Что такое кислородный баланс?. — Студопедия.Нет

Рис.6 Фрикционный маятник для определения чувствительности

ВВ к трению

2.6. Скорость и виды взрывчатых превращений [1,6,9]

Цель изучения реакции взрывчатого превращения следующая. Зная начальное и конечное состояние взрывчатой системы, можно определить количество освобождающейся энергии, что необходимо для оценки ожидаемого действия взрыва.

Все малоустойчивые взрывчатые системы, которыми являются ВВ, при взрыве превращаются в химически устойчивые системы, причем это превращение может протекать с различной скоростью.

Под скоростью взрывчатого превращения принято понимать быстроту распространения этого явления по массе ВВ. Скорость взрывчатого превращения при благоприятных условиях (однородных) для данного ВВ является величиной постоянной. Однако она колеблется в больших пределах в зависимости от влияния различных факторов, точнее, от совокупного влияния этих факторов. Такими факторами являются: химическая природа ВВ, плотность ВВ, диаметр заряда, величина частиц ВВ, а также (для ВВ, содержащих аммиачную селитру) содержание влаги.

Как известно, существуют две формы быстрого химического превращения – горение и детонация. Они имеют различные скорости распространения и механизмы передачи тепла из зоны реакции к новым порциям ВВ, вступающим в реакцию.

Скоростью горения ВВназывают скорость перемещения фронта границы превращения по взрывчатому веществу в направлении, перпендикулярном к поверхности заряда. (Нельзя путать это понятие с распространением пламени вдоль поверхности заряда — процессом, имеющим самостоятельное значение и играющим большую роль во внутренней баллистике стреляющих систем). Она измеряется в единицах длины в секунду. Иногда горение характеризуют массовой скоростью, определяемой как количество сгоревшего вещества в граммах на единицу площади сечения заряда за единицу времени (г/см²). Процесс зависит от характера химической реакции, протекающей в ВВ, и скорости передачи тепла к новому, прогреваемому слою. Скорость горения в зависимости от условий меняется в больших пределах (от долей миллиметра до нескольких метров в секунду) даже у одного и того же вещества. Опытным путем установлено, что дымный порох при плотности 1,9 г/см³ и давлении 1 кГ/ см² горит со скоростью 0,8см/сек, а при давлении 2500 кГ/ см² скорость горения достигает 10,9 см/сек. Шашка прессованного тротила весом 400г и высотой (длиной) 10 см при плотности 1,59 г/см³ и давлении 1 кГ/ см² сгорает за 15 мин, а если предельно увеличить давление в замкнутой среде, то скорость горения достигнет скорости взрыва (6800м/сек).

Процесс горения распространяется по массе взрывчатого вещества за счет передачи тепловой энергии от слоя к слою благодаря теплопроводности, а также излучения тепла газообразными продуктами горения.

Взрывчатое превращение дробящих (бризантных) ВВ, какими являются все современные промышленные ВВ, происходит в форме детонации.

Чрезвычайно быстрое распространение взрыва, обусловленное прохождением ударной волны по массе ВВ, измеряемой несколькими тысячами метров в секунду, называется детонацией. (Детонация ‑ частный случай взрыва).

Детонационное превращение объясняется гидродинамической теорией.

Гидродинамическая теория детонации впервые высказана русским ученым Михельсоном в 1890 г. и в значительной мере разработана и дополнена работами советских ученых Н.Н. Семенова, Ю.Б. Харитонова, Я.Б. Зельдовича, Г.И. Покровского, О.Е. Власова, Л.Д. Ландау, К.П. Станюковича и др. Эта теория, в свое время разработанная для газов, оказалась в большинстве основных положений применима и к конденсированным ВВ.

В основу гидродинамической теории положен принцип распространения по массе ВВ ударной волны сжатия, проходящей со сверхзвуковой скоростью.

Согласно этой теории, распространение ударной волны по заряду ВВ происходит за счет энергии реакции химического превращения или разложения. В зоне непосредственного воздействия ударной волны слои ВВ сжимаются, разогреваются и начинают быстро реагировать, превращаясь в продукты взрыва. Таким образом, по взрывчатому веществу распространяется стационарная затухающая волна, обеспечивающая реакцию вещества заряда за счет ударного разогрева — эта волна называется детонационной волной. Заканчивается эта волна условной границей, называемой плоскостью Чемпена Жуге. Скорость распространения детонационной волны называется скоростью детонации (тысячи метров в секунду). Высокая скорость распространения детонационной волны по заряду ВВ вызывает скачкообразное возрастание параметров (давление, температуры, объема) как во фронте детонации, так и в ударной волне.

Устойчивой детонация является тогда, когда процесс взрывчатого превращения распространяется по всему заряду с одинаковой, максимально возможной скоростью, присущей этому ВВ в данных условиях. При нарушении этого процесса детонация становится неустойчивой. Все промышленные ВВ, применяемые при взрывных работах, должны обладать устойчивой детонационной способностью. При неустойчивой детонации возникает опасность неполного взрыва, выгорания части заряда или частичный его разброс.

Устойчивость детонации зависит от диаметра патронов шашек, плотности ВВ, содержания влаги, химического состава, физического состояния, срока и условий хранения, мощности начального импульса.

Наименьший диаметр удлиненного заряда, зависящий от состава ВВ, физического состояния и условий взрыва, при котором может еще протекать устойчивая детонация ВВ, называется критическим. Диаметр заряда, по достижении которого скорость детонации не увеличивается, называется диаметром детонации.

Взрыв одного заряда ВВ может вызвать детонацию другого, расположенного на определенном расстоянии. Подобные явления принято называть взрывом или детонацией через влияние.

Отметим также явление взрывного горения, которое протекает со скоростью сотни метров в секунду. К примеру, в определенных условиях, это может происходить с дымным порохом. Детонация ВВ и взрывное горение могут быть объединены общим понятием взрыв.

Существуют также такие виды превращения, как медленный термический распад, который происходит при нагревании ВВ ниже температуры вспышки, значения которой лежат в пределах 160-300°С (основой реакции является мономолекулярный распад), и медленное выгорание взрывчатого вещества, носящее название дефлаграции —имеет место в шахтах при повышенном давлении.

2.7. Фугасное, бризантное и кумулятивное действие взрыва [6]

Под фугасным действием взрыва подразумевают общую работу, которую могут совершить газы, образовавшиеся при взрыве.

Работоспособность, бризантность и явление кумуляции относятся кчислу основных свойств взрывчатых веществ, имеющих большое практическое значение при ведении взрывных работ.

Свойство ВВ при взрыве разрушать определенный объем породы называется работоспособностью.Работоспособность главным образом зависит от объема газов и количества теплоты, образующихся при взрыве данного ВВ.

Газообразные продукты взрыва, сильно сжатые и нагретые до высокой температуры, при расширении производят работу. Эта работа определяется экспериментально при помощи свинцовой бомбы.

Бомба представляет собой цилиндр (рис.7), отлитый из рафинированного свинца диаметром и высотой,равными 200 мм. Вдоль оси цилиндра имеется канал глубиной 125 мми диаметром 25 мм. Первоначальный объем канала измеряют с точностью до 1 см³, наливая воду из градуированного сосуда. После этого 10 г испытуемого ВВ заключают вместе с электродетонатором в гильзу из оловянной фольги или пергаментной бумаги и размещают на дне канала свинцовой бомбы. Проводники электродетонатора выводятся на поверхность, а свободная часть канала до краев заполняется мелкозернистым сухим песком. Затем производится взрыв навески испытуемого ВВ. В результате взрыва канал принимает грушевидную, форму; он очищается от всех остатков, и его объем вновь измеряют с точностью до 1 см³,заливая водой из градуированного сосуда.

Рис.7. Свинцовая бомба для определения работоспособности ВВ: а – до взрыва, б – после взрыва;1-ВВ; 2-забойка; 3-электродетонатор

Разность объемов канала свинцовой бомбы до взрыва и после него характеризует работоспособность данного ВВ в кубических сантиметрах. Эта проба для испытания работоспособности ВВ была предложена Трауцлем и, несомненно, представляет собой условность, которая, однако, дает возможность определять относительную характеристику разрушающих способностей различных ВВ в районе расположения данного заряда.

Способность ВВ при взрыве дробить на более или менее мелкие части плотную среду, окружающую заряд, называется бризантностью. Она является неизменным свойством ВВ и колеблется в зависимости от состояния ВВ, условии взрыва и прежде всего от скорости взрывчатого превращения ВВ. Например, порошкообразный тротил имеет дробящее действие меньше, чем прессованный или плавленый тротил. Бризантность ВВ принято оценивать величиной обжатия свинцового цилиндрика при взрыве заряда, которая выражается в уменьшении высоты последнего в миллиметрах. Для проведения испытания берут свинцовый цилиндрик (рис.8) высотой 60 мми диаметром 40 мм, который ставят на стальную плиту толщиной не менее 20 мм, а на верх цилиндрика накладывается стальная пластинка толщиной 10 мми диаметром 41 мм. Сверху стальной пластинки устанавливается заряд испытуемого ВВ в бумажной оболочке с капсюлем-детонатором весом 50 г, затем производится взрыв. Энергия взрыва — резкий толчок на стальную плиту, которая, в свою очередь, сжимает свинцовый цилиндрик. После этого измеряют высоту цилиндрика в четырех диаметрально противоположных точках и подсчитывают среднее значение из этих измерений.

Эта проба для испытания бризантности ВВ была введена Гессом и являетсяусловной, как и проба, предложенная Трауцлем. По Методу Гесса можно получать относительные характеристики разрушающих способностей различных ВВ, которые проявляются непосредственно в районе твердой среды, окружающей заряд. Среда может быть представлена металлом, бетоном, горными породами и др.

Рис. 8. Испытание ВВ на бризантность:

1- свинцовый цилиндрик; 2- стальная плита; 3- стальная пластина;

4 – заряд ВВ; 5- детонатор;6- огнепроводный шнур;

7-свинцовый цилиндрик

Кумуляцией называется явление при взрыве, заключающееся в повышенном действии взрыва заряда ВВ определенной формы, достигаемое увеличением или скоплением направленных масс взрывчатого превращения, которые, разлетаясь первоначально по нормали к поверхности кумулятивной выемки заряда ВВ, встречаются примерно у ее оси, уплотняются и приобретают большую скорость. Впервые кумуляция была обнаружена в 1864 г. М.М. Боресковым, а в 1865 г. использована Д.И. Андриевским при создании капсюля-детонатора.

В 20-х гг. прошлого столетия М.Я. Сухарский положил начало изучению этого явления, а в дальнейшем М.А. Лаврентьев и Г.И. Покровский научно обосновали теорию кумуляции.

Кумулятивное действие осуществляется при помощи выемки, сделанной в основании заряда ВВ.

Направленное действие взрыва кумулятивного заряда можно проследить на следующем примере (рис.9). Если на стальную плиту небольшой толщины поставить два цилиндрических заряда ВВ одинокого объема, причем один заряд сплошной, а другой с конической выемкой в нижней части, противоположной детонатору, то при взрыве сплошного заряда образуется вмятина, а при взрыве заряда с конической выемкой, меньшего по весу, плита пробивается насквозь.

Такое сосредоточение действия взрыва объясняется тем, что газообразные продукты взрыва, движущиеся от поверхности конуса, встречаются на его оси и образуют плотную тонкую струю. Пробивное действие значительно усиливается, если выемка в заряде облицована тонкой металлической оболочкой. Кумулятивная струя, вызванная взрывом такого заряда, при высокой температуре под большим давлением плавит металл, включая его в себя, выбрасывается со скоростью 12-16 км/сек и пробивает сталь.

Мощность кумулятивной струи зависит от размеров конусообразной или сферической выемки в заряде, формы и плотности заряда и от применяемого ВВ.

Рис. 9. Пробивное действие фигурно пропорционального

и кумулятивного зарядов:

1- стальная плита; 2- фигурно-пропорциональный заряд;

3- кумулятивный заряд с конической выемкой;

4- вмятина; 5- сквозная пробоина

Более эффективны кумулятивные выемки, длина которых не превышает половины длины заряда, а толщина стенки торцовой части основания выемки равна ¹/₆ поперечника заряда (рис.10).

Рис. 10. Схема кумулятивной выемки в заряде

Явление кумуляции используется при изготовлении капсюлей-детонаторов и электродетонаторов путем устройства вогнутости в донышке гильзы, увеличивающей инициирующее действие.

2.8. Основные свойства взрывчатых веществ (ВВ) [5,6,9,11]

Плотность ВВ– отношение веса вещества в граммах к занимаемому им объему в кубических сантиметрах.

Заводы изготовители выпускают промышленные ВВ в прессованном, плавленом, пластичном, порошкообразном и жидком видах, в результате чего они имеют различную плотность и подразделяются на монолитные тела и сыпучие массы. Поэтому принято различать две основные плотности: действительную и гравиметрическую.

Действительной плотностью называется отношение веса ВВ к занимаемому им объему с учетом полного отсутствия воздушных промежутков в этом объеме. К действительной плотности можно отнести плотность кристаллического вещества, жидкого нитроглицерина, налитого в какой-либо сосуд, при условии заполнения всего объема, или застывший после расплавления тротил.

Гравиметрической плотностью называется отношение веса ВВ к занимаемому им объему с учетом наличия воздушных промежутков между кристаллами или зернами ВВ в этом объеме. Гравиметрической плотностью обладают следующие порошкообразные ВВ: аммониты, тротил, дымный порох и др.

Действительная плотность определяется при помощи пикнометра и ареометра, гравиметрическая — денситометром.

Существуют также понятия оптимальной и критической плотности.

Оптимальная плотность – это такое соотношение массы ВВ к объему, при котором достигается наибольший эффект при взрыве ВВ.

Критическая плотность – плотность, при которой еще возможна устойчивая детонация. При дальнейшем увеличении плотности выше критической детонация затухнет.

Все взрывчатые вещества обладают присущими им оптимальными плотностями; изменения последних в сторону снижения или повышения ухудшают качества ВВ и даже лишают их способности взрываться. Увеличение плотности до определенного предела повышает концентрацию энергии ВВ в единице объема, скорость детонации ВВ (табл. 7), степень дробления горной породы и качество образования в ней упругих колебаний.

Таблица 7

Влияние плотности на скорость детонации ВВ (м/сек)

Плотность ВВ имеет большое практическое значение при взрывных работах. При равных условиях возбуждения упругих колебаний в горных породах для ВВ большой плотности требуется горная выработка (шурф, скважина) меньшего объема, чем для того же ВВ небольшой плотности.

В настоящей главе рассмотрим понятие плотности заряжания, которая имеет существенное значения при взрывных работах.

Плотностью заряжания называется отношение веса ВВ к объему зарядной камеры; при этом учитывается только объем шурфа или скважины, не занятый забоечным материалом. При размещении зарядов в воздухе или в водоеме зарядная камера условно будет равна объему размещенного заряда.

Плотность заряжания обусловлена теми же соотношениями, что и плотность, ВВ. Представление о плотности заряжания дает возможность судитьо том, какое количество ВВ приходится на единицу объема зарядной камеры. Исходя из этого представления, при необходимости можно увеличивать или уменьшать мощность взрыва, так как последняя зависит от плотности заряжания. Наряду с этим большое значение имеет коэффициент заряжания, который представляет собой безразмерную величину, характеризующую степень заполнения шурфа, скважины и других камер взрывчатыми веществами. Коэффициент заряжания определяет отношение фактического объема заряда ВВ (в шашках, патронах, пакетах) к не занятому забойкой объему зарядной камеры, в которой он помещен. Эта величина дает представление о том, насколько рационально использован объем зарядной камеры. Если величина коэффициента заряжания равна 0,60, то зарядная камера использована только на 60% своей емкости. Полное использование зарядной камеры резко повышает эффективность взрыва, как это видно из табл. 8.

Таблица 8

Зависимость начального давления газов при взрыве от коэффициента заряжания

Получить коэффициент заряжания, равный единице, практически невозможно, так как в процессе заряжания образуются зазоры между зарядом и стенками скважины, а также между шашками тротила или патронами аммонита внутри заряда.

Максимальное использование коэффициента заряжания создает значительную экономию расхода ВВ и снижает затраты на бурение взрывных скважин и подготовку других зарядных камер.

Все взрывчатые вещества представляют собой неустойчивые химические соединения, в силу чего даже при идеальных условиях хранения с истечением установленного срока они стареют и в определенной степени начинают разлагаться. Процессы разложения ВВ происходят с различными скоростями. Малостойкие ВВ разлагаются быстрее, а стойкие — медленнее. Первоначально разложение протекает с весьма незначительной скоростью, с течением времени скорость увеличивается и бурная реакция приводит отдельные ВВ к самовоспламенению и даже взрыву. Все новые взрывчатые вещества и ВВ, находящиеся в обращении, проверяются на стойкость для установления гарантийного срока их хранения и безопасного использования в промышленности.

Способность ВВ сохранять в течение длительного времени практически неизменными их физико-химические(взрывчатые) свойства называется стойкостью взрывчатых веществ. Различают два вида стойкости — физическую и химическую.

Физическая стойкость находится в зависимости от ряда физических свойств вещества: летучести, гигроскопичности, сохранения без изменения плотности и однородности частиц в составе их общих способностей, сохранения физического состояния. Особенно большое влияние на физическую стойкость ВВ оказывает гигроскопичность. Ею обладают аммиачно-селитренные ВВ, она вызывает в них слеживание, снижение чувствительности к начальному импульсу и даже полную потерю взрывчатых свойств.

Явление эксудации (выделение жидких составляющих), к примеру у динамита, повышает опасность обращения с ним.

Химическая стойкость зависит от химической природы взрывчатого вещества, которая выражается главным образом в прочности взаимосвязи его молекул, способности их в той или иной степени реагировать на внутренние и внешние воздействия, и от наличия определенных примесей. Такие вещества, как тротил, дымные и бездымные пороха, относятся к числу химически стойких, и при нормальных условиях хранения они способны длительное время сохранять свои качества. Наоборот, динамиты, нитроглицерин и пироксилин при тех же условиях хранения довольно скоро начинают разлагаться, теряя свои качества.

Примеси с различными свойствами по-разному влияют на стойкость ВВ: одни повышают ее, а другие понижают. Примеси, повышающие стойкость, обладают способностью легко вступать в химическую реакцию с примесями, ускоряющими процесс разложения вещества, например, с остатками кислот или продуктами разложения. Вступая в реакцию с ускорителями разложения, они парализуют их действие, но не останавливают процесс распада молекул взрывчатого вещества, а только в некоторой степени замедляют его. Примеси, понижающие стойкость, обладают каталитическими свойствами, ускоряющими процесс разложения ВВ; к ним относятся следы свободных кислот и окислы азота.

Примеси, способные замедлять процессы разложения взрывчатых веществ и тем самым повышать их стойкость, называются стабилизаторами. Наиболее распространенными стабилизаторами являются: дифениламин,этиловый спирт, ацетон, углекислый аммоний и др.

Химическая стойкость взрывчатых веществ определяется различными методами. Все методы основаны на искусственном процессе разложения взрывчатых веществ при нагревании.

По энерговыделяющим (ЭК) композициям [11] дается следующее описание физико-химических свойств.

Водоустойчивость — способность ЭК сохранять взрывчатые свойства в водной среде. Вода растворяет твердую фазу окислителя или разбавляет насыщенный раствор, флегматизируя ЭК, что приводит к потере взрывчатых свойств. Мерой водоустойчивости служит время пребывания ЭК в воде, в течение которого ЭК снижает свои взрывные свойства на определенный процент.

Испытания на водоустойчивость проводятся следующим образом: ЭК в количестве, требуемом для взрыва, погружается в шпур и заливается водой. Через определенный промежуток времени (от нескольких минут до нескольких часов) происходит взрыв.

Таблица 9

Алюминия и аммиачной селитры

Энерговыделяющие композиции на основе

Лучший способ защиты ЭК от воды — желатинизирование водного раствора окислителя с последующим добавлением (при помешивании) в гелеобразную массу алюминиевого порошка или пудры. Желатинизаторами (гелеобразующими агентами) служат набухающие в воде синтетические или природные полимеры — соли карбоксиметилцеллюлозы, поликриламид. Для превращения вязкой льющейся массы в резиноподобное вещество желатинизатор «сшивают», т.е. соединяют молекулы углеводородов мостиками из атомов поливалентных металлов (хрома, сурьмы, алюминия, бора).

Реология, или вязкость, ЭК определяется соотношением твердой и жидкой фазы, наличием желатинозатора и сшивающих агентов. При содержании воды менее 15% ЭК представляет собой пастообразное вещество. При использовании в качестве горючего материала алюминиевой пудры пастообразное состояние при концентрации алюминия свыше 2Q%. Быстрое пастообразование происходит благодаря высокой удельной поверхности пудры и размыванию жидкой фазы по ее поверхности. Увеличение содержания воды приводит к образованию свободнольющихся ЭК.

Введение поликриламида придает таким составам резиноподобное состояние. Получение такого состояния в аммиачно-селитровых ЭК происходит за счет дополнительной «сшивки» поликриламида двухромовокислым калием (0,1%) и серноватистокислым натрием (0,2%).

Увлажняемость или гигроскопичность — способность материалов поглощать влагу из окружающей среды. Гигроскопичность характеризуется величиной гигроскопической точки, отношением упругости водяных паров над насыщенным раствором к упругости водяных паров, насыщающих воздух при той же температуре.

Гигроскопическая точка выражается в процентах относительной влажности и характеризует состояние вещества, при котором оно не подсыхает и не увлажняется. Чем выше гигроскопическая точка вещества, тем менее оно гигроскопично. Окислители ЭК гигроскопичны, например, точка гигроскопичности аммиачной селитры при 25°С ‑ 62,7%,а у большинства ВВ и ЭК, изготовленных на ее основе, ‑ 60 — 80%. Это обстоятельство способствует слеживаемости, снижает сыпучесть, ухудшает детонационные свойства. Лучший способ защиты — полиэтиленовая пленка, прорезиненная бумага, бумага, покрытая парафином. Борьба с увлажняемостью затрудняет использование ВВ на основе гигроскопических солей. ЭК, изготовленные на этих же солях, такими недостатками не обладают, наоборот, их специально увлажняют, делая более безопасными без снижения работоспособности в зоне ЭХВ.

Слеживаемость — способность порошкообразных взрывных веществ терять при хранении сыпучие свойства и превращаться в плотную сплошную массу -связана с увлажнением и рекристаллизацией водорастворимых компонентов. При высыхании или понижении температуры из насыщенного раствора выделяются новые кристаллы, цементирующие массу в плотный конгломерат, ВВ уплотняются. Слеживаемость возникает также в результате полиморфных превращений в увлажненной аммиачной селитре при 35 °С.

При производстве ВВ на основе аммиачной селитры влажность и температура строго регламентируются. ЭК не требуют специальных мер для предотвращения слеживаемости, при добавлении воды они принимают кашеобразное состояние, гарантирующее безопасность и эффективную работу.

Уплотненность напрямую связана с растворением твердой фазы окислителя. На практике она имеет двойное значение. Вода флегматизирует состав. Однако в случае проведения реакции при постоянном объеме плотность энергии и давления возрастают из-за включения потенциальных сил отталкивания.

Уплотненность связана с высыханием состава и кристаллизацией селитры, что крайне нежелательно. В порошкообразных ВВ повышенная уплотненность может привести к потере детонационной способности. ЭК всегда должны находиться во влажном состоянии.

Расслоение— это разделение состава на составляющие части в зависимости от внешних условий или самопроизвольно, что приводит к снижению или потере ВВ и ЭК взрывчатых свойств. Расслоение характерно для составов, компоненты которых различаются по плотности, форме, размерам частиц, агрессивному состоянию. При большом содержании жидкой фазы происходит оседание более твердых компонентов.

Такие составы должны желатинизироваться и «сшиваться» Если ЭК находится в упаковке, то при ее повреждении жидкая фракция вытекает, ЭК становится взрыво- и пожароопасным. Расслоение характерно и для ВВ.

В игданитах жидкость стекает в нижние слои, у водосодержащих ВВ твердые частицы осаждаются и скапливаются в нижних слоях. ВВ и ЭК для предотвра­щения расслоения загущаются и структурируются твердыми агентами.

Летучесть— способность компонентов испаряться в процессе хранения и применения. В некоторых ВВ улетучиваются нитроэфиры, горючие материалы испаряются в игданитах, а вода — из ВВВ. ЭК в виде испарения теряют воду и органическое горючее. В результате эти вещества становятся пожаро- и взрывоопасными.

Химическая стабильностьопределяет качество порохов ВВ, ЭК, ВВВ; характеризует скорость разложения состава, ускорить который могут продукты распада и примеси. Сохранение порохов, ВВ, ЭК, ВВВ низкой стойкости, изготовленных с нарушением технологического процесса, может привести к взрыву.

Для нейтрализации действия продуктов распада и входящих в них примесей необходимо точно знать составляющие компоненты, технологию изготовления конкретного вещества и только после этого вводить стабилизирующие добавки.

Алюминий в составе аммиачно-селитреных ВВ стали применять только в начале 60-х гг., когда нашли способ предотвращения реакции взаимодействия алюминия с водой. В ряду электрохимических потенциалов алюминий стоит ниже водорода, поэтому имеет место реакция

2AL ЗН₂О = AL₂O₃ ЗН₂.

Примеси меди и железа существенно ускоряют взаимодействие алюминия с растворами щелочей и соляной кислоты. Один из основных способов достижения химической стабильности ‑ введение буферной смеси NaOH: KH₂PO₄ (1:29).

Карбамид пассивирует алюминий и обеспечивает необходимую химическую стойкость. Стабильность состава, содержащего алюминий, возрастает с увеличением размера частиц алюминия.

При нагревании примеси по-разному влияют на разложение селитры. Хроматы, хлориды и соединения кобальта действуют каталитически, карбамид и сульфаты проявляют ингибирующее действие, нитраты металлов, окись алюминия, двуокись кремния влияния не оказывают. Органические вещества снижают термостойкость селитры.

При изготовлении ЭК выдерживается процентное содержание воды не менее 5%.

Чувствительность к механическому воздействию (удару, трению, встряхиванию, неосторожному перемещению).

Чувствительность к удару определяется на копрах. Груз падает с определенной высоты на наковальню, на которой располагается прибор № 1 или № 2 с навеской испытуемого состава. Прибор № 1 состоит из металлического поддона, направляющей обоймы и двух поршеньков, между торцами которых помещается навеска 0,02 — 0,05 г исследуемого состава. Поршеньки точно пригнаны к каналу обоймы и не позволяют составу растекаться. Прибор № 2 имеет кольцевую (объемную) канавку на уровне расположения навески, что позволяет оценить чувствительность состава в условиях его течения. Чувствительность состава к удару оценивается по частоте взрывов в стандартном приборе и по нижнему пределу.

Безопасность ВВ и ЭК связана с детонационной способностью, возникновением быстрой химической реакции и незатухающей ударной волны. Простые виды воздействия ‑ удар, трение, нагрев ‑ легко возбуждают детонацию в инициирующих взрывчатых веществах, для которых свойственно быстрое нарастание химической реакции и давления в очаге первичного разогрева.

Во вторичных бризантных ВВ возбуждение осуществляется за счет ударно-волнового воздействия инициирующего ВВ. Детонационная способность оценивается критическим диаметром. Например, сухая порошкообразная селитра (1 г на см²) в стеклянной трубке имеет устойчивую детонацию при диаметре 100 мм, а в стальной трубке с толщиной стенок 20 мм критический диаметр – 7 мм.

Бризантные ВВ характеризуются взрывчатым превращением, называемым детонацией, протекающим со скоростью порядка нескольких километров в секунду.

Тротил (тринитротолуол) C₇H₅(NO₂)₃ является продуктом тройной нитрации толуола.

Его нередко называют тол или сокращенно ТНТ. Основные продукты для получения тротила: толуол, азотная и серная кислоты.

Тротил – кристаллическое вещество желтоватого цвета; выпускают его заводы в виде тонких чешуек (чешуированный), в форме прессованных шашек и литых зарядов, специально предназначенных для сейсморазведки. Прессованные шашки тротила имеют вес 200, 300 и 400 г, а литые специальные заряды ‑ 2,5 — 2,6кг. По заявке заказчика вес шашек и специальных зарядов может быть изменен в меньшую или большую сторону.

Удельный вес тротила 1,66, плотность около 0,9—1 г/см³. Он хорошо прессуется до плотности 1,6 г/см³ , а литые заряды тротила имеют плотность 1,55 — 1,59 г/ см³. Температура затвердения химически чистого тротила 80, 85°С, а в отдельных случаях допускается затвердение тротила при температурах не ниже 80°С.

Теплота взрыва тротила 1010ккал/кг, работоспособность 285 см³, бризайтность 22 — 26 мм,при плотности 1,0 г/см³ температура взрыва достигает 3000°С, скорость детонации 5500— 6800 м/сек. Тротил мало гигроскопичен и практически не растворим в холодной воде. При кипении воды растворимость его достигает 0,15%. Тротил хорошо растворяется в спирте, бензоле, толуоле и в ацетоне. Под действием солнечных лучей тротил буреет, но образовавшийся поверхностный слой продуктов превращения защищает его от распространения реакции вглубь. Тротил ‑ химически стойкое взрывчатое вещество. Длительное нагревание до 130°С почти не изменяет его взрывчатых качеств. Температура вспышки тротила 290°С. Воспламенившийся тротил на открытом воздухе горит спокойным сильно коптящим пламенем и не взрывается в количестве до 200 кг, а иногда и больше (в зависимости от температуры и скорости движения воздуха). В замкнутом пространстве горение даже небольшого количества тротила переходит во взрыв. Тротил мало чувствителен к механическим воздействиям. Чувствительность его к удару на копре при грузе 10 кги высоте падения 25см составляет 4 — 8% взрывов.

Тротил имеет отрицательный кислородный баланс (-74), в связи с чем при взрыве образуется большое количество окиси углерода, поэтому он используется в чистом виде только на открытых горных работах.

Восприимчивость тротила к детонации зависит от его физического состояния. Прессованный тротил детонирует от капсюля-детонатора, а для литого необходим более мощный детонатор, в качестве которого обычно используют промежуточный заряд в виде шашки прессованного тротила. Физическое состояние тротила влияет также па критический диаметр распространения детонации.

Гранулотол (гранулированныйтротил). Применяют только в водной среде или в растворе аммиачной селитры. При заполнении водой воздушных промежутков между гранулами возрастает плотность заряжания до 1,3 г/см³, улучшаются условия детонации, увеличивается эффект взрыва. Растворение в воде аммиачной селитры повышает энергию взрыва на счет взаимодействияпродуктов детонации тротила с кислородом селитры. Для возбуждениядетонации гранулированного тротила требуется промежуточныйдетонатор.

Применение гранулотола для сейсмической разведки может быть эффективно при необходимости полного использования объема скважины, особенно для котловых зарядов.

Алюмотол. Гранулированный сплав тротила с алюминиевым порошком. Гранулы имеют серебристый цвет и диаметр 3 — 5 мм. Введение алюминия повышает энергию взрыва и работоспособность тротила. Алюмотол, выпускаемый промышленностью, содержит 15% алюминия. По взрывным характеристикам он превосходит гранулотол (см. табл. 8). Так же, как и гранулотол, алюмотол целесообразно применять в водонаполненном состоянии или в водном растворе аммиачной селитры, где он устойчиво детонирует в зарядах диаметром 30 мм. Для инициирования взрыва алюмотола используют промежуточный детонатор. Алюмотол применяют в скважинах с проточной водой.

Гексоген(CH₂NNO₂)₃ (циклотриметилентринитрамин). Высокобризантное взрывчатое вещество более мощное, чем тротил. Белое кристаллическое вещество без вкуса и запаха. Токсичен, удельным вес около1,8. Технический гексоген имеет вид мелкокристаллического порошка, который трудно прессуется, поэтому его применяют с небольшим содержанием флегматизатора, способствующего улучшению прессуемости и снижающего чувствительность гексогена к внешним воздействиям. Флегматизированный гексоген легко прессуется до плотности 1,66 г/см³ и для отличия окрашивается в красный цвет.

Температура плавления химически чистого гексогена 203°С, технического 201°С. В общих условиях при плавлении гексоген разлагается. Гексоген негигроскопичен и практически не растворим в воде, слабо растворяется в спирте и хорошо в ацетоне; с металлами он не вступает во взаимодействие.

Гексоген — высокостойкое ВВ, температура вспышки 230°С; от пламени загорается и горит ярким шипящим пламенем. Он относится к числу очень мощных ВВ и детонирует со скоростью 8380 м/сек; температура взрыва 3850°С. Работоспособность гексогена 490 см³, бризантность заряда (весом 25 г) 18 мм, теплота взрыва около 1400 ккал/кг, объем газов взрыва 900 л/кг.

Чистый гексоген используют в основном для снаряжения детонаторов и детонирующих шнуров. Флегматизированный гексоген в виде прессованных шашек успешно применяется для прострелочно-торпедировочных работ: заряды ‑ для кумулятивных перфораторов, для торпед ТШ и т. п.

Гексоген входит в состав некоторых взрывчатых смесей.

Таблица 13

Свойства бризантных взрывчатых веществ

Таблица 14.

Свойства бризантных взрывчатых веществ

* ‑ плавится с разложением;

** ‑ При плотности 1,3 г/см³.

Октоген(CH₂NN0₂)₄. Аналог гексогена. По свойствам близок к гексогену, но отличается большей плотностью, более высокой температурой плавления, а также несколько более высокой термостойкостью. В чистом виде обладает высокой чувствительностью (выше гексогена). Применяется как мощное термостойкое ВВ в термостойких средствах взрывания и других изделиях для скважин с высокой температурой забоя. Флегматизированный октоген применяют в кумулятивных зарядах.

Тетрил С₆Н₂((NО₂)₃N(СН₃)NО₂ (тринитрофенилметилнитрамип) — вещество, исходным продуктом для получения которого являются диметиланилин, серная и азотная кислоты.

Диметиланилин представляет собой жидкость светло-желтого цвета с сильным специфическим запахом, кипящую при 192°С и имеющую удельный вес около 0,96. Он получается синтетическим путем из бензола.

Тетрил имеет цвет своего компонента – диметиланилина – светло-желтый. Он представляет собой кристаллическое вещество с удельным весом 1,78 и плотностью 0,9—1,0 г/см³; легко прессуется до плотности 1,60—1,65 г/см³. Температура затвердения химически чистого тетрила 128,5°С, а технического 127,7°С. Тетрил плавится с последующим разложением при температуре 131,5°С, а температура вспышки его около 195°С. Тетрил практически негигроскопичен и не растворим в воде; он плохо растворяется в спирте, свободно растворяется в бензоле, дихлорэтане и особенно хорошо в ацетоне.

C металлами тетрил не вступает во взаимодействие. Чувствительность тетрила к удару по стандартной пробе на копре 50—60% взрывов.

При максимальной плотности 1,68 г/см³тетрил хорошо детонирует от капсюля гремучей ртути весом 0,54 г со скоростью 7700 м/сек. При плотности 1,63г/см³тетрил детонирует от 0,29 г гремучей ртути со скоростью 7200 м/сек. Температура взрыва 3915°С, работоспособность 380 см³, бризантность 21‑22 мм.Объем газов взрыва 742 л/кг, теплота взрыва 1078 ккал/кг.

От пламени тетрил загорается и затем энергично горит с возможным переходом во взрыв. Тетрил применяется в качестве вторичного инициатора в капсюлях-детонаторах, электродетонаторах и в виде прессованных шашек для возбуждения детонации в менее чувствительных ВВ при взрывах в скважинах.

ТэнC(CH₂ONО₂)₂ (пентаэритриттетранитрат). Высокобризантное ВВ, белое, кристаллическое, без запаха. Плавление его сопровождается медленным разложением. Хорошо прессуется до плотности 1,6 г/см³. Химическая стойкость сравнительно высока. Не гигроскопичен и не растворим в воде. В небольших количествах на открытом пространстве сгорает спокойно, если вещества более 1 кг, горение переходит во взрыв. Тэн очень чувствителен к механическим воздействиям. При стандартных испытаниях на копре дает 100% взрывов. Восприимчивость тэна к детонации несколько выше, чем гексогена. Мощность тэна примерно равна мощности гексогена; он детонирует со скоростью 8400 м/сек; температура взрыва 4010°С. Работоспособность тэна 500 см³,бризантность 25 мм при плотности 1,3г/см³ и заряде 50 г,объем газов взрыва около 800 л/кг, теплота взрыва 1400 ккал/кг. Тэн применяется преимущественно флегматизироанным, реже чистый в тех же изделиях, что и гексоген.

Сплав тротила с тэном называют пентолитом. Его используют для отливки шашек-детонаторов.

НитроглицеринС₃Н₅(ОNO₂)₃ (глицеринтринитрат). Мощное бризантное взрывчатое вещество, отличающееся очень высокой чувствительностью к механическим воздействиям. Маслообразная бесцветная прозрачная жидкость с плотностью 1,6 г/см³. Ядовит. При температуре 13,2 °С нитроглицерин затвердевает. Не гигроскопичен и плохо растворяется в воде, хорошо растворим в большинстве органических растворителей. Очень чувствителен к толчкам, трению, удару. Максимальная высота падения груза массой 2 кг, при которой не происходит взрыва, составляет для нитроглицерина всего 4 см.

Благодаря способности нитроглицерина растворять нитросоединения и нитроцеллюлозу (пироксилин, коллодионный хлопок) с образованием эластичной студнеообразной массы, чувствительность которой ниже чувствительности нитроглицерина, его •используют при производстве порохов и динамитов.

Это взрывчатые механические смеси, содержащие в качестве кислородсодержащего компонента аммиачную селитру. Дешевые ВВ, широко используемые промышленностью.

Аммониты.Взрывчатые механические смеси, в состав которых входит в основном аммиачная селитра с добавлением тротила или других нитросоединений. В некоторых случаях для повышения детонационной способности в них вводят дополнительный сенсибилизатор (нитроглицерин, гексоген или тан). Аммониты, в состав которых входит алюминий, называют аммоналами. Выпускается довольно много сортов аммонитов с содержанием селитры от 66 по 87%.

Аммониты нормального качества свободно взрываются от капсюля-детонатора № 8 и хорошо передают детонацию от патрона к патрону. Скорость детонации аммонитов колеблется от 2000 (аммонит серный № 2) до 7000 м/сек (аммонит скальный .№ 2, прессованный). Температура взрыва аммонитов 1800 — 2650°С, теплота взрыва 950—1300 ккал/кг, объем газов 830—920 л/кг.

Плотность порошкообразных аммонитов колеблется от 0,9 до 1,15 г/см³, критическая плотность многих аммонитов изменяется от 1,15 до 1,4 г/см³. Аммониты с содержанием мощных ВВ имеют критическую плотность более 1,5 г/см³. Если плотность аммонитов и других ВВ превышает критическую, то они теряют способность к детонации. Однако аммониты с максимально допустимой плотностью обладают наиболее высокой мощностью.

При хранении, перевозке и применении аммониты сравнительно безопасны. С трудом загораются от искры или огня. На открытом воздухе сгорают без взрыва. В большой массе горение может перейти во взрыв. К трению и удару аммониты мало чувствительны.

Зерногранулиты (разновидность аммонитов). Смесь гранулированной аммиачной селитры и тротила. Зерногранулиты с добавкой алюминия называются граммоналами.

Зерногранулиты обладают меньшей детонационной способностью, чем порошкообразные аммониты. Для полной детонации зарядов зерногранулита требуется мощный дополнительный детонатор. Зерногранулиты применяют для скважин диаметром более 80 мм.

Аммиачно-селитренные взрывчатые смеси, содержащие водные гели в качестве жидкого наполнителя и пластифицирующего вещества, называются водонаполненными ВВ (ВВВ). Содержание гелеобразующего агента (загустителя) составляет 0,7—1,5%, воды — от 5 до 15%. ВВВ имеют различную консистенцию — от жидкотекучих до густых резиноподобных масс. Промышленностью выпускаются две основные разновидности ВВВ — акватолы и акваниты разных составов.

Динамоны.Смесиаммиачной селитры с невзрывчатыми горючими материалами. В связи с отсутствием взрывчатого сенсибилизатора в составе динамонов детонационная способность их в значительной степени зависит от физического состояния (влажности, степени уплотнения и т. п.

Гранулиты. Гранулированные динамоны заводского изготовления.

Таблица 14

Свойства гранулированных и некоторых негранулированных

аммиачно-селитренных взрывчатых веществ

К дробящим ВВ также относятся инициирующие ВВ, но они отличаются от последнихвысокой чувствительностью к внешним воздействиям и обладают более коротким периодом нарастания скорости детонации до максимального предела, что характеризуется резким и сильным ударом в месте взрыва. Такой удар используется для создания начального импульса, и поэтому инициирующие ВВ применяются в детонаторах для возбуждения взрыва в основных ВВ. Главным отличием горения инициирующих ВВ является то, что значительное количество частиц ВВ, уносимых из поверхностного слоя, быстро прогревается и, вступая в реакцию, резко увеличивает скорость горения, уже при атмосферном давлении горение становится неустойчивым и переходит в детонацию.

Инициирующие — высокочувствительные ВВ. Они способны детонировать от простого внешнего воздействия ‑ искры, пламени, накола, удара, трения. Основные инициирующие ВВ ‑ гремучая ртуть и азид свинца. В чистом виде они не применяются, а используются при изготовлении капсюлей-детонаторов для возбуждения взрыва бризантных ВВ.

В связи с высокой чувствительностью инициирующих ВВ, с изделиями, в состав которых они входят, необходимо обращаться с большой осторожностью.

Гремучая ртутьHg(ONC)₂ является ртутной солью гремучей кислоты и получается при химическом взаимодействии растворенной в азотной кислоте металлической ртути со спиртом. Гремучая ртуть ‑кристаллическое вещество. Она ядовита, плотность ее 4,5 г/см³. Взаимодействуя с алюминием, образует невзрывчатые соединения, поэтому в изделия с алюминиевой оболочкой гремучую ртуть не снаряжают. При длительном нагревании до 90°С и выше она разлагается со взрывом. При содержании 30% влаги она не взрывается ни от удара, ни от искры и даже не горит, но детонирует от заряда сухой гремучей ртути.

Гремучая ртуть хорошо растворяется в водных растворах аммиака и цианистого калия.

Химическая стойкость гремучей ртути достаточна для тех условий, где она применяется. При низких температурах устойчива, а при длительном нагревании до 90°С и выше — разлагается. Температура вспышки гремучей ртути около 170°С. Она наиболее чувствительная из числа применяемых взрывчатых веществ. Чувствительность к удару при испытании на копре с грузом 690 г характеризуется следующими данными: верхний предел чувствительности 85 мм, нижний 55мм.

Инициирующие способности гремучей ртути достаточно высоки. Скорость детонации ее 5400м/сек, температура взрыва 4810°С.

Азид свинца Rb(N₃)₂ представляет собой свинцовуюсоль азотистоводородной кислоты. Инициирующая способность азида свинца выше, а воспламеняемость от луча огня ниже, чем у гремучей ртути. В капсюлях для безотказного воспламенения азида свинца над ним помещают слой легко воспламеняющегося тринитрорезорцината свинца (ТНРС).

Температура вспышки азида свинца около 310°С; он воспламеняется от луча пламени слабее гремучей ртути, Азид свинца в 2 — 3 раза менее чувствителен к механическим воздействиям, чем гремучая ртуть. Чувствительность к удару на копре также ниже, чем у гремучей ртути. При весе груза 975 г верхний предел чувствительности составляет 230 мм, нижний 70 мм. В связи с этим азид свинца применяется в детонаторах вместе с другими более чувствительными ВВ. Инициирующие способности малого количества азида свинца в 5 — 10 раз выше, чем у гремучей ртути.

Азид свинца имеет очень короткий период нарастания скорости взрывчатого превращения, поэтому он детонирует в самых небольших количествах от всех видов простого начального импульса. Скорость детонации азида свинца 5300 м/сек; температура взрыва 4030°С.

Стифнат свинца, или тринитрорезорционат свинца, С₆Н(NО₂)₃О₂РbхН₂О, сокращенно ТНРС — свинцовая соль стифниновой кислоты или тринитрорезорцина.

Стифнат свинца химически стоек и при нагревании свыше 100°С не разлагается; температура вспышки его около 275°С. От лучей солнца он темнеет и разлагается. Стифнат свинца в 6 раз менее чувствителен к удару, чем гремучая ртуть, и в 2раза меньше, чем азид свинца; по чувствительности к трению стифнатсвинца занимает среднее место между гремучей ртутью и азидом свинца. Он более чувствителен к тепловому импульсу, чем азид свинца. Стифнат свинца обладает меньшей инициирующей способностью, чем гремучая ртуть. Преимущества стифната свинца заключаются в его высокой чувствительности к тепловым воздействиям и в относительно малой чувствительности к удару и сотрясению. Поэтому он удобен для применения в капсюлях-детонаторах и электродетонаторах в комбинации с азидом свинца, где первым принимает луч пламени и, детонируя от него, вызывает взрывчатое превращение азида свинца. Скорость детонации стифната свинца 4800 м/сек, температура взрыва 2800°С.

Дымные пороха (или черные) ‑ механическая смесь селитры, угля и серы. Селитра служит окислителем, выделяющим кислород, уголь — горючим элементом, а сера играет роль цементатора, связывающего селитру с углем. Кроме того, сера горюча и способствует воспламенению пороха. Примерный состав дымного пороха: 75% калиевой селитры, 15% угля и 10% серы.

Дымный порох представляет собой полированные зерна серовато-черного цвета. Он гигроскопичен и легко впитывает влагу. Содержание влаги в порохе не должно превышать 1%.

От искры и пламени дымный порох легко воспламеняется. На воспламеняемость существенное влияние оказывает содержание влаги. Если содержание влаги превышает 2%, порох трудно воспламеняется, если влажность достигает 15%, он по воспламеняется. Дымный порох чувствителен к удару и трению. Падение груза массой 10 кг с высоты 45 см на заряд пороха дает 100% взрывов. Небольшие количества пороха при зажигании вспыхивают, а большие дают взрыв. Дымные пороха применяют при изготовлении огнепроводного шнура, воспламенителей, в зарядах аппаратуры для прострелочно-взрывных работ и в качестве зарядов взрывных пакеров.

Температура вспышки дымного пороха около 300°С. Он легко воспламеняется под действием пламени или искры. При этом по массе пороха протекает взрывное горение со скоростью 400 м/сек.

Некоторые сорта из числа перечисленных дымных порохов употребляются: шнуровой — для снаряжения сердцевины огнепроводного шнура, минный — для взрывных работ.

Бездымные пороха.Основой бездымных порохов является нитроцеллюлоза (нитроклетчатка). При их изготовлении нитроклетчатку обрабатывают растворителем, в результате чего образуется коллоидная тестообразная масса, которую прессуют, придавая пороху ту или иную форму.

В зависимости от применяемого растворителя бездымные пороха делятся на три основные группы.

Пироксилиновые пороха. Изготовляются на летучем растворителе — спиртово-эфирных смесях. Основой служит нитроцеллюлоза с высоким содержанием азота, называемая пироксилином.

Нитроглицериновые баллиститы. Изготовляются на слаболетучих растворителях, главным образом на нитроглицерине. Основа — нитроцеллюлоза с низким содержанием азота — коллоксилин.

Нитроглицериновые кордиты. Изготовляются на смешанных растворителях — нитроглицерине с добавками ацетона или спирто-эфирной смеси. Основой служит пироксилин.

Бездымные пороха химически менее стойки, чем бризантные ВВ. Повышение температуры и влажности среды при хранении порохов значительно ускоряет их разложение и вызывает изменение баллистических свойств. В связи с этим пороха нужно хранить в герметической укупорке, в закрытых от солнца и хорошо вентилируемых помещениях. Признаками сильного разложения пороха являются запах окислов азота и появление на поверхности пороховых зерен пятен, вздутий, углублений и трещин. Пороха, химическая стойкость которых становится ниже определенного предела, необходимо уничтожать. При некоторых условиях происходит эксудирование («выпотевание») нитроглицерина на поверхность зерен нитроглицеринового пороха, который становится очень опасным.

В геофизике нитроцеллюлозные пороха используют по прямому назначению — как метательные ВВ в прострелочной аппаратуре.

Следует отметить, что за рубежом (США) в качестве бризантного ВВ часто применяются динамиты.

Динамиты.Желатинообразные бризантные ВВ с высоким содержанием нитроглицерина и других жидких нитроэфиров в смеси с окислителями и горючим. Преимущества динамитов ‑ водоустойчивость, а также высокая мощность. К недостаткам относятся: повышенная чувствительность, эксудация — способность выделять жидкий нитроглицерин, при этом они становятся чрезвычайно опасными (подлежат немедленному уничтожению). Динамиты со временем стареют, т. е. теряют чувствительность к детонации. За рубежом динамиты с разным содержанием нитроглицерина применяют для сейсморазведочных работ. Наша промышленность выпускает 62%-ный динамит с температурой замерзания -19°С.

Существуют также жидкие и газовые взрывчатые смеси.

Жидкие взрывчатые смеси(ЖВС). Они могут быть созданы на разных жидких окислителях, например, на четырехокиси азота (N₂О₄), концентрированной (безводной) азотной кислоте (HN0₃) и т.д. В качестве горючего компонента могут служить соляровое масло, толуол, нитробензол и другие жидкие органические вещества. Жидкие взрывчатые смеси обладают рядом достоинств, отличаются высокой мощностью взрыва (теплота взрывчатого превращения в 1,4 — 1,7 раза выше, чем у тротила). Критические диаметры детонации ЖВС очень малы -менее 1 мм, что открывает ряд заманчивых перспектив для новых технологических приемов их применения. Технология их изготовления проста (смешение), многие из них дешевы. Основным недостатком ЖВС является высокая чувствительность к механическим воздействиям, затрудняющая их применение. Кроме того, смеси малоустойчивы.

Газовые взрывчатые смеси(ГВС). Эти смеси содержат горючие газы и кислород. Как уже было отмечено, горение и взрыв в таких смесях способны распространяться не при любом соотношении компонентов, а лишь в определенных пределах состава, называемых концентрационными пределами.

Наибольший интерес представляют смеси кислорода с пропаном или бутаном либо их смесью. Эти газы широко используются в народном хозяйстве, дешевы, их хранение и перевозка не сложны.

Смеси водород — кислород (гремучий газ) имеют очень небольшую плотность, которая для стехиометрического состава равна 0,5 г/л. Хотя энергия единицы массы такой смеси больше, чем у смеси пропан — кислород, энергия единицы ее объема меньше и составляет 2 ккал/л. Скорость детонации смеси водород — кислород стехиометрического состава 2,8 км/с. Концентрационные пределы детонации: нижний — 15% водорода, верхний — 90%. Оба компонента смеси: водород и кислород могут быть получены непосредственно электролизом воды. Применение такой смеси перспективно при морской сейсморазведке и при взрывах в скважинах, заполненных водой.

3.3. Средства инициирования (взрывания) [6,9,11]

В современной литературе [11] к средствам инициирования относят инициирующие ВВ с повышенной чувствительностью (первичные): гремучая ртуть, азид свинца, азид серебра, смесь азида свинца и тринитрорезорцината свинца (ТНРС) и вторичные, более мощные к примеру, гексоген, тетрил, тэн. А также, «…огневое, электроогневое, электиреческое и радиоуправляемое инициирование…», в частности, «…к средствам электрического инициировании ВВ относятся КД- капсюль-детонатор, ЭД – электродетонатор, взрывные и контрольно-измерительные приборы, магистральные провода…». В более ранней литературе [1,6,9], исключая инициирующие ВВ, к средствам взрывания относили: капсюли-детонаторы, электродетонаторы, детонирующий шнур, огнепроводный шнур, средства для зажигания огнепроводного шнура. В принципе, достаточно жесткой классификации средств взрывания или инициирования в данном случае не требуется, однако при изучении курса взрывного дела это следует учитывать.

Основным средством воспламенения являются элоктровоспламенители (ЭВ). Они предназначены для поджигания пороховых зарядов и взрывания инициирующих составов капсюлей-детонаторов. Для передачи луча огня на расстояние служат огнепроводные шнуры. К средствам зажигания огнепроводных шнуров относятся электрозажигательные трубки и патроны. Схематически электровоспламенитель представлен на рис. 11.

Рис. 11. Электровоспламенитель:

1- мостик накливания; 2- воспламенительный состав;

3-концевые провода

Мостик накаливания изготовляют из тонкой нихромовой проволоки с сопротивлением 1,0 -1,5 Ом. В электрозапалах к мостику накаливания припаяны два конца провода, подсоединяемые к цепи источника тока. При включении тока мостик накаливания нагревается и поджигает воспламенителей состав.

а

б

Рис.12. Капсюли-детонаторы:

а – в металлической гильзе; б — в бумажной гильзе; 1- гильза;

2- чашечка; 3- отверстие в чашечке; 4- первичный инициатор;

5- вторичный инициатор; 6- кумулятивное углубление

Капсюли-детонаторы снаряжаются двумя, а отдельные из них тремя инициирующими ВВ. Эти ВВ разделяются на первичные (высокочувствительные) и вторичные (высокобризантные) инициаторы. Первичные инициаторы взрываются от теплового воздействия, а вторичные усиливают их начальный импульс.

Капсюли-детонаторы № 8 (рис. 12) представляют собой комбинированный заряд инициирующих взрывчатых веществ весом 1,3 — 1,5 г,помещенный в металлическую или бумажную гильзу. Диаметр гильзы около 7 мм, средняя длина 49 мм. Дно гильзы имеет сферическое (у металлических) или коническое (у бумажных) кумулятивное углубление. В донную часть гильзы запрессовываются сначала вторичный, а затем первичный инициаторы, которые занимают около ²/₃ длины гильзы. Свободная часть гильзы размером 17 — 23 ммпредназначена для ввода огнепроводного шнура.

Запрессованный в гильзу заряд сверху прикрывается металлической чашечкой с отверстием в центре диаметром 2 — 2,5 мм. Отверстие чашечки предназначено для прохождения к заряду искр от огнепроводного шнура.

В зависимости от рода первичного инициатора капсюли-детонаторы подразделяются на гремучертутнотетриловые и азидотетриловые. Первые имеют медные, латунные и бумажные гильзы, а вторые ‑ алюминиевые или бумажные. Азидотетриловые капсюли-детонаторы отличаются от гремучертутнотетриловых своей способностью сохранять взрывчатые качества в увлажненном состоянии, а также значительной мощностью и большейнадежностью в действии.

Электродетонатор мгновенного действия ЭД-8-56 (рис. 13) состоит из капсюля-детонатора, в дульце которого вставлен электровоспламенитель. Чтобы не допустить проникновение влаги и закрепить электровоспламенитель, в устье гильзы вводится пластикатовая пробка, которая напрессовывается в горячем состоянии на выводные провода электровоспламенителя, после чего на дульце гильзы электродетонатора делают три кольцевых обжатия.

Мостик накаливания электровоспламенителя изготовляется из нихромовой проволочки диаметром 0,03 мм.

Рис. 13. Электродетонатор мгновенного действия ЭД-8-56:

1-капсюль-детонатор; 2- электровоспламенитель;

3- пластикатовая пробка

Воспламенительный состав — двухслойный. Состав первого слоя: хлората калия и роданистого свинца по 50 весовых частей, свинцового сурика одна весовая часть. Этот слой воспламенительного состава замешивается на 4%-ном нитролаке. Состав второго слоя: хлората калия ‑ 78 весовых частей и угля древесного ‑ 22 весовых части. Второй слой воспламенительного состава замешивается на водном растворе 20 — 26%-ного костного клея. Воспламенительныйсостав покрывается нитролаком. Второй слой воспламенительного состава предназначен для воспламенения инициирующего ВВ капсюля-детонатора.

Рис.14. Электродетонатор сейсмический:

1- гильза; 2- чашечка; 3- первичный заряд; 4- вторичный заряд; 5- воспламенительная головка; 6- мостик накаливания;

7- пластмассовая пробка; 8- выводные провода

К электродетонаторам мгновенного действия относится также сейсмический электродетонатор ЭДС (рис. 14). Он отличается от обычных электродетонаторов мостиком накаливания и хорошей гидроизоляцией. Мостик накаливания изготовлен из более тугоплавкого материала с высоким сопротивлением, которое составляет 3 — 4 ом.

Хорошая герметичность ЭДС позволяет без дополнительной гидроизоляции проводить взрывы в скважинах и водоемах на глубине до 150м. Сейсмический электродетонатор может находиться под водой в течение 3 чи более, после чего взрывается. Особенность конструкции мостика ЭДС, который не перегорает от тока силой в несколько ампер, а разрушается взрывом заряда ВВ, позволяет фиксировать момент взрыва с точностью до 0,001 сек, без наличия отдельной моментной магистрали. Это повышает точность отметки момента взрыва, ускоряет процесс работ и в значительной степени сокращает расход проводов.

Перед введением в заряды ВВ все электродетонаторы должны подвергаться наружному осмотру. При этом электродетонаторы не должны иметь в металлических гильзах сквозных трещин или раковин, а в бумажных гильзах — отслаивания бумаги и осколков тетрила у донной части. Кроме того, проводники не должны быть расшатанными.

Если электродетонаторы не удовлетворяют перечисленным выше требованиям, то они бракуются и уничтожаются.

Рис.15. Детонирующий шнур ДШ-А:

1- направляющие нити, 2 — сердцевина, 3 — первичная спиральная оплетка, 4- вторичная спиральная оплетка, 5- третья спиральная оплетка, 6- внешняя изолирующая оболочка.

Детонирующий шнур (ДШ)состоит из сердцевины (бризантного ВВ) и гибкой оболочки. Он служит для передачи детонации зарядам ВВ па расстояние. Применяется в сейсмической разведке для одновременного или последовательного взрывания при группировании зарядов, а также как самостоятельный линейный заряд в сейсмической разведке.

Наиболее широкое применение имеет детонирующий шнур с сердцевиной из кристаллического или гранулированного тэна. Скорость детонации тэнового шнура 6,5 — 7,5 км/с. В 1 м шнура содержится 12 — 14 г тэна. Тэновый ДШ выпускается в бухтах по 50 м. Имеются три марки тэнового ДШ — ДШ-А, ДШ-Б и ДШ-В (водоустойчивый), отличающиеся главным образом оболочкой. Оболочка шнура марок ДШ-А и ДШ-Б по второй и третьей оплеткам из хлопчатобумажных ниток пропитана водоизолирующей мастикой, у шнура марки ДШ-В оболочка по третьей оплетке покрыта полихлорвиниловым пластиком, что позволяет применять его в водной среде.

Детонирующий шнур должен сохранять детонационные свойства после выдержки в воде на глубине 0,5 — 1,0 м в течение 12 — 24 ч. Практически шнур ДШ-В при герметизации его концов резиновыми колпачками сохраняет детонационную способность в течение нескольких часов в воде, инистом растворе и нефти на глубине 2000 — 2500 м. Согласно техническим условиям шнуры марок ДШ-А и ДШ-Б должны сохранять способность к детонации при нагревании в течение 6 ч до температуры 50°С и охлаждении в течение 2 ч до -28°С, ДШ-В — соответственно до температуры 55°С и -35°С. Работы в скважинах показали, что шнур ДШ-В но теряет способность детонировать при температуре до 100°С.

Детонирующий шнур можно резать острым ножом на деревянной подкладке. Во время резки шнура бухта должна находиться на расстоянии не менее 10 м и на этом участке необходимо делать петлю. При случайном возникновении детонации такая петля локализует ее распространение по шнуру.

Рис.16. Огнепроводный шнур:

1- пороховая сердцевина, 2- нитяные оплетки

Огнепроводный шнур (рис.16) предназначен для взрыва капсюлей-детонаторов и зарядов из дымного пороха путем воздействия пучка искр на инициирующее ВВ в капсюле-детонаторе или на дымный порох в заряде. Он состоит из слабоспрессованной сердцевины шнурового пороха, через которую проходит направляющая нить. Сердцевина заключена в несколько слоев льняных или хлопчатобумажных оплеток, покрытых водоизолирующей мастикой (за исключением внутренней). У огнепроводного шнура наружная оплетка черного или коричневого цвета; диаметр его 5-6 мм.

Огнепроводный шнур горит с определенной скоростью. Нормально горящий шнур имеет скорость горения 1 см/сек, амедленно горящий ‑ 0,5 см/сек. По составу гидроизоляционного покрытия они разделяются на следующие сорта: асфальтированный — для работ в сухих и влажных местах, двойной асфальтированный, гуттаперчевый и полихлорвиниловый — для работ в мокрых местах и под водой.

Шашки – детонаторы. Предназначены для использования в качестве промежуточных детонаторов для надежного возбуждения детонации зарядов ВВ, недостаточно чувствительных к капсюлю-детонатору и детонирующему шнуру .

сейсмическую эффективность взрыва [9,10,12]

В зависимости от характера и условий проведения сейсморазведочных работ применяются взрывы в воздухе или на поверхности грунта, взрывы в шурфах, в скважинах, взрывы в водоемах. Основная задача взрыва – создание сейсмического сигнала (импульса) определенной (нужной) интенсивности. Амплитуда и частотный спектр этого сигнала зависят от способа и условий передачи грунту энергии взрыва.

Для повышения эффективности действия взрыва в зависимости от местных условий применяют различные заряды ВВ:

— по форме: сосредоточенный заряд выполнен в виде куба, шара, цилиндра или параллелепипеда, длина которого не более трех размеров диаметра; удлиненный или колонковый имеет длину, превышающую утроенную величину его диаметра;

— по конструкции: сплошной заряд, не разделенный промежутками; рассредоточенный заряд, отдельные части которого разделены промежутками (участками) воздуха, породы, воды и т.п.;

— по характеру действия: заряд камуфлета, действие взрыва которого не проявляется на поверхности, а ограничивается образованием полости вследствие уплотнения и измельчения окружающей среды; заряд рыхления, проявляющийся в дроблении и вспучивании горной породы и ее некотором перемещении, но без образования видимой воронки выброса; заряд выброса, взрыв которого сопровождается дроблением выброса породы за пределы воронки взрыва (рис. 17).

Рис. 17. Характер действия взрыва при зарядах камуфлета (а),

рыхлении (б) и выбросе (в)

Заряд одной и той же массы может быть как зарядом камуфлета, так и зарядом рыхления или выброса в зависимости от глубины его заложения.

Различают следующие элементы воронки взрыва: W – глубина заложения сосредоточенного заряда, или линия наименьшего сопротивления удлиненного заряда (ЛНС), — кратчайшее расстояние от центра сосредоточенного или оси удлиненного зарядов до свободной поверхности; 2a — угол раствора воронки взрыва; r – радиус воронки взрыва; n = r/Wtga ‑ показатель действия взрыва (a — половина угла раствора воронки).

В зависимости от величины показателя действия взрыва различают разновидности зарядов выброса: нормальный при n = 1, усиленный при n >1, и уменьшенный при n <1.

Воздушные взрывы.В некоторых районах бурение взрывных скважин затруднено или нежелательно в экономическом отношении. К примеру, в пустынных условиях, в условиях болот, рыхлых отложений. В таких случаях для возбуждения упругих колебаний используются воздушные взрывы.

Воздушные взрывы менее эффективны, чем взрывы в шурфах или скважинах. Очень небольшая часть энергии в этом случае передается грунтам. Большая часть энергии теряется в воздушном пространстве, а также в ЗМС, где колебания рассеиваются и поглощаются. В практике установлено, чтобы создать колебания той же эффективности, что при взрыве в скважине, в воздухе необходим заряд приблизительно в 15-25 раз больший.

При взрыве в воздухе необходимо принимать дополнительные меры предосторожности противопожарные и по действию ударной волны. Для устранения помех от звуковой волны приходится удалять пункт взрыва от сейсмоприемников, что не всегда желательно.

Параметры ударной волны, а следовательно, и сейсмическая эффективность взрыва существенно зависят от высоты подвеса и формы заряда. Установлено, что плоские заряды заметно эффективнее удлиненных. Кроме того, существенную роль при возбуждении колебаний играет приведенная высота подвеса

Если заряд подвешен слишком высоко, параметры ударной волны будут слабы для того, чтобы возбудить колебания достаточной интенсивности, и если, наоборот, низко, то часть энергии ударной волны будет расходоваться на разрушение грунта у поверхности. Считается по ряду исследований, что оптимальная приведенная высота подвеса h заряда изменяется от 1,4 до 1,7 (м/кг) и определяется по формуле .

Слишком высоко большие по весу заряды подвешивать неудобно. Поэтому при воздушных взрывах для лучшей передачи энергии грунту надо использовать групповые заряды. Групповые взрывы позволяют, кроме того, подавлять волны-помехи различного вида. Заряды взрываются так, что волны-помехи находятся в противофазах.

При группировании воздушных зарядов на эффективность взрыва влияет расстояние между отдельными зарядами, а также число зарядов в группе.

Расчеты параметров группы зарядов для подавления конкретных волн-помех выполняются в соответствии с частотной теорией группирования.

Взрывы в водоемах.При взрывах в реках, морях, прудах заряды либо подвешиваются на определенной глубине, либо располагаются на дне, иногда даже углубляются, располагают заряд под поверхностью дна (где есть возможность). Вода является хорошим забоечным материалом. Иногда взрывы в водоемах эффективнее даже, чем в скважинах. Но взрывы в водоемах имеют свои ограничения. При взрывных работах в водоемах соотношение между глубиной заложения и весом заряда является важным фактором, определяющим интенсивность волны. Если заряд на малой глубине – интенсивность ударной волны будет малой, поскольку значительная часть энергии уходит в воздух. При взрывных работах на достаточно большой глубине продукты взрыва ВВ образуют так называемую газовую полость, пульсации которой создают волны-помехи, снижающие качество сейсмозаписи. В связи с этим применяют специальные устройства для подавления пульсаций.

Большое значение при взрывах ВВ в водоемах имеет проблема охраны ихтиофауны. Для большинства видов рыб нижняя граница поражающего давления во фронте волны находится в пределах 6-30 кг/см². Для определения безопасных и смертельных расстояний существуют формулы (безопасное) и (летальное или смертельное), где Кб и Кл зависят от видов рыб: Тарань Кб=22, Кл=17; Сазан Кб=12, Кл=7.

Для уменьшения поражающего действия на обитателей водоемов нужно применять ВВ с меньшей скоростью детонации — газообразные взрывчатые смеси.

Взрывы в грунтах. При наземной сейсморазведке основной объем наблюдений производится с использованием взрывов зарядов в грунте. Эффективность взрыва в грунтах будет зависеть от типа ВВ, энергии взрыва Е, скорости детонации Д, работоспособности А, бризантности, удельной теплоты взрыва Q. Энергия взрыва пропорциональна удельной теплоте и весу заряда Е ~ QG. Работоспособность пропорциональна удельной теплоте взрыва Q. Считается, что основными определяющими свойствами ВВ являются удельная теплота Q и скорость детонации Д.

Экспериментально установлено, что амплитуда и частотный спектр возбуждаемых колебаний определяется выделившейся энергией и практически не зависят от скорости Д, если последняя меняется в пределах 3,5-8 тыс. м/сек, т.е. в диапазоне, характерном для ВВ, выпускаемых промышленностью.

При наземной сейсморазведке чаще производят взрывы в скважинах. Обычно заряд помещают в скважину под ЗМС несколько ниже уровня грунтовых вод для обеспечения естественной забойки заряда, а также для улучшения качества сейсмозаписи. Реже применяют взрывы в шурфах.

Форма заряда влияет на распределение энергии взрыва и в значительной мере определяет поле ударной волны в среде. Импульс продуктов взрыва, действующих на преграду, находящуюся вблизи заряда, связан с формой заряда следующим соотношением:

,

где I₀ – полный импульс взрыва,

S_а – площадь поверхности заряда, контактирующей с преградой,

S – суммарная площадь поверхности заряда.

Представим себе заряд с радиусом r и высотой h, основание этого заряда параллельно преграде. Величина импульса, который действует на преграду ‑ I, а величина импульса рассеиваемого (^) в перпендикулярных направлениях ‑ I₂.

При постоянном G – весе заряда с ростом отношения r/h увеличивается величина импульса I₁ и уменьшается величина импульса I₂, т.е. улучшается направленность взрыва.

Распределение энергии взрыва в пространстве оказывает существенное влияние на характер возбуждаемого поля. Энергия волны сжатия, которая распространяется вниз, сосредоточена в пределах небольшого телесного угла. Энергия, распространяющаяся вне этого угла, является причиной образования различных волн-помех (поверхностные, преломленные неглубокими отражающими горизонтами, поперечные и т.д.). Поэтому чем больше энергия или импульс взрыва, направленные вниз, тем больше амплитуда полезного сигнала, т.е. больше отношение / . Увеличение же горизонтального импульса снижает отношение / в связи с увеличением интенсивности поверхностных и поперечных волн. Поэтому при взрывах в скважинах не рекомендуется применять заряды, у которых длина в 12-15 раз превышает диаметр. При увеличении массы заряда без изменения его формы амплитуда отраженных волн растет быстрее, чем при увеличении массы заряда за счет удлинения.

Поскольку размеры скважин ограничивают размеры зарядов, следует применять групповой взрыв. Иногда специальные удлиненные заряды со скоростью Д, близкой к скорости распространения продольной волны Vр, с успехом применяются для подавления волн спутников.

Большинство исследователей, считают, что амплитуда упругой волны А изменяется с изменением массы заряда по закону А=KG^1/L , где К – коэффициент, определяемый условиями возбуждения и регистрации, L – вычисляется экспериментально и обычно изменяется от 1 до 3.

.При увеличении массы заряда G частотный спектр возбуждаемых колебаний смещается в область низких частот и при этом уменьшается ширина спектра. По данным А.М. Иванчука, частота f max, соответствующая максимуму спектра подчиняется закону fm= K₁G^1/L, где К₁ – коэффициент пропорциональности, L изменяется в пределах 3£ l £6 для различных грунтов.

Чрезмерное увеличении массы заряда нежелательно как с экономической, так и технической точки зрения, т.к. сигнал возрастает медленнее, чем масса заряда, кроме того, растет амплитуда волн-помех. Поэтому при проведении сейсмических взрывных работ необходимо подбирать оптимальный заряд исходя из местных условий.

При взрывах зарядов вблизи свободной поверхности, когда образуется воронка, на характер нарастания амплитуды колебаний оказывает влияние приведенная глубина заложения заряда . Амплитуды отраженной волны А от приведенной глубины заложения заряда h типичной для случая, когда свойства грунта не изменяются с глубиной, будет иметь вид гиперболы и будет несколько возрастать.

Из вышерассмотренного можно сделать вывод, что повысить коэффициент полезного действия взрыва можно путем группирования зарядов.

Группирование зарядов ‑ это расположение нескольких одиночных зарядов в одинаковых условиях и соединение их между собой в одну или несколько групп с помощью детонирующего шнура или электродетонаторов мгновенного действия для одновременного взрывания.

Групповым взрывом называют одновременный взрыв нескольких зарядов, расположенных в нескольких точках.

Групповые взрывы позволяют достичь следующих эффектов:

1. Статистический эффект, повышающий отношение амплитуды сигнала к амплитуде случайных помех.

2. Эффект осреднения условий взрыва, позволяющий снизить влияние местных условий (в районе очага взрыва) на интенсивность и форму возбуждаемых колебаний.

3. Эффект направленности, который дает возможность выделить полезный сигнал на фоне волн-помех.

Расстояние между зарядами в группе в значительной мере определяет величину энергии взрыва, которая расходуется как на разрушение грунта, так и на возбуждение колебаний.

Если расстояние между соседними зарядами в группе таково, что зоны пластических деформаций перекрываются L_1, то в зоне перекрытия под действием повышенного давления будет осуществляться разрушение породы. При этом, чем больше эта зона , тем больше будет тратиться энергии на дополнительные разрушения, связанные с действием волн сжатия.

Поэтому при выборе расстояний между зарядами надо основываться на радиусе действия пластических деформаций. При оптимальном значениеии L₀=2R пл. ‑ потери минимальные. Для определения радиуса пластических деформаций существует формула

.

Для Кпл существуют сложные формулы (для различных условий работ он изменяется от 1,0 до 2,6).

При полном камуфлетном взрыве в скважинах Rпл=1,5, тогда , а , когда взрывают заряды различной массы .

Справедливость этих формул подтверждена экспериментально.

Расстояние между зарядами влияет на частотный состав колебаний. С увеличением L спектр несколько смещается в область высоких частот, но только до определенного L₀ , при котором спектр не изменяется (т.к. от 0 до L₀ происходит нелинейное взаимодействие волн сжатия, в этот момент действие взрыва как бы между одиночными зарядами и массой равно суммеединичных зарядов в группе). При достижение L₀ такое взаимодействие исключено.

Существуют специальные расчеты, показывающие, что амплитуда сигнала меняется пропорционально числу зарядов в группе, т.е. А~m амплитуда пропорциональна суммарной массе зарядов группы.

Частотный же состав колебаний не зависит от числа зарядов, а определяется (характером единичного взрыва) массой единичного заряда и условиями его подрыва.

5. Оборудование для взрывных работ [6,11,12]

Оборудование для взрывных работ при сейсморазведке можно разделить на следующие группы:

1) Взрывные приборы или источники тока.

2) Проводники электрического тока.

3) Средства связи.

4) Специальный транспорт.

5) Инструменты и приспособления.

Из наиболее известных источников тока, которые применяются в сейсморазведке по сей день и допущены Госгортехнадзором России к постоянному применению является машинка сейсмическая взрывная СВМ-2. Предназначена для проведения взрывных работ при сейсморазведке и взрывания до 50 последовательно соединенных электродетонаторов при общем сопротивлении взрывной сети до 500 ом. В качестве источника питания применяются сухие элементы. Конденсатор-накопитель способен подавать во взрывную цепь ток напряжением до 230 в.

Она обеспечивает запал электродетонатора как при одиночных, так и при групповых взрывах, получение импульса для регистрации момента взрыва, проверку проводимости электрических цепей на взрывном пункте, запал электродетонатора заряда синхронно с началом регистрации данных сейсмической разведки, а также позволяет осуществлять двухстороннюю телефонную связь по проводам между взрывником (взрыв-пункт) и геофизиком-оператором (сейсмостанция).

Рис. 18. Сейсмическая взрывная машинка СВМ-2

При габаритах 275х200х110 ммСВМ-2 имеет вес не более 5 кг.Взрывная машинка вставлена в прессованный, из волокнита корпус, обеспеченный откидывающейся на петлях крышкой. К внутренней поверхности крышки укреплена посредством пружинного захвата телефонная трубка и постоянно закреплен шильдик с инструкцией и схемой для пользования взрывной машинкой, а на внешней стороне крышки имеется шильдик завода-изготовителя. Для удобства переноски корпус взрывной машинки обеспечен ремнем.

На лицевой панели, выполненной из эбонита или прессматериала, установлены необходимые детали взрывной машинки для ее эксплуатации — кнопки «Подготовка», «Взрыв», «Вызов» и индикаторная лампочка Л₂, миллиамперметр М-4203 на 50 ма, гнезда и клеммы для подключения всех внешних цепей и телефоннойтрубки, замок с контактной группой Кл и заслонкой для перекрытия гнезд «Боевая линия».

В настоящее время в сейсморазведке применяются специальные системы синхронизации взрыва. К таким системам, допущенным Госгортехнадзором к использованию в России принадлежат ССВ-2 (ОАО «СКБ сейсмического приборостроения» г.Саратов), SGS-S «СибГеоСейс» г.Новосибирск), которые могут работать как с отечественными, так и с зарубежными сейсмостанциями. Системы служат для синхронизации начала запуска сейсмостанции и запуска источников возбуждения колебаний, инициирования взрывных источников возбуждения колебаний, формирования сигналов отметки момента и вертикального времени на пункте возбуждения колебаний, передачи сигналов отметки момента и вертикального времени с пункта возбуждения колебаний на сейсмостанцию.

Система синхронизации состоит из двух блоков: один запрограммирован как шифратор, а другой ‑ как дешифратор. Передача команд и информации между блоками может производиться как по радиоканалу, так и по проводам. Шифратор устанавливают на сейсмостанции, а дешифратор с взрывным устройством ‑ на пункте возбуждения. Принцип возбуждения заключается в следующем.

Шифратор формирует и передает в дешифратор кодовые посылки «Подготовка» и «Огонь», с помощью которых обеспечивается точная согласованность по времени работы шифратора и дешифратора.

Через заданный интервал времени после начала передачи кодовой посылки «Огонь» (время задержки команды «Огонь») шифратор вырабатывает сигнал «КОМ» («Командная отметка момента»), используемый для запуска режима регистрации данных сейсмостанцией.

Дешифратор, получив и распознав команды «Подготовка» и «Огонь», отсчитывает вполне определенную задержку и вырабатывает синхронно с сигналом «КОМ» внешний сигнал «Запуск ИВ» и, при работе со взрывным источником возбуждения, внутренний сигнал запуска тиристора взрывмашинки.

Системы работают с радиостанциями отечественного и импортного производства (в качестве средств связи), которые должны отвечать определенным требованиям, указанным в инструкции по эксплуатации.

В сейсморазведке, в зависимости от назначения, проводники делятся на две группы:

I. Электровзрывные.

II. Моментно-телефонные.

I. Первые используются для монтажа электровзрывной цепи и, в свою очередь, подразделяются на:

1. Магистральные, применяются для изготовления взрывных магистралей, т.е. соединяющие взрывную машинку с ВВ.

2. Участковые или соединительные используются для соединения электродетонаторов между собой ( когда недостаточна длина детонаторных проводников при групповых зарядах).

3. Детонаторные, непосредственно соединенные с мостиком накаливания электрозапала (проводники электродетонаторов).

II. Моментно-телефонные проводники подразделяются на:

1. Моментные, идущие непосредственно от боевика (заряда ВВ) к взрывной машинке, которые обеспечивают передачу момента взрыва заряда на один из каналов станции.

2. Телефонные (провода связи), идущие от взрывной машинки (взрывного пункта) к сейсмостанции, для телефонной связи взрывника с геофизиком-оператором.

При работе на суше запрещается использовать в качестве одного проводника воду или землю.

При изготовлении взрывной магистрали следует учитывать общее сопротивление предполагаемой взрывной цепи, чтобы обеспечить надежность взрыва. Поэтому следует избегать наращивания взрывной магистрали отдельными отрезками, т.к. лишние соединения увеличивают сопротивление цепи и, кроме того, уменьшают прочность магистрали.

Взрывная магистраль должна обладать хорошей гидроизоляцией, гибкостью, прочностью на разрыв, устойчивостью к температурным изменениям воздуха и хорошей электропроводностью.

Взрывной пункт в сейсморазведочных партиях оборудуется на шасси автомобиля. В настоящее время могут использоваться автомобили типа ГАЗ-66 или ЗИЛ-130 и т.п. Все оборудование для взрывных работ размещается на станции автовзрывпункта.

Автовзрывпункт предназначен для транспортирования взрывчатых материалов, технической воды, проводов связи, моментной и взрывной магистрали, средств связи и взрывания, инструментов, приспособлений и бригады взрывников к месту работы.

Кузов автовзрывпункта разделен перегородкой на два отсека для размещения оборудования и бригады взрывников.

В кузове вдоль отсека устанавливается цистерна для технической воды (емкостью 1,25 м³) с вакуумным водозаборником. По обеим сторонам отсека крепятся ящики (обычно 2 металлических) для перевозки ВВ (200 кг). На цистерне устанавливают лебедку для проводов связи и моментной магистрали (4 км). В задней части отсека устанавливается катушка для намотки проводов взрывной магистрали (200 м). Если есть радиостанция, она размещается в беседке бригады под сидением. Между кабиной водителя и кузовом установлен металлический ящик для перевозки электродетонаторов (до 200 шт.). Глушитель автомобиля снабжается искрогасителем. К раме автомобиля крепится цепь заземления.

В зимних условиях применяются цистерны, смонтированные на санях, а для размещения взрывного оборудования – балки-взрывпункты, перемещаемые трактором.

Для опускания зарядов на забой скважин имеются специальные приспособления – грузила или шесты. При устойчивых стенках взрывных скважин заряды ВВ опускаются в скважину под тяжестью собственного веса. При бурении скважин в неустойчивых отложениях, когда стенки скважин удерживаются глинистым раствором, для погружения заряда используют грузила или шесты.

Для изготовления грузила может быть использован отрезок трубы, для стержня ‑ прутковый металл. Делается отдушина.

Снизу в трубу вбивается деревянный клин для крепления заряда. Трос или кабель, на котором опускают грузило, должен быть размечен, чтобы знать глубину скважины.

Для размещения заряда в воздухе должны быть заготовлены специальные металлические треноги или стойки. Размещаются на раме под кузовом. Взрывник должен иметь развертку (для высверливания отверстия в шашке ВВ, для электродетонатора), кусачки, плоскогубцы, складной нож, отвертку, топор, лопату, молоток, изоленту, шпагат, красные флажки и плакаты «Стой! Ведутся взрывы» для обозначения опасной зоны. Если взрывпункт на катере при работе на воде, он также специально оборудуется. Для подвешивания зарядов используют специальные поплавки (надувные резиновые), специальную плавающую взрывную магистраль и т.д.

6. Общие правила ведения взрывных работ [5,6]

При производстве взрывных работ (работ с взрывчатыми материалами) необходимо проводить мероприятия по обеспечению безопасности персонала взрывных работ, предупреждению отравлений людей пылью взрывчатых веществ и ядовитыми продуктами взрывов, а также осуществлять комплекс мер, исключающий возможность взрыва пыли взрывчатых веществ и взрываемой массы. Эти меры должны утверждаться руководителем организации.

Взрывные работы в сейсмической партии производятся по техническому проекту, согласованному с главным инженером конторы (треста) и утвержденному управляющим конторой (трестом). В техническом проекте предусматриваются взрывчатые вещества, средства взрывания, средняя величина зарядов ВВ, забоечный материал, методика и техника выполнения взрывных работ, применяемое оборудование, транспорт, способы хранения взрывчатых материалов и основные условия техники безопасности. В проекте также указывается персонал для выполнения взрывных работ и руководства ими.

К проекту прилагается план местности с нанесением границ разведываемого участка работ, профилей, интервалов между взрывными скважинами или точками взрыва в зависимости от методики сейсмических наблюдений. Приводятся расчеты по разлету осколков из шурфов при взрывах зарядов, действию воздушной ударной волны при взрывах зарядов в воздухе, определению сейсмически безопасных расстояний при взрывах в водоемах, скважинах и шурфах, действию упругой волны при взрывах в водоемах.

На основании этих расчетов определяются границы опасных зон для людей. Границы опасной зоны на местности обозначаются красными флажками и плакатами «Стой! Ведутся взрывы». При слабом обозрении границ запретной зоны выставляются посты охраны из рабочих сейсмостанции на расстоянии видимости. Охрана должна быть хорошо проинструктирована и нести полную ответственность за перекрытие всех путей, ведущих к месту производства взрывных работ. Перед началом полевых работ начальник сейсморазведочной партии или экспедиции объявляет всему личному составу приказ об установленных условных звуковых сигналах и способах их подачи при взрывных работах.

На практике существуют три сигнала, которые подает взрывник.

Первый сигнал — предупредительный (один продолжительный), по которому все лица охраны занимают свои посты, а рабочие пункта взрыва, не занятые работой, удаляются за пределы опасной зоны в отведенное взрывником место и включаются в состав охраны запретной зоны. Если местность открытая, то границы опасной зоны охраняются только бригадой взрывников.

Второй сигнал — боевой (два продолжительных), по которому люди прекращают движение и стоят спокойно, а взрывник производит взрыв электрическим способом от взрывной машинки.

Третий сигнал — отбой (три коротких), который обозначает прекращение взрывных работ. Этот сигнал подается после того, как взрывник осмотрел место взрыва и убедился в отсутствии отказавших зарядов ВВ.

Средством для подачи сигналов могут служить сирена, судейский свисток, рожок, усиленный сигнал автомобиля и др. Связь между оператором сейсмостанции и взрывником осуществляется по телефону или радио в зависимости от методики сейсмических наблюдений. При методе отраженных волн преимущественно используется телефон, а при методе преломленных волн — только радио, так как пункт взрыва часто расположен на большом расстоянии от сейсмостанции. При связи по телефону команду о взрыве может подавать как оператор, так и взрывник, а при связи по радио — лишь взрывник. Независимо от того, кто подает команду о взрыве, взрывник обязан предварительно производить установленные звуковые сигналы на пункте взрыва.

Второй сигнал (боевой) взрывник должен подавать за несколько секунд до взрыва, чтобы вызванные этим движения людей и шум не были восприняты сейсмоприемниками. В момент взрыва должно быть полнейшее спокойствие. После взрыва разрешается подходить к скважине или шурфу только по истечении установленного времени, когда выветрятся газообразные продукты взрыва.

Приказ начальника сейсмической партии или экспедиции об установленных условных звуковых сигналах и способах их подачи взрывных работах представляется в местные учреждения охраны общественного порядка и администрацию для ознакомления с ним местного населения.

При любом методе взрывных работ должно быть подготовлено к взрыву лишь то число зарядов, какое будет взорвано за один прием. Взрывание зарядов должно производиться немедленно после их подготовки к взрыву. Как исключение, при наличии неблагоприятных метеорологических условий, создающих большие помехи сейсмическим наблюдениям, разрешается в течение рабочей смены выбрать время, благоприятное для взрыва заряда, опущенного в скважину.

Перед опусканием зарядов проверяют отсутствие в скважинах завалов. Запрещается опускать боевики в скважины, шурфы и водоемы на проводах электродетонаторов или на детонирующем шнуре. Введение электродетонатора в заряд или досылка боевика в большой заряд производится осторожно, без толчков и ударов.

При заряжании запрещается уплотнять боевики, а также проталкивать их даже легкими ударами приспособлений. Запрещается выдергивать или тянуть детонирующий шнур, а также проводники электродетонаторов, введенных в боевики или заряды. Запрещается свертывать в кольцо выведенные из зарядов концы детонирующего шнура.

Заряженные скважины с максимальной осторожностью заливаются водой, чтобы не размывались стенки скважины и не падали на забой куски породы. Для забойки скважин и шурфов запрещается применять горючий материал. Запрещается уплотнять или бросать на боевик часть забойки, непосредственно соприкасающуюся с зарядом. Первые порции забойки должны быть небольшими и разрыхленными. Запрещается взрывать заряды в скважинах без заливки водой, а в шурфах — без забойки грунтом. Располагать и крепить заряды в воздухе на высоте более 2 мот поверхности земли разрешается только при наличии передвижной лестницы. Взрывники обязаны во время работы иметь часы.

Образовавшиеся после взрыва обвалы скважин, зависание деревьев и другие опасности для работающих и местного населения должны быть немедленно ликвидированы под руководством старшего техника-взрывника. При невозможности быстрой ликвидации опасных мест необходимо выставить предупредительные знаки. При отказе зарядов взрывник обязан отсоединить от взрывной машинки магистраль и накоротко ее замкнуть, закрыть машинку и взять ключ. По истечении 10 мин смомента отключения электрического тока можно приблизиться к заряду и приступить к выяснению причины отказа.

Все случаи отказов зарядов и время их ликвидации записываются в специальный журнал.

Запрещается производить взрывные работы в грозу и в темноте. При сильном тумане должны быть приняты особые меры, обеспечивающие безопасность работ. С наступлением грозы взрывник обязан прекратить работу и вместе с бригадой удалиться в безопасное место, откуда наблюдать за сохранностью ВМ. Взрывное оборудование, средства связи и сменный запас взрывчатых материалов должны располагаться за пределами опасной зоны с наветренной стороны.

На взрывном пункте имеют право находиться взрывник и его бригада. В состав бригады входят: радист, рабочие и шофер автовзрывпункта.

Взрывной пункт имеют право посещать и давать указания старший техник-взрывник (руководитель взрывных работ), геофизик-оператор, технический руководитель или главный инженер, начальник отряда, партии (экспедиции) и представители Госгортехнадзора.

При речных и морских сейсморазведочных работах в бригаду взрывника дополнительно включается обслуживающий персонал плавающих средств.

Взрывные работы вблизи объектов, имеющих важное значение (электролинии, подстанции, заводы, пристани, подземные сооружения, телефонные линии государственного значения, мосты через реки и т. п.), должны производиться по согласованию с соответствующими организациями.

Если в опасной зоне взрывов находятся железнодорожные пути, то время производства взрывов и возможность закрытия перегона согласуются с диспетчером участка железной дороги или с начальником станции, в пределах которой выполняются взрывы. Если в опасной зоне находятся водные пути, то время взрывов согласуется с начальником ближайшей пристани.

Взрывные работы в естественных водоемах осуществляются только с разрешения Госсанинспекции и Государственной инспекции по охране рыбных запасов и регулированию рыболовства. Взрывные работы на плодово-ягодных и лесных питомниках производятся по согласованию с заинтересованными организациями.

Если в границах опасной зоны находятся жилые помещения и промышленные строения, то перед взрывом необходимо удалить из них людей, а застекленные части зданий прикрыть щитами. Запрещается разводить очаги открытого огня в радиусе 100 мот расположения ВМ.

Для опускания зарядов ВВ в скважины разрешается применять грузила и шесты с наконечниками из дерева или металла, не дающего искры. Запрещается пробивать грузилом или шестами застрявший в скважине заряд; если извлечь его из скважины невозможно, нужно взорвать. Как застрявшие, так и отказавшие заряды ликвидируются взрыванием по разрешению оператора.

Ключ от источника тока (взрывной-машинки) выдается взрывнику руководителем взрывных работ под расписку в журнале. Ключ от взрывной машинки прикрепляется взрывником к рабочей спецодежде шнурком. Категорически запрещается передавать ключ другим лицам и оставлять в гнезде взрывной машинки.

При большом объеме взрывных работ бригада пополняется тремя взрывниками и более, однако старшим является тот взрывник, на имя которого выписана наряд-путевка; он производит взрывы, а все остальные выполняют его распоряжения.

Как только заряд ВВ (или группа зарядов) приготовлен к взрыву, взрывник обязан немедленно записать в наряд-путевку расход ВВ и СВ.

На пункте взрыва категорически запрещается ремонтировать взрывные машинки, радиостанции, автовзрывпункты, а также иметь оголенные проводники и контакты электрического тока. Неисправное оборудование ремонтируется на базе сейсмической партии или в походной автомастерской, находящихся за пределами запретной зоны.

Категорически запрещается изготовлять боевики или вводить электродетонаторы в заряды на месте хранения сменного запаса ВМ.

Взрывник непосредственно на месте взрывных работ приготовляет боевики и вводит электродетонаторы в заряды. Запрещается вводить в заряд дополнительные электродетонаторы или размещать их врассыпную.

Проводники электродетонатора крепятся к боевику или заряду при помощи шпагата так, чтобы при натяжении усилие не передавалось электродетонатору. Электродетонатор погружается в боевик или заряд на всю свою длину без применения особых усилий.

7. Персонал для взрывных работ [6,13]

Для руководства взрывными работами приказом по тресту (конторы) назначается старший техник-взрывник или руководитель взрывными работами. К руководству взрывными работами допускаются лица, имеющие законченное горнотехническое образование, или лица, закончившие специальные учебные заведения и курсы, дающие право ответственного ведения взрывных работ. В отдельных случаях руководство взрывными работами разрешается возлагать на начальника партии, геофизика-оператора, начальника буровых и взрывных работ, имеющих право на ведение взрывных работ.

Руководитель взрывных работ, который подтверждает расход ВМ взрывником, не имеет право сам выполнять взрывные работы и заведовать складом ВМ. Если руководитель взрывных работ не подтверждает расход ВМ взрывником, то он в отдельных случаях может сам непосредственно производить взрывные работы и заведовать кратковременно складом ВМ.

Руководитель взрывных работ контролирует соблюдение подчиненными порядка хранения, учета, расходования, испытания и транспортировки ВМ. Он несет ответственность за допуск лиц к производству взрывных работ, заведованию складом, испытанию и перевозке ВМ. Руководитель взрывных работ следит за своевременной отчетностью взрывников и сдачей ими остатков ВМ на склад, правильной выдачей ВМ, организацией регулярного надзора за содержанием склада ВМ, охраной. Особую ответственность руководитель взрывных работ несет за:

1) организацию безопасного проведения взрывов;

2) учет и хранение ВМ на местах работы;

3) за допуск к работе на взрывных пунктах только тех лиц, которые прошли инструктаж по технике безопасности и сдали экзамены в квалификационной комиссии.

Руководитель взрывных работ готовит документацию для оформления разрешения на право производства взрывных работ, а также на приобретение, транспортировку и хранение ВМ. Перед началом полевых работ он должен руководить строительством склада ВМ и присутствовать при сдаче склада в эксплуатацию и проследить за ввозом ВМ и оформлением необходимых бумаг. По окончании полевого сезона руководитель взрывных работ обязан провести ликвидационный период (в установленном порядке).

Взрывные работы непосредственно проводятся взрывниками. Основные кадры готовятся на курсах взрывников. К сдаче экзаменов на получение права проведения взрывных работ допускаются лица мужского пола не моложе 18 лет, имеющие среднее образование и стаж работы не менее одного года по специальности, соответствующей характеру работы организации.

К производству взрывных работ допускаются лица, сдавшие экзамены и имеющие «Единую книжку взрывника», к самостоятельной работе приступают лишь после месячной стажировки, т.е. после 1 месяца работы с опытным взрывником.

Если в работе взрывника имелся годичный перерыв, он обязан повторно сдать экзамен и получить отметку в «Единой книжке взрывника», а также отработать в течение одной декады (10 дней) под руководством опытного взрывника.

Взрывник и руководитель взрывных работ (техник-взрывник) несут ответственность:

‑ за обеспечение постоянного надзора за полученными ВМ, не допуская передачи другому лицу, потери, использования не по назначению, самовольного уничтожения;

‑ за производство взрывных работ в соответствии с проектом;

‑ за производство взрывных работ только при наличии ограждений опасной зоны предупредительными знаками и, если нужно, присутствие охраны зоны;

‑ за своеременную сдачу остатков ВМ на склад и за правильные показания расхода ВМ;

‑ за своеременный осмотр скважин, шурфов, водоемов после взрывов, а в случае обнаружения невзорвавшихся зарядов;

– за своевременную ликвидацию (по согласованности с оператором);

‑ при невозможности немедленной ликвидации должен доложить оператору и выставить охрану;

‑ за ликвидацию обвалившихся скважин;

‑ за соблюдение правил транспортировки ВМ;

‑ за подачу сигналов и правильность разрешения допуска рабочих к месту взрыва;

‑ за правильность установки, включение и сохранность контрольного сейсмоприемника.

Как правило, в сейсмопартиях ВМ хранятся на временных складах.

Начальник экспедиции или партии назначает на должность зав. складом ВМ лиц, имеющих право руководить взрывными работами, либо окончивших вуз или техникум по специальности технологии ВВ; зав. складом ВМ также может быть взрывник, прошедший дополнительную подготовку и имеющий удостоверение об этом.

На передвижных складах ВМ обязанности заведующего могут быть возложены на работника охраны, шофера и других лиц, прошедших специальную подготовку в соответствии с «Едиными правилами безопасности при взрывных работах».

Зав. складом несет персональную ответственность за:

‑ соблюдение правил учета, испытания, хранения, размещения, приема и выдачи ВМ;

‑ своевременное оприходование ВМ;

‑ недопущение порчи, излишков или недостачи ВМ на складе;

‑ правильное оформление документов (приходо-расходных на ВМ);

‑ хранение печати, ключей, пломбировочных шприцов, не допуская потери и передачи другим лицам;

‑ выдачу ВМ только взрывникам;

‑ хранение ВМ по норме;

‑ правильное содержание противопожарных средств, территории склада и запретной зоны;

‑ состояние охраны склада.

8. Техника выполнения взрывных работ [6]

Взрывные работы при методе скважинных зарядов.Прежде всего, по прибытию на место взрывник должен проверить состояние скважины путем опускания грузила на забой – установить глубину, уровень воды, отсутствие завалов в стволе скважины. О результатах проверки взрывник докладывает оператору-геофизику. После (положительной) проверки и получения разрешения на работу бригада взрывника обозначает опасную зону красными флажками и плакатами «Стой! Ведутся взрывы». Опасная зона устанавливается с учетом глубины скважины, массы заряда, характера грунта и рельефа местности, но не ближе 30 м в радиусе скважины. Если вблизи имеются здания и сооружения, то рассчитываются сейсмобезопасные расстояния.

Затем взрывник располагает с наветренной стороны от скважины взрывное оборудование и сменный запас. В первую очередь, снимают электродетонаторы, укладывают в специальный ящик и покрывают брезентом. На расстоянии не ближе 2 м размещают ВВ и тоже покрывают брезентом (от действия солнца и атмосферных осадков). В 10-15 м от ВМ устанавливают взрывную машинку и средства связи. Разматывают взрывную и моментную магистрали. Приспособления для опускания заряда располагаются вблизи устья скважины. После полной подготовки взрывник связывается с оператором (по телефону или радиостанции) и получает разрешение на приготовление заряда той или иной массы. Старший рабочий (помощник взрывника) проверяет исправность взрывной и моментной магистралей. Шофер в это время набирает воду и везет к скважине.

Взрывник готовит заряд вблизи скважины. На площадке расстилают брезент, кроме того, должны быть кусачки, нож, развертка, изолента, шпагат и гладко оструганная доска длиной 1,5-2 м., при ширине 25 см. После подготовки заряда его подносят к устью скважины. Вставляют в заряд электродетонатор. Если заряд длинный, то детонатор вставляется после начала его спуска. Взрывная магистраль крепится к заряду шпагатом, чтобы усилие силы тяжести передавалось не на проводники электродетонатора. Приготовленный и подсоединенный заряд взрывник обязан немедленно опустить в скважину.

Когда заряд опущен, скважина заполняется водой. Взрывник удаляет рабочих из опасной зоны. Проверяется целостность взрывной и моментной магистралей по взрывной машинке. Взрывник сообщает геофизику-оператору о готовности к работе. Подаются предупредительный, боевой сигналы и выполняются соответствующие действия. Оператор командует: «Приготовиться! (Подготовка). Внимание! Огонь!» (Взрыв). После взрыва 10-12 с соблюдается тишина. Подается команда «Отбой!» После взрыва взрывник закрывает машинку на ключ, отсоединяет вилки магистралей. Осматривает место взрыва и докладывает оператору о качестве (полная детонация, неполная, отказ).

После истечения 10 мин один из рабочих извлекает провода взрывной и моментной магистралей из скважины, поврежденные концы откусывает. Если надо, скважину заполняет водой (с целью сохранения для следующего взрыва). После проверки качества материала последствия взрыва ликвидируются и бригада переезжает на другой пикет.

Взрывные работы при методе шурфовых зарядов.До начала производства взрывов в шурфах необходимо определить безопасное расстояние по разлету осколков и обломков породы. Определив радиус опасной зоны взрывник располагает за ее пределами свой взрывпункт, но не ближе 100 м от точки взрыва, а при взрывании на косогоре в направлении вниз по склону не ближе 150 м. Дальнейшие действия ‑ как при скважинных взрывах (ограждение опасной зоны, плакаты, расположение ВМ).

Техника приготовления же шурфовых зарядов ( размещение, забойка грунтом), отличается от техники для скважинных зарядов. Шурфовые заряды во многих случаях в несколько раз больше скважинных и могут достигать несколько сотен килограмм. ВВ подвозятся к шурфу на машине и разгружаются с помощью рабочих в 3 м от шурфа. Если шурф глубокий, более 2 м, то ящики или мешки с ВВ опускаются в него при помощи веревок. Взрывник, находясь в шурфе, производит плотную укладку заряда в форме куба, что необходимо не только для усиления мощности взрыва, но и для полной детонации заряда. Недопустимо также попадание забойки (грунта) в середину, внутрь заряда, т.к. это может привести к потере мощности взрыва и неполной детонации ВВ. С учетом этого следует покрывать заряд перед забойкой упаковочной бумагой из под ВВ. Закончив укладку заряда, взрывник уходит из шурфа и рабочие под его руководством засыпают заряд грунтом, оставляя незасыпанной небольшую часть по центру для вставления боевика. Рабочие удаляются из опасной зоны. Взрывник приносит электродетонатор и готовит боевик. После вставления боевика шурф полностью засыпается грунтом. Чем плотнее и больше слой забойки заряда, тем большая энергия идет на создание упругих колебаний. Желательно обозначить заложение места боевика в заряде для осторожности и на случай ликвидации отказа. Моментная магистраль крепится к боевику до размещения его в заряде, а подсоединение детонаторных проводников к взрывной магистрали – после окончания забоечных работ. Дальнейшие действия аналогичны методу скважинных зарядов.

Осмотр шурфа разрешается проводить не ранее чем через 30 мин. Подход к шурфу с наветренной стороны. Взрывник подходит первым, убеждается в отсутствии вредных газов и полной детонации.

В плотных породах желательно использовать один и тот же шурф для одного взрыва, т.к. после первого взрыва образуются трещины, по которым при повторном взрыве теряется значительная часть энергии. В рыхлых отложениях (сыпучие пески, болотистый грунт) это менее страшно, т.к. они возвращаются в первоначальное положение.

Взрывные работы при методе наружных зарядов.Характеризуются относительной простотой и быстротой выполнения. Как и в предыдущих методах определяются безопасные расстояния (по действию воздушной волны).

Заряды располагают на поверхности земли. Заряду придают определенную форму. Сверху заряда по центру вводят электродетонатор. Для повышения мощности взрыва поверхность наружного заряда по возможности должна быть плотно прикрыта со всех сторон тонким слоем песка или глины. Далее ‑соответственно предыдущим методам.

Взрывные работы при методе воздушных взрывов.Проводятся в основном также, как и при методе наружных зарядов. Вычисляется безопасное расстояние по действию ударной волны и разлету осколков. Отличие состоит только в том, что для подвеса зарядов используют специальные приспособления.

Проверка качества ВМ и гидроизоляция ВВ в полевых условиях.Зав. кратковременным складом ВМ обязан выдавать взрывникам только проверенные и пригодные ВВ. Однако не исключается возможность попадания в отдельных ящиках (мешках) непригодных ВМ.

При вскрытии ящика взрывник обязан осмотреть ВВ и убедиться в его пригодности к работе. Тротил легко и довольно быстро разлагается под действием солнечных лучей, в результате чего теряет светло-желтый цвет и приобретает темно-красный. Кроме того, изменившая цвет тротиловая шашка при толчках, ударах распадается в порошок и теряет способность к детонации (визуальное наблюдение).

Аммониты обладают свойствами гигроскопичности и слеживаемости. Увлажненные и слежавшиеся аммониты плохо детонируют от ЭДС и вместо взрыва происходит слабое разложение – дефлаграция.

Влажность аммонита определяется на ощупь. Поэтому нужно взять в горсть аммонита и сжать в кулаке; от легкого нажима сухой аммонит рассыпается в порошок, а влажный, непригодный, остается в куске и разваливается на комья. Так как слежавшийся аммонит взять в горсть невозможно, его необходимо разбить деревянным молотком и превратить в порошок.

ЭДС подвергаются наружному осмотру: устанавливается отсутствие раковин, сквозных трещин, вмятин и проверяется целостность мостика накаливания на проводимость тока. Если есть один из дефектов, ЭДС уничтожается.

Для производства взрывов в воде, в сырых местах ВВ гидроизолируются. В практике применяются такие гидроизоляционные материалы, как очищенный гудрон и парафин. Широко используется в составе с другими компонентами смола; при этом смолы в процентах к общему весу может быть 25‑75, а вара (пек) 75‑25 или смолы 40‑45, гудрона очищенного 50‑45 и канифоли 10. Гидроизоляция зарядов или мешков ВВ производится за пределами территории склада и площадок хранения ВМ. Открытый огонь для расплавления гидроизоляционного состава разрешается разводить на расстоянии не менее 100 м от места расположения ВВ с подветренной стороны. Котел с расплавленным составом подносится к месту нанесения гидроизолирующего покрытия, и устанавливается на почву, лишенную растительного покрова Температура состава должна быть не более 90ºС.

9. Ликвидация отказавших зарядов, уничтожение ВМ, ликвидация последствий взрыва [5,6]

Отказы зарядов вызываются следующими основными причинами:

1) неисправностью источника тока – взрывной машинки;

2) разрывом электрической цепи в проводах взрывной магистрали;

3) неисправностью мостика накаливания ЭДС;

4) непригодностью к детонации заряда ВВ и его плохим монтажом;

5 увлажнением ВВ электродетонатора.

Если не произошел взрыв после того, как взрывник нажал кнопку «Взрыв» (СВМ-2), следует немедленно отключить вилку взрывной магистрали от источника тока, закрыть взрывную машинку на ключ и сообщить об отказе геофизику-оператору, после чего приступить к выяснению причин. Прежде всего необходимо подключить вилку взрывной магистрали к гнездам миллиамперметра ВМ и проверить состояние электровзрывной цепи. Если цепь исправна, значит (стрелка отклоняется вправо), ток отсутствует по одной причине – неисправна взрывная машинка. В таких случаях нужно сменить машинку. Короткое замыкание электровзрывной цепи проверяется по направлению от источника тока. Взрывная магистраль разъединяется в разъеме и проверяется первый ее отрезок, который ближе к машинке. Проверка проводится наружным осмотром и с помощью миллиамперметра (наличие тока, указывает на короткое замыкание).

Если неисправна вторая часть магистрали, которая крепится к заряду, следует отсоединить ее от заряда и проверить как первую. Предварительно нужно извлечь заряд на поверхность, если он находится в скважине или водоеме.

Если машинка и взрывная магистраль исправны, а электрическая цепь разорвана, значит, непригоден электродетонатор. В таких случаях нужно извлечь непригодный и поставить новый проверенный электродетонатор.

Часто бывают отказы по вине взрывника, когда взрывается электродетонатор и не детонирует основной заряд ВВ. Причиной этого является основной заряд ВВ из-за плохой гидроизоляции, неправильное соединение ЭДС с зарядом: где-нибудь сбоку заряда или обертывание бумагой перед тем, как вставлять в заряд, или неплотное прилегание ЭДС к стенкам отверстия в заряде, в результате чего свободное пространство заполняется водой или глинистым раствором, что препятствует детонации.

Как исключение, может встречаться сгорание мостика накаливания. ВВ в капле увлажнится и не воспламенится.

Порядок ликвидации отказавших зарядов зависит от метода работ (скважина, шурфы, водоем).

При работе в скважинах отказавший заряд нужно извлечь на поверхность и уничтожить. Если нет возможности извлечь заряд, нужно отрезать кусачками взрывную магистраль и, замкнув накоротко, закрепить ее на колышке около устья скважины. Следует смонтировать новую магистраль или на оставшейся старой, если позволяет длина, дослать дополнительный заряд вплотную к отказавшему. Но часто это сделать невозможно. Поэтому взрывник через геофизика-оператора должен вызвать буровую бригаду и дать указания пробурить на расстоянии не ближе 3 м вторую скважину параллельно той, в которой находится отказавшийся заряд. После удаления из опасной зоны буровой бригады взрывник опускает в новую скважину заряд массой в 2 раза больше отказавшего и производит взрыв.

Ликвидация отказавших зарядов в шурфах проводится несколько иначе. Взрывная магистраль отсоединяется от проводов электродетонатора. Место заложения боевика заряда в шурфе отмечается вешкой. Взрывник обязан отступить от вешки на необходимое расстояние (не менее чем на 0,5 м) и произвести выборку грунта до поверхности ВВ, наложить на ВВ дополнительный заряд с ЭДС и произвести взрыв.

Ясно, что ликвидация отказов при методах наружных и воздушных зарядов проще и быстрее. В водоемах не рекомендуется досылать дополнительный заряд, лучше извлекать их и уничтожать на земле.

Все случаи отказавших зарядов взрывник обязан регистрировать в журнале записи отказов при взрывных работах и указывать время ликвидации.

Уничтожение взрывчатых материалов.Все ВМ, пришедшие в негодность, должны быть уничтожены. Уничтожение ВМ в полевых условиях производится взрывником с разрешения геофизика-оператора и на базе партии – заведующим складом с разрешения начальника партии или руководителя взрывных работ. Уничтожение ВМ оформляется документально «Актом об уничтожении ВМ».

ВМ разрешается уничтожать:

1) взрыванием;

2) сжиганием;

3) потоплением;

4) растворением в воде.

Способные к детонации ВМ уничтожаются взрыванием. К примеру, предназначенные к уничтожению электродетонаторы укладываются в их упаковке в шурф, а сверху накладывается боевик из качественного ВВ. Смонтированный заряд осторожно засыпается грунтом и производится взрыв с соблюдением всех правил техники безопасности.

Для уничтожения ВВ сжиганием расчищается специальная площадка, на ней укладываются сухие дрова. От дров против ветра прокладывается дорожка из легковоспламеняющихся материалов (стружек, бумаги, хвороста, соломы) длиной не менее 5 м, которая служит для разжигания костра. ВВ укладываются на дрова. Взрывник удаляет всех на безопасное расстояние и поджигает дорожку. Дорожка должна обеспечить хорошее загорание дров. Взрывник возвращается к месту сжигания ВВ только тогда, когда полностью погаснет костер. Полнота сгорания проверяется путем осторожного разгребания золы деревянной лопаткой.

При сжигании больших количеств ВВ дрова и ВВ раскладывают на несколько куч. Под каждую кучу кладут стружки и по 50 г черного пороха, в который вводят мостики накаливания (как ЭДС), и порох поджигается электрическим путем. Этот метод безопасен и экономичен. (Порошкообразные ВВ рассыпаются дорожками, ширина не более 30 см, а толщина 10 см). Сжиганием уничтожаются те ВВ, которые не обладают детонацией (огнепроводный шнур и средства зажигания). Нельзя уничтожать сжиганием ЭДС и детонирующий шнур.

В условиях морской сейсморазведки разрешается уничтожать потоплением гигроскопические ВВ (аммониты и дымный порох). Для этого к мешкам или ящикам привязывается тяжелый груз и на глубоком месте ВВ опускаются в воду.

При наземных работах уничтожению растворением подвергаются только аммониты и дымный порох. Для этой цели готовится яма соответствующих размеров. Сверху застилается досками, на которые ставят бочку с краном внизу. Бочка заполняется горячей водой и в нее засыпают ВВ из расчета 200 г на 1 л воды. Для более быстрого растворения раствор помешивается деревянной мешалкой или бочка оборудуется специальными крыльчатками с механическим приводом. (25 кг в 1 ч мешалкой, с механическим приводом – 25 кг в 25 мин). Раствор сливается в яму. Остатки нерастворившегося ВВ сжигаются.

С целью максимального сохранения и восстановления нарушенной структуры растительного почвенного слоя и обеспечения безопасности для людей, животных и транспорта, все использованные взрывные скважины или шурфы ( т.е. все последствия взрывных работ) должны быть ликвидированы. В сейсморазведке для ликвидации скважин широко применяется метод, предложенный А.Т. Казаковым, С.Г. Пшеничниковым и Ф.В. Ореховским. Способ рассчитан на ликвидацию скважин, у которых сохранился ствол с возможным наличием небольших камер на забое.

Когда бурение скважины близится к концу и до проектной глубины остается 1,5-2 м, на квадратную штангу закрепляется специальное режущее расширительное устройство – расширитель, т.е. когда бурение скважины происходит до проектной глубины, нижняя ее часть (забой) продолжает буриться обычным диаметром, например 140 мм. Верхняя же часть ее за счет расширителя от устья на глубину 1,5-2 м бурится диаметром 240 мм (чтобы пробка не проваливалась).

После использования скважина забивается специальной пробкой (из дерева, цемента, битума), которая вдавливается в шлам (с помощью шеста). Затем скважина засыпается разбуренной породой с периодической утрамбовкой. Верхняя часть ствола засыпается растительным грунтом на 50 см и также плотно утрамбовывается.

Если после взрывов сильно увеличился диаметр скважины или образовалась довольно большая камуфлетная полость, т. о с помощью дополнительных зарядов (накладных или подвесных) обрушается грунт к забою скважины до образования воронки. Воронка засыпается бульдозером, а верхняя ее часть на 40‑50 см растительным слоем грунта.

Ликвидационный период.После окончания полевых работ начальник сейсмопартии или лицо, уполномоченное им, совместно с руководителем взрывных работ должны осмотреть места производства взрывов. Если будут обнаружены большие ямы, образовавшиеся в результате буровых и взрывных работ, сейсмопартия обязана выделить людей и технику для своевременной ликвидации их. Наряду с этим принимаются меры к своевременной ликвидации остатков ВМ и склада. Приводится в порядок все оборудование и сдается на материальный склад. Одновременно представляются документы о проведении ликвидационных работ в учреждение охраны общественного порядка и в контролирующую организацию Госгортехнадзора.

Прежде всего это «Акт о ликвидации отработанных скважин и шурфов», который составляет комиссия в составе представителя райисполкома (председатель комиссии), представителя сейсмической партии и руководителя взрывных работ. Акт составляется в двух экземплярах, которые вручаются райисполкому и сейсмической партии.

В дальнейшем составляется «Акт о ликвидации ВМ и склада» Оставшиеся ВМ сдаются вышестоящей организации.

После ликвидации ВМ и склада начальник сейсмопартии обязан представить все документы следующим контролирующим организациям:

‑ органу министерства внутренних дел, на территории которого находится склад ВМ, возвратить разрешение на хранение ВМ, перевозку ВМ, на право хранения и ношения оружия и представить акт о ликвидации ВМ и склада;

‑ контролирующей организации Госгортехнадзора возвратить разрешение на право производства взрывных работ, свидетельства на приобретение и перевозку ВМ, а также представить акт о ликвидации ВМ и склада;

‑ вышестоящей (трест) ведомственной организации представить акт о ликвидации ВМ и склада, а также документы на возвращенные или переданные другому ведомству ВМ.

10. Хранение и транспортировка ВМ [5,6,9,14]

Хранение, использование и учет взрывчатых материалов производится в порядке, установленном «Едиными правилами техники безопасности при взрывных работах» [5].Контроль за строгим соблюдением этого порядка осуществляется контролирующей организацией Госгортехнадзора, а за состоянием охраны складов ВМ ‑ учреждениями охраны общественногопорядка. Правильность хранения, использования и учета ВМ в сейсмической партии (экспедиции) систематически проверяется руководителем вышестоящей организации, главным инженером и специально уполномоченным лицом.

Ответственность должностных лиц за нарушение порядка хранения, использования и учета ВМ определяется инструкцией о порядке хранения, использования и учета взрывчатых материалов «Единых правил техники безопасности при взрывных работах». Лица, виновные в нарушении этих правил, привлекаются к дисциплинарной или уголовной ответственности в соответствии с действующим законодательством.

Хранение ВМ. Взрывчатыематериалы должны храниться в условиях, исключающих их порчу от воздействия солнечных лучей, влаги и резкой перемены температуры воздуха, а также возможность хищения.

В условиях сейсмической разведки ВМ могут кратковременно храниться на оборудованных передвижных складах (автомашинах, повозках, балках-взрывпунктах и тракторных санях), плавскладах (катерах и судах), в шалашах, пещерах, палатках и на площадках, а также в нежилых строениях. Условия на всех складах для кратковременного хранения ВМ должны соответствовать «Единым правилам техники безопасности при взрывных работах».

Продолжительность хранения ВМ на кратковременных складах не должна превышать одного года, а на открытых площадках 60 суток. При кратковременном хранении в одном хранилище должно быть не более 3 тВВ и 10000 шт. электродетонаторов с соответствующим количеством детонирующего шнура. Электродетонаторы помещаются в отдельном деревянном ящике, обитом изнутри войлоком, а снаружи листовым железом. Ящик устанавливается на расстоянии не ближе 2 м от ВВ и запирается на замок. Когда ВВ и СВ размещаются в разных помещениях, то разрешается хранить в каждом хранилище до 18 тВВ или до 25 000 шт электродетонаторов.

Количество ВМ при кратковременном хранении на открытых площадках штабелями определяется потребностью проводимых работ; при этом СВ хранятся в отдельных палатках или землянках, удаленных от штабеля ВВ на расстояние не ближе 25 м.Все хранилища ВМ должны закрываться на замок и опечатываться или опломбироваться, Ключи, печать и пломбировочные щипцы хранятся у заведующего складом. На складе разрешается хранить только то количество ВМ, на которое выдано разрешение учреждением охраны общественного порядка.

Все кратковременные склады ВМ должны круглосуточно охраняться вооруженной охраной. Передвижные склады могут охраняться заведующими складами, взрывниками, проинструктированными рабочими или ответственными за перевозку лицами при условии круглосуточного (посменного) их дежурства. Охрана передвижного склада ВМ имеет огнестрельное оружие. Количество и вид охраны устанавливаются министерством, главком или другим ведомством. Дислокация постов и технические средства охраны устанавливаются начальником сейсмической партии (экспедиции) по согласованию с учреждением охраны общественногопорядка. Охрана ВМ на местах работ должна осуществляться взрывниками, выполняющими работы, или хорошо проинструктированными рабочими.

На территорию склада ВМ допускаются лица, имеющие постоянный или разовый пропуск, выданный начальником сейсмической партии (экспедиции), которой принадлежит склад.

Взрывчатые материалы, поступившие на кратковременныйсклад с завода-изготовителя или с другого склада, а также возвращенные с профиля работ в заводской упаковке под пломбой, не вскрываются и принимаются по трафарету. Упакованные ВМ должны располагаться в хранилище отдельно по сортам и видам, трафаретами в одном направлении. Возвращенные взрывниками неизрасходованные остатки ВМ тщательно проверяются при приемке на склад; штучные ВМ пересчитываются, а порошкообразные взвешиваются и укладываются в стандартные коробки, ящики или мешки, чтобы довести их количества в штуках или весе до полного заполнения имеющейся на складе стандартной упаковки.

Взрывчатые материалы выдаются взрывникам в первую очередь из распакованной тары. При выдаче шашек тротила и патронов аммонита на них должен проставляться штамп рабочего номера взрывника, который получает ВМ.

Склады для хранения ВМ должны строиться в соответствии с требованиями «Единых правил безопасности при взрывных работах» и приниматься комиссией по акту.

Территория складов должна отвечать следующим требованиям:

1. Места для расположения хранилищ нужно выбирать несколько возвышенные, на плотных и сухих грунтах, по возможности за лесом, на безопасном расстоянии от населенных пунктов, электролиний высокого напряжения и других объектов.

2. Подъездные пути к складу и на территории должны быть благоустроены.

3. Расположение хранилищ на территории склада должно обеспечивать свободный подход и подъезд к каждому.

4. Расстояние между отдельными хранилищами должно соответствовать безопасному расстоянию.

5. Территория склада должна быть обеспечена оградой высотой не менее 1,5 м.

6. Запретная зона вокруг ограды склада в радиусе 50 м обозначается плакатами

На территории склада располагают следующие здания и сооружения:

1) хранилища ВВ;

2) хранилища СВ;

3) сарай или щит противопожарного инвентаря;

4) сторожевые будки для собак (если они есть).

Караульные помещения и площадка для хранения тары должны находиться за пределами ограды склада: караульное помещение в 15 м, площадка для тары в 25 м (покрыта брезентом). Расстояние от ограды до стены ближайшего хранилища должно быть не менее 20 м.

Территорию склада следует очистить от легковоспламеняющихся материалов (хвороста, сухих зарослей и травы). Лиственные и хвойные деревья разрешается оставлять (не обязательна грозозащита, освещение, телефонная связь, водоемы).

Кратковременные хранилища ВМ могут устраиваться из досок, бревен, земли, брезента и т.п. Разрешается использовать нежилые строения, сараи. Эти помещения должны быть защищены от попадания в них дождя и снега (если есть печи, то их нужно замуровать кирпичом). Окна, если есть, покрываются белой масляной краской от попадания солнечных лучей. Двери должны закрываться на замок и пломбироваться. Внутренние стены и потолок должны быть побелены. Полы могут быть дощатые или глинобитные.

Хранилища оборудуются стеллажами и должны отвечать следующим требованиям:

1. Высота от пола до верхней полки не более 2 м.

2. Расстояние от стены до стеллажа не менее 20 см. Ширина прохода между стеллажами не менее 1,3 м.

3. Зазоры между ящиками с ВМ и ящиком и полкой не менее 4 см.

4. Ящики на полках должны укладываться только в один ряд.

5. Стеллажи не должны провисать. Они скрепляются шинами или нагилями. Если скрепляются гвоздями, то шляпки гвоздей должны утапливаться на 5 мм и зашпаклевываться.

При хранении ВВ штабелями в хранилище необходимо иметь деревянные настилы высотой 20 см. от земли. Высота штабеля не более 2 м, ширина не более 2-х ящиков или мешков; те же проходы ( 1,3 м, не менее 20 см ) от стен.

При строительстве кратковременных складов ВМ должны быть соблюдены безопасные расстояния между хранилищами ВМ и расстояния, отделяющие хранилища от населенных пунктов и других промышленных объектов. Безопасные расстояния обычно разделяют на внутренние и внешние.

Внутренняя безопасность достигается строгим соблюдением норм и правил хранения ВМ и точным определением безопасных расстояний по передаче детонации между хранилищами на территории склада. Внешняя безопасность обеспечивается правилами расположения складов в отношении окружающих зданий и верным определением опасных зон по действию сейсмической и воздушной волн и разлету осколков.

Транспортирование ВМ.Сейсморазведочные партии (экспедиции) получают ВМ преимущественно со складов вышестоящих ведомств и в отдельных случаях непосредственно с заводов-изготовителей. Взрывчатые материалы с заводов-изготовителей доставляют к месту работ сейсморазведочной партии в основном по железной дороге (до ближайшей станции), а затем автомашинами. В отдельных случаях ВМ перевозятся с завода-изготовителя к месту работ непосредственно авиатранспортом. Не исключена возможность доставки ВМ к месту работ водным, гужевым, автотранспортом и ручной кладью.

Для получения и перевозки ВМ начальник сейсморазведочнойпартии (экспедиции) назначает ответственное лицо (руководителя взрывных работ, заведующего складом ВМ или опытного взрывника), которому вручает доверенность на получение ВМ и разрешения на право приобретения и перевозки ВМ (если это требуется). В распоряжение ответственного лица выделяются оборудованный транспорт, вооруженная охрана и грузчики.

Персонал, связанный с перевозкой, охраной, погрузкой и разгрузкой ВМ, проходит специальный инструктаж по технике безопасности. Если погрузка и выгрузка ВМ производятся на станции железной дороги, на пристани речного или морского флота либо в аэропорту, то выделяются специальные погрузочно-разгрузочные площадки, удаленные на безопасные расстояния от железнодорожных путей, водных магистралей и взлетно-посадочных площадок. На протяжении всего периода погрузочно-разгрузочных работ площадки должны быть ограждены предупредительнымизнаками (красными флажками в дневное время, фонарями красного света ночью) и охраняться вооруженной охраной.

На территорию погрузочно-разгрузочной площадки запрещается доступ лиц, не связанных с погрузкой и выгрузкой ВМ. Во время ночных работ площадки погрузки и выгрузки ВМ должны хорошо освещаться разрешенными источниками света: стационарное электроосвещение, рудничные аккумуляторные или предохранительные бензиновые лампы, при этом последние разрешается зажигать и тушить на расстоянии не ближе 100 мот ВМ.

В момент приема ВМ от представителей железнодорожного, водного и воздушного транспорта ответственное лицо сейсморазведочной партии (экспедиции) обязано тщательно проверить качество тары и правильность веса груза, принимаемого для транспортирования к месту взрывных работ. В случае обнаружения неисправной тары или расхождения в весе груза ответственное лицо обязано немедленно создать комиссию из представителей учреждения охраны общественного порядка, транспортного ведомства, сейсморазведочной партии и составить рекламационный акт в четырех экземплярах. Один экземпляр акта направляется поставщику (заводу-изготовителю) и по одному экземпляру остается в делах организаций, представители которых приняли участие в составлении акта.

Взрывчатые материалы, получаемые с базисных и расходных складов вышестоящего ведомства, разрешается перевозить к кратковременным складам только в исправной заводской упаковке. Если на базисном складе из отдельных мешков или ящиков пробы ВМ отбирались для испытания, а на расходном складе выдавались для производства работ взрывникам, то упаковка таких мешков и ящиков должна иметь пломбы соответствующего склада и надпись на трафарете об оставшемся весе или количестве ВМ. При повреждении тары в момент разгрузки, погрузки, переноски и в пути следования ВМ должны быть переложены в исправную тару и хорошо упакованы.

Запрещается перевозить ВМ в одном отсеке или трюме судна, самолете, автомобиле и на других видах транспорта вместе с легковоспламеняющимися и другими грузами, за исключением особых случаев (к месту работ ВМ разрешается перевозить вместе со взрывным оборудованием, необходимым для производства работ). В случае неисправности транспортных средств (судна, автомашины и др.) разрешается перегружать ВМ в пути следования при условии соблюдения безопасных расстояний, достаточного освещения в ночное время и вооруженной охраны места перегрузки. Эта работа проводится под руководством от ветственного лица.

По степени чувствительности к внешним воздействиям при перевозке все ВМ делятся на следующие группы.

I. Динамиты с содержанием нитроэфиров более 15%, гексоген нефлегматизированный, тетрил.

II. Аммониты, тротил и сплавы его с другими нитросоединениями, нитроглицериновые ВВ с содержанием нитроэфиров не свыше 15%, флегматизированный гексоген, детонирующий шнур.

III. Пороха дымные и бездымные.

IV. Детонаторы.

V. Перфораторные снаряды в боевом снаряжении с установленными взрывателями.

Каждая группа ВМ должна перевозиться отдельно. В исключительных случаях, связанных с производственной необходимостью, по разрешению руководителя взрывных работ или начальника (главного инженера) партии (экспедиции) допускается совместная перевозка ВМ различных групп в количествах не более 1500 кг взрывчатых веществ, 6000 шт. детонаторов, 1200 мдетонирующего шнура, 6000 могнепроводного шнура, тлеющего фитиля, патронов группового зажигания или электровоспламенителей без ограничения, 200 шт. перфораторных снарядов.

При совместной перевозке детонаторы должны укладываться в специальный плотно закрывающийся ящик, обитый войлоком с наружной и внутренней сторон и закрепленный на передней части кузова автомашины, катера, лодки или на другом транспорте. Взрывчатые вещества укладываются в конце кузова автомашины, катера, лодки и отделяются от ящика с детонаторами ящиками с огнепроводным шнуром и другими зажигательными принадлежностями, а также брезентом, войлоком и другими подобными прокладками.

Пороха и перфораторные снаряды при совместной перевозке должны быть в заводской упаковке или затарены в специальные ящики, исключающие трение и удары; при этом ящики с порохом и снарядами должны укладываться на расстоянии не ближе 0,5 мот других ВМ и прочно закрепляться при помощи мягких прокладок и увязки веревками. Если перевозятся детонаторы не целыми ящиками, то отдельные коробки заводской упаковки плотно укладываются в ящик с войлочными прокладками, который закрывается крышкой при помощи шурупов. Если в ящике осталось пустое пространство, то оно должно быть заполнено прокладками из войлока.

Для перевозки, прежде всего, готовится и заполняется необходимая документация (разрешение на перевозку, наряд-накладная и т.п.). При транспортировании каждым видом транспорта существуют свои инструкции.

Перевозка ВМ автотранспортом.Автомашины, предназначенные для перевозки ВМ, должны быть исправными и иметь следующее основное снаряжение: глушители, оборудованные искрогасителями, два огнетушителя, цепи либо другое средство против скольжения. Кузов должен быть исправным, чистым и не иметь никаких грузов, кроме брезента и веревок для покрытия и увязки ВМ.

Перед выходом машины в рейс зав. гаражом или механик должны сделать отметку в путевом листе о том, что машина исправна и пригодна для перевозки ВМ. Без этой отметки выдача и перевозка ВМ запрещаются. К управлению машиной допускаются шоферы не ниже 2 класса. Кузов должен быть закрытым и иметь красные полосы шириной 15 см по диагонали борта, красные флажки и красные фонари (ночью). При перевозке ВМ в кузове должна находиться охрана (в специально отведенном месте кузова). Если перевозка осуществляется несколькими автомашинами, то в первой находится ответственное лицо, в последней один из охранников.

Загружать машину ВВ можно до полной грузоподъемности, кроме случаев, когда перевозятся динамиты, дымные пороха, детонаторы. В этом случае загрузка должна быть до 2/3 грузоподъемности и не более 2-х ящиков по высоте (ящики укладывать плашмя). Все закрывается брезентом и обвязывается веревкой.

Для погрузки автомашины подходят по одной по очереди. Груженные и ожидающие погрузки машины должны находиться на расстоянии не ближе 100 м.

Движение должно осуществляться только по установленному маршруту, который предварительно согласуется с милицией. Маршрут выбирается таким образом, чтобы дороги были получше и по возможности подальше от населенных пунктов.

Остановки для отдыха в пути следования можно делать не ближе 200 м от жилых строений.

При движении автоколонной расстояние между машинами должно быть 50 м при ровной дороге и 300 м при спуске и подъеме в гору. В случае грозы транспорт немедленно нужно остановить на открытом месте и расставить машины на расстоянии 50 м друг от друга. Все люди, не связанные с охраной, удаляются на 200 м (безопасное расстояние). Охрана оцепляет транспорт в пределах видимости смежных постов с безопасных расстояний. Скорость при хорошей видимости ‑ до 20 км/ч, а в туман и пургу сокращается вдвое.

Перевозка ВМ самолетами.Во-первых, начальником сейсмопартии подается заявка в территориальное управление гражданского воздушного флота (ГВФ). На основании этой заявки выделяется самолет. ВМ грузятся в самолеты на резервных взлетных дорожках, удаленных на безопасные расстояния от сооружений аэропорта и стоянок самолетов. Погрузка проводится с командиром экипажа.

ВМ доставляют в аэропорт непосредственно перед вылетом. После прилета в место назначения ВМ немедленно разгружаются и вывозятся с аэропорта.

Перевозка ВМ водным транспортом.При перевозке ВМ судами соблюдаются все правила, установленные министерством речного и морского флота. Суда должны быть специально подготовлены для перевозки ВМ. Пригодность судна для перевозки оценивается комиссией состоящей из представителей охраны общественного порядка, речного и морского регистра, инспекции пароходства, сейсмопартии и капитана.

Трюмы, в которых находятся ВМ должны быть чистыми, электропроводка в помещениях отключена; стенка с машинным отделением изолирована; полы не должны иметь щелей и люки должны плотно закрываться.

Суда должны иметь отличительные знаки: красные флажки, надписи «ОПАСНО». Все противопожарные средства должны быть исправны, а судно оборудовано грозозащитой. Погрузка и разгрузка судов должны проводиться на отдельных причалах и не ближе 250 м от жилых сооружений. Движение осуществляется по всем правилам: во время тумана нужно остановиться у берега и переждать.

11. Общие правила безопасности [5,6,16]

Для обеспечения эффективной и безопасной работы в сейсморазведочной партии и особенно на взрывных участках от рабочих и инженерно-технических работников требуются умелые, слаженные действия на каждом участке, знание своего дела и строгое выполнение правил техники безопасности.

Необходимо помнить, что нарушение правил безопасного ведения взрывных работ снижает производительность труда и может явиться причиной несчастных случаев.

1. Производство взрывных работ в сейсморазведочных партиях, а также перевозка, хранение, использование и учет взрывчатых материалов должны осуществляться в соответствии с «Едиными правилами техники безопасности при взрывных работах» [5].

2. Все рабочие, служащие, инженеры и техники при поступлении или переводе на работы, связанные с производством взрывов, должны пройти медицинское освидетельствование и получить заключение врачебно-консультативной комиссии о допуске к работе.

3. Каждый вновь поступивший рабочий после предварительного инструктажа допускается к работе только совместно с опытным рабочим на срок, предусмотренный учебной программой. В течение этого срока рабочий, вновь поступивший или переведенный с другой работы, должен пройти производственное обучение с учетом правил техники безопасности и сдать экзамены по своей специальности, после чего он может быть допущен к самостоятельной работе.

4. Экзаменационная комиссия для проверки знаний правил техники безопасности назначается начальником партии (экспедиции).Один раз в полугодие должен проводиться повторный инструктаж всех рабочих по технике безопасности. Проведение предварительного и повторного инструктажа регистрируется в журнале инструктажа по технике безопасности.

5. Результаты проверки знаний правил техники безопасности заносятся в протокол. Рабочие, сдавшие экзамен, получают соответствующие удостоверения; рабочие, не сдавшие экзамен, к самостоятельной работе не допускаются, проходят повторный курс обучения и вторично сдают экзамен.

6. Каждый рабочий должен выполнять работу, на которую он принят и по которой прошел инструктаж. Выполнение других работ без ведома администрации и без соответствующего инструктажа по технике безопасности запрещается.

7. Технический персонал и руководители участков и бригад обязаны систематически следить за выполнением рабочими всех мер предосторожности при производстве работ.

8. Перед началом работы каждый рабочий должен проверить свое рабочее место, оборудование и инструмент; в случае выявления неисправностей он обязан принять меры к их устранению и сообщить о них руководителю работ. До устранения неисправностей нельзя приступать к работе. Если неисправность возникает во время работы, необходимо прекратить работу до ее устранения.

9. Проверка знаний правил техники безопасности инженерно-технических работников производится комиссией вышестоящей ведомственной организации с участием представителя Госгортехнадзора.

10. Ручной инструмент (молотки, лопаты, топоры, ключи, кусачки и др.) должен содержаться в полной исправности. Инструменты, имеющие рукоятки, должны быть прочно на них насажены. Инструменты с острыми режущими кромками или лезвиями должны переноситься в защитных чехлах или сумках.

10. Все рабочие и инженерно-технические работники в соответствии с утвержденными нормами должны быть снабжены и обязаны пользоваться индивидуальными средствами защиты (рукавицами, резиновыми сапогами, перчатками), а также спецодеждой и спецобувью установленного образца. Исправность индивидуальных средств защиты должна систематически проверяться техническим персоналом и руководителем работ. Стирка, починка и дезинфекция спецодежды, а также починка и дезинфекция спецобуви должны обеспечиваться администрацией.

12. Все работающие на плавучих складах ВМ и плавучих взрывпунктах должны уметь плавать.

13. На реках и озерах запрещается производить работы:

а) при ветре выше 5 баллов;

б) при ледоходах и молевом сплаве;

в) при появлении осеннего снегопада и начале образования льда;

г) на судоходных трассах во время тумана.

В этих случаях люди должны быть выведены на берег.

14. Администрация обязана обеспечить:

а) пресной (кипяченой) водой в достаточном количестве для питья и приготовления пищи всем работникам партии (экспедиции);

б) флягой для кипяченой воды каждого работника, связанного с передвижением;

в) бачками с остуженной кипяченой водой и кружками каждого участка работы.

Бачки необходимо систематически промывать и подвергать дезинфекции.

15. Все работники, занятые на полевых сейсморазведочных работах, должны быть обучены методам и приемам оказания первой медицинской помощи при травмах и заболеваниях. В случае серьезной травмы или заболевания больного необходимо немедленно направить в ближайшее лечебное учреждение.

16. На каждом объекте работ должна быть аптечка с набором необходимых медикаментов и перевязочных средств, которые по мере их расходования должны пополняться. Администрация обеспечивает индивидуальными перевязочными пакетами в прочной водонепроницаемой оболочке всех работников, занятых на полевых сейсморазведочных работах.

17. Разрешается использовать взрывные машинки, радиостанции и другое оборудование новой конструкции только после детального изучения их и сдачи экзаменов в квалификационной комиссии по вопросам их эксплуатации с учетом знания правил техники безопасности.

18. Запрещается ремонтировать двигатели автовзрывпунктов при наличии на них ВМ. На период ремонта ВМ должны быть разгружены и удалены на 100 мот автовзрывпункта в безопасное место.

19. Каждый работник, заметивший опасность, угрожающую людям, сооружениям, имуществу и транспорту, обязан принять меры для ее устранения и немедленно заявить об этом своему руководителю работ.

20. Условия техники безопасности по каждому виду взрывных работ при сейсморазведке изложены в соответствующих инструкциях.

Приложение 1

Руководство для решения некоторых видов задач

по взрывному делу (по Ассонову В.А.)

Зная начальное и конечное состояние взрывчатой системы, можно определить количество освобождающейся энергии, что необходимо для оценки ожидаемого действия взрыва. Кроме того, изучение конечных продуктов взрыва дает возможность судить о наличии или отсутствии ядовитых газов в продуктах взрыва для решения вопроса о возможности допуска ВВ в подземные выработки.

Уравнение реакции взрывчатого превращения строится на допущениях, выражающихся в следующем. При наличии достаточного количества кислорода в ВВ углерод сгорает в двуокись углерода, а водород окисляется с образованием воды. При незначительном недостатке кислорода вначале весь углерод окисляется до окиси углерода (СО), а оставшееся неиспользованное количество кислорода распределяется поровну на доокисление окиси в двуокись (СО₂) и водорода в воду. Оставшийся после этого водород выделяется в свободном виде. Если же кислорода недостаточно даже для окисления углерода до окиси (СО), то в продуктах взрыва будет содержаться элементарный углерод в виде сажи.

Нужно при этом иметь в виду, что конечные продукты реакции превращения ВВ образуются не сразу. Первоначальнопроисходят разрыв связей в молекулах и образование промежуточных соединений и свободных радикалов. Затем продукты первичного распада реагируют между собой или с частицами невзрывчатых материалов, или с продуктами газификации последних (вторичные реакции).

Подсчет, сделанный по указанным принципам, дает представление о продуктах превращения, достаточное для практических целей. При уточненных расчетах учитываются диссоциация двуокиси углерода и воды при высоких температурах, вторичные реакции продуктов взрыва между собой и с веществом обертки. Но даже уточненные расчеты не могут дать полного представления о конечных продуктах взрыва, особенно применительно к условиям взрывных работ, так как они не учитывают возможных реакций между продуктами первичного или конечного распада и распыляемой горной породой, а также частичной незавершенности реакций в конденсированной и газовой фазах. При взрыве некоторое количество частиц ВВ разлетается и реагирует вне заряда; при столкновении их с частицами разрушаемой породы они охлаждаются и происходит обрыв реакции. Поэтому чаще всего оценка ВВ дается на базе теоретического построения реакции взрывчатого превращения. При этом характер уравнения зависит в основном от характера и величины кислородного баланса.

Случай нулевого кислородного баланса можно показать на реакции взрывчатого превращения динитрогликоля

С₂Н₄(ONO₂)₂ = 2СО₂ 2H₂O. N₂. (1)

Как видно из уравнения, при взрыве образуются углекислый газ, пары воды и выделяется элементарный азот.

При положительном кислородном балансе реакция проходит с выделением свободного кислорода, что видно на примере построения уравнения взрывчатого превращения нитроглицерина

4С₃Н₅(ONO₂)₃.= 12СО₂. 10H₂0 6N₂. О₂. (2)

Реакция взрывчатого превращения при отрицательном кислородном балансе идет с образованием окиси углерода и иногда с выделением элементарного углерода, что видно на примере уравнения взрывчатого превращения тротила

2С₇Н₅ (NO₂)₃ = 12CO 2C 5H₂ 3N₂. (3)

В действительности, помимо реакций

С O₂ = СО₂ 94 ккал/моль; (4)

С О = СО 26 ккал/моль; (5)

Н₂ О = Н₂О 58 ккал/моль, (6)

могут иметь место следующие обратимые вторичные реакции, протекающие при диссоциации или взаимодействии образовавшихся первичных газовых продуктов взрыва:

2СО О₂ ↔ 2СО₂ 2∙68 ккал/моль; (7)

2СО ↔ СО₂ С 41,3 ккал/моль; (8)

СО Н₂О ↔ СО₂ Н₂ 9,8 ккал/моль;. (9)

СО Н₂ ↔ Н₂О С 31,4 ккал/моль; (10)

СО₂ 2Н₂ ↔ 2Н₂О С 2∙10,8 ккал/моль, (11)

а также реакция образования окиси азота

N₂ О₂ ↔ 2NO — 21,6 ккал/моль. (12)

Из перечисленных реакций большое значение при высоких температурах взрыва имеет реакция (12), которая может протекать в случаях избытка кислорода в составе ВВ, а также в случаях выгорания ВВ. Эта реакция не зависит от давления и может протекать как при высоких, так и при низких его значениях.

В реакции образования и диссоциации углекислого газа (7) при повышении температуры равновесие смещается влево, т. е. в сторону образования окиси углерода, а при повышении давления — вправо, т. е. идет усиленное образование углекислого газа.

Реакция образования паров воды (6) весьма устойчива, так как при высоких давлениях, имеющих место при взрыве, условия для диссоциации паров воды неблагоприятны.

При реакции (8) увеличение давления смещает равновесие вправо, т.е. в сторону образования свободного углерода, а повышение температуры — влево, т. е. в сторону образования окиси углерода. К реакциям образования водяного газа относятся (9), (10), (11). Равновесие первой реакции не зависит от давления, так как она протекает без изменения числа молей. Для второй реакции с повышением давления равновесие смещается вправо, т. е. в сторону образования свободного углерода, что видно из приводимых данных:

По результатам экспериментальных исследований продуктов взрыва различные ВВ с точки зрения построения уравнений взрывчатого превращения делятся на три группы: а) ВВ с количествомкислорода, достаточным для полного окисления горючих элементов; б) ВВ с количеством кислорода, недостаточным для полного окисления, но достаточным для полного газообразования; в) ВВ с количеством кислорода, недостаточным для полного газообразования.

Принадлежность ВВ общей формулы С_аH_bO_cN_d к первой группе определяется условием

. (13)

К этой группе относятся такие основные ВВ, как нитроглицерин, ди-нитрогликоль, а также подавляющее большинство промышленных ВВ, т.е. имеющие либо положительный, либо нулевой кислородный баланс. Для расчета смесей пользуются формулой

C_aH_bO_cN_d х C_a1H_b1O_c1,N_d1, (14)

в которой первое вещество обладает недостатком кислорода, а второе содержит его в избыточном количестве; величина х легко находится из условия, по которому недостаток кислорода в первом веществе должен быть равен избытку его во втором, т. е.

. (15)

Для наиболее же часто встречающихся смесей органических веществ с аммиачной селитрой формула (14) приобретает вид

C_aH_bO_cN_d xNH₄NO₃, (16)

а величина x определяется из выражения

(17)

Например, для полного окисления одной грамм-молекулы тротила, имеющего формулу C₇H₅ (NO₂)₃, потребуется (14 5/2— 6) = 10,5 грамм-молекул аммиачной селитры, содержащей один грамм-атом избыточного кислорода, и уравнение взрывчатого превращения примет вид

С₇Н₅ (NO₂)₃ 10,5NH₄NO₃ = 7СО₂ 23,5H₂O 12N₂. (18)

Состав этого ВВ в процентном отношении выразится 78,725% аммиачной селитры и 21,275% тротила.

Практически эти соотношения округляются и соответствующий названому составу аммонит № 6 содержит 79% аммиачной селитры и 21% тротила, т.е. имеет небольшой ( 0,3%) положительный кислородный баланс.

Принадлежность ВВ типа C_aH_bO_cN_d ко второй и третьей группам определяется из условия

. (19)

Разница между группами заключается в том, что ВВ второй группы в результате взрывчатого превращения полностью образуют газы, а ВВ третьей группы дают частично элементарный твердый углерод в виде сажи.

Таким образом, продукты взрыва ВВ второй группы включают продукты полного окисления (СО₂; Н₂О), частично продукты недоокисленные (СО) или элементарные газы (Н₂). В качестве примера взрывчатого превращения ВВ второй группы можно привести реакции

2С₅Н₈(ONO₂)₄ = 7Н₂О 7СО₂ 3CO Н₂ 4N₂. (20)

Типичным представителем ВВ третьей группы является тротил, реакция взрывчатого превращения которого (3) достаточно наглядна.

Простейшее определение величины кислородного баланса любого ВВ может быть произведено путем подсчета и вычисления разности между соответствующими величинами кислородного баланса по процентному содержанию данного компонента в составе этого ВВ.

Например, аммонит № 6 содержит 21% тротила (кислородный баланс -74%) и 79% аммиачной селитры (кислородный баланс 20%). Подсчет дает следующие значения: для тротила 21(-74)/100 = -15,54%; для аммиачной селитры 79( 20)/100= 15,80%. Разность составляет (15,80-15,54) 0,26% или, округленно до первого знака, 0,3%. Полученная величина и будет характеризоватьчисловое значение кислородного баланса аммонита № 6.

Ударная волна (зона сжатия) и прилегающая к ней зона реакции взрывчатого превращения обобщаются под понятием детонационной волны (волны детонации). Согласно теории процесса детонации были получены следующие расчетные формулы.

1. Для вычисления минимально возможного объема продуктов детонации v₁,

, (21)

где k- отношение теплоемкости при постоянном давлении с_р к теплоемкости при постоянном объеме с_v

, (22)

a — коволюм, т.е. несжимаемый объем газа, занимаемый самими молекулами; величина коволюма определяется по формуле

, (23)

где М — молекулярный вес газов;А — величина общего объема молекул, определяемая по уравнению

. (24)

В последнем уравнении d- диаметр молекулы; N- число молекул в килограмм-молекуле газа, определяемое с большой степенью точности по уравнению

. (25)

2. Для вычисления начальной скорости собственного движения газа u

, (26)

где g- ускорение силы тяжести;Q₀— общий запас энергии взрывных газов (ккал/кг), который исчисляется по формуле

Q₀= Q U₀ , (27)

где Q — теплота взрыва, отнесенная к 1 кг ВВ, ккал/кг;u₀ — дополнительный запас тепловой энергии, содержащейся в продуктах взрыва для нагревания их от температуры абсолютного нуля до начальной, равной 0′; эта величина (в первом приближении) будет равна внутренней энергии газа

, (28)

где c_v, ‑ теплоемкость продуктов взрыва при постоянном объеме; T₀ ‑ начальная температура в градусах Кельвина;М ‑ молекулярный вес газа; J ‑ механический эквивалент тепла.

3. Для вычисления среднего давления газов взрыва

, (29)

где R ‑ газовая постоянная, равная 848 кгм/кг-моль∙град.; Т ‑ температура взрыва в градусах Кельвина; М ‑ молекулярный вес газов;v ‑ удельныйобъем газов; a ‑ коволюм,

При вычислениях в числитель вводят дополнительный множитель 1000 для перевода удельного объема из литров в кубические метры, а в знаменатель ‑ дополнительный множитель 10000 для выражения окончательного результата в атмосферах, а не в миллиметрах водяного столба, как следовало бы в системе технических единиц.

4. Для вычисления максимального давления газов после детонации

. (30)

5.Для вычисления температуры газов после детонации

, (31)

где значения членов уравнения приняты те же, что указаны выше.

При детонации ВВ образуются продукты взрыва, которые, занимая малый объем, стремятся к расширению и производят механическую работу. Возникающее при этом давление р зависит от начального объема продуктов взрыва и температуры взрыва Т. Величина давления выражается в кг/м² или, что то же, в мм вод. ст. В ряде случаев давление удобнее выражать в технических атмосферах, равных давлению в 1 кг/см². Перевод одной единицы в другую не составляет трудности, так как

1 ат = 1 кг/см²=10000 кг/м² =10 000 ммвод. ст.

В наших рассуждениях будем рассматривать так называемый удельный объем газов v, равный отношению всего объема газов к их весу, выражаемый обычно в м³/кг. При детонации образуются сильно сжатые газы, объем которых удобнее выражать в л/кг. Для перевода принимается, что 1 м³ /кг равен 1000 л/кг.

Величина, обратная удельному объему (отношение веса газа к занимаемому им объему), представляет собой удельный вес газов у и выражается в кг/л или кг/м³.

Температура газов t выражается в градусах Цельсия, но для расчетов берется абсолютная температура в градусах Кельвина. Связь между обеими шкалами выражается соотношением

Т = t 273, 16°. (32)

Влияние химического состава газов по закону Авогадро сводится к учету молекулярного веса М, так как при равных давлениях и температурах в одинаковых объемах сильно разреженных газов всегда содержится одно и то же число молекул. Общая зависимость выражается уравнением Клапейрона

Mpv=RT , (33)

где R ‑ газовая постоянная, значение которой равно

R = 848 кгм/кг-моль• град. (34)

Часто возникает необходимость выражать эту величину не в механических, а в тепловых единицах, для чего ее следует поделить на величину механического эквивалента J, равную

J =427 кгм/ккал. (35)

Отсюда

R=848/427=1.99 кгм/кг-моль• град . (36)

Для получения большей точности при сильно сжатых газах пользуются несколько более сложным выражением

Mp(v-a)=RT , (37)

где a — коволюм, значение которого определяется по уравнению (23).

Для вычисления температуры взрыва необходимо знать величину теплоемкости газов взрыва при постоянном объеме, т. е. то количество тепла, которое необходимо затратить на нагревание одной килограмм-молекулы газа на один градус изменения объема. Величина теплоемкости зависит от атомов в его молекуле, а также от температуры. Последняя зависимость сложна и вместе с тем не сильно влияет на результаты вычислений. Можно с достаточной степенью точности пользоваться приведенными ниже максимальными значениями теплоемкости.

Теплоемкость газа при постоянном давлении может быть выражена формулой

с_p=c_v R. (38)

Зная теплоемкость газа, можно вычислить величину его внутренней энергии U. Если для нагревания М кг газа на 1° при постоянном объеме необходимо затратить количество тепла, равное с_v, то для нагревания 1 кг газа на Т градусов будет затрачено количество энергии U, равное

. (39)

При детонации ВВ продукты взрыва представляют собой смесь нескольких газов. Чтобы определить физические константы смеси, необходимо составить уравнение взрывчатого превращения ВВ. Подавляющее большинство современных промышленных ВВ, состоящих в основном из углерода, водорода, кислорода и азота, построено так, что в составе ВВ количество кислорода является достаточным для полного окисления горючих элементов. Общим выражением для этой группы ВВ служит уравнение взрывчатого превращения (40), в правой части которого дана смесь газовых продуктов взрыва

(40)

Общий вес смеси газов будет равен

G_см = п₁М₁ п₂М₂ п₃М₃ п₄М₄ … п_пМ_n= åпМ, (41)

где п ‑ число грамм-молекул газа; М ‑ молекулярный вес газа.

Общее число грамм-молекул газовой смеси равно

n_см = п₁ п₂ п₃ п₄ … n_n= ån . (42)

Следовательно, средний молекулярный вес смеси равен

. (43),

Аналогично складываются и расчетные объемы, занимаемые молекулами газов, что дает общий расчетный объем газов смеси

А_см = п₁А₁ п₂А₂ … п_пА_n= åпА . (44)

Отсюда получается значение коволюма

. (45)

Средняя теплоемкость газовой смеси определяется по формуле

. (46)

Теплота взрыва определяется как разность между теплотой образования продуктов взрыва и теплотой образования самого ВВ или его составных частей. Соответствующий физический закон гласит, что если система переходит из одного состояния в другое по ряду промежуточных ступеней, то сумма тепловых эффектов, наблюдаемых при промежуточных реакциях, равна тепловому эффекту, проявляющемуся при непосредственном переходе из ‘начального состояния в конечное. Можно предположить, что в процессе взрывчатого превращения получаются промежуточные химические соединения в количестве т килограмм-молекул. После завершения реакции получены другие химические соединения в количестве п килограмм-молекул. Каждое из последних выделит количество тепла, равное теплоте образования конечного вещества Q_кон Для образования начальных продуктов (ВВ или составных частей ВВ) была затрачена тепловая энергия Q_нач. Следовательно, количество тепла, выделившегося при взрывчатом -превращении, будет равно

Q_общ = ∑n Q_кон — ∑n Q_нач.(47)

Отсюда можно вычислить теплоту взрыва, отнесенную к 1 кг ВВ, по уравнению

. (48)

Для вычисления необходимо знать величины теплообразования начальных и конечных продуктов ( данные приведены в табл. 1 ).

В качестве наиболее простого примера приводится расчет состояния продуктов взрывчатого превращения нитроглицерина, входящего во многие ВВ. Состав газовых продуктов после взрыва по уравнению (40) будет

С₃Н₆ (ONO₂)₃ = ЗСО₂ 2,5 Н₂О 1,51N₂ 0,25О₂.

Для конечной смеси газов число молекул их по уравнению (42) будет составлять

n_см = ∑n= 3 2,5 1,5 0,25 = 7,25 кгмол.

Общий вес продуктов взрыва по формуле (41) равен

G_см = ∑n M = 3∙44 2,5∙18 1,5∙28 0,25∙32 = 227 кг.

Молекулярные веса конечных продуктов приняты по табл. 2. При этом общий вес смеси точно соответствует молекулярному весу нитроглицерина, как это и должно быть в соответствии с балансом системы. Отсюда по уравнению (43) находим средний молекулярный вес продуктов взрывчатого превращения

кг/моль ..

Для вычисления коволюма смеси прежде всего нужно по уравнению (44) определить общий объем молекул продуктов взрывчатого превращения, принимая расчетный объем по табл. 2:

А_{см =} ∑nA = 3∙15,24-2,5∙8,1 1,5∙13,8 0,25∙11,3 = 89,3 л .

Таблица 1

Теплота образования некоторых веществ

* Величины округлены до целых чисел.

Отсюда по уравнению (23) находим значение коволюма:

л/кг .

Количество тепла, которое нужно затратить на нагревание всех продуктов взрыва на 1°, будет равно

∑nc_v =3∙13 2,5∙12 1,5∙7 0,25∙7 = 81,25 ккал∙град.

По уравнению (46) высчитывается средняя теплоемкость газовой смеси

ккал / кг∙ моль∙ град .

При этом отношение теплоемкостей при постоянном давлении и постоянном объеме по соотношениям (22), (38) и (40) будет выражено уравнением

.

Далее, пользуясь данными табл. 1, рассчитываем теплоту взрыва. Общее количество тепла по уравнению (47) будет равно

Q_общ = ∑n Q_кон — ∑n Q_нач= 3∙94 2,5∙58-1∙94 = 333 ккал.

Последний член уравнения означает теплоту образования нитроглицерина. Результат выведен для одной грамм-молекулы нитроглицерина; соответственно для одной килограмм-молекулы получается

Q_общ = 333∙1000 = 333000 ккал!кг-моль.

Из последней величины по уравнению (48) находим теплоту взрыва, отнесенную к 1 кг нитроглицерина,

ккал / кг .

Таблица 2

Константы некоторых газов

Из величины удельного веса нитроглицерина, равного 1,6, находим его удельный объем на основе рассуждений, приведенных в начале этого параграфа,

л/кг .

Получив основные исходные данные, можно в первом приближении определить состояние продуктов взрывчатого превращения нитроглицерина, считая, что оно протекает мгновенно и заканчивается в начальном объеме ВВ. Предварительно по уравнению (39) определяется величина внутренней энергии

ккал/кг .

Следовательно, общий запас энергии газов по уравнению (27) составит

Q₀ = Q U = 1470 98 = 1568 ккал/кг.

Отсюда в соответствии с уравнением (39) можно высчитать среднюю температуру продуктов взрыва

К.

В соответствии с этим среднее давление при детонации согласно уравнению (29) будет равно

am.

Далее, исходя из гидродинамической теории детонации, рассчитаем константы по формулам, приведенным в предыдущем параграфе. По уравнению (21) находим величину минимального объема продуктов взрывчатого превращения

л/кг.

Отсюда находим действительный объем газов, соответствующий устойчивому режиму детонации,

л/кг.

Начальная скорость собственного движения газов по уравнению (26) составит

м/сек.

При решении этого уравнения величина Q₀ переводится в механические единицы умножением на величину механического эквивалента.

Скорость детонации по уравнению будет равна

м/сек .

Максимальная температура газов взрывчатого превращения по уравнению (31) составит

К .

Максимальное давление при детонации по уравнению (30) составляет

аm .

Наконец, приведем еще одну формулу, предназначенную для расчета удельной мощности ВВ, понимая под этим выражением ту механическую работу, которую совершают продукты взрывчатого превращения в единицу времени на поверхности, непосредственно соприкасающейся с поверхностью заряда. Относя эту величину к единице поверхности, получаем

. (49)

Выражая эту величину в лошадиных силах на 1 см², получаем для нитроглицерина

л.с./см^{2 .}

или 1750000 л. с.на каждый квадратный сантиметр поверхности заряда.

Этот пример наглядно показывает, какая огромная мощность развивается газообразными продуктами при взрывчатом превращении нитроглицерина.

3. Расчет безопасных расстояний.

Расстояние, безопасное для сооружений при действии сейсмической волны, возникающей в грунте сосредоточенного заряда, рассчитывают по формуле

, (50)

где r_c – расстояние от места взрыва, м, k_c – коэффициент, величина которого зависит от свойств грунта в основании охраняемых сооружений; числовые значения коэффициента приведены в табл.3., α – коэффициент, зависящий от величины показателя действия взрыва n; числовые значения коэффициента приведены в табл.4,q – величина заряда ВВ, кг.

Таблица 3

Значения коэффициента k_c

Таблица 4

Значение коэффициента α

Если взрывается рассредоточенный заряд или взрывается одновремен­но несколько отдельных зарядов, то в формуле (90) под весом ВВ следует подразумевать полный вес одновременно взрываемых зарядов только в тех случаях, когда расстояния от отдельных зарядов или частей рассредото­ченного заряда до охраняемого объекта различаются не более чем на 10% по своему числовому значению. При большем различии в расстояниях безо­пасное расстояние рассчитывают по формуле

. (51)

В свою очередь, величина q_э определяется по формуле

, (52)

а величина r_э выводится из следующей формулы:

. (53)

В этих формулах:

q_э – эффективная величина одновременно взрываемых зарядов, кг,

r_э – величина радиуса, выводимая с учетом влияния взрывов отдельных зарядов, м,

q_1, q₂,.… q_n – величины отдельных зарядов или частей их, кг,

r_1, r₂..… r_n – расстояние от отдельных зарядов или отдельных частей заряда до охраняемого сооружения, м .

Если в зону постройки склада или в зону взрыва входит несколько сооружений, подлежащих охране от сейсмической опасности, то определение q_э и r_э производится отдельно для каждого из этих сооружений. Точно так же для каждого из них определяются радиусы сейсмической безопасности. Если заряды по своему весу отличаются друг от друга более чем на 15%, то безопасное расстояние подсчитывают по наибольшему заряду и принимают наибольшее значение.

Указанные приемы определения безопасных расстояний неприменимы для зданий и сооружений уникального характера (башни, высотные здания, дворцы и пр.) и для особо сложных технических конструкций (висячие мосты, радиомачты, гидротехнические сооружения, мощные ветросиловые установки и т. п.). В этих случаях вопрос о сейсмической безопасности сооружений и о мерах их защиты решается специалистами для каждого отдельного случая.

Расстояние, безопасное по передаче детонации, определяют по формуле

, (54)

где r_Д – расстояние, безопасное по передаче детонации, м,

k_Д – коэффициент, зависящий от рода ВВ и условий взрыва; значения коэффициента k_Д принимаются по табл.5,

q – величина заряда, кг.

Если в хранилище помещены различные ВВ или заряд составлен из разных ВВ, то безопасное расстояние подсчитывают по формуле

, (55)

где q₁, q₂,…. q_n – веса различных ВВ, составляющих заряд, кг,

k_Д1, k_Д2,….. k_Дn – коэффициенты для данных ВВ по табл.5

Таблица 5

Значения коэффициента k_Д

*Открытий заряд, уложенный на поверхности, соответствует хранению ВВ в легкие сооружениях и штабелях на открытых площадках.

**Заряд, углубленный в грунт, соответствует обвалованному хранилищу ВМ.

Безопасные расстояния рассчитывают для каждого из зарядов (хранилищ, штабелей) в отдельности, причем для снежных хранилищ (штабелей) принимают большее из рассчитанных расстояний.

Если пассивный заряд составляется из БВ различного рода (хранилища, содержащие ЕВ разного рода), то при расчете безопасных расстояний значения коэффициента к_Д выбирают для тога ВВ из числа входящих в заряд (хранилище), которое обладает наибольшей чувствительностью к детонации.

При определении безопасных расстояний от отдельных хранилищ (штабелей) с детонаторами до зарядов (хранилищ) ВВ за активный заряд всегда принимают детонаторы и расчет ведут по формуле

, (56)

где n – число детонаторов.

Безопасное расстояние между отдельными хранилищами с детонаторами рассчитывают по формуле

. (57)

Расстояние, безопасное по действию воздушной волны, определяют по формуле

, (58)

где r_В – безопасное расстояние, м

k_В – коэффициент пропорциональности, зависящий от условий расположения заряда (хранилища) и характера допустимых повреждений, принимаемых по табл.6

q – вес заряда, кг

Таблица 6

Величина коэффициента k_В

Приложение 2

Примерный перечень вопросов к зачету

1. Аммиачно-селитренные ВВ.

2. Взрыв на выброс.

3. Техника безопасности при взрывах в скважинах.

4. Инициирующие ВВ.

5. Форма заряда и поле ударной волны.

6. Метательные ВВ.

7. Камуфлетный взрыв.

8. Расчет безопасных расстояний по детонации.

9. Классификации ВВ.

10. Средства инициирования.

11. Оптимальное расстояние между зарядами при групповых взрывах.

12. Ликвидация отказавших зарядов.

13. ВВ, применяемые в сейсморазведке.

14. Определение безопасных расстояний по действию воздушной ударной волны.

15. Техника выполнения работ при взрывах в шурфах.

16. Детонация. Факторы, влияющие на детонацию.

17. Величина заряда и спектр возбуждаемых колебаний.

18. Техника выполнения взрывов в воздухе.

19. Виды взрывчатых превращений.

20. Типы складов ВМ. Техника безопасности на складе ВМ.

21. Общие сведения о взрыве.

22. Содержание ВМ на спецтранспорте.

23. Свойства взрывчатых веществ.

24. Спецтранспорт и оборудование взрывных работ в сейсморазведке.

25. Хранение ВМ на плавучих средствах.

26. Чувствительность ВВ. Способы испытаний.

27. Определение безопасных расстояний по сейсмическому действию.

28. Детонирующий шнур.

29. Действие взрыва в водной среде.

30. Транспортировка ВМ железнодорожным транспортом.

31. Электровоспламенители.

32. Уничтожение ВМ.

33. Огнепроводный шнур.

34. Действие взрыва в грунтах.

35. Газовые взрывчатые смеси.

36. Промышленные ВВ.

37. Понятие критического диаметра ВВ.

38. Основные параметры, определяющие мощность взрыва.

39. Условия устойчивого горения.

40. Персонал взрывных работ в сейсмопартии.

41. Капсюли-детонаторы и электродетонаторы.

42. Давление при взрыве.

43. Кратковременный склад ВМ.

44. Сенсибилизаторы и флегматизаторы.

45. Кислородный баланс.

46. Техника выполнения работ при взрывах в лесу и на болоте.

47. Объем газов и давление при взрыве.

48. Общие правила транспортировки ВМ.

49. Фугасное и бризантное действие взрыва.

50. Общие правила ведения взрывных работ.

51. Кумулятивное действие взрыва.

52. Средства взрывания.

53. Ликвидация отказавших зарядов.

54. Ликвидация последствий взрыва.

55. Документация в период производства взрывных работ.

1. Ассонов В.А. Взрывные работы. Изд. 3-е, испр. и доп. / В.А. Ассонов М.: УГЛЕТЕХИЗДАТ, 1958. 351 с.

2. Бондаренко В.М. Общий курс геофизических методов разведки: учебное пособие для техникумов / В.М. Бондаренко, Г.В. Демура, А.М. Ларионов. М.: Недра, 1986. 453 с.

3. Взрывное дело и техника безопасности: метод. указ. / Перм. ун-т; сост. С.И. Лапин. Пермь, 2000. 28 с.

4. Гурвич И.И. Сейсморазведка. Изд. 3-е, перераб. и доп. / И.И. Гурвич М.: Недра, 1975. 408 с.

5. Единые правила безопасности при взрывных работах: ПБ 13-407-01. СПб.: Изд-во ДЕАН, 2002. 240 с.

6. Казаков А.Т. Методика и техника взрывных работ при сейсморазведке / А.Т. Казаков. М.: Недра, 1968. 328 с.

7. Кири П. Введение в геофизическую разведку: пер. с англ./ П.Кири , М.Брукс . М.: Мир, 1998. 382 с.

8. Крюков Г.М. Физика разрушения горных пород при бурении и взрывании. Ч.II. Разрушение горных пород при бурении. Разд. 1. Внедрение зубьев в разрушаемую породу. Ударно-вращательный способ бурения: учеб. пособие / Г.М. Крюков. М.: Изд-во Моск. гос. горного ун-та, 2004. 106 с.

9. Ловля С.А. Взрывное дело. Изд. 2-е, перераб. / С.А. Ловля, Б.Л. Каплан, В.В. Майоров. М.: Недра, 1976. 272 с.

10. Ловля С.А. Взрывное дело (взрывные работы в разведочной геофизике) / С.А. Ловля, Б.Л. Каплан, В.В. Майоров, И.К. Купалов-Ярополк. М.: Недра, 1966. 204 с.

11. Матвейчук В.В. Взрывное дело (Внимание, взрыв): учеб.-практ. пособие. / В.В. Матвейчук. М.: Академический Проект, 2005. 512 с. (Серия «Gaudeamus»).

12. Матвейчук В.В. Взрывные работы: учеб. пособие / В.В. Матвейчук, В.П. Чурсалов.М.: Академический Проект, 2002. 384 с. (Серия «Gaudeamus»).

13. Положение о порядке подготовки и проверки знаний персонала для взрывных работ. РД 13-415-01. СПб.: Изд-во ДЕАН, 2002. 16 с.

14. Правила безопасности при перевозке взрывчатых материалов автомобильным транспортом: ПБ 13-78-94. М.: НПО ОБТ, 2001. 55 с.

15. Система стандартов безопасности труда. Взрывобезопасность. Общие требования: ГОСТ 12.1.010-76, изд. официальное от 18.02.83 № 856 (снято ограничение срока действия).

16. Справочник взрывника / Б.Н. Кутузов, В.М. Скоробогатов, И.Е. Ерофеев и др.; под общей ред. Б.Н. Кутузова. М.: Недра, 1988. 511 с.

Учебно-методическое издание

Организационные о методологические принципы переписей населения. 25

Виды статистической информации о населении. Их достоинства и недостатки.. 22

Методологическая база демографической статистики.. 14

Практическое значение и система показателей демографической статистики.. 10

Предмет и задачи демографической статистики.. 4

ДЕМОГРАФИЧЕСКАЯ СТАТИСТИКА

Сейсморазведке

Взрывные работы в

Сергей Владимирович Горожанцев

Учебно-методическое пособие

по специальности 011200 «Геофизика»

Редактор Н.И. Стрекаловская

Корректор А.В. Цветкова

Компьютерная верстка Е.С. Коржовой., И.В. Сибикиной

Подписано в печать 20.04.2007.

Формат 60´84 1/16. Усл. печ. л. 9. 07.

Уч.-изд. л. 6,5. Тираж 150 экз. Заказ .

Редакционно-издательский отдел

Пермского государственного университета

614990. Пермь, ул. Букирева, 15

Типография Пермского государственного

университета

614990. Пермь, ул. Букирева, 15

Учебник

Содержание

ГЛАВА 1. ПРЕДМЕТ И МЕТОДЫ ДЕМОГРАФИЧЕСКОЙ СТАТИСТИКИ.. 4

1.4. Взаимосвязь демографической статистики с другими науками.. 17

ГЛАВА 2.ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ О НАСЕЛЕНИИ. 22

2.4 История отечественных переписей населения. 34

2.5 Применение выборочного метода в переписях населения. Микропереписи.. 50

2. 6. Текущий учет естественного и миграционного движения населения. 56

2.7. Выборочные обследования населения. 62

2.8. Регистры населения и автоматизированная картотека населения. 66

ГЛАВА 3. СТАТИСТИКА ЧИСЛЕННОСТИ И ДЕМОГРАФИЧЕСКОГО СОСТАВА НАСЕЛЕНИЯ.. 70

3.1. Численность и размещение населения. 70

3.2. Городское и сельское население. 79

3.3.Половая структура населения. 90

3.4. Возрастная структура населения. 96

3.5. Депопуляция населения: понятие и система показателей.. 106

3.6. Тенденции половозрастной структуры населения России.. 111

3.7. Этническая и религиозная структура населения. 120

3.8. Семья и домохозяйство. Семейный состав населения. 132

ГЛАВА 4. СТАТИСТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РОЖДАЕМОСТИ. 146

4.1. Рождаемость как объект изучения статистики.. 146

4.2. Факторы рождаемости. 147

4.3. Показатели рождаемости. 153

4.4. Изучение рождаемости индексным методом. 174

4.5. Перспективы рождаемости. 186

ГЛАВА 5. СТАТИСТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СМЕРТНОСТИ НАСЕЛЕНИЯ. 198

5.1. Задачи статистики смертности.. 198

5.2. Абсолютные и относительные показатели смертности.. 199

5.3. Анализ факторов смертности и причин смерти.. 204

5.4. Младенческая смертность. 211

5.5. Стандартизация коэффициентов смертности.. 215

5.6. Тенденции смертности.. 223

ГЛАВА 6. БРАЧНОСТЬ И РАЗВОДИМОСТЬ.. 236

6.1. Понятия брачности и разводимости. Брачное состояние населения. 236

6.2. Показатели интенсивности брачности.. 249

6.3. Разводимость. 252

6.4. Тенденции брачности и разводимости.. 256

ГЛАВА 7. СТАТИСТИЧЕСКОЕ ИЗУЧЕНИЕ МИГРАЦИИ НАСЕЛЕНИЯ.. 263

7.1. Миграция населения, понятие, классификация, причины.. 263

7.2. Направления разработки и анализа данных о миграции населения. 267

7.3. Абсолютные показатели миграции населения и их анализ. 269

7.4. Относительные показатели миграции населения, их анализ. 278

7.5. Закономерности мировых миграций.. 283

7.6. Миграция населения в России.. 287

ГЛАВА 8.ВЕРОЯТНОСТНЫЕ ТАБЛИЦЫ В ДЕМОГРАФИЧЕСКОМ АНАЛИЗЕ.. 292

8.1. Вероятностные таблицы: понятие, виды, основные показатели, значение в демографическом анализе 292

8.2. Из истории построения вероятностных демографических таблиц.. 295

8.3. Таблицы дожития, понятия, виды, основные показатели, значение в анализе смертности.. 305

8.4. Анализ таблиц дожития. 310

8.5. Методы построения таблиц дожития. 316

8.6. Таблицы брачности: понятие, виды, основные показатели, значение в анализе процессов брачности 319

8.7. Таблицы прекращения брака. 326

8.8. Таблицы рождаемости: понятие, виды, основные показатели, значение в анализе процессов рождаемости 329

ГЛАВА 9. СТАТИСТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЕСТЕСТВЕННОГО ДВИЖЕНИЯ И ВОСПРОИЗВОДСТВА НАСЕЛЕНИЯ.. 340

9.1. Основные понятия и задачи статистического изучения естественного движения населения. 340

9.2. Воспроизводство населения: понятие, значение в анализе демографических процессов. 343

9.3. Показатели воспроизводства населения. 346

9.4. Воспроизводство населения и человеческое развитие, определение жизненного потенциала населения 356

ГЛАВА 10. ДЕМОГРАФИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ И ПРОГНОЗЫ НАСЕЛЕНИЯ.. 365

10.1. Методы моделирования и прогнозирования населения. 365

10.2. Демографические модели. Стационарное и стабильное население. 380

10.3. Точность прогнозов. 391

10.4. Прогнозы численности и показателей движения населения. 393

ГЛАВА 11. СТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ДЕМОГРАФИЧЕСКОЙ СИТУАЦИИ. 400

11.1. Понятие демографической ситуации и взаимосвязь демографических явлений.. 400

11.2. Подходы к анализу проблем населения. 403

11.3. Мировые демографические проблемы.. 410

11.4. Сущность демографической политики.. 413

11.5. Современная демографическая политика в странах мира. 416

11.6. Демографическая ситуация и демографическая политика в Российской Федерации.. 422

ГЛОССАРИЙ.. 431

М.В.Карманов

ГЛАВА 1. ПРЕДМЕТ И МЕТОДЫ ДЕМОГРАФИЧЕСКОЙ СТАТИСТИКИ

Элементы демографической статистики возникли в глубокой древности из практической потребности людей в информации о численности и составе населения. Уже в первобытном обществе человек был вынужден прибегать к решению задач обеспечения собственной жизнедеятельности (например, создание запасов продуктов и одежды, защита от врагов др.), которые требовали элементарных сведений о количественном размере и составе жителей племени. Поэтому в широком смысле вся современная статистическая наука и практика исторически происходят из попыток организации простейшего демографического учета в те далекие времена, когда все остальные традиционные объекты учета (средства производства, собственность, материальные блага и т.п.) либо еще отсутствовали, либо не носили столь выраженный определяющий характер.

Объектом исследования демографической статистики является население. Население – это совокупность людей, проживающих на определенной территории. В этой связи могут возникнуть два вопроса: какая совокупность, и какая территория? С количественной точки зрения население представляет собой непустую совокупность, в которой присутствует хотя бы одна единица наблюдения, то есть хотя бы один человек. Верхнюю границу этой совокупности нельзя установить однозначно. Теоретически численность населения может быть бесконечно большой. Практически она предопределяется наличием жизненного пространства и средств существования. По различным оценкам экспертов ООН и специалистов других международных организаций (МОТ, ЮНЕСКО и т.п.) в настоящее время планета Земля способна содержать порядка 10-15 миллиардов жителей. Однако, абстрактный характер подобных цифр не вызывает ни малейших сомнений, так как в данном конкретном случае совершенно не понятно о каких уровнях развития производственных технологий и жизни членов общества идет речь.

По отношению к территории население может быть рассмотрено в двух аспектах:

— в географическом: население земного шара, частей света, континентов, островов и т. д., то есть применительно к территориальным единицам, существующим относительно независимо от сознания и деятельности человека;

— в административном: население государств, республик, провинций, округов, областей, районов и т.д., то есть применительно к территориальным единицам, существующим в прямой зависимости от сознания и деятельности человека.

Население как объект статистики имеет несколько характерных особенностей. В первую очередь к ним относятся чрезвычайно высокая изменчивость и подвижность человеческого общества. Численность и состав жителей земного шара, отдельных регионов и административно-территориальных единиц претерпевают ежедневные изменения. При этом население представляет собой совокупность, дифференцированную по многим признакам (полу, возрасту, национальности, языку, брачно-семейному состоянию и т.д.). В совокупности неоднородный и динамичный характер населения создает множество проблем в процессе организации и проведения любых учетно-статистических операций.

В теоретическом плане предметом демографической статистики выступают черты, особенности, свойства и тенденции развития населения как объекта научного исследования. Причем в специальной учебной и научно-методической литературе можно встретить несколько точек зрения на предмет демографической статистики. Рассмотрим и проанализируем некоторые из них.

1) Боярский А.Я., Шушерин П.П. Демографическая статистика. Издание второе. М.: Госстатиздат, 1955, с.5. – «Демографическая статистика изучает народонаселение и его изменения в конкретных исторических условиях общественного развития».

2) Статистический словарь. Издание второе, переработанное и дополненное. М.: Финансы и статистика, 1989, с.104. – «Демографическая статистка, статистика населения – отрасль статистики, занимающаяся приложением статистических методов к сбору, обработке, изложению и анализу данных, характеризующих численность, состав, размещение и воспроизводство населения или его групп».

3) Кильдишев Г.С., Козлова Л.Л., Ананьева С.П. и др. Статистика населения с основами демографии. М.: Финансы и статистика, 1990, с.8. – «Статистика населения – наука, изучающая количественные закономерности явлений и процессов, происходящих в населении в непрерывной связи с их качественной стороной».

По нашему мнению, определение предмета демографической статистики, данное Боярским А.Я. и Шушериным П.П., содержит ряд неточностей как формального, так и содержательного характера. Прежде всего оно включает сложный и неоднозначный термин «народонаселение» (ведь народ – это население, а население – это народ), который не переводится на иностранные языки и поэтому в полной мере не соответствует современным международным понятиям. Не совсем ясно какие именно изменения народонаселения изучает демографическая статистика, потому что применительно к человеческому обществу могут быть рассмотрены и антропологические, и генетические и многие другие изменения людей. При этом не следует забывать и того обстоятельства, что в отдельных случаях статистическая наука сопоставляет характеристики (например, среднюю продолжительность жизни населения), относящиеся к различным историческим периодам и условиям общественного развития.

Определение предмета демографической статистики, приведенное в указанном выше издании статистического словаря, акцентирует внимание исключительно на статистических методах обобщения, представления и анализа характеристик демографического развития общества. На наш взгляд, при подобном подходе остаются за кадром широко применяемые в современной статистике населения математико-вероятностные, демографические и некоторые другие методы и приемы исследования рассматриваемых явлений и процессов. Не следует забывать и собственные методы демографической статистики (половозрастные пирамиды, стандартизацию, и др.), без которых ни одна наука или отрасль знаний вряд ли могут претендовать на самостоятельность.

Определение предмета демографической статистики, сформулированное коллективом авторов под редакцией профессора Кильдишева Г.С., с нашей точки зрения носит общий характер и максимально напоминает определение предмета всей статистической науки, в котором слово общество заменено словом население. Подобным образом можно дать понятие предмета практически любой отраслевой статистики (промышленности, сельского хозяйства, торговли и т.п.), совершенно не раскрывая при этом специфику области ее применения.

По нашему мнению, если синтезировать сильные стороны рассмотренных выше определений, то можно сказать, что предметом демографической статистики выступают количественные закономерности демографических явлений и процессов, протекающих в обществе. Под демографическими явлениями подразумеваются единичные события, связанные с изменением численности и состава населения: рождение, смерть, брак, развод, прибытие и убытие. Демографические явления, рассмотренные во всей своей массе на конкретной территории за определенный период времени, образуют демографические процессы: рождаемость, смертность, брачность, разводимость и миграцию.

Особого внимания заслуживает вопрос о соответствии или соотношении демографии и демографической статистики. В учебной, учебно-методической, научной и научно-популярной литературе можно встретить два принципиальных подхода. Первый из них связан с фактическим отождествлением или полным совпадением содержания различных наук. Второй из подходов ориентирован на разграничение предметов демографии и демографической статистики. С нашей точки зрения демография – это наука о наиболее общих законах воспроизводства населения в его конкретной общественно-исторической обусловленности. Она исследует население абстрактно-логическим путем в самых разнообразных направлениях: политическом, экономическом, социальном, историческом, юридическом, медицинском и др. Вне всякого сомнения, демография в процессе собственных исследований взаимодействует с демографической статистикой, опирается на ее методы и приемы сбора, и результаты анализа информации. В свою очередь демографическая статистика, являясь важной и самостоятельной отраслью социально-экономической статистики, использует понятия и категории демографии, а также ее теоретические концептуальные положения, позволяющие правильно интерпретировать содержание количественных тенденций и закономерностей, протекающих в населении.

Демографическая статистика призвана решать в обществе целый ряд задач, которые могут быть обобщены и систематизированы в следующем виде:

1) практические задачи:

— определение численности населения;

— исследование структуры населения;

— характеристика естественного и миграционного движения населения;

— анализ динамики численности и состава населения;

— оценка параметров воспроизводства населения;

— моделирование и прогнозирование показателей состояния и развития населения;

2) научно-теоретические задачи:

— совершенствование методологии сбора статистической информации о населении;

— совершенствование системы показателей демографической статистики;

— совершенствование методов обработки и анализа демографической информации;

— разработка интегральных показателей демографического состояния общества;

— разработка методов оценки эффективности демографической политики и др.

Определение численности населения – это первостепенная задачадемографической статистики в любом без исключения государстве земного шара. Для решения широкого спектра практических вопросов, касающихся организации управления и функционирования самых различных сфер и областей общественной жизнедеятельности, требуются достоверные данные о численности жителей страны в целом и ее отдельных административно-территориальных единиц. Не зная точных количественных размеров человеческого общества в настоящем невозможно строить реальные планы его перспективного развития в будущем.

Структура населения (его распределение по полу, возрасту, семейному положению, месту жительства, национальностям и т.д.) оказывает заметное влияние на социально-экономическое развитие общества. В зависимости от состава жителей внутри каждого государства, региона, района, города и т.п. складывается специфическая демографическая ситуация, которая заметно предопределяет параметры рынка труда, конъюнктуру потребительского рынка и многие другие аспекты практической жизнедеятельности. Поэтому исследование структуры человеческого общества играет исключительную роль в понимании и адекватной оценке задач и перспектив, стоящих перед каждой страной в конкретных исторических условиях.

Численность и состав населения постоянно меняются вследствие естественного и миграционного движения жителей. В этой связи демографическая статистика обязана своевременно фиксировать изменения интенсивности и направлений естественных и миграционных процессов, которые зачастую приводят к трансформации политической, экономической и социальной обстановки. Недоучет названных демографических факторов способен привести к серьезным диспропорциям и негативным последствиям, нарушающим нормальный ход общественного воспроизводства.

Параллельно демографическая статистика должна заниматься анализом динамики численности и состава населения, потому что последние могут изменяться с различной скоростью и в разных направлениях. Темпы роста или убыли численности жителей, а также характер и глубина структурных сдвигов в их составе являются вескими аргументами при разработке концепции и мероприятий социально-экономической политики любой страны. Отсутствие контроля за динамикой названных демографических показателей при определенных обстоятельствах способно привести как к возникновению локальных кризисов, так и к дестабилизации государства в целом.

Взаимодействие процессов рождаемости и смертности, протекающее в конкретных исторических условиях, формирует процесс воспроизводства или смены поколений членов общества. Характеристики воспроизводства населения имеют архиважное значение, потому что предопределяют итоги демографического развития, а в экономическом аспекте непосредственно отражаются на результатах формирования трудовых ресурсов и замещении занятых в экономике. Если бы не происходило постоянного пополнения старших поколений за счет молодежи, то не только производство благ и услуг, но и само общество прекратили бы свое существование. По этим причинам оценка параметров воспроизводства населения всегда будет вызывать огромный научный и практический интерес.

Уровень и динамика показателей состояния и развития населения складывается под влиянием многочисленных и разнообразных по характеру факторов. Поэтому, чтобы выяснить причинно-следственные связи, механизм формирования и наиболее вероятные перспективы динамики тех или иных явлений и процессов, протекающих в населении, демографическая статистика занимается моделированием и прогнозированием. Факторные и прогнозные демографические модели должны служить основанием для принятия грамотных и своевременных управленческих решений по вопросам и проблемам социально-экономического развития страны.

Совершенствование методологии сбора, обработки и анализа информации, принципов построения и содержания системы показателей в области населения выступают в качестве перечня постоянных задач демографической статистики, связанных с непрерывным развитием процесса научного познания. Современное общество не стоит на одном месте. Развиваясь стремительными темпами, оно объективно заставляет постоянно заниматься совершенствованием терминологии, методов, инструментария и т.п. Многие аналитические приемы и количественные показатели, которые еще вчера считались незыблемыми, сегодня в той или иной мере перестают отвечать требованиям времени. В этой связи демографическая статистика систематически занимается поиском решений, позволяющих на основе корректировки и улучшения уже известных методов и приемов статистического наблюдения и анализа его результатов, добиваться адекватных оценок в условиях быстро меняющейся социально-экономической ситуации.

Однако наряду с совершенствованием традиционной методологической базы демографическая статистика вынуждена идти по пути разработки новых или малоизученных научных проблем и направлений. Среди них, на наш взгляд, можно выделить задачу разработки интегральных показателей демографического состояния общества. Обстановка в области населения характеризуется многими показателями, а они различаются между собой единицами измерения, темпами и направлением происходящих изменений и другими особенностями. Поэтому при проведении региональных и международных сопоставлений возникает необходимость получения обобщающих оценок демографической ситуации, методика расчета которых пока вызывает серьезные затруднения. Примерно в таком же положении находится и проблема измерения эффективности мероприятий демографической политики, так как ее последствия имеют множество аспектов проявления. Актуальность практической реализации данной задачи определяется тем обстоятельством, что любое государство, осуществляющее демографические инвестиции, стремится получить представление о результативности проведенных мероприятий и их целесообразности в будущем.

Все вышеперечисленные практические и научно-теоретические задачи демографической статистики тесно взаимосвязаны и взаимодействуют между собой. В этой связи только на основе их комплексного решения можно получить полную и всестороннюю характеристику тенденций и закономерностей демографического развития современного общества.

Огромное практическое значение демографической статистики рельефно проступает по двум основным направлениям:

1) население как единственный производитель материальных благ и услуг;

2) население как важнейший массовый потребитель материальных благ и услуг.

Первое направление определяется тем обстоятельством, что основой жизнедеятельности общества является процесс производства, который дает людям средства к существованию. Однако не все жители каждой страны принимают участие в создании валового внутреннего продукта. Непосредственная роль в производстве материальных благ и услуг принадлежит занятому населению, которое формируется на основе трудовых ресурсов. В свою очередь трудовые ресурсы зависят от численности и возрастного состава членов общества. Следовательно, население является исходной демографической базой, создающей предпосылки для обеспечения экономики столь необходимой ей рабочей силой.

Многие демографические явления и процессы оказывают влияние на изменение экономической активности населения. Средства производства мертвы без людей, а любой родившийся человек не сразу превращается в работника, способного участвовать в процессе производства, так как должен дожить до начала трудоспособного возраста и пройти определенную общеобразовательную и профессиональную подготовку. Реализация детородной функции приводит к тому, что женщины на определенный срок до и после рождения ребенка выбывают из совокупности занятых в экономике. Смерть трудоспособного человека – это не только невосполнимая утрата для семьи, но и объективная потеря работника для производства, которая влечет за собой издержки, связанные с поиском равноценной кадровой замены. Изменение семейного положения граждан (вступление в брак или развод) как правило, сказывается на трансформации личностных установок и трудовой мотивации. Миграционная подвижность членов общества прямо отражается на численности, размещении и составе трудовых ресурсов и занятого населения. Поэтому управление отдельными производственными процессами и экономикой в целом, как на региональном, так и на федеральном уровнях невозможно без точных и достоверных данных о численности, структуре и воспроизводстве населения, которые собираются и обобщаются демографической статистикой.

Второе направление связано с тем обстоятельством, что производство обязательно должно быть ориентировано на потребителей, так как в противном случае неизбежно возникнет диспропорция между спросом и предложением. В этом отношении население объективно выступает в качестве важнейшего, а самое главное массового потребителя товаров и услуг. Уровень и структура потребления различаются в зависимости от пола, возраста, национальности, места жительства, доходов и целого ряда других социально-демографических характеристик людей. Поэтому для грамотной и эффективной организации деятельности многих сфер и отраслей общественной жизни, например, торговли, транспорта, связи, здравоохранения, образования и др. требуются подробные сведения о состоянии и развитии населения. Игнорирование специфики демографической ситуации, особенно в условиях рыночной экономики, неизбежно приводит к финансовым потерям, как со стороны государства, так и со стороны частных предпринимателей. Ведь практическое построение мелкого, среднего и крупного бизнеса дает положительные результаты только тогда, когда предлагаемые товары и услуги находят своих фактических клиентов, имеющих конкретные демографические параметры. Таким образом, численность и состав населения предопределяют емкость и структуру потребительского рынка, а демографическая статистика служит ценным инструментом, помогающим определить тенденции и закономерности динамики потребления в обществе.

Огромное значение демографической статистики в характеристике населения как производителя и потребителя, материальных благ и услуг в любой стране мира может быть дополнено своеобразными особенностями национального развития. По нашему мнению, особая актуальность демографической статистики и острая необходимость осмысления динамики ее показателей в современной России определяются рядом причин. Во-первых, в Российской Федерации с 1993 г. наблюдается непрерывная депопуляция, то есть процесс постоянного сокращения численности населения. Во-вторых, в нашей стране сформировался высокий уровень смертности жителей, который превышает крайне низкий уровень рождаемости, не обеспечивающий даже простого воспроизводства членов общества. В-третьих, по уровню средней продолжительности жизни населения Россия в настоящее время находится в середине второй сотни государств земного шара, а российские мужчины в среднем едва доживают до 60-ти лет, то есть официально установленного возраста выхода на пенсию по старости. Представляется, что подобные обстоятельства не могут и не должны оставаться вне поля зрения правительства, так как люди составляют главное богатство и основной фактор развития любого государства. Причем разработка и осуществление мероприятий, направленных на оздоровление сложившейся ситуации, немыслимы без финансирования всесторонних статистических исследований демографических явлений и процессов.

Важная практическая роль демографической статистики проявляется через ее показатели, которые находят свое применение в самых различных областях общественной деятельности. Любые разговоры о вопросах и проблемах занятости граждан страны, удовлетворения их потребностей в товарах и услугах и т.п. носят абстрактный характер, если не прибегать к фактическим количественным оценкам состояния и развития населения. Так как человеческое общество с демографической точки зрения является чрезвычайно динамичным и неоднородным объектом, то его полную и всестороннюю характеристику можно получить только на основе целого ряда показателей. По нашему мнению, все основные показатели демографической статистики могут быть представлены при помощи следующей системы.

1) Показатели численности, состава и размещения населения:

— численность населения (на определенный момент времени или за период в целом);

— состав населения по социально-демографическим признакам (полу, возрасту, брачно-семейному положению, национальностям, языкам и т.д.);

— состав населения по социально-экономическим признакам (образованию, отраслям занятости, профессиям, источникам средств существования, общественным группам и т.д.);

— распределение населения по территории;

— физическая плотность населения и др.

2) Показатели естественного движения населения:

— численность родившихся и их распределение по полу, возрасту матери, месту рождения, месяцам года, национальностям, очередности рождения и т.п.;

— коэффициенты рождаемости населения (общий, специальный, частные, возрастные и т.п.);

— численность умерших и их распределение по полу, возрасту, месту жительства, месяцам года, образованию, национальностям, причинам смерти и т.п.;

— коэффициенты смертности населения (общий, частные, возрастные, младенческой смертности и т.п.);

— число браков и их распределение по возрасту жениха и невесты, месту жительства, месяцам года, очередности брака и т.п.;

— коэффициенты брачности населения (общий, специальный, возрастные, склонности населения к ранним и поздним бракам и т.п.);

— число разводов и их распределение по полу, возрасту, месту жительства, месяцам года, длительности брака и т.п.;

— коэффициенты разводимости населения (общий, специальный, возрастные и т.п.);

— естественный прирост населения;

— коэффициент естественного прироста населения, индекс жизненности и др.

3) Показатели миграционного движения населения:

— численность прибывших и их распределение по полу, возрасту, месту предыдущего жительства и т.п.;

— коэффициенты прибытия населения (общий, частные, возрастные и т.п.);

— численность убывших и их распределение по полу, возрасту, месту убытия и т.п.);

— коэффициенты убытия населения (общий, частные, возрастные и т.п.);

— миграционный оборот и прирост (сальдо миграции) населения;

— коэффициент миграционного прироста населения.

— эффективность миграции и др.

4) Показатели воспроизводства населения:

— суммарный коэффициент рождаемости населения;

— брутто-коэффициент воспроизводства населения;

— нетто-коэффициент воспроизводства населения;

— коэффициент экономичности воспроизводства населения;

— длина поколения;

— истинный коэффициент естественного прироста населения и др.

5) Показатели демографической ситуации и эффективности демографической политики:

— средний размер семьи;

— коэффициент брачной ситуации;

— коэффициенты старости населения;

— коэффициенты демографической нагрузки;

— прирост (убыль) численности населения;

— прирост (убыль) численности населения трудоспособного возраста;

— средняя продолжительность жизни населения;

— динамика численности населения и др.

Логика построения данной системы показателей заключается в следующем. Первый раздел отражает состояние, второй и третий разделы – факторы развития, а четвертый и пятый разделы – результаты развития населения.

Перечисленные показатели так важны и настолько проникли в повседневный быт, что мы часто даже не задумываемся об их происхождении и принадлежности к демографической статистике. Это объясняется тем, что фактически невозможно назвать хотя бы один аспект человеческой деятельности, который бы в той или иной степени не требовал сведений о населении. Поэтому практическое значение отрасли статистики, занимающейся исследованием демографических явлений и процессов, гораздо проще недооценить, чем оценить в полном соответствии с тем местом, которое она действительно занимает в жизни современного общества.

Методологическая база демографической статистики – это совокупность методов, которые используются для сбора, обработки и анализа данных о состоянии и развитии явлений и процессов, протекающих в населении. Любая наука может быть признана самостоятельной только в том случае, если наряду со своими объектом и предметом она обязательно имеет и собственные методы исследования.

По нашему мнению, в составе методологической базы демографической статистики могут быть выделены следующие элементы:

— общенаучные методы;

— статистические методы;

— демографические методы;

— математико-вероятностные методы;

— собственные методы.

Общенаучные методы включают методы, основанные на универсальных принципах и приемах познания (взаимосвязь, динамику, сравнение, анализ, синтез и др.). В соответствие с ними:

а) все демографические явления и процессы рассматриваются во взаимосвязи между собой и другими социально-экономическими факторами, что позволяет устанавливать существующие причинно-следственные связи;

б) все демографические явления и процессы изучаются в динамике, что разрешает выявлять тенденции и закономерности развития объекта познания;

в) все демографические явления и процессы исследуются в сравнении и сопоставлении, что помогает выделять их общие и специфические характеристики;

г) все демографические явления и процессы в зависимости от целей и задач исследования либо подразделяются на составляющие их компоненты, либо объединяются в укрупненные группы, что предоставляет возможность анализировать произошедшие изменения и синтезировать общие выводы.

Статистические методы составляют основу методологической базы демографической статистики и объединяют:

а) статистическое наблюдение (переписи, текущий учет населения и др.);

б) группировки и классификации (группировка городов в зависимости от численности жителей, классификация этапов демографического старения общества и др.);

в) таблицы (таблицы брачности, разводимости и др.);

г) графики (графическое изображение изменения во времени численности населения, численности жителей города и села и др.);

д) абсолютные и относительные величины (численность мужчин и женщин, удельный вес мужчин и женщин в общей численности населения и др.);

е) средние величины (средний возраст населения, средний размер семьи и др.);

ж) индексы (индексы рождаемости, индексы смертности и др.);

з) ряды динамики (абсолютный прирост, темп роста, темп прироста численности населения и др.);

к) выборку (выборочные социально-демографические обследования населения);

л) корреляционно-регрессионный анализ (оценка влияния различных факторов на динамику численности населения, характеристики воспроизводства населения и др.);

м) балансы (баланс источников динамики населения, баланс миграции населения и др.) и др.

С практической точки зрения весь без исключения богатый арсенал статистических методов находит свое применение при исследовании состояния и развития населения.

Демографические методы объединяют приемы абстрактно-логического анализа населения, позволяющие получать количественные оценки демографических явлений и процессов при соблюдении определенных условий. Из них в демографической статистике наиболее широкое распространение получили методы реального и условного поколений. Метод реального поколения (или продольный анализ) предполагает изучение естественного движения ровесников – лиц, родившихся в одном и том же году (например, интенсивности рождаемости у женщин определенного года рождения). Он подразумевает организацию хронологически длительного статистического наблюдения, но дает самые точные оценки демографического развития общества. Метод условного поколения (или поперечный анализ) означает изучение естественного движения сверстников – лиц, живущих в одно и тоже время (например, интенсивности рождаемости всех женщин, живущих в настоящее время). Он основан на предположении, что интенсивность рассматриваемых демографических явлений и процессов остается неизменной при переходе от одного возраста к другому, то есть у детей будет такой, какой была у их родителей. Условность подобного подхода не вызывает сомнений, но предоставляет возможность получать статистические оценки (столь необходимые для текущего анализа и управления), не дожидаясь окончания репродуктивного возраста или завершения жизни каждого конкретного поколения.

К демографическим методам также можно отнести, применяемые в статистике населения, методы потенциальной демографии, которые позволяют количественно измерить жизненный потенциал членов общества при определенном порядке их вымирания. Оценки, получаемые при расчете совокупности человеко-лет предстоящей жизни (особенно в трудоспособном возрасте), служат ценным материалом в анализе перспектив рынка труда и трудовой активности населения.

Математико-вероятностные методы ориентированы на использование приемов, способов и алгоритмов вычислений математики и теории вероятностей в области исследования закономерностей демографических явлений и процессов. При этом обязательным условием применения любых математико-вероятностных расчетов в демографической статистике служит возможность содержательной интерпретации полученных результатов. Если с математической точки зрения одну величину можно разделить на другую, а затем поменять их местами, то в демографической статистике каждое действие должно иметь смысл. Например, если при делении численности жителей на площадь территории получается физическая плотность населения, то обратное соотношение носит абстрактный характер.

Использование математических методов в демографической статистике чаще всего ориентировано на построение расчетных моделей, позволяющих получить оценку тех или иных характеристик населения при заданных параметрах демографического развития общества. Наиболее яркими примерами подобных вычислений служат модели стационарного и стабильного населения, которые дают представление о показателях численности, состава и воспроизводства жителей страны или какого-либо ее региона при соблюдении определенных условий (интенсивности рождений, порядка вымирания и др.).

Все без исключения демографические явления, рассмотренные в своей массе, имеют вероятностную природу. Поэтому применение элементов теории вероятностей в процессе исследования состояния и динамики населения получило достаточно широкое распространение. Среди вероятностных приемов демографической статистики, пожалуй, самыми известными и популярными являются таблицы смертности и компонентный метод прогноза. Они, опираясь на вероятности дожития населения до тех или иных возрастов, позволяют получать представление о тенденциях и перспективах демографического развития общества.

Собственные методы демографической статистики охватывают перечень специфических методик и приемов, применяемых в значительной мере для исследования уровня, структуры и динамики явлений и процессов, протекающих в населении. К ним относятся половозрастные пирамиды, стандартизация коэффициентов естественного и миграционного движений общества, шкалы для оценки демографических показателей, способы оценки возрастной аккумуляции и некоторые другие методы.

Исключительное практическое значение демографической статистики также проявляется через обширные научные и междисциплинарные связи. Она взаимодействует со многими науками, среди которых наиболее тесные взаимосвязи прослеживаются:

— с управлением (по вопросам характеристики населения как объекта управления, оптимизации параметров демографического развития общества и др.);

— с историей (по вопросам взаимной обусловленности исторических и демографических процессов, влияния демографических факторов на социально-политическую обстановку и др.);

— с географией (по вопросам размещения и перераспределения населения по территории земного шара и др.);

— с этнографией (по вопросам происхождения народов и национальностей, динамики процессов консолидации и ассимиляции различных этнических групп и др.);

— с правом (по вопросам правового обеспечения регистрации демографических явлений, регулирования направления и интенсивности миграционных потоков и др.);

— с экологией (по вопросам взаимодействия населения и окружающей среды, влияния урбанизации общества на экологическую ситуацию и др.);

— с медициной (по вопросам заболеваемости, смертности и продолжительности жизни населения и др.);

— с социологией (по вопросам различных аспектов социальной деятельности людей, включая условия, образ и уровень жизни народа и др.);

— с демографией (по вопросам трактовки тех или иных демографических понятий и категорий, информационного обеспечения исследований в области населения и др.);

— с информатикой (по вопросам совершенствования информационных технологий сбора и обработки данных о состоянии и развитии демографических явлений и процессов и др.);

— с отраслевыми статистиками: статистикой промышленности, статистикой сельского хозяйства, статистикой труда, статистикой торговли, статистикой связи и др. (по вопросам формирования трудовых ресурсов, занятости и безработицы экономически активного населения, доходов членов общества, влияния демографической ситуации на объем и структуру потребления товаров и услуг и др.);

— с военной наукой (по вопросам формирования, размещения и замещения воинских контингентов, оценки прямых и косвенных демографических потерь и др.).

Далеко не полный перечень приведенных выше и совершенно разноплановых наук свидетельствует о том, что элементы методологии и информационной базы демографической статистики находят применение фактически во всех важнейших областях жизнедеятельности современного общества.

Вопросы:

1. Что такое население?

2. Какие Вы знаете особенности населения как объекта статистического исследования?

3. Что является предметом исследования демографической статистики?

4. Какие задачи относятся к практическим задачам демографической статистики?

5. Почему демографическая статистика имеет большое значение в анализе населения как важнейшего потребителя благ и услуг?

6. Какие разделы включает система показателей демографической статистики?

7. Какие группы методов входят в состав методологической базы демографической статистики?

8. В чем заключается принципиальная разница демографических методов реального и условного поколений?

9. Какие Вы знаете собственные методы демографической статистики?

10. По каким вопросам прослеживается взаимосвязь демографической статистики с управлением и правом?

Тесты:

1. Простейшие элементы демографической статистики исторически возникли:

а) в процессе зарождения товарного производства;

б) на этапе формирования первых рабовладельческих государств;

в) в результате деятельности Организации Объединенных Наций по мониторингу глобальных демографических процессов;

г) в первобытном обществе из потребности людей в информации о численности и составе населения;

д) с появлением международных экономических отношений;

2. Среди научно-теоретических задач демографической статистики выделяются:

а) анализ динамики численности и состава населения;

б) совершенствование методологии сбора демографической информации;

в) определение численности населения;

г) совершенствование системы показателей демографической статистики;

д) разработка методов оценки эффективности демографической политики;

3. В раздел характеристик естественного движения населения системы показателей демографической статистики входят:

а) число браков;

б) индекс жизненности;

в) физическая плотность населения;

г) истинный коэффициент естественного прироста населения;

д) естественный прирост населения;

4. К общенаучным методам демографической статистики относятся:

а) группировки и классификации;

б) сравнение;

в) половозрастные пирамиды;

г) анализ и синтез;

д) модели стационарного и стабильного населения;

5. Взаимосвязь демографической статистики с медициной проявляется:

а) по вопросам формирования и замещения воинских контингентов;

б) по вопросам различных аспектов социальной деятельности людей;

в) по вопросам взаимодействия населения и окружающей среды;

г) по вопросам заболеваемости, смертности и продолжительности жизни населения;

д) по вопросам оптимизации параметров демографического развития общества.

6. Особенностью населения как объекта демографической статистики является:

а) однородность общества;

б) статичность;

в) неоднородность;

г) динамичность.

7. Население — это:а) трудовые ресурсы;б) самостоятельные члены человеческого общества;в) вся совокупность людей, проживающих на определенной территории;г) члены человеческого общества в дотрудоспособном и трудоспособном возрастах.

8. Демографическая статистика населения и демография соотносятся между собой следующим образом:а) это одно и то же;б) демографическая статистика включает в свой состав демографию;в) демографическая статистика — важный инструмент демографии и самостоятельная отрасль социально-экономической статистики;г) демографическая статистика и демография составные части теории статистики.

9. Предметом демографической статистики служат:а) количественные закономерности социально-экономических явлений и процессов;б) количественные закономерности только социальных явлений и процессов;в) количественные закономерности демографических явлений и процессов;г) количественные закономерности развития человеческого общества.

10. В систему показателей демографической статистики включаются следующие разделы:

а) показатели численности и состава населения;

б) показатели жилищных условий населения;

в) показатели миграционного движения населения;

г) показатели динамики и воспроизводства населения;

д) показатели образования населения.

Литература:

1. Карманов М.В. Статистика населения. Учебно-практическое пособие. – М.: МЭСИ, 1999.

2. Народонаселение. Энциклопедический словарь. – М.: Большая российская энциклопедия, 1994.

3. Современная демография. Под редакцией Кваши А.Я., Ионцева В.А. – М.: МГУ, 1995.

4. Статистика населения с основами демографии. Кильдишев Г.С., Козлова Л.Л., Ананьева С.П. и др. – М.: Финансы и статистика, 1990.

5. www.demoscope.ru — Электронная версия бюллетеня «Население и общество», Институт демографии Государственного университета — Высшей школы экономики

Л.Л.Козлова

ГЛАВА 2.ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ О НАСЕЛЕНИИ.

Все виды статистической информации о населении делятся на сплошные наблюдения (переписи населения, текущий учет естественного и миграционного движения населения, регистры населения) и выборочные демографические обследования, включая так называемые микропереписи.

В рекомендациях статистической комиссии ООН дается следующее определение переписей населения: «Перепись населения — единый процесс сбора, обработки, оценки, анализа и публикации демографических, экономических и социальных данных, относящихся на определенное время ко всем лицам в стране или ее четко ограниченной части».¹

Из этого определения видно, что перепись населения является одним из основных видов статистической информации, позволяющих получить данные о численности, размещении населения, его социально-демографической структуре, а также специальные материалы о семейном составе и воспроизводстве населения, его миграции и социально-экономической мобильности, необходимые для развития всех направлений жизни общества и научного изучения населения.

Основными принципами проведения переписей населения являются:

• всеобщий характер переписей населения;

• учет населения на определенный критический момент (дату, неделю счета);

• запись каждого человека, т.е. поименность переписи;

• единство программы переписи и всей документации;

• непосредственное получение сведений от населения;

• применение определенного метода проведения.

Соблюдение этих принципов позволяет получать полные и достоверные данные о населении с определенной периодичностью, сопоставлять их как по отдельным странам, так и в целом в динамике по миру.

Другим важнейшим источником данных о населении является текущий учет естественного и миграционного движения населения.

Текущий учет естественного и миграционного движения населения представляет процесс сбора путем регистрации информации о частоте определенных событий естественного движения населения и миграции, и характеристики лиц, участвующих в данном событии, разработку, анализ и публикацию данных.

Основу любой системы статистического учета составляет законодательство, которое определяет, какие события подлежат регистрации, и учреждение соответствующих органов, функцией которых является гражданская регистрация.

Естественное движение включает те демографические события, которые прямо или косвенно влияют на изменение численности населения: рождения, смерти, браки и их прекращение.

К миграционному движению относятся все формы территориального перемещения населения.

На основе данных о естественном и миграционном движении населения рассчитывается ежегодная численность населения каждой территории, необходимая как для государственных нужд управления, так и для сравнительных сопоставлений и исследований в международной статистике. На основе этих данных и переписей населения рассчитывается динамика интенсивности демографических и миграционных процессов, анализируются тенденции воспроизводства населения в стране, регионе, мире.

Единообразие программы и методов учета в текущей статистике обеспечивается рекомендациями международных организаций (статистической комиссии ООН, Всемирной организации здравоохранения и др.).

В отличие от переписей населения, руководство которыми в большинстве стран централизовано и осуществляется высшим статистическим органом каждой страны, текущий учет естественного и миграционного движения населения может проводиться как в централизованном, так и в децентрализованном порядке. Например, в США система сбора и обработки данных децентрализована: гражданская регистрация естественного движения населения осуществляется в пределах каждого штата в соответствии с региональным законодательством и под руководством региональных органов. Координация данных производится Национальным Центром медицинской статистики.

Особенностью текущего учета является также предоставление при регистрации некоторых документов, обязательное, оформленное в законодательном порядке сообщение о событии, получение определенного рода документов, справок, необходимых для предоставления в соответствующие учреждения и имеющих законную силу.

Выборочные демографические обследования — изучение структурных компонентов населения и дополнительных данных для исследования вопросов воспроизводства населения на основе сбора определенными методами данных о части населения.

Применение выборочного метода позволяет увеличить объем информации при уменьшении трудовых и денежных средств, ускорить сроки разработки материалов, повысить их точность и дать оценку параметров генеральной совокупности. Эти преимущества выборочного метода обусловили его широкое применение с первой половины XX века в виде специальных выборочных социально-демографических обследований, самыми крупными из которых являются «микропереписи».

Основными требованиями при отборе выборочной совокупности должны быть следующие: она должна включать достаточное количество случаев и быть максимально типичной для всей генеральной совокупности, из которой произведена выборка. Чем более однородный контингент подлежит обследованию, и чем больше объем выборочной совокупности, тем меньше ошибка выборки и выше надежность результатов.

Регистры населения— индивидуальная система информации о каждом человеке на основе постоянного ведения записей.

Регистры охватывают постоянное или юридическое население страны. Также как и текущий учет естественного и миграционного движения населения регистры основаны на системе законов, обязывающих каждое лицо предоставлять о себе данные, а также сообщать обо всех изменениях социально-экономического, демографического и миграционного характера. Существуют в виде электронной базы данных как в виде общенациональных, так и региональных регистров.

Объектом наблюдения может быть как отдельное лицо, так и семья, и домашнее хозяйство.

В основе регистра — метод идентификации каждого объекта наблюдения в зависимости от потребностей страны. Каждому объекту присваивается персональный номер и регистрируются сведения демографического (пол, возраст), социального (семейный статус, дата вступления в брак), экономического (профессия и др.), миграционного (место рождения, национальность, язык и др.) характера.

По оценке ООН, регистры населения основаны в 65 странах мира.

Источники статистической информации о населении используются в разных целях и имеют разные задачи, поэтому невозможна их взаимозаменяемость. У каждого из видов данных есть свои достоинства и недостатки.

Всеобщие переписи населения и текущий учет естественного и миграционного движения населения наиболее полно и достоверно учитывают население и демографические события, однако стоимость их проведения и разработка данных достаточно дороги, чем объясняется отсутствие ряда важных вопросов социального характера в их программах регистрации. Кроме того, на их основе невозможно получить исчерпывающую информацию по вопросам воспроизводства населения и в целом тенденций развития населения.

Регистры населения — наиболее представительная система учета, на основе которой можно получить не только полную информацию о численности и структуре населения, показателях воспроизводства, но и о судьбе реальных поколений, семей, каждого человека. Однако ведение этой системы требует полной компьютеризации всей территории страны, высокой статистической грамотности населения, соблюдения полной конфиденциальности персональных данных. Кроме того, в системе регистров также имеются некоторые недостатки, связанные, прежде всего, с несопоставимостью программ и порядка организации регистров в отдельных странах, отсутствиемунифицированных инструкционных указаний о категории учитываемого населения, четкого определения техорганизаций, которые могут пользоваться данными регистров.

Выборочные демографические обследования при их меньших трудовых и финансовых затратах не во всех случаях отражают генеральную совокупность, и для полной репрезентативности должны быть достаточно объемны. Кроме того, необходимо соблюдать сопоставимость, как в динамике, так и с другими источниками учета населения.