Буровзрывные работы

Буровзрывные работы (БВР) — это комплекс организационно-технических мероприятий и производственных процессов по бурению шпуров (скважин) и заряжанию их взрывчатыми веществами (ВВ) с последующим инициированием взрыва для разрушения массива горных пород или искусственных материалов. БВР являются основным способом добычи твёрдых полезных ископаемых (уголь, руда, строительный камень), а также широко применяются в строительстве (котлованы, тоннели, дороги), горно-проходческих работах и при ликвидации аварий.

История развития

Применение взрывчатых веществ для разрушения горных пород началось в Средневековье с использованием дымного пороха. Первые задокументированные случаи применения пороха в горном деле относятся к XVII веку (Венгрия, Саксония). Однако до середины XIX века взрывные работы были примитивными: порох засыпали вручную в неглубокие шпуры, а инициирование производилось фитилём.

Научно-техническая революция в БВР связана с изобретением динамита Альфредом Нобелем в 1867 году и появлением безопасных средств инициирования (капсюлей-детонаторов). В XX веке развитие получили промышленные взрывчатые вещества на основе аммиачной селитры (аммониты, гранулотол), а также методы механизированного бурения (пневмоударники, станки шарошечного бурения). В СССР и России с 1930-х годов активно развивалась теория и практика взрывного дела, были созданы мощные научные школы (Институт горного дела им. А. А. Скочинского, МГИ). Ключевым этапом стало внедрение в 1960–70-х годах бестротиловых взрывчатых веществ (эмульсионные ВВ, игданит), что повысило безопасность и экономичность работ.

Технологический процесс

Технологический цикл буровзрывных работ состоит из нескольких последовательных этапов:

1. Бурение шпуров и скважин

Бурение — процесс создания в массиве горной породы цилиндрических полостей (шпуров — диаметром до 75 мм, глубиной до 5 м; скважин — диаметром более 75 мм, глубиной до 30 м и более). Применяются следующие типы бурового оборудования:

• Перфораторы — ручные или колонковые пневматические машины для бурения шпуров в крепких породах (наиболее распространены в подземных выработках).
• Буровые станки — самоходные или передвижные установки для бурения скважин на открытых работах (шарошечные, пневмоударные, вращательные).
• Буровые каретки — многошпиндельные установки для проходки тоннелей.

2. Заряжание

Заряжание — размещение взрывчатого вещества (ВВ) в шпурах или скважинах. В зависимости от типа ВВ и условий работы различают:

• Ручное заряжание — для патронированных ВВ (аммониты, патроны эмульсионных ВВ).
• Механизированное заряжание — с помощью зарядных машин (для гранулированных и эмульсионных ВВ на открытых работах).
• Пневмозаряжание — подача ВВ сжатым воздухом (применяется в шахтах).

3. Монтаж взрывной сети

Взрывная сеть соединяет заряды со средствами инициирования. Используются:

• Электрический способ — электродетонаторы, соединительные провода, взрывные машинки.
• Неэлектрический способ — системы с ударно-волновыми трубками (СИНВ, Nonel).
• Огневой способ — огнепроводный шнур и капсюли-детонаторы (применяется редко, в основном при малых объёмах).

4. Взрывание

Процесс инициирования зарядов. В зависимости от последовательности срабатывания различают:

• Мгновенное взрывание — все заряды взрываются одновременно.
• Короткозамедленное взрывание — заряды взрываются с заданными интервалами (миллисекунды) для улучшения дробления и снижения сейсмического эффекта.
• Замедленное взрывание — интервалы в секунды (используется для управления направлением отброса породы).

5. Проветривание и осмотр

После взрыва в подземных выработках обязательно проводится проветривание для удаления ядовитых газов (оксиды азота, угарный газ). Затем взрывник осматривает забой на предмет отказов (не взорвавшихся зарядов) и оценивает качество дробления.

Классификация и виды

Буровзрывные работы классифицируются по нескольким признакам:

По месту проведения

• Открытые БВР — на карьерах, разрезах, строительных площадках. Характеризуются большими объёмами, применением мощных ВВ и крупных скважин.
• Подземные БВР — в шахтах, тоннелях, метро. Отличаются ограниченным пространством, повышенными требованиями к безопасности (газовый режим, пылевзрывобезопасность).
• Подводные БВР — для углубления дна водоёмов, строительства портов.

По назначению

• Добычные — для отбойки полезного ископаемого от массива.
• Проходческие — для проведения горных выработок (штреки, квершлаги, стволы).
• Строительные — для рытья котлованов, траншей, дорожных выемок.
• Специальные — для сейсморазведки, ликвидации заторов на реках, сноса зданий.

По типу взрывчатых веществ

• Промышленные ВВ (аммониты, гранулотол, эмульсионные ВВ «Порэмит», «Сибирит»).
• Простейшие ВВ (игданит — смесь аммиачной селитры с дизельным топливом).
• Специальные ВВ (для высокотемпературных забоев, обводнённых скважин).

Оборудование и материалы

Основные компоненты БВР:

Безопасность и законодательное регулирование

Буровзрывные работы относятся к категории особо опасных видов деятельности. В Российской Федерации их выполнение регулируется Федеральным законом «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» (№ 116-ФЗ) и «Едиными правилами безопасности при взрывных работах» (ПБ 13-407-01). Ключевые требования:

• Обязательное лицензирование — на производство взрывных работ требуется лицензия Ростехнадзора.
• Квалификация персонала — взрывники должны иметь удостоверение установленного образца, проходить периодическую переаттестацию.
• Хранение ВВ — осуществляется только в специально оборудованных складах (расходные склады ВМ), имеющих охрану и системы сигнализации.
• Учёт и отчётность — строгий учёт расхода ВВ и средств инициирования, обязательное оформление паспорта буровзрывных работ.
• Запрет на применение некоторых ВВ — например, тротил в подземных выработках с высокой запылённостью.

Нарушение правил безопасности влечёт административную и уголовную ответственность (статья 217 УК РФ — нарушение требований промышленной безопасности).

Применение в различных отраслях

Горная промышленность

В России БВР являются основным способом добычи 90% твёрдых полезных ископаемых (уголь, железная руда, алмазы, цветные металлы). На угольных разрезах Кузбасса и Канско-Ачинского бассейна ежегодно взрывают миллионы тонн ВВ. В подземных рудниках Норильска и Кольского полуострова БВР обеспечивают проходку выработок и отбойку руды.

Строительство

При строительстве транспортных тоннелей (например, Байкало-Амурская магистраль, автодороги в горах Кавказа), метрополитенов (Москва, Санкт-Петербург), гидротехнических сооружений (плотины ГЭС) БВР позволяют эффективно разрушать скальные грунты. В городском строительстве применяются методы щадящего взрывания (контурное взрывание, предварительное растрескивание) для минимизации повреждений соседних зданий.

Специальные работы

• Сейсморазведка — с помощью небольших зарядов (до 5 кг) в скважинах создают упругие волны для изучения геологического строения.
• Ликвидация аварий — расчистка завалов после землетрясений, разрушение ледяных заторов на реках (взрывание льда).
• Снос зданий и сооружений — направленное обрушение промышленных объектов, дымовых труб, мостов.

Экологические аспекты

Буровзрывные работы оказывают воздействие на окружающую среду:

• Сейсмический эффект — колебания грунта, которые могут повреждать здания и сооружения в радиусе до нескольких километров.
• Воздушная ударная волна — особенно опасна при взрывах на открытых работах.
• Газовыделения — при взрыве образуются оксиды азота (NOₓ), угарный газ (CO), углекислый газ (CO₂). В подземных условиях требуется мощная вентиляция.
• Пылеобразование — пыль, содержащая частицы породы и ВВ, может загрязнять атмосферу.

Для снижения негативного воздействия применяются: короткозамедленное взрывание, водяные завесы, использование эмульсионных ВВ с низким газовыделением, а также предварительное увлажнение массива.

Современные тенденции и инновации

В XXI веке развитие БВР идёт по пути автоматизации и цифровизации:

• Компьютерное моделирование — программы (например, «Blast Design», «JKSimBlast») позволяют рассчитать оптимальные параметры взрыва (диаметр скважин, сетку расположения, интервалы замедления).
• Электронные детонаторы — обеспечивают миллисекундную точность инициирования, что улучшает дробление и снижает сейсмику.
• Лазерное сканирование забоя — для точного позиционирования шпуров.
• Роботизированные зарядные комплексы — применяются в опасных зонах (например, в шахтах с газовыделением).

В России активно внедряются эмульсионные взрывчатые вещества (ЭВВ), которые безопаснее аммонитов и позволяют механизировать заряжание. Разрабатываются системы дистанционного взрывания с использованием радиоканала (например, система «Гранит»).

Источники

1. Федеральный закон «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» от 21.07.1997 № 116-ФЗ.
2. «Единые правила безопасности при взрывных работах» (ПБ 13-407-01), утв. Госгортехнадзором России.
3. Кутузов Б. Н. «Взрывные работы: учебник для вузов». — М.: Недра, 1988.
4. Мосинец В. Н., Абрамов А. В. «Разрушение горных пород взрывом». — М.: МГИ, 1995.
5. Материалы научно-технического журнала «Горный журнал» (раздел «Буровзрывные работы»), 2018–2024.
6. Справочник по буровзрывным работам / под ред. М. Г. Новожилова. — М.: Недра, 2003.