Экология взрыва

Автор: Гевлич Л.А.

Журнал: Научный форум. Сибирь @forumsibir

Рубрика: Экология

Статья в выпуске: 1 т.5, 2019 года.

Бесплатный доступ

Рассмотрены примеры использования взрывчатых веществ (ВВ) при решении технических задач по ликвидации и предупреждении последствий природных аварийных явлений. Приведены результаты большого взрыва в Медео, прокладки Аму-Бухарского канала, расчистки реки Бурея. Показано, что высокая эффективность и быстрота выполнения взрывных работ, всегда сопровождается уроном, наносимом природе, начиная от получения самих веществ до последствий взрыва. Желание людей преобразовать природу для получения сиюминутных благ оборачивается бедами как для природы в целом, так и для человека, как её части. Предлагается минимизировать объемы использования ВВ применением кумулятивных зарядов. Использование эффекта кумулятивного взрыва позволило при проведении работ в Медео установить плотину в расчетном направлении. Применение кумулятивных зарядов при тушении лесных пожаров при прокладке противопожарных полос позволяет распылять ингибиторы горения для предотвращения дальнейшего распространения огня. Использование кумулятивных зарядов при разрушении льда на водоемах максимально снижает массу ВВ и, соответственно, значительно уменьшает вред их флоре и фауне.

Еще

Взрывчатое вещество, кумулятивный эффект

Короткий адрес: https://sciup.org/140242211

IDR: 140242211

Текст научной статьи Экология взрыва

Первым взрывчатом веществом (ВВ) изобретенным человеком был черный порох. В Китае, Индии, а затем в арабских странах он был известен в древние времена. В Европе его начали использовать для увеселительных праздников в X веке. Для военных целей он начинает использоваться с начала XII века, а уже в XV веке порох широко применяется для разрушения укреплений противника, при осаде Будапешта в 1489 г., в Казани в 1552 г. и т.д.

Впервые для решения технических задач порох был использован в 1548 г при расчистке фарватера реки Неман.

После разработки мощных индивидуальных и смесевых взрывчатых веществ они стали широко использоваться для решения технических задач в различных отраслях промышленности и науки. В настоящее время взрыв применяется для проводки судов в Арктике, в лесном и водном хозяйствах, под землей, но наибольшее применение, по объемам использования, он получил в строительстве.

В истории известен Большой взрыв 1966 года, позволивший создать противоселевую плотину в урочище Медео, способную воспринимать мощные удары грязе-каменных потоков с образованием огромного селе-хранилища, которое вмещает более 6,2 миллиона кубометров селя. Общая масса заряда тротила составляла 5200 тонн, основной заряд составлял 3600 тонн, остальная масса ВВ, с использованием эффекта кумуляции, позволила установить плотину в расчетном направлении [1].

В 1964 г. при прокладке Аму-Бухарского канала для разрушения скального участка был произведен взрыв заряда массой 9320 тонн. В одно мгновение образовался канал длиной 14 километров, глубиной 12 метров.

В конце 2018 – январе 2019 года проведены взрывные работы по расчистке русла реки Буреи. Огромный оползень массой около 34 миллиона тонн грунта почти полностью перекрыл русло реки с угрозой работе крупнейшей электростанции на Дальнем Востоке России. Была проведена серия взрывов общей массой тротила 200 тонн. Наибольший заряд составлял 52 т. 18 февраля 2019 года работы по расчистке реки Буреи были завершены.

В приведенных примерах работ по предотвращению стихийных бедствий или их ликвидации, как и многочисленных аналогичных случаев, рассматриваются только положительные для человека результаты действий взрыва без анализа наносимого вреда окружающей среде.

Грандиозность свершений полностью затмевает урон, наносимый природе. Непосредственно ВВ при его детонации загрязняет природу продуктами взрыва, действует ударная волна, которая распространяется далеко за пределы проведения работ, звуковое воздействие также негативно отражается на людях и животных. При взрывах на поверхности почвы, в шахтах, на карьерах добычи строительных материалов или при прохождении тоннелей образуется большое количество пыли. Состав газообразных продуктов взрыва зависит от химической природы индивидуального взрывчатого вещества или от состава компонентов смесевого ВВ.

Продукты взрыва индивидуальных веществ могут быть определены расчетным путем исходя из их исходной формулы.

Расчетный состав продуктов взрыва в молях на 1 грамм-молекулу тротила, с учетом возможных вторичных реакций между продуктами взрыва, диссоциация углекислого газа и воды, реакция водяного пара и доменного газа: СО 2 – 1,2; СО – 2,0; С – 3,8; Н 2 О – 1,6; Н 2 – 0,9 и N 2 – 1,5 [2].

Инструментальные анализы показали, что состав продуктов взрыва, его теплота зависит от условий, в которых он осуществляется. В качестве примера приведен (по данным Р. Шмидта) состав продуктов взрыва тротила (плотность 1,52) при возбуждении взрыва заряда слабым и сильным инициаторами [3].

Состав продуктов взрыва тротила

Таблица 1

Инициатор

Содержание, моль/кг

С

CO 2

СО

H 2 O

Н 2

CH 4

СmHn

N 2

HCN

С 2 N 2

Слабый

6,6

1,78

18,63

4,25

5,34

0,1

0,9

4,74

1,1

1,2

Сильный

15

5,3

8,79

7,05

1,69

0,03

0,05

5,2

1,4

0,1

Как видно из приведенных данных в продуктах взрыва тротила кроме оксида углерода и сажи содержаться высокоопасные цианистые соединения, выбросы которых, особенно при больших объемах используемой ВВ, наносит серьезный ущерб окружающей среде и здоровью человека. В связи с этим следует отметить, что производство тротила в США в настоящее время прекращено.

Звуковой эффект взрыва в современных условиях помимо дискомфортного действия на людей отрицательно действует и на среду обитания животных, что особенно недопустимо вблизи природоохранительных комплексов.

При взрывных работах на акваториях нередко происходит массовая гибель рыб и морских животных, разрушение флоры. Такие случаи являются результатом опасных проявлений, образующихся при взрывах – гидроударной волны. При взрыве заряда тротила в прилегающем к заряду слое воды давление на фронте гидроударной волны превышает 100 кПа и плотность воды резко возрастает. Рыба гибнет, её количество – неизвестно.

Достоверных данных о количестве погибшей рыбы в зависимости от массы взорванного ВВ и его состава, удаления от центра взрыва и причин поражения в литературе не найдено. При исследовании эффективности проведения сейсморазведки на Черном море в середине прошлого столетия было показано, что при взрыве 100 грамм тротила на расстоянии 15-20 м у неё лопается воздушный пузырь. При подрыве зарядов 1,5 т погибшие рыбы обнаруживались в радиусе 200 м.

Вывод прост: весна – ледоход, заторы, зажоры, взрывы – это массовое уничтожение рыбы в реках и вообще всей природы на проточных водоемах.

Лозунг, приписываемый в бывших школьных учебниках И.В. Мичурину: «Мы не можем ждать милостей от Природы, взять их у нее – наша задача» в настоящее время выглядит кощунственно. Люди слишком много взяли от природы, пора обратиться к выводам «Римского клуба»: «Если человечество не ограничит свои запросы, то его ждут тяжелые времена». Все это относится и к использованию ВВ в так называемых «мирных целях». Прежде всего следует отметить, что само производство ВВ всегда наносит вред природе, подсчет которого невозможен. Во–вторых: взрыв всегда нарушает естественное состояние природы и нарушает жизнь человека. Загрязняется атмосфера, гибнет флора и фауна, причем часто взрывы преследуют только эгоистические планы человека, его минутное жела- ние сделать свое состояние как можно лучше. Следует вспомнить восторги по поводу мгновенной прокладки грандиозного Аму-Бухарского канала, которые сегодня можно завершить словами: поставлена еще одна жирная точка в ликвидации Аральского моря, мы его стерли с лица Земли, более 60 тысяч людей остались без работы, прибрежные, ранее цветущие города опустели, а люди оставшиеся там обречены на болезни, прежде всего от загрязненной пыли осушенного дна моря.

Несколько месяцев тому назад, в СМИ много писалось о героической работе саперов по восстановлению русла реки Бурея, когда по пояс стоя в ледяной воде солдаты смогли выполнить свои задачи. Работа крупнейшей ГЭС Дальнего Востока обеспечена, поселки на реке паводок не разрушит, но при анализе причин схода части сопки в реку высказывались мнения, что причина природных явлений кроется в ошибке проектировщиков по выбору места строительства плотины. О величине вреда реке нанесенному взрывами затора не упоминается, как и о здоровье солдат, но уже есть опасения о возможных повторных неприятных природных явлениях. Люди взрывами пытаются исправить свои ошибки.

Отказаться от использования взрывчатых веществ при решении технических задач: от получения алмазов, упрочнения металла до перфорирования скважин и множества других вопросов, человек в настоящее время не сможет, как отказаться от электричества или автомобиля.

Выход напрашивается один – по возможности разумно пользоваться взрывчатыми веществами, использовать альтернативные источники энергии, например, в сейсморазведке применять пневматические устройства, а также максимально использовать энергию взрыва. В качестве примера можно привести возможность концентрировать её в заданном направлении. Явление известно, и давно используется в военной практике – это кумуляция, когда небольшой заряд пробивает броню.

Эффект кумуляции, примененный при большом взрыве в Медео, позволил значительно снизить количество ВВ при проведении работ.

Патент на полезную модель устройства для разрушения льда предусматривает размещение удлиненного заряда твердого ВВ с кумулятивной выемкой размещенного под кромкой льда в водогазонепроницаемом шланге. При заполнении шланга воздухом обеспечивается расстояние между зарядом и льдом равное размеру образования фокуса кумулятивной струи взрыва непосредственно на подошве льда, что позволяет эффективно разрушать ледяное поле при минимальном использовании ВВ [4]. Значительное уменьшение массы взрывчатого вещества позволяет, соответственно, снизить гибель рыбы и разрушения фауны.

Лесные пожары – бич современного состояния природы и людей во всем мире. Для их тушения или сокращения площади распространения используются все известные методы – от авиаций всех типов до создания противопожарных полос. Для прокладки полос применяется техника, в основном тяжелые машины, или заряды взрывчатых веществ.

При пожарах быстрота выполнения работ обязательна, но и здесь разумная обоснованность действий должна соблюдаться. В патенте №141400 предлагается устройство для тушения лесных пожаров, которое представляет собой линейный заряд взрывчатого вещества с кумулятивной выемкой размещенный внутри водонепроницаемого рукава заполненного раствором ингибиторов горения [5].

Заряды с кумулятивной выемкой позволяют целенаправленно использовать энергию взрыва с достижением необходимого результата по созданию противопожарной полосы, а распыленный ингибитор горения позволит значительно уменьшить работы по предотвращению дальнейшего распространения огня.

В заключении следует отметить, что отказаться от применения взрывчатых веществ при решениях многочисленных «мирных» технических задач в настоящее время невозможно, но необходимо в каждом конкретном случае тщательно предусматривать целесообразность их использования, учитывая негативность воздействия, как на природу, так и на дальнейшую судьбу человека.

Список литературы Экология взрыва

  • Фаин Б. Большой взрыв//Журнал Смена. 1966. № 950.
  • Аксенов В.С., Губин С.А., Любимов А.В. Лабораторный практикум по физике горения газообразных и конденсированных сред, по газодинамике ударных и детонационных волн. Учебное пособие. М.: МИФИ, 20о7. 112 с.
  • Кукин, П. П. К88 Теория горения и взрыва: учеб. пособие. М.: Издательство Юрайт, 2013. 435 с. Серия: Бакалавр. Базовый курс. ISBN 978-5-9916-2722-1
  • Патент на полезную модель № 180186. Устройство разрушения льда на водоемах. Гевлич Л.А., Деморецкий Д. А., Лаптев Н.И., Пойлов В. В.
  • Патент на полезную модель № 141400 Устройство для локализации тушения лесных пожаров. Гевлич Л.А., Деморецкий Д. А., Лаптев Н.И., Пойлов В.В.
Статья научная