, Е.В. Колганов, В.М. Захаров, В.В. Калашников (под ред.В.С.Козлова) // М.: ЗАО «Металлургиздат». 2007. - 240 с.

96. Исследование параметров ударно-воздушных волн при взрывах мелких скважинных зарядов (отчет). Инв. №Б724353. Составители М.И.Ганопольский, Я.И.Цейтлин М.: Фонды ЦПЭССЛ треста «Союзвзрывпром». - 1977. - 38 с.

97. Ганопольский М.И. К расчету давления во фронте ударной воздушной волны при массовых взрывах скважинных зарядов / М.И. Ганопольский, Я.И. Цейтлин // Горный журнал. 1980. - №1. - С. 44-46.

98. Цейтлин Я.И. Влияние забойки скважин на интенсивность воздушной ударной волны / Я.И. Цейтлин, Н.И. Смолий, М.И. Ганопольский // Горный журнал. 1973. - №2. - С.42-44.

99. Смолий Н.И. Ударные воздушные волны при взрывах детонирующего шнура / Н.И. Смолий, Л.П. Алешин, М.И. Ганопольский, К.И. Дроговейко // ФТПРПИ. 1985. - №2. - С.48-52.

100. Sisrind D.E. Structure Response and Damage by Airblast From Sunfase Mining / D.E. Sisrind, V.l. Stachura, I.W. Kopp // United States Department of the Interior, Bureau of Mines Report of Investigations. 1980. - №8485. - 111 pp.

101. Костюченко В.Н. Экспериментальное исследование воздушной ударной волны при подводном взрыве в мелком водоеме // В.Н. Костюченко, H.H. Симонов//ПМТФ.- I960,-№ 1. С. 13 5-137.

102. Цикулин М.А. О возникновении воздушной ударной волны при подводном взрыве // ПМТФ. 1961. - № 1. - С. 110-112.

103. Смолий Н.И. Расчет безопасных параметров ударных воздушных волн при подводных взрывах / Н.И. Смолий, М.И. Ганопольский // Гидротехническое строительство. 1985. - №1. - С.31-32.

104. Единые правила безопасности при взрывных работах. М.: Недра. - 1972. - 320 с.

105. Ганопольский М.И. Ударные воздушные волны при короткозамедленном взрывании на открытых горных работах / М.И. Ганопольский, Н.И. Смолий // ФТПРПИ. 1985. - №6. - С.46-51.

106. Ганопольский М.И. Ударные воздушные волны при взрывном дроблении фундаментов / М.И. Ганопольский, Н.И. Смолий // Монтажные и специальные строительные работы. Серия: Специальные строительные работы. Экспресс-информация. 1988. - Вып.1. - С.21-23.

107. Смолий Н.И. Радиус разрушения остекления зданий при взрывах малых наружных зарядов / Н.И. Смолий, Я.И. Цейтлин, М.И. Ганопольский // Горный журнал. 1975. - №1. - С.56-59.

108. Цейтлин Я.И. К вопросу действия слабых ударно-воздушных волн при взрывах на карьерах и стройплощадках / Я.И. Цейтлин, Н.И. Смолий // В сб.: Взрывное дело, №82/39. М.: Недра. - 1980. - С.232-247.

109. Ганопольский М.И. Расчет радиуса опасной зоны при взрывах скважинных зарядов / М.И. Ганопольский, Н.И. Смолий // Безопасность труда в промышленности. 1984. - №4. - С.44.

110. Цейтлин Я.И. Расчет радиуса зоны действия взрывного шума / Я.И. Цейтлин, В.А. Громов // Монтаж, и спец. строительные работы. Серия Спец. строит, работы. Экспресс-информ. 1984. - Вып.1. - С.22-26.

111. ГОСТ 23552-79. Самолеты гражданской авиации. Допустимые уровни звукового удара на местности и методы его измерения. М.:Из-во стандартов. - 1979. - 12 с.

112. Руководство по анализу опасности аварийных взрывов и определению параметров их механического действия. РБГ-05-039-96. Утв. Постановлением Госатомнадзора России 31.12.1996 г. №100. // М.: НТЦ ЯРБ Госатомнадзора России. 2000. - 44 с.

113. ГОСТ Р 52892-2007. Вибрация и удар. Вибрация зданий. Измерение вибрации и оценка ее воздействия на конструкцию. М.:Стандартинформ. 2008. - 19 с.

114. Ганопольский М.И. Сравнительная оценка воздействия сейсмических и ударных воздушных волн при определении радиусов опасных зон // Горный журнал. 1981. - №12. - С.33-35.

115. Ганопольский М.И. Взрывные работы при разборке производственного здания табачной фабрики «Дукат» / М.И. Ганопольский, В.Л. Барон, А.И. Селявин, В.Х. Кантор // Монтажные и специальные работы в строительстве. 1997. - №3. - С. 14-17.

116. Ганопольский М.И. Буровзрывные работы при разработке котлована очистных сооружений / М.И. Ганопольский, Н.Ф. Анучин // Монтажные и специальные работы в строительстве. 2002. - №3. - С. 13-16.

117. Ганопольский М.И. Разборка монолитных железобетонных пролетных конструкций автодорожного моста / М.И. Ганопольский, Н.Ф. Анучин, А.И. Палашкин // Монтажные и специальные работы в строительстве. 2003. - №12. - С.7-10.

118. Ганопольский М.И.: Методы ведения взрывных работ. Специальные взрывные работы: учебное пособие. / М.И. Ганопольский, В.Л.

119. Барон, В.А. Белин, В.В. Пупков, В.И. Сивенков. М.: Из-во МГГУ. - 2007. -563 с.

120. Ганопольский М.И. Безопасность взрывных работ при осушении скважин прострелкой // Безопасность труда в промышленности. 1993. - №6.- С.48-49.

121. Ганопольский М.И. Ударные воздушные волны при взрывах на открытых горных работах / М.И. Ганопольский, М.Г. Горбонос, В.А. Белин.- М.:МГГУ. -2011. 115 с.