Подрывание грунтов и скальных пород на выброс. Подрывание полотна дороги
МИНОБРНАУКИ РОССИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«КАЗАНСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра "Химии технологии органических соединений азота"
РФЕРАТ
По дисциплине: «Расчетные и экспериментальные методы определения взрывчатых характеристик энергонасыщенных материалов»
На тему: Мирные профессии взрыва
Выполнил:
студент группы 1161-51
Корнилова В.С.
Проверил:
К.х.н., доцент кафедры «ХТОСА»
Ахтямова З.Г.
Казань 2021
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ. 3
1.Взрывные работы в жизнедеятельности человека. 4
1.1 Разрешения и лицензии на проведение взрывных работ. 4
2. Мирные профессии взрыва. 5
2.1 Разрушение горных пород взрывом. 5
2.2 Подрывание грунтов и скальных пород на выброс. Подрывание полотна дороги 7
2.3 Штамповка взрывом. 8
2.4 Упрочнение взрывом. 11
2.5 Сварка металлов взрывом. 12
ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 15
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.. 16
ВВЕДЕНИЕ
Взрывом называется крайне быстрое выделение энергии, связанное с внезапным изменением состояния вещества, как правило, сопровождаемое таким же быстрым превращением энергии в механическую работу, разрушением окружающей среды, образованием и распространением в среде ударной или взрывной волны.
Разнообразны мирные профессии взрыва, такие как дробление горных пород, выбросы грунта, штамповка, упрочение, прессование, сварка металлов.
Место взрыва представляет собой совокупность следов взрывного действия, отображенных в конкретной обстановке, выявление и фиксация которых невозможны без выделения основных признаков проявления взрыва в целом и взрывного устройства определенной конструкции в частности.
Классификации самих взрывов разнообразны и многочисленны, критериями которых служат среда, в которой они производятся (наземный, неконтактный, подводный и т.п.), наличие концентрации продуктов взрыва в определенном направлении (кумулятивный) и иные факторы.
Взрывные работы в жизнедеятельности человека
История использования энергии взрыва в мирных целях берет свое начало от буровых работ, а также работ по добыче и доставке полезных ископаемых. Взрывные работы (ВР) включают в себя комплекс операций по подготовке и подрыву заряда взрывчатых веществ в заданном месте, с нужной силой и в определенное время.
Данная технология нашла широкое применение при шахтной или карьерной добыче полезных ископаемых, рыхлении или планировке ландшафта, а также при демонтаже путем принудительного обрушения зданий и сооружений, проходке траншей и разрушении ледовых заторов на реках. Кроме того, взрывные работы выполняют по заказу сейсморазведки (создание сейсмических волн), дноуглубительных работ на каналах и руслах рек, а также на прокладке трубопроводов и газопроводов.
Немаловажную роль технология направленного взрыва имеет и в строительстве. С ее помощью быстро и с наименьшими затратами удается свалить или демонтировать ненужные здания, сооружения, фундаменты и прочие объекты.
Разрешения и лицензии на проведение взрывных работ
Все взрывные работы на гражданских объектах осуществляются только по разрешению и при наличии лицензии Ростехнадзора и прочих разрешительных ведомств на основании действующих «Единых правил безопасности при взрывных работах». По запросу на выполнение взрыва создается проект, в котором четко описываются свойства взрываемого объекта. Прописываются расположение, состав и устройство зарядов, а также способ их инициирования. Делаются расчётные результаты взрыва и подсчитывается расход взрывчатых веществ.
Операции по проведению взрывных работ осуществляют только подготовленные специалисты-инженеры или рабочие, имеющие «Единую книжку взрывника» - лицензию на осуществление такого вида работ.
Мирные профессии взрыва
Разрушение горных пород взрывом
Разрушение горной породы –нарушение естественной сплошности(минеральных агрегатов, массива горной породы) поддействием сил различной природы (естественных и искусственных). Это чрезвычайно сложный процесс, зависящий от большого числа факторов (величина и скорость нагружения, прочность, плотность, пористость и т.д.). Разрушение начинается на микроскопическом уровне и при стечении ряда факторов приобретает макроскопические последствия. В технологических процессах присутствует в основном принудительное разрушение (механическое или взрывное воздействие). В целом различают три основных способа воздействия на горную породу, которые обусловлены тремя основными видами энергии:
- механической;
- термической;
- электромагнитной. Таким образом, свойства горных пород, влияющие на их разрушение можно разделить на следующие группы:
I. Плотностные свойства -определяют поведение породы в гравитационном поле.
II. Механические свойства -упругие, акустические, прочностные, пластические, геологические, горно-технологические.
III. Тепловые- поведение породы при нагреве и охлаждении.
IV. Электромагнитные -поведение горных пород в электрическом и магнитном полях. Изучение этих свойств, разработка оборудования и методик их определения имеют решающее значение для проектирования буровзрывных работ, выбора необходимого оборудования, разработки и внедрения норм на проведение буровых и взрывных работ.
Свойства, влияющие на эффективность разрушения горных пород взрывом:
1. Плотность - отношение массы горной породы к ее объему в естественном состоянии, кг/м3.
2. Пористость - отношение объема пор в образце к объему этого образца.
3. Предел прочности на одноосное сжатие–отношение разрушающей силы, приложенной к образцу, к площади поперечного сечения образца.
4. Сопротивление горной породы одноосному растяжению–отношение растягивающей (взрывающей) силы к площади поперечного сечения образца.
5. Модуль Юнга(модуль упругости) - отношение нормального напряжения к деформации, вызванной этим напряжением.
6. Скорость распространения продольных и поперечных волн в массиве- определяются аналитически или экспериментально.
7. Абразивность - способность изнашивать рабочие органы горной машины, контактирующей с горной породой в процессе бурения, экскавации, транспортировки.
8.Твердость - сопротивление горной породы проникновению в нее другого тела.
9. Теплопроводность - способность горной породы к переносу энергии от более нагретых частей к менее нагретым.
10. Разрыхляемость - отношение объема горной породы в разрушенном состоянии к объему массива (целика).Характеризуется коэффициентом разрыхления.
11. Трещиноватость - разделение горной породы трещинами вследствие нагрева, охлаждения, уплотнения, тектонических процессов. Характеризуется размером отдельностей в массиве[1].
Классификация горных пород по взрываемости
Взрываемость горной породы - сопротивляемость горной породы разрушению взрывом. Зависит от естественной трещиноватости (классификация по трещиноватости) и крепости. Классификация по взрываемости основана на определении удельного расхода некоторого взрывчатого вещества при стандартных условиях взрывания. При этом порода должна разрушаться на куски определенных размеров. Разнообразие массивов пород по взрываемости сведено до 10 категорий в таблице 1.
Таблица 1– Классификация горных пород по взрываемости для карьеров
Основными критериями разделения горных пород по категориям является удельный расход взрывчатого вещества, который определяется с помощью экспериментальных взрывов и называется расчетным удельным расходом взрывчатого вещества.
Подрывание грунтов и скальных пород на выброс. Подрывание полотна дороги
Подрывание грунтов (пород) на выброс применяется для устройства отдельных воронок, противотанковых рвов, канав, дорожных выемок и котлованов для различных сооружений[2].
В зависимости от размеров и конфигурации (в плане) проектируемых выемок работы по выбросу грунтов (пород) могут производиться:
- взрывами одиночных сосредоточенных или удлиненных зарядов;
- одновременным взрывом нескольких сосредоточенных зарядов, расположенных в один или несколько параллельных рядов;
- одновременным взрывом нескольких удлиненных зарядов, расположенных параллельно друг другу.
Разрушение земляного полотна и покрытий дорог
Земляное полотно разрушают на участках, не имеющих объездов, как например: на высоких насыпях и дамбах, проходящих по болотистым местам, в глубоких выемках, на подходах к искусственным сооружениям, на перекрестках дорог, на участках дорог, проходящих в ущельях и по крутым косогорам. Разрушение земляного полотна производится путем устройства в нем воронок и рвов, а также путем его сброса.
Воронки и рвы в земляном полотне устраиваются взрывом одного или нескольких зарядов. Вес зарядов с учетом различных дорожных покрытий определяется по формуле при показателе действия взрыва n = 2,0÷3,0. Количество зарядов определяется необходимым объемом разрушений и условиями производства работ по выделке зарядных устройств.
Штамповка взрывом
Существует несколько импульсных методов штамповки, среди которых упомянем о штамповке взрывом, штамповке электрическим разрядом в жидкости (электрогидроимпульсной штамповке) и штамповке с помощью силового воздействия импульсного магнитного поля[3].
Благодаря применению импульсных способов штамповки удается добиться выполнения разделительных, формоизменяющих и сборочных операций листовой штамповки. Импульсная штамповка эффективна в сфере мелкосерийного производства. Так как она проводится с использованием частично универсальной оснастки, штамповка ведется с применением жесткой матрицы (без пуансона).
При методике импульсной штамповки воздействие на заготовку внешних сил весьма краткосрочно, происходит в доли миллисекунды, что обуславливает достаточно высокую мощность импульса. Благодаря импульсному характеру приложения внешней силы по завершении воздействия импульса можно наблюдать за пластическим формоизменением заготовки. Это можно объяснить воздействием инерционных сил, которые возникают при протекании импульса.
Благодаря высокоскоростному, импульсному характеру приложения нагрузок к обрабатываемым заготовкам, удается добиться существенного улучшения условий деформирования:
· повышения температуры очага деформации,
· возникновения полезных сил инерции,
· уменьшения сил трения,
· локализации очага деформации.
Эти достоинства приводят к снижению усилия деформирования и улучшению качества штампуемых изделий. Среди преимуществ импульсных штамповок отметим малую металлоемкость используемых установок в сравнении с металлоемкостью стандартных прессовых станков.
Благодаря современному уровню развития химического и энергетического машиностроения и интенсивному развитию ракетной техники повышается значение проведения работ с трудно-деформируемыми высокопрочными и жаропрочными металлами и сплавами. Кроме того, постоянно увеличиваются размеры новых проектируемых деталей, используемых в ракетах и машинах. Потому так повышается важность обработки металлов с помощью импульсных процессов, среди которых и методика штамповки взрывом.
Взрывчатые вещества для штамповки взрывом
Штамповка энергии взрыва осуществляется с использованием медленно действующих (метательных) и быстродействующих (бризантных) взрывчатых веществ. Среди медленно действующих ВВ упомянем о различного рода порохах, смесях горючих газов и сжиженных газах. Быстродействующие ВВ представлены тротилом, аммиачной селитрой, их смесями (аммонитом) и др.
Рисунок 1- Штамповка взрывом
Крупногабаритные детали из листового металла нередко изготавливают с помощью тротила, относящегося к стандартным ВВ. Для выполнения расчетов взрыва бризантных и метательных ВВ пользуются расчетами, соответствующими тротиловым зарядам. Для взрывов бризантных и метательных ВВ пользуются инициирующими ВВ (детонаторами), относящимися к весьма сильнодействующим ВВ (речь идет о гремучей ртути, азите свинца и др.). Для подрыва детонаторов применяется электрический ток или механическое воздействие с помощью удара по капсуле. Из ВВ (например, тротила) получают заряды с помощью отливки, прессования или пластифицирования. Формы зарядов соответствуют формам штампуемых деталей и подбираются экспериментально в виде сферы, цилиндра, конуса, плоской сплошной пластины, перфорированной пластины и др.
Упрочнение взрывом
Сущность метода заключается в воздействии взрывной волны на обрабатываемую поверхность заготовок. Упрочнение при импульсных нагрузках взрывом значительно отличается от обычного упрочнения. Эффект упрочнения зависит от скорости удара. При взрыве в металле могут возникнуть высокие локальные температуры, вызывющие фазовые превращенияв локальных участках. Одновременно с этим действуют процессы, присщие обычному упрочнению при обычных скоростях деформирования[4].
Основные схемы упрочнения энергией взрыва:
Рисунок 2- Способы упрочнением взрывом
а) с укладыванием взрывчатого вещества на повехность детали; б) с использованием передающей среды; в) с метанием пластины на поверхность детали; 1 - деталь; 2 - заряд; 3 - передающая среда; 4 - метательная пластина
Схему а) используют для упрочнения деталей большого сечения, если к ним не предъявляют высоких требований по шероховатости и если предусматривают припуск на обработку поверхности, обработанной взрывом (ж/д рельсы ,звенья цепей экскаваторов) Можно применять и для точных деталей большого сечения. При этом припуск должен быть достаточен для устранения возникающих дефектов, но не должен превышать толщины упрочнённого слоя. При окончательной обработке резанием не допускается высоких температур и разупрочнения поверхности. Эту схему используют для повышения износостойкости, статической и усталостной прочности.
Схемы б) и в) применяют для упрочнения точных и высокоточных деталей, в том числе сложной геометрической формы. Предающая среда защищает обрабатываемую поверхность от повреждений в результате действия взрывчатого вещества, передаёт импульс взрыва, воздействует на обрабатываемую поверхность. Регулирует давление и время действия взрывного импульса. Плотность среды должна быть тем большей, чем больше нужно получить глубину и степень наклёпа и чем выше твёрдость обрабатываемого материала. В качестве передающей среды используют воздух, воду и другие вещества.
Сварка металлов взрывом
С помощью сварки взрывом можно соединять любые металлы, в том числе разнородные. Соединение получается неразъемным и очень прочным, поэтому такая технология получила свое распространение во многих сферах производства. В этой статье мы кратко расскажем, что такое сварка взрывом, какие есть достоинства и недостатки у такой технологии, и какие особенности нужно учитывать[5].
Обычно соединяют две металлические пластины, изображенные на рис.4 . Одна из них называется неподвижной и располагается снизу, а вторая называется подвижной и располагается сверху под небольшим углом. Неподвижную деталь также называют основной, а подвижную- плакирующей.
На верхнюю подвижную деталь кладут взрывчатое вещество и детонатор. Взрывчатое вещество инициируют и образуется взрыв, который приводит в движение подвижную часть. В результате подвижная часть набирает большую скорость и ударяется с неподвижной. Обе детали под действием силы удара деформируются, образуя неразъемное соединение.
Рис. 4 - Сварка взрывом
С помощью сварки взрывом можно получить композитные изделия, а также многоуровневые и биметаллические. При этом изделие будет устойчиво к коррозии и механическим нагрузкам. Несмотря на то, что мы мало что слышим про сварку взрывом, эта технология применяется во многих сферах. Начиная от нефтяной, заканчивая машиностроением. При этом у сварки взрывом есть множество подтипов, а это доказывает, что такая технология очень востребована на современном производстве.
Преимущества и недостатки
У сварки взрывом есть свои плюсы и минусы. Впрочем, как и любого другого метода сварки. Давайте рассмотрим их поподробнее.
Преимущества:
Первый плюс - это высокая скорость сварки. Чтобы получить прочное соединение достаточно нескольких микросекунд. Также с помощью данной технологии можно плакировать стали с особыми физико-химическими свойствами. Плакирование - это покрытие одного металл слоем другого металла. Еще с помощью сварки взрывом можно изготавливать заготовки неограниченного размера, можно делать детали для ковки.
Еще один неоспоримый плюс - простота и дешевизна сварки взрывом.
Недостатки:
Первый минус - теоретический вред от волн, образующихся при взрыве. Если свариваются небольшие детали, то вреда может и не быть. А вот при взрыве крупногабаритных деталей нужно защищать персонал от несчастного случая. Это требует дополнительных расходов на экипировку.
Второй минус - это необходимость допуска к работе только высококвалифицированных сварщиков.
Третий минус- это невозможность автоматизации процесса сварки.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Взрывные работы, в зависимости от сложности делятся на общие и специальные. К общим взрывным работам относятся работы на подземных и наземных поверхностях, связанные с добычей полезных ископаемых или сейсморазведке.
Специальными взрывными работами являются действия, направленные на разрушение мерзлых грунтов, терра-формирование, а также связанные с подводными взрывными работами. Кроме того, разрушение зданий и сооружений, валка леса, борьба с пожарами и другие работы, связанные с применением взрывчатых веществ в научных, исследовательских или прочих целях также относятся к специальным видам взрывных работ. Отдельным, сложным видом работ является производство взрывов для прокладки тоннелей, в том числе при строительстве метрополитена.
Взрывы, которые используются в мирных целях, должны быть, в первую очередь, управляемыми. Поэтому теоретическая база взрывного дела поражает своей серьезностью: теория действия ударных волн на различные препятствия, теории проведения взрывов в сплошных средах и т. д. Учеными было проведено множество исследований, посвященных устойчивости материалов к ударным нагрузкам, кумуляции и действию ударных волн в сплошных средах. Использование взрывов на благо человека требует предельной осторожности и точности расчетов, чтобы взрывная энергия приносила исключительно пользу.
Наибольший вклад в развитие взрывного дела на территории России внес Российский Федеральный Ядерный Центр. На базе Центра была создана всемирно-известная школа взрывников-исследователей, собрано огромное количество данных о реакции различных материалов на взрывные нагрузки, а также накоплен колоссальный опыт экспериментов со взрывами.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Антощенко Н.И., Попов А.Я. Разрушение горных пород взрывом. Учебное пособие. Алчевск- 2005.
2. Электронный ресурс. URL: https://megalektsii.ru/s36184t9.html (Дата обращения 18.03.2021)
3. Антоненков О.Д., Анучин М.А. и др. Штамповка взрывом. Основные теории. 1972.
4. Ю.А. Конон, Л.Б. Первухин, А.Д. Чудновский. Под ред. В.М. Кудинова. Сварка металлов.1978.
5. Применение взрыва в сварочной технике (2005) В.Г. Петушков
Дата добавления: 2022-06-11; просмотров: 125; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!