تحقیق مقاله طراحی و اجرای یک عملیات انفجاری

مقدمه :

بخش عمده ای از فعالیتها توسعه و آبادانی هر کشور شامل پروژه هایی مانند استخراج معادن ، سدسازی ، حفر تونل و ترانشه برای ساختن راه و راه آهن ، حفر کانال و تونل برای انتقال اب ، ایجاد  پناهگاه و فضاهای زیر زمینی ، توسعه شهرها و تخری بناهای قدیمی و ... می باشد که در تمامی این موارد عملیات سنگ برداری با روش انفجار نقش بسیار مهمی را ایفا می کند .

ماده منفجره مطمئن ترین ابزار برای شکستن سنگ است . زیرا از قدرت لازم برای شکستن سنگ برخوردار است و در همه شرایط از قبیل حفر تونل  خرد کردن سنگ در زیر آب ، ایجاد معبر باریک یا عریض در سنگ و نظایر آن قابلیت کاربرد دارد . هنر ماده منفجره در این است که انرژی خود را در زمان بسیار کوتاه آزاد می کند و به همین دلیل قادر است که هر نوع سنگی را بشکند .

گر چه ماده منفجره ویرانی را به ذهن تداعی می کند اما امروزه به عنوان ابزاری مهندسی معرفی می شود که دارای قابلیت هایی شامل سرعت ، ارزانی ، ایمنی و قابلیت انعطاف  برای کار در محلهای مختلف از زیر آب تا قله کوه می باشد .

قابل ذکر است که با توجه به اینکه  اینجانب بیش از ده سال تجربه شرکت در عملیاتهای مختلف انفجاری داشته ام سعی خواهیم نمود تا با صرف نظر از محاسبات و فرمولهای پیچیده که غالبا در عملیاتهای انفجاری نیز هیچ کاربرد عملی ندارند اقدام به ارائه  مفاهیم کاربردی و عملیاتی در این تحقیق نمایم .

تعریف انفجار :

تجزیه یا سوختن سریع مواد منفجره  را که منجر به آزاد شدن بسیار سریع گاز و حرارت زیاد می گردد ، انفجار می نامند . این واکنش فشار بسیار زیاد به محیط اطراف خود وارد کرده و موجب شکستگی و تخریب می گردد . به طور کلی مواد سوختنی هر یک با سرعت معینی می سوزند  و چنانچه  شرایط به گونه ای باشد که ماده سوختنی با سرعتی به مراتب بیش از مقادیر معمولی مثلا 1500 تا 8500 متر ر ثانیه بسوزد در این صورت پدیده انفجار رخ می دهد .

ویژگی های مواد منفجره :

مواد منفجره  با ویژگی های خود ارزیابی می شوند و این ویژگیها عبارتند از :

حساسیت (Sensitivity)  : که شامل حساسیت در مقابل ضربه ، اصطکاک ، حرارت ، قدرت چاشنی ، موج انفجار و جرقه می باشد .

سرعت انفجار (Velocity of detonation) : یا همان سرعت تجزیه شدن یا سوختن ماده منفجره و یا به بارت دیگر حرکت موج انفجار در سرتاسر ماده منفجره می باشد که تابع وزن مخصوص ، ابعاد ذرات ماده ناریه ،  نوع چاشنی ، قطر چال می باشد .

قدرت ماده منفجره(strength)عوامل موثر در قدرت شامل حجم گاز تولید شده و حرارت حاصله از سوختن می باشد .

 قدرت  خرد کنندگی یا  Brisance:  که قابلیت ماده منفجره  برای شکستن سنگ را نشان می دهد و اصلی ترین عامل موثر بر آن سرعت انفجار  و میزان انرژی تولید شده می باشد .

چگالی Denisity : چگالی ماده منفجره وزن واحد حجم ماده منفجره در ساختمان فشنگ آن می باشد و بر حسب ton/m3- kg/m3 , gr/cc بیان می شود .

اثر رطوبت بر ماده منفجره و مقاومت در مقابل آب

پایداری ماده منفجره (Stability) یا ثبات آن که  نشان دهنده قدرت تحمل شرایط محیط انبار برای مدت معین می باشد که بستگی به ساختمان شیمیایی ، درجه حرارت انبار و سایر شرایط فیزیکی انبار دارد .

آتش گیری (flammability)

سمیت (toxicity)

فراریت (Volatility)

انواع مواد منفجره :

ماده منفجره از نظر ویژگی های  فیزیکی و شیمیایی انواع بسیار زیادی دارند  که شرح همگی آنها در غالب این تحقیق مقدور نیست ، بنابراین سعی می گردد تا مواد ناریه ای که دارای بیشترین مصرف در پروژه های معدنی و عمرانی کشور عزیزمان ایران هستند معرفی گردد .

1- مواد ناریه دانه ای ( پودری ) : ساختمان این مواد به شکل دانه های  جدا از هم به ابعاد حدود یک میلیمتر است که معروفترین انواع آن عبارتند از :

1-1- باروت (blak powder) : باروت سیاست قدیمی ترین ماده منفجره  شناخته شده می باشد ، امروزه هیچ کدام از پروژه های عمرانی و معدنی مجاز به استفاده از باروت جهت عملیات انفجاری نمی باشد ولی چون در بعضی از معادن دور افتاده و به صورت غیر مجاز این پودر به صورت دستی ساخته و از آن برای عملیات انفجاری استفاده می شود به شرح ویژگی های آن می پردازیم .

باروت در فضای باز با سرعت 1cm/sec می سوزد و چنانچه شرایط سوختن سریع فراهم شود سرعت سوختن آن به m/sec 450 می رسد . باروت را می توان در چال ریخت و پس از فشردن با کمک فتیله اطمینان آنرا منفجر نمود . چنانچه فتیله اطمینان در دسترس نباشد می توان باروت لازم را در چال ریخت و با قراردادن مفتولی  فولادی به قطر 5/0 سانتیمتر بقیه فضای خالی چال را با خاک و شن  پر کرد . در این صورت پس از برداشتن مفتول فولادی یک سوراخ به قطر 5/0 سانتیمتر خالی می ماند ،  سپس درون آن باروت می ریزند تا جایی که به سرح زمین  برسد . حال چنانچه باروت روی سطح زمین را آتش بزنند باروت سوخته و آتش را به داخل چال منتقل می کند وقتی که آتش به فرج اصلی رسید موجب انفجار آن می گردد .

1-2- پودر آنفو (Ammpnium nitrate fueloil) : پودر آنفو مخلوط نیترات آمونیوم ( حدود 96 درصد ) و 6 درصد سوخت مایع ( معمولا گازوئیل ) می باشد . از پودر آنفو عموما در انفجارات روباز به عنوان  خرج اصلی و در برخی از موارد استثنایی در انفجارات زیر زمینی  استفاده می شود ، سرعت انفجاری آنفو در قطر 13 سانتیمتر به حداکثر m/sec 4300 می رسد . محصور بودن نیز سرعت انفجاری آنفو را بالا می برد .

2- مواد منفجره ژله ای :

معروفترین و پرکاربردترین ماده ناریه از این نوع  1 مولایت است که وزن مخصوص آن 2/1 gr/cc سرعت افنجاری حدود m/sec 5000 می باشد . 1 مولایت در صنایع مهمات سازی پارچین در قطرها و طولهای مختلف تولید می شود . مقاومت آن در مقابل آب بسیار زیاد بوده و به راحتی می توان از آن در چالهای آبدار  استفاده نمود . از آن در انواع انفجارهای کنترل شده زیر زمینی و روباز استفاده می شود .

3- انواع دینامیت : دینامیت یک اسم عام است که به بسیاری از مواد منفجره خشک شامل مواد سوختنی کربناته و نیتروگلیسیرین اطلاق می شود . دینامیت برای اولین بار توسط آلفرد نوبل ساخته شد که مرکب از 75 درصد وزنی  نیتروگلیسیرین  و 25 درصد دیاتومیت بود . انواع آن عبارتند از :

1- دینامیت استرایت یا دینامیت اصیل

2- دینامیت آمونیاکی ( دینامیتی که همان نیترات آمونیوم که به وسیله نیتروگیلیسیرین حساس شده )