Л.М.ГЕЙМАН

ВЗРЫВ

ИЗДАТЕЛЬСТВО-НАУКА-
АКАДЕМИЯ НАУК СССР

Серия

«Наука и технический прогресс»

Л. М. ГЕЙМАН

ВЗРЫВ:

ИСТОРИЯ, ПРАКТИКА,
ПЕРСПЕКТИВЫ

ИЗДАТЕЛЬСТВО «НАУКА»

Москва 1978
Книга повествует о современной теории взрывча-
тых веществ, их детонации и о действии взрыва в раз-
личных средах — горных породах, воде, металлах. Уде-
ляя значительное место изложению истории создания и
применения взрывчатых веществ и средств взрывания,
автор широко показывает область применения взрыва
сегодня: исследование недр Земли, направленное пере-
мещение и дробление горных пород, обработка металлов
и др.

Ответственный редактор

академик

М. А. САДОВСКИЙ

Г

20400—009

054(02)—78

10-78 НП

© Издательство «Наука», 1978 г.
ОТ АВТОРА

Главное содержание истории научной мысли составляет
последовательное воспроизведение все более сложных
явлений природы. Несколько столетий назад человек впер-
вые воспроизвел взрыв, использовав энергию черного по-
роха.

Это изобретение перечеркнуло достижения военной
техники двух предшествовавших тысячелетий: безнадеж-
но устарели целые виды оружия, рухнуло представление
о неприступности многих крепостей, потребовалась рекон-
струкция военного флота.

Это дало поступательный импульс для широких иссле-
дований в области совершенствования энергоносителей
взрыва — порохов, что в итоге привело к созданию мощ-
ной отрасли по производству взрывчатых веществ (ВВ).
Второе направление — воздействие взрыва на разрушае-
мую среду с целью надежного и эффективного управле-
ния этим быстропротекающим процессом — родилось зна-
чительно позже. И уже в недавнем прошлом начались
планомерные исследования в наиболее сложной обла-
сти — механике взрывчатого превращения. Рассмотрению
этих главных направлений, определяющих сущность взры-
ва на протяжении семи последних столетий, посвящена
эта книга.

Энергия ВВ — вид энергии своеобразный, так как лег-
ко дозируется, для ее транспорта не нужны стационар-
ные коммуникации, а ее способность совершать работу
исключает необходимость в сложных рабочих машинах.
Ее высокая концентрация и огромные мощностные харак-
теристики определили и особую сферу использования
ВВ, где другие источники энергии малоэффективны.

Многогранно и обширно явление взрыва, сложна и
малоизвестна его история. Ее отдельные крупицы встре-
чаются в редких публикациях, в архивных документах
или хранятся в памяти современников. Естественно, дале-
ко не все вошло в рамки этой книги.

Научная информация о взрыве весьма обширна: еже-
годно публикуются материалы, наименования которых ис-
числяются сотнями. Рождение новой научной дисципли-
ны — физики взрыва, опирающейся на достижения фун-
даментальных областей физики — механики, гидродина-
мики, термодинамики,— позволило найти решения таких
важных проблем, как разрушающее действие взрыва
в твердой среде, механизм взрывчатого превращения
и др. К сожалению, специфичность терминологии и науч-
ный уровень многих публикаций на эту тему делают их
недоступными даже для инженеров-взрывников. Необхо-
димо отражение достижений физики взрыва в литературе,
рассчитанной на массового читателя. Поэтому рассказ о
затронутых выше проблемах на страницах научно-попу-
лярной книги будет весьма полезен.

Книга многопланова. В ней окутанные дымкой роман-
тики супервзрывы на выброс, преобразующие рельеф пла-
неты, соседствуют с прозаическими микровзрывами, заме-
няющими штамп и изменяющими форму металла. Это пред-
определило и разный уровень «интересности» отдельных
тем.

Неотъемлемый элемент произведений научно-популяр-
ного жанра — занимательные и любопытные, малоизвест-
ные и полулегендарные факты — своего рода «лирические
отступления». Имеются они и в предлагаемой вниманию
читателя книге.

Органической трудностью каждой публикации с при-
влечением исторического материала является достоверное
установление полуутерянных фактов прошлого и крити-
ческий отбор современных. Естественно, что трудности
эти остались не до конца преодоленными, и автор с сер-
дечной благодарностью примет пожелания читателей.
АВТОГРАФЫ ВЗРЫВА

Осуществляемые человеком взрывы-гиганты и взрывы-
лилипуты происходят ежесекундно. Их основа — мощные
электрические разряды, газовые и жидкие взрывчатые
смеси, промышленные ВВ. Практическое использование
энергии взрыва в промышленности и строительстве осно-
вано на применении промышленных ВВ, ассортимент ко-
торых в нашей стране исчисляется десятками наименова-
ний. Как правило, ВВ, представленные гранулами, порош-
ками или суспензиями, смеси химически разнородных ма-
териалов. Взрыв ВВ — это необратимая реакция превра-
щения исходной смеси веществ в преимущественно газо-
образные продукты с выделением тепла по законам хими-
ческой термодинамики.

Взрыв — поистине всемогущ: с его помощью решают-
ся крупномасштабные задачи (прокладываются новые
русла рек, создаются крупные гавани, возводятся уни-
кальные плотины), проводятся тонкие лабораторные
эксперименты, совершенствуются процессы обработки ме-
таллов (штамповка, сварка, упрочнение и т. п.), выпол-
няются узкоспециальные по профилю, ювелирные по
характеру работы.

Энергоносители взрыва — химические ВВ. Их потреб-
ление постоянно возрастает. Например, капиталистиче-
ские страны ежегодно потребляют 2 млн. т таких ве-
ществ. В мирных целях 80% ВВ используется в горной
промышленности, где взрывом дробятся в земной коре
миллиарды кубических метров горных пород и полезных
ископаемых; около 10% расходуется на крупные направ-
ленные взрывы в строительстве; остальные идут на осу-
ществление мелкомасштабных и ювелирных по исполне-
нию работ. Первичная «продукция» взрыва — большое
количество тепла и высокие давления — нашла примене-
ние во многих технологических процессах, При этом
главный эффект достигается благодаря тому, что взрыв-
чатое вещество совмещает в себе функции снабженной
запасом энергии машины-двигателя и производящей за-
данный технологический процесс машины-орудия.

Сочетание тысячеградусных температур и высоких
давлений при взрыве позволяет одновременно изменять
свойства вещества и деформировать его. Именно поэтому
взрыв-поршень способен перемещать сотни тысяч тонн
крепчайших скальных пород в заданном направлении,
воздвигать за считанные минуты гигантские плотины и
насыпи, уплотнять сжимаемые грунты (например, глины),
создавать искусственные полости — хранилища. Взрыв
накрепко соединяет несвариваемые металлы, штампует
детали больших размеров и сложных форм, упрочняет ма-
териалы путем перестройки их структуры. Невидимые
упругие волны — самые надежные (и пока единственные)
помощники исследователя в изучении многокилометровых
земных глубин.

В нашей стране предложена взрывная технология из-
готовления металлических коронок для зубов. По слепку
делают сборно-разборную матрицу, в которую вставляют
заготовку — гильзу и микрозаряд взрывчатого вещества.
Взрывом гильза прижимается к стенкам штампа и идеаль-
но копирует форму коронки. Таким образом, удается
избежать долгого процесса отливки по слепку гипсовой
модели, по модели — изготовления гипсового блока, по
блоку — приготовления штампа (пуансона) и дальнейшей
работы с ним, термообработки коронки и пр. Все эти
операции заменяет один микровзрыв.

Взрыв пришел на помощь ихтиологам. В сотнях пру-
дов и озер нашей страны выращивают сегодня ценные
породы рыб. Легко себе представить, что будет с мо-
лодью, если в водоеме обитает хищная рыба. Избавиться
от нее путем отлова — дело долгое, хлопотное и не всегда
удачное. Похожая ситуация возникает и при массовом
поражении рыб инфекцией. В этом случае отловы не
помогут — водоем нужно полностью очистить и обезза-
разить. Тогда и прибегают к взрыву. Поверхность водое-
ма разбивается на квадраты и над каждым из них под-
вешивается точно рассчитанный заряд ВВ. Взрыв — и в
воздух взлетают десятки причудливо изогнутых, феери-
ческих фонтанов: очищенный водоем готов принять маль-
ков ценных рыб*
Многие сооружения: башни, радиомачты, опоры элект-
ропередач, трубы и т. п.— обычно крепятся на якорях,
прочно посаженных в грунт. У специалистов возник воп-
рос: нельзя ли заменить трудоемкие и дорогостоящие ра-
боты по сооружению специальных котлованов для якорей
и их бетонированию «взрывным якорем»? Оказалось, мож-
но. Буровым станком пробуривается наклонная скважина,
в которую опускается якорь, напоминающий цветок, сло-
женный лепестками внутрь, с зарядом ВВ. Микровзрыв
силой ударной волны раскрывает этот «бутон» и, уплот-
няя грунт, намертво запрессовывает в него лепестки
якоря.

Ученые Калифорнийского университета предложили
использовать взрыв для уборки яблок, груш, апельсинов.
Предполагается установить под деревьями тенты и лотки,
а затем с помощью ударной волны сбросить плоды с
веток. Видимо, взрывы должны быть направленными, и
заряды нужно рассчитать с большой точностью. Малей-
шая неосторожность и осуществление столь оригинального
предложения может иметь печальные последствия, когда
вместе с плодами придется убирать выкорчеванные взры-
вом деревья.

В октябре 1924 г. в Гранд-Каунти (США) от молнии
загорелась газовая скважина, дававшая ежедневно около
3 млн. м3 газа. Компания «Ута» несла убытки. Профес-
сиональный пожарный А. Форд предложил компании по-
тушить пожар взрывом и попросил за это гонорар
1500 долларов. Он изготовил железный щит, который
установили вблизи скважины на высоте 4,5 м. Затем над
скважиной на высоте 2 м на специальной подставке
укрепили 180 кг нитрожелатина и взорвали. От взрыва
пламя поднялось на значительную высоту и погасло.
Щит сыграл роль экрана для отражения воздушной вол-
ны. Так впервые взрывом был потушен пожар в газовой
скважине.

В 1931 г. в Майкопе 50 кг динамита погасили пожар
на одной из нефтяных скважин. Взрыв сделал то, что
не смогли сделать ни мощные струи воды, ни вспомо-
гательные скважины для снижения давления в нефтяном
пласте. Сущность такого способа тушения пожара состоит
в том, что при взрыве струя фонтана разрывается ударной
волной на две части: нижняя отбрасывается к устью
скважины, а верхняя — к зоне горения. Газовый пузырь
на считанные секунды изолирует нефть от зоны горения.
Необходимо так рассчитать взрыв, чтобы за эти секунды
отброшенная вверх часть нефтяной струи успела полно-
стью сгореть.

Взрывом успешно останавливают лесные и подземные'
торфяные пожары. Заряды помещаются в шурфы, и пос-
ле взрыва путь огню закрывает глубокая и широкая
траншея.

Заряды в шурфах — далеко не единственный способ
борьбы с пожаром. Вот что писала газета «Известия»
15 августа 1972 г.: «...по околице села Алексеева в полу-
километре от приближающейся стены огня шли друг дру-
гу навстречу два трактора С-100. Вместо привычных плу-
гов они вели за собой невиданно огромные ножи, взрезав-
шие пересушенную землю, в образовавшуюся щель ров-
ным слоем укладывалась взрывчатка. Эти работы вели
всего несколько человек, и алексеевцам никак не вери-
лось, что они смогут одолеть слепую и страшную мощь
наступающего огня.

Для того чтобы окольцевать шестидесятидворное село,
бригаде мелиораторов лаборатории и взрывников треста
«Союзвзрывпром» потребовалось всего несколько часов.
Потом раздался взрыв, задребезжали в ближних домах
стекла, и широкая, двухметровой глубины канава надеж-
но огородила жилища от беды. Огонь тем временем по-
дошел к песчаным валам канавы, слизал оставшиеся
островки сухотравья и заглох. Люди заносили вещи в
еще вчера обреченные дома, а мелиораторы переводили
технику в Васютино: там тоже требовалась их срочная
помощь».

Для борьбы с лесными пожарами в Институте леса и
древесины СО АН СССР разработан эффективный взрыв-
ной способ, который заключается в применении специаль-
ных шнуровых зарядов — капроновых шлангов, начинен-
ных аммонитом. Взрыв такого шнура образует широкую
земляную канаву, преграждающую дорогу огню.

Несколько лет назад взрыв пришел в сельское хозяй-
ство. Он помогает разбрасывать органические удобре-
ния — отходы сахарного производства, содержащие основ-
ные, необходимые для питания растений вещества: фос-
фор, калий, азот.

Как известно, обычным способом внести в почву эту
густую липкую смесь довольно нелегко: требуется допол-
нительная машинная обработка полей дисковыми борона-
ми. На экспериментальном поле в одном из хозяйств
ГДР в особом порядке, на расстоянии 30 м друг от друга
были разложены «сладкие» бурты, общим весом 2,5 т.
На их подрыв потребовалось всего два патрона по 700 г
каждый. После взрыва все поле оказалось покрытым тон-
ким равномерным слоем удобрения. Экономисты подсчи-
тали, что новый способ внесения удобрения в четыре-
пять раз экономичнее обычных.

В США изобрели машину, копающую... минивзрывами.
Рабочая часть этой машины состоит из взрывной камеры,
в которой жидкое топливо смешивается с воздухом, а за-
тем поджигается с помощью электросвечи. Образовав-
шиеся при взрыве газы направляются таким образом,
чтобы разрыхлить грунт и отбросить его в сторону.

На заводах взрыв помогает убирать огромные бетон-
ные фундаменты из-под старых прессов, оставляя при
этом целыми стекла и электролампочки; за три дня он
очищает мартеновские печи от монолитов горячего шла-
ка (обычно для этого требуется две недели).

Многие знают о трудоемкой производственной опера-
ции — разборке футеровки электролизеров. Обычно ста-
рую облицовку внутренних поверхностей из стойких
материалов разрушают отбойными молотками, причем из
20 суток, отведенных для капитального ремонта элект-
ролизера, 8—12 уходит именно на разбор футеровки.

В Азербайджанском управлении треста «Союзврыв-
пром» проведен удачный эксперимент. Эта работа была
выполнена за две смены с помощью взрыва. Потребова-
лись лишь детонирующий шнур, засыпанный слоем пе-
ска, и защитное укрытие в виде усеченной пирамиды из
стальных листов. При этом работы в цеху не прекраща-
лись ни на минуту.

Ювелирной точности взрыв использовали подводные
археологи, нашедшие полулегендарное голландское судно
«Батавия», затонувшее на рифах недалеко от Австралии
4 июня 1629 г. За 334 года кораллы создали вокруг
корабля непробиваемый панцирь (он, кстати, и спас его
деревянный корпус от разрушения), прорвать который
механическим средствам было не под силу. Три подвод-
ных взрыва аккуратно сорвали коралловую корку, не
повредив корабельных частей и открыв путь к внутрен-
ним помещениям «Батавии».
Энергия ВВ приводит в действие инструмент, позво-
ляющий забивать шпильки и болты в стальные железо-
бетонные конструкции, расщеплять или разрезать кабели,
пробивать отверстия в рельсах, клепать или удалять
заклепки. Она применяется и для гравирования метал-
лов. При этом трафарет, воспроизводящий рисунок, по-
мещается между зарядом и гравируемой пластинкой. Дав-
ление взрыва сильнее всего передается через отверстия
трафарета, точно воспроизводя его очертания.

Взрыв помогает снимать с мели корабли, «добывать»
с затонувших судов дефицитные гребные винты.

Особое значение имеют взрывы льда. Как известно,
в нашей стране насчитывается свыше 100 тыс. рек общей
протяженностью около 2,5 млн. км. В зимний период
многие из них, а также огромное количество других во-
доемов покрываются ледяным панцирем. Ежегодно ледо-
ходы наносят народному хозяйству ущерб, исчисляющий-
ся миллионами рублей. При помощи взрыва ликвидируют
ледяные заторы, выкалывают из льда древесину, раска-
лывают крупные льдины, проводят суда.

Взрывы прокладывают дорогу кораблям и сквозь ле-
дяные поля Арктики. Нередко они «выручают» и ледоко-
лы. Например, в январе 1966 г. у северных берегов
о. Сахалин в ледовый плен попал ледокол «Москва».
Мощные взрывы крупных зарядов прорубили для него
коридор во льдах, и корабль благополучно вышел в от-
крытое море.

Первый шаг в изготовлении крупных монокристаллов
взрывом принадлежит ученым Франции. В конце 30-х
годов они начали опыты по синтезу смеси окислов в
стальной бомбе, сверхвысокое давление в которой созда-
вал взрыв ВВ (оно также помещалось внутрь бомбы).
В 50-х годах в СССР Ю. Н. Рябинин попытался решить
подобную задачу (превращение графита в алмаз), поме-
щая бомбу внутрь заряда ВВ. Эти опыты постигла неуда-
ча, подорвавшая в известной мере веру в идею такого
способа. Однако более поздние исследования показали,
что главная трудность заключается в структуре графита.

Известно, что в алмазе атомы углерода размещаются
очень плотно, причем каждый из них прочно связан с
четырьмя окружающими его атомами (кристаллическая
решетка — тетраэдр). Совершенно иной вид имеет кри-
сталлическая решетка графита, напоминающая пчелиные
соты. Структура ее образована параллельными слоями
сеток, состоящих из шестиугольников с атомами углеро-
да в вершинах. Слои отстоят на 3,39 А один от другого
и последовательно сдвинуты, так что в проекции совме-
щается только половина атомов углерода, а остальная
часть их проецируется в центре ячеек сетки нижних и
верхних слоев. Связь между слоями атомов осуществля-
ется посредством легкоподвижных электронов. Такая
связь придает веществу металлические свойства: непро-
зрачность, блеск, высокую электропроводность. Атомы в
каждом отдельном слое связаны достаточно прочно, од-
нако связь между слоями слабая. Этим обусловливается
весьма высокая способность графита расщепляться на
тонкие пластинки и его чрезвычайно малая твердость по
направлению, параллельному слоистости кристаллической
решетки минерала. «Рыхлость» атомной структуры гра-
фита ведет к более чем полуторакратному снижению его
плотности (по сравнению с алмазом). В условиях исклю-
чительно кратковременного воздействия взрывной нагруз-
ки энергии не хватает на перестройку атомов и создание
новой кристаллической структуры, энергия ударной вол-
ны в первую очередь расходуется на устранение природ-
ных дефектов в исходном материале. А таких дефектов
в графите, «отштампованном» в недрах, как правило,
много (исключение — графит из цейлонских месторож-
дений). Полезные ископаемые вырабатывались природой
тоже разного качества!

В 1965 г. в нашей стране впервые в мире были нача-
ты работы по получению взрывным способом материала
алмазной структуры, но большей прочности — боразона.
Сейчас вполне реальна перспектива взрывного превраще-
ния нитрида бора в изделие с алмазной структурой.

Интересно, что в лабораториях Поултера Стэнфорд-
ского научно-исследовательского института во время про-
ведения программы исследования влияний взрывных
ударных волн на различные материалы были получены
алмазы. Мельчайшие (до 40 мкм) частицы алмазов об-
разовались из осколков чистого графита при воздействии
ударной волны с давлением 30 000 Н/м2 в течение одной
микросекунды. Для соблюдения спектрографической чи-
стоты брали искусственный графит. Заряд взрывчатого
вещества помещали поверх незакрепленного образца гра-
фита над сосудом с водой. После взрыва маленькие кри-
сталлы извлекались из воды, и их принадлежность к
алмазу устанавливалась по рентгенограммам, электрон-
ным дифракционным картинам и по испытаниям на
твердость.

Ударной волне взрыва оказалась по плечу сложней-
шая работа —• строительство полимеров: исходный про-
дукт — кристаллический мономер акриламид превращал-
ся взрывом в полиакриламид. За миллионные доли секун-
ды успевали образоваться полимерные цепочки из десят-
ков тысяч мономерных звеньев. Эксперименты пока-
зали, что под действием ударной волны полимеризуются
не только ионные и радикальные мономеры, но и моно-
меры, не поддающиеся полимеризации другими методами
(например, дифенилацетилен). Ударная волна позволяет
намертво «вмять» друг в друга молекулы таких веществ,
которые при обычных условиях даже невозможно соеди-
нить.

Так открывается путь к получению принципиально
новых материалов с высокими свойствами. Метод взрыв-
ной полимеризации зарегистрирован в СССР как открытие
(авторы — коллектив ученых Института химической фи-
зики АН СССР).

Взрыв буквально революционизировал процесс вулка-
низации (получение резины из каучука). Суть нового
процесса сводится к «сшиванию» длинных молекул кау-
чука ударной волной: при давлении ударной волны
40 тыс. Н/м2 вулканизировалось около 60% каучука,
при 100 тыс. Н/м2 —100%. За 0,00001с сырой каучук
превращается в конечный продукт — вулканизат. Из тех-
нологической цепочки исключены атомы серы — «нитки»
обычной технологии, что позволяет значительно увели-
чить износостойкость резины.

Расчеты показывают, что взрывная волна способна
вызвать полимеризацию кислорода. Следовательно, кисло-
род при нормальной температуре может превратиться в
твердое тело.

С помощью взрыва можно получить сверхмощное
электромагнитное поле. Заряд ВВ (кольцевой формы)
располагается вокруг соленоида, по которому течет ток.
При взрыве заряда возникает магнитный поток величиной
около 1,6 -109 А/м. Каскад подобных устройств способен
разогнать элементарные частицы до фантастических
скоростей.
Ударные волны, рожденные микровзрывами (электри-
ческие разряды в жидкости), помогают изучать отдельные
нейроны живого человеческого мозга. Это, пожалуй, пока
единственный нехирургический способ установить связь
с отдельными клетками и получить от них информацию.
Вооружение микровзрывами медицинской науки откры-
вает новые перспективы в познании физиологических
функций различных отделов мозга, в выяснении механиз-
мов действия между органами чувств и центрами мозга,
а следовательно, в совершенствовании методов диагно-
стики и терапии.

Сегодня для регистрации взрыва привлечена совре-
менная аппаратура — высокочувствительные датчики,
сверхскоростные кинокамеры, многоканальные осцилло-
графы с запоминающими устройствами. Реализация уже
имеющихся достижений в практике взрывного дела весь-
ма важна: сократятся дорогостоящие натурные экспери-
менты, станет возможным изучение на моделях факторов,
недоступных подчас обычным методам исследования.
Пример такой работы — исследование на моделях интен-
сивности радиоактивного излучения в зависимости от
мощности ядерного взрыва.

А нельзя ли моделировать такой взрыв в лаборатории?
Ответ на этот вопрос получили несколько лет назад,
когда ученые обнаружили удивительное явление: сфоку-
сированный луч лазера порождал взрыв. Температура
в этой точке достигала фантастической величины —
1 000 000°. Всего тридцать тысячных долей микросекунды
длилась вспышка света, излучаемого рубином.

Физическая сущность явления оказалась такова:
энергия света создает свободные электроны, которые иони-
зируют соседние атомы. В точке фокуса образуется сгу-
сток плотной плазмы — источника интенсивной вспышки.
Сконцентрированная ранее энергия расходуется на разлет
плазмы в пространстве, создание ударной волны и све-
чение. Исследования показали: световая искра — микро-
скопическая копия ядерного взрыва.

Так, в десятках областей современной науки и техни-
ки взрыв оставляет свои автографы.
ВЕЩЕСТВА, КОТОРЫЕ ВЗРЫВАЮТСЯ

История научной мысли несет в себе одну ветвь, насы-
щенную подлинным драматизмом. Она посвящена разви-
тию веществ, которые взрывались в руках своих созда-
телей.

Минули столетия со дня создания легендарного чер-
ного пороха, а имя его первооткрывателя оставалось тай-
ной раннего средневековья — эпохи, когда мрачный фон
церковного мракобесия нередко обагрялся заревом кост-
ров с распятыми еретиками. Наиболее яркой фигурой
среди ученых этого периода был англичанин, монах ор-
дена францисканцев Роджер Бэкон (1214—1294). Он пер-
вым четко сформулировал внутреннюю логику науки:
наблюдение, опыт и умозаключение. Ученый, придавая
большое значение в науке опыту, ввел термин scientia
experimentalis (экспериментальная наука). В 1242 г.
проводя эксперименты с селитрой (ввезенной арабами в
Европу в 1200 г. как «китайский снег»), Бэкон нашел
способ изготовления черного пороха.

«Адская смесь», с которой экспериментировал Бэкон,
то и дело взрывалась — по кельям поползли слухи о не-
избежных в таких случаях связях с дьяволом. Недоволь-
ство церковной братии Бэконом объяснялось главным об-
разом тем, что ученый обличал церковные безобразия,
наиболее невинными из которых были пьянство и обжор-
ство, требовал преобразования церкви сверху донизу и
критического пересмотра священного писания на основе
подлинных текстов.

Могущественный орден решил избавиться от неуго-
монного монаха. По одной из версий, поводом для зато-
чения Бэкона послужил тот же порох. Не помогло и то,
что свое главное сочинение «Opus majus» («Великий
труд», 1267) ученый посвятил самому папе Клемен-
14
тию IV. «Волшебство» с селитрой стоило Бэкону 10 лет
тюрьмы.

Рецепт черного пороха ученый зашифровал в виде
анаграммы в одном из своих трудов. Откровение раннего
средневековья на долгие годы осталось тайной: селитра —
7 частей, уголь — 5 частей, сера — 5 частей. Позднее со-
став черного пороха (без упоминания о возможности
применения) привел в своих трудах один из первых
крупных алхимиков Западной Европы граф Альбрехт фон
Болыптедт, более известный как Альберт Великий
(1193—1280). Очевидно, Альберт сам не получил порох,
а записал его состав с чужих слов.

Бытует мнение, что спустя 100 лет порох еще раз
открыл монах францисканского ордена Бертольд Шварц,
национальную принадлежность которого до сих пор оспа-
ривают датчане и немцы (соглашаются они в одном,
что жизнь монаха-изобретателя оборвалась на пороховой
бочке). Доказательства этому авторству нельзя найти в
рукописях (Шварц не писал трудов). Однако в XV в.
художник Креспи написал по латыни имя Шварца на
ступке рядом со словом «порох» и датой «1354 год».

Практически порох открывали во многих странах. Ис-
токи его уходят к первым фейерверкам и, конечно, к
ставшему легендой греческому огню. Состав греческого
огня являлся строжайшей государственной тайной и
вначале был известен только в Византийской империи.
В течение 600 лет — вплоть до появления пороха — сов-
ременники утверждали, что предметы, зажженные грече-
ским огнем, потушить невозможно.

Первое упоминание о греческом огне, как об изобре-
тении некоего Каллиникоса из Гелиополиса, встречается
в 673 г. (по некоторым источникам — в 667 г.). Благо-
даря этому изобретению был уничтожен флот арабов,
осаждавший Константинополь, и с тех пор греческий
огонь на многие века стал непобедимым оружием в руках
византийцев, в особенности на море. Император Лев в
своих военных трудах писал, что греческий огонь выбра-
сывается с ужасающим грохотом из особых труб и что
его неугасимое пламя уничтожает неприятельские кораб-
ли. Состав, извергавший при запале греческий огонь,
помещался в выдолбленные камни или в железные сосу-
ды, снабженные отверстиями. Метание огня осуществля-
ли специальные машины. Византийцы употребляли также
«тирозифоны» — сосуды, которые бросались в неприяте-
ля руками.

Византийские императоры назначали изощренные
наказания за разглашение тайны греческого огня и мно-
гие годы монопольно владели этим сокрушительным ору-
жием.

Но вот секретный рецепт попал в руки могучего араб-
ского государства, и во время крестовых походов западно-
европейские рыцари испытали на себе сокрушающую
силу этого изобретения.

Известно, что в рецепт смеси греческого огня наряду
с сажей, нефтью и серой входила селитра, которая, по-
жалуй, была его основой. А впервые селитру применили
древние медики в качестве обеззараживающего и охлаж-
дающего средства. Не исключено, что яркое пламя, вспы-
хивающее при случайном попадании селитры на раска-
ленные угли, породило вторую — «огненную» жизнь это-
го вещества.

В 682 г. китайский алхимик Сунь Сы-мяо описал го-
рящую смесь из серы, селитры и древесного порошка.
Подобные составы применялись для фейерверков. Уже в
VII в. масштабы увеселительных мероприятий при ки-
тайском императорском дворе потребовали организации
мануфактурного производства «огненных составов».
В 969 г. был изобретен состав, который не только зажи-
гал стрелы, но и отбрасывал их на большое расстояние.
Спустя тридцать лет при императоре Тжин-Тсонге были
созданы особые трубки, выбрасывающие зажженные стре-
лы на 1000 шагов.

Определенным этапом в обобщении знаний о селит-
ровых горючих смесях явился труд Марка Грека (XII —
XIII вв.), в котором описаны составы, близкие к черному
пороху (например, «2 фунта серы, 2 фунта угля и 6 фун-
тов селитры»). Основное назначение подобных смесей, по
мнению Грека,— это устройство пожара. Важно отме-
тить, что калиевая селитра этих составов имела много
примесей и поэтому не взрывалась, а лишь горела (впер-
вые чистую калийную селитру путем взаимодействия
поташа с азотной кислотой получил в 1658 г. И. Р. Глау-
бер) .

Неосознанным шагом на пути к пороху стало исполь-
зование толкающей силы селитренных зарядов, что по-
служило основой для создания первых ракет. Селитрен-
16
ный состав помещался в трубу, закрытый конец которой
нагревался, и воспламененная масса выбрасывалась на-
ружу-

Шло время. Селитренные составы совершенствовались,
подбирались все более эффективные «трубы» для их вы-
талкивания. Они и привели к рождению первого в мире
военного орудия — примитивной металлической пушки,
заряжаемой порохом.

Достоверно известно, что при защите Камбрэ в 1339 г.
неприятельские атаки отражались залпами десяти пу-
шек, а в битве при Кресси (1346) три пушки англичан
стреляли маленькими железными бомбами. Голицынская
летопись повествует о применении пороха в России в
1382 г., во времена Дмитрия Донского.

Залпы первых пороховых пушек быстро пробудили
интерес у воинственных монархов Европы к пороху. Вре-
менно отошли на второй план поиски легендарного фило-
софского камня — алхимики «работали» над тайной по-
роха.

Вновь открытые, подслушанные, иногда просто укра-
денные рецепты пороха требовали для своей реализации
селитру. Первыми монополистами в торговле этим това-
ром выступили венецианские купцы, которые, очевидно,
привозили селитру из стран Востока и в первую очередь
из Китая. Алебарды заменялись мушкетами, пушки от-
ливались сотнями. Нужда в порохе все возрастала. Вско-
ре и европейские ремесленники освоили производство
местной селитры (вслед за венецианскими пиротехника-
ми) и усовершенствовали получение пороха. Рождалось
одно из первых химических производств — пороховое
дело.

С XIV в. селитра в России (как и в других странах
Европы) добывалась кустарным способом. В начале лета
со стен каменных конюшен соскребали образующуюся
там соль (смесь нитратов аммония и кальция). Затем на
ее основе готовился раствор, в который добавляли из-
весть и поташ. После чего раствор «варили», выкристал-
лизовывая из него селитру. С целью получения особо
очищенной («литрованной») селитры перекристаллиза-
цию проводили несколько раз с добавками золы или
поташа. В XV в. для добычи селитры стали устраивать
особые «селитрянницы» — ямы или канавы, заполнявшие-
ся органическими отбросами. После перегнивания полу-
ченная таким путем аммиачная селитра подвергалась
«варке» с добавками золы.

Первым большим трудом по получению селитры и
приготовлению пороха была' «Пиротехния» венецианца
Ванноччо Бирингуччо (1480—1539). Книга была издана
спустя год после смерти автора. Обстоятельные сведения
о производстве селитры, пороха и пиротехнических со-
ставов приводятся в «Уставе ратных пушкарских и дру-
гих дел». Его написал в 1607—1621 гг. москвич Анисим
Михайлов.

В XIV—XV вв. Западная Европа сделала первые
шаги от ремесленных способов производства к мануфак-
туре. В этот период возникли и первые пороховые за-
воды: в Страсбурге (1340), Шпандау (1344), Лигнице
(1348). В России первый пороховой завод был построен
в Москве лишь в 1494 г. Однако уже в XVI—XVII вв.
производство пороха в России заметно возросло. Пушкар-
ский приказ имел в своем распоряжении пороховые,
или «зеленые», мельницы, склады селитры и пороха.
В XVII в. русское правительство сдавало и частные под-
ряды на поставку селитры и пороха. Так, в 1651 г. по
одному из таких подрядов иностранные купцы должны
были доставить в Россию 10 000 пудов пороха.

XVI век явился переломным в развитии естественных
наук. В феодальном обществе Западной Европы прора-
стают первые побеги капитализма. В частности, они про-
являются и в научно-техническом прогрессе цехового ку-
старно-ремесленного производства: гидравлическое колесо
(1526), пресс для чеканки монет (1530), гидравлический
насос для рудников (1531), первые плотины (1570), вя-
зальная машина для чулок (1589) — технические изобре-
тения сменяются одно другим.

Несмотря на то, что пока еще господствуют представ-
ления, что мир в общих чертах пребывает в том состоя-
нии, в каком его создал бог, появляются труды титанов
научной мысли — Л. да Винчи, Н. Коперника, Д. Бруно,
И. Кеплера, закладываются основы прикладной химии в
современном ее понимании. Естествознание освобождает-
ся от пут богословия.

Продолжает расти и совершенствоваться пороховое
дело. В начале 1749 г. М. В. Ломоносов пишет «Диссер-
тацию о рождении и природе селитры», в которой дается
первое научное толкование взрывчатого разложения по-
роха. В середине XVIII в. исследования пороха ведутся
во Франции. В 1756 г. Леблонд предложил порох с умень-
шенным количеством серы, позже он пытался пригото-
вить порох без серы. В 1775 г. А. Л. Лавуазье, получив
должность управляющего пороховым и селитренным де-
лом Франции, дающую ему право переселиться в Арсе-
нал, устроил там прекрасную лабораторию, оборудовав ее
новейшей аппаратурой (в основном собственной конст-
рукции). В 1787 г. он совместно со своим учеником,
К. Л. Бертолле, предпринял опытное производство новых
видов порохов, в которых селитра была заменена хлорно-
вато-калиевой солью (бертолетова соль). Опыты оказались
удачными: новый порох обладал бризантными свойства-
ми. В 1788 г. на пороховом заводе в Париже изготовили
первую партию хлоратного пороха. Это изобретение едва
не стоило Лавуазье жизни. Бертолле пригласил его на
завод, который взорвался в момент, когда Лавуазье
вместе с Бертолле находились в другой части завода.
Так случай подарил гениальному Лавуазье еще шесть
лет жизни.

Характерная особенность создания первых «непорохо-
вых» ВВ: их изобретателей, как правило, отделяли годы
и десятилетия от «повивальных бабок» — ученых, давших
этим веществам столь грозный эпитет «взрывчатые». Так
было, в частности, с пикриновой кислотой, открытой в
1788 г. Гаусманом. Первых исследователей (Гаусман,
Вульф, Вельтер) интересовала ее способность окрашивать
шелковые и шерстяные ткани в красивый желтый цвет.
Немаловажное значение для потребителей имела и устой-
чивость краски. Спустя 53 года после рождения это ве-
щество получило свое название — французский химик
Ж. Дюма использовал для этого греческое слово «пик-
рос» — «горький». Однако это имя не оказалось по-
следним. В 1887 г. в городке Корнбрук в Англии от
«невинной» желтой краски взлетела на воздух красильная
фабрика, возвестив миру о рождении нового мощного ВВ.
Сразу появились его новые имена: французы увековечи-
ли цвет, назвав ВВ мелинитом (miel — мед), англича-
не — место, где была построена фабрика по его произ-
водству — лиддит (г. Лидд), японцы — имя своего сооте-
чественника, работавшего в этой области,—шимоза.

Однако справедливости ради следует сказать, что за
15 лет до взрыва фабрики в Корнбруке англичанин Гер-
ман Шпренгель открыл свойство пикриновой кислоты
взрываться от капсюля-детонатора Нобеля и предложил
применять в качестве ВВ смеси крепкой азотной кислоты
с углеводородами и легко окисляющимися веществами
(нафталин, бензол, сероуглерод и т. п.). Это был прообраз
будущих оксиликвитов.

Идею Г. Шпренгеля развил в 1878 г. француз Евге-
ний Тюрпен; свои взрывчатые вещества (модернизирован-
ный вариант состава Шпренгеля) он назвал панкластиты
(смесь азотноватой кислоты с жирными маслами, продук-
тами перегонки нефти и каменного угля, с сероуглеро-
дом и т. п.).

Тюрпен разработал способы применения пикриновой
кислоты в снарядах. Эта область использования пикрино-
вой кислоты оставалась военной тайной вплоть до рокового
взрыва красильной фабрики.

В 1799 г. английский химик Э. Говард проводил опы-
ты по получению хлористой ртути. В руках исследова-
теля оказался серый порошок с сильными взрывчатыми
свойствами. Это была знаменитая гремучая ртуть — не-
заменимая (вплоть до конца XIX в.) основа капсюльных
составов. Спустя год было получено гремучее серебро
(весьма схожее с гремучим серебром гремучее золото
упоминается в трудах Базилиуса Валентина, XVII в.).
Несколько позже с гремучими солями ртути и серебра
экспериментировали Либих и Гей-Люссак. Они устано-
вили, что это соли одной кислоты. В начале XIX в. над
созданием ВВ успешно работал французский химик
П. Л. Дюлонг (1785—1838). В 1809 г. он предложил
первый, по существу, прототип бездымного пороха (за
счет введения в его состав пикратов), а еще через два
года открыл хлористый азот — маслянистую желтую
жидкость, крайне опасное в обращении химическое со-
единение.

В 1832 г. А. Браконно отметил, что действием азотной
кислоты на древесные волокна, крахмал и т. д. можно
получить легко воспламеняющееся вещество, которое
он назвал «ксилоидин». Ж.-Т. Пелуз в 1834 г. доказал,
что ксилоидин при 180° С воспламеняется, а при сильном
ударе взрывается. Поиски наиболее эффективных компо-
нентов для ксилоидина навели французского ученого
Б. А. Дюма на мысль воспользоваться вместо древесных
волокон бумагой. Полученную взрывчатую смесь Дюма
назвал «нитроамидин». Однако новое ВВ отличалось не-
стабильностью действия и недостаточной стойкостью.

В 1845 г. профессор Базельского университета Хрис-
тиан Шенбейн обнаружил, что в результате погружения
хлопчатой бумаги в смесь азотной и серной кислот она
приобретает способность взрываться подобно пороху. Этот
продукт Шенбейн назвал пироксилином. Свое изобрете-
ние Шенбейн держал в секрете.

Спустя всего год профессор П. Бетхоф из Франкфур-
та-на-Майне сделал аналогичное открытие. Оба изобрета-
теля объединились и совместно предложили свое изобре-
тение Немецкому союзу. Им была обещана награда в
случае, если пироксилин сможет заменить в огнестрель-
ном оружии черный порох.

Открытие пироксилина поставило вопрос о создании
бездымных порохов. В 1847 г. Гартиг из Брауншвейга,
исследуя пироксилин, открыл желатинирующее действие
уксусного эфира на нитрованный хлопок. Он показал,
что порошковатое тело белого цвета, получающееся из
студня, из которого испарился уксусный эфир, обладает
несколько иными свойствами, чем пироксилин до его рас-
творения. В этом же году во Франции пробовали измель-
чать пироксилин, смешивать его с декстрином, зернить
и применять в огнестрельном оружии. Но действие пи-
роксилина оказалось слишком сильным.

Химики продолжали работу над усовершенствованием
черного пороха. В 1860 г. американский генерал Родман
предложил спрессовывать порох в виде призм с просвер-
ленными в них отверстиями (для придания большей рав-
номерности горения и уменьшения первоначального дав-
ления на канал орудия). Техническая мысль отстала от
этого остроумного предложения на целых 17 лет: только
в 1879 г. русский профессор А. П. Вишнеградский скон-
струировал механический пресс для изготовления такого
пороха. Позже механический пресс был заменен гидрав-
лическим, работающим по той же схеме. Порох получил
название призматического. С этого времени, сочетая в
различных количествах селитру, серу и уголь, можно
было изготавливать черный порох различного назначения:
винтовочный, пушечный, охотничий, минный.

В 1847 г. в лаборатории Пелуза работал будущий
профессор Промышленного музея, Артиллерийской ака-
демии и Высшей инженерной школы в Турине Асканио
Собреро (1812—1888). Во время одного из опытов, мед-
ленно подливая глицерин в охлажденную смесь серной
и азотной кислот (2:1) и перемешивая жидкость, Соб-
реро заметил плавающую на поверхности маслообразную
массу. Он слил эту массу в деревянную посуду и промыл
водой до нейтральной реакции. Так был получен нитро-
глицерин, который долгое время оставался известен как
сильный взрывчатый состав, чувствительный не только к
удару, но и к трению. В США нитроглицерин был впер-
вые применен в медицине (препарат — глоноин).

В России нитроглицерином заинтересовались акаде-
мик Н. Н. Зинин и поручик В. Ф. Петрушевский.
В 1854 г. они исследовали его свойства в лаборатории
медико-хирургической академии. Первый опыт ставился
с целью определить поведение нитроглицерина при наг-
ревании. Небольшую медную трубочку, наполненную
нитроглицерином (2 см3), поместили в тигель с песком,
укрепив на толстой плитняковой подставке. С помощью
воспламеняющейся нитки нитроглицерин нагрели. На-
ружный осмотр ничего не дал — следов взрыва обнару-
жить не удалось. Но при первом прикосновении тигель
распался на мелкие кусочки, даже твердый плитняк в
месте соприкосновения с тигелем был превращен в по-
рошок.

Результат опыта дал возможность произвести сравне-
ние разрушительного действия нитроглицерина и обыкно-
венного пороха. Оказалось, «что два золотника нитро-
глицерина, заключенные в медную трубочку, с медленно
горящей пороховой лепешкой, разрывали полупудовую
гранату на одинаковое число кусков, как и заряд в
48 золотников обыкновенного пороха». Дальнейшие иссле-
дования пришлось прекратить из-за несчастного случая:
разрывом гранаты, снаряженной нитроглицерином, были
убиты капитан артиллерии Антонов и два солдата.

Спустя девять лет В. Ф. Петрушевский решил испы-
тать действие нитроглицерина в минах. Опыты проводи-
лись в июне и июле 1863 г., а в «августе-сентябре уже
было изготовлено 180 пудов нитроглицерина».

В том же году живший в России А. Нобель, знакомый
с этими опытами, предложил Главному инженерному уп-
равлению в Петербурге ВВ, полученное на основе нитро-
глицерина. Получив отказ, Нобель запатентовал в Сток-
гольме способ изготовления пороха, смоченного нитро-
глицерином, а в 1864 г. взял патент на применение
чистого нитроглицерина как ВВ. Вскоре он организовал
в Стокгольме и Гамбурге заводы по производству это-
го ВВ.

Между тем в России (в 1864 и 1865 гг. в Кронштадте,
а в 1866 г. в саперном лагере под Петергофом) была
проведена серия промышленных взрывов с нитроглице-
рином Петрушевского. Подрывались подводные мины,
рельсы, металлические конструкции, мосты, плоты и даже
камни. Опыты выявили несомненное преимущество нит-
роглицерина перед черным порохом, особенно при под-
водных взрывах.

Обращение с нитроглицерином, особенно в процессе
его производства, требовало особой осторожности.
В 1864 г. взорвалась одна из фабрик Нобеля. В гавани
Аспинуэль (Панама) взлетел на воздух груженный нитро-
глицерином пароход «Европа». Взрыв уничтожил не-
сколько кораблей на рейде, набережную и дома. Серия
взрывов нитроглицерина потрясла Лондон, Сан-Франци-
ско, Сидней и ряд других городов.

Эпидемия взрывов вселила в людей страх даже перед
словом «нитроглицерин». Грузчики отказывались грузить
злополучные ящики. Франция и Бельгия запретили про-
изводство и хранение нитроглицерина на территории
своих стран, Швеция наложила запрет на его перевозку,
Англия сократила ввоз.

Однако спрос на мощное ВВ, заменявшее труд тысяч
людей и сокращавшее сроки строительства туннелей и
каналов, был так велик, что нитроглицерином торговали
тайно, как спиртным во времена «сухого закона».

Нобель, развернувший производство в огромных по
тем временам масштабах, оказался на краю экономиче-
ского краха. Вскоре в газетах появилось его сообщение:
«Я собираюсь убедить компетентных в науке представи-
телей, что нитроглицерин менее опасен в обращении, чем
обычный порох. Поэтому в течение нескольких дней я
проведу серию публичных испытаний...»

В сентябре 1865 г. в г. Сора-Альбе (Швеция) Нобель
провел публичные опыты. В нитроглицерин погружался
раскаленный железный прут — ВВ не загоралось. Оно го-
рело при соприкосновении с горящей лучиной, однако
стоило убрать лучину, как пламя гасло. Наполненные
нитроглицерином (даже нагретые до 50° С) бутылки Но-
бель бросал на скалу — ни одна из бутылок не взорва-
лась. Все это напоминало цирковое представление, во вре-
мя которого зрители ожидали увидеть все, в том числе
и гибель иллюзиониста.

Следующие опыты Нобель провел в Гамбурге. Он лил
нитроглицерин на наковальню и ударял по нему молот-
ком. Нитроглицерин сгорал с оглушающим звуком,
но взрыв не сообщался всей его массе. Взрывались только
капли под молотком. В Англии Нобель демонстрировал
опыты с нитроглицерином перед владельцами шахт,
строителями и инженерами. Он поджигал смесь пороха и
нитроглицерина, и она сгорала без взрыва. Затем Нобель
ставил на костер целый ящик смеси, но и в этом случае
взрыва не было. Ящик смеси сбрасывался с 20-метровой
скалы и тоже не взрывался.

После этого Нобель продемонстрировал безотказное
действие детонаторов на нитроглицерин: на глазах у со-
бравшихся один за другим гремели взрывы.

Широкая газетная информация об этих опытах успо-
коила общественность. Нитроглицерин оказался не чув-
ствителен к удару, но только жидкий нитроглицерин!
Об этом забыли строители Силезской горной железной
дороги, решив разбить твердый (замерзший) кусок нитро-
глицерина весом около 3,5 кг. Рабочий ударил по нему
кувалдой — раздался сильнейший взрыв, стоивший ему
жизни.

В 1865 г. Нобель сделал важное для практики откры-
тие. Он доказал, что нитроглицерин отлично детонирует
от взрыва небольшого количества гремучей ртути, дето-
нация которой, в свою очередь, может быть легко вызва-
на искрой, пламенем, ударом.

Между тем у нитроглицерина появился грозный кон-
курент — пироксилин. Правда, еще в 1862 г., когда на
расположенном вблизи Вены заводе, где производили пи-
роксилин, произошло несколько взрывов, доверие к этому
ВВ упало. К тому же спустя два года в Австрии взорвал-
ся склад, в котором хранилось около 2 тыс. пудов пи-
роксилина. Взрыв произвел огромные разрушения, и, ка-
залось, пироксилин навсегда уступил первенство нитро-
глицерину.

Однако в 1865 г. директор Вульвичской химической
лаборатории профессор Ф. Абель установил, что причина
саморазложения пироксилина — в его неудовлетворитель-
ной промывке. Были внесены усовершенствования в тех-
нологию приготовления этого ВВ: пироксилин тщательно
измельчался, промывался и пропитывался раствором
углекислого калия для нейтрализации азотной кислоты
(благодаря чему замедляется разложение) и затем прес-
совался. В результате удалось получить стойкий продукт,
который неминуемо должен был вытеснить нитроглице-
рин и разорить А. Нобеля. Пресса того времени публику-
ет версию (сам Нобель ее категорически отвергал), соглас-
но которой приготовленные к отправке бутылки с нитро-
глицерином были уложены в кизельгур. Одна из бутылей
вытекла и нитроглицерин пропитал кизельгур. Нобель
испытал этот состав и обнаружил у него взрывчатые свой-
ства. При этом Нобель обратил внимание на интересное
обстоятельство. Смоченный нитроглицерином кизельгур
не выделял его даже при сильном давлении, а между тем
под влиянием капсюля гремучей ртути взрывался с силой,
немного уступающей взрыву чистого нитроглицерина.
Кроме того, кизельгур обладал большой поглотительной
способностью по отношению к нитроглицерину: он удер-
живал до четырех частей нитроглицерина (по весу). Все
это привело Нобеля к выводу о целесообразности исполь-
зования нитроглицерина с наполнителем.

В 1867 г. А. Нобель патентует способ получения ки-
зельгур-динамита (сокращенно гур-динамита), содержа-
щего от 30 до 70% нитроглицерина. Тем самым он зало-
жил краеугольный камень своей будущей мощной инду-
стрии ВВ.

По иронии судьбы в том же 1867 г. соотечественники
Нобеля шведы Иоган Норбин и Иоган Ольсон запатен-
товали новое ВВ, которое назвали «аммиачный порох»
(смесь аммиачной селитры с углем). Конкурировать с
этим классом ВВ динамиту было не под силу. Возможно,
Нобель сознавал это. Судьбу нового изобретения
предопределили деньги Нобеля: патент на аммиачный по-
рох был им куплен и заморожен на долгие годы.

Тем временем Нобель концентрирует усилия на улуч-
шении свойств динамита и в первую очередь ведет поиски
лучшего, чем кизельгур, поглотителя. В опытах он попе-
ременно использует трепел, искусственный кремнезем,
каолин, угольную золу.

В 1868 г. Петрушевский применил в качестве погло-
тителя углекислую магнезию (25%), пропитав ее нитро-
глицерином (75%). Полученный динамит при испыта-
ниях дал хорошие результаты.

В последующие годы семейство динамитов разраста-
ется, причем изменяется не только наполнитель, появля-
ются и различные добавки (в том числе и аммиачная
селитра, 1876). Отдельные сорта динамитов получают
грозные названия — вулкан, нептун... Все эти разновид-
ности динамитов устойчиво детонировали в патронах от-
носительно небольшого диаметра, что соответствовало
возможностям буровой техники того времени.

Конец 60-х годов XIX в. ознаменовал начало побед-
ного шествия динамита. Об этом, в частности, свидетель-
ствуют следующие цифры: в 1868 г. во всем мире было
изготовлено и продано 20 т этого ВВ, в 1869 г.—156 т,
в 1870 г.—370 т, в 1871 г.—848 т, в 1872 г.—1570 т,
в 1873 г.- 4100 т, в 1874 г.- 6240 т, в 1875 г.- 8000 т.
В начале XX в. только на строительстве одного Панам-
ского канала (1904—1914) было израсходовано несколько
сотен тысяч тонн динамита.

Однако это не означало, что динамитное дело оказа-
лось безопасным. Например, в 1870 г. в одной только
Германии взорвалось шесть динамитных заводов. 14 ян-
варя 1871 г. в Праге произошел взрыв динамитного заво-
да, при этом погибло 10 человек, спустя год, 8 апреля
1872 г., взорвался динамитный завод в Альт-Бероу (Си-
лезия) .

Динамитный бум был вызван всевозрастающими по-
требностями промышленности и строительства в мощном
взрывчатом веществе. До изобретения динамита единст-
венным ВВ, применяемым, например, в горном деле, был
порох, применение которого в угольных шахтах сопро-
вождалось образованием большого количества ядовитых
газов и длительным по времени открытым пламенем при
взрыве, что приводило к взрывам метана и угольной
пыли.

Между тем потребность в каменном угле — этом
короле энергетики прошлого века (нефтяная промышлен-
ность еще делала первые шаги, а газовая не существо-
вала вообще) — исчислялась уже не сотнями тысяч,
а миллионами и десятками миллионов тонн ежегодно.
Первую опытную отбойку угля динамитом провел немец-
кий инженер Менцель в каменноугольных копях Анна-
Мария (Северная Вестфалия). Это произошло вскоре
после изобретения динамита. Опыты были успешными не
только благодаря большему, чем у пороха, полезному дей-
ствию. Более высокая скорость детонации динамита в ус-
ловиях горных работ— факт, предопределивший большую
(по сравнению с порохом) безопасность работы с этим
ВВ.

Правда, по коммерческим соображениям порох еще
долго использовался в угольных шахтах: при взрыве его
образовывалось значительно больше крупных фракций
угля, чем при динамите.

Динамитное дело процветало. Однако уже на первых
порах выявились два крупных недостатка этого ВВ. Под-
земная вода могла вытеснить из динамита глицерин (ко-
торый к тому же мог вытечь и самопроизвольно). Кроме
того, во взрыве не участвовала инфузорная земля — эта
значительная часть динамита, наоборот, потребляла
(на нагревание) значительную долю выделяющейся
знергии.

Недостатки динамита отчетливо проявились при под-
готовке взрыва скалы близ г. Стокгольма на месте пред-
полагаемого строительства нового дока. В феврале 1875 г.
в семиметровую штольню начали укладывать динамит.
Когда работа по заряжанию приближалась к концу, прои-
зошел самопроизвольный взрыв. В газетах вновь замель-
кала фамилия Нобеля. На место взрыва прибыла комис-
сия. После осмотра она пришла к выводу: «...вследствие
плохой пропитки нитроглицерин вытек и... взорвался от
трения (?)».

Этот вывод был верен лишь наполовину, однако он от-
четливо раскрывал отрицательную сторону динамита.

Нобель вновь принялся за эксперименты. Уже в том
же 1875 г. он обнаружил, что 7—8% коллодионного
хлопка, растворяясь в нитроглицерине, желатинировали
его. В следующем году Нобель запатентовал способ при-
готовления желатинированных динамитов (их называли
«гремучие студни»). В 1878 г. их стали производить в
Великобритании, а с 1880 г.— в других странах Европы.
С этого времени динамит окончательно завоевал славу
лучшего ВВ.

Замена пороха динамитом в угольных шахтах не ис-
черпала до конца проблему безопасности работы с ВВ.
Дело в том, что к концу XIX в. в разработку все чаще
вовлекаются угольные пласты, лежащие на больших глу-
бинах. Именно эти пласты содержат гораздо больше ме-
тана, и пыль при их выемке легко воспламеняется. Ма-
ломощные вентиляторы шахт того времени были не спо-
собны обеспечить надежное проветривание. На нижних
горизонтах угольных шахт гремели взрывы рудничного
газа и угольной пыли, и спусковым крючком этих взры-
вов являлись динамиты и порох. Газеты не успевали
описывать подробности подземных трагедий, вина за ко-
торые возлагается на неизменный спутник угольных
пластов — метан (франц. — grisou). Метан дал название
и этой проблеме — антигризутность. Над ее решением би-
лись специалисты многих стран.

Прежде всего внимание ученых было обращено на
пламя, возникающее при взрыве ВВ, как на непосредст-
венный источник воспламенения рудничного газа.
С 1872 г. начались опыты по пропитке водой забойки,
использованию патрона ВВ, помещенного в металличе-
ский кожух, наполненный водой. Эффект от этих пламе-
гасящих мероприятий был незначителен. На фоне увели-
чившихся объемов добычи угля число катастроф и чело-
веческих жертв возрастало.

1877 г. в Великобритании — крупнейшей угольной
державе XIX в.— была создана правительственная анти-
гризутная комиссия. В том же году ее примеру последо-
вали Франция и Бельгия, а в 1881 г.— Германия (в Рос-
сии подобная комиссия была учреждена в 1891 г. при
Горном департаменте после крупной катастрофы на од-
ной из донецких шахт). В начале 80-х годов определи-
лась генеральная линия исследований — создание безопас-
ных для применения в угольных шахтах взрывчатых сме-
сей. Первые положительные результаты в этом направле-
нии были связаны с работами немецкого профессора
Вильгельма Билля — основателя Германской антигризут-
ной комиссии в Нейбабельсберге. В опытных штреках
проверялась степень безопасности ВВ по отношению к
угольной пыли и рудничному газу. На основании про-
верки конкретных ВВ выдавалось разрешение на приме-
нение их при подземных работах.

Фундамент для решения проблемы антигризутности
был заложен членами французской антигризутной комис-
сии Ф. Малляром и А.-Л. Ле-Шателье. Они исследовали
воспламеняемость метановых смесей. Ученые вводили
9,5%-ную смесь метана с воздухом в сосуд (старый па-
ровой котел), предварительно нагретый до определенной
температуры. Опыты показали, что для воспламенения
смеси сосуд должен иметь температуру не меньше
650° С. Ученые установили также существование периода,
предшествующего воспламенению, назвав это явление
задержкой воспламенения. В опытах Малляра и Ле-Ша-
телье время задержки составило около 10 с. С повыше-
нием температуры задержка уменьшалась, и при 2200° С
метано-воздушная смесь воспламенялась почти мгновен-
но. Логически вытекало заключение, что в шахтах, опас-
ных по газу и пыли, можно применять только ВВ, рас-
четная температура воспламенения которых не превыша-
ет 2200° С. Метано-воздушная смесь не вспыхивала, если
продукты взрыва успевали охладиться ниже температуры
вспышки смеси за время, меньшее задержки воспламене-
ния при данной температуре. Следовательно, приходилось
учитывать не только собственную температуру взрыва,
но и условия охлаждения его продуктов. Отсюда вытека-
ло определение понятия предельного заряда — минималь-
ного количества ВВ, при котором воспламеняется метано-
воздушная смесь.

В 1888 г. после взрыва в шахте, где использовались
взрывчатые вещества с предельной расчетной температу-
рой, не превышающей 2200°, эта допускаемая величина
была уменьшена: для угля до 1500° и для породы до
1900° С.

Положения, разработанные Малляром и Ле-Шателье,
легли в основу теории антигризутности, получившей на-
звание тепловой. Ее основные положения сводятся к тому,
что в случае применения ВВ с небольшой температурой
взрыва и достаточной скоростью детонации метано-воз-
душная смесь (вследствие задержки своего воспламене-
ния и быстрого охлаждения газов взрыва в свободном
пространстве забоя) может не взрываться. Долгое время
эта теория служила основой для оценки безопасности
ВВ. Интересно отметить, что опасность взрыва угольной
пыли была оценена значительно позже. До этого среди
специалистов господствовало убеждение, что угольная
пыль лишь увеличивает эффект взрыва метано-воздушной
смеси, но самостоятельной угрозы не представляет.

Теорию Малляра и Ле-Шателье позднее развил Оди-
бер. По его мнению, продукты взрыва смешиваются в
забое с метаном и воздухом и повышают их температуру.
При этом образуется смесь воздуха, метана и продуктов
взрыва с усредненной температурой, величина которой
зависит от теплоты продуктов взрыва. Одибер предложил
расчетные формулы определения усредненной температу-
ры смеси в забое и экспериментальным путем установил,
что «предохранительным можно считать ВВ с нулевым
кислородным балансом, если теплота взрыва, приходя-
щаяся на 1 кмоль газообразных продуктов взрыва, будет
менее 21 500 ккал». Однако его гипотеза не учитывала
каталитического влияния пламегасительных солей.

Работая над созданием безопасных ВВ, исследователи
прежде всего обратились к аммиачной селитре, имеющей
температуру взрывчатого разложения около 1100° и спо-
собной давать хорошо детонирующие смеси. Одним из
первых антигризутных ВВ, содержащим большое коли-
чество аммиачной селитры и применявшимся в горном
деле, стал так называемый экстрадинамит Нобеля, со-
стоящий из 70—80% аммиачной селитры и 20—30%
желатинированного нитроглицерина. Наибольшее же рас-
пространение из этого типа ВВ получили гризутин пород-
ный (в состав которого входило 29—30% желатинирован-
ного нитроглицерина), допускавшийся правилами безо-
пасности для разрушения породы в газовых шахтах,
и гризутин, содержавший 12% желатинированного нитро-
глицерина и применявшийся для разрушения угля.

Другим типом предохранительного взрывчатого веще-
ства, имевшего в основе аммиачную селитру (80—95%)
и динитронафталин или тринитронафталин, являлись со-
ставы, предложенные в Бельгии в 1885 г. П. Фавье. Они
долгое время были широко известны как составы Фавье
и производились на одном из бельгийских заводов в
Вильворде. Благодаря хорошему фугасному действию,
а главное — невысокой температуре воспламенения, со-
ставы Фавье в больших количествах потреблялись в гор-
ной промышленности.

Оба типа взрывчатых веществ многие годы были наи-
более распространенными, особенно в угольных шахтах
России.

К числу безопасных динамитов принадлежали карбо-
ниты, предложенные Бихелем и Шмутом в 1885 г. Они
содержали 25—30% нитроглицерина, столько же муки,
25—40% селитр щелочных металлов и бариевой селитры.

С 1887 г. во взрывчатые смеси вводят в качестве пла-
мегасителя большое количество инертных солей, содержа-
щих кристаллизационную воду. В результате на нагрева-
ние и разложение солей расходовалась часть энергии ВВ
и температура пламени взрыва снижалась. ВВ этого типа
были названы веттердинамитами. В 1887 г. Мюллер и
Ауфшлегер впервые предложили состав вещества подоб-
ного типа: 48% нитроглицерина, 12% кизельгура и 40%
соды или сульфата магния.

С 1890 г. во Франции на основании опытов Малляра
и Ле-Шателье ряд аммиачных ВВ, в том числе динамоны
(82—86% аммиачной селитры, 2,9—4% угля и 10—14,8%
тротила), были допущены к применению в шахтах, опас-
ных по газу.

В течение многих лет исследователи возвращались к
попыткам практически осуществить идею Бертолле и Ла-
вуазье о создании ВВ на основе бертоллетовой соли.
В 1884 г. в США Р. Дивин предложил безопасное ВВ,
назвав его реккероком. Вначале оно включало бертолле-
тову соль с небольшой примесью окиси железа и мирба-
нового масла. Последнее в различных модификациях за-
менялось керосином, нефтью и т. п. Позже состав рек-
керока видоизменился (80% хлората калия и 20% нитро-
бензола). Характерная особенность реккерока заключа-
лась в том, что все его компоненты хранились раздельно
и смешивались на месте взрывных работ при подготовке
зарядов.

Рождение новых ВВ не смогло полностью охладить
интереса к пороху. Над совершенствованием этого древ-
него и надежного ВВ продолжали работать ученые раз-
ных стран. Еще в 1865 г. капитан немецкой армии
Э. Шульце предложил готовить бездымный порох из нит-
роцеллюлозы (нитрованной древесной массы). В том же
году свой рецепт бездымного пороха из пироксилина за-
патентовали в Великобритании Ф. Абель и Д. Дьюар.
Однако эпитет «бездымный» был для предложенных по-
рохов слишком сильным — на поверку они оказывались
всего лишь малодымными.

В 1884 г. заведующий химической лабораторией фран-
цузского Артиллерийского ведомства Поль-Мари-Эжен
Виель разработал рецепт бездымного пороха, включающе-
го пироксилин разных степеней нитрации (коллоидально-
го типа). Предложение Виеля стало переломным момен-
том в создании бездымных порохов.
Суть этого изобретения заключается в следующем. Пи-
роксилин высокой нитрации не растворим в смеси спирта
и эфира, менее нитрованный — легко в ней растворяется.
Поэтому при обработке спиртоэфиром пироксилина раз-
личных степеней нитрации его нерастворенные частицы
обволакиваются слоем коллодия (отсюда название!), а вся
смесь приобретает вид тестообразной массы. Специальные
прессы выдавливают из этой массы трубки, ленты или
нити определенных размеров и плотности. Они нарезают-
ся на мелкие частицы, которые после просушки прини-
мают вид твердых, упругих, чуть прозрачных пластинок
темно-желтого или коричневого цвета.

Коллоидальный порох позволил повысить начальную
скорость снаряда с 500 до 1500 м/с. Этот факт во мно-
гом способствовал переходу к малокалиберному оружию.

В 1888 г. А. Нобель, не желая пользоваться патентом
Ф. Абеля, предложил бездымный нитроглицериновый по-
рох — баллистит, в состав которого входили растворимый
пироксилин и нитроглицерин с добавкой камфары. Спустя
четыре года Д. И. Менделеев на основе особого сорта
пироксилина, растворимого в смеси спирта и эфира, соз-
дал бездымный порох, назвав его пироколлоидным.
Вскоре в России (Шлиссельбургский завод) и США нача-
лось производство этого пороха.

Последняя четверть XIX в. ознаменовалась рождением
новых взрывчатых смесей. Именно в этот период появи-
лось большое количество ВВ специального назначения:
нитроглицерин (саксонит, монобель-порох); нитропроиз-
водные ароматических соединений (пикриновая кислота,
тротил и другие); аммиачно-селитренные вещества (ам-
монит, робурит, аммоналы); смеси на основе черных по-
рохов (боббинит); хлоратные и перхлоратные ВВ. Еже-
годная потребность во взрывчатых веществах исчисляется
многими тысячами тонн. Производство ВВ вырастало в
мощную самостоятельную отрасль.

В 90-х годах XIX в. в Европе образовались три мощ-
ные промышленные группы, производящие ВВ: англий-
ский динамитный трест Нобеля (контролировал порохо-
вые заводы в Великобритании и Германии), германский
концерн «Кёльн-Ротвейль» и французская компания
«Сосьете де ля динамит», объединившая предприятия во
Франции, Италии, Швеции, Испании. Эти группы были
тесно связаны между собой, представляя единую моно-
полню, господствовавшую на европейском континенте.

10 декабря 1896 г. скончался А. Нобель — некороно-
ванный король «динамитной империи», сохранивший вер-
ность нитроглицерину на протяжении трех десятилетий,
которые он посвятил созданию и массовому изготовлению
ВВ. Завещание «короля смерти» гласило: все состояние
Нобеля — гигантская по тем временам сумма —
2 млн. фунтов стерлингов — предназначается для ежегод-
ной выплаты (в виде процентов на капитал) пяти премий
(по 11 тыс. фунтов стерлингов) тем, «кто в течение пред-
шествующего года принесет наибольшую пользу челове-
честву... автору самого важного изобретения или откры-
тия». Так, с кончиной А. Нобеля родилась Нобелевская
премия, обессмертившая своего автора.

Несомненно, что А. Нобель сыграл большую роль как
ученый и главным образом как прекрасный организатор
в деле налаживания научных исследований и создания
технологии производства ВВ. Спустя год после смерти
Нобеля Европейская пороховая монополия заключила со-
глашение с американскими предприятиями, возглавляе-
мыми химическим концерном Дюпона, о разделе мирового
рынка. Образовалось гигантское монополистическое
объединение, получившее название Пороховой картель.
Первая мировая война прекратила его существование,
но уже в 1925 г. Пороховой картель был восстановлен в
форме соглашения о техническом сотрудничестве, обмене
патентами и т. п. В него вошли германские заводы «Ди-
намит» (бывшие заводы Нобеля), «Кёльн-Ротвейль», анг-
лийский Нобелевский трест и «Дюпон». В 1926 г. Нобе-
левский трест влился в английский трест «Имперская хи-
мическая промышленность». Это объединение контроли-
ровало подавляющую часть производства ВВ капитали-
стических стран.

В конце XIX в. были открыты сильнейшие взрывча-
тые смеси, которые впоследствии составили целый класс
так называемых первичных ВВ, т. е. инициаторов взры-
ва. По существу они лишь продолжили список подобных
ВВ, начатый гремучей ртутью Э. Говарда. Так, в 1890 г.
Т. Курциус, исследуя азотисто-водородную кислоту, от-
крыл азид свинца. В следующем году Толлен и Виган
создали широко известный теперь ТЭН (тетранитропен-
таэритрит). В 1895 г. появились державшиеся 18 лет в
секрете сведения о тетриле (тринитрофенилметилнитра-

2 Л. М. Гейман

33
мин), изобретенном голландским ученым Ромбергом. Спу-
стя три года Генниг, обрабатывая уротропин, получил
гексоген.

Как известно, все работы по созданию взрывчатых
веществ держались в строгом секрете. Однако истории
известны имена многих «специалистов по краже секре-
тов» участников тайной войны, охватившей Европу в
конце XIX в. О характере этой невидимой миру войны
можно судить по истории создания тротила (тринитрото-
луол).

Наибольших успехов в изготовлении и изучении тро-
тила добился главный химик пиротехнической лаборато-
рии в Бурже подполковник французской армии Келер.
Закончив к 1900 г. серию многочисленных опытов, он на-
ладил промышленный выпуск тротила (к 1903 г. лабора-
тория поставила свыше 7 т этого ВВ). Отчеты Келера
во французское военное ведомство регулярно выкрадыва-
лись немцами. Вскоре и в Германии развернулись широ-
кие работы по использованию тротила для снаряжения
крупнокалиберных снарядов. Позднее результаты работ
Келера попали во Францию. Французские шпионы вы-
крали их в...Германии.

История тротила начинается в 1837 г., когда француз
П.-Ж. Пельтье путем перегонки сосновой смолы открыл
новое вещество — метилбензол. В 1841 г., перегоняя то-
луанский бальзам, А. Сент-Клер Девиль получил анало-
гичное вещество, назвав его по имени бальзама — толуо-
лом. И лишь спустя 22 года Вильбрандт, производя нит-
рацию толуола смесью азотной и серной кислот, получил
знаменитый тринитротолуол.

Вильбранд указал на исключительные взрывчатые
свойства тринитротолуола. В России секрет тротила был
расшифрован В. И. Рдултовским в 1906 г. Тринитротолу-
ол, подобно мелиниту, получает разные названия: толит
(Франция), трилит (Испания), тринол (Австрия), тротил
(Германия). В России за ним закрепилось два названия:
тротил — в Артиллерийском и тол — в Инженерном ве-
домствах.

В Бельгии к тринитротолуолу для повышения его
бризантных свойств добавили 72% азотнокислого свинца.
Получившуюся смесь назвали макарит, в Германии в него
ввели добавки аммиачной селитры. Новая смесь получила
и новое название — аматол. Варьируя процентным содер-
жанием аммиачной селитры, стали различать марки ама-
тола: 60/40, 40/60, 70/30 (в знаменателе дроби — процент
аммиачной селитры). Тротил быстро оттеснил другие ВВ
на второй план. В начале XX в. практически все страны
уже снаряжали боеприпасы тротилом.

В 1894 г. М. Бертло впервые выявил взрывчатые
свойства аммониевой соли азотистоводородной кислоты.
В 1899 г. немецкий химик Рихард Эскалэс предложил
применять металлический алюминий для приготовления
аммонала. Тем самым он положил начало большой серии
ВВ с хорошим фугасным эффектом. Спустя год Риттер
фон Дамент разработал свой рецепт изготовления аммо-
нала: свыше 70% аммиачной селитры, более 20% порош-
коватого алюминия, 4% древесного угля. К концу 10-х го-
дов XX в. аммониты составляли 7,2% в общем потребле-
нии ВВ (22,2%—нитроглицеринсодержащие, 13,7% —
подобные черному пороху, 9, 2% — другие пороха и т. п.).

В эти годы ведутся большие работы и в области соз-
дания безопасных для угольных шахт ВВ. На состояв-
шемся в 1906 г. Мировом конгрессе прикладной химии
они получили наконец официальное название — антигри-
зутные. В том же году в России начала работать по-
стоянная Комиссия по испытанию новых видов В В для
горных работ. Ученым секретарем комиссии являлся
Б. И. Бокий, внесший большой вклад в работы по испы-
танию промышленных взрывчатых смесей.

В 1910 г. А. А. Скочинский доказал, что предельная
температура при взрыве не является критерием для оцен-
ки приемлемости использования ВВ в газовых шахтах.
Пригодность ВВ для взрывных работ в газовой шахте,
по мысли ученого, должна определяться испытаниями в
специальной штольне. 21 июня 1912 г. XXXVII съезд
горнопромышленников Юга России постановил создать
при Макеевской спасательной станции малую испытатель-
ную штольню. Одним из инициаторов этого решения был
заместитель начальника станции горный инженер
Н. Н. Черницын.

Весной 1913 г. две испытательные штольни (металли-
ческая и в горных породах) вступили в строй. В этих
штольнях Черницын провел большие исследования ВВ,
применявшихся в то время на угольных шахтах: 12%-ный
гризутин и составы Фавье (29%-ный гризутин разреша-
лось использовать только для разрушения породы). Ис-
пытания показали, что в опытном штреке эти взрыв-
чатые смеси не удовлетворяли требованиям безопас-
ности.

В 1912 г. бельгиец Лемэр провел исследования путей
снижения детонационных свойств ВВ, возникающих при
внесении в их состав пламегасителей. В результате он
предложил не смешивать инертные соли с ВВ, а распре-
делять их по боковой поверхности патрона слоем толщи-
ной 3—4 мм. Использования в шахтах ВВ, заключенных
в предохранительные оболочки, подтвердило их большую
безопасность.

Интересно отметить, что наиболее популярное в те
годы в Германии антигризутное ВВ (70—82% аммиачной
селитры, 1% динитробензола, 6,4—11,5% древесной муки,
около 5% щавелевокислой меди) было названо «глюк-
ауф» — «счастливо возвратиться». Этим напутствием в
Германии провожают шахтеров, спускающихся в шахты.

Первая мировая война опустошила арсеналы многих
стран мира. Чудовищно возросли доходы «фабрикантов
смерти», удесятиривших выпуск взрывчатых смесей. Про-
изводство ВВ в странах, вовлеченных в мировую войну,
к 1916 г. достигло рекордных размеров: в Германии оно
увеличилось в 9 раз (по сравнению с 1913 г.) и составило
540 тыс. т, во Франции — в 100 (!) раз (500 тыс. т), в Рос-
сии — в 16 раз (100 тыс. т), в Великобритании — в 11 раз
(200 тыс. т), в США — в 20 раз (160 тыс. т). Однако ас-
сортимент ВВ не пополнился принципиально новыми
взрывчатыми составами — в огромных количествах ис-
пользовались бездымные пороха, тротил, динамиты.

Гигантские масштабы производства ВВ в Германии
истощили запасы сырья, создав дефицит главных компо-
нентов взрывчатых смесей и в первую очередь натриевой
селитры, добыча которой в годы войны практически осу-
ществлялась в одном месте — в провинции Тарапака
(Чили). В страну перестали ввозить хлопчатник. Этот
небольшой кустик с 3—5 листьями и большими желтыми
и красноватыми цветами является основой пироксилина;
большие трудности возникли при изготовлении нитрогли-
церина, который получали из растительного масла — важ-
ного пищевого продукта.

В годы войны в Германии почти все ВВ использова-
лись для начинки снарядов, мин, гранат и других боепри-
пасов, на нужды горной промышленности шло лишь ми-
зерное количество. Но стране нужны были уголь, руда,
калийные соли. И вот здесь вспомнили о взрывчатых
смесях, основанных на «жидком воздухе» — оксиликви-
тах.

Еще в 1897 г. немецкий профессор К. Линде устано-
вил, что вещества, богатые углеродом и насыщенные жид-
ким воздухом, при обычном воспламенении быстро и ярко
сгорают (без остатка), а под влиянием инициирующего
импульса взрываются. В своих первых исследованиях он
применил (в качестве богатого углеродом вещества)
смесь, состоящую из 40% керосина и 60% кизельгура.
Перед употреблением смесь помещалась в холстинный
патрон и насыщалась жидким воздухом (до 40% кисло-
рода, остальное — азот). Однако практически использо-
вать этот способ не удалось: мешали сложности, связан-
ные с применением жидкого воздуха. Правда, в 1899 г.
была предпринята попытка употребить жидкий кислород
при строительстве Симплонского тоннеля. Успехом эта
затея не увенчалась. Больше того, при взрыве образова-
лись ядовитые газы (очевидно, СО), вызвавшие массовое
отравление рабочих.

В 1902 г. К. Линде разработал способ промышленно-
го получения жидкого кислорода 90 % -й чистоты. Это со-
бытие вернуло жизнь оксиликвитам. К середине 10-х го-
дов в Германии на многих рудниках с их помощью до-
бывали калийную соль, уголь и другие полезные ископае-
мые.

С 1914 г. оксиликвиты с успехом используются во
Франции (Лотарингия), причем объем их применения ра-
стет из года в год и достигает своего пика к началу 30-х
годов. Так, в 1930 г. здесь было взорвано 11 млн. патро-
нов оксиликвита (в 1914 г.— 600 тыс.) и отбито 56%
всей железной руды бассейна (около 19 млн. т).

В середине 20-х годов оксиликвитом заинтересовались
в США. С его помощью велись вскрышные работы в
угольных карьерах.

В это же время оксиликвит стали применять в СССР
при разработке месторождений Кривбасса. В 1927 г.
М. Я. Сухаревский начал с успехом использовать окси-
ликвит при сооружении Днепростроя. Правда, в мае
1929 г. произошел самопроизвольный взрыв этого ВВ
и строители гидроэлектростанции были вынуждены отка-
заться от натренированного применения оксиликвитов и
перейти к заливке сухих патронов жидким кислородом
уже в скважинах непосредственно перед взрывом. Об эф-
фективности работ с оксиликвитами на Днепрострое
свидетельствовал следующий факт: они оказались на 40—
50% дешевле аналогичных работ с аммонитами. Примеру
днепростроевцев последовали на рудниках Криворожья,
Урала (Высокогорский рудник), Кольского полуострова
(апатитовые рудники). Однако объем применения окси-
ликвитов на этих предприятиях был небольшим.

Уже в начале 20-х годов в отечественную промышлен-
ность стали внедряться аммониты, ставшие основным ВВ,
применяемым в хозяйственных целях. Интересно, что
первые тысячи тонн аммонитов для нужд промышленно-
сти были извлечены из снарядов и авиабомб, оставшихся
на складах со времен первой мировой войны.

Широкому внедрению аммонита способствовали значи-
тельно меньшая (по сравнению с динамитами) чувстви-
тельность к механическим воздействиям и, следовательно,
меньшая опасность в обращении, меньшая скорость дето-
нации, которая снизила затраты энергии взрыва на излиш-
нее переизмельчение породы. С 1924 г. аммонит стали
применять на открытых горных работах, а в 1929 г.
вступили в строй первые заводы по производству этого
ВВ.

В 1931 г. с вводом в строй опытного штрека при Ма-
кеевском научно-исследовательском институте в нашей
стране начались исследования антигризутных ВВ для
угольных шахт. В результате был расширен ассортимент
ВВ, в частности для работы в подземных условиях были
признаны пригодными некоторые сорта аммонитов. Вско-
ре они практически полностью вытеснили другие В В из
горной промышленности. Таким образом, СССР уже в на-
чале 30-х годов, значительно раньше других государств,
начал широкое применение аммонитов для промышлен-
ных целей.

Необходимо отметить, что в 20-е годы в связи с ма-
лым объемом производства нитропроизводных, в частно-
сти тротила, аммониты выпускались с положительным
кислородным балансом. При этом кислород энергоноси-
теля ВВ — аммиачной селитры — использовался не в
полной мере, а удельная энергия взрыва была ниже воз-
можной. Вместе с тем во многих случаях, например при
разработке горных пород ниже средней крепости, запас
энергии в единице объема ВВ мог оказаться излишним.
Чтобы избежать этого, к аммониту стали примешивать
12% древесных опилок, уменьшая его плотность. Опилки
дополняли взрывчатую смесь горючими элементами (во-
дородом и углеродом), позволяющими полнее использо-
вать кислород аммиачной селитры.

Исследуя изменения свойств аммонитов при добавле-
нии опилок, Б. Д. Росси в 1934 г. разработал новую раз-
новидность ВВ: смеси двух мелкодисперсных компонен-
тов — аммиачной селитры и твердых горючих добавок
(древесная мука, торф и т. п.), названных динамонами.
Вскоре они были допущены к постоянному применению
на открытых горных работах. В середине 30-х годов в
США выпустили смесь аммиачной селитры с горючей до-
бавкой (парафин), которую назвали нитрамоном. Однако
она еще долгое время не находила широкого промышлен-
ного применения.

В СССР в конце 30-х годов получил распространение
динамон «К» (90% аммиачной селитры и 10% древесной
муки). На заводах по производству динамонов пользова-
лись технологией изготовления аммонитов.

В 1939 г. аммониты составляли 80% всех ВВ, произ-
водимых в СССР.

В 1936—1939 гг. специалистами Союзвзрывпрома были
изучены состав и количество ядовитых газов, возникаю-
щих при взрыве аммонитов в подземных условиях. На
основании исследований была высказана важная гипоте-
за о том, что наименьшее количество ядовитых газов об-
разуется при взрыве ВВ с нулевым или близким к нему
кислородным балансом.

В предвоенные годы развернулись исследования
по созданию предохранительных ВВ. В 1935—1936 гг.
А. И. Селезнев, работая в Макеевском научно-исследова-
тельском институте, предложил предохранительные обо-
лочки. Превращаясь при взрыве в пары, они изолировали
пламя от рудничного воздуха. В 1939 г. С. И. Рудаков-
ский разработал и внедрил новый антигризутный сос-
тав — аммасоль. Спустя год в Макеевском научно-иссле-
довательском институте было создано шесть новых взрыв-
чатых веществ. Наиболее удачным из них оказался анти-
гризутный угольный аммонит (А. И. Гольбиндер), в со-
став которого в качестве пламегасителя входило до 32%
хлористого натрия.
Великая Отечественная война внесла свои коррективы
в промышленное использование ВВ. С одной стороны,
горнякам пришлось сократить применение аммонитов,
в состав которых входили дефицитные для боеприпасов
нитропроизводные ароматического ряда: тротил, ксилил,
динитронафталин. С другой стороны, объемы взрывных
работ на горных предприятиях резко возросли: это дикто-
валось необходимостью быстрого ввода в строй новых
месторождений восточных районов страны, наращивани-
ем темпов добычи топлива и стратегического минераль-
ного сырья.

Начались поиски заменителей аммонитов из местных
ресурсов. Исследования велись в трех направлениях: хло-
ратиты (на основе хлората калия), динамоны (из амми-
ачной селитры и местных горючих добавок), оксиликвиты
(на основе жидкого кислорода и поглотителей из местно-
го сырья).

Бесперспективность хлоратитов выявилась быстро:
хлорат калия был нужен для других важных целей. Воз-
никли трудности и с применением оксиликвитов: в ряде
мест было невозможно создать кислородные заводы. На-
иболее приемлемыми оказались динамоны. Предстояло в
короткие сроки изучить свойства динамонов с разными
органическими и неорганическими (т. е. металлическими)
компонентами, найти заменители аммиачной селитры.

До 1942 г. в производстве динамонов горючим компо-
нентом был торф, а затем стали применять добавки в
виде древесных опилок, угля, хвойных игл, шишек, коры,
соломы, ферросилиция и т. д.

В области создания динамонов с жидкими горючими
добавками большое значение имели работы А. Ф. Беляе-
ва, В. А. Ассонова, Г. И. Покровского и Н. М. Сытого.

В нашей стране динамоны с добавками керосина (ке-
росиниты) были впервые применены в 1942 г. при дроб-
лении смерзшегося сплавного леса. Однако уже первые
опыты показали, что керосин быстро испарялся или стекал
в нижнюю часть заряда и смесь теряла взрывчатые свойст-
ва. В связи с низкой стабильностью смеси керосиниты
распространения не получили. В 1946 г. Н. М. Сытый
указал на возможность смачивания селитры непосредст-
венно на месте взрыва, после заряжания шпуров.

В Березовске, Красноуральске, Карабаше, Ачисае,
Бакале и ряде других предприятий в годы войны прово-
дились исследования по определению объема вредных га-
зов при взрыве динамонов. Было установлено, что эти ВВ
по сравнению с аммонитами, давали больше окиси угле-
рода и меньше окислов азота. Инженеры С. И. Рудаков-
ский и А. А. Илюшин предложили динамоны с нулевым
кислородным балансом для подземных работ. Позднее
были разработаны динамоны с пламегасителями (пова-
ренная соль и т. п.) для шахт, опасных по газу и пыли.
Интересные работы в области изучения динамонов велись
в Институте химической физики АН СССР. Их возглав-
ляли Ю. Б. Харитон и А. Ф. Беляев.

Война вернула, правда ненадолго, жизнь оксиликви-
там. С целью повышения безопасности применения этих
ВВ в 1941—1942 гг. на Коунрадском руднике исследова-
лись явления электризации при взрывных работах, а так-
же явления пылеобразования и блуждающих токов. При
этом было установлено, что электризация и накопление
зарядов возникают при заряжании скважин в результа-
те выноса частиц поглотителя при испарении кислорода.
Одновременно разрабатывались целлюлозные поглотите-
ли в оксиликвитах (сфагнум, древесная мука и т. п.),
изучалось поведение оксиликвитов при взрывании в под-
земных условиях. Положительные результаты на Коунра-
де были получены с применением оксиликвитов на осно-
ве брикетированного камыша или соломы, пропитанных
жидким кислородом. На Норильском комбинате в 1941—
1943 гг. кислородный завод готовил брикеты оксиликвита
на основе сфагнума. В эти же годы на Артемовском руд-
нике (Приморье) были проведены многочисленные экспе-
рименты по созданию оксиликвитных патронов трехком-
понентного горючего состава (древесный уголь—10%,
мох-сфагнум — 20%, древесная мука — 70%), пропитан-
ного кислородом. В 1942 г. оксиликвиты использовались
в подземных условиях, на шахтах Артемовского рудника;
было проведено свыше 2 тыс. взрывов и добыто 20 тыс. т
угля.

Во время Великой Отечественной войны угольные
шахты получили ВВ типа аммонитов, в состав которых
были введены пламегасители, тогда же впервые были из-
готовлены и применены в больших масштабах тэн и гек-
соген. Эти ВВ преимущественно использовались в куму-
лятивных снарядах. Интересен факт применения в воен-
ное время на строительстве электростанции во Фрунзе
оружейного пороха с водой. Это была одна из первых
попыток создания водонаполненных ВВ.

После войны выяснилась бесперспективность развития
заводского производства динамонов по причине их рас-
слаиваемое™ на составляющие ингредиенты и снижения
взрывчатых свойств. Динамоны перестали использовать
в промышленности. Уже в первые послевоенные годы на
шахтах страны их почти полностью заменили менее опас-
ные аммониты.

В послевоенный период тонкодисперсные аммониты с
малым критическим диаметром стали доминирующим ви-
дом ВВ в нашей стране благодаря тому, что только на
их основе в короткие сроки и без больших капитальных
затрат удалось создать высокопроизводительное, надеж-
но обеспеченное сырьем производство ВВ.

В 1946 г. А. А. Шидловский опубликовал резуль-
таты своих исследований взрывчатых свойств смесей во-
ды с легкими металлами. Его работы проложили путь к
водонаполненным металлизированным ВВ.

Послевоенный период характеризуется применением
аммиачно-селитренвых безнитроглицериновых ВВ. Вне-
дряются новые более мощные сорта аммонитов, которые
совершенствуются в направлении повышения их водоус-
тойчивости. Выпускаются предохранительные ВВ для
шахт, опасных по газу и пыли.

Промышленность освоила выпуск ВВ, заключенных в
порошкообразную (мягкую) оболочку из хлористого ка-
лия. Но вскоре был обнаружен существенный недостаток
зарядов в мягких оболочках; оболочка оказалась малопроч-
ной и ее нарушение приводило к потере зарядом анти-
гризутных свойств. Кроме того, создавалась возможность
пересыпания зарядов инертным материалом оболочки,
деформируемой забойником при заряжании шпуров, что
понижало надежность передачи детонации и могло вести
к выгоранию или отказу заряда.

Создание прессованных, или жестких, оболочек ча-
стично устраняло эти недостатки; попутно возросла ско-
рость детонации активной части заряда и увеличилось
расстояние ее передачи. Однако жесткая конструкция
оболочки вызвала необходимость несколько увеличить ди-
аметр шпуров (подобные широко применялись на бель-
гийских и английских угольных шахтах). Предохрани-
тельные оболочки не защищали заряд с торцов (чтобы не
ухудшать условий передачи детонации). Эта задача была
решена созданием активных оболочек, в состав которых
было введено 7—15% нитроэфиров.

Работы в области теории предохранительных ВВ, вы-
полненные Л. В. Дубновым, привели к разработке предо-
хранительных аммонитов с содержанием хлоридов щелоч-
ных металлов, а затем — разновидности, сенсибилизиро-
ванной небольшим количеством нитроэфиров (победиты).
Эти ВВ отличаются тем, что в них имеется незначитель-
ное количество (6—9%) нитроглицерина, служащего сен-
сибилизатором.

Повышение чувствительности делает взрывчатое ве-
щество менее опасным: уменьшается вероятность выго-
рания заряда. Л. Б. Дубнов по-новому обосновал роль
пламегасящих солей, указав, что, помимо их теплопогло-
щающего действия, нужно учитывать и отрицательное ка-
талитическое действие на реакцию окисления горючего га-
за. В этой связи хлористый натрий в аммонитах рекомен-
довалось заменить хлористым калием. В результате ра-
ботоспособность взрыва повысилась в среднем на 16%,
а теплота — на 7 %.

Температура взрыва составов, приготовленных на хло-
ристом калии, могла на 14—15% превысить температуру
взрыва составов на хлористом натрии (при условно рав-
ной степени их антигризутности).

Важное практическое значение для технологии изго-
товления ВВ имело заключение специалистов о влиянии
степени измельчения пламегасителя на его предохрани-
тельные свойства. Оказалось, что последние резко возра-
стают с уменьшением размеров частиц пламегасителя.

Параллельно с совершенствованием предохранитель-
ных оболочек создавались эквивалентные ВВ, содержа-
щие в своем составе пламегасящие соли в количестве,
которое потребовалось бы для предохранительной оболоч-
ки (отсюда и их название).

Впервые разработанные в конце 40-х годов в Велико-
британии, они с 1949 г. начали вытеснять ВВ в предо-
хранительных оболочках. В нашей стране эквивалентные
ВВ получили название метаниты.

Для меганитов характерна пониженная работоспособ-
ность. Следствие этого — необходимость увеличения в
1,5—2 раза величины заряда (по сравнению с обычными
ВВ).
Развитие научных представлений о процессах воспла-
менения газопылевых смесей привело к созданию так на-
зываемых сверхпредохранительных ВВ, в основе которых
лежат обменные соли. Особенность этих смесей состоит в
том, что вместо аммиачной селитры и хлористого натрия
в их рецептуру введены натриевая селитра (61,4%) и
хлористый аммоний (38,6%). При взрыве происходит раз-
ложение солей и обмен катионов, в результате образуется
хлористый натрий с максимально возможной степенью
дисперсности, недостижимой при механических способах
измельчения. Именно это и обусловливает повышенные
предохранительные свойства зарядов. Пламегасящие
свойства этой соли уже зависят от размера общей поверх-
ности пламегасителя, приходящегося на единицу объема
газовой смеси.

Таким образом, при той же работоспособности и тон-
кодисперсном пламегасителе значительно повышаются
предохранительные свойства этих ВВ.

Еще одно положительное свойство составов с обмен-
ными солями заключается в том, что они обладают боль-
шой газовой фазой, т. е. характеризуются лучшими энер-
гетическими показателями. Так, состав, содержащий 78,9%
обменных солей, в отличие от состава, включающего до
50% хлористого калия, более работоспособен и безопасен.
Именно поэтому ВВ с обменными солями получили бы-
строе распространение в западноевропейских странах.

Следует отметить, что большое содержание инертных
солей делает эти взрывчатые смеси слабо восприимчивы-
ми к детонации. Кроме того, проведенные в 1959 г. в
Донбассе испытания опытно-заводских партий составов
ВВ с обменными солями показали, что при значительно
большей безопасности они уступают обычным предохра-
нительным взрывчатым веществам по эффективности
взрыва в среднем в 1,5 раза.

В 1956 г. была решена проблема водоустойчивости ам-
монитов (до этого они размокали и не детонировали в во-
де). В Советском Союзе было освоено производство во-
доустойчивой аммиачной селитры (Н. М. Шестаков и др.).
В конце 50-х годов были созданы аммониты большой
мощности (скальные аммониты, аммоналы, детониты), не
уступающие теплоте взрывчатого превращения динами-
та (Б. Я. Светлов и др.), а также ВВ повышенной де-
тонационной способности для рудников и угольных шахт.
Советские специалисты разработали технологию произ-
водства специальных сортов аммиачной селитры для ма-
л ос л вживающихся аммонитов.

Опыт СССР по изготовлению динамонов был повторен
в США. В 1955 г. Р. Л. Экр и X. Б. Ли предложили ВВ,
состоящие из аммиачной селитры и газовой сажи (до
6%). В том же году они получили патент на рецептуру
и изготовление этого ВВ, названного по имени изобрета-
телей экремайтом. Не получив широкого распространен
ния, экремайт явился родоначальником самого популяр-
ного типа так называемых простейших ВВ — смесей
гранулированной аммиачной селитры с вязкими нефте-
продуктами, впервые примененных на железорудных ка-
рьерах севера США.

Новое ВВ не получило собственного названия — в ли-
тературе оно именуется начальными буквами составляю-
щих его компонентов — АС—ДТ (аммиачная селитра —=
дизельное топливо). Оно быстро вытеснило господствую-
щие тогда динамиты. В 1961 г. в США в общем объеме
потребления промышленных взрывчатых веществ 40%
приходились на долю АС—ДТ.

Замена порошкообразных составов гранулированными
коренным образом изменила ассортимент ВВ. В середине
50-х годов в нашей стране было разработано (Н. В. Мель-
ников, Г. П. Демидюк, Л. И. Барон, Б. Д. Росси) сыпу-
чее и непылящее ВВ — игданит (смесь гранулирован-
ной аммиачной селитры с дизельным топливом). Хорошая
сыпучесть, транспортабельность по трубопроводам и бе-
зопасность игданита позволили перейти от ручного заря-
жания к пневматическому, при котором гранулы, покры-
тые тонким слоем дизельного топлива, уплотняются в
скважине и благодаря хорошим адгезионным свойствам
удерживаются даже в вертикальных восходящих скважи-
нах. В результате плотность заряжания игданита дости-
гает 1,2 г/см3, а объемная энергия заряда (запас энер-
гии ВВ в единице объема скважины) становится больше
по сравнению с патронированным аммонитом.

Важнейшая особенность игданитов — рациональные
параметры взрывного импульса: снижение пика началь-
ного давления и большая длительность его воздействия —
способствуют увеличению общих форм работы взрыва в
объемах, в сотни и тысячи раз превышающих объем за-
ряда. Это обусловлено существенно расширенной зоной
химической реакции на фронте детонационной волны,
присущей гетерогенным взрывчатым системам со смесе-
вым химизмом реакции взрывчатого превращения.

Возросшие масштабы массовых взрывов стимулирова-
ли создание заводского аналога игданитов — гранулитов.
После пропитки гранул дизельным топливом поверхность
опудривали древесной мукой или пудрой алюминия, пре-
пятствующими миграции жидкой горючей добавки и ее
впитыванию тарой в процессе транспортировки и хране-
ния готовых составов. Вскоре порошкообразные аммониты
были заменены гранулированными смесями, получивши-
ми название зерногранулитов и обладающими хорошей
сыпучестью и пониженной (против аммонитов) с л ежив а е-
мостью.

В 1957 г. американский ученый М. А. Кук разработал
принципиальные основы взрывчатых взвесей, состоящих
из аммиачной селитры, воды и сенсибилизатора. Это от-
крытие ставило под сомнение господствовавший тогда
взгляд, что наличие даже небольшого количества влаги
в шпуре может существенно снизить результаты взрыва
смесей гранулированной аммиачной селитры с дизельным
топливом, получивших в то время широкое распростране-
ние. Весной 1960 г. М. А. Кук и X. Е. Фарнам получи-
ли патент на смесь аммиачной селитры с водой и любым
сенсибилизатором.

Первоначально их идея заключалась в сенсибилизи-
ровании смеси аммиачной селитры и воды посредством
алюминиевой пудры, что приводило к созданию взвеси с
высокой плотностью и высокой теплотой образования
А12О3. Полученная взвесь не удовлетворила исследова-
телей, и в дальнейшем они сенсибилизировали ее посред-
ством гранулированного тротила. Затем из состава смеси
был исключен алюминий. Его заменил тротил, который
стал играть роль сенсибилизатора. Не последнюю роль
сыграли и экономические соображения: 1 кг тротила стоил
вдвое дешевле 1 кг алюминиевой пудры.

Необходимо отметить, что советский исследователь
Н. М. Сытый еще в 1946 г. предложил смешивать с во-
дой винтовочный порох (списанный из военных складов)
для повышения плотности заряжания в скважинах.
В 1953 г. А. Я. Апин опубликовал свои исследования по
водонаполнению ВВ с отрицательным кислородным ба-
лансом.
Суть его идеи такова. Вода окружает каждую гранулу,
частицу ВВ, создавая для нее как бы водяную оболочку,
способствующую протеканию вторичной реакции образо-
вания молекулы углекислого газа из двух молекул окиси
углерода с выделением дополнительной энергии. Высо-
кая плотность гранулы в водяной оболочке резко увели-
чивает начальное давление. Продукты детонации, взаимо-
действуя с парами воды, после некоторого спада началь-
ного давления длительное время поддерживают его на
уровне, достаточном для отбойки и интенсивного дроб-
ления крепчайших пород.

Водонаполненные ВВ характеризуются сверхпластич-
ностью, позволяющей заполнять зарядную полость со все-
ми ее неровностями, обеспечивать высокую объемную
концентрацию энергии, минимальной (благодаря содер-
жанию до 15% воды) чувствительностью к внешним воз-
действиям, наибольшей безопасностью и возможностью
механизации заряжания. Водонаполненные ВВ, в состав
которых введены гелеобразователи, пригодны для заряжа-
ния обводненных скважин даже с проточной водой. Со
временем объемная удельная энергия аммиачно-селитрен-
ных водонаполненных ВВ была значительно увеличена
путем введения в их состав легких металлов — алюми-
ния или магния.

Простейшие ВВ типа игданита в сочетании с водона-
полненными позволяют широко регулировать концентра-
цию энергии ВВ в скважине в соответствии с сопротив-
лением породы в различных частях уступа. Вместе с тем
они дают возможность увеличить длительность воздейст-
вия взрыва на горную породу, что благоприятствует более
равномерному ее дроблению.

Дальнейшее совершенствование водонаполненных ВВ
в нашей стране осуществлялось за счет регулирования
их объемной энергии путем изменения плотности. Новое
ВВ было названо ифзанитом (по имени учреждения, где
оно было открыто,— Института физики Земли АН СССР).
Это ВВ вводится в скважину в горячем виде (с повыше-
нием температуры насыщения раствора аммиачной селит-
ры плотность этого ВВ возрастает) и там отвердевает. Уве-
личение длительности импульса при взрыве ифзанитов до-
стигается за счет деструкции содержащейся в них воды.

В 60—70-е годы продолжают совершенствоваться пре-
дохранительные ВВ: еще не созданы составы, гаранти-
рующие безопасность в условиях газовой и пылевой ат-
мосферы шахт. О важности решения этой проблемы мож-
но судить по такому факту: 90% действующих шахт
Донбасса — газовые (в результате выделения метана из
угля и вмещающих пород).

Сегодня уже четко известны причины и сам механизм
воспламенения метано-воздушной смеси в шахте — это
воздушная ударная волна, раскаленные или горящие
твердые частицы, горячие газообразные продукты взрыва.
Ударная волна вызывает сжатие воздушной среды в гор-
ной выработке и повышение температуры. Газообразные
продукты взрыва (имеющие высокую температуру), рас-
ширяясь, сжимают близлежащие слои атмосферы и по-
вышают ее температуру прямым теплообменом. Газы
взрыва выбрасывают из массива раскаленные частицы
угля, горящую оболочку патронов, не успевшие прореа-
гировать при взрыве горящие частицы ВВ. При смешива-
нии газов взрыва (содержащих окись углерода) с возду-
хом может образоваться вторичное пламя. Все это — воз-
будители взрыва метано-воздушной смеси.

Антигризутность предохранительных ВВ обеспечива-
ют введением в их состав ингибиторов воспламенения ме-
тано-воздушной смеси — преимущественно щелочных со-
лей галоидоводородных кислот. Однако повышать анти-
гризутность путем увеличения содержания ингибиторов
в ВВ и повышения их дисперсности (увеличение удель-
ной поверхности) можно только до определенных пре-
делов. Тонкодисперсные соли существенно снижают дето-
национную способность ВВ. Кроме того, частицы подчи-
няются термодинамическим законам: укрупняются при
обычном содержании влаги (в процессе хранения). Оказа-
лось, что хлорид и нитрат не безразличны друг к другу —
они обмениваются ионами, ухудшая свойства ВВ. Прихо-
дится применять грубо дисперсный ингибитор, обеспечи-
вающий удовлетворительную детонационную способность
ВВ при некотором уменьшении предохранительных
свойств.

Еще один путь — получать ингибитор в мелкодисперс-
ном состоянии в момент взрыва за счет реакции между
компонентами самого ВВ. Так, ВВ, содержащее обмен-
ную пару солей — хлористый аммоний и азотнокислый
натрий, образует при взрыве мелкодисперсную NaCl. Ка-
залось, задача решена. Однако практика показала, что
составы, построенные по этому принципу, маломощны.
К тому же нельзя быть уверенным, что реакция закон-
чилась и количество NaCl от взрыва к взрыву не изме-
няется.

В 1966 г. была высказана идея (К. К. Андреев,
Е. А. Рыбаков, В. Г. Хотин) ввести в молекулу взрыв-
чатого компонента атомы, составляющие ингибитор. Та-
кие взрывчатые соединения можно использовать не
только самостоятельно, но и как составные предохрани-
тельных ВВ обычного типа (например, на основе амми-
ачной селитры). Эти ВВ, названные индивидуальными,
образуют при взрыве пламегаситель идеально высокой
дисперсности (практически в виде отдельных молекул).
Они пригодны для применения в шахтах, опасных по газу
или пыли.

Еще один путь достижения антигризутности — заклю-
чить ВВ в предохранительные оболочки, например порош-
кообразные, твердые, водяные, с выводом пламегасящих
материалов на периферию заряда. В результате ВВ осво-
бождаются от невзрывчатого балласта и надежнее дето-
нируют. Перспективны исследования по созданию новых
предохранительных ВВ, в частности, на основе ионооб-
менных составов.

Всем хорошо известно химическое удобрение аммиач-
ная селитра. На ее основе производится и большее коли-
чество ВВ. Масштабы их производства все возрастают.
При этом привлекает кажущаяся безопасность работы с
этими ВВ. Однако аммиачная селитра — далеко не без-
опасный продукт.

... 16 апреля 1947 г. в заливе Галвестон во время по-
грузки загорелся французский корабль «Гранкан». К мо-
менту, когда начался пожар, в трюме находилось несколь-
ко тонн аммиачной селитры. Не помогли ни ведра с во-
дой, ни огнетушители. Помощник капитана приказал за-
крыть трюм и пустить в него пар. Через несколько минут
люковые крышки были сорваны и из трюма показались
зловещие оранжевые языки пламени. Вскоре на палубе
уже невозможно было оставаться. Сильный жар и едкий
дым заставили людей покинуть горящий пароход. На его
борту остались лишь капитан и несколько городских по-
жарных.

В 9 ч 12 мин оглушительный грохот пронесся над за-
ливом Галвестон. «Гранкан» разорвался на мелкие куски.
Вода у пирса, где стоял пароход, огромной волной хлыну-
ла на берег. Загруженная нефтью 50-метровая баржа, от-
швартованная по корме «Гранкана», была выброшена на
пирс и рухнула в 70 м от его края на крыши стоявших
в ряд легковых автомобилей... Раскаленные металличе-
ские куски парохода, части судовой машины и котлов,
изуродованные взрывом металлообрабатывающие станки,
сотни пылающих кип сезаля — все это взлетело в воздух
и опустилось на город и залив в радиусе трех километ-
ров. Два самолета, пролетавших в это время над горо-
дом, были сбиты воздушной волной и погибли в водах за-
лива. Все стекла в домах города и поселков, расположен-
ных в радиусе свыше 30 км, были выбиты. Над портом
повис черный гриб дыма высотой в 1,5 км.

Известно, что многие ВВ имеют свою «критическую
массу»: их горение в массе одного, десятка или сотни
килограммов не сопровождается взрывами, но, когда
пройден «критический» порог, горение переходит во
взрыв. Приказав закрыть трюм, помощник капитана до-
пустил роковую ошибку: в замкнутом объеме создалось
высокое давление. Начался процесс разложения селитры.
Она питала кислородом горящие в трюме вещества —
бумажные мешки, тару и деревянные настилы. Давление
быстро достигло предельного значения, и стенки трюма
оказались бессильными сдержать его. Последовал взрыв...

В настоящее время несколько тысяч применяемых в
промышленности химических ВВ условно делят на хими-
ческие соединения, которые получают путем введения в
молекулу углеводорода атомов азота, кислорода и т. п.,
и механические смеси, изготовляемые смешением ве-
ществ, богатых углеродом, с веществами, богатыми кисло-
родом. Кислород в составе ВВ играет особую роль: от его
количества зависит, каким будет окисление горючих эле-
ментов во время взрыва — полным или неполным. Коли-
чественное содержание кислорода во взрывчатых смесях
стало основой их деления по признаку кислородного ба-
ланса — с избыточным (положительным) балансом, недо-
статочным (отрицательным) и нулевым (углерод пол-
ностью окисляется до СО2, водород — до Н2О, выделение
тепла максимальное).

Максимальное выделение тепла означает наибольшую
потенциальную возможность совершения работы. Поэто-
му создатели ВВ стремятся, чтобы их смеси обеспечивали
нулевой кислородный баланс при взрыве. Работоспособ-
ностью ВВ, которая оценивается уравнением для расши-
ряющихся по адиабатическому закону газообразных про-
дуктов взрыва, определяются важные формы воздействия
взрыва — дробление и перемещение среды.

Взрыв включает две стадии: превращение потенциаль-
ной — химической — энергии ВВ в энергию нагретых га-
зов высокого давления и их расширение.

Каков механизм возникновения самораспространяю-
щейся реакции взрывного превращения?

Очевидно, что молекулы инициируемого заряда ВВ
должны получить энергию активации. В любом ВВ в
обычных условиях происходит распад отдельных молекул.
Однако он не вызывает взрыва, так как энергия элемен-
тарной реакции рассеивается в большом числе окружаю-
щих молекул. К самораспространяющемуся взрывчатому
превращению приводит лишь образование достаточно
большого числа активных молекул в одном месте. А для
этого требуются тепловой, механический, химический,
электрический, взрывной и т. п. импульсы, идущие из-
вне.

Под влиянием внешнего импульса молекулы гомоген-
ного ВВ разрушаются по наиболее слабым связям. В ре-
зультате образуются радикалы — неустойчивые осколки,
которые, взаимодействуя, создают валентно-насыщенные
соединения. Последние вступают в молекулярные или
цепные с участием радикалов реакции, дающие термоди-
намически наиболее устойчивые соединения.

Общий объем газообразных продуктов взрыва для про-
мышленных взрывчатых веществ достигает 1000 л на
1 кг ВВ, а давление образующихся продуктов детона-
ции — 104 МПа. Благодаря высокому давлению газы
производят «удар» по окружающей среде, сопровождаю-
щийся возникновением ударных волн.

В случае смесевых взрывчатых веществ (а они состав-
ляют большинство промышленных ВВ) реакция проходит
в детонационной волне в две стадии: разложение компо-
нентов и вторичные реакции между его продуктами. Про-
цесс, таким образом, несколько растягивается во времени,
однако он все равно не превышает нескольких микросе-
кунд.

Ежегодно в мире потребляются миллионы тонн взрыв-
чатых веществ. Расходуются они главным образом на
нужды горной промышленности. Подсчитано, что только
для добычи каменного угля в 1973 г. в мире израсходо-
вано 300 тыс. т ВВ.

Из огромного арсенала взрывчатых смесей для про-
мышленных взрывов отобрали несколько десятков, они
составляют ассортимент ВВ, отвечающий требованиям
максимальной безопасности в обращении, эффективности
применения, экономичности. На дистанции длиной в
несколько столетий оказались неконкурентоспособными
пироксилин, нитроглицерин, оксиликвиты и многие дру-
гие.

Как уже говорилось, начиная с 50-х годов господство-
вавшие со времен Нобеля бризантные ВВ стали отодви-
гаться на второй план. На смену им пришел класс ВВ
на основе аммиачной селитры. В 1973 г. в США израс-
ходовано 1155 тыс. т ВВ, в том числе 906 тыс. т аммпач-
но-селитренных простейшего состава и 102 тыс. т водо-
наполненных ВВ. В СССР в течение 60-х годов на выпол-
нение различных горных работ пошло 6 млн. т ВВ. Срав-
нивая эти цифры с довоенными, нужно иметь в виду, что
мощность ВВ на единицу его массы возросла в 5—6 раз
по сравнению с 1939 г.

Обгоняя многие отрасли промышленности, производ-
ство ВВ согласно статистике растет каждый год:
в США — на 4%, в ФРГ — на 3%, в Японии — на 3%
и т. д.

Рассматривая историю ВВ за последние 100 лет, нель-
зя не отметить, что возрастающие объемы их производст-
ва и масштабы применения оказали огромное влияние на
эволюцию их свойств, Порох столь быстро уступил свое
место детонирующим ВВ не только по причине малой
удельной энергии, но главным образом из-за опасности
возбуждения взрыва широко доступными средствами
(ударом, трением, огнем). И вот уже на первых этапах
развития взрывчатых смесей вдвое (по сравнению с поро-
хом) возрастает запас энергии ВВ в единице его объема.
Это было особенно важно в условиях несовершенного бу-
рения — вдвое уменьшилось количество шпуров. Но глав-
ное, процесс детонации как бы распадается на две сту-
пени — вначале в небольшом и защищенном от внешних
воздействий объеме капсюля-детонатора возбуждается де-
тонация инициирующего ВВ, которая в свою очередь
«провоцирует» взрыв основного ВВ.
Важным этапом стало создание ВВ непосредственно
перед их заряжением путем смешивания по отдельности
невзрывчатых компонентов: реккарок, оксиликвиты. Со-
вершенствование этого типа ВВ привело к подбору более
инертных (а следовательно, безопасных) компонентов —
аммиачной селитры в качестве окислителя и жидкого ди-
зельного топлива как горючего элемента взрывчатой сме-
си. И, наконец, появляются водосодержащие ВВ, в соста-
ве которых был уже идеальный флегматизатор взрывча-
тых свойств — вода.

Важным фактором в отборе и создании новых ВВ
явилось глубокое научное проникновение в сущность ме-
ханизма взрывчатого разложения и понимания роли
взрывных волн — этих могучих приводов для приложения
энергии взрыва.
ОТ ИМПУЛЬСА - К ВЗРЫВУ

Любое из ВВ хранит в себе лишь потенциальную энер-
гию, способную произвести работу под воздействием из-
вне. Само по себе ни одно вещество не взрывается. Воз-
действие или импульс обычно облекаются в форму мик-
ровзрыва, удара, тепла...

Проблема передачи взрывчатой смеси «приказа» дето-
нировать в нужное время и на нужном расстоянии воз-
никла одновременно с созданием первых ВВ. И первона-
чально она решалась простейшим способом. На дно ка-
навки небольшого сечения насыпался порох, который
затем поджигался, и ручеек огня устремлялся к заряду.
Однако самая простая причина — падение камня в ка-
навку, перемешивание пороха с пылью и т. п. выводили
эту «линию передачи» из строя. На смену канавке при-
шли соломинки и бумажные трубочки, наполненные мел-
козернистым порохом, и усовершенствованные пороховые
дорожки, состоявшие из бумаги, волокон и т. п., обма-
занных пороховым тестом и высушенных. Для замедле-
ния горения к ним приклеивали серную нитку (сернян-
ку) или кусок трута.

В начале XVI в. специалист по ведению минной вой-
ны испанский полководец П. Наваррский заменяет не-
подвижную пороховую дорожку кожаными трубками, за-
полненными черным порохом. Это средство взрывания
назвали сосис. Видоизменяясь и совершенствуясь, сосис
просуществовал свыше двух столетий.

В начале XIX в. появляются ракеты, «палительные
свечи» (которые, как справедливо отмечали современни-
ки, были более опасны для авторов, чем для неприятеля),
особой конструкции трубочки, начиненные составами,
взрывающимися от трения выдергиваемого стержня,
и т. п. Все эти предложения были прологом к крупному
для того времени изобретению —- созданию в 1831 г.
англичанином Бикфордом надежной конструкции шнура,
проводившего огонь, конструкции, дошедшей до наших
дней. Плотную сердцевину шнура составлял порох, а обо-
лочкой служила джутовая ткань, пропитанная смолой.
Шнур увековечил имя своего автора.

Потребность в бикфордовом шнуре вскоре уже исчис-
лялась километрами, необходимо было механизировать
его изготовление. Эта задача была решена при помощи...
прядильной машины. Для равномерной подачи пороха из
наполнительной воронки машины во внутреннюю оплетку
через пороховую сердцевину протягивалась нитка. Дви-
гаясь, она увлекала порох из воронки.

Создание надежного, удобного и дешевого бикфордова
шнура, изготовление которого можно было механизиро-
вать, является заметной вехой в развитии средств взры-
вания. Не следует забывать, что это произошло в эпоху,
когда великий Гете писал: «Не знаю, что можно было бы
изобрести лучшее, чем способ сжигать свечи без очистки».
Решение этой насущной проблемы было найдено вскоре
после смерти поэта (1832) — сальные свечи с фитилями
из скрученных ниток уступили место стеариновым с фи-
тилем в виде сплетенного шнура.

В течение последовавших 30 лет огненная пороховая
дорожка, упакованная в шнур, не знала конкуренции.

Качественно новый, не огневой способ передачи им-
пульса был обязан своим появлением итальянскому про-
фессору анатомии Луиджи Гальвани (1737—1798), ко-
торый открыл новую область электрических явлений,
названных «гальванизм». В 1780 г. профессор заметил,
что препарированные лягушки, подвешенные на желез-
ной решетке, конвульсируют во время грозы. Больше
того, от случайного соприкосновения с железной решет-
кой латунных крючков, вколотых в спинной мозг лягу-
шек, многократные конвульсии возникали у них в тихую
погоду и даже в закрытом помещении.

Правильные выводы из опытов Гальвани сделал его
знаменитый соотечественник Александро Вольта (1745—
1827), который в 1800 г. путем многочисленных экспери-
ментов создал «искусственный электрический орган», по-
лучивший название Вольтова столба. Открытие Вольты
положило начало многочисленным экспериментам с его
батареями во многих странах. В 1802 г. профессор физики
в Петербурге В. В. Петров (1761—1834) изготовил круп-
нейшую в мире батарею из 2100 пар медных и цинковых
кружков.

Идея применить гальванизм для взрывания зарядов
ВВ, как говорят в таких случаях, носилась в воздухе.
В 1803 г. Петров проводил опыты по воспламенению элек-
трической дугой пороха «в медной электрической пу-
шечке». Спустя четыре года русский инженер И. И. Фиц-
тум подает (оставшееся без ответа) предложение исполь-
зовать гальванизм для взрыва фугасов. В 1811 г. русский
ученый П. Л. Шиллинг создал изолированный шелком и
смолистым составом медный провод, пригодный для про-
кладки под водой, а также угольковый запал для взрыва
порохового заряда. Эти изобретения позволили ему в
1812 г. (до начала войны с Францией) впервые практи-
чески осуществить электрическое, т. е. мгновенное, взры-
вание минных зарядов взамен горевшего со скоростью
0,5 м/с бикфордова шнура. Отечественная война 1812 го-
да прервала эти опыты.

В 1816—1817 гг. Шиллинг успешно демонстрирует
Комиссии инженерного ведомства взрывание мин на рас-
стоянии при помощи электрического тока. К этим рабо-
там присоединился командир саперного батальона
К. А. Шильдер. Опыты проводились в саду великого кня-
зя Михаила Павловича и на Петровском острове. Провод-
ники, как правило, размещали под водой. Начиная с
1836 г. Шильдер возглавил взрывные работы в саперном
батальоне. Непосредственными их исполнителями были
штабс-капитан Бем и два опытных отставных сапера Де-
нис Михайлов и Епифан Карпов.

Успех окрылил испытателей. Было решено продемон-
стрировать опыты на войсковых маневрах в Красном Селе
при взрыве моста через речку, протекавшую по дну ов-
рага. Однако вследствие слишком большого заряда балки
и доски взорванного моста пролетели буквально над го-
ловой Николая I и убили стоявших позади него двух че-
ловек. Неудачный взрыв был приписан свойствам галь-
ванизма, а работы приостановлены.

В 1838 г. Ле Мольте во Франции решил взрывать ми-
ны с помощью электрического разряда между двумя мед-
ными электродами, концы которых разделялись воспламе-
нительным составом. Он предложил этот способ русскому
правительству, но оно, находясь под впечатлением не-
удачи в Красном Селе, отказалось его использовать.
16 января 1840 г. преемник Шильдера по посту коман-
дира саперного батальона генерал Витовтов получил раз-
решение создать «особую учебную команду при саперном
батальоне для теоретического обучения гальванизму и
способам применения его к военному делу». Офицеры
гальванической команды были направлены на лекции
академика Б. С. Якоби, который начал исследования в
этой области, заменив угольковые запалы платиновыми
мостиками накаливания. В том же году он создал специ-
альные гальванические батареи, приспособленные для
взрывания зарядов.

В 1841 г. пороховыми зарядами, взорванными спосо-
бом гальванизма, был разрушен лед, скопившийся на
р. Неве и угрожавший мосту у Нарвской крепости.
В 1842 и 1843 гг., по инициативе Якоби были проведены
опыты по взрыванию пороховых фугасов на расстоянии
(в Кронштадте из Ораниенбаума). Самих взрывов про-
извести не удалось из-за замокания проводников, однако
впервые было получено доказательство, что вода обладает
хорошей электропроводностью на большое расстояние,
благодаря чему электрический импульс можно посылать
одним проводником (вместо двух). Опыты навели Якоби
на идею создания электрического прибора, замыкавшего
цепь (а следовательно, вызывавшего и взрыв!) в резуль-
тате прохождения вблизи заряда корабля, т. е. первой са-
моуправляемой мины.

В 1844 г. посредством, как тогда называли, гальвани-
ческих взрывов была очищена от льда Кронштадтская га-
вань. В том же году Якоби создал прибор по электриче-
скому самовзрыванию подводной мины от прохождения
корабля и провел успешные его испытания на р. Лигов-
ке. Спустя год он усовершенствовал свой прибор, заменив
металлический контакт стеклянной трубкой с ртутью, ко-
торая укреплялась в наклонном положении внутри под-
водного зарядного ящика. От толчка, создаваемого прохо-
дящим кораблем, ртуть переливалась в другой конец
трубки, замыкая внутри ее две проволочные спирали.

Опыты по применению электровзрывания фугасов на
суше продолжались во время военных действий на Кав-
казе (1847-1849).

С большим успехом проводилось и электрическое
взрывание мин, которыми были ограждены русские пор-
ты на Черном море во время Крымской войны. В 1855 г.
при обороне Севастополя известный военный инженер
Э. И. Тотлебен за семь месяцев подорвал 94 мины (вес
пороха 12,5 т). Мины взрывались с помощью электриче-
ского тока, причем взрыв не был зафиксирован лишь
в одном случае. Мины противника, взрываемые огневым
способом, отказывали очень часто.

В 1865 г. капитан русской армии Д. И. Андриевский
предложил гремучертутный медный капсюль-детонатор.
Его использование позволило установить взрывчатость
многих веществ, которые прежде считались не взрывча-
тыми.

Основной недостаток электрического взрывания —
возможность подрыва за один прием всего двух заря-
дов — частично был устранен в 1874 г., когда поручик
русской армии Дрейер изобрел искровой запал и при по-
мощи батареи в 400 пар батарей Вольта одновременно
взорвал 250 зарядов. В том же году в Кронштадте была
организована минная офицерская школа. Запал Дрейера
применялся вплоть до 1916 г.

В 1876 г. при помощи электрического тока был осу-
ществлен гигантский по тем временам взрыв. С помощью
23 т ВВ были разрушены рифы у входа в Нью-Йоркский
порт. Спустя девять лет с этой же целью электрическим
взрывателем было подорвано свыше 13 тыс. зарядов ВВ
(общим весом свыше 100 т).

В этом взрыве каждый из 60 элементов электрической
батареи состоял из 4 угольных и 3 цинковых пластин,
погруженных в раствор из двухромовокислого кали, сер-
ной кислоты и воды. Две чаши ртути составляли полюсы
батарей. Замыкателем тока служила железная чаша с
ртутью, в которой был помещен тонкий стеклянный ста-
кан наполовину с ртутью. Две медные пластины соеди-
няли ртуть в железной чаше с одним из полюсов бата-
реи, а ртуть в стакане — с возвратными проводниками.
Замыкание производилось путем разбивания стакана,
тогда находившаяся в нем руть соединялась с ртутью в
железной чаше.

Железный стержень длиной 1,2 м, заканчивающийся
небольшим шариком, опирался другим концом в дно ста-
кана. От шарика, к которому с помощью воска был при-
креплен платиновый запал из гремучей соли, на берег за-
лива к маленькой батарее замыкателя тока тянулось не-
сколько проволочек. Взрыв запала передавал удар стерж-
58
ню и превращал стакан в порошок, не разбрызгивая
ртуть (иначе могло быть неполное замыкание тока).

Сложность электрических схем взрывания, а главное,
появление ВВ с высокой скоростью детонации привели к
модернизации огнепроводного шнура, замене его медлен-
но горящей пороховой сердцевины мощной взрывчатой
смесью. Первым такой шнур предложил в 1879 г. Мэссен,
заменивший пороховой состав зерненным пироксилином.
Скорость передачи детонации возросла в тысячи раз —
до 2500—3000 м/с.

Но вскоре выяснилось, что зерненный пироксилин
практически было невозможно равномерно уплотнить по
всей длине шнура. Ему на смену пришел порошкообраз-
ный пироксилин, приготовленный из гидроцеллюлозы.
Претерпела изменение и оболочка: теперь это уже была
свинцовая трубка. Казалось, задача была решена: детона-
ция передавалась всегда с равной скоростью.

Однако всплыл другой недостаток. Трубка теперь ста-
ла ломкой: она потеряла свое неотъемлемое качество —
гибкость. Свинец заменили оловом. Шнур, одетый в этот
металл, передавал детонацию с повышенной скоростью —
4000 м/с, не ломался на сгибах (как свинцовый), но
стоил очень дорого, особенно если учесть, что потребле-
ние детонирующих шнуров измерялось километрами.

В 1900 г. сердцевину шнура, вернувшего себе гибкую обо-
лочку, стали делать из мелинита, а спустя три года гене-
рал австрийской армии Гесс предложил в качестве на-
чинки шнура использовать гремучую ртуть, флегматизи-
рованную 20% парафина. Необходимо отметить, что с
появлением высокобризантных ВВ сердцевина детонирую-
щего шнура неоднократно меняла свое содержание: плав-
леный тротил (1904), тетрил (1909), тэн (1919), азид
свинца (1927).

Между тем электрический способ детонации также
совершенствовался. В начале XX в. появились портатив-
ные подрывные машинки (магнето), заменившие неудоб-
ные и громоздкие электрофорные источники тока.

В конце 30-х годов немецкий ученый К. Дрекопф за-
ложил основы теории электровзрывания. В 30—40-е годы
важные исследования в этом направлении провели: по
импульсу тока — Е. В. Антуллаев, по условиям безотказ-
ного взрывания электродетонаторов — Б. М. Степанов, по
расчету электровзрывных сетей — Л. А. Папоротский и
А. И. Лурье, по использованию переменного тока промыш-
ленной частоты для электровзрывания — М. И. Озерной.
В эти годы были созданы капсюли-детонаторы с повы-
шенной мощностью начального импульса и капсюльные
воспламенители для электродетонаторов.

Этапным моментом в развитии средств электрического
взрывания стали короткозамедленные взрывы. Они впер-
вые были осуществлены в 1936—1937 гг. взрывниками
Союзвзрывпрома. Замедление взрывов достигалось с по-
мощью специального прибора, разработанного Б. Ю. Ма-
лером и специалистами Военно-инженерного ведомства.
Позднее появились приборы патефонного и барабанного
типов, также позволившие осуществить короткие замедле-
ния.

Короткозамедленное взрывание было вызвано в пер-
вую очередь необходимостью уменьшения сейсмического
действия взрыва все более возрастающих по массе заря-
дов ВВ на промышленные сооружения. В 1945 г. корот-
козамедленное взрывание появилось в США, а в 1949 г.—
в Великобритании. В 1949 г. в США этот метод был при-
менен на карьерах. Именно тогда были созданы первые
электродетонаторы короткозамедленного действия (интер-
валы замедления 9, 16, 25 и 40 мс), заменившие прибор-
ный способ осуществления замедлений.

Электрическое взрывание повсеместно применялось в
горном деле до 30-х годов. При этом в опытном порядке
использовался и детонирующий шнур — тонкие гибкие
свинцовые или оловянные трубки, наполненные бризант-
ным ВВ. Они передавали детонацию на большие расстоя-
ния только под повышенным давлением газов и требовали
прочной металлической оболочки, делавшей шнуры доро-
гими, тяжелыми и неудобными (например, внешний диа-
метр тротилового шнура равнялся 6 мм, диаметр сердце-
вины из ВВ — 4,5 мм). Но было уже близко время, когда
детонирующий шнур «сменил кожу»: оплетки его стали
эластичными, а сердцевину составлял тэн. Этот более без-
опасный (с большей мощностью начального импульса)
шнур отличался и высокой скоростью детонации.

Развитие техники и в первую очередь радиотехники
породило идею о «беспроводном взрывании», т. е. взры-
вании с помощью радиосигнала. О двух примерах реали-
зации этой идеи в трудный первый год Великой Отечест-
венной войны хочется рассказать подробнее,
На рассвете 16 октября 1941 г. Одесский порт покинул
последний транспорт с его героическими защитниками.
Шесть дней спустя в здании немецкой комендатуры на
улице Энгельса состоялось совещание оккупационных
властей. Совещание продлилось недолго. Громадное зда-
ние в буквальном смысле слова было разнесено на куски
взрывом. Заряд был взорван по радио с одной из радио-
станций Крыма.

Этот случай насторожил немецкую армию. Теперь
каждое здание на оккупированной территории тщательно
проверялось, прежде чем в нем размещались немецкие
войска. Не был исключением и г. Харьков. Первый его
комендант барон Георг фон Браун-второй не польстился
на комфортабельное здание в центре, а поначалу посе-
лился на окраине города в доме без удобств. Но вот на
ул. Дзержинского в доме № 14 по доносу предателя пос-
ле тщательного поиска в куче угля в котельной обнару-
жили мину. В «разминированный» особняк и въехал ко-
мендант, только что получивший очередное воинское зва-
ние генерал-лейтенант. Это звание оказалось для него
последним. 14 ноября около 4 ч ночи с Воронежской радио-
станции был послан сигнал мощному заряду, замаскиро-
ванному в фундаменте здания. Взрыв был настолько си-
лен, что на месте дома № 14 осталась груда битого кирпи-
ча, под которыми и нашел смерть комендант города.

В послевоенный период в связи с ростом объемов
взрывных работ электрическое взрывание получает ши-
рокое распространение. Это стимулировало улучшение
конструкции взрывных машинок и контрольно-измери-
тельных приборов. Были созданы новые типы взрывных
машинок (среди них — взрывобезопасные). Взрывание без
проводов находит применение и при электровзрывании:
носителем взрывного импульса выступает направленный
поток электромагнитных колебаний, накаливающий мо-
стик электродетонатора. Первые эксперименты по беспро-
водному электровзрыванию проведены в СССР А. Ф. Вай-
полиным в 1952 г.

Наступление на электрический способ взрывания на-
чалось с совершенно неожиданной стороны: его противни-
ком стал электрический ток. Однако не обычный «орга-
низованный» ток проводов и кабелей, а ток беспризорный,
«сбежавший» в массив горных пород и потому образно
названный блуждающим. Силы блуждающих токов в не-
скольких случаях оказалось достаточно, чтобы иницииро-
вать взрыв зарядов, подготовленных для электровзрыва-
ния. Поэтому на мощные энерговооруженные карьеры,
где применяются экскаваторы, потребляющие в сутки
столько же электроэнергии, сколько небольшой город,
и где электровозы заменили иные виды транспорта, вме-
сто электрического провода к заряду ВВ потянулся дето-
нирующий шнур.

В 50-е годы в разных странах патентуются десятки
конструкций детонирующего шнура, наконец, в Швеции
появляется детонирующий шнур слабой энергии: сердце-
вина этого шнура содержит в несколько раз меньше ВВ,
чем обычный. Правда, этого количества достаточно, чтобы
передать детонацию, но не больше: обычное ВВ от него
не детонирует — нужен промежуточный детонатор. Такой
шнур сразу стал намного дешевле обычного.

Однако качественное совершенствование конструкции
шнура произошло в той же Швеции десять лет спустя,
когда была воплощена идея кумулятивной струи (став-
шей к этому времени популярной во взрывной обработке
металлов). Сердцевина шнура стала полой, а сам шнур
представлял собой трубку малого диаметра, на внутрен-
ние стенки которого было напылено ВВ. Внешний им-
пульс формирует в трубке кумулятивную струю, движе-
ния которой поддерживает напыленное ВВ. Струя с ура-
ганной скоростью проносится по такому шнуру и сообщает
взрывной импульс заряду ВВ.

Далекое время создания первого огнепроводного шнура
и электрического способа передачи импульса было одно-
временно и временем значительного расширения ассорти-
мента ВВ. Потребовалась тщательная диагностика каж-
дого из них, чтобы выяснить, какой же импульс необхо-
дим для его инициирования. Так, было установлено, что
разложение нитроглицерина под воздействием накален-
ного тела или пламени протекает в виде горения на от-
крытом воздухе либо слабого взрыва. Для возбуждения
взрыва требовался иной импульс. А. Нобель в 1863 г. на-
полнил черным порохом изобретенный им воспламени-
тель, имеющий деревянный корпус. Однако настоящий
успех пришел год спустя, когда Нобель заменил порох
гремучей ртутью, а деревянный корпус — металлической
гильзой. Взрывание нитроглицерина от этого нового кап-
сюля позволило обнаружить явление детонации у ВВ.
Несколько позже Абель, исследуя детонацию пирокси-
лина от капсюля из гремучей ртути, заметил, что ее
скорость колеблется от 5300 до 6100 м/с и зависит от
плотности ВВ. Продолжив опыты, ученый установил, что
способность к взрыву от гремучей ртути у пироксилина
ослабевает с увеличением влажности, а при 30% влажно-
сти пироксилин вообще нечувствителен к импульсу взры-
ва. В то же время он получил интересный результат:
140 г сухого пироксилина способны взорвать любое коли-
чество влажного (с любым содержанием влаги). Грему-
чая ртуть вызывает детонацию пироксилина не только
при непосредственном соприкосновении, но и на некото-
ром расстоянии; рыхлый пироксилин только частично де-
тонирует, а большая часть его разбрасывается в несгорев-
шем состоянии.

От этих первых шагов начинает свой путь учение о
детонации ВВ, которое сформировалось в обширную науч-
ную дисциплину благодаря трудам классиков естество-
знания. Эти труды и отдельные их положения на протя-
жении столетий творчески дополняли друг друга, создавая
материалистическую науку.

Ко времени открытия явления детонации во взрывча-
тых смесях (ранее оно было открыто в газовых смесях)
научная мысль, проделав путь от мистических представ-
лений о мироздании и суеверий, от необъяснимых фактов
до накопления данных описательной науки древ-
них философов, низвергла догматические устои богосло-
вия и освободилась от пут феодально-церковного миро-
воззрения. Переломным на этом пути стал XVI век —
век гелиоцентрической системы планет Н. Коперника
(ок. 1510) и первой большой обсерватории Т. Браге
(ок. 1580). Триумфальное шествие науки началось с ос-
новных законов движения планет И. Кеплера (ок. 1610),
создания научных основ механики и астрономии Г. Гали-
лея (ок. 1610), новой философии Р. Декарта (ок. 1640).
XVII век открыл новый этап в развитии науки — в ней
прочно утвердились экспериментальные исследования и
реалистические аргументы. Бурно развиваются науки о
природе, основанные на опыте и математическом обоб-
щении данных. Обросшие мхом столетий и незыблемо
опиравшиеся на авторитеты древних научные аксиомы
были подвергнуты экспериментальной проверке. XVII век
был назван веком опытной науки,
В первой половине XVII в. французский философ
П. Гассенди (1592—1655) развивает древнее учение, сог-
ласно которому все существующее состоит из атомов и
пустоты. По Гассенди, атомы обладают самостоятельным
внутренним стремлением к движению, число их огромно
и находятся они в пространстве и времени, никем не сот-
воренных и вечных. Однако бремя суеверий XVII в. было
еще слишком тяжело: атомы, по Гассенди, создал бог.

В этом же веке родился крупнейший ученый Р. Бойль
(1627—1691), который «не без удоволетворения и восхи-
щения» объявил в 1661 г. о своем открытии: давление и
объем находятся в обратной пропорции. В следующем
году он совместно с Р. Тоунлеем установил зависимость
объема одной и той же массы воздуха от давления при
неизменной температуре.

В 1675 г. Бойль, показывая принципиальное отличие
горения от нагрева, доказывает превращение упорядочен-
ного механического движения в беспорядочное тепловое.
Бойль обращает внимание на такой факт: если вколачи-
вать гвоздь в доску, то он почти не нагревается, но толь-
ко до того момента, когда он загнан в доску до упора;
тогда каждый удар по головке вызывает нагревание гвоз-
дя. «Итак,— констатирует ученый,— теперь, когда дви-
жение гвоздя приостановлено, импульс, создаваемый уда-
ром, не будучи в состоянии ни продвинуть гвоздь далее,
ни нарушить его целостность, должен быть затрачен на
создание бурного внутреннего сотрясения его частей от-
носительно друг друга, и именно в этом, как мы видим,
и заключается природа теплоты». Однако потребовалось
свыше ста лет для того, чтобы кинетическая теория теп-
лоты восторжествовала.

Трудами Р. Бойля открывается недолгий век пнев-
матической химии: исследуются и открываются газы
и газообразные тела. Возникает теория флогистона
(Г. Э. Шталь) для объяснения горения.

На протяжении XVII и начала XVIII в. постепенно
выработались представления о том, что материя должна
состоять из частиц — от элементарных, мельчайших — до
более сложных.

Науку XVII в. венчает основополагающий труд про-
фессора Кембриджского университета И. Ньютона — «Ма-
тематические основы естествознания» (1687).

Горение и окисление — главные проблемы химии в
XVIII в. Именно тогда (1773—1777) А. Лавуазье сделал
свое основное открытие: выяснил истинную природу про-
цессов окисления и горения и опроверг теорию флогисто-
на. Еще раньше, в 1746—1747 гг., теорию теплорода оп-
ровергает М. Ломоносов, приводя пример с подожженным
на холодном воздухе в мороз (где теплотворная материя
согласно гипотезе отсутствует) порохом.

В области изучения теплоты укрепляются представле-
ния об агрегатных состояниях: в XVIII в. было открыто
понятие теплоемкость.

Характерная особенность этого века — бурное разви-
тие науки, главным образом в области естествознания.
Реакционная философия и церковь уже не в силах сдер-
жать широчайшую навигацию научных исследований и
распространение материалистических воззрений. Важную
роль в Европе в этом процессе играют появление в раз-
ных странах энциклопедий и открытие национальных
академий наук: Прусской в Берлине (1700), Петербург-
ской (1726), Шведской в Стокгольме (1729).

В 1791—1792 гг. женевский физик Пьер Прево пред-
ложил новую концепцию — теорию теплового равновесия.
«Термометрическое равновесие огня, которое имеет место
между двумя соседними или смежными телами и которое
держит термометр на том же градусе, есть всегда резуль-
тат равных обменов между двумя противоположными по-
токами»,— так записал автор представление о динамиче-
ском равновесии. И, наконец, в конце XVIII в. граф Рум-
форд (Бенджамен Томпсон) впервые экспериментально
доказал, что теплота — это не неуничтожимая жидкость,
а нечто «получаемое при желании в неограниченном ко-
личестве за счет механической энергии».

XIX век по праву можно считать веком торжества
науки. Действительно, уже в самом его начале утверди-
лась химия, набиралась сил атомная физика; энергия ста-
ла основой материалистического познания природы, свя-
зав воедино все ее компоненты.

В 1801 г. сын английского ткача Д. Дальтон (1776—
1844) открыл закон парциальных давлений газов. Спустя
год он установил, что при одинаковом повышении темпе-
ратуры все газы расширяются одинаково, если давление
остается постоянным. Дальтон создает атомную теорию,
ей на смену пришла атомно-молекулярная теория А. Аво-
гадро (1776—1856).

3 Л. М. Гейман

65
В 1811 г. туринский профессор Авогадро выдвинул ги-
потезу: молекулы простых газов состоят из одного или
нескольких атомов. На этой основе был сформулирован
основной закон идеальных газов: в равных объемах раз-
личных газов при одинаковых температурах и давлениях
содержится одинаковое число молекул. Современники пе
приняли и не поняли этого закона.

В этот период были заложены основы будущей теории
детонации — установлено второе начало термодинамики,
одним из создателей которого стал сын крупного матема-
тика Н. Л. С. Карно (1796—1832). В 1824 г. ученый
опубликовал свою единственную работу «Размышления о
движущей силе огня и о машинах, способных развивать
эту силу», в которой определил механический эквивалент
теплоты, сформулировал теорему о коэффициенте полез-
ного действия тепловых двигателей и описал обратимый
круговой процесс превращения теплоты в работу или ра-
боты в теплоту (цикл Карно). Так был сформулирован
фундамент принципа необратимости макроскопических
процессов, протекающих с конечной скоростью.

В 1834 г., уже после смерти Карно, французский уче-
ный Б. П. Э. Клапейрон (1799—1864), вернувшийся за
два года до этого с русской службы, обратил внимание
на работу своего соотечественника. Он повторил его рас-
суждения и, впервые применив графический метод в тер-
модинамике, придал результатам Карно геометрическую
форму. В том же году, исследуя цикл Карно, он вывел
уравнение состояния идеального газа.

Работу Карно и Клапейрона завершил немецкий фи-
зик Р. Ю. Э. Клаузиус (1822—1888). В 1850 г. он ввел в
науку термин «второе начало термодинамики» и дал его
первую формулировку: невозможен процесс, при котором
теплота переходила бы самопроизвольно от тел более хо-
лодных к телам более нагретым. Позднее Клаузиус ввел
понятие особой функции состояния системы и назвал ее
энтропией (обозначив через S). Закон возрастания энтро-
пии определяет второе начало термодинамики в современ-
ном понимании. Сформулировав понятия идеального газа,
а также длины свободного пробега молекул, Клаузиус
впервые вычислил эту длину. Построив кинетическую
теорию перехода вещества из одного агрегатного состоя-
ния в другое, ученый заложил основы молекулярно-кине~
тической теории теплоты.
Ко времени первых работ Клаузиуса был открыт за-
кон постоянства сумм тепла. Это сделал в 1840 г. про-
фессор Петербургского горного института Г. И. Гесс
(1802—1850). Согласно этому закону тепловой эффект хи-
мического превращения системы зависит только от на-
чального и конечного ее состояний и не зависит от про-
межуточных состояний, т. е. от пути перехода. Этот за-
кон лег в основу расчетов теплоты взрыва.

Год спустя немецкий ученый Р. Майер (1814—1878)
четко сформулировал закон сохранения и превращения
энергии, идеи которого высказывались еще в древности
(Анаксагор, Эмпедокл, Демокрит, Эпикур, Лукреций) и
позднее (Дж. Бруно, Г. Галилей, Ф. Бэкон, Р. Бойль).
В работе «Органическое движение в его связи с обменом
веществ» (1845) Майер предложил термин «механический
эквивалент теплоты» и теоретически рассчитал его чис-
ленное значение — 3,5 калорий на 1000 джоулей (в совре-
менном исчислении). Идеи ученого не были понятны со-
временникам, его приоритет в открытии закона сохране-
ния энергии оспаривался. Началась травля в газетах, едва
не закончившаяся трагически: весной 1850 г. Майер попы-
тался покончить с собой.

Окончательно уточнил значение эквивалента теплоты
современник Майера манчестерский пивовар Дж. П. Джо-
уль (1818—1889), который поставил целью своей жизни
доказать, что теплота — это форма энергии. Рассматривая
теплоту как движение частиц (т. е. развивая по сущест-
ву идею Ломоносова о вращательном тепловом движении
атомов газа), Джоуль теоретически определил теплоем-
кость некоторых газов, а главное, показал, что закон
Бойля может объяснить теория, по «которой газ состоит из
мельчайших частиц, находящихся в быстром движении,
а давление газа на стенки есть результат бомбардировки
их этими частицами».

В 50-х годах XIX в. в лаборатории известного не-
мецкого химика Р. В. Бунзена (1811—1899) проходил
экспериментальную практику русский химик И. Н. Шиш-
ков. Исследуя черный порох, ученые предложили (1857)
первую формулу для расчета температуры взрыва:

t=Q!c,

где Q — теплота взрыва; с — теплоемкость продуктов
взрыва (принималась постоянной).
Всего два года не дожил Авогадро до торжества свое-
го закона. В 1858 г. итальянский химик С. Каниццаро
(1826—1910) доказал справедливость этого закона и при-
менимость для определения молекулярных масс. Он же
провел четкое разграничение понятий «атом» и «моле-
кула».

В 1859 г. создатель классической электродинамики
Д. К. Максвелл (1831—1879) установил распределение
по скоростям (или импульсам) молекул системы, нахо-
дящейся в состоянии термодинамического равновесия.
В следующем году он впервые решил статистическую за-
дачу о распределении молекул идеального газа по ско-
ростям, вычислив абсолютную длину свободного пробега
молекул. Спустя десять лет Л. Больцман обобщил этот
капитальный закон Максвелла, а уже в XX в. закон был
принят для расчета цепных реакций при взрыве.

В 1861 г. А. М. Бутлеров (1829—1886) на съезде не-
мецких естествоиспытателей и врачей в Шпейере изло-
жил основные положения теории строения химического
вещества.

Таким образом, к 1869 г., когда профессор Ф. Абель
предложил первую теорию для объяснения детонации, на-
ука накопила ценные сведения в области атомно-молеку-
лярного учения, строения вещества, тепловых превраще-
ний. Тем более удивительно, что автор этой теории об-
ратился за объяснением к колебательным процессам.
Возможно, что на Абеля произвела большое впечатление
великолепная и всеобъемлющая теорема Ж. Б. Ж. Фурье
о том, что любое (повторяющееся) движение можно рас-
сматривать как результат наложения простых гармониче-
ских движений, а любую волну (независимо от ее фор-
мы) — как сумму простых гармонических волн. Абель ис-
ходил из предположения, что ВВ, способные к детонации,
чувствительны к звуковым тонам определенного числа ко-
лебаний, под влиянием которых их нестойкие частицы
распадаются в кратчайший промежуток времени. При
своем распаде эти частицы служат источником особых
колебаний, подобных звуковым. Распространяясь в окру-
жающей среде, они способны вызывать явления детона-
ции в других В В, находящихся на небольшом расстоянии.
Иначе говоря, по Абелю, явление детонации подобно фи-
зическому явлению звучания струн в унисон.

Этой теорией, получившей название «теория синхро-
нических колебаний», Абель пытался внести ясность и в
загадку взрыва порохового погреба, происшедшего в ре-
зультате взрыва соседнего погреба с порохом. Таких фак-
тов к этому времени накопилось много, и несомненной
заслугой Абеля является то, что он первым провел экспе-
рименты по взрыванию зарядов из пироксилинового по-
роха «через влияние», установив принципиальную воз-
можность взрывания пассивного (ничем не инициируемо-
го) заряда ВВ от взрыва близко расположенного заряда.
Такой способ инициирования взрыва через влияние был
назван симпатическим взрыванием.

Теория синхронических колебаний имела много сла-
бых сторон и, несмотря на высокий авторитет ее автора
(Абель был директором Вульвичской лаборатории), под-
верглась научной критике современников и в первую оче-
редь со стороны французского академика П. Э. М. Бертло
(1827—1907). «Почему,— спрашивали Абеля,— нитрогли-
церин только в количествах не более 60 г способен, и то
слабо, вызывать детонацию пироксилина, тогда как мини-
мальные количества последнего прекрасно инициируют
детонацию нитроглицерина? Ведь согласно теории синхро-
нических колебаний совершенно безразлично, какое ве-
щество служит источником энергии».

Анализируя «симпатические взрывы», Бертло писал,
что ВВ взрывается «через влияние не потому, что оно
передает колебательные движения, вибрируя в унисон,
а, напротив, потому, что оно останавливает его, усваивая
себе живительную силу». Он отмечал, что ряд ВВ дето-
нирует не только от гремучей ртути, но и от механиче-
ского удара. Конкретное ВВ «детонирует полностью толь-
ко при определенной минимальной силе удара, меньше
которой вещество либо детонирует не полностью, либо
вовсе не детонирует». Бертло объяснил взрывание от уда-
ра переходом механической энергии в тепловую, благода-
ря чему мгновенно повышается температура. Взрыв кап-
сюля гремучей ртути ученый отождествил с сильным уда-
ром, когда механическая энергия превращается в тепло-
вую с резким повышением температуры, что вызывает
явление химическое — взрывчатое разложение и удар га-
зов, обладающих большой упругостью. Этот удар повто-
ряется периодически по отношению следующих слоев ВВ.
Суть теории Бертло составило представление о чередова-
нии в кратчайшее время явлений механических, тепло-
вых и химических от слоя к слою ВВ (чем объясняется
столь быстрая передача детонации).

Вот что писал Бертло о сущности своей теории:
«Взрывная волна, раз уже происшедшая, распространяет-
ся не ослабляясь, потому что химические реакции, раз-
вивающие ее, воспроизводят по мере того и живую силу
по всему пути; между тем волна механическая, теряя
постепенно свою интенсивность, по мере ослабления жи-
вой своей силы, вызванной единственно начальным им-
пульсом, распределяется в более значительной массе ве-
щества... Эта теория основана на происхождении двух
родов волн: один — собственно взрывные волны, разви-
ваются внутри ВВ и заключаются в постоянном воспро-
изведении преобразования химических действий в дейст-
вия тепловые и механические, которые передают удар
смежным предметам и телам; другие — собственно физи-
ческие и механические, равным образом передают поры-
вистые давления по всем направлениям от центра потря-
сения соседним телам и той массе ВВ, которая может
встретиться на их пути».

Исходя из теории Бертло, его современники так пред-
ставляли себе качественную картину детонации. В первый
момент взрыва молекулы, расположенные вблизи центра
заряда, внезапно смещаются, и при этом быстро обра-
зуется сфероидальное расширение. За границами этой
расширительной полости на расстоянии, зависящем от
свойств среды, движения порождают волны, характери-
зующиеся порывистыми давлениями и преобразованиями
вещества. Эти волны движутся с высокой скоростью и на-
пряжением, которое уменьшается обратно пропорциональ-
но квадрату расстояния. И когда волны достигают пунк-
та, где среда прерывается или видоизменяется, они из-
меняют свои свойства и производят начальный удар. Если
видоизменение среды или препятствие состоят из взрыв-
чатого тела, то последнее взрывается и в свою очередь
действует на следующий патрон и т. д.

Началась опытная проверка теории Бертло. Во Фран-
ции серию опытов по взрыванию зарядов динамита «че-
рез влияние» успешно провел капитан Помар. Он устано-
вил, что при одинаковых зарядах в 1 кг динамита ини-
циирование взрыва происходит от одного ящика к друго-
му, если расстояние между ними 0,9 м, при заряде в 2 кг —
1,75 м, 5 кг — 4,5 м и т. д.
В США большую серию опытов с динамитом в виде
патронов проделал в 1876 г. капитан Д. Меркури. Опы-
тами руководил генерал Джеймс Ньютон, которому было
поручено расчистить от скал и рифов вход в Нью-Йорк-
скую гавань. Большой объем исследований по взрыванию
«через влияние» выполнил в этот же период в США ге-
нерал Аббот (применительно к подводным зарядам).

Опыты дали великолепные результаты: при взрыве
рифа в гавани Нью-Йоркского порта в 1888 г. только
591 шпуровой заряд имел электрический запал, осталь-
ные 12 695 зарядов взрывались «через влияние».

Теория Бертло, получившая название волновой и
столь удачно объяснившая многие процессы, также под-
верглась критике. В частности, отмечалось, что в допу-
щении, принятом автором, не определяется точно толщина
слоя и время, а это приводит к тому, что не известен
порядок скоростей детонации различных ВВ и не всегда
можно объяснить это явление (например, с точки зрения
свойств новых ВВ, появившихся после создания теории —
тринитротолуола и др.). Согласно теории Бертло, безраз-
лично, каким путем инициировать ВВ: она сводит поня-
тие удара к преимущественно тепловым явлениям и иг-
норирует возможность возникновения химических реак-
ций от механических воздействий.

Тем не менее теория взрывной волны сделала шаг
вперед в изучении детонации. Важнейшим ее достиже-
нием следует считать введение понятия об ударе — пред-
шественнике ударной волны.

Ученый и политический деятель Бертло по праву на-
зван одним из основоположников термохимии. Он ввел по-
нятия «экзотермическая» и «эндотермическая» реакция,
определил теплоту разложения различных веществ и за-
с^иксировал наличие у них взрывчатых свойств. Бертло
констатировал, что разложение вещества сопровождается
взрывом только при возможности выделения этим веще-
ством значительного тепла. А это в свою очередь за-
висит от условий, в которых протекает реакция. Так, ам-
миачная селитра при определенных условиях (нагревание
до 200° С) не дает взрыва, а при ее быстром нагреве
до 400—500° С взрывается.

Широкие исследования провел Бертло по действию ВВ,
определяя температуру взрыва, скорость распространения
взрывной волны. В 1870 г. во время осады немцами Па-
рижа он возглавил ученый комитет защиты города, ко-
торый проделал огромную работу, в частности по изы-
сканию новых ВВ.

Позднее Бертло предложил оценивать величину рабо-
ты взрыва на единицу веса произведением Уо(?о, где Vo —
удельный объем газов, a Qo — удельная теплота взрыва,
которое было весьма приблизительным в оценке работо-
способности ВВ.

К началу 70-х годов XIX в. относятся работы выдаю-
щегося австрийского физика Л. Больцмана (1844—1906),
которого считают одним из основоположников статистиче-
ской физики и физической кинетики. Исследуя замеча-
тельный закон Максвелла о распределении скоростей га-
зовых молекул, Больцман обобщил его для газов, нахо-
дящихся во внешнем силовом поле, и установил фор-
мулу распределения, получившую впоследствии его имя.
В 1872 г. он дал статистическую трактовку второго нача-
ла термодинамики и вывел соотношение, статистически
его обосновавшее. Этой формуле было суждено увекове-
чить прах своего создателя: — она выгравирована на па-
мятнике Больцману, жизнь которого оборвалась трагиче-
ски: напряженная идейная борьба за молекулярно-атоми-
стическую теорию привела его к самоубийству. Жители
Вены и туристы видят на камне эту короткую формулу

S=klnW,

где к — универсальная постоянная (постоянная Больцма-
на) ; W — вероятность термодинамическая (число спосо-
бов, которыми может быть реализовано состояние физи-
ческой системы); S — энтропия (с обратным знаком).

Голландский ученый самоучка (впоследствии Нобе-
левский лауреат) Я. Д. Ван-дер-Ваальс (1837—1923) вы-
сказал в 1873 г. идею непрерывности газообразного и
жидкого вещества и вывел уравнение, одинаково приме-
нимое к жидкости и газу, за что был удостоен доктор-
ской степени. Это было одно из первых уравнений со-
стояния реального газа, которое количественно описыва-
ло свойства реальных газов в области высоких температур
и низких давлений и качественно — поведение газа при
высоких давлениях. Впоследствии уравнение Ван-дер-Ва-
альса легло в основу расчета давления при внутренней
баллистике (горение пороха в замкнутом объеме).
Конец XIX в. ознаменовался творческой переработкой
накопленных знаний. Именно в этот период начинают
четко прорисовываться контуры общей картины строения
вещества, его состояний и взаимодействий. Ученые тща-
тельно исследуют труды своих предшественников, углуб-
ляют и обобщают открытые ранее законы.

Шведский академик С. А. Аррениус (1859—1927) ус-
тановил, что реакция между молекулами происходит
лишь в том случае, если они являются активными, т. е.
обладают при столкновении некоторой избыточной энер-
гией.

В 1884 г. основатель современной физической химии
и стереохимии, один из первых Нобелевских лауреатов
Я. X. Вант-Гофф (1852—1911) сформулировал качествен-
ную картину теплового ускорения реакции и возникнове-
ния взрыва, определив температуру воспламенения взрыв-
чатой системы как предел, отделяющий область воспламе-
нения от области медленно затухающей реакции. Спустя
несколько десятилетий наш современник и соотечествен-
ник Н. Н. Семенов установит количественную картину
этого явления.

Байер и Вант-Гофф первыми систематизировали дан-
ные о том, что химическая структура вещества опреде-
ляет его способность к экзотермической реакции. Гораздо
позднее на этой основе было показано, что экзотермич-
ность взрывного превращения определяется более проч-
ными связями между атомами в продуктах превращения,
чем в самом ВВ.

Химическая инертность углеродной связи — основа для
существования термодинамических неустойчивых соеди-
нений. Так как их образование из элементов связано со
значительной затратой энергии, отмечал Вант-Гофф, то и
распадаться эти соединения должны с выделением тепла.
Элементы ВВ дают соединения высокой экзотермической
способности, а способность к экзотермической реакции,
по мысли ученого,— главное условие взрывчатости.

В 1880 г. русский ученый И. М. Чельцов решил в
общем виде задачу оценки работоспособности ВВ и рабо-
ты взрыва. Он предложил научно обоснованный метод
оценки полной работы газов взрыва в виде явной функ-
ции соотношения начального и конечного удельных объе-
мов. В 50-х годах XX в. взгляды Чельцова развил
А. Ф. Беляев.
Выяснению узловых вопросов теории ударных волн
немало способствовало введение понятия о разрывных те-
чениях явлений горения, взрыва и детонации. Благодаря
работам французских ученых было введено различие меж-
ду горением и детонацией. Ф. Малляр и А. Л. Ле Ша-
телье (1881) наблюдали медленное распространение пла-
мени и установили важную роль в этом процессе тепло-
проводности. Они уточнили известную формулу Бунзена
и Шишкова, причем Ле Шателье (1884) сформулировал
общий закон смещения химического равновесия в зави-
симости от внешних факторов. В 1881 г. П. Бертло и
П. Вьей сделали фундаментальное открытие, указав на
существование взрывной волны, в которой наблюдались
большие значения давления и температуры, а скорость ее
распространения оставалась постоянной и достигала не-
скольких тысяч метров в секунду. Собственно, в этом и
состоит явление детонации.

Понимание процесса возникновения детонации, опре-
деление скорости распространения детонационной волны,
давления и температуры в ней связаны в значительной
степени с теорией ударных волн.

Еще в 1848 г. Джордж Габриэль Стокс, а спустя
22 года и Маккуори Ренкин объяснили явления возра-
стания с повышением температуры скорости звука в га-
зах и повышения температуры при адиабатическом сжа-
тии. Они сделали вывод, что более быстрое распростране-
ние возмущений в сжатой среде приводит к превращению
плавного фронта волны в скачкообразный. Этот скачок
рассматривался учеными как поверхность разрыва, на ко-
торой выполняются законы сохранения массы и количе-
ства движения.

Французский ученый Г. Гугонио в 1889 г. показал,
что для выполнения закона сохранения энергии во фрон-
те ударной волны энтропия в нем должна возрастать.

В том же году ученик А. Г. Столетова В. А. Михель-
сон (1860—1927) первым обратил внимание на аналогию
между распространением детонации и ударной волны.
Изучая явление детонации как процесса распространения
химической реакции, он нашел выражение для скорости
детонации. Михельсон заложил основы количественной
теории распространения детонационной волны, которая
теперь известна как гидродинамическая теория детона-
ции. Согласно этой теории детонация распространяется
как скачок давления (ударная волна), причем это вызы-
вает быструю экзотермическую реакцию. Энергия этой
реакции поддерживает стационарное распределение удар-
ной волны. Ученый установил зависимость скорости рас-
пространения фронта воспламенения от состава горючей
газовой смеси и заложил основы взрывного горения.

Об этом исследовании Михельсона в то время широко
известно не было и считалось, что первым, кто указал
на важность применения законов ударных волн к пробле-
ме взрыва, был А. Шустер (1893), а первая термодина-
мическая постановка проблемы детонации дана П. Дюге-
мом (1896).

Справедливо отметить, что качественная аналогия
между детонацией и ударной волной была подмечена
Э. Махом и его студентом И. Зоммером еще в 1877 г.
Теорию ударных волн использовал для объяснения дето-
нации как физико-химического процесса П. Вьей. В 1898—
1900 гг. он провел широкие экспериментальные исследо-
вания распространения детонации. Аналогичные опыты
поставили Ле Шателье (1900) и Дпксон (1902); послед-
ний вместо понятия «взрывная волна» ввел термин «де-
тонационная волна».

Исследование вопроса возникновения ударной волны
при сжатии газа поршнем (его рассматривали еще в
XIX в., предполагая, что поршень движется с постоян-
ной скоростью) позволило французским ученым Э. Жуге
(1904) и П. Дюгему (1906) доказать, что волны, появ-
ляющиеся в газе при движении поршня с ускорением,
догоняют друг друга (кумулируются) и образуют мощ-
ную ударную волну.

Строгое теоретическое решение задачи распростране-
ния детонации принадлежит Д. Чепмену (1899) и
Э. Жуге (1905). Они известны как создатели теории пло-
ской детонационной волны. Изучение явления детонации
связало механику не только с физикой, но и с химией.
Жуге не случайно ввел в 1905 г. понятие «химической
механики».

Работы В. А. Михельсона, Д. Л. Чепмена и Э. Жуге
заложили фундамент термодинамической теории детона-
ции, наиболее полно развитой спустя 50 лет в трудах
советского ученого К. И. Щелкина. В этой теории суще-
ственная роль отводится тепловым факторам, в частности
теплопроводности.
В конце XIX в. в работах А. Н. Баха (1857—1946)
формулируется перекисная теория медленного окисления,
согласно которой при спонтанном окислении энергия, не-
обходимая для активации молекулярного кислорода, до-
ставляется самим окисляемым телом. Это был фундамен-
тальный вывод (развитый в 1905 г. Н. А. Шиловым) для
создания теории цепного самоускорения реакции. Спустя
полстолетия она получила свое воплощение в трудах
Н. Н. Семенова и его школы. Эти труды определили,
что цепной является реакция с регенерацией активных
частиц (радикалов и свободных атомов).

В 1910 г. независимо друг от друга Д. Релей и
Г. И. Тейлор доказали, что при учете вязкости и тепло-
проводности ударная волна в газе не может представ-
лять бесконечного разрыва, а неизбежно должна иметь
конечную глубину фронта (3-10“5 см для обычных удар-
ных волн в воздухе).

В 1922 г. немецкий ученый Р. Беккер впервые точно
решил уравнение фронта ударной волны при помощи ки-
нетической теории газов. Он, в частности, вычислил, что
для слабой ударной волны в газе глубина фронта должна
быть довольно большой (10“5 см), а для сильных ударных
волн — приближаться к межмолекулярному расстоянию
(3-10-7 см).

Расчет уравнения состояния газа в ударно-сжатом
слое Беккера впоследствии много раз уточнялся: Э. Жуге
(1936), X. А. Бесс и Е. Теллер (1940), Л. Г. Томас
(1944), К. Юхансон (1946), В. Деринг (1949), А. П. Сэбол
(1953) и многими другими.

Разделяя представления Вант-Гоффа о медленно про-
текающей экзотермической реакции, ускоряющейся с по-
вышением температуры, Н. Н. Семенов создал количест-
венную теорию теплового самовоспламенения (1928).
Окончательно сформулировалось положение, что ускоре-
ние реакции и возникновение взрыва происходит в ре-
зультате повышения температуры реагирующего вещест-
ва за счет теплоты самой реакции. Работы Н. Н. Семенова
позволили определить границы цепного и теплового воз-
никновения взрыва и установили условия взаимосвязи
этих двух механизмов.

Установив связь между скоростью горения и характе-
ристиками горючей смеси, Я. Б. Зельдович и Д. А. Франк-
Каменецкий разработали теорию горения газов (1938).
Тогда же А. Ф. Беляев показал, что она приложима и к
горению летучих конденсированных ВВ.

Наиболее полно теория горения газов разработана
Я. Б. Зельдовичем, согласно которому локальное поджи-
гание взрывчатой газовой смеси может при определенных
условиях привести не к взрыву, а к горению. Позднее
К. К. Андреев и А. Ф. Беляев рассмотрели условия пе-
рехода медленного горения в полноценный взрыв.

В 1939 г. Франк-Кам-енецкий рассчитал максимальную
температуру стенки, при которой возможно стационарное
распределение температуры. При этом он предположил,
что разложение подчиняется закону Аррениуса и между
скоростью разложения и выделением тепла в результате
химической реакции соблюдается пропорциональность.
Так, впервые была решена задача оценки критической
температуры взрыва.

Теория детонационной способности, разработанная
Ю. Б. Харитоном в 1940 г., ставит условие устойчиво-
сти детонации. Оно имеет место в случае, если время
реакции во фронте детонационной волны меньше времени,
в течение которого давление во фронте детонационной
волны осуществляет разброс реагирующего вещества и
продуктов взрыва. Это время зависит от размеров заряда
и условий взрыва. Таким образом, удалось объяснить за-
тухание детонации и показать значение предельного диа-
метра, при котором она еще может распространяться.

Определение и изучение предельных диаметров дало
ключ к исследованию кинетики химического превраще-
ния во фронте детонационной волны. Харитон сделал вы-
вод, что скорость химического превращения при детона-
ции не бесконечна, а имеет определенные конечные зна-
чения и всякая система, способная к экзотермическому
превращению, в принципе взрывоспособна. Согласно тео-
рии Харитона, устойчивое распространение детонационно-
го процесса определяется следующим условием: время
протекания химической реакции должно быть меньше вре-
мени разброса вещества пз зоны реакции, которое по по-
рядку величины равно d/2c (с — скорость звука в про-
дуктах взрыва). Тогда критический диаметр dK = 2a (а —
ширина зоны химической реакции).

Теория Харитона позволяет также понять влияние
инертных примесей на возможность и скорость детонации
(они обычно уменьшают ее) и дать ориентировочную
оценку времени реакции в детонационной волне:

t = 2dJ3D,

где t — время реакции; dK — критический диаметр; D —
скорость детонации.

Ю. Б. Харитоном, в частности, определен принцип,
который связывает взрывную способность веществ со ско-
ростью химической реакции во фронте взрывной волны.
Он устанавливает, что возникновение взрыва при ударе
связано с действием микроскопических разогревов, кото-
рые, как позже доказал А. Ф. Беляев, особенно эффек-
тивны благодаря наличию при ударе высокого давления.

В 40-х годах Ф. П. Боуден показал, что возникнове-
ние взрыва при ударе проходит несколько стадий и яв-
ляется весьма сложным процессом. Боуден высказал
предположение: взрывчатое превращение при механиче-
ских воздействиях первоначально возникает в так назы-
ваемых горячих точках (микроскопические очаги разогре-
ва с температурой, намного превышающей температуру
остального вещества). Он классифицировал горячие точки
на три вида: воздушные полости, области разогрева за
счет пластической деформации, участки, разогретые при
трении.

Механизм теплового самовоспламенения в твердых
ВВ нельзя объяснить передачей тепла конвекцией (как
это имеет место в газах). Д. А. Франк-Каменецкий ре-
шил эту задачу, используя механизм теплопроводности.
Он предложил безразмерный критический параметр, зна-
чение которого фиксирует устойчивое равновесие между
приходом тепла и его отводом. Это позволило уточнить
теорию теплового взрыва.

Позднее Л. Д. Ландау отметил зависимость характера
горения жидких ВВ от определенных условий: чем боль-
ше скорость распространения горения, тем меньше устой-
чивость плоского фронта горения.

В предвоенные годы советский ученый С. 3. Рогин-
ский, проводя анализ кинетики распада ВВ, обнаружил
кинетические особенности первичного распада ВВ (напри-
мер, увеличение объема газообразных продуктов, образуе-
мых единицей массы ВВ при повышении температуры
распада).

Я. Б. Зельдович (1940), Дж. Нейман (1942) и
В. Деринг (1943), исследуя независимо друг от друга
78
влияние конечной скорости реакции на детонацию, по-
казали наличие повышенного давления в начале зоны ре-
акции. Экспериментально это было доказано с помощью
откольного метода, при котором определялись скорость
ударной волны и скорость движения свободной поверх-
ности тонких пластин, прижатых к торцам исследуемых
ВВ. Эти исследования расширили представления о струк-
туре ударных волн и роли физико-химических превраще-
ний при ударном сжатии, создали основы одномерной
теории детонационной волны.

Интенсивные теоретические исследования зоны физи-
ко-химических превращений в ударных волнах начались
с конца 40-х годов (Я. Б. Зельдович и Г. Паттерсон).
Ряд теоретических и экспериментальных работ был по-
священ определению толщины фронта ударной волны
(Л. Томас, П. Либби и М. Мордухов, Ф. Горниг и др.).

Накопленные за многие годы сведения об ударных
волнах в жидкостях дали качественный «выход»: ученым
удалось раскрыть этот механизм в твердых средах. Дето-
нацию ВВ теперь рассматривали как самоподдерживае-
мое распространение ударной волны.

В 1948 г. американские ученые Р. Курант и К. Фрид-
рикс опубликовали работу по исследованию механизма
ударных волн в твердых телах. В ней они, в частно-
сти, подчеркнули, что высокие давления взрыва ВВ ве-
дут к большим и резким изменениям плотности, вязко-
сти, теплопроводности, электропроводности, температуры,
скорости частиц и других характеристик окружающей
среды. Высокая концентрация энергии и большие ее гра-
диенты приводят к нелинейному распространению уплот-
нений, вызванных высоким давлением (в отличие от
звуковых волн, которые распространяются линейно). Рас-
пространение волн нелинейного типа может рассматри-
ваться как распространение ударных волн при определен-
ных условиях, но не как распространение «специфиче-
ских» звуковых волн.

Теорию подводного взрыва разработали подробно в
1948 г. Р. X. Коул и позднее — Е. Энхамер и Ю. С. Яков-
лев.

Гидродинамическая теория детонации, столь успешно
решенная для газовых смесей, нуждалась в перенесении
на ВВ. Основную трудность при этом представлял вопрос
об уравнении состояния газов при сверхвысоких давле-
ниях. Это уравнение было предложено Л. Д. Ландау и
Е. П. Станюковичем, которые использовали для этого дан-
ные экспериментального исследования детонации ВВ с
учетом сил отталкивания. Ландау и Станюкович впервые
уподобили состояние продуктов во фронте детонации со-
стоянию кристаллической решетки твердого тела, энергия
которого складывается из упругой энергии (силы взаимо-
действия между молекулами) и тепловой (колебания ча-
стиц около их положения равновесия). В условиях дето-
нации упругую энергию и упругую часть давления они
посчитали преобладающими. При этом допущении ис-
следователи получили вывод: давление во фронте детона-
ции пропорционально кубу плотности ВВ и кубу плотно-
сти продуктов взрыва.

В 1958 г. М. А. Куку удалось объяснить интенсивное
свечение при взрыве бризантных ВВ. Это явление вызва-
ло интерес в течение почти целого столетия. Еще в 1900 г.
П. Гесс установил, что свечение зависит от степени сжа-
тия воздуха, а П. Лаффит спустя 25 лет уточнил это
положение, доказав зависимость излучения света от ско-
рости фронта ударной волны, свойств и давления окру-
жающего газа. В 1945 г. Д. Г. Фокс констатировал, что
свечение от заряда без оболочки в воздухе складывается
из свечения детонации, ударной волны и свечения дого-
рающих продуктов взрыва. И, наконец, Кук объяснил
это явление образованием плазмы, появляющейся в мо-
мент выхода фронта детонации ВВ на торец заряда.

Я. Б. Зельдович развил количественную теорию де-
тонации, раскрыл сущность явления пределов детонации
и заложил основы теории спиновой детонации. В даль-
нейшем он (совместно с Ю. П. Райзером) решил задачу
структуры фронта ударной волны и создал представления
о течениях с ударным фронтом.

В 1952 г. М. А. Садовский и А. Ф. Беляев объяснили
природу различных форм работы взрыва и их связь со
свойствами ВВ. Оказалось, измельчение и сильное дроб-
ление породы на ее контакте с зарядом были обусловлены
головной частью импульса взрыва, т. е. в пределах малых
расширений продуктов детонации. Именно эти формы ра-
боты взрыва носят название бризантных; они проявляют-
ся на незначительном расстоянии от заряда (местное дей-
ствие взрыва) и связаны с давлением детонации, пропор-
циональным плотности ВВ и квадрату скорости его
детонации. На больших расстояниях от заряда разрушен
ние породы в объемах, в сотни и тысячи раз превышаю-
щих его объем, связано со значением полного импульса
взрыва, зависит от полной энергии взрыва и практиче-
ски не зависит от скорости детонации; эти формы работы
взрыва получили название общих. Бризантное действие
взрыва, по мысли Я. Б. Зельдовича, снижается также в
том случае, когда воздушный слой между ВВ и средой
уменьшает максимальное давление продуктов детонации,
растягивая рост давления во времени.

Глубокое проникновение в тайны детонации, основан-
ное на тонком физическом эксперименте, стало возмож-
ным лишь благодаря созданию и внедрению в практику
новейших электронных приборов и методов обсчета мно-
гочисленных вариантов на вычислительных машинах. Так,
в 1957 г. Г. Б. Кук путем расчетов на ЭВМ определил
время задержки воспламенения в случае, когда поверх-
ность ВВ находится в контакте с горячей баней при по-
стоянной температуре.

Л. И. Седов и М. А. Садовский разработали энерге-
тический закон подобия при взрыве, благодаря которому
можно сравнивать взрывы разной природы (например,
атомные и вулканические).

Механизм взрывного горения в детонационной волне
был впервые сформулирован А. Я. Апиным. В 1960 г. он
(совместно со своим учеником И. М. Воскобойниковым)
определил температуру детонации. При этом был исполь-
зован цветовой оптический метод, основанный на распре-
делении энергии по сплошному непрерывному спектру,
характерному для детонации.

В 1961 г. А. В. Кэмпбелл, исследуя инициирование
однородных жидких ВВ, в которые вводились воздушные
пузырьки, обнаружил, что последние (при их диаметре
свыше 0,6) играют роль центров инициирования детона-
ции. Замена пузырьков инородными частицами с иной,
чем у исследуемого ВВ, плотностью, показала, что эти
частицы также являются центрами инициирования,
т. е. возбуждают ^реакцию, протекающую с высокой ско-
ростью при распространении установившейся детонацион-
ной волны.

В том же году Р. В. Клей, М. А. Кук и Р. Т. Кейс
предложили гипотезу влияния упругости и пластичности
стабильных и нестабильных ударных волн на упругопла-
стичные твердые вещества. Качественное объяснение яв-
лению предложено путем применения уравнения продоль-
ной акустической волны к твердому телу в пластическом
состоянии. Исследования проводились на прозрачных об-
разцах (плексиглазе) при помощи высокоскоростной ки-
носъемки. Авторы рассматривали развитие волн напряже-
ний в несколько стадий. Высокую скорость уменьшения
участков ударной волны они объяснили ее растягиванием
(по Гугонио — ударным разогревом).

Детонирующий заряд вызывал два типа импульсов:
«боковой импульс» (наблюдается в течение некоторого
промежутка времени вдоль боковой поверхности заряда)
и «торцовый импульс» (прилагается мгновенно фронтом
детонации, приходящим с торца заряда). Давление, воз-
никаемое при боковом импульсе, оказалось значительно
меньше давления, развиваемого торцовым. Исследователи
установили, что высокобризантные ВВ дают более высо-
кую начальную скорость ударной волны, чем менее бри-
зантные. Все неподдерживаемые ударные волны затуха-
ли по скорости и по интенсивности. Радиус кривизны
фронта ударной волны при установившемся режиме был
примерно равен утроенной диагонали поперечного сече-
ния образца.

В 1962 г. А. Н. Дремин показал, что спиновая де-
тонация, обнаруженная при экспериментах в трубах, мо-
жет иметь место при детонации однородных конденси-
рованных ВВ. Вследствие радиального зазора между за-
рядной полостью и патроном ВВ детонация последнего
могла затухать, а в пластичных ВВ возникала пульси-
рующая детонация. Это явление, получившее название
канальный эффект, наиболее полно описано Л. В. Дубно-
вым и Л. Д. Хотиной (1966), а позднее — А. Н. Дреми-
ным и Р. Ванденбергом.

В 1963 г. Г. Г. Ремпель определил, что критические
параметры инициирующей ударной волны до известного
предела заметно меняются с изменением диаметра ини-
циируемого заряда. При диаметре заряда, значительно
меньшем предельного диаметра, «критическая скорость
детонации приближалась к скорости звука в заряде».

В середине 60-х годов Ф. А. Баум подробно рассмот-
рел механизм инициирования ударными волнами. Забы-
тая много десятков лет назад «теория симпатических
взрывов», у истоков которой стояли Ф. Абель и М. Берт-
ло, получила новое содержание. Баум доказал, что при
передаче через воздушный промежуток детонация в пас-
сивном заряде возникает в результате непосредственного
«поджигающего действия» воздушной ударной волны и
продуктов взрыва, образовавшихся при детонации актив-
ного заряда.

Процесс ударного инициирования зарядов ВВ распада-
ется на три стадии: возбуждение в заряде под действием
инициирующей ударной волны химической реакции, раз-
витие самого процесса, возникновение детонационной
волны.

На первой стадии для возбуждения детонации в пас-
сивном заряде необходимо, чтобы энергии, выделяемой
под влиянием инициирующей ударной волны, было доста-
точно для поддержания постоянных параметров иниции-
рующей ударной волны на начальном участке ее движе-
ния. Во второй стадии ударная волна (при ее критиче-
ских параметрах) переходит в детонационную обычно
на некотором расстоянии от начала заряда (в переход-
ной зоне). Быстрая химическая реакция, возбуждаемая
в заряде в процессе движения инициирующей ударной
волны, в свою очередь является источником последова-
тельного возникновения в нем элементарных волн сжа-
тия, с помощью которых энергия химической реакции
«перекачивается» из зафронтовой зоны в фронт ударной
волны. Эти волны расходятся по возмущенной ударной
волной среде со скоростью, превышающей начальную ско-
рость инициирующей ударной волны. Поэтому каждая по-
следующая волна сжатия будет двигаться по более плот-
ной среде, причем на некотором расстоянии от заряда в
результате наложения волн их скорость начнет возрастать,
а амплитуда увеличиваться. В третью стадию детонация
возникает в конце переходной зоны с относительно не-
большой скоростью и вначале представляет неустановив-
шийся процесс, переходящий при достаточной длине заря-
да в стационарную форму детонации.

Баум отмечает две главные особенности механизма
детонации ударными волнами:

1)	при предельных условиях возбуждения детонации
ускорение потока за фронтом ударной волны и химиче-
ских процессов в переходной зоне пассивного заряда свя-
зано с возникновением в ней элементарных волн сжа-
тия, с помощью которых происходит «перекачка» энергии
химической реакции из зафронтовой зоны во фронт удар-
ной волны;

2)	переход ударной волны в конце переходной зоны в
детонационную связан с возбуждением под влиянием ини-
циирующей ударной волны в первичном очаге иницииро-
вания спонтанно развивающейся химической реакции,
приводящей в соответствии с закономерностями тепло-
вого взрыва к самовоспламенению ВВ в этом очаге.

В дальнейшем Баум получил соотношение, определяю-
щее минимальную величину диаметра пассивного заряда.
Она равна трем предельным диаметрам активного заряда
(при дальнейшем увеличении диаметра пассивного заря-
да его критические параметры не снижаются).

Расстояния, на которые детонация не передается, по-
лучили название безопасных. Их значения рассчитывают
по формуле, предложенной М. А. Садовским. Соблюде-
ние этих расстояний — залог безопасного хранения и
транспортировки ВВ.

В 1967 г. Дремин с помощью электромагнитного мето-
да измерил профили массовой скорости за фронтом ини-
циирующей ударной волны ВВ. Тем самым он установил
качественно различную картину инициирования однород-
ных (жидких), почти однородных (литых) и неоднород-
ных (прессованных) ВВ. В 1968 г. К. А. Асклеф и А. Ни-
ландер, составляя программу гидродинамического расчета
для ЭВМ, разработали численный расчет движения удар-
ной волны и поля напряжений в твердой среде.

Предпосылка, что детонационная волна движется по
ВВ так, если бы это вещество было сжимаемой жидко-
стью, привело к понятию «гидродинамическая теория»4.
В США гидродинамическая теория детонации была созда-
на Тейлором, Райхельбергом и др. В дальнейшем над
развитием этой теории работали Я. Б. Зельдович,
А. С. Компанеец, Л. Д. Ландау, К. П. Станюкович,
М. А. Садовский, в частности, предложил количествен-
ную зависимость параметров и величины импульса от
различных факторов для взрыва зарядов в воздухе.
На базе этой зависимости Г. И. Покровский вывел фор-
мулы расчета параметров взрывного импульса в твердой
среде и представил картину действия взрыва в твердой
среде.

В 70-х годах под влиянием этих многочисленных ра-
бот сформировалось современное представление о детона-
ции ВВ, как о быстром разложении, при котором энер-
гия молекулярной связи преобразуется в энергию тепло-
вого движения частиц. При этом скорость химического
разложения увеличивается с повышением температуры.
При сравнительно низкой температуре химическое разло-
жение протекает очень медленно, и ВВ в течение дли-
тельного времени может почти не изменяться. Между ВВ
и окружающей средой устанавливается тепловое равнове-
сие, при котором непрерывно выделяющееся небольшое
количество теплоты отводится за пределы вещества по-
средством теплопроводности. Когда тепловое равновесие
нарушается и выделяющаяся теплота не успевает попасть
за пределы ВВ, процесс химического разложения нара-
стает (благодаря повышению температуры). В результа-
те развивается самоускоряющаяся цепная химическая ре-
акция.

Химическое превращение протекает с «космической»
скоростью — несколько километров в секунду, так что
тепло не успевает уйти в окружающую среду и продук-
ты взрыва нагреваются до 4500°. Перемещение зоны хи-
мического превращения по заряду ВВ называют детона-
цией. Двигательной силой детонации, ее приводом, являет-
ся работа, совершаемая продуктами химической реакции
в зоне превращения ВВ. Эта химическая реакция проис-
ходит в результате сжатия и нагрева ВВ. Затраты энер-
гии на сжатие и нагрев компенсируются затем работой
продуктов реакций, поэтому передний фронт детонацион-
ной волны — ударная волна — сохраняет постоянную ам-
плитуду. В ударной волне разложение протекает крайне
быстро. Область освобождения энергии оказывается зак-
люченной в тонком слое, прилегающем к поверхности
ударной волны.

Сверхскоростная съемка (1,5 млн. кадров в 1 с) поз-
воляет увидеть зону химической реакции и конусообраз-
ный поток продуктов детонации (рис. 1). Ширина зоны
химической реакции составляет от 0,1 до 1 см. Зато на
переднем фронте этой зоны у некоторых мощных ВВ раз-
вивается давление до 500 кбар (рис. 2). Скорость дето-
нации у широко применяемых аммиачно-селитренных ВВ
достигает 4000 м/с.

Рассмотрим идеальный случай распространения одно-
мерной стационарной детонации. Каждая частица ВВ по-
следовательно испытывает ряд превращений. Резкое воз-
растание давления на ударном фронте сменяется спадом,
вызванным химическими процессами. В это время части-
ца ВВ проходит к зоне реакции. В начале зоны скорость
распространения слабых возмущений больше разности
между скоростью детонации и массовой скоростью веще-
ства. На этом участке волны сжатия догоняют ударный
фронт, поддерживая его благодаря энергии, выделяемой

Р Ор ООО к бар I

Рис. 1. Схема детонационной волны

1 — взрывчатое вещество; 2 — зона химической реакции; 3 — продукты
детонации

Рис. 2. Распределение давления на фронте ударной волны

при реакции. Картина течения потока вещества стацио-
нарна. В конце зоны реакции начинается нестационарное
расширение продуктов взрыва. Здесь скорость распростра-
нения слабых возмущений в среде меньше скорости де-
тонации: фронт детонации и зона химической реакции как
бы стремятся покинуть нестационарную область потока.

Граница между стационарной и нестационарной обла-
стями потока вещества, т. е. плоскость, в которой ско-
рость распространения слабых возмущений равна разно-
сти между скоростью детонации и массовой скоростью
вещества, называется плоскостью Чепмена — Жуге. Одно-
мерная детонационная волна, у которой химическая реак-
ция завершается в этой плоскости, считается идеальной.
Состояние вещества в плоскости Чепмена — Жуге можно
определить, если известны уравнение состояния продук-
тов детонации и теплота реакции или скорость детона-
ционной волны.
Течение газообразных продуктов детонации нередко
отклоняется от чисто одномерного, в результате чего на
фронте детонации появляется большое число поперечных
волн или пульсаций. Благодаря взаимодействию волн в
веществе возникают локальные участки с повышенными
давлением и температурой. Эти участки действуют как
центры инициирования реакции, откуда расходятся новые
поперечные волны. Частным случаем рассмотренного яв-
ления считается так называемая спиновая детонация в
трубах. Фронт спиновой детонации образует один или
несколько поперечных ударных вращающихся изломов,
в которых происходит воспламенение газа; сам вращаю-
щийся фронт перемещается вдоль трубы со скоростью
Чепмена — Жуге.

Подобные явления возможны и при детонации одно-
родных конденсированных ВВ.

Скорость детонации цилиндрических зарядов ВВ с
уменьшением их диаметра снижается, что связано с ра-
диальным расширением вещества и энергетическими по-
терями. Предельная величина скорости детонации при бе-
сконечно большом диаметре называется идеальной ско-
ростью детонации. Она уменьшается с уменьшением на-
чальной плотности заряда и, вероятно, достигает своего
нижнего предела, когда плотность заряда приближается
к нулю.
ВЗРЫВЫ В ЗЕМНОЙ КОРЕ

Ничтожна толщина земной коры в масштабе нашей
планеты. Однако эта относительно тонкая оболочка не
только уверенно несет на своих плечах груз человеческих
цивилизаций — каменные города-гиганты весом миллиар-
ды тонн, но и является единственной огромной кладовой
минеральных богатств. Глубокие и сверхглубокие шахты,
котлованы карьеров, площадью в десятки квадрат-
ных километров, сотни тысяч буровых скважин ежегодно
выкачивают либо выдают «на-гора» миллиарды тонн по-
лезных ископаемых. Не меньшая доля приходится и на
попутно вынимаемые горные породы. Но земная кора вы-
держивает это — ее слагают крепкие и сверхкрепкие по-
роды — граниты и базальты.

В течение многих столетий перед крепостью этих и
многих других горных пород, называемых скальными,
были беспомощны кайло и лопата, приводившиеся в дей-
ствие мускульными усилиями человека. В XIX в. их сме-
нили паровой экскаватор и врубовая машина, но им по
силам оказались лишь горные породы невысокой крепо-
сти. Даже современные нам горные комбайны и электри-
ческие экскаваторы-гиганты не могут подступиться к осо-
бенно крепким породам земной коры. И вот здесь человек
обратился за помощью к взрыву. В последние десятиле-
тия, когда в связи с темпами развития научно-техниче-
ского прогресса особенно возросли потребности в мине-
ральном сырье, взрывные работы приобрели повсеместное
распространение. Только за 60-е годы в СССР взрывным
способом добыто 40 млрд, т минерального сырья.

Механизм работы взрыва в горных породах сложен.
Работа взрыва начинается в тот момент, когда волна,
вызвав детонацию ВВ, переходит границу раздела между
зарядом ВВ и породами земной коры. Этот переход ха-
рактеризуется резким повышением давления и эквива-
лентен удару по среде: в ней возникает своеобразная
волна сжатия, распространяющаяся в среде со сверхзвуко-
вой скоростью. Взрывные волны изменяют состояние сре-
ды на больших расстояниях от места взрыва, намного
превышающих радиус расширения продуктов взрыва.

Между фронтом ударной волны и границей, разделяю-
щей продукты взрыва и среду, образуется область, где
вещество среды сжато и движется в сторону распростра-
нения ударной волны. Течение вещества среды склады-
вается из сменяющих друг друга фаз сжатия (движение
вслед за фронтом волны) и разрежения (торможение и
движение в противоположную сторону). Так как движе-
ние в фазе разрежения имеет меньшую скорость, то в
итоге вещество среды перемещается в направлении удар-
ной волны.

Совокупность ударного фронта и сопутствующих ему
фаз сжатия и разрежения получила название взрывной
волны.

Разрушительное действие взрывной волны определяет-
ся ее знергией, которая всецело зависит от энергии взры-
ва, а следовательно, от его удельной теплоты. Поэтому,
моделируя взрыв, пользуются энергетическим законом по-
добия, что позволяет сравнивать между собой взрывы
даже существенно разной природы (например, атомные
и химические).

Ударная волна характеризуется пятью главными па-
раметрами: давлением на фронте, плотностью и темпера-
турой вещества среды на фронте, скоростью распростра-
нения фронта и, наконец, скоростью потока вещества сре-
ды за фронтом. Уравнения сохранения массы, количества
движения, энергии и уравнение состояния среды дают че-
тыре соотношения между пятью главными параметрами
ударной волны. Задавая любой из этих параметров, оп-
ределяют остальные.

Взрыв в массиве горных пород — наиболее сложен по
своей природе, так как приходится иметь дело со средой
исключительно неоднородной по химическому составу и
физическому состоянию.

Если свойства металлов изучены достаточно хорошо
и в принципе стабильны, то грунты и горные породы —
эти двух- или трехкомпонентные системы (твердый ске-
лет, газ, жидкость) в каждом конкретном случае инди-
видуальны. Даже незначительное по объему количество
жидкости (воды) и газа (воздуха) в грунте сильно влияет
на время действия взрывной волны: в водонасыщенных
грунтах оно гораздо меньше, чем в неводонасыщенных.
Кроме того, сжимаемость воды во много раз меньше,
чем скелета, поэтому именно вода оказывает основное
противодействие сжатию водонасыщенного грунта в
целом.

Грунты и горные породы обладают упругостью, пла-
стичностью, вязкостью и другими свойствами, которые
зависят от характеристик породообразующих минералов,
пористости породы, особенностей среды, заполняющей
поры. Во многом все эти свойства определяются проис-
хождением пород. Например, магматические и метамор-
фические горные породы гораздо менее сжимаемы, чем
осадочные, обладающие более высокой пористостью. При
нагружениях до 104 кг/см2 они имеют незначительные
остаточные деформации, и в этих пределах давлений их
можно отождествить с вязкоупругой средой. Высокопо-
ристые же осадочные породы можно рассматривать как
вязкопластичные среды.

Полезно отметить, что при давлениях, превышающих
105 кг/см2, в горных породах изменяется кристалличе-
ская структура и происходят полиморфные превращения.
Ударное сжатие порождает многочисленные центры обра-
зования новой фазы. Если порода кристаллическая, то
перекристаллизация вещества идет от многих центров.
Возникает несколько ударных фронтов, движущихся один
за другим с разными скоростями.

При подземном взрыве ударная волна очень быстро
преобразуется в волну напряжения с более медленным
нарастанием на фронте. Учитывая, что при взрыве про-
мышленных ВВ ударная волна наблюдается на расстоя-
нии 2—5 радиусов заряда, то для анализа движения сре-
ды представляет интерес волна напряжений сжатия в не-
упругодеформируемой среде.

Особую роль при анализе подземного взрыва играет
рассмотрение процесса формирования полости в массиве
горных пород за счет высокого давления продуктов де-
тонации. Наиболее важное значение имеют здесь прочно-
стные характеристики среды. Размеры полостей, образую-
щихся при подземных камуфлетных взрывах, сильно за-
висят от механических свойств среды и меняются в
широком диапазоне — при взрыве заряда весом 1 т в раз-
личных горных породах получается полость объемом от
нескольких кубических метров до нескольких сот куби-
ческих метров.

Действие газообразных продуктов взрыва можно срав-
нить с работой поршня, воздействующего на среду во
всех направлениях. Вначале поршень движется с высо-
кой скоростью (что соответствует наибольшей скорости
разлета продуктов взрыва), затем движение его замедля-
ется (продукты взрыва сильно расширяются) и, наконец,
прекращается (скорость разлета равна нулю).

Ближняя к заряду зона — область больших и неупру-
гих деформаций, дальняя — почти упругих деформаций.

В ближней зоне, если средой являются хрупкие горные
породы, помимо их механического разрушения, в тонком
слое, примыкающем к газовой камере, под воздействием
высокого давления и температуры изменяется кристал-
лическая структура и наблюдаются фазовые превращения.
В пластичных горных породах происходят пластические
деформации. В пределах зоны разрушения порода нахо-
дится в состоянии всестороннего сжатия. В области уп-
ругих деформаций радиальные напряжения (ог) остают-
ся сжимающими, а тангенциальные (аф) меняют знак —
становятся растягивающими (рис. 3).

Конечный результат взрыва оценивается произведен-
ной им работой. Принято различать общее (фугасное) и
измельчающее (бризантное) действие взрыва. Работа по
разрушению и перемещению среды определяется полной
энергией, выделившейся при взрыве. Работа в форме бри-
зантного действия совершается на границе заряда и про-
порциональна плотности энергии на фронте детонацион-
ной волны, т. е. давлению детонации.

Доля энергии, расходуемая на приконтактное измель-
чение, весьма мала; основная роль здесь принадлежит
давлению — силе, которая, действуя на крайне малом
пути (молекулярные размеры), оказывается достаточной
для нарушения сплошности твердого тела, для его дроб-
ления. Наиболее эффективна эта работа при наличии
сколько-нибудь заметных дефектов в массиве. Например,
в массиве горных пород обычно имеется огромное коли-
чество хаотически расположенных структурных дефектов
(пор, каверн, микро- и макротрещин). Элементы среды
с дефектами разрушаются при взрывных нагрузках в пер-
вую очередь.
Наиболее достоверной является такая схема развития
взрыва (предложена М. А. Садовским и В. Н. Родионо-
вым) , при которой горная порода отождествляется с жид-
костью до тех пор, пока давление в полости и на фронте
ударной волны не уменьшится настолько, что нельзя бу-
дет пренебречь разницей компонент напряжений даже в
отдельных частицах (монокристаллах) породы. Соответ-
ствующий гидродинамический (нулевой) этап развития
взрыва завершается, когда давление в полости становится
примерно равным прочности монокристаллов. Ограничи-
ваясь упрощенным описанием нулевого этапа, полагаем,
что расширение полости происходит как бы за счет сме-
щения несжимаемой жидкости. Первый этап взрыва —
действие ударно-разрушающей волны. По горной породе
распространяется ударная волна, напряжения на фронте
которой превышают предел прочности породы на раздав-
ливание; между расширяющейся полостью и фронтом
ударной волны происходит движение раздробленного ма-
териала.

Второй этап — динамическое расширение полости. На-
чинается он с момента, когда скорость фронта разруше-
ния становится меньше скорости упругого предвестника.
Квазистатическое давление продуктов детонации обеспе-
чивает квазистатические напряжения в среде и перемеще-
ние разрушаемого материала, которое происходит между
фронтом волны разрушения (раздавливания) и полостью.
Среда перед фронтом разрушения считается упругой.

Третий этап — распространение упругих волн. Его
началом является момент остановки границы зоны раз-
рушения, когда движение сохраняется только в упругой
внешней зоне.

Если признать сопротивление взрыву со стороны сре-
ды, которую будем считать неограниченной, равномерным
в любом направлении, то очевидно, что взрывные возму-
щения образуют концентрические сферы. Первая от за-
ряда сфера подвергается, естественно, наиболее сильному
воздействию, которое приводит к пластической деформа-
ции среды и сильному измельчению (скальные породы)
или сжатию (пластичные породы). Эта первая сфера на-
звана сферой сжатия или измельчения. За границей этой
сферы воздействие взрыва ослабевает — он образует в
массиве трещины и нарушает сплошность среды. Это —
сфера разрыхления. Покидая сферу разрыхления, волна
возмущения теряет силу своего воздействия и способна
вызвать лишь колебательное движение частиц среды, не
нарушая связей между ними. Это наиболее обширная по
масштабам сфера сотрясения или сейсмического действия
взрыва.

Такая условная картина действия взрыва характери-
зует работу только одной его составляющей волны на-
пряжений. Вторая составляющая — квазистатическое дав^
ление газообразных продуктов детонации. Попробуем
совместить в единое целое эти оба рычага взрыва.

В результате взрыва, как мы знаем, образуется удар-
ная волна, которая прокладывает равномерно во все сто-
роны от заряда радиальные трещины (рис. 4, а). В это
время остаточное давление газа в зарядной камере еще
велико и может составлять 1—5 кбар. Под действием
этого давления газовый поток устремляется в трещины.
Скорость потока может оказаться достаточно высокой, и в
этом случае газ достигнет вершины трещины. Так как
течение газа в узкой трещине связано с заметными гид-
родинамическими и тепловыми потерями, то скорость те-
чения только вначале немного превышает скорость рас-
пространения трещины. Но даже если давление газа в
трещине быстро уменьшается, он играет роль рычага или
раскалывающего клина, воздействующего на поверхность
трещины в области, ближней к заряду, и тем самым
увеличивает растягивающие напряжения в вершине тре-
щины.

Этот эффект имеет большое значение для длинных
трещин. Трещины прорастают значительно медленнее,
чем мчится взрывная волна (4000—5000 м/с), которая
отражается от поверхности в виде волны разрежения.
Взаимодействие с отраженной волной разрежения придает
радиальным трещинам большую скорость развития, кото-
рая близка к скорости распространения трещин, ориен-
тированных параллельно фронту волны, т. е. развиваю-
щихся под углом 10—40° к свободной поверхности. Про-
двигаясь вперед, эти трещины ослабляют окружающий
материал, вследствие чего снижается в дальнейшем ско-
рость распространения радиальных трещин. В то же вре-
мя самые длинные трещины от свободной поверхности
могут достигать зарядной полости. Среда смещается к
свободной поверхности и начинает прогибать ее вверх
(рис.-4, б). Это прогибание, или вспучивание, поверх-
Рис. 3. Распределение напряже-
ний в горной породе после взры-
ва (по М. А. Садовскому и В. Н.
Родионову)

1	— полость, заполненная газом;

2	— раздробленная горная порода;
3 — раздробленная сжатая порода

Рис. 4. Схема процесса разруше-
ния вблизи свободной поверх-
ности (стрелками указано на-
правление смещения берегов тре-
щин при вспучивании породы)

а — до прихода отраженной волны;
б — при вспучивании массива в
процессе разрушения;

в — схема образования отколь-
ных и изгибных трещин
у свободной поверхности;

г — общий вид выемки.

1	— трещины, появляющиеся под
действием напряжений изги-
ба от квазистатического дав-
ления продуктов детонации;

2	— откольные трещины, образу-
ющиеся от действия отражен-
ной волны растяжения

пости затрудняет рост тех радиальных трещин, которые
растут перпендикулярно поверхности (сжимает их) и,
наоборот, способствует росту трещин под углом к поверх-
ности. Возникает и вторая система трещин — от свобод-
ной поверхности — к заряду, появление которых обуслов-
лено растягивающими напряжениями изгиба (рис. 4, в).
Наличие развитой сети произвольно ориентированных тре-
щин увеличивает степень разрушения твердого массива.
Продукты детонации завершают процесс разрушения вы-
бросом материала, в результате которого образуется вы-
емка (рис. 4, г.)

Рассмотренная нами качественная сущность современ-
ных взглядов на механизм разрушения горных пород
взрывом сформировалась в течение последних четырех
десятилетий. Длительное время до этого ученые и прак-
тики не выходили за пределы установления несложных
объемных закономерностей (например, отношение объема
взрываемого ВВ к объему воронки выброса).

Истоки теории действия взрыва в горных породах вос-
ходят к XVIII в., когда французский военный инженер
де Билль в 1628 г. предложил первую в истории взрыв-
ного дела формулу, по которой величина заряда была
равна произведению линии наименьшего сопротивления
на коэффициент, характеризующий свойства грунта,— так
называемый коэффициент грунта. Формула была улучше-
на в том же веке знаменитым военным инженером мар-
шалом Себастианом Пьер Вобаном (1633—1707), который
полагал вес заряда пропорциональным объему конуса вы-
броса. Спустя 22 года после смерти Вобана вышла книга
«Новая теория минного искусства», в которой впервые
были сформулированы научные основы теории взрывного
разрушения. Автор книги — генерал французской армии
Бернар Белидор (1698—1761) предположил, что в резуль-
тате взрыва возникают три сферы: сжатия, разрушения и
сотрясения. В 1725 г. Белидор произвел 12 опытных взры-
вов в Ла-Фере (первый случай целенаправленного про-
мышленного эксперимента в этой области), которые под-
твердили его теоретические предположения (1720—1724),
что заряды горнов (С) пропорциональны кубам радиусов
взрыва (Л):

С = 0,529 h3 (уменьшенный горн);

C=l,5 h3 (нормальный горн);

С =16,77 h3 (усиленный горн).

Формулы Белидора впоследствии уточнялись многими
учеными, предлагались новые формулы для расчета веса
заряда. Например, профессор Джон Мюллер исходил из
предположения, что заряды пропорциональны разностям
между вторыми и первыми степенями радиусов взрыва,
а генерал Мареско полагал пропорциональность зарядов
произведениям квадрата радиуса воронки на радиус взры-
ва. Наибольшей популярностью пользовалась формула Ле-
брена для заряда простого порохового горна

С=1,83 А3 Р,

где С — вес заряда в фунтах; h — линия наименьшего
сопротивления (ЛНС); Р количество пороха, необходи-
мое для подрывания 1 куб. саж. грунта.

Лебрен так сформулировал свои теоретические выводы:
отношение разностей между линиями взрыва всякого дан-
ного горна и обыкновенного (имеющего тот же заряд)
и между радиусом воронки и ЛНМ данного горна — ве-
личина постоянная для всех растворов воронки. Лебрен
предложил формулы для усиленных и уменьшенных
горнов.

Иа основании личного опыта и анализа подземно-мин-
ной войны в Севастополе военный инженер М. М. Фролов
(1868) предложил наиболее простой вывод формулы для
функции показателя выброса, который был развит и фун-
даментально уточнен спустя три года М. М. Боресковым:

С = кД3(0,4 + 0,6 п3),

где к — коэффициент грунта; h — линия наименьшего со-
противления; п — отношение радиуса воронки к линии
наименьшего сопротивления.

За формулой укрепилось имя Борескова; под этим
названием она фигурирует и в современной справочной
литературе: по ней, например, производили расчет заря-
дов при направленных взрывах на р. Вахш для наращи-
вания верховой перемычки Нурекской ГЭС. Боресков
впервые в мире сформулировал теорию подводного
взрыва.

Приведенные расчетные формулы заряда выброса
были основаны на принципе геометрического подобия и
не несли в себе информации (а тем более не объясняли!)
о процессах, происходящих при взрыве в массиве горных
пород. Наблюдения за выбросом и дроблением горных
пород взрывом, сопоставление размеров зон разрушения
и радиусов воронок с весом заряда послужили основой
для одной из первых по времени гипотез, объясняющих
механизм взрывного разрушения. Эта гипотеза учитывает
представления о различных видах сопротивлений среды
действию взрыва и пропорциональности расходуемой энер-
гии взрыва заряда ВВ объему разрушаемой породы, т. е.
воплощает идеи, выраженные в трудах Б. Белидора,
М. М. Фролова и М. М. Борескова.

В формулировке профессора А. Ф. Суханова предпо-
лагается, что процесс разрушения обусловлен силами
инерции массы породы, возникающими в результате вне-
запного приложения нагрузки к окружающей заряд ВВ
породе при прохождении по ней ударной волны сжатия.
При этом, чем больше скорость приложения нагрузки,
тем больше создаваемые ею ускорения массы породы,
а также возникающие силы инерции и вызванные ими
напряжения, а следовательно, и степень дробления по-
роды.

Таким образом, гипотеза представляет собой, по су-
ществу, закон подобия в элементарном виде и не может
объяснить многих сторон сложной картины разрушения
среды взрывом.

Когда 26-летний английский ученый А. А. Гриффитс
работал над теорией хрупкого разрушения, он и не пред-
полагал, что его идеи окажутся впоследствии благодар-
ным материалом для создания гипотезы разрушения твер-
дой среды взрывом. А работа Гриффитса началась с того
необъясненного факта, что экспериментальные значения
предела прочности материалов во много раз меньше тех,
которые получаются, если считать, что разрушение сопро-
вождается разрывом молекулярных связей. Для объясне-
ния этого несоответствия Гриффитс (1920) предложил
считать причиной разрушения микротрещины. В качестве
модельной задачи им рассмотрено напряженное состояние
растягиваемой среды вблизи эллиптического отверстия.
Из этих соображений получена формула для предела
прочности:

60 = 2/W,

где I — длина трещины; S — поверхностное натяжение.

Проверку своей гипотезы Гриффитс проводил над тон-
кими стеклянными трубками и волокнами, нанося на них
алмазом искусственные трещины различной длины. Экс-
перименты показали, что в хрупких материалах проч-
ность на растяжение сильно снижается структурными

4 Л. М. Гейман	97*
дефектами в виде трещин. Вклад в выяснение этой про-
блемы сделал в 1924 г. А. Ф. Иоффе, работая с образца-
ми каменной соли.

Дальнейшие опыты в этом направлении провел в 1933 г.
Е. Орован, который изучал прочность на растяжение об-
разцов листовой слюды. Его работы подтвердили вывод
А. Ф. Иоффе о том, что дефекты по продольным краям
образца резко снижают прочность. Орован предположил,
что предел прочности для хрупких материалов снижается
с увеличением размеров образца, поскольку вместе с этим
возрастает и вероятное количество слабых участков в об-
разце. Позднее, в 1939 г., В. Вайбулл дал объяснение
этому явлению на статистической основе. Вполне веро-
ятно, что эти работы были знакомы профессору Ленин-
градского горного института М. В. Мачинскому, который
в середине 30-х годов выдвинул положение о том, что
существенное влияние на результат дробящего действия
взрыва в горных породах оказывают число слабых мест на
единицу объема породы и скорость распространения тре-
щин в ней в сопоставлении со свойствами применяемого
ВВ.

Практическое использование этой гипотезы ограни-
чивалось отсутствием методики определения числа слабых
мест в массиве пород. Однако дальновидное предположе-
ние о том, что в ненапряженном массиве существует мно-
жество дефектов, явилось существенным шагом в созда-
нии теории разрушения горных пород взрывом.

В конце 40-х годов теория Гриффитса была развита
Г. Р. Ирвиным, который упростил способ учета энергии
пластической деформации. Это существенно расширило
область применения теории Гриффитса.

Успехи математической статистики в начале 50-х го-
дов позволили применить некоторые ее методы к иссле-
дованию процесса разрушения. Основной идеей статисти-
ческой теории разрушения является построение своеоб-
разной модели среды, сходной с моделью среды Гриф-
фитса. В 1953 г. методы математической статистики
использованы С. Д. Волковым для разработки единой ста-
тистической теории прочности твердых тел.

Известно, что для создания надежной теории, а в дан-
ном случае речь идет о теории разрушения горных пород
взрывом, необходима четкая физическая концепция, кото-
рая может послужить основой для расчетов. Одна из пер-
вых таких концепций была опубликована профессором
Г. И. Покровским в 50-х годах. По его представлениям,
в начальный момент взрыва вследствие высокого давле-
ния в зарядной камере порода, примыкающая к заряду,
сильно сжимается. Выведенные из равновесия частицы
породы начинают двигаться в радиальном направлении и
смещаются за фронтом волны напряжений, образуя зону
сложнодеформированной породы вокруг заряда. Она ха-
рактеризуется возникновением напряжений, значительно
превосходящих временное сопротивление разрыву горных
пород, что приводит к появлению радиальных трещин.
С увеличением расстояния от заряда напряжения умень-
шаются до такой величины, что новые трещины не обра-
зуются.

Расширение зарядной полости, увеличение ее вслед-
ствие разрушений и истечения продуктов взрыва через
трещины и пустоты приводят к уменьшению давления
газов. Доходя до свободной поверхности, волна сжатия
отражается и переходит в волну разрежения. Трещины,
возникающие от растягивающих напряжений отраженной
волны, перпендикулярны направлению ее распростране-
ния.

Волну разрежения, возникающую при отражении от
свободной поверхности среды, можно рассматривать как
волну, распространяющуюся от условного заряда, пред-
ставляющего собой зеркальное изображение реального
заряда относительно свободной поверхности.

Несколько иной механизм взрывного дробления пред-
ложил профессор О. Е. Власов, который считал, что если
первоначальное нагружение среды осуществляется во
фронте волны сжатия, то наибольшие деформации на
близких расстояниях от центра взрыва достигаются в ма-
териале после прохождения фронта вследствие радиаль-
ного расширения. Так как материал разрушается в ближ-
ней к заряду зоне, то становятся возможными большие
радиальные перемещения, и энергия, расходуемая на де-
формацию среды, существенно превосходит энергию,
необходимую для дробления материала среды. В этих
условиях возможен процесс дробления внутри области,
охваченной фронтом волны сжатия. При дроблении гор-
ной породы в процессе деформирования ее за фронтом
волны размер куска будет возрастать пропорционально
радиусу заряда, так что гранулометрический состав взор-
ванной массы будет изменяться с масштабом взрыва.
Этот результат непосредственно следует из законов по-
добия. О. Е. Власов прибег к допущению о несжимае-
мости среды и мгновенности передачи энергии взрыва
окружающей среде и ее распределении в ней. Это позво-
лило для описания поведения среды использовать урав-
нения гидродинамики, в которых распределение потен-
циала скорости смещения частиц среды выражено диф-
ференциальными уравнениями Лапласа. О. Е. Власов раз-
работал основы расчета дробления горных пород взрывом,
позволяющие теоретически определять гранулометриче-
ческий состав взорванной горной массы. Такие расчеты
могут быть проведены как для сферических, так и для
цилиндрических зарядов, наиболее распространенных в
практике взрывных работ.

Недостаток такого подхода к проблеме дробления гор-
ных пород заключается в том, что не учитываются вре-
менные характеристики разрушения и воздействия взры-
ва на среду и в значительной мере затрудняется опре-
деление методов управления энергией взрыва, связанных
с изменением временных характеристик взрывного
импульса.

В последующих работах при исследовании процесса
разрушения учитывались не только упругие и прочност-
ные свойства горных пород, но и трещиноватость гор-
ных массивов.

Японская школа исследователей (Кумао Хино и др.)
сделала большой вклад в развитие волновой теории взры-
ва (применительно к скальным горным породам). В 1956 г.
основные положения этой теории и принципы расчета
скважинных зарядов были изложены на симпозиуме по
механике горных пород.

Согласно взглядам К. Хино, вокруг заряда ВВ имеется
зона раздавливания, которая образуется взрывной волной
с давлением на фронте выше прочности породы на сжа-
тие. Вне этой зоны разрушения породы не происходит до
прихода отраженной волны растяжения. Прочность поро-
ды на растяжение обычно в несколько раз меньше, чем
на сжатие, поэтому отраженная волна будет разрушать
породу по мере своего продвижения в глубь массива.
К. Хино считает, что во взрывную волну переходит толь-
ко часть энергии от взрыва заряда ВВ — остальная часть
энергии уносится расширяющимися газами. Положение
этой теории о решающем значении дробления отраженной
волны носит явно полемический характер.

Развивая эти взгляды, профессор А. Н. Ханаукаев в
начале 60-х годов отметил, что механизмы разрушения
горных пород с различной акустической жесткостью (ко-
торая представляет собой произведение плотности среды
на скорость распространения в ней звука), различны:
породы, обладающие большой акустической жесткостью,
разрушаются под действием волн, отраженных от сво-
бодных поверхностей массива; породы средней акустиче-
ской жесткости разрушаются как от действия отражен-
ной волны, так и от действия расширяющихся газов;
в породах с малой акустической жесткостью разрушения
обусловлены действием расширяющихся газов.

Постановка вопроса о различном механизме разруше-
ния сыграла положительную роль в дальнейшем развитии
теории действия взрыва на среду. Однако основное допу-
щение, что прочностные характеристики пород находятся
в прямой зависимости от их акустической жесткости,
не всегда имеет место на практике. При воздействии
импульсных нагрузок разрушение не только определяется
прочностью горной породы и напряжением на фронте вол-
ны, но и в значительной степени зависит от времени
приложения нагрузки. Расчетные формулы не учитывают
временных характеристик взрывного импульса и поэтому
не всегда могут быть использованы при практических
расчетах.

Важное уточнение в схему разрушения внес В. Н. Ро-
дионов, который отметил, что модуль упругости (произве-
дение плотности на квадрат скорости звука) для крепких
пород (105 МПа) много больше давления в химических
ВВ. Следовательно, волны сжатия, создаваемых взрывом
в окружающей горной породе, являются слабыми в гидро-
динамическом смысле: они способны лишь незначительно
изменить плотность.

У большинства твердых тел прочность на 2—3 поряд-
ка меньше модуля упругости. Поэтому давление, создава-
емое взрывом в среде в непосредственной близости заря-
да ВВ, намного превышает прочность горных пород и
обеспечивает их разрушение.

В 1961 г. Г. И. Баренблатт предложил теоретическую
схему решения задач о предельном равновесии хрупких
тел с макротрещинами. В ее основе — гипотезы автоном-
ности концевой области трещины, ничтожности размеров
концевой области по сравнению с размерами самой тре-
щины и конечности напряжений в тупиковой части. Одна-
ко такая схема оказалась непригодной для описания пове-
дения микротрещин, которые в ряде случаев существенно
влияют на прочностные свойства среды. М. Я. Леонов и
В. В. Панасюк создали новую расчетную модель, дающую
возможность исследовать в едином плане равновесное со-
стояние твердого тела, ослабленного как микро-, так и
макротрещинами. В случае только макроскопических тре-
щин получается тот же результат, что и в расчетной
схеме Баренблатта.

Получила развитие концепция А. Ф. Беляева о зави-
симости интенсивности разрушения от запаса энергии ВВ,
приходящейся на единицу объема разрушаемой горной
породы. Она подтверждена многочисленными и экспери-
ментальным и производственными данными. В работах
Г. П. Демидюка показана зависимость энергии действия
взрыва цилиндрического заряда не только от различий в
удельной энергии ВВ, но и от плотности заряжания, уве-
личивающей объемную концентрацию энергии; на степень
дробления горной массы (гранулометрический состав) на-
ряду с длительностью импульса решающее влияние ока-
зывают геометрические параметры расположения зарядов;
управление ими повышает долю общего запаса энергии,
затрачиваемую на дробление породы.

В конце 50-х годов А. С. Компанеец решил задачу
взрыва заряда камуфлета в легко деформируемых средах
(типа песчаного грунта). В предложенной им схеме наи-
более плотно учтены свойства грунта и продуктов взры-
ва. Важно отметить, что затухание волны на фронте
находится в этой схеме в прямой связи с продуктами
взрыва.

В начале 60-х годов велись успешные исследования
действия взрыва в грунтах (С. С. Григорян, М. М. Доку-
чаев, Г. М. Ляхов, В. Н. Родионов), и, в частности, по
уплотнению грунтов взрывом (Н. М. Сытый, Г. К. Акутин,
А. А. Вовк).

В 1963 г. В. Н. Мосинец сформулировал общий энер-
гетический закон дробления горных пород взрывом, в со-
ответствии с которым процесс разрушения характеризу-
ется наличием строго определенного предела энергоем-
кости дробления, зависящего от механических свойств
горных пород, статистической функции распределения в
среде естественных трещин и развиваемых в процессе
дробления деформации. Спустя 10 лет Мосинец доказал,
что открытое явление предельной энергоемкости физи-
чески объясняется созданием в разрушаемой среде такой
удельной плотности энергии, при которой по всему разру-
шаемому объему наблюдается равномерное и устойчивое
распространение трещин со скоростью, близкой к волнам
Релея в режиме, соответствующей предельной скорости
перевода упругой энергии в поверхностную энергию тре-
щин.

Явление предельной энергоемкости позволяет по-но-
вому объяснять ряд явлений дробящего и метательного
действия взрыва.

В 1960 г. на основе большого объема эксперименталь-
ных исследований Гилвари установил статистические за-
кономерности процесса разрушения хрупких тел при им-
пульсных нагрузках. Несколько позднее аналогичные раз-
работки выполнил В. М. Кузнецов.

Таким образом, к началу 70-х годов в области теории
разрушения горных пород взрывом был накоплен большой
и ценный материал. В этот период на основании стати-
стической теории разрушения В. М. Комир и В. С. Крав-
цов разработали расчетные формулы, позволяющие оце-
нить ожидаемые средние размеры кусков, образующиеся
при воздействии на среду заданного импульса напряже-
ний. Из этих же условий была получена форма опти-
мального импульса напряжений, обеспечивающего требу-
емую интенсивность дробления материала в рассматрива-
емой зоне. Выведенная В. М. Комиром и В. С. Кравцовым
математическая зависимость устанавливает взаимосвязь
между прочностными характеристиками материала, вели-
чиной создаваемых напряжений, длительностью импульса
и требуемым размером куска.

В 70-е годы развитие теоретических представлений
механизма разрушения базируется на обширных экспери-
ментальных исследованиях. Для их проведения были раз-
работаны способы и средства скоростной фоторегистрации
процесса разрушения, методы регистрации параметров
поля напряжений, определения скорости развития трещин
в горных породах.

Созданию средств регистрации для исследования про-
цесса разрушения хрупких материалов при взрыве в лабо-
раторных условиях способствовала разработка методов
моделирования действия взрыва в горных породах. Боль-
шой вклад в формирование научных основ моделирования
внесли Л. И. Седов, Г. И. Покровский, О. Е. Власов,
В. Н. Родионов. В последние годы предложены кри-
терии подобия при моделировании процесса разрушения,
учитывающие распределение неоднородностей, микротре-
щин и дислокаций. Соблюдение этих критериев позволяет
моделировать распределение гранулометрического состава
при дроблении реальных горных пород.

Теоретические основы действия взрыва в горных поро-
дах позволили четко сформулировать главные направле-
ния научных исследований: во-первых, это механизм
передачи энергии взрыва окружающей твердой среде,
во-вторых, повышение удельного расхода энергии взрыва
на дробление; в-третьих, повышение энергии самих ВВ
и воздействие на механизм процесса химической реакции
взрывчатого разложения.

Благодаря теории разрушения горных пород в массиве
родилось понятие об управлении действием взрыва. Из-
вестно, что работа взрыва была бы гораздо эффективнее,
если бы большая часть его энергии расходовалась по на-
значению — на дробление материала. К сожалению, доля
энергии на полезные формы работы взрыва составляет
5—15%. Остальная энергия идет на необратимое дефор-
мирование (и, следовательно, нагрев) твердой среды и ее
перемещение, а также теряется с газами взрыва. Наи-
большей деформации подвергается материал в зоне, близ-
ко расположенной к заряду. Это происходит уже после
того, как фронт волны уходит на значительное расстояние.

Для разрушения горных пород имеет значение не толь-
ко количество энергии, заключенной в заряде, но и способ
ее передачи окружающему массиву: именно быстрота,
кратковременность передачи энергии ведет к огромным
ее потерям (например, на необратимые пластические де-
формации) в начальной стадии. Следовательно, в общем
виде задача сводится к тому, чтобы увеличить время вы-
деления энергии от взрыва заряда (или группы зарядов).
С другой стороны, необходимо улучшить условия передачи
энергии заряда ВВ в разрушаемую среду и увеличить
начальные напряжения. Такую задачу удается решить
путем изменения внутренней газодинамики расширения
продуктов детонации в зарядной камере.
На основе этих принципиальных выводов получили
научное содержание методы управления действием взры-
ва: заряды с воздушными промежутками, многократное
инициирование заряда ВВ в скважине, создание ВВ на ос-
нове крупнодисперсной (гранулированной) аммиачной се-
литры и дизельного топлива.

Заряды с воздушными промежутками имеют длинную
предысторию. Еще в 1835 г. капитан русской армии Буте-
нев предложил оставлять воздушную полость в нижней
части скважины путем установки под заряд деревянного
стержня. Следует отметить, что почти сто лет спустя,
в 1931 г., М. Я. Сухаревский и Ф. А. Першаков модерни-
зировали это предложение, решив рассредоточить заряды
применением фальшивых патронов; они же рекомендова-
ли использовать патроны меньшего диаметра, чем диаметр
шпура, оставляя таким образом кольцевой воздушный за-
зор. Все это было направлено на повышение эффектив-
ности воздействия взрыва на среду.

Свое настоящее рождение заряды с воздушными про-
межутками получили в начале 60-х годов, когда исследо-
вания Н. В. Мельникова и Л. Н. Марченко выявили физи-
ческую картину разрушения зарядом, имеющим воздуш-
ный промежуток. Было установлено, что продукты дето-
нации первоначально могут расширяться в этом проме-
жутке, за счет чего не только снижается начальное дав-
ление взрыва и соответственно увеличивается длительность
процесса, но и достигается соударение газовых потоков в
самом воздушном промежутке. В результате уменьшаются
затраты энергии на местное действие взрыва и соответ-
ственно увеличиваются ее затраты на полезное дробле-
ние породы. В зарядах выброса создаются воздушные по-
лости между зарядом и стенками зарядной полости, игра-
ющие роль компенсатора: уменьшается пиковое давление
взрыва, за счет сокращения его местного действия возрас-
тает доля энергии взрыва, используемой на выброс по-
роды; в результате при одинаковой величине заряда
увеличивается объем образуемой выемки и снижается
удельный расход ВВ.

Работами Н. В. Мельникова и Л. Н. Марченко показа-
но, что взрывание камерных зарядов ВВ с воздушными
промежутками (так называемое бесконтактное взрыва-
ние) увеличивает работу взрыва на выброс за счет более
благоприятных термодинамических условий работы про-
дуктов детонации, связанных с уменьшением их началь-
ного давления при неизменной энергии (одновременно
уменьшаются потери на ненужные формы работы взры-
ва — переизмельчение в ближней от заряда зоне, пласти-
ческие деформации грунта).

Увеличение длительности воздействия взрыва на мас-
сив горных пород эффективно достигается путем приме-
нения ВВ с широкой зоной химической реакции — гра-
нулированных аммиачно-селитренных взрывчатых ве-
ществ. Они дают также возможность регулировать кон-
центрацию энергии ВВ в зарядной камере.

Другая форма увеличения времени воздействия взры-
ва на массив горных пород — метод взрывания зарядов
с короткими (в тысячные доли секунды) интервала-
ми — короткозамедленное взрывание. Этот метод впервые
был предложен и осуществлен в конце 30-х годов в СССР
горным инженером К. А. Берлиным. При проходке ство-
ла шахты посредством детонирующего шнура между на-
чалом детонации зарядов смежных кольцевых рядов был
создан интервал порядка десятых долей миллисекунды;
такой интервал достаточен для того, чтобы куски раздроб-
ленной взрывом породы перемещались к середине забоя
ствола, образуя конусообразный навал горной массы, наи-
более удобный для грейферной погрузки.

Большое количество исследований в области коротко-
замедленного взрывания в 50—60-е годы (Г. И. Покров-
ский, Ю. В. Гаек, Г. М. Китач, М. Ф. Друкованый,
Ф. И. Кучерявый и др.) способствовало повсеместному
внедрению его на карьерах и значительному улучшению
качества дробления пород. При этом методе взрывания
каждый последующий взрыв воздействует на породу, на-
ходящуюся в напряженном состоянии под влиянием пред-
шествовавшего взрыва, и куски породы последующего
взрыва настигают куски предыдущего взрыва (с учетом
изменения направления движения в сторону ранее взор-
ванного заряда); при столкновении кинетическая энергия
движения затрачивается на дополнительное дробление
столкнувшихся кусков, а дальность перемещения кусков
и ширина развала уменьшаются. По сравнению с мгно-
венным взрыванием увеличивается длительность взрыв-
ного воздействия на массив: энергия сообщается ему как
бы частями за больший суммарный промежуток времени.

Дальнейшее развитие этого направления — разработка
схем короткозамедленного взрывания, при которых со-
здаются встречные направления движения кусков разру-
шенной породы, что улучшает дробление.

В конце 60-х годов в СССР для увеличения длитель-
ности действия взрыва на массив широко применяется
взрывание на горную массу, не убранную от предыдущего
взрыва. Взорванная на такую подпорную стенку в карье-
ре горная масса не теряет статического равновесия, но
прочность подвергнутого действию взрыва массива снижа-
ется до пределов, соизмеримых с усилием ковша экскава-
тора.

Длительность воздействия взрыва возрастает также за
счет увеличения протяженности заряда при взрывании
сдвоенных и строенных уступов, особенно успешном в
породах легко разрушаемых. При этом в крепких и моно-
литных породах в зажатой среде отмечается неудовлет-
ворительное разрушение породы на уровне подошвы усту-
па. Решить этот вопрос удалось на основе найденной
Г. К. Акутиным закономерности: радиус дробящего дей-
ствия взрыва достигает максимального значения в районе
инициирования заряда и уменьшается в направлении
распространения детонации.

В начале 70-х годов В. М. Комир высказал идею, что
максимальное разрушающее действие взрыва в районе
инициирования заряда обусловлено особенностями взаимо-
действия детонационной волны со стенкой зарядной каме-
ры. В районе очага инициирования детонационная волна
подходит к стенке зарядной камеры под прямым углом
(наиболее благоприятный случай передачи энергии взрыв-
ной волны в массив). По мере удаления детонационной
волны от точки инициирования этот угол уменьшается,
и удар становится как бы «скользящим». Этим можно
объяснить эффективность инициирования заряда ВВ не в
одной, а во многих точках одновременно (многоточечное
инициирование, разработанное В. Н. Мосинцом).

Управление длительностью воздействия взрыва может
быть осуществлено пространственным расположением за-
рядов. Сближение одновременно взрываемых скважинных
зарядов способствует первоочередному смыканию ради-
альных трещин по линии расположения зарядов с образо-
ванием сплошной щели; время образования щели меньше
времени достижения трещинами свободной поверхности.
Продукты взрыва через полость щели вырываются в атмо-
сферу и длительность их воздействия на породу оказы-
вается меньше времени, необходимого для дробления от-
рываемой части массива. Сближенное расположение заря-
дов в сочетании с демпфирующим действием воздушного
зазора между патронами ВВ и стенками шпура, а также
воздушных промежутков между торцами патронов ВВ
обеспечивают гладкий отрыв породы по заданному конту-
ру и сохранение прочности поверхности массива.

При замене цилиндрической зарядной полости щеле-
видной и переходе на применение плоского заряда ВВ
фронт ударной волны взрыва становится плоским. Вслед-
ствие этого с расстоянием уменьшается степень затухания
энергии на фронте волны.

... История применения взрыва в горном деле имеет
точную дату отсчета, которую сохранил протокол архива
горного суда в г. Хемнице: 8 февраля 1627 г. тиролец
Каспар Бейдель успешно использовал пороховые заряды
для проходки Верхне-Бобровой штольни на руднике в
Банской-Штявнице в Словакии. В 1632 г. с помощью
пороха ведутся рудничные работы близ Клаусталя и на
серебряных рудниках в Швеции, в 1645 г.— близ Фрей-
берга, а с 1670 г.— во многих государствах Европы.
В 1689 г. Томас Эпслей (старший) употребил порох в
Корншиских оловянных рудниках (Англия) — с этого
времени его применяют для добычи многих полезных
ископаемых. Впрочем, сведения о мирном использовании
взрыва идут от XVI в.: пороховыми зарядами был рас-
чищен фарватер р. Неман в России.

Однако первый опыт применения пороха давал недо-
статочно эффективные результаты: взрывы производились
в открытых шпурах. В 1687 г. впервые была выполнена
забойка в виде деревянной пробки. Правда, она не оказы-
вала достаточного сопротивления пороховым газам (отме-
тим, что и первые шпуры, пробуренные железным труб-
чатым буром диаметром около 75 мм, были неглубокими),
но стала неотъемлемым элементом взрывных работ.

К концу XVII в. буровой инструмент позволил делать
шпуры большей длины и меньшего диаметра. Сразу же уда-
лось увеличить пороховые заряды. Они показали несостоя-
тельность пробковой забойки. Поиски надежной забойки
привели к влажной глине, которая благодаря высокой пла-
стичности позволяла надежно закупоривать заряд в шпу-
ре. Позже в нее стали добавлять песок.
Применение пороха для дробления горных пород в
рудниках (так называемые порохострельные работы) по-
ложило конец огненной, кирковой и клиновой работе по
отделению скальных пород от массива. Порохострельные
работы воцарились как единственный метод дробления
почти на два столетия.

В горной промышленности России порох вначале ис-
пользовался для добычи руд, относительно мягкий уголь
разрушался обушком и кайлом. Незначительные масшта-
бы угольной добычи и высокая цена пороха позволяли
обходиться ручной отбойкой. Только в начале XIX в.
взрывной способ дробления (порохострельные работы)
распространяется на каменноугольные шахты. Глубина
шпуров достигла 1—1,5 м. Русский ученый А. И. Узатис
так описывает эти работы (1843): «Порохострельная ра-
бота, подобно клиновой, употребляется нередко для добы-
чи больших масс породы, обнаженной с нескольких сто-
рон врубами, проводимыми кайлою, как, например, при
каменном угле, либо одноручными небольшими шпурами,
как это встречается при разработке толстых жил либо
штоков».

Несмотря на появление динамитов, порох еще долго
применяли для отбойки угля: он обеспечивал получение
значительного количества крупных кусков угля (динами-
ты переизмельчали уголь).

В начале 60-х годов порохострельные работы в горных
породах вытесняются новыми ВВ. Одним из первых кон-
курентов пороха стал жидкий нитроглицерин. Особую
сложность представляла задача взорвать нитроглицерином
трещиноватые породы. Вертикальный шпур обмазывали
изнутри глиной, чтобы предотвратить утечку ВВ. Затем
через жестяные воронки в шпуры заливалось заранее от-
меренное в сосуде количество нитроглицерина. В заряд на
воспламенительном шнуре (стопине) опускали капсюль.
Верхнюю часть шпура доливали водой. Второй способ
состоял в том, что в нитроглицерин опускали патрон
(деревянная гильза, наполненная мелким порохом), со-
единенный со стопином. В нитроглицерин патрон погру-
жали до половины, а верхнюю его часть засыпали песком.
После этого стопин поджигался. Более сложно было с
горизонтальными и восходящими шпурами. В этом случае
в ход шли жестяные патроны, которые плотно закрыва-
лись капсюлем, входившим в патрон до половины.
В марте 1865 г. таким способом была взорвана гра-
нитная скала близ Стокгольма. Шпуры глубиной 3,4 м
вместили по 2 кг нитроглицерина. Взрывом было отбито
около 200 м3 скалы. А. Нобель широко рекламировал этот
взрыв, что значительно расширило использование нитро-
глицерина для взрывания горных пород. В августе того
же года были успешно применены крупные заряды нитро-
глицерина для отбойки пород в каменоломнях близ г. Лау-
тенталя.

Нитроглицерин с забойкой песком взрывают в каме-
ноломнях Верхнего Гарца, близ Аахена и в других частях
Германии. Это были первые, по существу, взрывные рабо-
ты на карьерах.

Особо следует отметить взрывы нитроглицерина в
крепких вязких базальтах каменоломни в Нассау (поро-
ховые заряды здесь оказались бессильны). В шпурах глу-
биной 1—2 м с помощью бикфордова шнура были взорва-
ны заряды нитроглицерина, которыми отбили глыбы объ-
емом 9—12 м3.

В подземных условиях нитроглицерин почти не при-
менялся: это было сопряжено, как правило, с необходи-
мостью укреплять стенки шпуров глиной и т. п. и други-
ми неудобствами (выделение газов, вертикальные шпуры).
Кроме того, опыты с взрыванием нитроглицерином в ка-
менноугольной шахте близ Дортмунда привели к переиз-
мельчению угля, неблагоприятные результаты были полу-
чены и при взрывании каменной соли в Страсфурте,
В 1867 г. сподвижник В. Ф. Петрушевского, Чернилов-
ский-Сокол, успешно использовал нитроглицерин для раз-
работки золотоносной россыпи на Верхне-Успенском при-
иске в Забайкалье.

Значительное расширение объемов взрывных работ в
горных породах связано с изобретением и внедрением
динамита. В 1871 г. динамиты применялись в России
для добычи цинковых руд и каменного угля. Особое зна-
чение имело употребление динамита при строительстве
первых крупных тоннелей в Альпах: Мон-Сенисского
(12 км), Сен-Готарского (15 км), Арльбергского (10 км),
Симплонского (19 км). Только благодаря взрывным рабо-
там стало возможным сооружение этих гигантских объек-
тов.

С приходом в горное дело динамита значительно упро-
стилась технология взрывных работ. Вместо камерных и
мелкошпуровых зарядов внедряются скважинные. С 50-х
годов XX в. механизируется процесс заряжания ВВ на
карьерах и в шахтах.

Ежегодно только в СССР с помощью взрыва дробит-
ся свыше 1 млрд, т горных пород. Взрывы для добычи
полезных ископаемых поглощают львиную долю ежегодно
расходуемых промышленных ВВ. Горняки Кузбасса под-
считали, что каждый год только на шахтах их бассейна
взрывают 60 млн. зарядов — в среднем 170 тыс. зарядов
каждые сутки! Эта нехитрая статистика показывает, как
важен и нужен сегодня взрыв горнякам.

Масштабы отдельных взрывов достигают значитель-
ных величин. Рекордным был взрыв в 1966 г. на карьере
«Медвежий ручей» Норильского горно-металлургического
комбината, когда зарядами суммарной массой 1500 т ВВ
было одновременно отбито 7 млн. т руды.

Основное значение взрывов — раздробить скальные
горные породы, сделать их доступными для ковшей экска-
ваторов и погрузчиков. Дробящие взрывы пришли на под-
земные горизонты шахт и рудников, на карьеры и при-
иски. Наибольшее распространение на открытых горных
разработках (карьерах) получили заряды ВВ, помещае-
мые в довольно глубокие (иногда несколько десятков мет-
ров) цилиндрические углубления — скважины. Крупная
скважина вмещает до 1 т ВВ.

Для подземных условий, как правило, применяют ци-
линдрические углубления гораздо более скромных масш-
табов — шпуры, вмещающие по несколько килограммов
взрывчатки. От умелого управления взрывом зависит рав-
номерность дробления горных пород.

Дробление скальных горных пород взрывом на карье-
рах останется основным способом подготовки их к экска-
вации в течение ближайшего десятилетия. Поэтому перво-
степенной представляется задача гарантированного по ка-
честву интенсивного взрывного дробления руд, что даст
возможность применить конвейерный транспорт, т. е.
практически перейти к поточной технологии горных работ.

Степень дробления влияет и на схему переработки
горных пород на обогатительной фабрике. При достаточ-
но мелком измельчении взрывом отпадает необходимость
в крупных дробилках, процесс механического дробления
можно осуществлять не в три стадии, как обычно, а в
две. Все эти факторы предопределяют огромное значение
интенсификации взрывного дробления; средства к тому —
внедрение новых ВВ, устройств и методов взрывания.

В последнее десятилетие дробление значительно ин-
тенсифицировалось, исчезли негабаритные, превышающие
размер ковша экскаватора, куски породы. Однако ни на
одном карьере не удалось полностью соблюсти регламен-
тацию размерности этих кусков, что позволило бы перей-
ти к поточной технологии. В отдельных случаях, правда,
получали пригодную для конвейеров мелкую массу, но
естественно, что для внедрения поточной технологии не-
обходимо прежде всего постоянство процесса.

Изучение состояния науки о действии взрыва в твер-
дой среде и детальный анализ показателей взрывной от-
бойки горных пород позволили Л. И. Барону выдвинуть
в 1957 г. взрывное дробление как самостоятельную про-
блему горного дела и предложить основные пути ее раз-
работки: «изучение физических основ процесса дробле-
ния, изучение и оценка физико-механических свойств
горных пород (объектов взрывания), изучение и оценка
ВВ в отношении их дробящего действия, изучение и оцен-
ка влияния способов и параметров взрывания на дробя-
щее действие взрыва, изучение методики измерения и
оценки кусковатости, а также установление рациональной
степени дробления горных пород взрывом для различных
условий».

Известно, что одна из основных трудностей при про-
ектировании взрывного дробления — нестабильные свой-
ства взрываемых горных массивов. При этом наибольшие
вариации свойств осадочных горных пород прослеживают-
ся в вертикальном направлении: так шло их напластова-
ние, образовывался «слоеный пирог» земной коры из раз-
нопрочных слоев известняка, мергеля, глины и т. п. Со-
вершенно очевидно, что, имея перед глазами разрез зем-
ной толщи высотой 10—15 м, можно с гораздо большей
рациональностью расположить заряды ВВ не вертикаль-
но, а горизонтально, вдоль однородных слоев породы.

Для перехода на новую технологию взрывных работ
потребуется гладкий забой, в котором будут пробурены
скважины. Следовательно, отказаться полностью от вер-
тикальных скважин нельзя: они должны быть пробурены
по контуру отрываемого взрывом блока и взорваны по
методу контурного взрывания — с образованием гладкой
поверхности забоя,
Второе, не менее важное назначение контурных сква-
жин — получение достоверной информации о строении и
свойствах пород. Система датчиков в скважинах и на по-
верхности подлежащего «обуриванию» горизонтальными
скважинами забоя даст подробную информацию о физи-
ческих параметрах массива. С помощью электронно-вычи-
слительной техники будет проведен расчет зарядов, нуж-
ных для дробления массива до кусков заданной крупно-
сти, и рассчитана сетка расположения скважин.

Ясно, что для бурения потребуются принципиально
иные агрегаты, осуществляющие многомашинное, про-
граммированное на оптимальный режим, бурение, зало-
жение зарядов, подготовку к взрыву. Использование го-
ризонтальных цилиндрических зарядов весомо повысит
КПД взрыва. Ведь массив практически останется на ме-
сте, а энергия, расходуемая в обычных взрывах на бес-
полезное перемещение горных пород (ухудшающее, кста-
ти, технологию горных работ), полностью «переключится»
на дробление. Благодаря рациональной очередности взры-
вания можно будет получить и гладкую подошву уступа.

В неоднородных по прочности породах взрыв обога-
щает горную массу в забое за счет лучшей дробимости
«слабых» горных пород по сравнению с прочными. При
взрыве слабые включения переходят в мелочь, например
до размера куска в 150 мм. Этот поток отсеивается пе-
ред поступлением в первую (самую крупную) дробилку
фабрики, выпускающую щебень определенной прочности,
что значительно снижает затраты на переработку. Под-
считанный на известняковых карьерах Калужской обла-
сти коэффициент взрывного обогащения при рациональ-
но организованных взрывных работах превышал коэффи-
циент механического обогащения. Отличные условия для
внедрения метода имеются и на рудных карьерах цвет-
ных металлов.

Особое место взрыва — при добыче нефти и газа, из-
влечения артезианской воды, взятии проб из скважин на
больших глубинах. В глубоких (иногда по нескольку ки-
лометров) разведочных скважинах он помогает взять об-
разцы горных пород, достичь максимальной отдачи и
«приемистости» пластов нефти, сократить сроки бурения,
провести опробование и освоение скважин.

Предположим, что нефтяники пробурили разведочную
скважину глубиной 1000 м. Теперь нужно получить исчер-
пывающую информацию о нефтеносности, газоносности,
водоносности пластов, их литологическом и минералоги-
ческом составе, физических свойствах горных пород. Как
взять пробы с различных глубин: 300, 500, 700, 800, 900
и 1000 м? Для этого на кабеле в узкое двухсотмилли*
метровое жерло скважины опускается специальный при-
бор — боковой стреляющий грунтонос. Он снабжен поро-
ховым зарядом. На нужной глубине грунтонос останавли-
вают, по кабелю подают электрический ток к заряду.
Взрыв... и грунтонос вонзается в толщу, вбирая в себя
образец (керн) породы для испытаний.

В конце XIX в. на нефтяных промыслах России впер-
вые были проведены взрывные работы в скважинах (тор-
педирование) с целью увеличить нефтеотдачу пластов
(в последние годы с помощью взрыва чаще вскрывают
водоносные горизонты). При вскрытии нефтяного пласта
очень важно создать в пласте трещины, возможно боль-
шие по протяженности. В 50-х годах, таким образом, были
успешно освоены нагнетательные скважины в Туймазин-
ском районе. Взрыв в этих случаях осуществляется тор-
педой-снарядом длиной до 1,5 м.

В конце 1912 г. на промысле «Чемпион» инженер
Г. Невский впервые применил взрывной метод увеличе-
ния дебита нефти (для отобранных скважин). Одновре-
менно такие работы были проведены в США. Заряды
ВВ весили свыше 50 кг. Первые заряды помещались в
оболочку из железа толщиной 2 мм и опускались в сква-
жину на тросе. Благодаря расширению на дне скважины
они собирались в кучу и заряд достигал иногда 200 кг и
больше.

Значительна роль взрыва при ликвидации аварий в
скважинах. На большой глубине буровой инструмент «при-
хватывает», как говорят специалисты, т. е. на него обва-
ливается порода из стенок скважины, заклинивает доло-
то, бурильная колонна «прикрепляется» к стенке скважи-
ны. Устранить такие аварии обычными способами стоит
дорого, в некоторых случаях из-за них погибает вся сква-
жина.

Применяется несколько способов взрыва для ликвида-
ции аварий. Можно, например, отвинтить колонну, после-
довательно ослабляя резьбовые соединения (она кратко-
временно разгружается от массы расположенных выше
труб, и одновременно к колонне прикладывается обрат-
ный вращающий момент) на разных глубинах (сверху
вниз). Процесс реализуется путем взрывания торпеды.

При другом способе, взрыв заряда, перекрывающего
всю длину зоны прихвата или расположенного над доло-
том, образует ударную волну. Она вызывает движение
материала (образовавшего прихват), в результате чего
сцепление с ним инструмента ослабляется. И наконец,
можно просто взрывом оборвать трубы в скважине; иног-
да это единственный способ спасти ее.

В последние годы взрыв широко используют для очи-
стки фильтров и фильтровой зоны водяных скважин. Реже
он применяется с этой целью и на нефтяных скважинах.
Фильтры (с трубчатым или стержневым каркасом) уста-
навливают для организации нормального (без выноса пе-
ска) поступления жидкости в скважину (на нефтяных
скважинах чаще пользуются перфорационными отвер-
стиями в трубах). При эксплуатации поверхности фильт-
ров засоряются и зарастают, что резко снижает дебит
скважин.

Против засоренного фильтра устанавливают торпеду.
Взрывная волна, проходя через фильтрующую поверх-
ность, раскалывает осадок и сбивает его в затрубное про-
странство и на забой. Этому способствует и движение
жидкости из скважины в затрубное пространство, выз-
ванное расширением взрывных газов и обратное ее дви-
жение в ствол скважины при «схлопывании» образовав-
шегося газового пузыря. Постепенно газовый пузырь уга-
сает, начинает пульсировать с затухающей амплитудой.
Но этих пульсаций оказывается достаточно для очистки
фильтра. Взрывная очистка фильтров позволила увели-
чить дебит скважин минимум вдвое, в отдельных случа-
ях он возрастал многократно (например, с 16 до 97 или
с 18 до 90 т в сутки).

С. А. Ловлей разработан метод взрывного восстанов-
ления дебитов скважин путем установки внутри старого
(не пропускающего жидкости) фильтра нового, изготов-
ленного из прочных материалов. При взрыве заряда, раз-
мещенного по центру нового фильтра, ударная волна,
пройдя через прочный фильтр, разрушает старый и от-
крывает каналы для движения жидкости из пласта в сква-
жину.

Взрыв давно применяется в строительстве благодаря
способности переносить и укладывать в заранее рассчи-
Рис. 5. Схема развития взрыва на выброс (по М. А. Садовскому
и В. Н. Родионову)

1 — полость, заполненная газом; 2 — ударная волна; 3 — выбрасываемая
раздробленная горная порода; 4 — взрывная полость

тайное место одновременно десятки тысяч кубических мет-
ров грунта. Такие взрывы, названные направленными,
успешно заменили экскаваторы и автосамосвалы при вскры-
тии месторождений полезных ископаемых, возведении
плотин, сооружении каналов, профилировке дорожных
трасс в сложнопересеченной местности. В отличие от
обычного подземного взрыва, когда свободная поверхность
горизонтальна и выброс грунта происходит равномерно
относительно оси воронки выброса, при направленном
взрыве большая часть грунта выбрасывается перпендику-
лярно наклонной поверхности (рис. 5).

Как правило, взрыв производится в два приема. Сна-
чала взрывают один небольшой заряд. При этом созда-
ется новая свободная поверхность, имеющая больший на-
клон к горизонту, чем первоначальная. Затем взрывают
основной заряд, который выбрасывает грунт в желаемом
направлении.

Для направленного взрыва характерен повышенный
расход ВВ, превышающий обычный на дробление в 5—6
раз. Определяющим параметром является не только энер-
гия, но и взрывной импульс. В случае геометрически по-
добных направленных взрывов можно принять, что им-
пульс взрыва подчиняется также простому закону подо-
бия.

К моменту завершения процесса расширения камуф-
летной полости при взрыве химического ВВ в крепких
породах энергия продуктов взрыва достигает 25—30%
полной энергии взрыва, в слабых породах — 15—20%. При
ядерных взрывах в широком диапазоне грунтов величина
этой энергии составляет 10—20%.
В условиях камуфлетного взрыва радиусы зоны раз-
рушения породы в несколько раз превышают размеры
взрывной полости. Если взрыв производится на глубине
меньшей, чем радиус центральной зоны разрушения, то
разрушения достигают свободной поверхности. Наличие
свободной поверхности приводит к асимметрии не только
полости, но и зоны разрушения: в области, прилегающей
к обнажению, дробление и деформация среды более ин-
тенсивны. Это объясняется в основном перемещением
грунта в направлении к свободной поверхности.

Зона разрушения в силу движения породы существен-
но вытягивается в сторону свободной поверхности. Отко-
ловшиеся слои поднимаются вверх по законам баллисти-
ки, образуя щели под свободной поверхностью грунта.
При взрывах на небольшой глубине отколовшиеся слои
грунта могут обладать достаточным запасом кинетической
энергии, чтобы вылететь из зоны откольного действия.

Если энергии газообразных продуктов взрыва, заклю-
ченных в полости, достаточно, чтобы преодолеть сопротив-
ление разрушенной породы и поднять ее на высоту, со-
измеримую с глубиной заложения заряда, то происходит
выброс и образуется воронка. Этому способствует смеще-
ние грунта, вызванное волной сжатия. Однако во мно-
гих случаях, особенно при мягких породах, волна сжатия
играет в процессе выброса вспомогательную роль — обе-
спечивает нарушение связей между частицами массива.

На следующей стадии развития процесса выброса под
действием давления газообразных продуктов взрыва уско-
ряется движение грунта, расположенного между полостью
и свободной поверхностью. За счет изменения потенци-
альной энергии сжатых продуктов взрыва изменяется ки-
нетическая энергия выбрасываемого грунта. Условно
можно выделить две причины возрастания кинетической
энергии грунта. Во-первых, наличие свободной поверхно-
сти ограничивает прирост массы грунта, вовлекаемого в
движение. Во-вторых, ускоренное движение грунта в на-
правлении к свободной поверхности вызывает асиммет-
ричный рост полости. В результате в сторону свободной
поверхности продукты взрыва сообщают горной массе
большую кинетическую энергию, чем в других направле-
ниях.

Степень возрастания кинетической энергии выбрасы-
ваемого грунта зависит от глубины заложения заряда.
С увеличением глубины уменьшается рост скорости грун-
та, связанный с расширением газообразных продуктов
взрыва и соответственно величина его кинетической энер-
гии. Определенная доля энергии затрачивается на преодо-
ление сцепления выбрасываемой породы с окружающим
массивом. Образуется характерный купол поднимающегося
грунта. По мере подъема купола толщина его свода
за счет увеличения геометрической длины выбрасывае-
мого слоя породы уменьшается. При своем дальнейшем
движении купол начинает разрушаться, образуя систему
летящих кусков. К моменту полного разрушения купола
передача энергии продуктов взрыва куском горной породы
практически не осуществляется.

Заключительная стадия — это инерциальный разлет
грунта в поле силы тяжести. Дальность разлета опреде-
ляется запасом кинетической энергии кусков грунта,
углом их вылета и силой сопротивления воздуха.

Масштабы направленных взрывов предопределили не-
обходимость затраты высоких энергий, а следовательно,
больших зарядов ВВ. Такие заряды, как правило, раз-
мещают в подземных камерах (отсюда название — камер-
ные заряды).

В последние годы советскими учеными разработан и
успешно применен новый вид зарядов для направленного
выброса — плоские заряды, которые представляют собой
систему линейных зарядов, уложенных в параллельных
наклонных штольнях или скважинах.

Эффект взрыва заряда, заложенного в подземную ка-
меру, известен человеку издавна. Можно привести немало
примеров, когда направленные взрывы использовались в
военно-инженерных работах в ходе боевых действий.

Одно из первых упоминаний о подземных пороховых
фугасах — этих прямых родоначальниках камерных заря-
дов — относится ко временам осады г. Негропонте (1472).
С особым успехом минные пороховые заряды применя-
лись испанским полководцем П. Наваррским в 1500 г.
при взятии замка Св. Георгия на о. Кефалония (1500)
и двух замков близ Неаполя (1503). Турки эффективно
использовали минные фугасы при осаде Родоса (1551—
1552). В этот период появляются первые фугасы для обо-
роны от штурма.

В 1552 г. Иван Грозный осадил Казань. Вначале рус-
ские войска овладели р. Казанкой, отрезав татар от воды.
Но за городскими стенами протекал ключ. Под него царь
приказал подкопать мину. Воевода Василий Серебряный и
Алексей Адашев с англичанином Бутлером (по прозва-
нию Розмысл) за десять дней прокопали 30 саженей и за-
ложили 11 бочек с порохом (около 1 т). Взрыв не толь-
ко засыпал родник, но и выломал часть городской стены.
Но татары отбили атаку, заделали пробой в стене, на-
чали рыть в городе колодцы.

Тогда царь приказал начать генеральный подкоп —
сразу в двух местах. Одну большую галерею, почти в
20 м длиной, повели под крепостную башню. Другую,
на глубине 15 м, повели под крепостным рвом, напол-
ненным водой, к городским воротам. Через 39 дней обе
галереи главного подкопа были готовы. В них заложили
по 4 т пороха.

2 октября 1552 г., едва взошло солнце, грянул первый
взрыв, разрушивший башню, и тотчас второй, сокрушив-
ший ворота. Русские с двух сторон хлынули в город.
К полудню Казань была взята.

Подземные мины стали грозной силой и были приня-
ты на вооружение не только наступавшими армиями, но
и осажденными. Так, подземно-минная война успешно ве-
лась русскими в 1581—1582 гг. под Псковом во время
осады его Стефаном Баторием, в 1601 г.— в Смоленске.

Работы по крупным минным зарядам проложили до-
рогу для осуществления камерных зарядов в скальных
породах.

Во второй половине XIX в. для укрепления берегов и
постройки молов в гаванях Средиземного моря успешно
использовали так называемые исполинские мины (т. е.
камерные заряды массой в десятки тонн бризантного ВВ)
для отбойки строительного камня. Одновременно отбива-
лось от массива 10—20 тыс. м3 скальных горных пород.
В качестве примеров можно назвать карьеры для порта
Фриуль (близ Марселя), Систиана (близ Триеста), Фиум
и Голихед.

В Фриуле в 1851 и 1857 гг. были взорваны порохо-
вые камерные заряды общим весом 32,47 т пороха, что
позволило отбить 100 тыс. м3 породы.

В Систиане были взорваны пороховые заряды в 13,1 т
(выход 35 тыс. м3 камня), 17,7 т (около 50 тыс. м3)
и 30 т (70 тыс. м3 камня). В последних двух случаях
был большой выход негабарита.
В Голихеде масса зарядов была от 270 до 9500 кг пороха.
Наименьший удельный расход был при взрыве заряда в
6 т, что дало выход 30 тыс. м3 камня.

Немаловажно отметить, что в этот период радикально
совершенствуются средства для бурения шпуров: в 1857 г.
была создана первая пневматическая буровая машина, а в
1864 г.— первый станок алмазного бурения.

Наиболее значительными по масштабам были взрыв-
ные работы в Нью-Йоркской гавани. Опасности, которые
таили в себе скопления скал, загромождавших вход в
Нью-Йоркскую гавань, лучше всего подчеркивали назва-
ния рифов: «Ворота водоворотов», «Садомские ворота»,
«Адские ворота». Лейтенанты Девис и Потер еще в 1848 г.
предлагали уничтожить все эти ворота взрывами. Пол-
ный проект взрыва скал был представлен американским
генералом Джеймсом Ньютоном в 1860 г. и утвержден
Конгрессом.

Вертикальные шпуры в подводных камнях бурили с
барж, причем от подводных течений скважины защищал
специальный открытый сверху колокол. Бурение осуще-
ствлялось ударным способом, вес снаряда составлял
350 кг, диаметр скважины 150 мм. Заряжение скважин и
монтаж электрической сети выполняли водолазы.

В августе 1869 г. начались работы по уничтожению
рифа, имевшего длину 232 м, а ширину — около 90 м.
Была сооружена шахта глубиной 36 м, включавшая вер-
тикальный ствол и систему из 10 штолен (длина отдель-
ных составляла 100 м). Общая протяженность выработок
2,25 км. Оптимальным являлся вариант взрыва одного
или двух мощных сосредоточенных зарядов, однако, опа-
саясь сейсмического действия взрыва, Д. Ньютон сократил
вес зарядов, но увеличил их число.

24 сентября 1876 г. был произведен взрыв. Сумма ВВ
составила 23 641 кг при среднем расходе 0,47 кг/м3, ко-
торые располагались в 3680 буровых скважинах. В основ-
ном (60% веса) ВВ представлял динамит.

Затем приступили к уничтожению рифа «Адские воро-
та». Были проведены 2 вертикальных ствола и пробиты
галереи (сечением 3X3 м) на 3 этажах (всего 68 гале-
рей общей длиной 6500 м). Заряды располагались в шпу-
рах диаметром 60 мм и длиной до 3 м; величина заряда
в шпуре около 9 кг. Это был первый удачный пример
применения шпуров увеличенного диаметра в подземных
условиях. Огромным достижением явилось использование
«симпатической передачи взрыва».

В качестве ВВ был применен реккарок — он оказался
более бризантным, чем динамит, стоил вдвое дешевле и
хранить его большие количества можно было безопасно:
смешивание компонентов производили непосредственно
перед взрывом.

Утром 10 октября 1885 г. все крыши высоких зданий
Нью-Йорка и набережная на 2 км по обе стороны от
«Адских ворот» были усеяны людьми, ожидавшими бес-
примерного в истории взрыва подводного скалистого рифа,
на который было израсходовано свыше 120 т ВВ и разме-
щено 13 286 зарядов. Взрыв ожидался не без страха: до-
мохозяйки снимали со стен зеркала, привязывали к сте-
нам мебель, укладывали посуду.

В 11 ч 13 м 12-летняя дочь генерала Ньютона замк-
нула электрическую цепь. Взрыв поднял в воздух свыше
200 тыс. м3 скальных пород. Вода выплеснулась огром-
ным шлейфом длиной 400 м на высоту 60 м. Опасения
горожан были напрасны — город не пострадал, а путь в
гавань из Атлантического океана сократился на 12 ч.

В Европе с успехом взорвали подводные скалы на
р. Рейне между Бингеном и Сан-Гоаром. Динамит был
заложен в шпуры, пробуренные под водолазным коло-
колом.

Для подготовки взрыва подводных скал на р. Дунае
(у Железных Ворот) были использованы буровые суда.
На них было установлено несколько рядов перфораторов
(8 шт.), приводимых в движение паром.

В 1924 г. в Киркенессе (Норвегия) был произведен
один из первых крупных взрывов камерного заряда для
добычи руды. Зарядом в 50 т ВВ было отбито 350 тыс. т
РУДЫ.

В России развитие промышленных взрывных работ на-
чалось после Великой Октябрьской социалистической ре-
волюции. В 1920 г. оставшиеся после мировой войны ВВ,
срок хранения которых истек, стали широко применяться
для валки леса с целью заготовки дров. Так, с помощью
ВВ молодая Советская республика начала борьбу с топ-
ливным кризисом.

Отрезанные от угольного Донбасса армиями белых за-
воды и фабрики революционного центра задыхались от
топливного голода. Военные подрывники, объединенные
в команды под руководством В. А. Ассонова, с помощью
военно-инженерных ВВ, оставшихся от мировой войны,
заготавливали пневое топливо: с апреля 1920 г. по октябрь
1921 г. было выкорчевано 1,3 млн. пней. Один из первых
научно-технических журналов нашей страны «Техника и
снабжение Красной Армии» в 1923 г. писал, что Взрыв-
сельпром, организатором и руководителем которого был
профессор М. Я. Сухаревский, «проводит: корчевание пней
для очистки вырубок, добывание пневого топлива и осмо-
ла для сухой перегонки дерева, глубокое рыхление поч-
вы, освобождение пашни от валунов, рытье канав в каме-
нистом или мерзлом грунте, осушку болот, плантаж (омо-
ложение) садов, борьбу с оврагами, строительные работы
с каменистым и мерзлым грунтом, добывание строитель-
ного камня, рытье котлованов для фундаментов, разру-
шение негодных металлических, каменных и деревянных
сооружений и фундаментов как под водой, так и на по-
верхности земли».

Взрывной способ корчевки пней и дробление валунов
широко применялись также для расширения пахотных
площадей. На щебенистых грунтах Крыма и Северного
Кавказа взрывы глубоко рыхлили (плантаж) почву под
виноградники.

Первый массовый взрыв на сброс в нашей стране
был произведен в 1929 г. на строительстве южной части
Турксиба: взрывом камерного заряда весом 5,75 т ВВ был
обрушен утес Огуз-Окурген.

В январе 1931 г. в отрогах горы Казбек заряды ве-
сом около 22 т обрушили на площадку Аршанского за-
вода 150 тыс. м3 андезита. Этот взрыв провел Н. Я. Зо-
лотарев. Любопытно отметить, что над зарядами ВВ в
штольнях была оставлена воздушная подушка высотой
80 см.

Интересно была решена задача расширения Волчано-
Исадской прорвы р. Оки в 570 км от г. Горького. Спрям-
ление реки избавляло от петли длиной 40 км, которую
она делала в этом месте. Требовалось реконструировать
ее левый берег, сложенный в основном тяжелой вязкой
глиной. Он не поддавался разработке экскавационной тех-
никой и пришлось прибегнуть к взрыву.

На участке длиной 120 м и шириной 20 м было за-
ложено 68 шурфов (каждый глубиной в 3 м) четырьмя
рядами параллельно продольному стволу проектного про-
122
филя. В феврале 1931 г. был проведен взрыв (5,3 т ам-
монита), выбросивший около 5 тыс. м3 грунта. В ре-
зультате образовался канал (длиной 120 м и шириной
21 м) с исключительно ровным дном.

Спустя два года на Бархатном перевале массовым
взрывом зарядов (весом 257 т) на выброс была продела-
на выемка, позволившая проложить дорогу к богатому
Сучанскому (ныне Партизанское) месторождению. Под-
готовкой и проведением взрыва руководили А. Н. Самоду-
ров и Н. Н. Папоротский.

Постепенно взрыв все чаще и чаще становился глав-
ным исполнителем работ по вскрытию месторождений по-
лезных ископаемых. Например, в районе Воронцовского
рудника (Урал) железная руда залегала в недрах в виде
крутопадающего штока диаметром около 80 м, который
отделяли от поверхности около 20 м наносов. Площадь
месторождения была сильно заболочена и непроходима
для экскаваторов. В мае 1935 г. 95 т ВВ, уложенных в
12 шурфов, подняли в воздух и переместили в сторону
30 тыс. м3 пород. Образовавшиеся две траншеи открыли
доступ к рудному телу. За этим взрывом последовали
другие: на Подольском карьере, Тихвинском месторожде-
нии бокситов, Коунрадском меднорудном месторождении
и т. д.

В 30-е годы геологи обнаружили недалеко от Челябин-
ска угольные пласты. Они располагались так близко к
поверхности, что, сняв верхние слои горных пород, можно
было начинать черпать «солнечный камень». Полтора года
маленькие экскаваторы (больших тогда еще не было) вы-
бирали грунт, прокладывали первую траншею, чтобы от-
крыть карьер. И вот тогда родилось предложение фор-
сировать эти работы путем направленного взрыва. Пред-
лагалось взорвать сразу 1800 т аммонита в 36 минных
камерах.

В один из дней 1936 г. на воздух взлетели пласты
коркинских песчаников и сланцев. Это был произведен
самый крупный по тому времени взрыв. Взору горняков
открылась великолепная траншея, на километр уходив-
шая вдаль. Верхняя ширина ее достигала 80, глубина —
20 м.

Обнажились и стали доступными угли. Вместо двух
лет, необходимых для обычных вскрышных работ, на них
ушло всего четыре месяца.
В 1935—1940 гг. в нашей стране было проведено око-
ло 200 взрывов с применением крупных камерных заря-
дов. Их широкое распространение потребовало уже тогда
решения важных вопросов о влиянии удаления центра
тяжести выбрасываемой массы от поверхности и необхо-
димой дополнительной энергии взрыва для перемещения
центра тяжести до дневной поверхности. Были начаты
работы и в области расчета сейсмически безопасных рас-
стояний от места взрыва.

В последнее десятилетие в СССР с помощью взрыва
сооружено несколько уникальных плотин. Наиболее круп-
ная из них — в урочище Медео. Первый взрыв прозву-
чал в 1966 г. неподалеку от Алма-Аты, где пролегло ухо-
дящее в Заилийское Алатау живописное ущелье. Его кру-
тые, обрывистые склоны усеяны дикими яблонями и
абрикосовыми деревьями, а выше — царство красавицы
тянь-шаньской ели. Если смотреть на ущелье сверху, с за-
снеженной соседней вершины, то внизу видны две сереб-
ристые ленты: автодорога, что ведет в Медео, и своенрав-
ная бурная р. Малая Алмаатинка. Можно бесконечно дол-
го любоваться красотой могучих, неприступных гор,
сверкающих на солнце белоснежными шапками, слушать
неумолчный шум веселой реки. И никак не придет на
ум, что это ущелье может таить угрозу.

Это случилось в начале 20-х годов, когда стихийное
бедствие — сель хлынул из верховьев стремительных гор-
ных рек. Устремившись по ущелью в долину со скоро-
стью больше 10 км/ч, сель тогда выплеснул 3 млн. т
скальной породы: лавина смела на своем пути несколько
сот домов, унесла десятки человеческих жизней.

Не каждый представляет себе, что такое сель. И на
самом деле, качественная картина селя в каждом случае
индивидуальна: в одном случае это огромные валуны,
переносимые потоком мутной воды, в другом — густое гря-
зекаменное месиво. Скорость движения селя достигает
5—7 м/с. Сель «живет» обычно несколько часов, а затем
затихает на годы, а то и десятилетия.

Сели коварны и беспощадны. Они в большинстве слу-
чаев приходят вечером или ночью. Это имеет свое объяс-
нение. Обычно в жарких горных районах летом с утра
бывает безветрено и ясно. За день неравномерное нагре-
вание солнцем земной поверхности, испарение и другие
факторы приводят к образованию туч. Поэтому осадки
выпадают большей частью во второй половине дня. А сели
возникают после выпадения осадков.

Сель набирает силу днем и ночью, сутки за сутками,
зимой и летом. «Питают» сель процессы разрушения на
горных склонах. Особенно сильно скальная порода разру-
шается при замерзании и оттаивании воды, попавшей в
трещины. Ведь лед занимает почти на 9% больший объ-
ем, чем вода. В осенне-весенние периоды происходят мно-
гократные превращения воды в лед и обратно, особенно
в южных широтах, где в феврале-марте температура днем
на солнце поднимается до 20—25° выше нуля, а ночью
опускается до минус 10—15°. Иногда даже за один только
год скальные трещины так расширяются, что поверхность
склона полностью разрушается. Помимо механического
выветривания, в природе постоянно происходят также
процессы химического и органического выветривания.

Год за годом разрушаются горные склоны. Продукты
разрушения в виде скальных обломков, вывалов, осыпей
или ледниковых морен либо скатываются по крутым скло-
нам в русла горных ущелий, либо остаются лежать на ме-
сте, пока их не смоет ливнем или водами, образующи-
мися при таянии снегов или ледников на горных скло-
нах. Вовлечь в свое движение накопившуюся на склонах
и в руслах массу обломочного материала может лишь та-
кой ливень (или такой интенсивности снеготаяние), ко-
торый способен создать скорость, достаточную для транс-
портирования этой массы. Так формируются водокамен-
ные селевые потоки.

Грязевые и грязе-каменные сели образуются и дви-
жутся несколько иначе. Для формирования грязевого по-
тока необходимо наличие на горных склонах не только
скальных, но и глинистых грунтов: суглинков, глин, мер-
гелей, глинистых сланцев. Такие грунты способны на-
сыщаться водой. Она либо притягивается к этим мелко-
дисперсным частицам, образуя вокруг них гидратные
пленки, либо попадает в крупные поры между грунто-
выми частицами и остается там «пленницей». Кроме того,
при формировании грязевых и грязе-каменных селей про-
исходит постепенное насыщение водой грунтовых масси-
вов или осыпей, образованных глинистыми сланцами.
Процессы выветривания продолжают свою работу, вода
насыщает и утяжеляет массивы, подготавливая их к от-
рыву и движению вниз. Наконец они приходят в состоя-
ние неустойчивого равновесия. Теперь достаточно прило-
жить небольшую дополнительную силу, чтобы началось
движение.

Начав движение, сель набирает скорость, накаплива-
ет кинетическую энергию, захватывает и вовлекает в свой
поток находящиеся на его пути валуны, деревья и вы-
рывается в долину. В частности, толчком, определившим
начало Иссыкского селя 1963 г., явилось интенсивное
таяние ледников в ущелье одного из притоков Иссычки
(Жарсэя).

При движении грязевых и грязекаменных селей пере-
нос крупных обломков и валунов осуществляет сама гря-
зевая масса, обладающая по сравнению с водой значи-
тельно большей транспортирующей способностью.

Итак, сель готовился к прыжку в русло р. Малая
Алмаатинка. Специалисты торопили со взрывом — множе-
ство фактов предвещало, что сель набрал силы. В раз-
работке проекта взрыва приняли участие крупнейшие уче-
ные-взрывники — М. А. Садовский, М. А. Лаврентьев,
Н. В. Мельников, Г. И. Покровский, М. М. Докучаев.

Заряды расположили по правому склону в два ряда —
это обусловливалось выпуклой формой склона (рис. 6)'.
Первый ряд из четырех зарядов взрывался на 4 с рань-
ше второго (с одним основным зарядом весом в 3604 т).
Взрыв этих четырех зарядов был необходим для создания
выемки, которая ограничивала бы (по ширине плотины)
разброс породы, взорванной основным зарядом. Всего в
камеры было уложено около 5250 т ВВ. 19 октября за-
ряжание камер закончилось и из опасной зоны в специ-
ально подготовленные помещения было эвакуировано на-
селение, вывезены имущество и животные.

21 октября, в 11 ч дня, начальник минной станции
нажал кнопку взрыва. Заряды ВВ взрывались неодновре-
менно: первоначальное действие меньшего — вспомога-
тельного — заряда весом 1690 т (он был взорван первым)
проявилось в том, что нижняя часть горы вспучилась.
Примерно через 2 с в теле ее появились сквозные тре-
щины, через которые начали прорываться струи раска-
ленного газа. Прорыв основной массы газов вспомога-
тельного заряда в атмосферу произошел на третьей се-
кунде после взрыва. Начальная скорость движения поро-
ды составила 25—30 м/с, а высота подъема ее над уровнем
штольни равнялась 60—80 м. После первой очереди взры-
Рис. 6. Расположение штолен п
камер для размещения зарядов:

1	— контур правого склона до
взрыва;

2	— контур (проектный) плотины
после взрыва правого склона;

3	— проектный контур плотины;

4	— контур (проектный) плотины
после взрыва левого склона.

Внизу — план расположения што-
лен и камер в правом склоне.
(а — разрез; б — план)

ва, когда образовался довольно крутой откос, началось
оползание верхней части склона горы, расположенной не-
посредственно над основным зарядом. Прорыв газа основ-
ного заряда в атмосферу наблюдался примерно через 7 с
после нажатия кнопки.

Основной заряд весом 3600 т взорвался, как показали
записи сейсмографов, через 3,56 с после вспомогательно-
го взрыва. Из этого следует, что процесс разламывания
горы и образования сквозных трещин длился около 3,5 с.

Прорыв газов из котловой полости основного заряда
произошел в сторону плоскости обнажения, созданной
первым взрывом. Основной заряд в течение 3,5 с «рабо-
тал» в условиях герметичности камеры. За это время
основная доля энергии взрыва была передана грунту.

После прорыва газов основного заряда в атмосферу
верхняя часть склона горы быстро поползла вниз. Черное
с желтыми подпалинами облако поднялось над новой
плотиной, устремилось вверх и постепенно рассеялось.
Полгода спустя, 3940 т ВВ «надстроили» плотину еще на
30 м, доведя ее высоту до 93 м. Плотина ждала провер-
ки шесть с половиной лет.

Селевой поток 15 июля 1973 г. был уникальным по
мощности. Его объем вдвое превосходил объем знамени-
того селя 1921 г. Первое препятствие поток встретил в
2 км ниже истока. Там, у метеопоста Манжилки, где
русло реки становится похожим на каньон, стояла запру-
да высотой 6 м, предназначенная для задержки твердых
материалов, сносимых водой. Эта запруда не выдержала
напора, и 30—40 тыс. м3 селя, прорвав ее, за 3—4 мин,
выплеснулись в узкое русло реки. В 5—6 раз увеличи-
лась мощь потока — она достигла 150—180 м3/с. Вода
вышла на 10-километровый участок реки, где борта русла
сложены из легкоразмываемого рыхлого материала. По-
ток увлек этот материал.

Ниже он встретил еще одну запруду — сквозную ме-
таллическую, расположенную у турбазы «Горельник». Она
была тут же разрушена, несмотря на то, что ее удержи-
вали стальные тросы, забетонированные в дно русла.
Встреча потока с металлической преградой привела к мгно-
венному повышению уровня селя. Сооружения, воздвиг-
нутые для защиты от селя, сыграли обратную роль —
помогли ему набрать силу! К высокой плотине сель до-
ставил 3 млн. м3 грязекаменного материала. Крупнейшая
селезащитная плотина с честью выдержала испытание.

В хронологическом порядке список плотин, воздвиг-
нутых направленным взрывом, возглавляет плотина через
р. Терек. В 1959 г. взрывом склона правого берега было
перекрыто русло реки. Объем тела плотины 50 млн. м3,
высота 15 м.

В 1966 г. направленным взрывом создали верховую
перемычку Нурекского гидроузла на р. Вахш. Перекрыть
могучий и полноводный Вахш обычными методами не
представлялось возможным. Взрыву поручалось бросить в
русло реки 146 тыс. м3 камня (для перекрытия русла и
возведения упорной призмы), 222 тыс. м3 песчано-граве-
листых грунтов (для переходной зоны) и около 151 тыс. м3
супеси (для создания водонепроницаемой части перемыч-
ки) . Взрыв поднял в воздух феноменальное количество —
свыше полумиллиона кубометров камня и гравия и сбро-
сил тяжесть в узкий каньон реки, наглухо перекрыв ее
русло. Специалисты отметили, что и после паводка пере-
мычка не изменила своего внешнего вида, а фильтраци-
онный расход воды через тело перемычки оказался в 5 раз
меньше проектного (всего 200 л/с). Этот пример — ин-
тересный и оправдавший себя опыт сброса взрывом боль-
ших объемов заранее заготовленных грунтов.

Спустя два года с помощью направленных взрывов
на том же Вахше была возведена напорная плотина Бай-
пазинского гидроузла высотой 65 м. Прочность плотины
оказалась безупречной. Взрыв, подготовленный за четыре
месяца, сэкономил строителям 2 года и в 27 раз удеше-
вил строительство.

В Узбекистане наблюдался необычно сильный паводок
на р. Ангрен. Сметая на своем пути все преграды, вода
прорвалась в овраг, перекрытый дамбой: она прибывала
с каждой минутой, угрожая смести дамбу и рвануться в
долины. Объем воды достиг 12 млн. м3. Над многочи-
сленными селениями и хлопковыми посевами повис «да-
моклов меч» катастрофы. Были мобилизованы все тех-
нические средства, люди бессменно работали у дамбы, за-
сыпая ее грунтом.

Прошли еще сутки, и стало ясно, что этим нельзя
удержать крепнущий с каждым часом бешеный водный по-
ток. Укротить водную стихию поручили направленному
взрыву: 12 зарядов весом 50 т сделали то, что было не под
силу машинам,— мощная 13-метровая плотина наглухо
закрыла дорогу воде. Катастрофа была предотвращена.

Блестящее применение нашел направленный взрыв
на выброс из нескольких зарядов при постройке желез-
ной дороги Баоцзун — Ченду в Китае. Этот взрыв был
осуществлен в 1956 г. под руководством советских спе-
циалистов. На одном из участков путь железной дороге
преградил горный хребет, который покорно огибала широ-
кая река. Для прокладки путей было необходимо дваж-
ды пересечь эту реку большими мостами. Мощные на-
правленные взрывы прорубили новое русло реки, выпол-
нив работу, непосильную для воды. А железная дорога
пошла по насыпям, созданным взрывами, параллельно
реке. Надобность в дорогостоящих мостах отпала.

Характерная особенность современного уровня техники
взрыва на выброс — возможность решать многие техниче-
ские задачи по созданию профильных земляных сооруже-
ний без привлечения землеройных механизмов для доде-
лочных работ. Этому способствовал анализ явления вы-
броса, который применительно к крупным взрывам провел
К. Е. Губкин на основе теории размерностей.

Взрыв пришел и на строительство БАМа, где ему пред-
стоит разрушить 170 млн. м3 крепчайших пород. Как из-
вестно, стальная магистраль пройдет и через многочис-
ленные горы и хребты. Строителям нужно будет пробить
в скальных породах мощные каменные коридоры. Сде-
лать их стены гладкими, отесанными с помощью взры-
ва — дело не легкое, хотя и возможное, если использо-
вать метод гладкого или контурного взрывания.

В подготовленную контурную скважину помещают не-
большие заряды, подвешенные на веревке, подобно гир-
лянде елочных лампочек. Все остальное свободное от за-
ряда пространство скважины заполняют песком.

Механизм образования контурной щели с большими
упрощениями можно представить следующим образом.
При прохождении взрывной волны в породе в радиаль-
ном направлении возникают сжимающие напряжения, а в
тангенциальном — растягивающие. Трещины сращивают-
ся в одну сплошную линию, которая становится сплошной
по линии зарядов. На этом кончается «ювелирная» часть
работы, и можно проводить основные взрывы, которые
разрыхлят породу между двумя щелями. Для этого между
ними по всему массиву бурят несколько рядов скважин,
более широких, чем контурные, и закладывают в них
заряды. Теперь взрыв уже не сможет повредить стенки
выемки: контурные щели примут на себя удар и погасят
взрывную волну. Заряд покоится на пробке, сделанной из
обыкновенной бумаги, которую снизу поддерживает дере-
вянная рейка. Пространство скважины от пробки до дна
остается пустым. Эта воздушная подушка обеспечивает
сохранность дна выемки и позволяет экономить ВВ.

Каковы преимущества направленного взрыва на карье-
рах? Это прежде всего возможность кратчайшего ввода в
строй новых месторождений полезных ископаемых. Ведь
количество предназначенных к удалению «пустых пород»,
закрывающих угольный пласт или рудное тело, измеряет-
ся миллионами кубометров, и обычный способ их выем-
ки экскаваторами с вывозкой теми или иными транс-
портными средствами требует длительного времени. Осо-
бенно наглядно преимущество такого взрыва при
использовании нагорных месторождений, в условиях силь-
но пересеченной местности, где работа обычных средств
механизированной выемки и транспорта затруднена.

Вскрытие нагорных месторождений полезных ископае-
мых в условиях резко пересеченного горного рельефа
можно осуществить удалив взрывом весьма большое ко-
личество пустых пород за пределы карьера. При этом
максимально обнажается рудное тело, образовывается ши-
рокий фронт работ для механизированного извлечения
РУДЫ...
Потребовалось предварительно решить ряд сложных
вопросов, не встречавшихся ранее в практике взрывных
работ: определить условия работы зарядов, действующих
не в одном, а в нескольких направлениях (взрывание
хребта), возможность резкого увеличения глубины зало-
жения зарядов и объема пород, сбрасываемых взрывом не
только за границы воронки выброса, но и за пределы
карьера, степень дробления выброшенной породы, ха-
рактер ее навала и т. п.

Впервые зти вопросы рассматривались при трех сери-
ях массовых взрывов «на сброс», осуществленных в каче-
стве самостоятельного метода вскрытия одного из нагорных
месторождений в Средней Азии (Алтын-Топканский руд-
ник) ; полученный опыт подготовил почву для проведе-
ния самого крупного в мировой практике взрыва на стро-
ительстве Байинчанского рудника в Китае, который
проводился под руководством советских специалистов-
взрывников.

Байинчанское месторождение расположено в горном
районе с резко пересеченным рельефом на высоте 1800—
2000 м над уровнем моря. Весь взрыв был «растянут» на
каскад из трех серий. В первую очередь были взорваны
24 заряда общим весом 1740,41 т. Вторая очередь —
209 зарядов, общий вес — 4685,92 т; и, наконец, 248 заря-
дов — 9242,26 т ВВ. При обычном методе работ продолжи-
тельность выемки 9 млн. м3 пород, «вынутых» взрывом,
составила бы 2,5 года, в данном случае ушел всего 1 год.

Десятки искусственных водоемов обязаны своим рож-
дением взрыву па выброс. Особенно много таких озер в
целинных степях. Сколько же нужно времени, чтобы под-
готовить взрыв для образования степного озера? Оказы-
вается, всего за три дня один взрывник с группой помощ-
ников может подготовить выемку котлована для озера
длиной 100 м, шириной 30 м, глубиной 15—20 м. Сооруже-
ние одного из таких озер потребовало двух вагонов ВВ,
которые разместили в девяти камерах на дне шурфов. Ка-
меры не выкапывали лопатой, их тоже «сделал» взрыв
небольшого заряда; это ускорило и удешевило работу.

Строительство каналов издавна было одной из наибо-
лее трудоемких сфер человеческой деятельности. Доста-
точно вспомнить, что канал между Волгой и Доном нача-
ли рыть еще в 1696 г. На работах были заняты 15 тыс.
землекопов. В 1718 г. был прорыт Ладожский канал дли-
ной НО км: 30 тыс. солдат и крепостных крестьян рыли
его 12 лет. Своеобразный рекорд по числу жертв был по-
ставлен на строительстве Суэцкого канала — половина из
40 тыс. занятых на строительстве землекопов погибли.

Сейчас наиболее трудные участки каналов проходят с
помощью взрыва. Проект переброски вод Иртыша в бас-
сейн Аральского моря только разрабатывается. Канал глу-
биной Юми шириной 300 м (целая река!) протянется
на 2300 км. И свыше трехсот из них проложит взрыв.

Сотни километров оросительных каналов созданы
энергией взрыва. При таких работах наибольшего эффек-
та достигают с помощью плоских зарядов. Так были по-
строены Северо-Ташкентский, Баяутский и Хазарбахский,
Сары-Курганский каналы. Свыше 80% объема земляных
работ (300 тыс. м3 грунта) выполнено взрывом при уст-
ройстве отводящего канала Кую-Мазарского водохрани-
лища. Всего 43 т ВВ понадобилось для того, чтобы со-
здать взрывом канал «Невич» глубиной 8—10 м, причем
грунт головной части канала был направлен взрывом в
сторону реки Кзыл-Сай. Благодаря этому в устье реки
образовалась мощная перемычка, и река потекла по но-
вому руслу.

Тридцать лет назад Н. М. Сытым впервые были при-
менены горизонтальные заряды для устройства неглубо-
ких каналов: пороховые заряды укладывали в траншеи
глубиной 0,3—0,5 м и взрывали. Несколько позднее
М. А. Лаврентьевым была разработана методика исполь-
зования некондиционных порохов для горизонтальных за-
рядов. Механизация процесса закладки горизонтального
заряда в грунт при помощи кротодренажного устройства
в начале 50-х годов позволила эффективно применить
этот способ в широких масштабах. Идея проста и совре-
менна: эластичный и прочный полиэтиленовый шланг за-
полняется россыпным ВВ. Шланг присоединяют к ниж-
ней части ножа кротодренажного устройства, навешен-
ного на трактор. При движении трактора нож «вспарыва-
ет» землю, и за ним длинной змеей уходит в грунт заря-
женный шланг. Когда кончается первое звено шланга,
к его хвосту присоединяют следующий отрезок и так да-
лее до тех пор, пока не будет заложен заряд необходимой
длины (длина отдельного звена заряженного шланга мо-
жет достигать 150 м). Затем трактор возвращается и
гусеницей заглаживает щель.
Горизонтальный взрыв оказался эффективным и в
зимних условиях. Этим способом был построен в 1968 г.
канал в пойме р. Дубны.

В зимнее время технология взрывных работ еще про-
ще, так как шланги вообще не нужны. Щелерезная заряд-
ная машина в мерзлом грунте прорезает узкую щель, и в
нее автоматически засыпается ВВ. Подобным образом в
зимнее время соорудили канал (глубина около 2 м и ши-
рина около 5 м) на земельном массиве совхоза «Путь
Ильича» в Подольском районе Московской области. Про-
филь канала после взрыва заряда порошкообразного ам-
монита на глубине 0,6—0,7 м удовлетворял всем техни-
ческим показателям.

Энергию взрыва можно использовать и для укрепле-
ния стенок и дна каналов. Дело в том, что после экска-
вационной прокладки канала дно и откосы оказываются
рыхлыми и плохо держат воду. Приходится покрывать
их бетоном, асфальтом, различными глинами и другими
материалами. Это сложно и дорого. Правда, можно канал
заполнить мутной водой, чтобы частички ила, оседая,
забили трещинки и поры земли. Но это процесс дли-
тельный.

В обычной речной воде всегда присутствуют взвешен-
ные частицы, и здесь если использовать взрыв, то обра-
зовавшееся при этом давление «вобьет» частички мути в
стенки канала. Они превратятся в монолит. Фильтрация
воды после взрыва уменьшается в 15 раз.

Под действием взрыва в грунте происходит простран-
ственное перераспределение частиц, которое изменяет со-
отношение крупных и мелких грунтовых пор. Так в зоне
уплотненного грунта крупные поры (диаметром 600 мк
и более) почти полностью разрушаются, а объем мелких
пор (диаметр до 3 мк) увеличивается на одну треть. Бла-
годаря этому потери воды на фильтрацию уменьшаются.

Взрывом научились создавать искусственные острова.
Такая идея была впервые реализована в «сухих» услови-
ях на берегу Камы. Близ селения Тихие горы взрывом
был создан гигантский холм площадью 2 га: он пре-
вратился в остров после затопления Прикамской поймы.
И не просто в остров, а в площадку для добычи нефти
из-под 10-метрового слоя воды.

При строительстве дорог взрывы выполняют наиболее
сложные, иногда не поддающиеся иным способам, рабо-
ты. Еще в период первых пятилеток взрыв прокладывал
знаменитые тогда трассы — Турксиб, Чимкент — Таш-
кент, Новосибирск — Темир-тау, Байкал — Амур и
многие другие. Особенно он необходим в горах — ведь на
пути строителей встречаются отвесные скалы, «непрохо-
димые» перевалы, топи болот.

Уместно вспомнить, что одно из первых успешных
применений взрыва произошло в подводных условиях,
когда взрывами пороховых зарядов был расчищен фарва-
тер р. Неман. Сегодня дноуглубительные взрывные рабо-
ты образуют прорези в песчаных и скальных перекатах
и порогах, ликвидируют каменные банки, мешающие
судоходству и лесосплаву. Для размещения заряда ис-
пользуют скважины, шпуры или применяют наружные
заряды.

Взрыв накладных зарядов разрушил пороги на Анга-
ре и гранитный хребет на дне Оби, мешавший швартов-
ке судов в Новосибирском порту. С его помощью успеш-
но сооружают искусственные бухты — «ковши», подобные
бухте на оз. Байкал (для Выдринской лесоперевалочной
базы).

Взрыв помогает бороться и с плавающими торфяны-
ми островами— торфяными пленками толщиной до 1,5 м,
связанными корневищами живых и отмерших растений.
Их появление неоднократно отмечалось в Рыбинском море
и других крупных водоемах в средней и северной поло-
се СССР. Плавающий торфяной остров — реальная угроза
гидротехническим сооружениям. С легких плавучих
средств устанавливают (обычно в шахматном порядке)
серию зарядов, и взрыв дробит остров на мелкие ку-
сочки.

Конечно, в строительстве применяется не только на-
правленный взрыв — с его помощью приходится дробить
старые фундаменты, корчевать пни и валить деревья, рых-
лить мерзлый грунт, осуществлять проходку тоннелей в
скалах,— но, пожалуй, наиболее примечательный после
направленного — взрыв по уплотнению сжимаемых
грунтов.

Исследование свойств грунтов показало, что некото-
рые из них можно штамповать взрывом и создавать на-
земные основания для сооружений, уменьшать фильтра-
цию в каналах, особенно в засушливых районах, и т. п.
«Штампом» в этих случаях служит плоский достаточно
большой площади заряд, состоящий из нескольких листо-
вых зарядов, взрываемых одновременно. Под воздействи-
ем создаваемой при этом плоской волны сжатие и раз-
грузка грунта происходят в условиях одноосного дефор-
мированного состояния.

На близких от заряда расстояниях плоские волны в
грунтах являются ударными. Время их действия умень-
шается с уменьшением сжимаемости грунтов (в водона-
сыщенных грунтах оно гораздо меньше, чем в неводона-
сыщенных) .

При прохождении плоской волны уменьшается влаж-
ность поверхностных слоев грунта: вода частично вытес-
няется в нижележащие слои.

В пластичных горных породах (например, глинах)
динамическая взрывная нагрузка приводит к необрати-
мой деформации пород — их сжатию. Это происходит в
основном благодаря закрытию пор. Одновременно пере-
упаковываются частицы скелета, уплотняются гелеобраз-
ные пленки и т. д.

Практическое применение взрывного уплотнения не-
скальных пород весьма многообразно. С помощью взры-
ва, сжимающего грунт, сооружают горные выработки
(вертикальные, наклонные, горизонтальные) без извле-
чения породы. Полученные в результате уплотнения
взрывом полости в недрах земли используются как шур-
фы для разведки месторождений, стволы для вентиляции
неглубоких шахт, хранилища для нефти, газа, емкости
для захоронения вредных промышленных отходов и т. п.
Широкого применения заслуживает взрывной способ
строительства ирригационных каналов с использованием
горизонтальных шнуровых зарядов.

В водонасыщенных грунтах обнаружен удивительный
эффект. Оказалось, что главным регулятором распрост-
ранения взрывной волны служит защемленный воздух:
колебания в его содержании влияют на напряжение,
скорость фронта, импульс и другие параметры взрыв-
ной волны. При увеличении содержания защемленного
воздуха скорость распространения волны падает, и потери
энергии возрастают. Границы полости перемещаются в
режиме пульсации, однако всплыть продукты взрыва (пу-
зырь) могут лишь в очень разжиженной массе. В необ-
водненных породах пульсация стенки полости почти не
наблюдается.
Время действия волны в водонасыщенных грунтах на
1—2 порядка меньше, чем в неводонасыщенных. Зона
максимального уплотнения имеет небольшие размеры,
равные 4—6 радиусам заряда. Зона значительного уплот-
нения составляет от 35 до 60 радиусов заряда в зависи-
мости от физического состояния грунтов. Внешняя грани-
ца третьей, последней зоны — небольшого уплотнения
(названной зоной кальматации) — проходит на расстоя-
нии 120—180 радиусов заряда и характеризуется незна-
чительной объемной деформацией — около 0,01.

Установлено, что на скальных породах при взрывании
сосредоточенных зарядов значительная часть энергии
взрыва уходит на пластическое деформирование пород и
связанные с ними процессы образования трещин и раз-
упрочнения массива. При удлиненных зарядах на пласти-
ческое деформирование затрачивается меньше энергии,
благодаря чему более значительная ее часть доходит до
отдаленных слоев, производя их уплотнение, а значит,
и упрочнение массива. Поэтому для уплотнения целесо-
образно применять удлиненные заряды.

В природе часто встречаются водонасыщенные грун-
ты, устойчивые в естественном состоянии, но разжи-
жающиеся и теряющие свою несущую способность при
взрывных нагрузках. Разжижение грунта происходит в
момент прохождения волны сжатия, под воздействием
которой отдельные компоненты грунта (песчаный скелет,
вода, пузырьки воздуха) смещаются с различными ско-
ростями. Спустя несколько дней после разжижения взры-
вом начинается консолидация твердых частиц и уплотне-
ние грунта. Из формирующегося при этом осадка выде-
ляется вода, и он приобретает устойчивую структуру.
Таким образом открывается возможность строительства
земляных сооружений в заболоченных районах.

Большое значение имеет уплотнение взрывом про-
садочных грунтов (супеси, суглинки, галечник и т. п.),
используемых как основания для сооружений. Процесс
уплотнения в этом случае протекает более эффективно
при взрывах под слоем воды.

Свойства водонасыщенных грунтов используют там,
где машинная техника подчас бессильна. Вначале взры-
вами рыхлят трассу, укладывают плотную насыпь из
грунта. Естественно, что под действием собственной тя-
жести полотно дороги проседает, но до дна не доходит.
Вот тут-то и взрывают заряды под насыпью, а они
выбрасывают из-под полотна дороги ненадежную по-
душку — болотистую массу. Так насыпь «садится» на
дно.

В конце 50-х годов в нашей стране был впервые раз-
работан метод образования взрывом в пластичных грун-
тах котлованов под опоры контактной сети для железных
дорог. Суть его — в пробуривании шпура диаметром
50—60 мм, в который помещается несколько патронов ВВ.
При взрыве в однородной среде образуется выемка под
опору цилиндрической формы.

Важное значение имеет и изменение фильтрационных
свойств грунтов. Оказалось, что многие просадочные
грунты (супеси, суглинки, аллювиально-галечные отло-
жения и т. п.) хорошо уплотняются взрывом под слоем
воды и приобретают необходимую несущую способность.
Уплотнение распространяется на значительную глубину и
регулируется весом заряда. Эффект достаточно велик:
после уплотнения русла канала взрывом накладного за-
ряда фильтрация, т. е. потери воды, уменьшается в 2—
3 раза. Это особенно важно для каналов, проложенных в
засушливых районах.

Воздушный лайнер, совершающий полет на высоте
10 тыс. м, позволяет пассажирам окинуть Землю с
«птичьего полета» — массивы жилых кварталов больших
городов, четкие линии дорог, прямоугольники лесов и
пашен. Еще более широкая перспектива открывается из
ближнего космоса — с орбитальных станций: чередование
горных стран, пустынь, водных пространств... И, наконец,
мир обошла цветная фотография — Земля, сфотографиро-
ванная «во весь рост» с поверхности Луны.

Время показало, что сверхтрудной задаче — осмот-
реть и исследовать окружающий Землю космос — есть
достойная соперница — задача познать внутренний облик
нашей планеты и, прежде всего, земной коры — ее строе-
ние, состав, неодушевленную жизнь, названную тектони-
ческой деятельностью. Основным для этого изучения стал
неразрушающий инструмент — взрывная волна, который
оставил далеко позади «скальпель»—буровое долото, во-
оруженное самым твердым на земле минералом — алма-
зом. И хотя буровое долото, а вместе с ним и весь
способ сверхглубокого бурения непрерывно совершенству-
ются, хотя свыше 400 буровых скважин превысили глу-
бину 6000 м, хотя на Кольском полуострове советские
геологи ведут скважину на рекордную глубину — 15 000 м,
конкурировать с взрывной волной — оружием геофизи-
ков — бурению пока не по плечу.

В чем же физический смысл работы упругих волн
взрыва в роли разведчика земных глубин?

Вследствие потерь энергии и сферического расхожде-
ния волн величина напряжений от взрыва на некото-
ром расстоянии становится ниже предела упругости сре-
ды, и далее распространяется только упругая (сейсмиче-
ская) волна, не вызывающая необратимых деформаций в
породах.

Дальность распространения сейсмических волн про-
порциональна энергии взрыва. Не случайно сейсмические
волны от такого мощного источника, как землетрясение,
фиксируются на многие десятки тысяч километров.

Порожденная взрывом сейсмическая волна — надеж-
ный, а во многих случаях и единственный разведчик
земных глубин. Она является основой одного из самых
эффективных методов разведочной геофизики — сейсми-
ческой разведки, сущность которой состоит в определе-
нии глубины залегания геологических тел и состава гор-
ных пород по времени и скорости распространения волн
в земной коре. Такая возможность создается благодаря
различию упругих свойств и плотности пород, слагающих
геологические толщи. И нужно заметить, что эти два
свойства характеризуют конкретные слои горных пород.

Вторгаясь в глубины планет, сейсмическая волна
встречается с окаменевшим прошлым Земли: древней-
шей архейской эрой, когда на нашей планете преобла-
дали гнейсы, кристаллические сланцы, кварциты, конг-
ломераты; протерозойской, во время которой возникла
жизнь, оставившая в отложениях водоросли, первых жи-
вотных (губки, радиолярии, членистоногие) и характери-
зующаяся внедрением в земную кору расплавленной маг-
мы; палеозойской, когда животный мир развился от
примитивных морских позвоночных до наземных пресмы-
кающихся, а растительный — до хвойных деревьев и ког-
да происходили крупные складчатые движения земной
коры, интенсивно действовали вулканы... Таким образом,
познается строение и развитие Земли в целом, а главное,
выясняется размещение полезных ископаемых в много-
километровой толще планеты.
Рис. 7. Схема сейсморазведочных
работ методом отраженных волн.

1	— сейсмоприемники;

2	— сейсморазведочная станция;

3	— взрывной пункт;

4	— место взрыва;

5	— прямая волна;

в — отраженная волна

Рис. 8. Схема сейсморазведочных
работ методом преломленных
волн

1	— прямая и проходящая волна;
2 — преломленная головная волна;

3	— преломленная р е фр агир о ван-
ная волна;

4	— закритическая отраженная
волна

Сейсмические волны, дойдя до поверхности мантии
Земли, позволили получить качественно новые сведения
о строении земной коры.

При сейсмической разведке используют главным об-
разом два вида волн — отраженные и преломленные.

Сейсмическая волна, распространяясь во все стороны
от взрыва, последовательно достигает нескольких отра-
жающих границ. На каждой из них возникает волна, ко-
торая возвращается к поверхности Земли и вызывает
колебания почвы (рис. 7). Так изучают геологическое
строение на глубине от 0,1—0,2 км до 7—10 км. В бла-
гоприятных условиях это позволяет определить неболь-
шие угловые несогласия, зоны выклинивания слоев,
участки смены геологических фаций. Использование от-
раженной волны — наиболее точный, детальный и глубин-
ный метод изучения внутреннего строения осадочных
толщ. Поэтому главная область его применения — поиски
нефти и газа.

Достигнув однородного слоя горной породы, сейсми-
ческая волна преломляется. Преломленная волна отлича-
ется повышенной скоростью распространения и проходит
в слое значительную часть пути. После повторного пре-
ломления она возвращается к поверхности Земли (рис. 8).
Рис. 9. Схема пьезоэлектрического метода разведки кварцевых жил
в подземных горных выработках

1 — горная выработка; 2 — кварцевая жила; з — взрывная волна; 4 —
электромагнитная волна; 5 — электрод; 6 — пьезоэлектрическая станция;

7 — сейсмограф

Фиксируя эти явления, можно определить положение,
форму поверхности и свойства одного или нескольких
слоев породы. Глубина исследований достигает несколь-
ких десятков километров, но можно изучать и объекты
неглубокого залегания.

Не так давно предложен новый метод, основанный на
пьезоэлектрическом эффекте: особенности распростране-
ния упругих волн изучают по возбуждаемому ими (при
воздействии на пегматиты и некоторые другие горные
породы) электромагнитному полю. Так обнаруживают по-
роды, обладающие пьезоэффектом в значительной степе-
ни, т. е. кварцевожильные и пегматитовые образования.
А именно, с этими породами связаны месторождения зо-
лота, олова, вольфрама, слюды, флюорита, горного хру-
сталя, драгоценных камней...

Таким образом, содержащиеся в толще пород мине-
ралы-пьезоэлектрики — кварц, турмалин, нефелин, сфа-
лерит, служат маяками в сложнейшей лоции полезных ис-
копаемых земной коры. Как же пользоваться этой ло-
цией? Поясним на примере.

Предположим, что недалеко от стенки подземной гор-
ной выработки (штрека) находится жила кварца. В од-
ном из пунктов выработки производится взрыв небольшо-
го заряда (несколько сот граммов ВВ). Взрывная волна,
достигая кварцевой жилы, возбуждает в ней электромаг-
нитные колебания. Электрическая составляющая элект-
ромагнитной волны воспринимается электродами, распо-
ложенными вдоль стенки штрека, усиливается с помощью
усилителя и регистрируется осциллографом или посред-
ством магнитной записи на пьезоэлектрической станции
(рис. 9). Сейсмограф, также соединенный со станцией,
позволяет определить скорость распространения упругой
волны в массиве горной породы, вмещающей кварцевую
жилу.

Так оказывается возможным не только установить
наличие жилы вблизи горной выработки и направление,
в котором она находится, но и вычислить расстояние до
нее от стенки штрека. Кратчайшее расстояние от пункта
взрыва до жилы определяется умножением скорости рас-
пространения упругой волны на время распространения
электромагнитной волны после взрыва, зарегистрирован-
ное осциллографом. При благоприятных геологических ус-
ловиях таким путем можно обнаружить жилы на расстоя-
нии до 500 м от пункта взрыва.

Пьезоэлектрический метод разведки применяется при
поисках и разведке месторождений золота (Забайкалье,
Хабаровский край, Чукотка, Средняя Азия), олова (При-
морье, Хабаровский край), горного хрусталя (Урал, Се-
верная Украина, Памир), слюды (Прибайкалье, Карелия)
и т. д. Метод характеризуется высокой эффективностью,
давая возможность значительно сократить разведочное бу-
рение и проходку поисковых выработок, а также время
разведки.

Намечается и другое применение пьезоэлектрического
эффекта горных пород. В соответствии с записями на по-
левой регистрирующей аппаратуре электрических явле-
ний, наблюдаемых на Камчатке и в Средней Азии во
время землетрясений, можно предполагать, что эти элек-
трические сигналы обусловлены пьезоэлектрическими свой-
ствами горных пород, в массивах которых находятся оча-
ги землетрясений.

Известно, что волны могут быть продольными и по-
перечными. В сейсмической разведке как правило поль-
зуются продольными волнами, скорость которых в гор-
ных породах — от 0,4—0,5 до 7—8 км/с. Поперечные
волны используют редко ввиду трудности их возбужде-
ния; скорости поперечных волн — от 0,1 до 5 км/с. Ча-
стоты регистрируемых колебаний, возбуждаемых сейсми-
ческими волнами, составляют от 3—5 Гц при глубинных
исследованиях до 150—250 Гц при изучении небольших
глубин.

Сейсмологи ведут разведку территории по профилям,
вдоль которых на определенных расстояниях располага-
ются взрывные скважины или шурфы. Как правило,
с вездехода вдоль профиля прокладывается сейсмический
кабель — «коса». На косе обычно располагают десятки
сейсмоприемников, в которых механические колебания
почвы от взрыва преобразуются в электрические; по-
следние по соединительным линиям (косам) или по ра-
дио передаются в передвижную сейсморазведочную стан-
цию. Здесь данные, приходящие от каждого приемника,
усиливают, преобразовывают и записывают на магнитную
пленку, получая сейсмограмму.

Геологическую информацию из сейсмограмм извлека-
ют обработкой данных на ЭВМ, в результате которой по-
лучают сейсмогеологические разрезы, отображающие по-
ложение сейсмических границ вдоль профиля, выражен-
ное либо во времени прихода сейсмических волн, либо в
глубинах.

На основании разрезов составляют карты изохрон или
изогипс.

Имеются сейсморазведочные станции, которые регист-
рируют колебания круглосуточно — будь то взрыв или
землетрясение.

Морские сейсморазведочные работы выдвинули про-
блему охраны ихтиофауны. Первоочередной была постав-
лена задача значительно снизить давление в ударной вол-
не (нижняя граница поражающего давления во фронте
волны для большинства видов рыб 6—30 кгс/см2). Благо-
даря размещению заряда на оптимальной для сейсмораз-
ведки глубине и использованию многократных перекры-
тий при работах методом общей глубинной точки удалось
уменьшить массу заряда с 10—15 кг до 50 г. В этом же
направлении реализуется и другая возможность — сниже-
ние средней скорости детонации путем применения со-
ставных зарядов и использования ВВ с низкими скоро-
стями детонации.

При проведении взрывных работ с борта судна чаще
всего применяют плавающую магистраль (разработанную
отделением морских геофизических работ ВНИИГеофизи-
ки), при помощи которой можно установить высокий
темп работ и гарантировать их безопасность.
При сейсморазведочных работах в водоемах все боль-
ше используют новые способы возбуждения упругих ко-
лебаний с меньшим поражающим действием, в частности
метод детонации газовых смесей. В принципе, он позво-
ляет полностью автоматизировать взрывные работы и соз-
дать источник многократных импульсов, излучаемых с
заданными интервалами. Такие установки — «газовые
пушки» применяются в США и во Франции. Они пред-
ставляют собой стальной цилиндр, открытый снизу, с объ-
емом газовой смеси 10—20 л. Установка погружается в
воду, и взрывчатая смесь (кислород — водород, кисло-
род — пропан) подается в нее по шлангу. Смесь воспла-
меняется электрическим разрядом, горение переходит в
детонацию. Работы по использованию газовой детонации
для сейсморазведки ведутся и в СССР.

Советские ученые успешно применили взрыв для оп-
ределения толщины подводной части айсбергов: датчики
четко зарегистрировали границы отражения волн от ниж-
ней кромки ледяного дредноута и морского дна. Это было
в 1957 г., и вскоре метод стал общепризнанным. Позднее
в Антарктиде при помощи взрывов была установлена тол-
щина ледяного покрова. Она оказалась внушительной —
3,5 км.

Благодаря тому, что скорость прохождения взрывной
волны в мерзлых грунтах в 2,5—3 раза выше, чем в
обычных, взрыв помогает выбирать строительные площад-
ки в условиях многолетней мерзлоты.

Сейсмическая волна взрыва, помимо положительной
роли разведчика глубин, играет и отрицательную — с ней
связана возможность разрушения различного рода соору-
жений. Еще два столетия назад знаменитый Б. Белидор
выделил сферу сотрясения при взрыве. Эта сфера — зона
воздействия сейсмических волн на здания и инженерные
сооружения. Ее объем пропорционален массе одновремен-
но взрываемых зарядов ВВ. Внедрение мощных массовых
взрывов, для которых используются сотни тонн ВВ, много-
кратно увеличило радиус сейсмически опасной зоны и
позволило рассматривать их как своего рода землетрясе-
ния.

В обоих случаях речь идет об анализе нагрузок на
строительные конструкции, причем их собственная часто-
та и упругие свойства, а также характеристика грунта
либо совсем неизвестны, либо известны лишь приблизи-
тельно. Правда, в случае взрыва последствия предсказать
легче: сила взрыва или количество ВВ известны заранее;
кроме того, во многих случаях имеется возможность про-
извести опытные взрывы и определить их результаты при
помощи измерительных приборов.

В целом же механизм повреждения сооружений при
воздействиях на них сейсмических колебаний сложен и
малоизучен. Предпринимаются попытки учесть ряд факто-
ров, от которых может зависеть повреждение: для про-
мышленных взрывов определяется безопасное расстояние
в зависимости от состояния здания (его ветхости и
т. п.), физико-механических свойств массива горных по-
род и условий проведения взрыва (например, короткоза-
медленное взрывание). На основе анализа повреждений,
полученных сооружениями при обычных промышленных
взрывах, устанавливается связь расстояний, на которых
наблюдаются те или иные повреждения от взрыва, со
шкалой баллов, принятых для оценки повреждений, воз-
никающих при землетрясениях.

Обычно сооружение рассматривается как простейшая
линейная система, состоящая из набора масс и упругих
элементов. Экспериментальные зависимости позволяют
установить связь между параметрами колебаний поверх-
ности грунта и окончательной реакцией на них сооруже-
ния. Установлено, что повреждения от сейсмических волн
взрыва, как правило, появляются, когда скорость колеба-
ний грунта превосходит некоторую критическую для дан-
ного сооружения величину. В первом приближении она
равна примерно 3 см/с. Длительное воздействие пред-
ставляет большую опасность для сооружения, чем корот-
кое. При мощных взрывах повреждения могут возникнуть
и в тех случаях, когда максимальная скорость колебания
грунта ниже критической.

Условно повреждения зданий можно разделить на две
группы: повреждения несущих конструкций и архитек-
турные (трещины в штукатурке, осыпание побелки и
т. п.). Первые наблюдаются главным образом на расстоя-
ниях до 8 км от места взрыва. На расстояниях, превы-
шающих 16 км, регистрируются повреждения только вто-
рой группы.

Важная проблема сейсмической безопасности при
взрывных работах — производство взрывов в густонасе-
ленных районах (снос старых строений), на промышлен-
ных площадках и в цехах заводов. В этих условиях
требуется ювелирный расчет взрыва. Особую точность
взрывники соблюдают при добыче ценных кристаллов
(пьезокварц, исландский пшат и др.), ведь заряды ВВ
приходится взрывать в непосредственной близости от
гнезда с кристаллами, которым нужно обеспечить макси-
мальную сохранность (кристаллы легко разрушаются под
действием ударных нагрузок). Большие сложности возни-
кают при взрывных работах по добыче ценного декора-
тивного камня. Задача здесь сводится к правильному
ориентированию зарядов, выбору их массы и конструкции,
типа ВВ, учету трещиноватости.

Решение столь сложных вопросов сейсмической без-
опасности при взрывах стало возможным на основе ус-
тановления основных закономерностей, определяющих ин-
тенсивность возбуждаемых взрывом сейсмических колеба-
ний. Эмпирические формулы связали основные параметры
сейсмических волн (скорость частиц грунта, амплитуда
смещения и т. п.) с массой заряда и расстоянием от
места взрыва до сооружения (М. А. Садовский и др.).

В 1963—1967 гг. В. Н. Мосинец исследовал и нашел
некоторые основные закономерности экранирования энер-
гии волн напряжения, достигаемого путем создания спе-
циального защитного экрана, предохраняющего от разру-
шения полезные объекты, а также повышающего коэф-
фициент полезного использования энергии при отражении
волн сжатия от среды с отличной от основной породы
акустической жесткостью. Проведенные эксперименталь-
ные исследования показали, что таким способом можно
отражать в сторону разрушаемого объема до 20—25%
энергии взрыва, при этом ок. 70% энергии взрыва теря-
ется в экранирующем материале, ввиду его более высо-
кой сжимаемости, и лишь 8—10% проходит через экран
в форме энергии сейсмических колебаний. На этой основе
разработаны инженерные методы управления сейсмиче-
ским действием взрыва.

1/а6 Л. М. Гейман
ВЗРЫВ И МЕТАЛЛ

Археологи свидетельствуют, что впервые металл был
выплавлен за 7 тыс. лет до того, как появился порох.
Во втором тысячелетии стал известен сыродутный про-
цесс, посредством которого из руд получали железо.
В XIV в., когда в Европе начался пороховой бум и ста-
ли строиться заводы, родилось доменное производство и
был изобретен способ передела чугуна в ковкое железо,
что привело к получению металлов чрезвычайно высокого
качества — булата и дамасской стали. Не удивительно,
что порох, который порождал слабую взрывную волну
(главное составляющее при взрыве накладного заряда),
был бессилен нарушить структуру, выкованную огнем и
молотом.

В XIX в. родились новые процессы получения литой
стали — бессемеровский (1856), мартеновский (1864)
и, наконец, томасовский (1878). Но это был также век
ВВ, не виданных ранее удельных энергий — в первую
очередь пироксилина и нитроглицерина. Прочность метал-
ла и давление взрыва стали, наконец, соизмеримы. В мае
1863 г. в Вандсбеке недалеко от Гамбурга зарядом в
40 г нитроглицерина была разрушена наковальня, весив-
шая около 1 т. Затем в Швеции и Германии нитрогли-
церином с успехом разбивали «козлы» в доменных печах.
В воздухе носилась идея не только разрушать, но и об-
рабатывать металл взрывом.

В 1900 г. английские и немецкие инженеры получили
патенты на взрывную формовку металлов. Этим патентам
суждено было пролежать без движения на полках архи-
вов почти 50 лет!

Между тем практическое использование энергии взры-
ва для работ по металлу нашло незапатентованное реше-
ние в молодой Советской республике, где в начале 20-х
годов взрывом успешно дробили крупные детали при за-
готовке металлолома, взрыв применяли для резания ци-
линдрической части корпуса старых паровозов на листы,
для снятия колес с железнодорожных скатов и высвобож-
дения стальных осей с целью повторного использования,
для дробления козлов в доменных печах.

Заряд ВВ и металл вновь встретились на полях сра-
жений второй мировой войны, где появились армады тан-
ков, снабженных лобовой броней из высококачественных
сталей. Перед этой броней обычный артиллерийский сна-
ряд оказался бессильным. Поиски привели к использова-
нию эффекта кумуляции, при исследовании которого не-
сколько позже родилась мысль о способности взрыва
сваривать металлы.

Явление кумуляции, впервые обнаруженное М. М. Бо-
ресковым в 1864 г. и описанное 14 лет спустя Монрое,
долгое время не находило применения. Начало изучения
этого явления положено М. Я. Сухаревским в 20-е годы.
XX в. Тогда же в нашей стране этот эффект был исполь-
зован в капсюле-детонаторе. В первые годы Великой Оте-
чественной войны М. А. Лаврентьев и Г. И. Покровский
провели теоретические и опытные исследования кумуля-
ции. Она стала применяться в военном деле, и в первую
очередь в противотанковых снарядах.

Что же представляет собой эффект кумуляции? Из-
вестно, что энергия заряда ВВ обычно распространяется
более или менее равномерно во все стороны. Однако бы-
вают случаи, когда необходимо сконцентрировать ее в од-
ном, определенном направлении, например перерезать ме-
талл, передать детонацию. Так родился кумулятивный эф-
фект, под которым понимают усиленное в одном задан-
ном направлении действие взрыва одиночного заряда ВВ
(рис. 10).

Первые снаряды, в которых был использован кумуля-
тивный эффект, успешно пробивали лобовую броню фа-
шистских танков во время войны. Эффект достигается
благодаря наличию в заряде ВВ кумулятивной выемки в
форме конуса, обращенного своим основанием к разру-
шаемому объекту. Выемку покрывают тонким слоем ме-
талла, измеряемым миллиметрами.

Механизм взрыва сводится к следующему. Детонаци-
онная волна, достигнув вершины конической облицовки
выемки, распространяется по образующим облицовки и
сжимает оболочку. При смыкании оболочки по ее оси вы-
Рис. 10. Этапы взрыва кумулятивного заряда (по Г. И. Покровскому)

1 — детонатор; 2 — заряд ВВ; 3 — облицовка; 4 — фронт детонационной
волны; 5 — продукты детонации; 6 — кумулятивная струя

плескивается металлическая струя, имеющая примерно
первую космическую скорость. Эта струя пробивает бро-
ню так, как если бы она состояла из жидкости. Хорошо
спроектированный кумулятивный заряд может пробить
лучшую броню, толщиной в 3—4 раза превосходящую диа-
метр отверстия кумулятивной выемки.

Идея гидродинамической теории кумуляции впервые
была высказана Г. И. Покровским в 1943 г. Развивая
эту идею, М. А. Лаврентьев в 1945 г. опубликовал гид-
родинамическую теорию кумуляции (подобные идеи неза-
висимо были высказаны Г. Биркгофом в США). Было ус-
тановлено, что при соударениях со скоростями, исчисляю-
щимися километрами в секунду, в металлах развивается
напряжение порядка модуля упругости; при этом поведе-
ние металлов можно анализировать на основе модели
идеальной несжимаемой жидкости.

Экспериментальные работы по кумуляции, проведен-
ные под руководством М. А. Лаврентьева, позволили ус-
тановить, что при соударении металлических оболочек
образуется волнообразная поверхность контакта — харак-
терный признак сварки взрывом. Но вывода о целесооб-
разности сварки этим методом сделано не было. Значи-
тельно позднее, в 1954 г., эффект сварки взрывом был от-
мечен В. Алленом и исследован Г. Абрахамсоном в США.
Через три года после этого сварка при высокоскорост-
ных соударениях была обнаружена в лаборатории мощно-
го американского концерна Дюпон де Немур, три сотруд-
ника которого — Г. Кован, Д. Дуглас и А. Хольцман — в
1960 г. представили этот способ к патентованию. Спустя
четыре года патент был получен, но прошло еще два года,
пока о его содержании стало известно научному миру.

Между тем в 1961 г. в СССР в Институте гидроди-
намики СО АН СССР велись работы по упрочнению ме-
талла взрывом. Одна из схем такого упрочнения предус-
матривала метание металлической пластинки (с помощью
взрыва) на упрочняемую деталь. Скорость метания пла-
стины достигала 2 км/с, а давление соударения состав-
ляло несколько сотен тысяч атмосфер. Американцы дер-
жали в секрете свои работы по взрывной сварке, поэ-
тому, когда в одном из экспериментов метаемая пластина
намертво приварилась к упрочняемой детали и это уда-
лось повторить несколько раз, ученые поняли, что ими
открыто явление сварки взрывом. Два месяца спустя опи-
сание взрывной сварки было опубликовано в США.

С этого времени в Институте гидродинамики СО АН
СССР начались систематические исследования взрывной
сварки (А. А. Дерибас и др.), которые успешно продол-
жаются в Институте электросварки АН УССР (В. М. Ку-
динов и др.).

Важнейшим направлением в исследованиях по взрыв-
ной сварке (как, впрочем, и по любому виду обработки
металла взрывом) стала разработка теоретических основ
процесса, которая вызвала к жизни одно из самых моло-
дых направлений теории пластичности — динамическую
теорию пластичности.

Теория ударных волн, возникающих при взрыве, столь
удачно разработанная еще в начале нашего века А. Гю-
гонио и Ж. Адамаром, нашла практическое воплощение
в теории пластичности (1945) благодаря работам совет-
ского ученого X. А. Рахматуллина. Он установил, что
при ударе по концу стержня в нем начинает распростра-
няться волна нагружения, причем упругие деформации
распространяются с постоянной скоростью упругих волн
(т. е. скоростью звука), а пластические — с меньшей
скрростью. На фронте упругой волны деформация и на-
пряжение испытывают скачок от нуля до некоторой ко-
нечной величины. Вслед за волной нагружения в неко-
торый момент начинает распространяться волна разгруз-
ки. На фронте волны должны выполняться кинематиче-
ское и динамическое условия совместности. Первое выра-
жает непрерывность перемещения на фронте волн, вто-
рое — теорему о количестве движения для узкого слоя,
прилегающего к фронту волны. Решение получено
X. А. Рахматуллиным в рядах и Г. С. Шапиро в 1946 г.
с помощью метода характеристик. Задача о распростра-
нении упругопластических волн в стержнях несколько
позднее рассматривались независимо Дж. Тейлором (Ве-
ликобритания) и Т. Карманом (США). В 1948 г. В. В. Со-
коловский дал решение задачи о распространении упруго-
идеально-пластических волн с учетом вязкости. Эти рабо-
ты определили дальнейшее развитие динамической тео-
рии пластичности.

Высокоскоростное соударение твердых тел при сварке
взрывом приводит к необратимой их деформации, харак-
терным признаком которой является волнистая поверх-
ность контакта. Следовательно, давления в зоне контакта
должны значительно превышать динамические пределы
текучести свариваемых материалов. Однако из опыта из-
вестно, что наличия таких превышающих давлений для
сварки недостаточно. Надо еще, чтобы скорость переме-
щения точки контакта не превышала скорости звука в
соударяющихся пластинах. Вполне реальным может ока-
заться предположение, что волнообразование происходит
по гидродинамическим законам.

Эксперименты показывают, что волны на поверхности
контакта образуются не в начале сварного шва, а на не-
котором удалении от него. Возникло предположение, что
для возбуждения процесса волнообразования необходимо
какое-то начальное возмущение в точке контакта. Такое
возмущение может давать волна разрежения, приходящая
в точку контакта от свободной поверхности метаемой пла-
стины. Эта гипотеза была подтверждена серией опытов,
которые показали, что в образовании волнистости поверх-
ности контакта волна разрежения действительно играет
важную роль, а сам процесс волнообразования при свар-
ке можно отождествить с некоторой автоколебательной
системой с жестким возбуждением.

Волны, возникающие в зоне высоких давлений, обыч-
но быстро затухают. Существование незатухающих коле-
баний, наблюдаемых при сварке взрывом, по-видимому,
ISO
объясняется подкачкой энергии по какому-нибудь нели-
нейному закону.

Распределение энергии в зоне соединения тел при
сварке взрывом можно рассмотреть на примере сварки
металлов, образующих термопару (скажем, никель и
сталь). Фиксируя электродвижущую силу, возникающую
при контакте метаемой пластины с неподвижной, полу-
чим кривую «напряжение — время». На начальном участ-
ке она имеет резкие колебания, вызванные взаимодейст-
вием ударных волн и волн разряжения, распространяю-
щихся по пластинам. Но приблизительно через 2°10-5с,
когда процесс соударения заканчивается, кривая стано-
вится плавной и позволяет найти зависимость темпера-
туры соединения от времени. Отсюда можно предполо-
жить, что на границе зоны соударения, в весьма узком
слое (на порядок более тонком, чем зона волнообразо-
вания) с большой скоростью выделяется конечное коли-
чество тепла — примерно 3% от кинетической энергии
метаемой пластины. Остальная часть кинетической энер-
гии метаемой пластины выделяется более или менее рав-
номерно во всем объеме и определяет конечную темпе-
ратуру пластин.

Таким образом установлено, что в узком слое на гра-
нице соударения происходит выделение конечной энергии.
Видимо, эта энергия является источником, поддерживаю-
щим автоколебательный процесс волнообразования при
сварке взрывом. Наиболее вероятной представляется ги-
потеза о том, что решающую роль здесь играет трение
между соединяющимися поверхностями. Процесс сварки
можно рассматривать как обратный процессу образования
трещин, поэтому выделение энергии при сварке равно-
сильно ее затрате при образовании трещин.

Механизм сварки взрывом станет более понятным, ес-
ли рассмотреть случай, когда металлическая плита бро-
шена на другую так, что между поверхностями плит пер-
воначально имеется небольшой угол. При соударении
плит из места их контакта выбрасывается (в направлении
еще не сомкнувшейся полости между плитами) мощная,
но очень тонкая кумулятивная струя, вместе с которой
выбрасываются поверхностные слои соударяющихся плит.
Поэтому контакт плит осуществляется без всяких помех
и, главное, без взаимодействия с атмосферным воздухом.
Вследствие этого сварка взрывом происходит как бы в ва-
кууме, чем принципиально отличается от других видов
сварки.

В простейшей схеме сварки металлов взрывом две пла-
стины устанавливают на некотором расстоянии друг от
друга под определенным углом (рис. И). Нижнюю пла-
стину прочно укрепляют на опоре, а на поверхность верх-
ней (иногда с каким-либо инертным подслоем) помещают
слой ВВ.

Зная скорость детонации ВВ, а также массу ВВ и ме-
таемой пластины, можно рассчитать скорость метания и
угол соударения. Эксперименты показали, что увеличение
угла соударения обычно ведет к увеличению размеров
волн. При высоких скоростях метания образуются вихре-
вые зоны и области расплава, которые снижают проч-
ность соединения. Снижение скорости перемещения точки
контакта существенно ослабляет вихреобразование, что
способствует уменьшению количества пор в затвердевшем
расплаве. Если первоначально пластины устанавливаются
параллельно друг другу, то скорость точки контакта рав-
на скорости детонации. Этот способ целесообразен при
сварке крупногабаритных листов, когда установить сва-
риваемые поверхности под углом затруднительно.

В окрестности точки контакта при сварке взрывом,
как и при схлопывании кумулятивных оболочек, разви-
ваются столь высокие давления (100—150 тыс. атм),что
прочностные свойства металлов становятся несуществен-
ными и в расчетах для этой зоны металл можно рас-
сматривать как несжимаемую жидкость. На поверхностях
контакта образуются волны более или менее правильной
синусоидальной формы, иногда с вихревыми зонами, напо-
минающими гребни морских волн.

При сварке взрывом избегают сильного бризантного
действия, способного привести к разрушению метаемой
пластины. Наиболее удобны ВВ, у которых скорость де-
тонации существенно меньше скорости звука в сваривае-
мых металлах. Таковы малобризантные порошкообразные
ВВ, в первую очередь смеси тротила с аммиачной се-
литрой, а также некоторые пластики. В этих ВВ, как
правило, скорость детонации сильно зависит от толщины
слоя. Имеют значение также плотность насыпки, размер
зерен, тщательность перемешивания компонентов и т. д.

Максимальная микротвердость при сварке взрывом до-
стигается не на поверхности соударения, где обычно про-
152
Рпс. 11. Схемы взрывной сварки металлов при установке деталей
под углом (а) и параллельно (б)

1 — неподвижная пластина; 2 — детонатор; 3— метаемая пластинка;
4 — заряд ВВ; 5 — промежуточная прокладка

исходит волнообразование, а на некотором удалении от
поверхности сварного шва.

Прочные соединения возможны при непосредственном
контакте между атомами соединяемых металлов и воз-
можно более полном удалении неметаллических включе-
ний, обычно имеющихся на соединяемых поверхностях.

При косых соударениях загрязнения с соединяемых
поверхностей могут удаляться кумулятивными струями.
Сверхскоростная съемка (2-106 кадров в секунду) дока-
зывает, что в окрестности точки контакта образуется
сплошное облако дисперсных частиц, вылетающих из зоны
соударения. Они-то и обеспечивают самоочищение соеди-
няемых поверхностей. При отсутствии сплошной кумуля-
тивной струи это самоочищение происходит лишь ча-
стично.

При сварке взрывом часть химической энергии ВВ
переходит в кинетическую энергию метаемой пластины.
В момент соударения эта энергия в свою очередь пре-
вращается в другие виды энергии. Так, в случае нор-
мального соударения кинетическая энергия переходит в
энергию сжатия плоских ударных волн. При обычных
для сварки взрывом скоростях соударения (до 1 км/с)
эти ударные волны чаще всего бывают близки к упру-
гим, так как повышение энтропии в ударном фронте
при давлении до 500 кбар для большинства металлов не-
велико. Таким образом, при нормальных соударениях ки-
нетическая энергия переходит почти целиком в энергию

7 Л. М. Гейман

153
упругого сжатия, а нагрев материалов за ударным фрон-
том оказывается незначительным (исключение составляют
легкосжимаемые металлы, например алюминий).

Давления в сотни килобар вполне достаточно для
сближения соударяющихся поверхностей на расстояние
действия межатомных сил, однако даже при идеальной
предварительной очистке соединение металлов после нор-
мального соударения никогда не достигается. Объясняет-
ся это отсутствием в слабых ударных волнах (какими яв-
ляются рассматриваемые волны в металлах) значитель-
ной диссипации энергии. При отражении от свободных
поверхностей ударные волны переходят в волны разгруз-
ки, и растягивающие усилия, возникающие на поверхно-
сти контакта, разрывают пластины.

Пластическая деформация на поверхности контакта
играет при сварке весьма существенную роль, являясь
механизмом, способным перевести значительную часть
кинетической энергии метаемой пластины в тепло и осла-
бить действие разгрузки. Кроме того, такие виды пласти-
ческой деформации, как волнообразование, способствуют
механическому перемешиванию и «зацеплению» соединя-
емых металлов и увеличивают поверхность их соприкос-
новения. При правильно выбранных режимах сварки
прочность сварного шва, как правило, выше прочности
свариваемых металлов.

Итак, при косых соударениях часть энергии перехо-
дит в ударные волны, а другая рассеивается благодаря
пластической деформации. Задача получения как можно
более прочного соединения сводится к максимальному
превращению кинетической энергии в тепло за время,
когда на поверхности раздела появляются вызванные
разгрузкой растягивающие усилия, действие которых не-
обходимо в максимальной степени ослабить.

Взрывом сваривают многие однородные и разнород-
ные металлы, при этом получают соединения металлов и
сплавов, не свариваемых между собой известными мето-
дами: алюминия с алюминием, алюминия с нержавеющей
сталью, алюминия с никелевыми сплавами, нержавеющей
стали с нержавеющей сталью, меди с медью, меди со
сталью, магния с магнием, титана со сплавом иноконель
и др. Взрывом сваривают большие поверхности, накле-
панные металлы. Заряд ВВ во многих случаях — един-
ственное оборудование, инструмент и источник энергии.
Сварку взрывом применяют для соединения плоских,
трубчатых и стержневых деталей. Процесс целесообразно
рассмотреть вначале на примере соединения двух пластин
из разных металлов. Пластины устанавливают под неко-
торым углом друг к другу, на наружные поверхности ук-
ладывают заряды ВВ: между зарядом и поверхностью
пластины находится амортизирующая прокладка. По такой
же схеме можно сваривать не только две, но три и более
пластин. При этом все свариваемые пластины устанавли-
вают под углом друг к другу (веером), а ВВ помеща-
ется на наружные поверхности крайних пластин.

Более толстую пластину укладывают неподвижно на
массивную опорную плиту, вторую устанавливают под
определенным углом к ней. В вершине угла между ними
может быть некоторый зазор — установочное расстояние.
Заряд помещается на наружной поверхности верхней
пластины. В момент взрыва верхняя пластина с большой
скоростью устремляется к нижней (либо обе пластины
навстречу друг другу). Однако столкновение листов про-
исходит не сразу по всей их поверхности. Точка соуда-
рения перемещается от вершины угла по направлению де-
тонации. За этой точкой образуется зона сварки.

Верхняя пластина, кроме движения по нормали к ее
поверхности, имеет также поступательное движение вдоль
поверхности неподвижной пластины. Оно и обусловливает
трение, которое вместе с большим удельным давлением
(из-за которого начинается пластическое течение поверх-
ностных слоев пластин) приводит к образованию прочных
металлических соединений.

Легко расположить относительно небольшие сваривае-
мые поверхности под углом друг к другу. Крупногаба-
ритные листы можно обрабатывать при параллельном
расположении с небольшим воздушным зазором. В этом
случае можно получить угол и кумулятивную струю меж-
ду листами с помощью односторонне направленной дето-
нации заряда. Аналогично сваривают трубчатые детали.

В результате неравномерности пластической деформа-
ции и неоднородности слоев свариваемых деталей обра-
зуются остаточные напряжения, характер распределения
которых почти всегда одинаков» В соединениях из одно-
родных металлов остаточные напряжения снимают отжи-
гом, а при разнородных металлах напряжения перерас-
пределяют высокотемпературным отпуском.
Установлено, что для сварки взрывом пригодны не
все типы ВВ. Например, тротил и 50% сплава тротила с
гексогеном даже в зарядах минимальной толщины, как
правило, разрушают, частично или полностью, сваривае-
мые образцы. В связи с этим для сварки взрывом ис-
пользуют ВВ небольшой плотности, например насыпные
гексоген или аммонит. За рубежом широко практикуются
специальные листовые пластичные ВВ. Для уменьшения
бризантного действия между зарядом и «метаемой» пла-
стиной можно помещать промежуточную прокладку.

С помощью взрывной сварки специальной сталью об-
лицованы лопасти гидротурбин на Красноярской ГЭС, что
предохраняет их от кавитационного износа. Эта работа
выполнена Алтайским научно-исследовательским институ-
том машиностроения. В Волгоградском политехническом
институте сваркой взрывом изготавливают биметалличе-
ские и многослойные переходники для соединения разно-
родных металлов. Способ локальной сварки взрывом мощ-
ных сталеалюминиевых токопроводов к электролизерам
создан в Институте электросварки АН УССР.

В 1976 г. на заводе «Сиблитмаш» введены в строй
мощные установки для взрывной сварки, которые произ-
водят за смену до 200 сварочных операций. Полученные
детали характеризуются высокой прочностью соединения
различных металлов и отсутствием дефектов.

На ленинградском заводе «Электросила» взрывом од-
новременно сваривают и штампуют детали электрических
машин. На Новосибирском заводе электротермического
оборудования совместно с Институтом гидродинамики СО
АН СССР начаты работы по внедрению взрывной обра-
ботки конструкций плавильных печей, что позволит зна-
чительно повысить их надежность.

Один из институтов США осуществляет взрывное
плакирование внутренних поверхностей труб из нержа-
веющей стали диаметром 86,4 мм со стенками 6.35 мм
и длиной 150 мм, втулками из сплава с толщиной стенок
0,5—1,0 мм. Согласно данным испытаний свойства соеди-
нения не ухудшаются после 1000 термических циклов от
66 до 310° С.

Кроме того, интерес для машиностроения представля-
ют работы по замене латунных решеток теплообменных
аппаратов биметаллическими, изготавливаемыми с помо-
щью сварки взрывом.
Сварка взрывом позволяет получать многослойные
материалы и детали (например, заменить подшипнико-
вые втулки из дефицитных медных антрифрикционных
сплавов биметаллическими с тонким слоем медного спла-
ва), а также композитные материалы с чередованием
твердого и мягкого слоев, что может обеспечить самоза-
тачивание режущего инструмента в процессе работы.

Новое направление в области взрывной сварки —
создание металлических армированных материалов с вы-
сокой удельной прочностью, стойких к хрупким разру-
шениям. Эти материалы, называемые композиционными,
представляют собой в разрезе многослойный пирог из
чередующихся слоев металла (играющего роль матрицы)
и армирующих волокон.

Взрыв не только взял на себя роль сварщика, он эф-
фективно помогает улучшить свойства обычных сварных
соединений путем снятия остаточных сварочных напря-
жений в швах. Исследователи (В. М. Кудинов и др.)
выяснили, что лучшей формой заряда ВВ в этом случае
является полоса, несколько худшие результаты у несколь-
ких шнуровых зарядов, взрываемых одновременно, а худ-
шим оказался одиночный шнуровой заряд. При этом пер-
спективном способе перераспределение остаточных сва-
рочных напряжений и отсутствие ощутимого наклепа ма-
териала достигается при таких нагрузках, когда продоль-
ная деформация напряженного материала примерно рав-
на деформации, соответствующей пределу текучести.

Заманчивая идея заменить дорогостоящий крупнога-
баритный пресс взрывом заряда ВВ привела к созданию
перспективного направления — взрывного штампования
металлов, которое было предложено в 40-х годах в СССР
(Р. В. Пихтовников, Ю. С. Навагин).

Обработка взрывом оказалась не только более эффек-
тивным с экономической точки зрения, но и во многих
случаях единственно возможным технологическим про-
цессом. Применительно к крупногабаритным изделиям
(части резервуаров, кораблей, самолетов) экономисты под-
считали, что оптимальным будет изготовление сразу
крупного агрегата, а не мелких его частей с последующей
сборкой. В самолетостроении, транспортном машинострое-
нии требования к идеально гладкой поверхности некото-
рых деталей возрастают год от года. А создать такую глад-
кую поверхность можно только сократив до минимума
количество деталей. В принципе можно было бы органи-
зовать производство таких крупногабаритных изделий из
больших листов металла на прессах с очень большими
постелями либо перейти к методу так называемой гид-
роштамповки, т. е. штамповки в специальных устройст-
вах.

В 50-х годах в отдельных отраслях промышленности
стал применяться металл с очень высоким пределом проч-
ности. Такие металлы и сплавы обладают физическими
свойствами, которые делают невозможным обработку их
существующими методами. Использование же энергии
взрыва дает возможность освоить даже материалы, ко-
торые, считалось, нельзя было подвергать обработке дав-
лением. Перспектива дальнейшего развития новых техно-
логических процессов на базе энергии взрыва огромна и
представляет широчайшие возможности в производстве
всевозможных деталей.

Опыт применения энергии взрыва для обработки ме-
таллов давлением позволяет сформулировать преимуще-
ства такой штамповки. Отпадает необходимость в мощ-
ных дорогостоящих прессах. Для штамповки требуется
только одна часть штампа — матрица, кроме того, эта
матрица может быть изготовлена из дешевого, легко под-
дающегося обработке материала. Сама установка проста
и дешева: не требуется больших капитальных затрат и
времени на подготовку и организацию производства, сле-
довательно, резко сокращается стоимость процесса, так
как, кроме указанных преимуществ, трудоемкость штам-
повки взрывом также незначительна.

Взрывом можно формовать изделия каких угодно
(практически неограниченных) размеров, создавать гро-
мадные давления и при этом обеспечить высокую точ-
ность и качество изделия. В одну операцию можно про-
вести штамповку с отбортовкой, гибкой, просечкой отвер-
стий и т. д. Легко штамповать сварные изделия, и, по-
скольку формовка производится без пуансона, не обяза-
тельна тщательная зачистка сварных швов. Одним из
первых начал подробное изучение взрывной штамповки
Харьковский авиационный институт; сейчас там ведутся
большие работы по созданию комплексных механизиро-
ванных цехов штамповки взрывом.

Взрыв «соблюдает» точность размеров детали. Четко
оформляются радиусы закруглений и сопряжений, вели-
чина которых значительно меньше допускаемых при обыч-
ном способе. Можно получить какое угодно малое пру-
жинение, что зависит от величины заряда бризантного
ВВ: чем меньше допустимое пружинение, тем больше за-
ряд ВВ. Преимущество новой технологии — возможность
формовки предварительно термообработанных (закален-
ных) металлов без ощутимого изменения их твердости.

Вследствие отсутствия пуансона значительно снижа-
ется местное трение и утонение металла в местах за-
кругления детали. Металл растекается во всех направле-
ниях по матрице, причем соприкасается со штампом
только по наружной поверхности, в точности копируя
поверхность матрицы. Благодаря высоким давлениям,
прижимающим металл к матрице, качество поверхности
изделия определяется качеством поверхности матрицы.

Для производства крупногабаритных деталей относи-
тельно небольшой толщины используют матрицы из бето-
на с рабочей полостью, облицованной литой эпоксидной
смолой и слоистыми пластиками. Изготовление литых об-
лицовок требует меньших затрат труда и времени. Однако
облицовка из слоистого пластика более прочна и поэтому
в настоящее время применяется значительно шире. Сло-
истые облицовки получают, наслаивая составляющие ма-
териалы во влажном состоянии на модель. В качестве
армирующего материала идет главным образом стекло-
ткань.

Есть матрицы, имеющие металлический корпус с реб-
рами жесткости и формующую полость из бетона, зали-
того внутрь корпуса и оклеенного несколькими слоями
стеклоткани. Меняя прижимные и вытяжные кольца и
используя один металлический корпус, можно штампо-
вать несколько типоразмеров деталей. Такие штампы осо-
бенно удобны при мелкосерийном и индивидуальном
производстве, требующем частой смены оснастки.

Бетонные матрицы могут иметь значительные разме-
ры. Одна американская фирма выпускает матрицу с ди-
аметром формующей полости 3,7 м, высотой 1,7 м; обли-
цовка полости из эпоксидной смолы, основание изготов-
лено из армированного бетона.

Для штамповки тонколистового металла с низким пре-
делом текучести применяют матрицы из пластмасс, фе-
нольных смол, стеклопластика. Основное преимущество
таких матриц — легкость их изготовления (непосредст-
венно по модели-шаблону, поэтому отпадает трудоемкая
механическая обработка и шлифовка).

В настоящее время созданы конструкции и способ из-
готовления ледяных матриц, позволяющих обрабатывать
взрывом изделия из высокопрочных сталей толщиной до
12,7 мм и диаметром свыше 3 мм. Матрицы из льда де-
шевы и имеют малый вес, их можно быстро сделать и
легко реставрировать. Здесь большое значение имеет со-
став замораживаемого водного раствора. К недостаткам ле-
дяных матриц можно отнести необходимость рефрежира-
торного хранения и невозможность штамповки с нагре-
вом. Однако, учитывая их дешевизну и легкость изготов-
ления, применение их целесообразно для штамповки
крупногабаритных деталей. С помощью ледяных матриц
можно получить детали высокой точности. Так, осесим-
метричное днище диаметром 2540 мм было получено в
ледяной матрице с точностью ±0,4 мм. Штамповка осу-
ществляется в бассейне с температурой воды 10—15,5° С.

Использование энергии взрыва для штамповки не
только привело к значительной модернизации оборудова-
ния, но и позволило создать принципиально новые мето-
ды металлообработки. Прежде всего следует сказать о
металлообработке ударной волной взрыва в одной переда-
точной среде, работающей с большим КПД. Установлено,
что на тех относительных (т. е. выраженных в радиусах
заряда) расстояниях заготовки от заряда, которые прием-
лемы для листовой штамповки взрывом, давление удар-
ной волны от подводного взрыва больше, чем от воздуш-
ного, в среднем в 70 раз, а длительность действия мень-
ше в 2 раза: подводный взрыв экономичнее воздушного.
Так как акустическое сопротивление (произведение
плотности на скорость звука) воды в 3500 раз больше
акустического сопротивления воздуха, подводная удар-
ная волна практически не переходит в воздушную, что
позволяет персоналу находиться в непосредственной бли-
зости от места работы.

Поэтому наиболее эффективным «штампом» оказался
подводный взрыв (плотность воды почти в 800 раз
больше плотности воздуха), при котором ударная волна
имеет толщину зоны сжатия 10“5—10“6 см (соизме-
рима с длиной свободного пробега молекул). Если взрыв
произведен на большой глубине (несколько десятков
метров), происходит не менее трех пульсаций газового
пузыря. При взрывах на малых глубинах — обычно при
штамповке бризантными ВВ — газовый пузырь не успе-
вает претерпеть пульсирующих превращений вплоть до
выхода на поверхность и последующего истекания газов
в воздух. В результате возникает фонтан брызг, пере-
мешанных с продуктами взрыва.

Силовое воздействие подводного взрыва складывается
из двух элементов: 1) ударной волны, 2) давления пуль-
сирующего газового пузыря и расходящегося потока воды
с определенной кинетической энергией. Основную роль
при штамповке взрывом играет ударная волна. Давление
во вторичной пульсации составляет незначительную долю
(10—20% при самых благоприятных условиях) от дав-
ления ударной волны.

Взрыв создает высокие скорости нагружения штам-
пуемого металла и большие давления. Это определяет
большую скорость деформации металла и изменение его
механических свойств. Пластичные в нормальных усло-
виях алюминий и медь формовать сильнодействующими
ВВ оказалось очень трудно: сложно приготовить доста-
точно малые заряды, обеспечивающие желаемую дефор-
мацию заготовок. Зато такие высокопрочные металлы,
как нержавеющие стали и сплавы титана, склонные при
обычных скоростях деформирования к разрушению, при
воздействии взрывной нагрузки становятся пластичными
и допускают степень деформации почти в 2 раза боль-
шую, чем при традиционном формовании.

В воде взрывная волна имеет специфические особен-
ности. Детонация сферического заряда бризантного ВВ
высокой плотности приводит к сильному радиальному
ускорению воды, сопровождающемуся сжатием, в резуль-
тате чего возникает ударная волна с крутым передним
фронтом. Скорость радиального движения фронта удар-
ной волны вначале превышает 5000 м/с, но с увеличе-
нием радиуса быстро падает до величины скорости звука
в воде — 1500 м/с. При этом энергия взрывной волны
уменьшается, но размер области, охваченной движением,
возрастает. Вслед за образованием и распространением в
воде ударной волны сильно сжатые в первый момент
продукты детонации расширяются, и возникает газовый
пузырь. После отрыва ударной волны от газового пузыря
он продолжает расширяться и сообщает окружающей
массе воды кинетическую энергию.
Ударная волна излучает примерно половину энергии
взрыва, примерно половина энергии взрыва приходится
на пульсирующий газовый пузырь. Пространство между
фронтом ударной волны и границей газового пузыря мож-
но условно разделить на зону ударной волны и зону гид-
ропотока (рис. 12). Если количество энергии, излучаемой
ударной волной, зависит от сжимаемости среды, например

Рис. 12. Распределение скоростей
и давлений при взрыве в неогра-
ниченном объеме жидкости:

1	— фронт ударной волны;

2	— граница пузыря продуктов
взрыва;

3	— заряд;

4	— зона ударной- волны;

5	— зона гидропотока;

6	— продукты взрыва;

7	и 8 — распределение соответст-
венно давлений и скоростей
по радиусу

от отношения начального давления в очаге взрыва к аку-
стической жесткости, которая пропорциональна произве-
дению плотности среды на квадрат скорости звука, то
энергия пульсации пузыря определяется еще и величиной
гидростатического давления в жидкости. Затухание коле-
баний пузыря в воде — результат рассеяния энергии,
уносимой слабыми ударными или звуковыми волнами.

При штамповке металла взрывом большое значение
имеет форма заряда ВВ: при взрыве сферических заря-
дов бризантных ВВ возникающее давление обратно про-
порционально кубу расстояния между зарядом и поверх-
ностью заготовки, а при цилиндрических зарядах (напри-
мер, из детонирующего шнура) эта зависимость носит
квадратичный характер.

Высокие скорости распространения ударной волны
требуют предварительного удаления 80—90% воздуха из
матрицы: при таких скоростях он не успевает выйти,
что может привести к вмятинам, короблению деталей
и т. п. Огромное значение имеет также чистота поверх-
ности матрицы — капля воды или даже карандашная по-
метка на поверхности матрицы переносятся на готовое
изделие.

Механизм взрывного штампования в воде выглядит
примерно следующим образом. В первый момент образо-
вавшиеся в результате детонации заряда ВВ газы сжима-
ют прилегающий слой воды до давления 100 тыс. атм
и, воздействуя ударом на окружающую среду, создают в
ней мощную ударную волну.

Если взрыв происходит в воде, то давление передается
от слоя к слою воды, в результате возникает ударная
волна, которая со сверхзвуковой скоростью отходит от
места взрыва. После образования ударной волны газооб-
разные продукты взрыва продолжают расширяться с по-
степенно затухающей скоростью, приводя в движение
окружающую массу воды — гидропоток. Когда ударная
волна проходит расстояние в 10 радиусов заряда ВВ, то
радиус газового пузыря увеличивается в 3 раза, а объем
продуктов взрыва — в 27 раз.

Основную роль в силовом факторе внешней нагрузки
при штамповке взрывом с небольшим расстоянием заря-
да от заготовки (до 10 радиусов заряда ВВ) играет гид-
ропоток; при больших расстояниях определяющей являет-
ся энергия ударной волны.

Наиболее распространенный вариант — заготовку по-
мещают на матрицу, фланец ее укрепляют с помощью
прижимных устройств, заряд ВВ размещают в определен-
ном положении над заготовкой (рис. 13). Затем матри-
цу с зарядом и заготовкой опускают в передающую сре-
ду (обычно воду) и заряд взрывают. Ударная волна,
достигнув заготовки, передает ей часть своей энергии —
заготовка начинает деформироваться в направлении мат-
рицы (рис. 14). Отраженная от поверхности заготовки
ударная волна вызывает кавитацию, которая характери-
зуется наличием в воде большого количества пузырьков
воздуха. Продукты детонации образуют газовый пузырь;
расширяясь, он способствует (практически только первой
своей пульсацией) дополнительной деформации заготовки.

Взрыв создает высокие скорости нагружения штам-
пуемого металла и большие давления. Это определяет
высокие скорости деформации металла и его структур-
ные изменения, следствием которых являются изменения
его механических свойств. Это, видимо, зависит от двух
причин: первая связана с процессами упрочнения и отды-
ха металла при его деформации, вторая определяется бо-
лее благоприятными (в смысле создания условий для пла-
стического деформирования) схемами напряженного со-
стояния.
Рис. 13. Штамповка колпака в баке с водой

1 — детонатор; 2 — заряд ВВ; 3 — заготовка;

4 — прижимное кольцо;

5 — матрица; 6 — вакуумная линия; 7 — бак

Рис. 14. Схема развития взрыва в воде при штамповании детали

1 — заготовка; 2 — матрица; з — отраженная ударная волна; 4— область
кавитации; 5 — газовый пузырь

Советские ученые, проведя исследования различных
сплавов при высоких скоростях нагружения, пришли к
выводу, что при практически осуществимых средних ско-
ростях штамповки методом взрыва, не превышающих 50—
100 м/с, механические качества металла и его пластич-
ность не будут сильно отличаться от тех же свойств ме-
таллов, обработанных при статическом нагружении.
Только когда приходится деформировать труднообраба-
тываемые металлы, резко увеличивают давление ударной
волны, что приводит к повышению пластичности и уве-
личению прочностных характеристик. К числу таких
труднообрабатываемых обычными способами материалов
относятся титан и его сплавы, различные нержавеющие
стали, никелевые и хромоникелевые сплавы и т. д. Ме-
таллографические исследования образцов не выявили ни-
каких специфических изменений — обычное измельчение
структуры, вызванное пластической деформацией.

На заводах Форда подводной взрывной штамповкой
получают автомобильные кузова. Вода хотя и усиливает
давление, однако передает его намного «мягче», обеспе-
чивая высокое качество детали.

Штамповкой взрывом изготовляют самые разнообраз-
ные машиностроительные детали, особенно днища различ-
ной конфигурации (сферические, эллиптические, параболи-
ческие и т. п.). Отработаны технологические процессы
штамповки ряда крупногабаритных деталей. Так, фирмой
«Рэйан» (ФРГ) освоен процесс гидровзрывной штампов-
ки секции топливного бака. Материал секций — алюми-
ниевый сплав, толщина 12,7 мм, габариты 4250X5770 и
3660X3048 мм. Штамповка производилась в матрицах
весом 39,5 и 26,8 т из литой стали с высокой сопротив-
ляемостью динамическим нагрузкам: матрицы погружа-
лись в бассейн с водой диаметром 7,6 м.

Одно из новых направлений применения метода
взрывного формоизменения — штамповка взрывом оболо-
чек из трехслойных сотовых панелей. Трехслойные кон-
струкции с облегченной сотовой сердцевиной распростра-
нены в машиностроении. Сердцевину изготовляют из
пластмассы, алюминия, стали, титана и других материа-
лов. Наружные металлические покрытия прочно соеди-
няют с ней сваркой или клеем. Конструкции такого типа
гарантируют высокую прочность, отнесенную к удельно-
му весу, жесткость, хорошую вибростойкость, тепло- и
звукоизоляцию. Меняя конфигурацию и материал серд-
цевины, можно получать сотовые конструкции с различ-
ными свойствами.

Чтобы получить сотовые конструкции необходимой
кривизны, перед штамповкой ячейки среднего слоя запол-
няют воском или парафином; с обеих сторон на него на-
кладывают наружные листы, причем один из них может
быть скреплен со средним слоем, и все три слоя штам-
пуются взрывом одновременно. Затем один наружный
лист снимается, и воск удаляется с помощью пара и эти-
лового спирта.

Метод можно применять для штамповки сотовых па-
нелей со средним слоем из различных материалов (пласт-
массовых и металлических) и с различной формой ячеек
(шестигранник, квадрат и т. п.). Он исключает несоот-
ветствие контуров, так как все три слоя штампуются од-
новременно.

Взрывная штамповка особенно эффективна при изго-
товлении куполообразных сотовых конструкций. Была
создана панель, сердцевина которой (толщина 13 мм)
состояла из квадратных ячеек размером 9,5 мм, сварен-
ных точечной сваркой из нержавеющей стальной ленты
толщиной 0,13 мм. Формующая матрица отсутствовала,
процесс осуществлялся с помощью вытяжного кольца
диаметром 152 мм. Так же была отштампована сотовая
конструкция с сердцевиной толщиной 3 мм из стеклопла-
стика на основе фенольной смолы и наружными слоями
из алюминиевых листов толщиной 13 мм. Сердцевина
имеет ячейки шестигранной формы, толщина ленты стек-
лопластика 0,13 мм. Конструкцию штамповали на глуби-
ну 152 мм на вытяжном кольце диаметром 610 мм из мо-
либденовой термически обработанной стали с пределом
прочности 126 кг/мм2.

При штамповке взрывом полых деталей в качестве
передающей среды наиболее часто применяют воду. Од-
нако иногда целесообразно применять песок, жидкое
масло и пр. Песок, например, используется, когда взрыв-
ную штамповку совмещают с нагревом деформируемого
изделия.

Ряд зарубежных фирм в качестве передающей среды
при формовке полых изделий предлагает употреблять кол-
лоидный раствор желатина (животного и растительного
происхождения, образующего обратимый или необрати-
мый гель в воде). Преимущество коллоидного раствора —
его способность затвердевать. Это упрощает процесс уп-
лотнения полостей, в которые заливается раствор, способ-
ствует уменьшению потерь при передаче энергии взрыва.
Раствор можно использовать 10—15 раз. В качестве уп-
лотнителей на торцах трубы имеются цилиндрические
обтюраторы, предотвращающие вытекание геля, который
при нагреве во время взрыва переходит в жидкое состоя-
ние.

Фирма «Рэйэн» изготовляет взрывной штамповкой из-
делия 47 наименований разнообразной конфигурации,
партиями от 25 до 1000 штук, в частности: заднюю часть
рефлектора радарной установки из алюминия; деталь ра-
кетного двигателя из сплава хастеллой (заготовка раз-
мером 1,5 X 1,5 м, толщиной 2,35 мм, точность обработки
0,15 мм); внутреннюю часть носового конуса для ракет-
ного двигателя, которая ранее делалась сварной из пяти
частей (диаметр конуса около 300 мм, глубина 170 мм,
материал — алюминий марки 6061 толщиной 0,76 мм).

Фирма «Рэйэн аэронаутикл» производит тем же мето-
дом различные детали самолетов из высокопрочных и жа-
ростойких материалов. Матрицы изготавливают из эпок-
сидных смол, дерева и других дешевых материалов. Для
получения изделий бочкообразной формы применяют разъ-
емные матрицы из кирксайта, облицованные эпоксидной
смолой.

Анализируя экономичность обработки листового ме-
талла, легко прийти к выводу, что нет смысла устанавли-
вать пресс усилием 300 тыс. Н и стоимостью свыше 0,5
млн. руб., так как цена установки для производства тех
же деталей взрывом в 50 раз меньше. Кроме того, штам-
повка взрывом дает огромную экономию в стоимости ос-
настки, поскольку используется лишь одна матрица.

Сборка агрегатов больших габаритных размеров, на-
пример в самолетостроении, составляет по трудоемкости
более половины полной трудоемкости всего изделия. При
этом требуются большие площади, а следовательно,
и большие капиталовложения на постройку сборочных це-
хов.

Для увеличения съема продукции с квадратного
метра площади, более рационального использования мало-
пролетных помещений, агрегат расчленяют на мелкие ча-
сти. Это делает сборочные процессы неэкономичными и
снижает конструктивные качества изделий, так как в
большинстве случаев лучше изготовлять деталь цельной,
чем из отдельных частей. Если к тому же расчленение
происходит при быстрой смене объектов производства на
заводах, выпускающих небольшими партиями машины
данной конструкции за очень ограниченный промежуток
времени, то оно резко удорожит продукцию.

Внедрение штамповки взрывом позволяет изготовлять
крупногабаритные агрегаты без существенного их члене-
ния и в то же время сохранять высокий съем продукции
с единицы производственной площади. Достаточно вблизи
сборочного цеха иметь бассейн для штамповки в нем кру-
пногабаритных изделий взрывом, транспортируя в цех
готовые обшивки, перегородки и т. д.; это позволяет рез-
ко снизить время цикла сборки и себестоимость продук-
ции.

Существенное преимущество штамповки взрывом при
сборке крупногабаритных изделий — возможность исполь-
зования штампов, в которых производятся взрывы в ка-
честве жесткой сборочной оснастки: снижается себестои-
мость изготовления оснастки, а следовательно, и себестои-
мость изделия, особенно в условиях мелкосерийного
производства,
Взрыв сокращает сроки подготовки и освоения произ-
водства листового металла. Для проектирования и изго-
товления бассейна и матриц, например, требуется зна-
чительно меньше времени, чем на переналадку прессов и
изготовление новых штампов для них.

Экономить можно не только на оборудовании и оснаст-
ке, но зачастую и благодаря сокращению операций. Вот
один из примеров. На одном из заводов США изготовлял-
ся кожух глушителя. По технологии требовалось 13 пе-
реходов: вырезались две заготовки, затем они формиро-
вались (в три перехода); затем производилась калибров-
ка и сварка двух половинок в одно целое. Сваренный из
двух половинок кожух калибровался в два перехода, и на
торцах детали выштамповывались фланцы. Их обрезали
в размер и доводили по шаблону. Взрыв внес в этот цикл
существенные изменения: теперь было достаточно всего
шесть операций: вырезка и формовка цилиндрической
заготовки, сварка ее по одному шву, формовка взрывной
волной, выштамповка фланца и, наконец, обрезка в раз-
мер. Стоимость партии таких глушителей при изготовле-
нии старым методом составляла приблизительно 500 тыс.
долларов. После внедрения нового способа она стоит 15—
20 тыс. долларов.

С помощью взрывного формоизменения (рифления)
материалам и изделиям можно придать определенную
жесткость. Чтобы получить жесткую конструкцию, в каче-
стве матрицы можно применять металлическую сетку оп-
ределенной толщины с требуемой формой ячеек; на нее
укладывается листовая заготовка. В результате подрыва
заряда ячейки сетки отпечатываются по заготовке, отсю-
да большая жесткость.

Фирма «Норс Америкэн Авиэйшн» предложила новый
способ взрывной калибровки днищ самолетов, изготов-
ленных обычной штамповкой. Деталь укладывается
внутрь калибрующей матрицы, при этом фланец ее ло-
жится на кольцевое уплотнение на фланце матрицы.
Внутрь детали наливается вода, сверху располагают пло-
скую заготовку. Между фланцем калибруемой детали и
заготовкой помещается уплотнение. Полученный таким
образом пакет прижимается к фланцу матрицы прижим-
ными устройствами. Давление передается через плоскую
заготовку и воду на калибруемую деталь. Предлагаемый
способ позволяет равномерно распределить напряжения,
избежать повреждений поверхности детали и формующей
полости матрицы.

Особой сложностью отличается процесс раздачи и ка-
либровки трубчатых деталей большой длины (детали ти-
па длинных труб с жесткими допусками на диаметраль-
ные размеры распространены в судовом машинострое-
нии). Существующая технология формоизменения подоб-
ных деталей требует, как правило, их последующей ка-
либровки. Для калибровки толстостенных труб толщиной
до 12 мм из высокопрочных сталей необходимо специаль-
ное мощное оборудование. Метод трудоемок и не гаран-
тирует нужной точности формы и размеров.

Задача может быть успешно решена последовательной
гидровзрывной раздачей и калибровкой. Участок трубы
размещают в разъемной матрице, внутри устанавливают
раздвижные пробки, обеспечивающие герметичность участ-
ка при заполнении его водой. При взрывании заряда, ко-
торый находится в воде, труба облегает стенки матрицы
и принимает точные формы и размеры. Регулируя коли-
чество ВВ и форму заряда, можно получить нужные гео-
метрические параметры. Матрица передвигается вдоль
нее, и труба калибруется. Также происходит и местное
фотоизменение трубчатых заготовок.

Приведенные примеры касались взрывной формовки
полых изделий, имеющих форму тел вращения. Однако
с помощью взрыва можно получать детали более слож-
ной формы, причем со степенью точности размеров в ря-
де случаев недостижимой для обычных методов.

Соединение металлов взрывом эффективно в отрас-
лях машиностроения, где широко распространены техно-
логические процессы развальцовки труб в теплообменных
аппаратах и котлах, различных втулках и трубах боль-
шого диаметра, футеровки полых деталей, напрессовки
металлических наконечников на концы кабелей и т. д.
Соединения, полученные этим методом, обладают высо-
кими прочностными характеристиками и во многих слу-
чаях рядом существенных преимуществ перед соедине-
ниями, полученными обычными методами.

Так, в Великобритании возникла необходимость в сое-
динении тонкостенных трубок с находящимися внутри
них топливными элементами ядерных реакторов (в опре-
деленных типах реакторов — это цилиндрические элемен-
ты из окиси урана в тонкостенных трубках из нержавею-
щей стали). Для эффективной работы реактора нужна
хорошая теплоотдача, которой способствует возможно
лучший контакт между внутренними стенками трубки и
топливными элементами. Механические методы обжатия
оказались неудовлетворительными: они не обеспечивали
требуемого качества контакта и в ряде случаев приводи-
ли к разрушению трубок.

С помощью взрыва удалось плотно обжимать трубки
и запрессовывать их в кольцевые канавки топливных
элементов. Между топливными элементами и стенками
был установлен надлежащий контакт и хороший тепло-
обмен. Обжатие может осуществляться двумя способами.
Первый — обвертывание каждой трубки слоем ВВ, при
взрыве которого стенки опрессовывают топливные эле-
менты. По второму способу трубки погружают в специ-
альный резервуар с водой и размещают вокруг заряда:
за одно взрывание напрессовывается несколько трубок.

Другой пример применения энергии взрыва в соеди-
нительных операциях — напрессовка взрывом металличе-
ских наконечников на концы кабелей. Наконечники из
стали или алюминия надевают на кабель, обертывают
слоем резины, а поверх — слоем ВВ. В результате взры-
ва образуются прочные соединения. Так взрывная сварка
с успехом заменила трудоемкий и малонадежный про-
цесс пайки кабелей связи. Этим способом, технология
которого разработана в Институте электросварки АН
УССР, проложено почти 3 тыс. км кабеля.

Основной способ футеровки полых изделий взрывом —-
заряд ВВ помещают внутрь изделия, остальное простран-
ство заполняется передающей средой (вода либо эластич-
ный материал). При взрыве облицовка с силой прижима-
ется к внутренней поверхности детали. Полые тонкостен-
ные изделия необходимо помещать для футеровки в проч-
ные разъемные матрицы. Таким способом можно футеро-
вать полые изделия с различной конфигурацией внутрен-
ней поверхности, впадинами, выступами и т. п.

Взрывом можно герметично запрессовывать трубы в
отверстия втулок, муфт и других деталей. Трубки могут
быть значительной жесткости (с относительно большой
толщиной стенок при малом диаметре). Так было получе-
но прочное соединение двух отрезков медных труб с на-
ружным диаметром 37 мм и толщиной стенок 6,35 мм с
общей втулкой из нержавеющей стали внутреннего диа-
метра в 37 мм и наружного в 50 мм. Соединение оказа-
лось водонепроницаемым при высоких давлениях.

В отечественной промышленности, особенно в судовом
машиностроении, взрывом успешно запрессовывают (раз-
вальцовывают) трубы в трубных досках теплообменных
аппаратов и котлов. Особенно эффективен способ для зак-
репления труб из новых высокопрочных сталей и сплавов.
Обычные методы в этом случае повышают трудоемкость
операций.

Взрыв годится как для самостоятельного соединения
труб с трубными досками, так и для запрессовки их под
последующую обварку. Известно, что при приварке труб
к трубным доскам большое значение имеет плотное при-
легание стенок труб к стенкам отверстий в досках. Раз-
вальцовка взрывом позволяет при их последующей обвар-
ке получать надежные сварные швы со стабильным сече-
нием и без пор.

В местах соединения труб с досками в процессе ра-
боты теплообменного аппарата может образоваться течь.
Существующие методы подвальцовки, замены труб и по-
становки заглушек трудоемки и требуют длительного про-
стоя энергетических установок. Взрыв же позволяет ре-
монтировать вышедшие из строя соединения в максималь-
но короткие сроки и с минимальными затратами.

Развальцовка трубы в трубной доске с помощью взры-
ва осуществляется по следующей схеме. Запрессовывае-
мый конец трубы вставляют в отверстие трубной доски,
внутри ее располагают заряд ВВ цилиндрической фор-
мы — точно по центру трубы. Длина заряда примерно
равна длине развальцовываемого участка. Чтобы иметь
возможность регулировать давление запрессовки, полу-
чить более равномерное распределение давлений и осла-
бить бризантное действие ударной волны, между зарядом
и стенками трубы помещается передающая среда, напри-
мер втулка из материалов, легко разрушающихся при
взрыве. Такие втулки одновременно служат для фиксации
заряда в определенном положении по центру трубы, и по-
этому их часто называют центрирующими.

При взрыве давление раздает стенки трубы в радиаль-
ном направлении: сначала выбирается зазор между тру-
бой и стенками трубного отверстия, а затем происходит
совместная деформация трубы и трубной доски, в резуль-
тате чего в соединяемых элементах возникают остаточ-
ные радиальные напряжения, гарантирующие прочность
соединения. Стенки трубы деформируются равномерно во
всех направлениях без осевого удлинения, которое быва-
ет при закреплении труб механическими вальцовками.
Металл трубы заполняет все неровности в трубной доске,
дополнительно увеличивая прочность и плотность соеди-
нения. Иногда стенки труб приваривают к стенкам от-
верстия трубной доски.

Идея упрочнять металлы взрывом возникла при изу-
чении структур после взрывной штамповки и особенно
взрывной сварки. Поэтому не случайно первые работы по
упрочнению металлов ударными волнами появились в
США примерно в то же время, когда Аллен и Абрахамсон
занимались эффектом сварки взрывом. С конца 50-х годов
этот процесс получает практическое воплощение при об-
работке железнодорожных стрелочных крестовин. С 1960 г.
исследования в области взрывного упрочнения металла
ведутся в Институте гидродинамики СО АН СССР под
руководством А. А. Дерибаса.

Упрочнение металлов взрывом заключается в значи-
тельном повышении их твердости благодаря прохождению
достаточно сильных ударных волн.

Имеются два как бы прямо противоположных метода
упрочнения. Первый — логически ясный и прямолиней-
ный — создание идеальной кристаллической структуры
вещества путем устранения в ней дефектов. Второй метод
заключается в максимальном увеличении дефектов в
структуре. Исследования показали, что право на жизнь
этому методу дает такой эффект: при значительном уве-
личении нарушений «нормальной» структуры они вообще
перестают влиять на прочность материала, т. е. как бы
приравниваются к идеальной кристаллической структуре.
Под воздействием ударной волны взрыва кристаллическая
решетка дробится на микроблоки (размер их сотни ангст-
рем!), которые, произвольно смещаясь, создают множест-
во дефектов. Прочность материала возрастает в несколь-
ко раз.

Для максимально возможного упрочнения взрывом не-
обходимо максимальное давление на фронте детонацион-
ной волны. Важное значение имеет способность ВВ к де-
тонации в тонких слоях на больших площадях и хорошее
их прилипание к поверхности упрочняемого материала
независимо от геометрии этой поверхности.
Способ имеет две основные модификации. В первом
случае — удар твердого тела (пластины), движущегося
под действием ударной волны. Пластина устанавливается
на некотором определенном расстоянии от детали, уло-
женной на неподвижное основание, сверху укладывается
заряд. Ударная волна разгоняет пластину, которая с боль-
шой скоростью ударяет по упрочняемой поверхности. Ско-
рость полета пластины и величина давления в момент
удара зависят от величины и состава ВВ и расстояния
между поверхностью и пластиной. Способ пригоден преи-
мущественно для упрочнения плоских поверхностей.

Второй случай — конкретное упрочнение воздействием
ударной волны; применяется как для плоских, так и для
поверхностей сложной конфигурации. Заряд помещается
непосредственно на упрочняемую поверхность, иногда
между ними вставляются защитные прокладки из карто-
на, солидола, пластилина, металла и других материалов.
При упрочнении сложных фигурных поверхностей форма
заряда копирует их форму. Способ упрочнения контакт-
ным взрывом наиболее прост: после детонации капсюля
детонационный фронт перемещается к пластине, конец
которой ориентируется параллельно поверхности основно-
го заряда. После полной детонации вспомогательного
заряда пластина нормально падает на основной заряд с
большой скоростью, инициируя детонацию одновременно
на всей его поверхности. Процесс сварки взрывом также
сопровождается упрочнением соединяемых поверхностей.

Большую роль играет течение металла при волнообра-
зовании. Зерна металла вытягиваются вдоль волн, и его
течение становится похожим на происходящее при обыч-
ной деформации, например при прокатке. Увеличение
твердости при волнообразовании также сравнимо с полу-
чаемым благодаря прокатке.

При косых соударениях глубина упрочненной зоны
значительно больше, чем при плоских: на упрочнение от
действия косой волны накладывается упрочнение от пла-
стической деформации, вызванной течением вещества в
зоне соударения. Аналогичные явления наблюдаются при
упрочнении контактным взрывом со скользящей детонаци-
онной волной. Максимальное упрочнение металла при
взрыве достигается не на его поверхности, а на некоторой
глубине, что важно для последующей обработки (напри-
мер, когда верхний слой удаляется в стружку).
Для упрочнения ударом метаемой пластины применя-
ют порошкообразные бризантные ВВ — аммонит, гексоген
и пр. При контактном способе также можно использо-
вать насыпные ВВ. Однако в случае сложных поверхно-
стей эффективны специальные пластичные ВВ, например
широко применяемое в США листовое пластичное ВВ со
скоростью детонации 6700—7300 м/с. В Советском Сою-
зе выпускаются пластичные ВВ со скоростью детонации
6500—6700 м/с, такие, как ПВВ-805, Г-75 и т. п.

Из листа пластичного ВВ вырезается фигура, соответ-
ствующая очертаниям упрочняемой поверхности. Чтобы
равномерно распределить давление, необходимо плотное
прилегание заряда к поверхности. Для этого на упрочня-
емую поверхность наносят слой клея, на который уклады-
вается листовой заряд: он разглаживается руками или
специальным деревянным роликом.

В Великобритании для упрочнения взрывом использу-
ют пластичное ВВ в виде листов толщиной 3,2 мм, в Че-
хословакии — со специально обработанной поверхностью,
в результате чего не надо наносить клей на упрочняе-
мую поверхность.

После упрочнения поверхностная твердость металла
существенно увеличивается. Так, твердость поверхностно-
го слоя деталей из стали Г13Л удается повысить в 2—
2,5 раза. С увеличением величины заряда твердость и
глубина упрочнения возрастают.

В СССР взрыв с успехом применяют для упрочнения
деталей дробилок (рис. 15) гусеничных траков, сердечни-
ков крестовин стрелочных переводов, зубьев ковшей экс-
каваторов и других деталей. Обработка взрывом сварных
швов тонкостенных оболочек из высокопрочных сплавов
уменьшает внутреннее напряжение в зоне шва почти в
7 раз. А эксплуатационные испытания упрочненных дро-
бильных плит камнедробилок показали рост «живучести»
на 40—60%.

Взрывное упрочнение алмазного инструмента, вдвое
увеличивающее срок его службы, разработано в Инсти-
туте физико-технических и радиотехнических измерений.
Оно успешно применяется.

В судовом машиностроении этот метод целесообразен
при обработке деталей, к которым предъявляются повы-
шенные требования по износостойкости, а также работа-
ющих при знакопеременных нагрузках (направляющие
Рис. 15. Схемы упрочнения сегментов конусных (слева) и дробящих плит
щековых (справа) дробилок

1 — ВВ; 2 — опалубка; 3 — детонирующий шнур; 4 — броня; 5 — плита

рулевые машины, зубчатые колеса, детали судовой арма-
туры, турбинные лопатки, детали судового валопровода
и т. п.).

Пригоден взрывной способ и для прессования изделий
из металлических и неметаллических порошков (желе-
зо, никель, медь, ниобий, вольфрам, карбиды титана и
вольфрама, окись алюминия, графит). Изделия затем под-
вергают обычной термической обработке. Преимущество
прессования взрывом — в незначительной усадке при тер-
мической обработке (1—5%).

Большие давления при взрыве бризантных ВВ исполь-
зуются в промышленности для разъединительных опера-
ций, резки и пробивки листового металла, толстых плит и
полос. Разъединительные операции осуществляются сле-
дующими способами: взрывом зарядов бризантных ВВ,
помещенных в передающую среду; пробивкой отверстий
кумулятивной струей, образующейся при взрыве кумуля-
тивных зарядов; контактной резкой с помощью контур-
ных зарядов листовых и шнуровых бризантных ВВ, нак-
ладываемых на заготовку (для листа металла).

Чтобы получить отверстия в листовых машинострои-
тельных деталях и заготовках, наиболее удобны пробив-
ка отверстий в воде и вырезка их контурными зарядами.
Подводным взрывом можно пробивать как плоские, так и
предварительно отформованные заготовки (или одновре-
менно сочетать пробивку со штамповкой).

При образовании отверстий в днищах обычно исполь-
зуют сосредоточенные заряды сферической формы;
в стенках полых трубчатых деталей целесообразно их уд-
линять (например, применять детонирующие шнуры);
в плоских деталях и заготовках эффективны сосредото-
ченные и плоские распределенные заряды, их ударная
волна с плоским фронтом.

Усилить местное действие взрыва можно с помощью
зарядов специальной формы с кумулятивным эффектом
(благодаря кумулятивной выемке на одном конце). Если
такой заряд инициировать с противоположного конца, то
бризантный эффект в направлении оси выемки оказыва-
ется значительно большим, чем при действии обычных за-
рядов.

Кумулятивный заряд с облицованной металлом куму-
лятивной выемкой пробивает отверстия в металлических
плитах большей толщины, режет сталь на профильный
прокат. Наилучшие результаты получаются, когда рас-
стояние от вершины кумулятивного заряда до заготовки
близко к фокусному. Оптимальная величина угла 2а =90°,
а толщина медной облицовки — около 1 мм. Интересно от-
метить такую особенность: глубину резания можно увели-
чить, покрыв заготовку 5-миллиметровым слоем воды.

Контактная вырезка отверстий в листовых деталях
и заготовках осуществляется также с помощью листовых
зарядов, накладываемых на деталь. Американская фирма
«Дюпон» применяет для резки листового металла специ-
альное ВВ — пластичное и достаточно безопасное. Листы
такого ВВ (толщина до 50 см) легко режутся ножом.

Лист ВВ требуемой конфигурации приклеивается к
листу металла. Для получения прямолинейного реза за-
ряд должен иметь вид полосок шириной, приблизительно
равной двум толщинам разрезаемого листа. Толщина на-
клеиваемой полоски зависит от свойств и толщины разре-
заемого материала. Если нужно использовать несколько
слоев листового ВВ, листы должны быть склеены между
собой. Способ особенно эффективен, если две полоски ВВ
приклеить друг против друга на противоположных сторо-
нах разрезаемого листа.

Исследования микроструктуры зоны отверстий пока-
зали, что при взрывной пробивке происходит упрочнение
материала листовых деталей или заготовок, величина ко-
торого зависит от механических свойств материала и на-
чального давления ударной волны (5—15%). Вблизи от-
верстия упрочнение выше (15-—30%).
При резке литого металла механическими методами
появляются трещины в нежелательных направлениях.
Если заряд расположить вдоль линии разреза и взорвать,
можно разделить металл с высокой точностью и без тре-
щин.

Бризантными взрывчатыми зарядами можно резать
движущийся холодный и горячий металл в линии прокат-
ных станов. Для этого используют сосредоточенные заря-
ды, детонирующие шнуры, натянутые вдоль линии реза,
кумулятивные заряды. Кратковременность действия удар-
ной волны не ведет к остановке проката даже при
относительно высоких скоростях процесса. Способ мо-
жет применяться для обработки листового и профильного
проката, а также труб и проволоки.

... Взрыв позволяет реализовать при обработке метал-
лов физические явления, не используемые в традицион-
ных технологиях. Проводятся исследования, цель кото-
рых — выявление уравнений состояний и создание общих
моделей, описывающих поведение металлов при взрывных
нагрузках.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Чуть более двух десятков лет отделяет человечество
от рубежа столетий. Вчера прогнозирование уверенно оп-
ределяло перспективу на такой относительно недолгий пе-
риод. Сегодня оно, вооруженное современными математи-
ческими методами и быстродействующими вычислитель-
ными машинами, с большими оговорками рисует
картину той или иной отрасли техники к 2000 г. И это
понятно: темпы развития научной мысли и необычайная
оперативность воплощения идей и кабинетных разработок
в металл опередили «технологию предсказательства».
С таких позиций было бы уместно сказать о ближайших,
вполне реальных перспективах взрывной технологии.

Несомненно, что процесс взрывной штамповки деталей
очень больших размеров примет масштабы массового про-
изводства. Главные стимулы к тому — сокращение про-
должительности изготовления деталей, исключение сбор-
ки и разборки штампа. В первую очередь, таким образом,
будут изготавливать детали судов, грузовых автомашин,
вагонов и ракет. Чтобы избежать опасности и шума, уже
сейчас есть проекты использовать для взрывной штампов-
ки акватории озер и океанов или проводить процесс на
специально оборудованных судах. Благодаря пластифици-
рованным зарядам ВВ, которым можно придавать любую
форму, гарантируется заданная направленность дето-
нации.

Не менее увлекательная перспектива —- использование
ударной волны взрыва для выращивания кристаллов. Под
ее воздействием рост отдельных кристаллов увеличивает-
ся до сверхзвуковой скорости, порядка 1800 км/ч. Учи-
тывая, что продолжительность взрыва составляет милли-
онные доли секунды, кристалл за один взрыв растет на
полмиллиметра.
Таким образом, серия микровзрывов может стать мо-
гучим катализатором важнейшего процесса — искусствен-
ного выращивания кристаллов.

Опыт применения взрывных нагрузок для резания ме-
талла открывает широкие перспективы для взрывного ре-
зания природного штучного камня. Известно, что для ре-
зания камня почти повсеместно употребляются меха-
нические средства — в основном пилы различных
конструкций. Дорогостоящее и малопроизводительное
производство можно с успехом заменить взрывным реза-
нием, при котором прочность камня в массиве не сни-
жается.

В первую очередь для взрывного резания пригодны
высоковязкие по строению, с исключительными декора-
тивными свойствами диабазы. Запасы этого высококаче-
ственного камня только в одной Карелии огромны. Се-
годня разработка их ведется для получения щебня,
стоимость которого во много раз ниже, чем штучного
камня.

Взрыв позволяет перейти к безлюдным схемам под-
земной отработки рудных залежей. Способ достаточно эф-
фективен: опыт турбинного бурения скважин диаметром
214 мм на нефть и газ показывает, что в среднем за
14 дней пробуривается скважина глубиной до 2000 м!
Если параллельно с обуриванием рудного тела с поверх-
ности провести необходимые горно-капитальные выработ-
ки (шахтные стволы, штреки для транспортирования ру-
ды, специальные люки для выпуска взорванной руды в
штрек и т. п.), то, взрывая рудное тело с поверхности
отдельными секциями, можно «качать» руду на поверх-
ность, широко применяя системы автоматики и контроля.
Такую систему подземных работ можно считать практиче-
ски безлюдной. А главное, трудоемкие и опасные буро-
взрывные работы будут полностью выведены из-под зем-
ли на поверхность.

Заманчива перспектива использования ледников для
производства электроэнергии и пополнения запасов прес-
ной воды. Роль аккумуляторов воды от таяния ледников
летом отводится естественным хранилищам. Однако таких
хранилищ природа создала ничтожно мало. С помощью
направленных взрывов в горах, например па Тянь-Шане,
можно создать целые каскады водохранилищ. Сегодня
вода ледников стекает с гор, угрожая разрушениями.
Создание же системы озер-водохранилищ позволит круг-
логодично снабжать водой засушливые районы Средней
Азии и отвоевать у пустыни миллионы гектаров земли.

Почти все важнейшие научные «земные» проблемы
получают сегодня преломление в призме освоения космо-
са. Большие задачи здесь и у взрыва. Успехи в освоении
космоса и прежде всего Луны дают основания предполо-
жить, что взрывы на спутнице нашей планеты помогут
произвести подробное геологическое изучение ее строения
(по примеру земной сейсморазведки с помощью взрывов),
проложить первые лунные трассы и, возможно, организо-
вать горные работы по добыче ценных минералов. Нужно
заметить, что любые расчеты лунных взрывов потребуют
большой специфики, так как вакуум не дает возможности
образоваться ударной волне, да и величины зарядов нуж-
но будет выбирать с большими поправками на «неземные
условия».

Трудно представить себе размеры нашей Вселенной.
Некоторые ученые предполагают, что Вселенная являет-
ся чем-то очень нестабильным (все туманности и звезды
«убегают» друг от друга с огромными, все возрастающи-
ми скоростями) и находится как бы в состоянии взрыва.
Однако время существования Вселенной неизмеримо ве-
лико, и мы живем лишь в мгновенья взрыва Вселенной.
И удивительным становится факт использования взрыва
для прочтения истории жизни на Земле.

Реальная попытка такого исследования предпринята
недавно. Установлено, что неорганические вещества — ме-
тан, аммиак и вода — под воздействием гигантских элект-
рических разрядов высоких температур, радиации ультра-
фиолетовых лучей могли соединиться в аминокислоты.
Неясен второй, решающий шаг: могли ли аминокислоты
соединиться в полимерные молекулы белков? Ударная
волна взрыва дала первые положительные ответы на этот
важнейший вопрос — под ее воздействием аминокислоты
в ампулах перешли в сложные полимерные структуры ти-
па белков, приподняв завесу над великой тайной рожде-
ния первой живой клетки.

Еще в этом тысячелетии взрыв станет основой прин-
ципиально новых технологических процессов, практиче-
ским осуществлением строительных работ невидан-
ных масштабов, надежным инструментом космического
производства.
ЛИТЕРАТУРА

Андреев К. К. Термическое раз-
ложение и горение взрывча-
тых веществ. Изд. 2-е, М.7
1966.

Андреев К. К., Беляев А. Ф, Те-
ория взрывчатых веществ. М.,
1960.

Афонин В. Г., Гейман Л. М., Ко-
мир В. М, Справочное руко-
водство по взрывным работам
в строительстве. Киев, 1974.

Баум Ф. А., Станюкович К. П.,
Шехтер Б. И. Физика взрыва.
М., 1959.

Бейлине К., Дрекопф К. Взрыв-
чатые вещества и средства
взрывания. Пер. с нем. М.,
1941.

Власов О. Е. Основы дипамикп
взрыва. М., 1957.

Власов О. Е., Смирнов С. А. Ос-
новы расчета дробления гор-
ных пород взрывом. М., 1962.

Вовк А. А., Черный Г. И. Взрыв-
ные работы в горных породах.
Киев, 1973.

Гейман Л. М. Взрывная техно-
логия. М., 1975.

Гейман Л. М. Физические ос-
новы взрывной технологии.
М, 1976.

Горст А. Г. Пороха и взрывча-
тые вещества. Изд. 3-е. М.,
1972.

Демидюк Г. П. Взрывные ра-
боты. Ч. 1. М., 1937.

Демидюк Г. П. Взрывные работы
на карьерах. — В кн.: Разви-
тие открытых горных работ
в СССР. М., 1968.

Демидюк Г. П., Буеайский А. Н.
Средства механизации и тех-
нология взрывных работ с
применением гранулирован-
ных взрывчатых веществ.
М., 1975.

Дерибас А. А. Физика упрочне-
ния и сварки взрывом. Ново-
сибирск, 1972.

Джуа А. История химии. Пер.
с птал. М., 1975.

Докучаев М. М., Родионов В.Н.,
Ромашов А. Н. Взрыв на вы-
брос. М., 1963.

Дорфман Я. Г. Всемирная исто-
рия физики с древнейших
времен до конца XVIII века.
М., 1974.

Друкованый М. Ф. Методы уп-
равления взрывом на карье-
рах. М., 1973.

Друкованый М. Ф., Гейман Л.М.,
Комир В. М. Новые методы
п перспективы развития
взрывных работ на карьерах.
М., 1966.

Дубнов Л. В., Бахаревич Н. С.,
Романов А. И. Промышленные
взрывчатые вещества. М.,
1973.

Зельдович Я. Б., Компане-
ец А. С. Теория детонации.
М., 1955.

Зельдович Я. Б. Теория удар-
ных волн и введение в газо-
динамику. М., 1956.

Зельдович Я. Б., Райзер Ю. ГЕ
Физика ударных волн и
высокотемпературных гидро-
динамических явлений. М.,
1963.
К о мир В. М. и др. Моделирова-
ние разрушающего действия
взрыва в горных породах.
М., 1972.

К у балов Б. Г. Пути развития
взрывного дела в СССР. М.,
1956.

Лаврентьев М. А., Шабат Б. В.
Проблемы гидродинамики и
механические модели. М., 1973.

Ландау Л. Д., Станюкович К. П.
Об изучении детонации кон-
денсированных ВВ. — Доклады
АН СССР, 1945, т. 46.

Ляхов Г. М. Основы динамики
взрывных волн в грунтах и
горных породах. М., 1974.

Мельников Н. В., Марченко Л. Н.
Энергия взрыва и конструк-
ция заряда. М., 1964.

Механический эффект подзем-
ного взрыва. М., 1971.

Мосинец В. Н. Дробящее и сей-
смическое действие взрыва
в горных породах. М., 1976.

Покровский Г. И. Направленное
действие взрыва. М., 1942.

Покровский Г. И. Взрыв. М.,
1973.

Покровский Г. И. Возведение
плотин направленным взры-
вом. М., 1974.

Покровский Г. И., Федоров И. С.
Действие удара и взрыва
в деформируемых средах. М.,
1954.

Садовский М. А. Простейшие
приемы определения сейсми-
ческой опасности массовых
взрывов. М.—Л., 1946.

Садовский М. А. Механическое
действие воздушных ударных
волн. М., 1952.

Светлов Б. Я., Яременко Н. Е.
Теория и свойства промыш-
ленных взрывчатых веществ.
М., 1973.

Седов Л. И. Методы подобия и
размерности в механике. Изд.
7-е. М., 1972.

Соколов Н. А. Курс теории ВВ.
М., 1937.

Степанов В. П., Шаров И. А.
Высокоэнергетические им-
пульсные методы обработки
металлов. Л., 1975.

Сухаревский М. Д. Взрывчатые
вещества и взрывные работы.
М., 1932.

Ханукаев А. Н. Физические про-
цессы при отбойке горных по-
род взрывом. М., 1974.

Черниговский А. А. Метод пло-
ских систем зарядов в гор-
ном деле и строительстве. М.,
1971.

Шах-Назаров. Практическое ру-
ководство для взрывов. СПб.,
1878.

Юхансон К., Персон П. Детона-
ция взрывчатых веществ. Пер.
с англ. М., 1973.
СОДЕРЖАНИЕ

От автора............................	. . . .	3

Автографы взрыва............................. 5

Вещества, которые взрываются ............... 14

От импульса — к взрыву ..................... 54

Взрывы в земной коре ....................... 88

Взрыв и металл . . . ...................... 146

Заключение . . . . . ...................... 178

Литература . . . . * ...................... 181
Леонид Михайлович Гейман

ВЗРЫВ: ИСТОРИЯ, ПРАКТИКА, ПЕРСПЕКТИВЫ

Редактор издательства В. П. Большаков
Художественный редактор В. Н. Ефимов
Технический редактор В. Д, Прилепская
Корректор С. А. Владимирова

ИБ № 7404

Сдано в набор 18.10.77

Подписано к печати 27.01.78

Формат 84х1081|з2. Бумага № 1

Гарнитура обыкновенная

Печать высокая

Усл. печ. л. 9,66. Уч.-изд. л. 9,9. Тираж 30.000

Т-00127. Тип. зак. 2964

Цена 70 коп.

Издательство «Наука»

117485, Москва, В-485, Профсоюзная ул., 94а

2-я типография издательства «Наука»,
121099, Москва, Г-99, Шубинский пер., 10
70 коп.

ИЗДАТЕЛЬСТВО
«НАУКА»

ГОТОВИТСЯ К ПЕЧАТИ
КНИГА;



ГУБКИН А. Н.

Электреты.

10 л. 65 к.

Электрет — это постоянно на-
электризованный диэлектрик,
несущий на одной стороне
положительный заряд, а на
другой — отрицательный и
способный создавать электри-
ческое поле в окружающем его
пространстве. В последние го-
ды электреты находят все
большее применение в радио-
электронной технике.

В книге дается описание ме-
тодов изготовления электретов
из разных диэлектриков и из-
мерения их поверхностного
заряда, свойств электретов,
теорий электретного эффекта,

принципов работы различных
электретных приборов. Об-
суждаются новые направле-
ния технического применения
электретов.

Заказы просим направлять по одному
из перечисленных адресов магазинов
«Книга — почтой» «Академкнига»:

480091 Алма-Ата, 91, ул. Фурманова,
91/97; 370005 Баку, 5, ул. Джапаридзе,
13; 734001 Душанбе, проспект Ленина,
95;	252030 Киев, ул. Пирогова, 4;

443002 Куйбышев, проспект Ленина, 2;

197110 Ленинград, П-110, Петрозавод-
ская ул., 7а;	117464 Москва, В-464,

Мичуринский проспект, 12;	630090

Новосибирск, 90, Морской проспект,
22;	620151 Свердловск, ул. Мамина-

Сибиряка, 137; 700029 Ташкент, Л-29,
ул. К. Маркса, 28; 450074 Уфа, про-
спект Октября, 129; 720001 Фрунзе,
бульвар Дзержинского, 42;	310003

Харьков, Уфимский пер,, 4/6,

ИЗДАТЕЛЬСТВО-НАУКА-