Принцип расчёта зарядов

Время чтения:

Основным принципом расчёта зарядов взрывчатых веществ является выдвинутое более 300 лет назад положение о том, что разрушенный объём пропорционален массе заряда. Это положение — одно из следствий закона подобия, сформулированного в 1950-х гг. Таким образом, известное из практики положение получило своё теоретическое объяснение.

Имеется много формул для расчёта зарядов, которые, сохраняя указанный принцип, отличаются лишь формой и рассчитываемыми величинами.

К сведению

В частности, большинство известных формул различаются только предположениями о формах воронки взрыва, принимаемых при расчёте (конус, усечённый конус, пирамида и др.), что приводит лишь к изменению величин коэффициентов.

Такое различие несущественно, так как в формулы, в виде множителя, входит величина расчётного расхода взрывчатых веществ, устанавливаемая по практическим данным весьма неточно.

Важно

Также, при расчёте зарядов, учитывают место расположения зарядов относительно разрушаемого объекта, так как энергия взрыва воздействует по разному.

Расчёт массы заряда при взрывании объектов, ограниченных со всех сторон свободными поверхностями

При взрывании объектов, ограниченных со всех сторон свободными поверхностями, в том числе валунов и негабаритов, массу наружного заряда определяют по формуле:

Формула

Q=K_н \cdot V

где

$K_н$ — удельный расход взрывчатого вещества, принимаемый, в зависимости материала объекта, в пределах от 1,5 до 2,5 кг/м³;
$V$ — объём взрываемого объекта.

Удельный расход взрывчатого вещества представляет собой отношение массы заряда ко всему взорванному (отбитому) объёму и может изменяться, в зависимости от требований к крупности дробления.

Важно

В отличие от удельного расхода, расчётный расход взрывчатого вещества есть величина постоянная, для данной пары "взрывчатое вещество - порода" и, при заданном взрывчатом веществе, однозначно характеризует взрываемость (дробимость) пород.

Выбор удельного расхода взрывчатого вещества прямо пропорционален крепости пород (материалов), а также зависит от проектируемого результата (полного разрушения или перебивания), наличия забоечного материала.

Дробление негабарита накладным зарядом

1 - Забоечный материал; 2 - Заряд взрывчатого вещества; 3 - Средство инициирования; 4 - Негабарит

Забойка — процесс заполнения инертным материалом части зарядной полости или наложение поверх заряда, а также и сам такой инертный материал, применяемый для изоляции заряда взрывчатого вещества.

Забойкой добиваются "запирания" продуктов детонации, тем самым повышая коэффициент полезного действия взрыва и снижение радиуса разлёта осколков.

К сведению

В качестве забойки используют сыпучие материалы, инертные к действию взрыва, с высокой твёрдостью и коэффициентом трения (щебень, крупнозёрный песок, вода с пластиковых ампулах и т. п.).

Расчёт массы заряда при перебивании объектов удлинённой формы

При перебивании предметов удлинённой формы (брус, бревно и т.п.) массу заряда определяют по формуле:

Формула

Q = q \cdot S

где

$q$ — удельный расход взрывчатого вещества, принимаемый в зависимости материала;
$S$ — площадь поперечного сечения взрываемого объекта, м².

Значения удельного расхода взрывчатого вещества, для некоторых видов древесины:

Осина от 1,0 до 1,2 кг/м²;
Ель от 1,1 до 1,3 кг/м²;
Твёрдое дерево, сырое, дуб от 2,4 до 3,2 кг/м².

Перебивание бревна, при помощи взрыва

1 - Заряд взрывчатого вещества; 2 - Бревно; 3 - Средство инициирования; D - Диаметр бревна

Расчёт массы зарядов рыхления

Массу зарядов рыхления определяют по формуле:

Формула

Q = \frac{q}{e} \cdot f(n) \cdot V_р

где

$q$ — расчётный удельный расход эталонного взрывчатого вещества, характеризующий взрываемую среду;
$e$ — коэффициент взрывной эффективности эталонного взрывчатого вещества;
$f(n)$ — функция показателя действия взрыва;
$V_р$ — объём, подлежащий взрыванию, принимается в зависимости от расположения и формы заряда.

Некоторые значения удельного расхода эталонного взрывчатого вещества, в зависимости от взрываемой среды:

Мел от 1,1 до 1,3 кг/м³;
Гипс от 1,5 до 1,6 кг/м³;
Доломит от 1,8 до 2,0 кг/м³;
Гранит от 1,9 до 2,1 кг/м³.

Некоторые значения коэффициента взрывной эффективности эталонного взрывчатого вещества:

Игданит - 0,85;
Аммонит - 1,0;
Алюмотол - 1,2

Значение функции показателя действия взрыва f(n), рекомендуется принимать:

Равным 1/3, при взрывании на две открытые поверхности;

Взрывание на две открытые поверхности

1 - Скважины; 2 - Открытые поверхности

Равным 2/3, при взрывании на одну открытую поверхность.

Взрывание на одну открытую поверхность

1 - Скважины; 2 - Открытая поверхность; 3 - Земная поверхность

Для сосредоточенного заряда, объём, подлежащий взрыванию, рассчитывается по формуле:

Формула

V_р = W^3

где

$W$ — линия наименьшего сопротивления (глубина заложения заряда).

Так как при взрыве сосредоточенного заряда образующиеся продукты детонации воздействуют во все стороны в равной степени, то и объём, подлежащий взрыванию, равен утроенному произведению глубины заложения (линии наименьшего сопротивления) заряда.

Образование трещин, при взрыве сосредоточенного заряда

1 - Свободная поверхность; 2 - Трещины

Объём, подлежащий взрыванию, для скважинных и шпуровых зарядов первого ряда, рассчитывается по формуле:

Формула

V_р = a \cdot W \cdot H_у

где

$a$ — расстояние между зарядами в ряду;
$W$ — линия наименьшего сопротивления (глубина заложения заряда);
$H_у$ — высота уступа.

Объём, подлежащий взрыванию, для последующих рядов, рассчитывается по формуле:

Формула

V_р = a \cdot b \cdot H_у

где

$a$ — расстояние между зарядами в ряду;
$b$ — расстояние между рядами;
$H_у$ — высота уступа.

Схема расположения скважин на уступе

H_у - Высота уступа; a - Расстояние между зарядами в ряду; b - Расстояние между рядами; W - Линия наименьшего сопротивления

Объём, подлежащий взрыванию, для удлинённых зарядов, рассчитывается по формуле:

Формула

V_р = W^2 \cdot l_з

где

$W$ — линия наименьшего сопротивления (глубина заложения заряда);
$l_з$ — длина линейного заряда.

Расчёт массы зарядов на выброс

Массу зарядов на выброс определяют по той же формуле, что и для зарядов рыхления, причём значение функции показателя действия взрыва принимают, для сосредоточенного заряда по формуле М.М. Борескова:

Формула

f(n) = 0,4 + 0,6 \cdot n^3

где

$n$ — показатель действия взрыва.

Для удлинённых зарядов, значение функции показателя действия взрыва, рассчитываю по формуле:

Формула

f(n) = \frac{(1 + n^2)^2}{4 \cdot n}

где

$n$ — показатель действия взрыва.

Действие заряда, при взрывании на выброс

1 - Контур поверхности взорванных пород; 2 - Навал выброшенных пород; 3 - Действительная воронка взрыва; 4 - Контур взорванного заряда; 5 - Теоретическая воронка взрыва; 6 - Видимая воронка взрыва; 7 - Породные заколы после взрыва; 8 - Направление полёта кусков взорванной породы; D - Диаметр воронки взрыва; r - Радиус раствора воронки взрыва; R - Радиус действия заряда; W - Линия наименьшего сопротивления