Подражающие молниям

Красногоров Валентин Самуилович

То, что выглядит в принципе очень простым, на деле оказывается достаточно сложным. В зависимости от крепости угля, мощности и наклона его пластов, способа выемки угля и многих других обстоятельств длина, диаметр и характер взаимного расположения шпуров должны изменяться. Пласты могут быть к тому же насыщены водой, а шахта — быть опасной по газу и пыли. Это отразится на характере применяемых взрывчатых веществ, что, в свою очередь, опять-таки повлияет на расположение и размеры шпуров. Иногда выгоднее вообще отказаться от шпуров и взрывать горную массу более крупными котловыми и камерными зарядами. В каждую камеру помещается и взрывается заряд весом до нескольких тонн. Цель во всех случаях остается одна — добывать как можно больше угля или руды, затрачивая на это как можно меньше средств, времени и взрывчатых веществ. Однако средства для достижения этой цели не просты

и далеко не всегда ясны. Кроме того, очень важно не просто отбить горную массу, а получить разрыхленный материал с нужной крупностью кусков. Нельзя допустить, чтобы энергия взрыва бесполезно затрачивалась на излишнее перемалывание угля или руды. Но еще хуже, если будут отколоты огромные глыбы, не влезающие на транспортер или в ковш экскаватора. Управление действием взрыва в горном деле — совершенно самостоятельная и очень увлекательная отрасль науки, достижения которой дают народному хозяйству огромный эффект.

Еще недавно взрыв в горном деле и строительстве применялся только для дробления. После того как советские ученые первыми в мире освоили искусство направленного взрыва, стало ясно, что взрывчатые вещества — не только всесокрушающий молот, но и гигантский экскаватор, способный перемещать огромные массы грунтов любой прочности. С тех пор взрыв стал широко применяться в строительстве при сооружении каналов, возведении насыпей и плотин, устройстве гидротехнических и ирригационных сооружений. Преимущества взрыва особенно ярко проявляются при осуществлении грандиозных строительных задач — как раз таких, которые характерны для нашей великой страны. Поэтому не удивительно, что именно Советский Союз стал пионером в применении мощных направленных взрывов.

Взрывы в грунтах — старинная отрасль саперного дела. Возведение окопов и траншей, создание и разрушение всякого рода перемычек, сооружение котлованов под фундаменты давно практиковалось военными и гражданскими взрывниками. Уже больше ста лет назад выдающиеся теоретики взрывного дела, участники Севастопольской обороны генералы М. М. Фролов и М. М. Боресков заложили основы расчета взрывов в грунтах. Формула Борескова и поныне используется для определения размера заряда, необходимого для получения в грунте воронки нужных размеров.

Осуществление направленных взрывов ознаменовало принципиально новый этап в истории взрывного дела. Ведь при строительстве многих сооружений важно не столько раздробить, уничтожить, разрушить объект, сколько направить взрыв в нужном направлении, чтобы выброшенный грунт мог образовать, например, плотину или дамбу.

Обычно грунт выбрасывается с наибольшей силой в направлении, перпендикулярном поверхности земли. При горизонтальной поверхности наибольший выброс идет вверх, что не приносит особой пользы, если строится, к примеру, канал. Котлован, образованный взрывом, будет тут же в значительной мере вновь засыпан этим же грунтом. Если придать поверхности нужный наклон и правильно рассчитать заряд, то грунт можно отбросить в сторону на заданное расстояние и в необходимом направлении. Для этого можно использовать естественные откосы — склоны гор, холмов — или создавать такие наклонные поверхности искусственно, путем предварительных взрывов. Очень часто такой искусственный откос может существовать всего несколько секунд или даже долей секунды — потом он разрушится, обвалится или засыплется грунтом. В таких случаях после вспомогательных взрывов надо немедленно взрывать основной заряд. Поэтому направленный взрыв — это, как правило, серия взрывов точно рассчитанных и точно расположенных зарядов через точно рассчитанные промежутки времени. Ошибка в расчетах может не только снизить эффективность взрыва, но и привести к катастрофическим последствиям. Ведь чем меньше взрыв совершает полезной работы, тем больше энергии расходуется на сотрясение воздуха — в буквальном смысле этого слова. Следовательно, если энергия не будет затрачена на перемещение материалов, она обратится на разрушение объектов, расположенных далеко от места взрыва.

Поэтому о грандиозности взрыва надо судить не по числу жертв и огромному радиусу бесполезных разрушений, а по величине полезной работы. Неконтролируемые случайные взрывы на заводах и складах приводят к сильным разрушениям именно потому, что они не совершают никакой другой работы. К сожалению, и при хорошо рассчитанном взрыве на перемещение грунта затрачивается не более пяти процентов энергии.

Первым советским направленным взрывом крупного масштаба был исторический взрыв в Коркине, на Урале, 16 июля 1936 года. Непосредственно им руководили инженеры Папоротский и Селевцев, но в его

подготовке

участвовали крупнейшие ученые нашей страны, в том числе А. М. Терпигорев, Г. И. Покровский и молодой тогда сейсмолог, будущий академик и директор Института физики Земли М. А. Садовский. В Коркиче на глубине двадцати метров залегал бурый уголь. Когда угли расположены так близко к поверхности, их выгоднее добывать не шахтным, а открытым способом. Однако для этого необходимо предварительно вскрыть месторождение — убрать породу, которая покрывает уголь. Но чтобы вынуть и переместить 800 тысяч кубометров прочного грунта, при уровне техники того времени потребовались бы годы труда. Взрыв сделал это за несколько секунд. Тридцать шесть зарядов аммонита общей мощностью 1808 тонн образовали котлован шириной 85, глубиной 20 и длиной 900 метров. Грунт был подброшен на высоту более полукилометра. Колебания почвы от взрыва были зарегистрированы сейсмическими станциями Москвы и Пулкова. Это был один из крупнейших взрывов в мире.

Зарядами сходной мощности было вскрыто Алтын-Топканское месторождение в 1952 году. Общий расход взрывчатых веществ составил при этом 1814 тонн, из них 1640 тонн пришлось на основной заряд.

Взрывы небывалой мощности были проведены советскими специалистами при вскрытии медно-серебряного месторождения в Китае в 1956 году. Последний день этого года был ознаменован взрывом группы зарядов общим весом 9200 тонн! Трудно себе представить количество полезной работы, которую совершил такой взрыв.

Очень часто направленный взрыв используется для сооружения плотин, особенно на горных реках, где этот способ чаще всего оказывается единственно возможным решением проблемы. Так были перегорожены десятки рек в горных районах нашей страны — на Кавказе, Памире, Тянь-Шане. Образовавшиеся водохранилища позволили создать сотни новых садов и виноградников.

Интересный пример направленного выброса грунта — перекрытие Терека вблизи Моздока в начале 1959 года. Древняя река должна была свернуть со своего привычного русла, чтобы дать воду Ногайским степям. Для этого требовалось создать плотину, входящую в состав гидротехнического узла, питающего водой Терско-Кумский оросительный канал. Путем серии точно рассчитанных взрывов менее чем за одну минуту удалось воздвигнуть плотину, не требующую никаких доделок. «Изюминка» этого взрыва заключалась не в рекордной мощности зарядов (их общий вес составлял всего 160 тонн), а в ювелирности исполнения. По проекту тело будущей плотины надо было положить не в стремительный поток, а на сухое основание. Так и было сделано. На несколько мгновений один из предварительных взрывов оголил речное дно, и в этот самый момент оно было засыпано грунтом. Перекрытие Терека вызвало восхищение специалистов всего мира.

Самым известным примером использования направленного взрыва является сооружение знаменитой плотины для защиты Алма-Аты от грязевых потоков — селей. Столица Казахстана не раз подвергалась жестоким атакам грязевых лавин. Последнее катастрофическое затопление города, случившееся в 1921 году, по своим тяжелым последствиям могло сравниться лишь с извержением вулкана. И чтобы раз навсегда защитить Алма-Ату от опасности, было решено поставить перед селем неодолимую преграду — высокую массивную плотину, способную удержать сель любых масштабов — даже такой, который случается раз в десять тысяч лет. Плотину решили построить в Медео — рядом с известным высокогорным катком, в одиннадцати километрах от столицы республики. Однако проектировщиков смущали размеры будущего сооружения — в долину реки Алма-атинки предстояло уложить целую гору. Дорогостоящие работы могли затянуться на многие годы, а терпение селей могло истощиться в любой момент. И тогда решено было призвать на помощь взрывчатые вещества.

Взрыв в Медео был подготовлен и проведен с величайшей тщательностью. Ведь в непосредственной близости от крупнейшего промышленного и административного центра должно было произойти ни много ни мало как искусственное землетрясение, и нужно было не только точно рассчитать сам взрыв, но и тщательно взвесить и предусмотреть все возможные последствия. В подготовке взрыва и контроле над ним участвовали крупнейшие специалисты страны. Основными авторами проекта были организации, выдвинувшие идею создания плотины взрывным способом,— «Гидропроект» и «Союзвзрывпром». После детального обсуждения президиум Академии наук СССР принял решение о целесообразности взрыва. Для его проведения правительство Казахстана организовало специальную комиссию. Непосредственное руководство этой грандиозной операцией принял на себя главный инженер «Союзвзрывпрома» доктор технических наук М. М. Докучаев.