Спрямовані вибухи, вибухи в одному середовищі і воді за типом цунамі, вибухи і ударні хвилі на кордоні двох середовищ :: Небезпечні хвильові і коливальні процеси в суцільних середовищах :: Камені і мінерали, гірські породи :: Властивості каменів та мінералів

Наши партнеры ArtmMisto

Спрямовані вибухи, вибухи в одному середовищі і воді
за типом цунамі, вибухи і ударні хвилі на кордоні двох середовищ
Небезпечні хвильові і коливальні процеси в суцільних середовищах

• Скачати відео - дірки в землі, небезпечні місця, 2 наукових відео, 63,8 Мб, скачати rar-архівом
• Скачати відео - технічні вибухи на кімберлітах, 4 наукових відео, 257 Мб, скачати rar-архівом
• Скачати відео - "БелАЗ" і техніка на кімберлітах, 8 наукових відео, 409 Мб, скачати rar-архівом
• Скачати відео - кимберліти "ІнГЗК", "Вдала" і ін., 17 наукових відео, 552 Мб, скачати rar-архівом
• Скачати відео - кимберлит "Фемістон Опен" Австралія, 9 наукових відео, 451 Мб, скачати rar-архівом

• Скачати відео очевидців ядерних і потужних вибухів, обсяг 3,50 Гб, rar-архів
  Теорія ударних хвиль і надпотужних вибухів в літосфері і атмосфері Землі, до монографії 2009 р
• Скачати відео ЧАЕС очевидців вибуху, обсяг 1,53 Гб, rar-архів, ядерний вибух і аварія 1986 р
• завантажити фото ЧАЕС очевидців вибуху і аварії 1986 р обсяг 16,5 Мб, rar-архів

Підводна ВИБУХ (а. Submarine explosion, underwater explosion; н. Unterwasserexplosion; і. Explosion submarine) - вибух заряду вибухових речовин, розміщеного під водою. Характеризується слабким загасанням ударних хвиль внаслідок малої стисливості водного середовища.

В результаті підводного вибуху заряду вибухових речовин виникає поширюються сферичні або конусом хвилі вибуху, тиск всередині яких значно вище, ніж у навколишньому середовищі. Зростаючи, хвилі в воді ударну хвилю при ударі об атмосферу і кордон двох середовищ. Коли фронт ударної хвилі досягає вільної поверхні, вода, що знаходиться під дією величезного тиску за фронтом ударної хвилі, рухається по нормалі поширення хвиль вибуху.

Приклад закладення вибухового заряду на морському і річковому дні і в щілини, формування ударної хвилі

Приклад формування купола ударної хвилі на місці вибуху з розривом його трьох складових

При цьому спостерігається формування пологого купола на місці виходу сферичної ударної хвилі і невеликий сплеск за рахунок розриву ударної складової, а потім в образовавшійцся розрив купола ударної хвилі на кордоні двох середовищ починається різкий підйом маси води вгору (термоядерний надпотужний вибух в акваторії Тихого океану, що імітує штучне цунамі - Україна). В результаті цього виникає вертикальний стовп води ( "султан"), що піднімається на значну висоту над місцем вибуху надпотужного термоядерного заряду, а ударна хвиля за типом цунамі розходиться в різні боки на деякій відстані від поверхні води, формуючи ергономічну форму крила фазових траєкторій складових ударних хвиль .

Приклад відсікання частини ударної хвилі вибуху в конусі формування хвилі цунамі в воді
позиційованим вибуховим зарядом концептуально меншої потужності (для термоядерного
джерела ДОПНВ небезпечні вантажі N 7D (III) - відсікання ядерним зарядом ДОПНВ небезпечні вантажі N 7D (II))

Вибухові роботи під водою виконуються методами свердловинних, шпурових і зовнішніх (накладних) зарядів вибухових речовин, в деяких випадках (при сейсморазведке, ущільненні грунтів, штампування металів) використовуються відкриті або підвісні заряди вибухових речовин. Метод накладних зарядів застосовують при потужності, що знімається грунту (знімання) до 0,4-0,5 м і фортеці підриваються порід до VIII групи по СНиП, а також при підриванні піщаних перекатів, окремих каменів і елементів конструкцій. Шпурові заряди використовуються при потужності знімання до 1-2 м, фортеці порід понад VIII групи, свердловини заряди - при зніманні більше 2,0 м порід будь-якої міцності. Якість дроблення порід визначається способом її збирання і типом використовуваних землезбиральни механізмів. Як правило, глибина вибухового розпушування перевищує потужність проектного знімання порід на 0,3 0,5 м (багермейстерських запас). Розрахункова лінія опору приймається більше глибини розпушування на 0,2-0,4 м.

Порох і вибухові речовини (а. Explosives, blasting agents; н. Sprengstoffe; ф. Explosifs; і. Explosivos) - хімічні, ядерні та термоядерні з'єднання або суміші речовин, здатні в певних умовах до швидкого (миттєвого, "блискавичного", вибухового) самораспространяющемуся хімічному і іншому перетворенню з виділенням енергії, тепла, можливо магнітонов, світлового та гравітаційного імпульсу і утворенням газоподібних, рідких і твердих продуктів.

Вибуховими можуть бути речовини або суміші будь-якого агрегатного стану. Широке застосування в гірничій справі отримали так звані конденсовані вибухові речовини, які характеризуються високою об'ємною концентрацією вибухової енергії. На відміну від палив, що вимагають для свого повільного (не вибуховий, що не миттєвого) горіння і ядерного перетворення надходження ззовні газоподібного кисню та інших складових, такі вибухові речовини виділяють тепло в результаті внутрішньо молекулярних процесів розпаду або реакцій взаємодії між складовими частинами суміші, продуктами їх розкладання або газифікації.

Специфічний характер виділення енергії і перетворення її в кінетичну енергію продуктів вибуху і енергію ударної хвилі визначає основну область застосування вибухових речовин як засобу дроблення і руйнування твердих середовищ (головним чином гірських порід) і споруд та переміщення роздробленої маси (вибухотехнічна технологія).

Залежно від характеру впливу хімічні (ДОПНВ небезпечні вантажі N 1) перетворення вибухових речовин відбуваються: при нагріванні нижче температури самозаймання (спалаху) - повільне термічний розклад; при підпалюванні - горіння з переміщенням зони активної хімічної реакції (полум'я) по речовині з постійною швидкістю близько 0,1-10 см / с; при ударно-хвильовому впливі - активна детонація вибухових речовин.

Зміна властивостей вибухових речовин може відбуватися в результаті фізико-хімічних процесів, впливу температури, вологості, під впливом нестійких домішок в складі вибухових речовин і ін. Залежно від виду закупорювання встановлюють гарантійний термін зберігання або використання вибухових речовин, протягом якого нормовані показники вибухових речовин або не повинні змінюватися, або їх зміна відбувається в межах встановленого допуску.

Основний показник безпеки в поводженні з вибуховими речовинами - їх чутливість до механічних і теплових впливів. Вона зазвичай оцінюється експериментально в лабораторних умовах за спеціальними методиками (типу "Тунгуського метеорита" в РФ, на сірниках і т.п.). У зв'язку з впровадженням додаткових механізованих способів переміщення великих мас сипучих вибухових речовин до них пред'являються вимоги низькою електризації і чутливості до розряду статичної електрики.

Після Великої Вітчизняної війни 1941-1945 рр. XX ст. аміачно-селітрених і інші вибухові речовини, спочатку переважно у вигляді тонкодисперсних амонітів, стали домінуючим видом промислових (хімічних) вибухових речовин в СНД. Тонкодисперсні аміачно-селітрених вибухові речовини зберегли своє для виготовлення патронів-бойовиків, а також для спеціальних видів вибухових робіт. Індивідуальні вибухові речовини, особливо тротил, застосовуються для виготовлення шашок-детонаторів, для тривалого заряджання обводнених (не основних) свердловин, в чистому вигляді (гранулотол) і в висоководоустойчівих вибухових сумішах, гранульованих і суспензійний (водомістких). Для прострілочних (перевірочних, тестіровочного) робіт в глибоких нафтових свердловинах також застосовують гексоген і октоген.

ДОПНВ 1
Бомба, що вибухає
Можутьхарактеризуватися поруч властивостей і ефектів, таких як: критичною масою; розкидом осколків; інтенсивний пожежа / тепловий потік; яскравий спалах; гучний шум або дим.
Чутливість до поштовхів і / або ударам і / або тепла
Використовувати укриття, при цьому триматися на безпечній відстані від вікон
Помаранчевий знак, зображення бомби під час вибуху

ДОПНВ 7
Радіоактивні матеріали (радіація, Україна)
Ризик поглинання зовнішнього і внутрішнього радіаційного опромінення
Обмежити час впливу, опіки радіацією, радіаційна засвічення фото- і кіноматеріалів
Жовта верхня половина ромба, біла - нижня, рівновеликі, номер ДОПНВ, чорний знак радіації, напис

ДОПНВ 7
радіоактивні матеріали
Ризик поглинання зовнішнього і внутрішнього радіаційного опромінення
Обмежити час впливу, опіки радіацією, радіаційна засвічення фото- і кіноматеріалів
Біла, жовта верхня половина ромба, біла - нижня, номер ДОПНВ, чорний знак радіації, текст
Активні однокомпонентні (збіднені) радіаційні матеріали. Білий ромб, одна вертикальна червона риска внизу - немає ядерного боєзаряду (в т.ч. проста воднева бомба на ядерному детонатор, збіднений уран, пропалює боєголовка "Косово", ЄС, однокомпонентна без ядерного вибуху). Компетенція - метрологія України.
Жовтий ромб, дві вертикальні краснае риси внизу - активний одинарний ядерний заряд (уран, ядерна бомба за типом "Хіросіма", в тому числі багатокомпонентні однотипні ядерні частини єдиного боєзаряду, однококпонентний вибух і проста ланцюгова ядерна реакція - "два в одному"). Компетенція - поліція України і військовий правопорядок.
Жовтий ромб, три вертикальні червоні риси внизу - активний подвійний рапзнокомпонентний ядерний заряд (плюс дейтерій-тритій, термоядерна бомба типу "Тихий океан", в тому числі ядерні частини дуплексного боєзаряду, ланцюгової ядерний вибух і ланцюгова темоядерная реакція - "три в одному") . Компетенція - військові України та військовий правопорядок.

ДОПНВ 7Е
Радіоактивні матеріали подільні (в процесі вибуху)
Небезпека виникнення ядерної ланцюгової реакції (ядерна рекація, вибух). Активні однокомпонентні (збіднені) радіаційні матеріали.
Біла верхня половина ромба, біла - нижня, рівновеликі, номер ДОПНВ, чорний знак радіації, текст

ВИБУХ (а. Explosion, blast; н. Explosion, Abschu ?; і. Explosion) - процес швидкого фізико-хімічного перетворення речовини, при якому виділяється енергія і відбувається робота. Джерелом енергії вибуху служать екзотермічні хімічні (хімічний вибух) і ядерні та термоядерні реакції (ядерний і термоядерний вибух).

На фото - локалізований вибух в кар'єрі. Вивільнення хімічної енергії заряду вибухових речовин результаті детонації або швидкого згоряння (пороховий заряд) призводить до різкого підвищення тиску в його обсязі, що викликає характерний рух навколишнього середовища і продуктів хімічного перетворення. Обсяг, зайнятий спочатку зарядом (точковий), поштовхом або серією поштовхів розширюється, навколишнє середовище хвильовим чином стискається, піддається локальному залученню в обертання і локальному переміщенню в просторі, деформується і руйнується, окремі її компоненти набувають значну векторну кінетичну енергію і т.п.

Характерна особливість спрямованого руху суцільного середовища при вибуху - вкрай складні коливання суцільного середовища в малій (локальної) околиці вибуху, описується функціями Бесселя і Неймана, і освіту особливої ​​вибуховий (ударної) хвилі на кордоні суцільних середовищ (скачок щільності в сторону її різкого зменшення, що перешкоджає переходу енергії в следующ9ій шар суцільних середовищ), що розповсюджується вздовж кордону двох середовищ зі швидкістю, що перевищує або дорівнює швидкості звуку, завдяки чому в рух за короткий час залучаються локал поклику обсяги середовищ.

У широкому сенсі під вибухом розуміють сукупність хімічних, ядерних, термоядерних, комплексних і механічних ефектів, що викликаються швидким виділенням енергії в дуже обмеженому обсязі (крайова задача Коші для хвильового диференціального рівняння Лапласа другого порядку в приватних поізводних), пов'язаних із застосуванням різного типу вибухових речовин ( в т.ч. маркованих для перевезення по системі маркування особливо небезпечних вантажів ДОПНВ України).

Приклад формування купола ударної хвилі на місці вибуху з розривом його складових

Приклад поширення вектора ударної хвилі на кордоні двох середовищ (вгорі - розріджена середа)

КРИТИЧНЕ Діаметр (а. Critical diameter; н. Kritischer Durchmesser; і. Diemetro critiсо) - мінімальний діаметр циліндричного заряду вибухових речовин, при якому можливе стійке поширення детонації уздовж заряду. При діаметрі заряду менше критичного діаметра енерговиділення (будь-якого типу, як хімічне, так і змішане, ядерне і термоядерна) недостатньо для самопідтримки режиму детонації (вибуху) незалежно від величини ініціюючого вибух слабкого імпульсу. Для урану (ядерна реакція по ДОПНВ небезпечні вантажі N 7D (II)) і урану в якості детонатора термоядерного заряду (термоядерна реакція по ДОПНВ небезпечні вантажі N 7D (III)) діаметр уранового кулі становить приблизно 9-10 см (ДОПНВ небезпечні вантажі N 7D (II), розмір голови новонародженої дитини).

Приклад формування розходиться конусности фронту поширення ударної вибухової хвилі

Направленого вибуху (а. Directional blast; н. Gerichtete Explosion; і. Explosion dirigida) - вибух одного або декількох зарядів вибухових речовин, при якому викидається гірська порода переміщується в заздалегідь заданому напрямку і на задану відстань (інженерні технології та вища математика - градієнти функцій Бесселя та інших спеціальних функцій).

Спрямований вибух заснований на тому, що під час вибуху гірська порода переміщується у напрямку лінії найменшого опору (ЛНС), тобто по найкоротшій відстані між зарядом і вільною поверхнею руйнується гірської породи. Це обумовлено тим, що на початку стадії вибуху генерована ним хвиля поширюється умовно-симетрично на всі боки, потім, відбиваючись від поверхні, призводить примикає до вільної поверхні середу в рух в напрямку, перпендикулярному цій поверхні. Рухома до центру вибуху хвиля розрідження, зустрічаючись з розширюється назустріч їй хвилею вибуху, змінює її симетричне збільшення, і з цього моменту порожнину вибуху розширюється в напрямку до вільної поверхні, що збільшує швидкість переміщення викиду породи до тих пір, поки продукти вибуху з порожниніне прорвуться через що руйнується на окремі шматки масив.

Приклад формування поширення ударної вибухової хвилі в залежності від глибини залягання заряду

Характер розльоту шматків породи істотно залежить від форми заряду вибухових речовин. Для зосередженого заряду (наприклад, сферичного та циліндричного) найбільше значення швидкості викиду спостерігається в напрямку ЛНС. У міру відхилення від цього напрямку швидкість викиду зменшується, а на кордоні утворюється при вибуху воронки вона стає рівною нулю. Вибух плоского заряду (паралельного вільної поверхні) викидає розташовані над ним гірські породи за напрямками, перпендикулярним до вільної поверхні.

Кількісно спрямований вибух характеризується коефіцієнтом спрямованості викиду n, який є відношенням обсягу породи, переміщеної в заданому напрямку, до всього викинутого вибухом обсягом. Коефіцієнт n залежить від способу спрямованого вибуху і при оптимальних умовах може досягати 0,9. При будь-якому способі направленого вибуху дальність переміщення викинутої породи залежить від питомої витрати вибухових речовин, кута нахилу вільної поверхні до горизонту і властивостей гірської породи. Найбільша дальність переміщення породи при однаковому питому витрату вибухових речовин досягається при куті нахилу вільної поверхні близько 45 °.

Спрямований вибух здійснюється за допомогою: використання відповідної для даних умов форми зарядів вибухових речовин; вибору сприятливої ​​орієнтації по відношенню до заряду вільної поверхні, природно або штучно створеній (наприклад, вибухом); застосування послідовного підривання зарядів вибухових речовин. Розрізняють спрямовані вибухи на викид (коли центр маси заряду, обсягу гірської породи знаходиться нижче центру маси цього ж обсягу, що впав на вільну поверхню) і на скидання (при зворотному розташуванні цих центрів мас). Схема розвитку направленого вибуху на викид відображено.

Під час вибуху клиновидного заряду А, розташованого під кутом р до горизонтальної вільної поверхні, вдається досягти викиду в ліву сторону практично всієї гірської породи, розташованої над зарядом А. При подальшому вибуху заряду В, утвореного поєднанням плоского (в його нижній частині) і клиновидного (в його верхній частині) зарядів, завдяки штучно створеної вільної поверхні, що виникла після вибуху клиновидного заряду а, значна частина гірської породи також переміщається в ліву сторону, а в межах утвореної вибухом в иемкі залишається невиброшенной деяка частина гірської породи.

Це пояснюється т.зв. крайовим ефектом, що полягає в тому, що на нижньому торці заряду В напрямок швидкості викиду відхиляється від оптимального напрямку VB (функції Бесселя - процес йде з втратою енергії на тертя, функції об'єктивно гаснуть - кут падіння не дорівнює куту відбиття, і швидкість зменшується - тертя) . При застосуванні послідовного (зліва направо) підривання системи камерних або циліндричних зарядів з інтервалом часу t, що не перевершує деякого критичного значення tкp, порожнини вибуху декількох сусідніх зарядів зливаються і горизонтальна вільна поверхня нахиляється на кут р. Величина tкp визначається таким чином, щоб вибух подальшого заряду в основному завершився до прориву ударних хвиль в атмосферу від вибуху попереднього заряду. Надалі викид гірської породи в основному відбувається в праву сторону перпендикулярно новому напрямку вільної поверхні, тобто у напрямку вектора швидкості VB під кутом р до вертикалі.

При тій же черговості підривання зарядів (зліва направо), але за умови t> tкp, основна частина підірваної породи переміщається в ліву сторону. Це пояснюється тим, що під час вибуху першого заряду викид породи відбувається симетрично в праву і ліву сторони. При подальшому вибуху другого заряду викид в основному відбувається в бік вільної поверхні, утвореної при вибуху першого заряду. Одночасно вибух другого заряду переміщує і деяку частину породи, яка при першому вибуху перемістилася в праву сторону. Аналогічний механізм викиду відбувається під час вибуху третього заряду і т.д.

Спрямованостей вибух на скидання вікорістовується для создания великих гребель, дамб, перемічок на річках и т.п. У цьом випадка застосовують систему свердловинних зарядів або один або кілька камерних зарядів. Спрямованостей вибух на скидання в порівнянні з спрямованостей Вибух на Викид при однаково обсязі скінутої гірської породи характерізується значний менше кількістю підірваного вібухової Речовини и більш простий в практичному здійсненні, тому что Гірська маса переміщається в сторону похилого або вертікальної Вільної поверхні. Механізм руху гірської породи під час вибуху на скидання той же, що і при вибуху на викид.

У розробку теорії і розрахунку направленого вибуху внесли вклад радянські вчені М. А. Садовський, М. А. Лаврентьєв, Н. В. Мельников, Г. І. Покровський, М. М. Докучаєв, К. Е. Губкін. Спрямований вибух в СНД широко застосовується при будівництві різних гідроенергетичних споруд і розтині родовищ корисних копалин, вибуховий отбойке і т.п.

Детонація вибухових речовин (франц. Detoner - вибухати, от лат. Detono - гримлю * а. Detonation of explosives; н. Detonation von Sprengstoffen; і. Detonacion de explosivos) - процес хімічного, ядерного і змішаного перетворення вибухових речовин, що супроводжується звільненням енергії і поширюється по речовині у вигляді хвилі зі швидкістю, що перевищує швидкість звуку в даній речовині. Хімічна реакція вводиться інтенсивною ударною хвилею, що утворює передній фронт хвилі детонації. Різке підвищення тиску і температури за фронтом ударної хвилі призводить до дуже швидкого хімічного перетворення речовини в тонкому шарі, що безпосередньо прилягає до фронту хвилі.

Енергія, що звільняється в зоні хімічної реакції, безперервно підтримує високий тиск в ударній хвилі. Порушення детонації є звичайним способом здійснення вибуху. Хвиля детонації збуджується інтенсивним механічним або тепловим впливом (удар, іскровий розряд, вибух металевого зволікання під дією електричного струму і т.п.). Сила впливу, необхідна для збудження детонації, залежить від хімічної природи вибухових речовин. До механічному й тепловому впливу особливо чутливі ініціюють вибухові речовини, які входять до складу капсулів-детонаторів, використовуваних для збудження детонації вторинних вибухових речовин.

В однорідному вибуховій речовині хвиля детонації поширюється з сповільнюється швидкістю і поступово гасне. Тиск, який створюється при поширенні детонаційної хвилі в газових вибухових сумішах, складає сотні кПа, а в рідких і твердих вибухових речовинах вимірюється тисячами МПа.

При певних умовах швидкість детонації може перевищувати мінімальну швидкість поширення. На відміну від процесу Чепмена-Жуге в такій хвилі зона хімічної реакції рухається відносно продуктів реакції з дозвуковій швидкістю. Тому для реалізації процесу з підвищеною швидкістю необхідно зовнішній вплив, що підтримує тиск в ударній хвилі на більш високому рівні. Детонационная хвиля з підвищеною швидкістю поширення виникає також в неоднорідному вибуховій речовині при русі хвилі в напрямку зменшення щільності або в сферичної хвилі, сходящейся до центру.

Стійкий процес детонації не завжди можливий. Наприклад, хвиля детонації не може поширюватися в циліндровому заряді вибухових речовин занадто малого діаметра. Хвиля розрідження, що виникає при розльоті продуктів детонації в бічних напрямках, викривляє передній фронт хвилі і послаблює його амплітуду. Цей процес призводить до зниження швидкості хімічної реакції або практично повного її припинення. Мінімальний діаметр заряду вибухових речовин, в якому можливий незатухаючий процес детонації, пропорційний ширині зони хімічної реакції. Тип - "бенгальський вогонь".

Крім детонації в вибухових речовинах, можливий інший тип хвилі хімічного перетворення - горіння вибухових речовин. При деяких умовах горіння може перейти в детонацію. У багатьох практичних випадках (наприклад, при горінні паливної суміші в двигунах внутрішнього згоряння) виникнення детонації неприпустимо. У зв'язку з цим підбираються такі умови вибуху і хімічний (ядерний) склад використовуваних речовин, щоб виникнення детонації було виключено. Управління процесом детонації досягається підбором вибухових речовин різного хімічного складу і щільності.

Графіки та відкориговано автором і власником веб-сайту
Джерело: з використанням матеріалів http://www.mining-enc.ru.ru