17

Górnictwo i Geoin

Īynieria

• Rok 29 • Zeszyt 3 • 2005

Michalina Machowicz

*

ODDZIAàYWANIE POWIETRZNEJ FALI UDERZENIOWEJ

NA OTOCZENIE**

1. Wprowadzenie

Jednym z podstawowych zagro

ĪeĔ powstających podczas prowadzenia robót z zasto-

sowaniem materia

áów wybuchowych (MW), oprócz emisji drgaĔ parasejsmicznych, roz-

rzutu od

áamków skalnych, skaĪenia Ğrodowiska, pylenia, jest dziaáanie powietrznej fali ude-

rzeniowej (PFU).

Obowi

ązek wyznaczania stref bezpieczeĔstwa ze wzglĊdu na dziaáanie PFU jest regu-

lowany przez odpowiednie przepisy: Rozporz

ądzenie Ministra Gospodarki, Pracy i Polityki

Spo

áecznej z dnia 1 kwietnia 2003 r. w sprawie przechowywania i uĪywania Ğrodków

strza

áowych i sprzĊtu strzaáowego w zakáadach górniczych (Dz.U. Nr 72, poz. 655) oraz Roz-

porz

ądzenie Ministra Infrastruktury z dnia 3 lipca 2003 r. w sprawie rozbiórek obiektów

budowlanych wykonywanych metod

ą wybuchową (Dz.U. Nr 120, poz. 1135).

Pomimo

Īe detonacja materiaáu wybuchowego powoduje powstanie powietrznej fali

uderzeniowej zarówno przy zastosowaniu materia

áów wojskowych, jak i cywilnych, i w obu

wypadkach ma ona podobny charakter, to obydwa te

Ğrodowiska podchodzą do problemu

nieco inaczej. Inaczej intensywno

Ğü PFU i wielkoĞü nadciĞnienia jest okreĞlana w literatu-

rze i przepisach cywilnych, inaczej w technice wojskowej, a przecie

Ī wzory opisujące PFU

dotycz

ą tego samego zagadnienia.

2. Powstawanie

PFU

Na skutek detonacji tworzy si

Ċ wokóá Ĩródáa wybuchu strefa nagrzanych produktów

gazowych o ci

Ğnieniu znacznie (od kilkudziesiĊciu do kilkuset razy) przewyĪszającym war-

to

Ğü ciĞnienia panującego w Ğrodowisku przed detonacją.

*

Wydzia

á Górnictwa i GeoinĪynierii, Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków

**

Artyku

á opracowano w ramach badaĔ statutowych, umowa 11.11.100.953

18

Gazy te rozprzestrzeniaj

ą siĊ w kierunku od centrum wybuchu, w postaci fal o wyso-

kiej temperaturze, g

ĊstoĞci i ciĞnieniu. Za czoáem fali uderzeniowej, nastĊpuje rozprĊĪanie

produktów gazowych, nios

ąc za sobą áagodny spadek ich ciĞnienia (rys. 1). W rezultacie pro-

wadzi to do obni

Īenia ich prĊdkoĞci gazów. Spadek ten spowodowany jest przemieszcza-

j

ącymi siĊ tuĪ za falą uderzeniową falą odciąĪenia (rozrzedzenia) [2].

ci

Ğnienie

atmosferyczne

skok ci

Ğnienia

w czole fali

czo

áo fali

strefa rozrzedzenia

strefa

Ğciskania

produkty
detonacji

Rys. 1. Przebieg ci

Ğnienia w powybuchowej powietrznej fali uderzeniowej

W pewnej odleg

áoĞci od Ĩródáa detonacji prĊdkoĞü gazów postrzaáowych spada do ze-

ra, a FU rozprzestrzenia si

Ċ dalej na skutek dziaáania siá bezwáadnoĞci. NastĊpnie ciĞnienie

fali uderzeniowej osi

ąga wartoĞü ciĞnienia atmosferycznego, a prĊdkoĞü fali — prĊdkoĞü

d

ĨwiĊku. FU rozchodzi siĊ dalej jako fala akustyczna [3].

Wielko

Ğciami opisującymi ruch powietrznej fali uderzeniowej zarówno wedáug litera-

tury cywilnej, jak i wojskowej s

ą: nadciĞnienie PFU lub impuls nadciĞnienia. Impuls nad-

ci

Ğnienia charakteryzowany jest przez nadciĞnienie na czole fali

Δp

+

(jako zmian

Ċ ciĞnienia

PFU w czasie) oraz czas trwania fazy dodatniej

IJ

+

(rys. 2).

Rys. 2. Zmiana impulsu nadci

Ğnienia w czasie

19

3. Metody stosowane w technice cywilnej

Jak ju

Ī wspomniano, parametrami PFU zasadniczo wpáywającymi na powstawanie

zagro

ĪeĔ dla otoczenia są: impuls nadciĞnienia i nadciĞnienie fali uderzeniowej.

W technice cywilnej ze wzgl

Ċdów praktycznych brana jest pod uwagĊ szkodliwoĞü

oddzia

áywania PFU w zakresie ciĞnieĔ o niskich wartoĞciach, gdyĪ wáaĞnie takie wystĊpują

przy obiekcie chronionym, w znacznej odleg

áoĞci od centrum wybuchu.

Z analizy dotycz

ącej przemysáowych strzelaĔ wynika, Īe impuls nadciĞnienia przy „ma-

áych odlegáoĞciach” [3] moĪna wyznaczyü, stosując wzory, w których zaleĪy on od masy
detonowanego

áadunku i odlegáoĞci od miejsca wybuchu do obiektu chronionego ((1) i (2)).

Jednak nie wiadomo, gdzie znajduje si

Ċ ta granica, poniĪej której wartoĞci odlegáoĞci nale-

Īy rozumieü jako maáe

— dla

áadunków na powierzchni terenu

2

3

63

m

I

g

r

˜ ˜

(1)

— dla

áadunku MW w powietrzu

2

3

40

m

I

r

˜

(2)

gdzie:

g — przyspieszenie ziemskie,

m — masa

áadunku MW,

r — odleg

áoĞü od miejsca wybuchu do obiektu chronionego.

Ponadto stosuje si

Ċ pojĊcie odleg

áoĞci wzglĊdnej, inaczej odlegáoĞci zredukowanej

r,

która umo

Īliwia porównanie ciĞnieĔ dla róĪnych mas áadunku materiaáu wybuchowego

w zmiennej odleg

áoĞci.

1

3

r

r

m

(3)

gdzie:

r — odleg

áoĞü od centrum wybuchu,

m — masa

áadunku MW.

W literaturze proponowane s

ą takĪe wzory wyznaczone doĞwiadczalnie. Dotyczą one

ró

Īnych warunków realizowanego strzelania i wskazują, Īe ciĞnienie jest funkcją tylko

20

wzgl

Ċdnej odlegáoĞci. UwzglĊdniany jest tutaj związek tylko trzech czynników: ciĞnienia,

masy

áadunku i odlegáoĞci.

Wzór ma nast

Ċpującą postaü ogólną

 

 

1

3

1

p

p

m

p

k

k

r

r

E

E



§

·

ª

º

'

˜

˜

¨

¸

¬

¼

¨

¸

©

¹

(4)

— dla

áadunku umieszczonego na powierzchni

1,2

1

2

186 500

r

p

m



§

·

'

˜ ¨

¸

©

¹

(5)

— dla

áadunku umieszczonego w caliĨnie skalnej przy strzelaniu (otwory krótkie i dáugie)





1,2

1

3

1865 5895

r

p

m



§

·

'

y

˜ ¨

¸

©

¹

(6)

— przy strzelaniu rozszczepkowym

áadunkami nakáadanymi

 

2,9

8

6 10

p

r

' ˜

˜

(7)

— przy strzelaniu rozszczepkowym

áadunkami w otworach bez przybitki

 

2,48

7

1, 2 10

p

r

'

˜

˜

(8)

— przy strzelaniu krótkimi otworami w progach pod

Ğcianowych

 

1,4

4

1, 6 10

p

r

'

˜

˜

(9)

— przy strzelaniu d

áugimi otworami — w kierunku wyrobiska

 

1,2

3300

p

r

'

˜

(10)

— przy strzelaniu d

áugimi otworami — poza urabiane piĊtro

 

1,53

4700

p

r

'

˜

(11)

W zale

ĪnoĞciach (3)–(11) jako m podstawia siĊ caákowitą masĊ materiaáu wybuchowe-

go, bez uwzgl

Ċdnienia jego rodzaju. W ten sposób w danej odlegáoĞci (przy obiekcie chro-

21

nionym) po detonacji MW, bez wzgl

Ċdu na wáaĞciwoĞci, a szczególnie materiaáu wybucho-

wego parametry energetyczne, warto

Ğü nadciĞnienia powietrznej fali uderzeniowej otrzy-

mujemy tak

ą samą, co czĊsto nie jest zgodne z rzeczywistoĞcią.

W literaturze spotykane s

ą jednak sugestie co do koniecznoĞci uwzglĊdniania we wzo-

rach rodzaju detonowanego materia

áu wybuchowego [4]. Proponowane są zaleĪnoĞci,

w których ci

Ğnienie zaleĪy od masy áadunku MW, okreĞlone jest stosunkiem odlegáoĞci od

miejsca detonacji do promienia

áadunku r/r

o

, i przede wszystkim zale

Īy od energii wáaĞ-

ciwej danego MW. W tym celu literatura [4] podaje wzory pozwalaj

ące obliczyü wartoĞü

nadci

Ğnienia dla trotylu, jako MW wzorcowego, dla róĪnych warunków realizowanego strze-

lania:

— dla

áadunku kulistego otoczonego ze wszystkich stron powietrzem

2

1

3

3

3

2

10

7

2, 7

0,84

m

m

m

p

g

r

r

r

§

·

'

˜

˜



˜



˜

¨

¸

¨

¸

©

¹

(12)

— dla

áadunku kulistego leĪącego na powierzchni ziemi

2

1

3

3

3

2

10

14

4, 3

1,1

m

m

m

p

g

r

r

r

§

·

'

˜

˜



˜



˜

¨

¸

¨

¸

©

¹

(13)

— dla

áadunku wydáuĪonego otoczonego ze wszystkich stron powietrzem

2

1

3

3

2

2

2

10

14

4, 3

1,1

m

m

m

p

g

l r

l r

l r

ª

º

§

·

§

·

«

»

'

˜

˜



˜



˜

¨

¸

¨

¸

©

¹

©

¹

˜

˜

˜

«

»

¬

¼

(14)

— dla

áadunku wydáuĪonego umieszczonego na powierzchni ziemi

2

1

3

3

2

2

2

10

28

6, 9

1,1

m

m

m

p

g

l r

l r

l r

ª

º

§

·

§

·

«

»

'

˜

˜



˜



˜

¨

¸

¨

¸

©

¹

©

¹

˜

˜

˜

«

»

¬

¼

(15)

Chc

ąc wyznaczyü wartoĞü nadciĞnienia dla innych, interesujących nas materiaáów wy-

buchowych (ró

Īniących siĊ od trotylu wáaĞciwoĞciami), kaĪdy czáon wyraĪenia w nawiasie

w powy

Īszych wzorach, naleĪy pomnoĪyü przez równowaĪnik porównujący jednostkowe

energie stosowanego materia

áu wybuchowego i wzorca

MW

TNT

q

q

[4].

Obecnie stosowane s

ą materiaáy wybuchowe o róĪnych charakterystykach. CzĊsto

znacznie ró

Īnią siĊ one miĊdzy sobą: ciepáem wybuchu, ciĞnieniem wybuchu i prĊdkoĞcią

detonacji.

22

W tabeli 1 przedstawiono zakresy zmienno

Ğci produkowanych i stosowanych MW.

TABELA 1

Zakres zmienno

Ğci wybranych parametrów dla dostĊpnych MW

Parametr Jednostka

Zakres zmienno

Ğci

produkowanych MW

Pr

ĊdkoĞü detonacji, D

m/s

1080

÷7744

G

ĊstoĞü pozorna, Ȗ

o

kg/dm

3

0,62

÷1,56

Obj

ĊtoĞü gazowych produktów wybuchu, V

g

dm

3

/kg

273

÷992

Ciep

áo wybuchu, Q

w

kJ/kg

818

÷6044

Ci

Ğnienie wybuchu, P

w

MPa

338

÷8720

ħródáo: [1]

Du

Īy zakres zmiennoĞci parametrów stosowanych materiaáów wybuchowych daje pod-

stawy, by przypuszcza

ü, Īe zagroĪenia spowodowane detonacją MW o jednakowej masie,

lecz o ró

Īnych wáaĞciwoĞciach, w rzeczywistoĞci nie mogą byü takie same.

4. Metody stosowane w technice wojskowej

W literaturze zajmuj

ącej siĊ problematyką wojskowych MW dla oceny wartoĞci nad-

ci

Ğnienia w zakresie oddziaáywania wybuchu stosowane są czĊsto nomogramy lub wzory

przybli

Īone, bĊdące aproksymacją danych doĞwiadczalnych lub wyników numerycznego

modelowania. Wzory te s

ą uzaleĪnione od wartoĞci tzw. odlegáoĞci bezwymiarowej

λ.

W przypadku dalekiej strefy wybuchu, w celu okre

Ğlenia nadciĞnienia PFU i impulsu

nadci

Ğnienia, stosuje siĊ wzory zgodnie z prawem Sachsa, wedáug którego bezwymiarowe

nadci

Ğnienie i impuls fali podmuchowej, definiowane jako:

1

2

3

3

s

o

o

s

o

p

p

p

I

c

I

E

p





'

˜

˜

(16)

s

ą funkcjami jedynie bezwymiarowej odlegáoĞci Ȝ — zwanej takĪe zmienn

ą Sachsa —

definiowanej jako wielko

Ğü zaleĪna od energii wybuchu:

1

3

1

3

,

o

r p

E

˜

O

23

gdzie:
r

—

odleg

áoĞü od centrum wybuchu,

E

—

energia wybuchu MW,

p

o

— ci

Ğnienie początkowe w oĞrodku,

c

o

— pr

ĊdkoĞü dĨwiĊku.

Prawo Sachsa obowi

ązuje jedynie w dalekiej strefie wybuchu, tj. w obszarze, w któ-

rym charakterystyki FU przestaj

ą zaleĪeü od ksztaátu áadunku i sposobu jego inicjowania.

Nie obowi

ązuje w strefie bliskiej (w odlegáoĞciach porównywalnych z rozmiarem áa-

dunku

λ = 0,1), czyli tam, gdzie wartoĞü nadciĞnienia jest ogromna, na ruch FU mają

wp

áyw ksztaát áadunku i poáoĪenie punktu inicjowania, a jej ruch jest sprzĊĪony z ruchem

granicy produktów detonacji, który dopiero po wyhamowaniu umo

Īliwia fali poruszanie siĊ

w sposób niezale

Īny.

W opracowaniach wojskowych [2] spotyka si

Ċ takĪe wzory empiryczne, sporządzone

na podstawie pomiarów nadci

Ğnienia w PFU, okreĞlające wartoĞü nadciĞnienia dla konkret-

nych MW.

Najcz

ĊĞciej stosowane są wzory aproksymujące Sadowskiego (17) i Stonera (18), które

tak

Īe zaleĪą od bezwymiarowej odlegáoĞci

λ

T

dla

>

@

1,10 ;

T

O 

gdzie

1

3

:

T

r

m

O

— dla

trotylu

1

2

3

0, 754

2, 457

6, 5

s

T

T

T

p







O



O



O

(17)

— dla

pentolitu

1

2

3

0,863

2, 951

7,823

s

T

T

T

p







O



O



O

(18)

Znaj

ąc ciepáo wybuchu omawianych materiaáów wybuchowych, zmienną

>

@

1,10

T

O 

mo

Ī-

na

áatwo wyraziü w innej postaci, np. przeliczyü ją na zmienną Sachsa, korzystając z zaleĪ-

no

Ğci

1

3

T

o

Q

p

§

·

O O ˜ ¨ ¸

©

¹

(gdzie

Q – ciep

áo wybuchu MW):

— dla

trotylu

1

2

3

0, 229

0, 227

0,82

s

p







O 

O 

O (19)

— dla

pentolitu

1

2

3

0, 240

0, 229

0,169

s

p







O 

O 

O (20)

24

Inne wzory empiryczne (Henrycha) w odniesieniu do konkretnych materia

áów wybu-

chowych maj

ą postaü:

— dla

pentolitu

1

2

3

0, 662

4, 05

3, 288

s

T

T

T

p







O 

O 

O

(22)

Do wyznaczenia warto

Ğci nadciĞnienia w powietrznej fali uderzeniowej stosuje siĊ

tak

Īe tzw. równowa

Īnik trotylowy (heksogenowy). MetodĊ tĊ moĪna zastosowaü dla ma-

teria

áów wybuchowych o róĪnych charakterystykach.

Cz

Ċsto w opracowaniach wojskowych, w miejsce masy m jest przyjmowana masa

materia

áu wybuchowego przemnoĪona przez równowaĪnik trotylowy lub heksogenowy.

Najpro

Ğciej definiowany równowaĪnik uwzglĊdnia wartoĞü ciepáa wybuchu (lub ener-

gii wybuchu) stosowanego materia

áu wybuchowego w odniesieniu do ciepáa wybuchu (ener-

gii wybuchu) MW wzorcowego (trotyl lub heksogen) (23).

Innym sposobem jest porównanie, jaka masa danego materia

áu wybuchowego jest

równowa

Īna danej masie wzorca, czyli okreĞlenie takiej masy trotylu (heksogenu), dla któ-

rej skutki wybuchu s

ą identyczne jak dla wybuchu badanego materiaáu wybuchowego. Ina-

czej mówi

ąc, mnoĪąc masĊ danego MW przez równowaĪnik, moĪna okreĞliü masĊ trotylu

wytwarzaj

ącą falĊ podmuchową o takiej samej charakterystyce jak dla MW badanego

T

T

T

m

E

m

E

D

(23)

gdzie:

α

T

— równowa

Īnik (trotylowy lub heksogenowy) danego MW,

m — masa danego MW,

m

T

— masa materia

áu wybuchowego wzorcowego,

E — energia wybuchu danego MW,

E

T

— energia wybuchu wzorcowego MW.

Znaj

ąc wartoĞü zmierzonego nadciĞnienia w PFU (24) lub wartoĞü impulsu fali (25),

mo

Īna wyznaczyü ekwiwalent trotylowy (heksogenowy):





TP

T

P

f

P

D

(24)





TI

T

I

f

I

D

(25)

gdzie:

α

TP

— równowa

Īnik trotylowy obliczony na podstawie pomiarów nadciĞnienia,

α

TI

— równowa

Īnik trotylowy obliczony na podstawie pomiarów impulsu nadciĞ-

nienia,

25

P — nadci

Ğnienie pomierzone dla badanego MW,

P

T

— nadci

Ğnienie pomierzone dla materiaáu wybuchowego wzorcowego (np.

trotylu),

I — impuls fali dla badanego MW,

I

T

— impuls fali dla materia

áu wybuchowego wzorcowego (np. trotylu).

Warto

Ğci P i P

T

s

ą liczone z zaleĪnoĞci (26) i (27):









1

2

3

3

2

3

0, 754

2, 457

6, 5

TP

TP

TP

m

m

m

P

r

r

r

˜

˜ D

˜

˜ D

˜ ˜ D





(26)

1

2

3

3

2

3

0, 754

2, 457

6, 5

T

T

T

T

m

m

m

P

r

r

r

˜

˜

˜





(27)

W bliskiej strefie wybuchu nie stosuje si

Ċ ani prawa Sachsa, ani równowaĪnika troty-

lowego. Dla bliskiej strefy [2] proponowany jest wzór (28) okre

Ğlający nadciĞnienie na czo-

le fali uderzeniowej dla

>

@

0, 05; 0, 3

T

O 

i

>

@

0, 3;1

T

O 

>

@

>

@

1

2

3

4

1

2

3

14, 07

5, 54

0, 3572

0, 00625

dla

0, 05; 0, 3

6,19

0, 3262

2,1324

dla

0, 3;1

T

T

T

T

T

S

T

T

T

T

P















­

O 

O 

O 

O

O 

°

®

°

O 

O 

O

O 

¯

(28)

Przy bezwymiarowych odleg

áoĞciach

λ, znacznie wiĊkszych od 3 (

T

O > 10), wedáug lite-

ratury [2] dla oceny wielko

Ğci nadciĞnienia proponowane są wzory asymptotyczne (29)–(31).

Ich zastosowanie mo

Īe byü niekiedy obarczone duĪym báĊdem. Im dalej od miejsca detona-

cji, tym pope

ániany báąd jest wiĊkszy, bowiem w tak znacznych odlegáoĞciach na przebieg

PFU maj

ą wpáyw czynniki atmosferyczne, a zwáaszcza wiatr. Jednak wartoĞci nadciĞnienia

w tak du

Īych odlegáoĞciach są raczej niewielkie i ewentualny báąd nie wpáywa na wzrost

zagro

Īenia dla otoczenia:

1

1

S

P

A



˜ O (29)





1

1

2

2

ln

S

P

A





˜ O

O

(30)

4

3

3

S

P

A



˜ O

(31)

(dla trotylu wzór ten ma posta

ü

1

1, 065

),

S

T

P



˜ O

gdzie

A – wspó

áczynnik ustalany przy uwzglĊdnieniu wartoĞci nadciĞnienia liczonego we-

d

áug wzorów (19) lub (20) dla wartoĞci Ȝ = 3.

26

W podobny sposób szacowana jest druga z wielko

Ğci charakteryzujących PFU — im-

puls nadci

Ğnienia. Dla áadunku trotylu detonowanego w powietrzu moĪna wartoĞü impulsu

FU obliczy

ü, stosując wzory Sadowskiego (32) i Henrycha (33), takĪe uwzglĊdniające wiel-

ko

Ğü

λ:

1

1

3

1

350

dla

0, 5

Pa s

150

dla

0, 25

T

T

T

T

I

I

m









­

O

O ²

°

ª

º

˜

®

¬

¼

°

O

O ¢

¯

(32)

>

@

>

@

1

2

3

1

3

1

2

3

6630 11150

6290

1004

dla

0, 4; 0, 75

322

2110

2160

801

dla

0, 75;3

T

T

T

T

T

T

T

T

I

m















­



O 

O 

O

O 

°

®

°



O 

O 

O

O 

¯

(33)

5. Sposoby wyznaczania strefy dzia

áania PFU

przy wykonywaniu robót strza

áowych i robót wyburzeniowych

wed

áug obowiązujących przepisów

Zgodnie z przepisami obowi

ązującymi w zakáadach górniczych [6], na wielkoĞü strefy

szkodliwego oddzia

áywania powietrznej fali uderzeniowej ma wpáyw caákowita masa MW

oraz przyjmowany wspó

áczynnik bezpieczeĔstwa

3

p

p

r

k

m

˜

(34)

gdzie:

r

p

— promie

Ĕ strefy zagroĪenia, [m];

k

p

— wspó

áczynnik obliczeniowy (wspóáczynnik bezpieczeĔstwa obiektu)

zale

Īny od stopnia szkodliwoĞci i wskaĨnika dziaáania áadunku n,

m —

áączna wielkoĞü áadunku materiaáów wybuchowych odpalana w serii, [kg].

Warto

Ğü wspóáczynnika k

p

zale

Īy od wielkoĞci wskaĨnika dziaáania áadunku n, który

charakteryzuje g

áĊbokoĞü umieszczenia áadunku w skale. W miarĊ przybliĪania áadunku do

powierzchni ods

áoniĊcia, wzrasta wartoĞü wskaĨnika dziaáania oraz wartoĞü wspóáczynnika

k

p

(rys. 3).

Od chwili uchwalenia Prawa geologicznego i górniczego dwukrotnie zmieni

áy siĊ prze-

pisy wykonawcze [7, 9]. Zalecany w nich wzór okre

Ğlający „wielkoĞü promienia strefy za-

gro

Īenia ze wzglĊdu na dziaáanie powietrznej fali uderzeniowej” byá funkcją trzech wiel-

ko

Ğci: masy MW, wspóáczynnika k

p

oraz zasi

Ċgu dziaáania PFU. Poza tym wzór ten takĪe

nie uwzgl

Ċdniaá wpáywu wáaĞciwoĞci stosowanego MW ani tym bardziej jego parametrów

energetycznych.

27

Rys. 3. Wp

áyw gáĊbokoĞci umieszczenia áadunku na wielkoĞü wspóáczynnika k

p

(m = const)

W roku 2003, po ostatniej zmianie przepisów [6], sposób wyznaczania wielko

Ğci

promienia strefy zagro

Īenia ze wzglĊdu na dziaáanie PFU zmieniá siĊ, ale w dalszym ciągu

obowi

ązuje w podobnej formie (34). RóĪnica polega na tym, iĪ pierwiastek kwadratowy

z masy

áadunku m zastąpiono pierwiastkiem szeĞciennym, co znacznie wpáynĊáo na wartoĞü

liczbow

ą obliczanej strefy.

Wobec powy

Īszego, najczĊstszą metodą eliminacji zagroĪeĔ byáo i jest ograniczanie

masy

áadunku MW odpalanego w serii strzelaĔ, a przecieĪ w rzeczywistoĞci zagroĪenia spo-

wodowane detonacj

ą masy jednego rodzaju materiaáu wybuchowego nie są takie same, jak te

wywo

áane detonacją takiej samej masy, ale materiaáu wybuchowego o innych wáaĞciwoĞciach.

Mo

Īna zauwaĪyü, Īe obowiązujące w technice cywilnej przepisy dotyczące wykony-

wania robót strza

áowych z uĪyciem MW, wyraĨnie pomijają parametry stosowanego mate-

ria

áu wybuchowego. Natomiast przepisy dotyczące przechowywania materiaáów wybucho-

wych, w tym tak

Īe MW dla uĪytku cywilnego, przy wyznaczaniu wielkoĞci nadciĞnienia

PFU, uwzgl

Ċdniają wáaĞciwoĞci skáadowanego MW.

Przepisy dotycz

ące pomieszczeĔ magazynowych i obiektów do przechowywania ma-

teria

áów wybuchowych [10] nakáadają obowiązek uwzglĊdnienia moĪliwoĞci powstania PFU

w wyniku ewentualnej detonacji sk

áadowanych materiaáów wybuchowych i opisują wiel-

ko

Ğü PFU poprzez nadciĞnienie w niej panujące.

Ci

Ğnienie fali uderzeniowej jest tutaj okreĞlone jako funkcja odlegáoĞci czoáa fali od

miejsca wybuchu materia

áu wybuchowego i moĪna je wyznaczyü wedáug wzoru

(

)

1,89

0,33

980

f

P

r G

−

−

=

⋅ ⋅

(35)

gdzie:

P

f

— ci

Ğnienie fali uderzeniowej, [kPa];

r — odleg

áoĞü od miejsca wybuchu do miejsca chronionego, [m];

G — równowa

Īnik masy heksogenu, [kg].

28

Trudno znale

Ĩü wzór, który odzwierciedlaáby rzeczywisty zasiĊg dziaáania PFU. Na jej

ruch wp

áywa zbyt wiele czynników, których czĊsto nie sposób ująü w formie zaleĪnoĞci, a za-

stosowanie istniej

ących wzorów i teoretyczne okreĞlanie (prognozowanie) wielkoĞci promie-

nia strefy dzia

áania nie zawsze pokrywa siĊ z otrzymywanymi póĨniej efektami przeprowa-

dzonego strzelania.

6. Pomiary poligonowe intensywno

Ğci PFU

Dla potwierdzenia przypuszcze

Ĕ przeprowadzono pomiary poligonowe intensywnoĞci

PFU dla takich samych mas materia

áów wybuchowych o róĪnych wáaĞciwoĞciach.

Najefektywniej wp

áyw wáaĞciwoĞci MW na intensywnoĞü PFU moĪna zbadaü blisko

Ĩródáa wybuchu, czyli tam, gdzie wartoĞci ciĞnieĔ są wysokie, a wpáyw czynników zewnĊtrz-
nych jest ograniczony do minimum lub ca

ákowicie wyeliminowany.

Pomiar nadci

Ğnienia PFU, w staáej odlegáoĞci od centrum wybuchu, przeprowadzono

dla nast

Ċpujących áadunków MW:

— heksogenu

(RDX),

— trotylu

biegaczowanego,

— amonitu

54H,

— metanitu

specjalnego

2H.

Zarejestrowana intensywno

Ğü PFU dla badanych áadunków MW jest róĪna (rys. 4).

Rys. 4. Warto

Ğci ciĞnieĔ PFU dla róĪnych MW w odlegáoĞci 2 m od miejsca detonacji

W tabeli 2 przedstawiono maksymalne warto

Ğci nadciĞnienia PFU oraz wartoĞci im-

pulsu nadci

Ğnienia PFU dla badanych MW.

29

TABELA 2

Warto

Ğci nadciĞnienia i impulsu nadciĞnienia PFU dla MW o róĪnych wáaĞciwoĞciach

Max warto

Ğü

nadci

Ğnienia PFU

[kPa]

Warto

Ğü impulsu

nadci

Ğnienia PFU

[Pa·s]

w odleg

áoĞci od centrum wybuchu

Rodzaj MW

G

ĊstoĞü

MW

[g/cm

3

]

Zmierzona

pr

ĊdkoĞü

detonacji

[m/s]

2 m

3 m

2 m

3 m

Metanit

specjalny

2H

1,10

2259 43,97 23,30 20,93 13,40

Amonit

54H

0,99

2849 69,38 34,31 33,08 19,70

Dynamit

20G5H

1,4

3374 57,22 29,81 27,55 17,81

TNT

biegaczowany

1,22

3400 59,72 30,52 28,52 17,98

RDX

(proszek)

1,12

6020 79,85 42,24 41,80 24,85

7. Podsumowanie

Przy wyznaczaniu podstawowych wielko

Ğci opisujących ruch PFU gáównymi czynni-

kami branymi pod uwag

Ċ, są:

— masa detonowanego materia

áu wybuchowego,

— g

áĊbokoĞü umieszczenia áadunku MW w skale,

— w

áaĞciwoĞci detonowanego materiaáu wybuchowego.

Wzory stosowane w technice wojskowej uwzgl

Ċdniają masĊ MW oraz jego wáaĞci-

wo

Ğci. Analizowany áadunek materiaáu wybuchowego nie jest umieszczany w górotworze,

gdy

Ī najczĊĞciej detonacja odbywa siĊ nad powierzchnią terenu.

W przypadku wzorów proponowanych dla strzela

Ĕ przemysáowych nadciĞnienie PFU

jest funkcj

ą masy MW oraz wspóáczynnika uwzglĊdniającego gáĊbokoĞü umieszczenia áa-

dunku w górotworze. Ca

ákowicie pomijany jest wpáyw wáaĞciwoĞci stosowanego MW.

W wyniku przeprowadzonych pomiarów poligonowych uzyskano ró

Īną intensywnoĞü

PFU dla tych samych mas ró

Īnych rodzajów MW. Otrzymane rezultaty dowodzą, Īe wpáyw

w

áaĞciwoĞci detonowanego MW na przebieg PFU jest znaczny i nie powinien byü pomija-

ny we wzorach opisuj

ących wartoĞü nadciĞnienia PFU lub wielkoĞü jego zasiĊgu.

LITERATURA

[1] Batko P.: Wp

áyw wáaĞciwoĞci strzelniczych materiaáu wybuchowego na efekt sejsmiczny strzelania, Mo-

nografia 105, Wydawnictwo IGSMiE PAN, Kraków 2002

[2] Cudzi

áo S., Maranda A., Nowaczewski J., TrĊbiĔski R., TrzciĔski W.: Wojskowe Materiaáy Wybuchowe. Wy-

dawnictwo Politechniki Cz

Ċstochowskiej, CzĊstochowa 2000

30

[3] Onderka Z. (red.): Badanie korelacji pomi

Ċdzy stopniem przereagowania nieidealnych MW (NMW)

a efektywno

Ğcią ich oddziaáywania na górotwór. Praca niepubl. AGH Wydz. Górniczy, KGO, Kraków 1994

[4] Onderka Z.: Wp

áyw robót strzelniczych na otoczenie kopalĔ odkrywkowych. Technika Strzelnicza, cz. 2,

UWND AGH, Kraków 2003

[5] Papli

Ĕski A.: NarzĊdzia modelowe do analizy parametrów energetycznych przemysáowych materiaáów wy-

buchowych. Szko

áa Eksploatacji Podziemnej 2003, Wydawnictwo IGSMiE PAN

[6] Rozporz

ądzenie Ministra Gospodarki, Pracy i Polityki Spoáecznej z dnia 1 kwietnia 2003 r. w sprawie prze-

chowywania i u

Īywania Ğrodków strzaáowych i sprzĊtu strzaáowego w zakáadach górniczych (Dz.U. Nr 72,

poz. 655)

[7] Rozporz

ądzenie Ministra Gospodarki z dnia 17 czerwca 2002 r. w sprawie nabywania, przechowywania

i u

Īywania Ğrodków strzaáowych w zakáadach górniczych (Dz.U. Nr 92, poz. 818)

[8] Rozporz

ądzenie Ministra Infrastruktury z dnia 3 lipca 2003 r. w sprawie rozbiórek obiektów budowlanych

wykonywanych metod

ą wybuchową (Dz.U. Nr 120, poz. 1135)

[9] Rozporz

ądzenie Ministra Przemysáu i Handlu z dnia 19 paĨdziernika 1994 r. w sprawie Ğrodków strzaáo-

wych i sprz

Ċtu w zakáadach górniczych (Dz.U. Nr 135, poz. 702)

[10] Rozporz

ądzenie Ministra Gospodarki z dnia 28 paĨdziernika 2002 r. w sprawie pomieszczeĔ magazyno-

wych i obiektów do przechowywania materia

áów wybuchowych, broni, amunicji oraz wyrobów o przezna-

czeniu wojskowym lub policyjnym (Dz.U. Nr 190, poz. 1589)