Взрывные работы

Взрывные работы — это совокупность технологических процессов, связанных с подготовкой и проведением взрыва зарядов взрывчатых веществ (ВВ) в заданных условиях для достижения определённого полезного результата. Взрывные работы относятся к видам деятельности с повышенной опасностью, строго регламентируются законодательством и требуют специальных разрешений, лицензий и квалифицированного персонала. Основные области применения включают горную промышленность, строительство, сейсморазведку, утилизацию боеприпасов, а также ликвидацию чрезвычайных ситуаций (ледяные заторы, обрушение зданий).

История

Применение взрывчатых веществ в промышленных целях началось сразу после открытия их свойств. Первым массовым промышленным ВВ стал чёрный (дымный) порох, который с XVII века использовался в горном деле для отбойки руды. В 1627 году в Венгрии (Банска-Штьявница) впервые применили пороховые заряды для дробления горных пород.

Переломным моментом стало изобретение динамита Альфредом Нобелем в 1867 году, что позволило значительно увеличить мощность и безопасность взрывных работ. В конце XIX — начале XX века началось применение аммиачной селитры, а затем и тротила.

В XX веке взрывные работы получили научное обоснование. Были разработаны теория детонации, методы расчёта зарядов, способы короткозамедленного взрывания. В СССР в 1930-х годах были созданы специализированные институты (например, Институт горного дела им. А. А. Скочинского), разработаны единые правила безопасности.

Современный этап характеризуется внедрением неэлектрических и электронных систем инициирования, использованием эмульсионных взрывчатых веществ (ЭВВ), а также применением компьютерного моделирования для оптимизации параметров взрыва.

Классификация взрывных работ

Взрывные работы классифицируются по нескольким признакам.

По назначению

• В горной промышленности: отбойка полезных ископаемых (руды, угля, нерудных материалов), вскрышные работы (удаление пустой породы), проходка горных выработок (шахт, штолен).
• В строительстве: рыхление мёрзлых грунтов, дробление негабаритных камней, устройство котлованов и траншей, снос зданий и сооружений, уплотнение грунтов.
• Специальные: сейсморазведка (создание упругих волн для изучения геологического разреза), обработка металлов (взрывная штамповка, сварка, упрочнение), утилизация боеприпасов и ракетных двигателей.
• Аварийно-спасательные: ликвидация ледяных заторов на реках, обрушение аварийных зданий, тушение пожаров на газовых и нефтяных скважинах (создание ударной волны для срыва пламени).

По способу производства

• Наружные (накладные): заряд размещается на поверхности разрушаемого объекта. Используется для дробления негабаритов, резки металла, сноса зданий.
• Внутренние (шпуровые, скважинные, камерные): заряд помещается в специальные полости (шпуры — до 5 м, скважины — более 5 м, камеры — большие объёмы) внутри массива породы. Наиболее распространённый тип в горном деле.
• Котловые: в скважине или шпуре предварительно создаётся расширение (котёл) для размещения увеличенного заряда, что позволяет отбивать породу большими объёмами.
• Щелевые: заряды размещаются в узких щелях, создаваемых специальными машинами (например, баровыми установками). Применяется для отбойки блоков природного камня.

По условиям проведения

• В сухих условиях: обычные ВВ.
• В обводнённых условиях: применяются водоустойчивые ВВ (например, гранулиты, эмульсионные ВВ) или заряды в герметичной оболочке.
• В условиях высоких температур (на горячих массивах): используются специальные термостойкие ВВ и средства инициирования.

Технология и основные элементы

Любой взрыв включает в себя несколько обязательных этапов.

Подготовительные работы

1. Бурение шпуров или скважин: выполняется буровыми станками (пневматическими, гидравлическими, электрическими) в соответствии с проектом.
2. Доставка и хранение ВВ: осуществляется специализированным транспортом, на складах временного хранения (расходные склады) с соблюдением строгих норм безопасности.
3. Заряжание: помещение ВВ в полость. Может быть ручным (для шпуров) или механизированным (зарядные машины для скважин).

Инициирование

Взрыв заряда происходит под действием импульса от средства инициирования. Основные способы:

• Огневой (капсюль-детонатор и огнепроводный шнур): устаревший, но всё ещё применяемый для небольших работ. Опасен из-за невозможности точного контроля времени.
• Электрический (электродетонатор и электрическая сеть): позволяет производить взрывание серий зарядов с заданным интервалом (замедлением). Требует защиты от блуждающих токов.
• Неэлектрический (система NONEL): детонация передаётся по пластиковой трубке ударной волной. Безопасен, устойчив к электромагнитным помехам.
• Электронный (электронные детонаторы): программируемые системы, позволяющие задавать индивидуальное время замедления для каждого заряда с точностью до миллисекунды. Обеспечивают наилучшее качество дробления и минимальное сейсмическое воздействие.

Взрывание и контроль

Процесс взрывания осуществляется дистанционно, с безопасного расстояния (укрытия). После взрыва проводится осмотр места работ (забой), проверка на наличие отказов (не сдетонировавших зарядов), оценка качества дробления.

Основные параметры взрывных работ

Эффективность взрыва определяется рядом параметров:

• Удельный расход ВВ (кг/м³): количество ВВ, необходимое для разрушения единицы объёма породы. Зависит от крепости породы, требуемой степени дробления.
• Линия наименьшего сопротивления (ЛНС): кратчайшее расстояние от заряда до открытой поверхности массива. Определяет направление разлёта кусков.
• Расстояние между зарядами (сетка скважин): влияет на равномерность дробления.
• Диаметр заряда: определяет концентрацию энергии.
• Интервал замедления: время между взрывами соседних зарядов. Оптимальный интервал улучшает дробление и снижает сейсмический эффект.

Безопасность и законодательство

В Российской Федерации взрывные работы относятся к категории работ повышенной опасности и регулируются Федеральным законом «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» (№ 116-ФЗ) и «Едиными правилами безопасности при взрывных работах» (ПБ 13-407-01 и последующие редакции).

Основные требования

• Лицензирование: на право ведения взрывных работ требуется лицензия Ростехнадзора.
• Персонал: к руководству и производству работ допускаются лица, прошедшие специальное обучение, имеющие «Единую книжку взрывника» и проходящие ежегодную проверку знаний.
• Проектная документация: каждый взрыв (кроме мелких) выполняется по паспорту буровзрывных работ (БВР), утверждённому главным инженером предприятия.
• Зона опасности: вокруг места взрыва устанавливается запретная зона (радиус от 50 до 1000 м и более в зависимости от условий), из которой удаляются люди, животные, техника.
• Учёт и хранение: ВВ и средства инициирования подлежат строгому количественному учёту, хранятся в специальных складах, перевозятся в сопровождении вооружённой охраны.

Ответственность

Нарушение правил безопасности при взрывных работах влечёт административную (штрафы, дисквалификация) или уголовную ответственность (ст. 217 УК РФ — нарушение требований промышленной безопасности, ст. 222 УК РФ — незаконный оборот ВВ).

Применение в России

Россия является одним из мировых лидеров по объёму применения взрывных работ, особенно в горнодобывающей отрасли. Ежегодно в стране используется несколько миллионов тонн промышленных ВВ (преимущественно эмульсионных и гранулированных). Крупнейшие потребители — компании «Норникель», «Алроса», «СУЭК», «Уралкалий», «Металлоинвест».

В строительстве взрывные работы широко применялись при возведении Байкало-Амурской магистрали, при строительстве гидроэлектростанций (Красноярская, Саяно-Шушенская), а также при сносе зданий в Москве и других городах (например, гостиницы «Россия» в 2006 году).

Критика и экологические аспекты

Взрывные работы оказывают негативное воздействие на окружающую среду:

• Сейсмический эффект: может вызывать повреждения зданий и сооружений вблизи карьеров.
• Ударная воздушная волна: создаёт шумовое загрязнение и может повреждать остекление.
• Пылегазовые выбросы: при взрыве выделяются оксиды азота, углерода, пыль, что ухудшает качество воздуха.
• Разлёт кусков породы: представляет опасность для людей и техники.

Основные направления снижения вреда — применение короткозамедленного взрывания, использование экологически более чистых ВВ (эмульсионных), устройство пылеподавления (оросительные системы), а также переход на более дорогие, но менее опасные методы разрушения (гидромолоты, алмазная резка) вблизи жилых массивов.

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).
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. Справочник по буровзрывным работам / под ред. М. Г. Новожилова. — М.: Недра, 1982.