«Эврика» 1980. ПРИРАСТАТЬ БУДЕТ СИБИРЬЮ

 

 

Взрывотехника – прокладка тоннелей и создание дамб взрывами

 

 

 

Главным полем деятельности взрыва по-прежнему остается горнорудная промышленность. Здесь каждые сутки идут в дело десятки тысяч тонн взрывчатки. Вся железная руда, около тридцати процентов угля, гранит, медь, мрамор — все это и многое другое добывается с помощью взрывов. Взрывами вскрывают месторождения, дробят породы.

 

Проблеме разрушения породы при взрыве посвящено очень большое количество опытных и теоретических работ. Особый практический интерес представляет задача, как расположить заряд в скальном грунте, чтобы после взрыва получить куски породы определенных размеров, удобных для погрузки и транспортировки. В Институте горного дела Сибирского отделения АН СССР получены интересные результаты: для широкого класса пород установлено, как часто и каких размеров должны быть вставлены в породу заряды ВВ, чтобы после взрыва куски породы получались нужных в среднем размеров.

 

Не менее широкая область применения взрывов — крупные земляные и скальные работы: насыпка дамб, перекрытие рек, прокладка каналов. При производстве таких взрывных работ возникает задача перемещения некоторой массы грунта или камней в заданном направлении. Известно, что при обычном подземном взрыве, когда свободная поверхность горизонтальна, выброс грунта в стороны происходит равномерно относительно оси воронки выброса. Если же поверхность наклонена, то большая часть грунта выбрасывается в направлении, перпендикулярном к поверхности. В практике этим пользуются для усиления направленности выброса.

 

Взрыв производится в два приема. Сначала взрывается один небольшой заряд, создавая новую обнаженную поверхность, имеющую больший наклон к горизонту, чем первоначальная. Затем взрывается основной заряд, который выбрасывает грунт в желаемом направлении.

Один из самых больших взрывов такого типа был произведен в районе Алма-Аты в 1967 году при создании противоселевой плотины в урочище Медео на реке Алмаатинке. О нем стоит рассказать подробнее.

 

Как известно, в весеннее и летнее время в горах при таянии снегов часто образуются грязе-каменные потоки — сели, принимающие иногда катастрофический характер. Особенно опасно, когда вода, скапливаясь перед снежной плотиной где-то в верховьях горных потоков, образует озеро. В какой-то момент снежная плотина не выдерживает и рушится, и огромная масса воды в миллионы кубометров, несущая каменные глыбы, устремляется вниз по долине речки. Мощность водо-ка- менного потока огромна. За последние сто лет сели трижды доходили до Алма-Аты, причиняя городу большие беды. Возникновение селя может быть вызвано и сейсмическими толчками, даже сравнительно слабыми, которые в горных районах случаются достаточно часто.

 

В 1962—1963 годах показания Гидрометслужбы и сейсмических станций стали тревожными — ожидались крупные сели. Взрыв был единственным методом быстро создать плотину на пути селя и защитить город.

 

Руководитель Союзвзрывпрома, видный советский взрывник, предложил создать плотину двукратным взрывом. Однако масштабы операции были небывалые, к расчетам подключились академик М. А. Садовский со своими молодыми помощниками и мои молодые сотрудники. Совет Министров и ЦК партии Казахской республики поддерживали проект, но ряд академикол Казахской академии наук и ученые разных специальностей выступили в печати с резкими возражениями. Говорили и писали о том, что предполагаемый взрыз 10 тысяч тонн взрывчатки сам по себе опаснее селя. Экспертиза была поручена Научному совету по народнохозяйственному использованию взрыва.

 

Совет собирался несколько раз в академгородке п Москве, между заседаниями проводились подсчеты разных вариантов расположения ВВ и возможные сейсмические, фугасные, дымовые (то, чего больше всего боялись противники взрыва) последствия. По приглашению первого секретаря ЦК партии Казахстана товарища Д. А. Кунаева руководство совета несколько раз собиралось в Алма-Ате, в совещаниях участвовали также противники взрыва.

 

На решение взрывать сильно повлиял сель, происшедший в районе озера Иссык в 70 километрах от Алма-Аты. Дело было так. В воскресенье 7 июля 1963 года на озеро приехал один из руководителей республики с гостями. У причала их ожидал катер для поездки на другую сторону озера, чтобы показать гостям построенные там дома отдыха. Катер был наготове, но водитель куда-то отлучился. Пока его ждали, со стороны гор раздался гул и грохот — это шел сель. Стало ясно, что гостей надо немедленно увозить. Через несколько минут после их отъезда в озеро вошел грязе- каменный селевой поток. Озеро переполнилось, в естественной каменной плотине, подпиравшей озеро, образовалась промоина, и новый селевой поток вместе с водой озера пошел вниз по ущелью. Находящийся в конце ущелья районный центр Иссык сильно пострадал, но жертв там не было — жители были предупреждены о надвигающейся опасности.

 

Вскоре Д. А. Кунаев снова вызвал нас и запросил дополнительные данные о безопасности взрыва, с тем чтобы принять окончательное решение. Для проверки в районе, близком к будущей плотине, был произведен модельный взрыв. В спешке мы забыли обеспечить себе укрытие и во время взрыва попали под редкий, но все же каменный дождь из камешков от 10 до 100 граммов — все старались голову вобрать в плечи и защитить ее руками..* Результаты модельного взрыва были убедительными, и было принято окончательное решение — взрывать.

 

Взрыв произвели летом 1967 года. Мы стояли на горе и видели все от вспышки огня до раздробленной каменной массы, отделившейся от склона и завалившей ущелье. Все это мы наблюдали из укрытия, хотя камни на этот раз до нас не долетали.

 

Первая серия зарядов отколола от горы стометровую полосу и «уложила» ее в основание плотины. Этот взрыв образовал новый, более крутой склон, подготовив условия для взрыва второго, основного заряда. Теперь уже в воздух взлетел раздробленный гранитный массив толщиной 200 и длиной 100 метров. Когда облака пыли и дыма рассеялись, ущелье уже было перегорожено плотиной высотой около 60 метров, шириной в основании 500 метров и объемом 3 миллиона кубометров.

 

Через семь лет после сооружения плотины, весной 1973 года, по алма-атинскому ущелью прошел сель по мощности больший, чем все прежние, он нес валуны весом до 120 тонн. Все построенные выше плотины селевые ловушки были сметены. Селехранплище, образованное плотиной и рассчитанное на сто лет, заполнилось почти на три четверти. Водоотводные трубы были забиты, уровень озера неуклонно поднимался, началось просачивание воды через плотину.

 

Из Москвы была срочно вызвана комиссия: от науки были М. А. Садовский и я. Мы очень жалели, что с нами нет главного создателя плотины М. М. Докучаева. На плотине собрались во главе с Д. А. Кунаевым руководители республики, представители промышленности, строители плотины, военные и ученые. Главный вопрос: выдержит ли плотина напор миллиона кубометров грязи? Хотя почти все были уверены, что выдержит и что просачивание тоже не страшно, так как это обыкновенная фильтрация через каменную наброску, были предприняты меры по спуску воды из озера через трубы. Здесь исключительную организованность и куль- туру проявили военные. Через два дня можно было спокойно ехать домой.

 

Несколькими годами позже с помощью взрыва была создана Байпазинская плотина, перекрывшая стремительную горную реку Вахш, и создано искусственное водохранилище.

 

Недавно я с большим интересом прочитал в «Правде» статью гидростроителя из Ташкента Э. Авакова «Взрыв строит плотину». Я узнал из нее о новых про, ектах сооружения плотин с помощью взрыва.

 

Наиболее привлекательно сооружение гидростанции в горах. Здесь большие уклоны рек обеспечивают высокий напор воды, водохранилища затапливают не плодородные земли, а дикие горные ущелья. А соорудить плотику в ущелье как раз очень удобно с помощью взрыва, выбрав для створа узкий каньон с высокими каменными стенами.

 

Специалисты Среднеазиатского отделения института Гидропроект имени С. Я. Жука, обследуя с вертолетов глубокие долины рек Памира и Тянь-Шаня, обратили внимание на глубокое ущелье реки Нарын в Киргизии. В этом месте, получившем название Карабахского створа, по бокам ущелья поднимаются мощные каменные возвышенности. Здесь можно с помощью взрыва в считанные секунды образовать набросную плотину высотой 250 метров. Проектировщики подсчитало, что при направленном взрыве, который отколет породы от стен ущелья, поднимет их в воздух и насыплет из них плотину, можно сэкономить более ста миллионов рублей.

 

Однако не будет ли такая плотина, представляющая собой груду каменных глыб и обломков, слишком проницаема для воды? Ведь в практике гидротехнического строительства каменно-набросные плотины снабжаются специальными противофильтрационпыми экранами из суглинка, бетона и других материалов. В то же время в природе встречаются естественные плотины - каменные завалы, которые десятилетиями и столетиями удерживают напор горных озер. Таков, например, Усойский завал на Памире высотой 700 метров, образованный горой, рухнувшей в долину реки Мургаб в 1911 году. Он уже более полувека подпирает огромное Сарезское озеро.

 

Инженеры все же решили изучить подробнее механизм образования плотины из горной массы. Э. Аваков описывает это так: «Разрушив гранитные породы бортов ущелья, взрыв поднимает их в воздух. Рухнув на землю, обломки скалы испытывают значительное динамическое сжатие, раскалываются, рассыпаются. Под огромной тяжестью горкой массы породы продолжают дробиться, перетирают друг друга, крошатся на мелкие части, которые заполняют пустоты между более крупными фракциями. Размещение зарядов, их сила и направление рассчитываются таким образом, чтобы обрушение бортов ущелья обеспечивало равномерную и плотную укладку горной массы по всему контуру плотины. Так образуется прочная водоудерживающая конструкция».

 

Как мы видим, взрыву здесь доверяется уже более точная работа — уложить каменную массу определенным образом. Это еще раз показывает, как важно обеспечить полную направленность взрыва. Исследования на эту тему ведутся давно. Нам в Институте гидродинамики удалось найти принципиально новый способ, обеспечивающий стопроцентную направленность выброса грунта. Мои ученики В. М. Кузнецов и Е. И. Шер (оба выпускники физтеха) высчитали, каким должно быть расположение зарядов ВВ, чтобы после взрыва заданная масса (будь то вода или песок, глина или гранит) полетела в заданном направлении как твердое тело.

 

Помню как был поражен приехавший к намМ. М.Докучаев, когда увидел результаты экспериментального взрыва: траншею, по одну сторону которой аккуратной полосой лежал грунт, а по другую сторону сиял белизной нетронутый снег...

 

Эта схема зарядов была реализована при некоторых земляных работах, а также при создании вихревых колец, о которых я еще расскажу.

Глубокое знание механизмов взрывных процессов нужно еще и потому, что возможные масштабы взрывов стремительно растут. На мой взгляд, громадное будущее имеет мирное использование ядерных взрывов. Они могли бы стать одним из могучих рычагов прогресса.

 

С их помощью можно проводить крупные земляные работы в гигантских масштабах. Например, американские специалисты предлагали взрывами ядерных зарядов проложить вторую «нитку» Панамского канала и открыть по нему непрерывное двустороннее движение. Для нас было бы очень выгодно вскрыть мощными взрывами ряд крупнейших месторождений полезных ископаемых и приступить к их открытой разработке.

Это особенно привлекательно в условиях Сибири, где месторождения расположены, как правило, в пустынных районах и па время взрыва пришлось бы эвакуировать не много людей. В то же время освоение этих месторождений традиционными методами потребует гораздо больше усилий и времени. А ядерный взрыв может сразу вскрыть, скажем, рудное тело на большой территории. Естественно, подрываться должны специальные — чистые — заряды, которые не дают остаточной радиации.

 

Кроме того, ядерные взрывы, если говорить о «геологических» аспектах их использования, могли бы быть очень полезны при тушении пожаров на нефтяных и газовых скважинах, когда с ними нельзя справиться обычными методами. Есть мнение, что подземные ядерные взрывы помогут интенсифицировать добычу нефти и даже заставить работать уже заброшенные скважины.

 

Увлекательные перспективы открывает использование ядерных взрывов для создания искусственных пло- ти'н, перекрытия русл рек, образования искусственных водохранилищ. Практически мы могли бы менять рельеф планеты во многих местах по желанию человека и сделать нашу землю гораздо более удобной для жизни.

 

Но, конечно, здесь нужно будет «отмерить» не семь раз, как в пословице, а все 77 раз, прежде чем «отрезать».

 

 

К содержанию книги: О создании Сибирского отделения Академии наук

 

 Смотрите также:

  

системе организации науки...  Научные общества и академии наук   академической науки  Российская академия наук РАН   Институт Академии наук   

 

Российская Академия наук. Издательская деятельность...    академик АМН СССР...

был создан новый научный медико-биологический центр—Сибирский филиал Академии наук - Сибирское отделение АН СССР