Создание подземных емкостей в каменных солях мощными камуфлетными взрывами

Московский 
государственный 
горный 
университет 

РЕДАКЦИОННЫЙ 

С
О
В
Е
Т 

ИЗДАТЕЛЬСТВО 
М О С К О В С К О Г О 
ГОСУДАРСТВЕННОГО 
ГОРНОГО 
УНИВЕРСИТЕТА 

Председатель 

Л.А. 
ПУЧКОВ 
ректор 
МГГУ, 
чл.-корр. 
РАН 

Зам. 
председателя 

Л.Х. 
ГИТИС 
директор 
Издательства 
МГГУ 

Члены 
редсовета 

ИВ. 
ДЕМЕНТЬЕВ 
академик 
РАЕН 

А . П. ДМИТРИЕВ 
академик 
РАЕН 

Б.А. 
КАРТОЗИЯ 
академик 
РАЕН 

M B. КУРЛЕНЯ 
академик 
РАН 

В. И. ОСИПОВ 
академик 
РАН 

Э.М. 
СОКОЛОВ 
академик 
МАН 
ВШ 

К.Н. ТРУБЕЦКОЙ 
академик 
РАН 

В. В. ХРОНИН 
профессор 

В.А. 
ЧАНТУРИЯ 
академик 
РАН 

Е .И. ШЕМЯКИН 
академик 
РАН 

И.Ю. Шищиц 

СОЗДАНИЕ 
ПОДЗЕМНЫХ ЕМКОСТЕЙ 
В КАМЕННЫХ СОЛЯХ 
МОЩНЫМИ 
КАМУФЛЕТНЫМИ 
ВЗРЫВАМИ 

Допущено Учебно-методическим объединением вузов 
Российской Федерации по образованию в области горного дела в качестве учебного пособия для студентов 
вузов, обучающихся по специальности «Шахтное и подземное строительство» направления подготовки «Горное дело» 

Высшее 

горное 
образование 

А 

МОСКВА 
ИЗДАТЕЛЬСТВО МОСКОВСКОГО 
ГОСУДАРСТВЕННОГО 
ГОРНОГО УНИВЕРСИТЕТА 
2006 

В задачу института входило проектирование специальных сооружений, не имевших аналогов. Налаженный специалистами мониторинг этих сооружений также разрабатывался впервые и не имел 
аналогов в горной промышленности. И многие такие работы также 
выполнялись молодыми специалистами — горными инженерами. 

Одна из заслуг Б.И. Нифонтова, а в дальнейшем и нового 
директора ВНИПИпромтехнологии известного горного инженера профессора О.Л. Кедровского — создание коллектива специалистов, занявшихся разработкой геотехнологического направления — применение ядерных взрывов в горном и строительном 
направлении. Работы эти выполнялись специалистами — в основном горными инженерами — вплоть до их практического внедрения. Огромный вклад в эти работы внесли Б.И. Нифонтов, О.Л. 
Кедровский, Ю.А. Валентинов, К.В. Мясников, В.Ф. Дородное, Г.А. 
Никифоров, Ю.А. Критинин, Е.А. Леонов, В.М. Кольцов, Н.М. Ромадин, В.Г. Абалакин, В.И. Сыцько, В.Д. Ларионов, А.Б. Зверев и 
многие другие, в том числе и автор кншн. Многие из них являются 
выпускниками Московского горного института. 

Разработка новых технологий реализовывалась самоотверженным, иногда опасным трудом, в результате чего была блестяще освоена и осуществлена новая геотехнологическая программа. 

Многие из упомянутых специалистов за ее реализацию были 
удостоены Государственных премий и награждены правительственными наградами. 

В память их самоотверженного труда автор посвящает эту книгу. 
Главы 6 — 8 подготовлены на основе материалов исследований автора и представляют собой, как правило, оригинальные 
результаты, не известные ранее и дающие возможность развивать исследования в области изучения свойств солей в массиве и 
устойчивости образованных горных выработок. 

При составлении учебного пособия автор позволил себе воспользоваться рядом публикаций для обзора достижений в рассматриваемой области (см. список литературы). 

ОСОБЕННОСТИ ПОДЗЕМНЫХ 
ЯДЕРНЫХ ВЗРЫВОВ И ПЕРСПЕКТИВЫ 
ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В ГОРНОЙ 
ПРОМЫШЛЕННОСТИ * 

Характерной чертой развития современного общества является выраженная тенденция истощения сырьевых ресурсов при 
одновременном росте их потребления. Это обстоятельство приводит к необходимости разработки месторождений твердых и 
жидких полезных ископаемых на больших глубинах, в худших 
горно-геологических и географо-экономических условиях, с более бедным содержанием полезных ископаемых, что, в конечном счете, требует увеличения затрат всех видов энергии на единицу получаемой продукции. 

Одновременно растут потребности в развитии горно-строительных технологий, способных обеспечить создание крупных 
сооружений различного назначения. 

Основные энергетические затраты в горном деле и крупномасштабном строительстве идут на разрушение и перемещение горной 
массы. С этой целью широкое использование получила энергия 
взрыва. Только в странах бывшего СССР ежегодно взрывом дробилось свыше миллиарда тонн горных пород [1]. При этом масштабы 
отдельных взрывов достигали весьма значительных величин (табл.1). 

Решить проблему снижения затрат общественного труда и 
повышения его эффективности в таких условиях можно за счет 
использования принципиально нового энергоносителя и прогрессивной технологии, учитывающей его применение. 

В прошлые годы в стране были приняты меры по выявлению возможности и научному обоснованию технологий исполь
*По материалам работы [1]. 

7 

зования энергии ядерного взрыва как одного из видов высвобождения энергии для решения крупных горно-технологических задач. При этом основные направления такой деятельности были направлены на решение следующих задач: 

• определение феноменологии ядерного взрыва в условиях 
горной среды; 

• определение эффектов взаимодействия взрыва со средой; 
его особенности и преимущества по сравнению с химическими 
взрывчатыми веществами; 

• определение технических и технологических направлений 
и схем использования ядерных взрывов в горном и горно-строительном производстве; 

• исследование сейсмических, механических, радиационных 
последствий ядерных взрывов для вмещающей среды; 

• разработка мер и средств обеспечения сейсмической и радиационной безопасности с обоснованием надежности локализации и изоляции вредных последствий взрыва. 

Для достижения этих целей сотрудниками институтов бывшего Минсредмаша, Академии наук и других ведомств в течение 20 лет осуществлялись работы по данной программе с 
проведением наблюдений на объектах взрывов, на основе которых была разработана и частично осуществлена программа 
использования ядерных взрывов в народном хозяйстве. Основными направлениями использования ядерных взрывов в мирных целях явились: 

• дробление рудных тел; 

• предупреждение выбросов в угольных шахтах; 

• создание подземных емкостей-хранилищ; 

• сейсмическое зондирование, разведка недр; 

• интенсификация добычи нефти; 

• создание коллекторов для закачки промстоков и др. 
Основные результаты этих работ подробно описаны в [16, 

17]. 

8 

Накопленный в результате выполненных работ проектноконструкторский и научно-исследовательский опыт и практические результаты трудно переоценить. Были получены новые 
данные о поведении массивов пород под воздействием мощных 
взрывных нагрузок, теплового поля, деформированное™ массивов в больших объемах, устойчивости подземных выработок 
различной формы, нарушениях гидрогеологических режимов и 
др. Полученные результаты имеют не только теоретическую 
значимость, они могут быть использованы в других областях, не 
связанных со взрывными работами. 

Более того, несмотря на прекращение в настоящее время 
работ по программе использования подземных ядерных взрывов в мирных целях, можно говорить об их практическом использовании в будущем (например, их применение на этапе 
реконструкции промышленности России, при необходимости 
выполнения работ в сжатые сроки, особенно в малозаселенных 
областях Сибири, может оказаться весьма выгодным и перспективным). 

Поэтому знание феноменологии ядерного взрыва, протекающих при этом процессов является весьма важным. К тому 
же правильное понимание данных вопросов поможет научнотехнической общественности и населению при использовании новых, сложных технологий принимать верные решения. 

В горном деле под взрывом понимается процесс быстрого 
физико-химического превращения вещества, при котором высвобождается энергия и совершается работа [3]. 

Использование взрывов химических ВВ имеет богатейшую 
историю и обширную, глубоко разработанную научную базу. Однако создание ядерных зарядов обусловило зарождение нового, 
революционного этапа развития науки о взрыве и технологии 
его применения в народнохозяйственных целях. 

Это новшество позволило принципиально по-новому подойти к проблеме повышения эффективности технологий в горном де
9 

з-з 

90 
9\ 

я 
S 
я 

т 
о ь 
U 
S 
S 
3 
S 
а. 
>-, 
ь я а. 
v н 
S 
ч 
о с 
a ев 
и s 
и 
V 
г S 
X s 
м 
X я а 3 
о. 

X 
ю я н 
Э 
о я S 
о X 
С 
О. 
о 

л х х я 

ч 
2 
я
 т 
I s 

1 § 
3 2 

•ш 

8 S 

2 I 
i f l
3 

i ! 3 £ 
s« 1 з 
Я 3 о. u 

1 
m s 
3 
X cl 

* 
3 

x ч 
* feci. ^ 
о 
* 
s 

d ш 
-о = 
* .а. 

* 
2 
* I 
я 
* 'i 
s i 

S u 
4 
s 

о 

8 

О r§"1 
5 a 

W O O 
с Ч о 

2 *
 
4 

U "

 
s 

IS x 'я 
s x. g 
* * I 
s 
a s 

^ •- = 
. • L S 
£ т 
u 
о 

v 
о 

3 * •§ 
< 
X S 

1 

С 
t»S 0! 

•o 

vO 
o* 

00 
o' 

52 О 
-о m 
X о 2 § I 

g -е- & 
S Й н 

Ч с 
X и 
е- ? 

а. я

1 

2§ 

vg х 

С ч о 

5 

а. 
is '£ 
х S 
« -с 

2 I¬
S .2 
о _с 
3 8 

3 Ч 
4 >О CL 
U . . 
I- I_ 

г a. 
x 3 
x и 
4 3 
Ш = 

o" 

О 

о 

I 

л 4 
s 
a 
* о 
О с 

ч о 

1 ¥ * 

й- о 
О Ч 
х а. 
X с 
и 
3 I 
с = 
•С
 
u 

X <•> 

1 I 
^ г» 

10 

Аму-Бухарский, Каракумский, Палласовский каналы, водоотводные каналы на р. 
Колонги, Аллареченском месторождении, 
р. Терек, котлован в Республике 
СахаЯкутия и др. 

Алма-атинская селезащитная плотина, Байпазинская плотина на р. Вахш, дамба на р. 
Ак-Су и др. 

Единичные взрывы 

Единичные взрывы 

О 
см" 

m" 

19000 

1500 

Песок, 

глины, 

туфы, 

скальные 

породы 

Грунты, 

скальные 

породы 

Сооружение 
каналов, 
траншей, котлованов 

Сооружение дамб, плотин, перемычек