Краткая история буровзрывных работ

Развитие буровзрывных работ (взрывного дела) происходило в сле­дующих основных направлениях:

• создание промышленных взрывчатых веществ (ВВ) и средств их инициирования;

• создание средств бурения шнуров и скважин;

• разработка классификаций горных пород для оценки их сопротивляемости разрушению при бурении и взрывании;

• разработка теорий детонации промышленных ВВ и разрушения горных пород при их бурении и взрывании.

Первым известным человеку взрывчатым веществом был черный порох, который использовали вначале для фейерверков и огнестрельного оружия.

Применение пороха в России в созидательных целях началось в XVI в. для подрывания на реках скал и камней, мешавших судоходству.

Для подрыва крепостных стен подземными зарядами черный порох Впер­вые применен при осаде Будапешта (1489 г.) и Казани (1552 г.).

В горном деле черный порох для заряжания шпуров применен впервые в 1627 т. в Германии при проведении штольни.

Бурное развитие промышленности во второй половине XIX в. привело к созданию и производству новых мощных ВВ и средств инициирования. Вот некоторые основные даты: в 1779 г. А.А. Мусин-Пушкин опубликовал один из первых трудов по технологии изготовления взрывчатых веществ, в 1812 г. в России П.Л. Шиллинг впервые применил электрический воспламенитель для взрывания пороховых зарядов; в 1831 г. в Англии Бикфорд изобрел огнепроводный шнур; в 1846 г. в Италии А. Сорберо получил тринитроглицерин. В 1853г в России академиком Н.Н.Зининым и В.Ф.Петрушевским было предложено взрывчатое вещество на основе тринитроглицерина, аналогичное по составу динамитам.

Шведский инженер А. Нобель в 1866 г. запатентовал и начал выпускать динамиты на основе тринитроглицерина с добавками 25% кизельгура (инфу­зорной земли). В 1867 г. Нобель запатентовал детонатор (в виде трубки с зарядом гремучей ртути) под названием "запал Нобеля". В 1867 г. шведскими химиками И. Ольсеном и И. Норбином были открыты взрывчатые вещества на основе аммиач­ной селитры, получившие в дальнейшем название аммонитов. Однако Но­бель купил этот патент и более чем на 20 лет задержал внедрение аммиачно-селитренных ВВ в промышленность.

В 1885 г. в качестве взрывчатого вещества стали использовать пикриновую кислоту, которую до этого использовали как желтый краситель для тканей. С 1887 г. начали применять тетрил, который с 1906 г. является основным вторичным иниции­рующим ВВ для изготовления капсюлей-детонаторов и электродетонаторов.

Детонирующий шнур для инициирования зарядов ВВ изобретен в 1879 г.

С 1891 г. начали применять тротил, полученный в 1863 г. Это ВВ было ос­новным для снаряжения боеприпасов в мировой войне 1914 г. и в Великой Отечественной 1941-45 гг. Применяется как основной активный компонент в аммонитах, как самостоятельное ВВ в гранулированном виде (гранулотол). Наиболее мощные ВВ гексоген и ТЭН были получены в конце XIX в. ТЭН применяется для изготовления капсюлей-детонаторов с начала XX в., а с 1930 г. - для изготовления детонирующего шнура. Гексоген как ВВ применя­ется с 1920 г. Область применения этих ВВ расширяется. С 30-х годов в на­шей стране происходит замена нитроглицериновых динамитов на более безопасные аммиачно-селитренные ВВ: аммониты (смесь тротила, селитры и горючего) и динамоны (смесь селитры и горючего). Эти взрывчатые вещества к концу 40-х го­дов стали основными для карьеров.

Большая заслуга в разработке аммонитов и динамитов принадлежит кандидату технических наук В.А. Ассонову. Динамоны, известные с 30-х годов, особенно широко применялись в период Великой Отечественной войны, когда страна испытывала недостаток в других ВВ.

В 30-х годах Г.П. Демидюком, Б.Д. Росси были испытаны смеси из аммиач­ной селитры и жидкого керосина, получившие название керосиниты, но не нашедшие в то время промышленного применения. С 1953 г. динамоны не применяются из-за расслаиваемости заряда в скважине при заряжании. К применению простейших ВВ, не содержащих тротил, отечественная про­мышленность приступила снова в конце 50-х годов на основе работ академи­ка Н.В.Мельникова, проф. Г.П.Демидюка и других специалистов, исследо­вавших взрывчатые свойства смеси 94% гранулированной аммиачной селит­ры и 6% солярового масла, получивших название, но разработчику-институту ИГД АН СССР - игданиты.

С середины 50-х годов начата разработка группы аммиачно-селитренных ВВ заводского изготовления: мощных скальных аммонитов с добавками гексогена, гранулитов и граммонитов на основе гранулированной аммиачной селитры, грубодисперсных водосодержащих и горячельющихся ВВ. Пони­женная по сравнению с порошкообразными чувствительность гранулированных ВВ, хорошая сыпучесть и малое пыление при зарядке позволили успеш­но решить задачи механизации взрывных работ на карьерах и рудниках. Для инициирования зарядов ВВ пониженной чувствительности созданы проме­жуточные детонаторы в виде прессованных или литых цилиндрических ша­шек из тротила и сплава тротила с гексогеном. Для взрывания обводненных массивов созданы гранулированные тротил (гранулотол) и алюмотол. Разра­ботаны и широко внедрены пиротехнические замедлители типа КЗДШ для короткозамедленного взрывания с помощью ДШ.

С 50-х годов в зарубежных странах и в СССР начинают разрабатывать за­рядчики пневматические и механические (толкающего и бросающего типов) для заряжания восстающих шпуров и скважин патронированными ВВ. Более широкое развитие механизация взрывных работ получила одновременно с широким внедрением на подземных и открытых горных работах пригодных для лих целей гранулированных ВВ (простейшие смесевые ВВ АС-ДТ (ам­миачная селитра — дизельное топливо): игданиты, гранулиты, и гранулированные смеси тротила и селитры: граммониты, а затем для льющихся водо-содержащих (типа «акватолов») и эмульсионных ВВ (эмулиты). Рядом отечественных институтов (Гипроникель, НИПИгормаш, Казахским политехническим, ВНИИцветмет и др.) созданы и выпущены промышленностью несколько типов пневматических зарядчиков и зарядных машин, которые позволили полностью механизировать для гра­нулированных ВВ, заряжание шпуров, восстающих и нисходящих скважин на подземных рудниках и карьерах. Применены в хранилищах складов ВМ аккумуляторные, а на открытых площадках дизельные вилочные погрузчики на пневмоколесном ходу, позволившие механизировать разгрузочно-погрузочные работы с мешками и мягкими большегрузными контейнерами с ВВ на складах.

В 40-х - 50-х годах проф. А.Ф.Сухановым разработаны методические осно­вы и созданы единые классификации горных пород по буримости и взрываемости, которые явились методической основой для составления таких клас­сификаций для отдельных предприятий и бассейнов нормирования этих ви­дов работ.

На основе базовых свойств горных пород акад. В.В.Ржевский разработал фундаментальные основы составления и дал классификацию горных пород по трудности их разрушения при бурении и взрывании.

Эти работы позволяют, исходя из свойств пород, рассчитывать ра­циональные режимы бурения, параметры взрывания, затраты на погрузку и переработку полезных ископаемых и являются дальнейшим развитием работ в области классификации пород.

Расчетные методы при взрывании широко применялись французскими во­енными инженерами в минноподрывном деле с XVII века. В дальнейшем формулы, выведенные для условий взрывания грунтов, стали применять в горном деле. М.В.Ломоносов в 1749 г. впервые дал физическое объяснение явления взрыва н его действия на окружающую среду. В 1871 г. М.М.Боресков на основе работ М.М. Фролова предложил формулу для расчета заряда на вы­брос, которой широко пользуются до настоящего времени.

Особенно крупные успехи в развитии теории н практики взрывных работ достигнуты после Великой Октябрьской социалистической революции. Со­ветские ученые академики Н.Н.Семенов, Я.Б.Зельдович, Ю.Б.Харитон, М.А.Садовский, М.А.Лаврентьев, Н.В. Мельников, чл.-корр. АН СССР Л.С.Компанеец и другие выполнили цикл фундаменп льны х работ, связанных с детонацией зарядов ВВ, действием взрывав непо­средственной близости от заряда и на разных расстояниях от него. Большой вклад в анализ физических явлений, связанных с действием взрыва на гор­ную породу, а также в создание методов расчета заряда для различных усло­вий сделали д-ра техн. наук А.Ф.Беляев, Ф.Д. Баум, Б. М.Шехтер, К.К.Андреев, Г.П.Демидюк, М.М.Докучаев и др.