Введение

Метод разработки горных пород с использованием взрывчатых веществ

Буровзрывные работы – это контролируемое использование взрывчатых веществ и других методов, таких как взрыв пиротехническими составами под давлением газа, для разрушения горных пород при выемке грунта. Наиболее часто этот метод применяется в горнодобывающей промышленности, при разработке карьеров и в гражданском строительстве, например, при строительстве плотин, туннелей или дорог. Результатом взрывных работ часто является выемка (или уступ). В настоящее время при буровзрывных работах используется множество различных типов взрывчатых веществ с разными составами и характеристиками. Для относительно твердых пород применяются высокоскоростные взрывчатые вещества для дробления и разрушения породы, а для мягких пород – низкоскоростные взрывчатые вещества для создания большего газового давления и эффекта поднятия. Например, в одном из руководств по взрывным работам начала XX века действие пороха сравнивалось с действием клина, а динамита – с действием молотка. В настоящее время наиболее распространенными взрывчатыми веществами в горнодобывающей промышленности являются смеси на основе ANFO, благодаря их более низкой стоимости по сравнению с динамитом. До появления проходческих комплексов (ТПК) буровзрывные работы были единственным экономически целесообразным способом прокладки длинных туннелей в твердых породах, где механизированная выемка грунта невозможна. Даже сегодня этот метод все еще используется при строительстве туннелей, например, при строительстве базового туннеля Лёчберг. Решение о строительстве туннеля с использованием ТПК или методом буровзрывных работ зависит от ряда факторов. Длина туннеля является ключевым вопросом, поскольку большие ТПК для проходки в скальных породах имеют высокую капитальную стоимость, но обычно обеспечивают более высокую скорость проходки, что снижает стоимость метра туннеля. Это означает, что более короткие туннели, как правило, менее экономичны при строительстве с использованием ТПК и поэтому обычно строятся методом буровзрывных работ. Условия геологической среды также могут существенно влиять на выбор метода, поскольку различные методы подходят для различных геологических опасностей.

История

Использование взрывчатых веществ в горном деле восходит к 1627 году, когда в венгерском (ныне словацком) городе Банска-Штьявница впервые порох был использован вместо механических инструментов. Это новшество быстро распространилось по Европе и Америке. Стандартным методом взрывных работ было бурение отверстия на значительную глубину, помещение заряда пороха на дно отверстия, а затем заполнение оставшегося пространства глиной или другим мягким минеральным веществом, тщательно трамбуемым для обеспечения максимальной плотности. Провод, уложенный в отверстие в процессе бурения, извлекался и заменялся пороховым шнуром. Этот шнур поджигался медленным фитилем, часто представлявшим собой просто коричневую бумагу, смазанную жиром, предназначенную для горения в течение достаточного времени, чтобы поджигающий успел укрыться в безопасном месте. Крупное применение взрывных работ для разработки горных пород произошло в 1843 году, когда британский инженер-строитель Уильям Кубитт использовал 18 000 фунтов пороха для удаления 400-футового мелового обрыва возле Дувра в рамках строительства Юго-Восточной железной дороги. В ходе этой операции было перемещено около 400 000 кубических ярдов мела, что, по оценкам, позволило компании сэкономить шесть месяцев времени и 7 000 фунтов стерлингов.