Действие взрыва одиночного заряда (часть 1)

Процесс разрушения горных пород взрывом протекает в короткие промежутки времени, зависит от многих факторов и весьма сложен для изучения. Общепризнанной исчерпывающей теории механизма разрушения пород, взрывом до сих пор не существует. Предполагая, что при взрыве разрушение пород в основном определяется энергией волн напряжений, действие взрыва одиночного сосредоточенного заряда в неограниченной однородной среде может быть представлено в следующем виде. При взрыве на стенки зарядной камеры мгновенно воздействует огромное давление продуктов взрыва и возникает ударная волна. Напряжение сжатия на фронте ударной волны возрастает скачком, скорость ее распространения превышает скорость звука в горной породе. Сопротивление раздавливанию даже самых крепких пород на несколько порядков меньше напряжений, возникающих на фронте волны у стенок зарядной камеры. Частицы породы получают радиальные движения и смещаются вслед за фронтом ударной волны. После прохождения ударной волны давление в зарядной камере падает, и порода вблизи заряда начинает расширяться в сторону центра заряда и разгружаться. В результате образуется зона сильно деформированной породы.
По мере удаления от заряда энергия взрыва передается все увеличивающейся массе среды, в силу чего удельная энергия (Дж на 1 см3 массива) существенно уменьшается. Напряжения сжатия быстро падают с увеличением расстояния.
Область распространения ударной волны в массиве невелика и не превышает 4—6 диаметров заряда. На большем удалении от заряда волна перерождается в волну напряжений, которая пронизывает массив на расстояние до 100 диаметров заряда. Для этой волны характерно плавное нарастание и спад величины напряжений; скорость распространения этой волны равна скорости звука в горной породе. На расстоянии свыше 100 диаметров заряда со скоростью звука распространяются, постепенно затухая, сейсмические волны с характерным синусоидальным колебанием среды.
Таким образом, при взрыве заряда ВВ в массиве могут быть выделены следующие зоны: 1) сжатия и измельчения (зона воздействия ударной волны); 2) трещинообразования и разрыхления (на интервале прохождения волны напряжений); 3) колебаний или сотрясений. Границы зон определяются соотношением предела прочности породы (например, на сжатие [σсж]) с фактически возникающими при взрыве напряжениями σ. Так, для первой зоны σ>[σсж], для второй σ ≈[σсж] и для третьей σ<[σсж]. Процесс разрушения породы происходит в первых двух зонах.

---