Взрывогидравлический способ отбойки (часть 1)

Взрывогидравлический способ отбойки. Отправным положением для обоснования принципиальной возможности получения взрывогидравлического удара послужили исследования электрогидравлического эффекта, так как процессы, происходящие при этих явлениях, весьма сходны. В обоих случаях рабочим телом является вода. Возможность использования воды в качестве рабочего тела заключается в том, что время релаксации для воды, по последним исследованиям, составляет 1—10 мс. Для получения гидравлического удара при разложении ВВ в жидкости, а также с целью максимального использования его энергии, необходимо выполнение условия: длительность процесса взрывного разложения не должна превышать время релаксации жидкости (время, необходимое для установления равновесного состояния параметров жидкости — давления, температуры, объема и т. д.).
При исследовании электрогидравлического эффекта установлено, что давление не более 150—600 МПа, а время релаксации 10в-4—10в-5 с. При взрыве ВВ давление достигает 20000 МПа, и в этом случае гидравлический удар получается намного мощнее. Решающую роль в получении хороших результатов взрыва играет крутизна фронта импульса нагружения. С этой точки зрения взрывогидравлический эффект (ВГЭ) выгодно отличается от электрогидравлического эффекта, так как скачок давления на фронте ударной волны будет более резким.
Существенное влияние на ВГЭ оказывают и свойства жидкости (вязкость, сжимаемость). Чем больше вязкость, тем больше время релаксации жидкости, т. е. улучшаются условия взрывогидравлического удара. Чем меньше коэффициент объемного сжатия жидкости, тем ближе по величине возникающее в ней давление к давлению, получаемому на фронте взрывного импульса. Кроме того, при уменьшении сжимаемости уменьшаются затраты энергии на объемную деформацию, т. е. падение давления в зависимости от пройденного ударной волной пути происходят медленнее. Поэтому для получения гидравлического удара в жидкости с использованием ВВ необходимо соотнести время релаксации жидкости и длительность процесса разложения ВВ. Целесообразно применение ВВ с высокой скоростью детонации (5000—7000 м/с), а также использование жидкости с большей вязкостью и малым коэффициентом объемного сжагия.
Величина заряда ВВ, при которой возможно получение взрывогидравлического удара, определяется временем релаксации жидкости, скоростью детонации ВВ, плотностью и формой заряда. Объем заряда, см3, цилиндрической Vц и сферической Vсф (наиболее употребляемых) форм определяется выражениями:

где tр — время релаксации жидкости, с; rш — скорость детонации, см/с.
Максимальное давление, МПа, возникающее при взрыве ВВ, находят по формуле

где m — масса заряда, кг; rш — радиус шпура, м.
Давление на стенки шпура определяется с учетом коэффициента преломления ударной волны на границе вода — порода, зависящего от акустической жесткости воды и породы.

---