اصول اولیه انفجار سنگ در زیر آب
انفجاری که در آن منبع انفجار در ناحیه محدود بدنه آب قرار می‌گیرد و با محیط آب در تعامل است، به طور کلی به عنوان انفجار سنگ زیر آب شناخته می‌شود. با توجه به تفاوت در محل منبع انفجار و شرایط بدنه آب، انفجار سنگ زیر آب به انفجار آب عمیق، انفجار آب کم‌عمق، انفجار نزدیک سطح آب، انفجار در معرض زیر آب، انفجار حفاری زیر آب، انفجار محفظه زیر آب و انفجار بدنه نگهدارنده آب تقسیم می‌شود.
ویژگی‌های انفجار مواد منفجره در آب
وقتی ماده منفجره در آب منفجر می‌شود، دمای محصولات گازی تولید شده توسط انفجار می‌تواند به ۳۰۰۰ درجه سانتیگراد برسد و فشار اولیه انفجار حدود ۱۴ گیگا پاسکال است. سطح مشترک آب که در اطراف بسته انفجاری قرار دارد، با امواج ضربه‌ای متناوب و قوی ناگهانی و حرکت انتشار آب تحریک می‌شود و به صورت امواج ضربه‌ای کروی با سرعت چندین برابر سرعت صوت آب (۱۵۰۰ متر بر ثانیه) در منطقه‌ای به قطر چندین برابر قطر ماده منفجره به بیرون منتشر می‌شود.
متعاقباً، گاز پرفشار تولید شده توسط انفجار به شکل حباب‌هایی منبسط می‌شود تا کار انجام دهد و باعث می‌شود آب به سرعت پخش شود و به صورت اینرسی حرکت کند. همجوشی فشاری حباب‌ها باعث می‌شود امواج رفراکشن (انبساط) به دنبال آن حرکت کرده و به سمت بیرون منتشر شوند و باعث شوند فشار بیش از حد موج ضربه‌ای در هر نقطه از میدان انفجار زیر آب به سرعت کاهش یابد و به صورت نمایی کاهش یابد. هنگامی که فشار حباب به زیر فشار هیدرواستاتیک کاهش می‌یابد، آب اطراف منبع انفجار شروع به حرکت در جهت مخالف می‌کند و حباب‌ها را فشرده می‌کند تا به نقطه تعادل فشار هیدرواستاتیک برسند. پس از رسیدن به نقطه تعادل، حباب‌ها به دلیل حرکت اینرسی آب بیش از حد فشرده می‌شوند و سپس حباب‌ها دوباره منبسط می‌شوند تا روی آب کار انجام دهند. این فرآیند رفت و برگشتی، فشارهای ضربانی متعددی را در آب تشکیل می‌دهد و بیشتر انرژی آن به جریان تأخیری انتشار در بدنه آب تبدیل می‌شود.
انفجار سنگ در آب‌های عمیق
حدود نیمی از انرژی شیمیایی مواد منفجره در انفجار سنگ در آب‌های عمیق به امواج ضربه‌ای در آب تبدیل می‌شود و 1/3 یا بیشتر از انرژی به صورت انرژی گرمایی در آب مصرف می‌شود. انرژی اشغال شده توسط فشار ضربانی حباب‌ها نسبتاً کم است، حدود 1/3 یا کمتر از انرژی موج ضربه‌ای در آب. بنابراین، موج ضربه‌ای در آب عامل اصلی تأثیرگذار بر انفجار زیر آب است.
عوامل اصلی انفجار سنگ در آب‌های عمیق، امواج ضربه‌ای در آب، فشار ضربانی و جریان تأخیری انتشار آب هستند. برای تعیین اینکه کدام عامل نقش اصلی را در تخریب ایفا می‌کند، نمی‌توانیم فقط به دامنه و انرژی عوامل مختلف نگاه کنیم. همچنین باید شکل، اندازه، ویژگی‌های دینامیکی سازه و وضعیت حرکت جسم بارگذاری شده را در نظر بگیریم.
انفجار آب کم عمق
ویژگی‌های انفجار در آب کم‌عمق به عمق دفن متناسب بسته انفجاری مربوط می‌شود. علاوه بر تولید امواج ضربه‌ای زیر آب و فشار ضربانی، پدیده‌های سطحی زیر نیز وجود دارد:
(1) انفجار آب کم‌عمق، امواج ضربه‌ای زیرآبی ایجاد می‌کند که بر روی سطح آزاد آب منعکس می‌شوند و باعث ایجاد یک ستون آب تپه‌مانند و به سرعت در حال پاشیدن می‌شوند.
(2) وقتی حباب‌ها به سطح می‌آیند و در جو می‌ترکند، اسپری آب رخ می‌دهد؛
(3) انفجارهای نزدیک کف آب، دهانه‌های زیر آب را تشکیل می‌دهند؛
(4) مجموعه‌ای از امواج که در اثر انفجار روی سطح آب و ریزش ستون آب ایجاد می‌شوند، در همه جهات پخش می‌شوند و پس از برخورد با موانع روی سطح آب، فشار موج و بالا رفتن موج رخ می‌دهد.
(5) انفجارهای نزدیک سطح آب باعث پراکندگی افقی ستون آب می‌شوند و دهانه‌های آتشفشانی آشکاری روی سطح آب ظاهر می‌شوند و ستون‌های پراکنده آب در بالای مرکز انفجار تشکیل می‌شوند.
ایمنی و حفاظت از انفجار سنگ در زیر آب
پیشگیری از انفجار همدما و رد انفجار: برای جلوگیری از انفجار همدما باید به نکات زیر توجه کرد:
(1) از مواد منفجره با حساسیت کم یا از پوکه‌های سخت برای بسته‌بندی رول‌های انفجاری استفاده کنید؛
(2) فاصله بین بسته‌های انفجاری را به طور معقول طراحی کنید و از خطاهای بیش از حد در طول ساخت و ساز جلوگیری کنید.
(3) سوراخ‌های انفجار زیر آب را به درستی مسدود کنید.
برای جلوگیری از انفجار، نکات زیر باید رعایت شود:
(1) از مواد منفجره و چاشنی‌های مقاوم در برابر آب استفاده کنید، یا بسته‌بندی ضد آب قابل اعتمادی بسازید. برای پروژه‌های انفجار در آب‌های عمیق، باید از تجهیزات انفجار مخصوص استفاده شود؛
(2) جلوگیری از قطع شدن شبکه انفجار توسط امواج یا آسیب دیدن آن توسط تجهیزات ساختمانی؛
(3) شبکه انفجار الکتریکی باید سعی کند از اتصالات در آب جلوگیری کند. عایق‌بندی شبکه به زمین باید بررسی شود. دو چاشنی در یک چال انفجار باید به ترتیب در شبکه‌های مختلف توزیع شوند.
آوارهای پراکنده ناشی از انفجار سنگ در زیر آب
وقتی عمق آب کمتر از ۱.۵ متر باشد، فاصله ایمنی پرتاب نخاله‌ها بر اساس انفجار زمینی محاسبه می‌شود؛ وقتی عمق آب بیشتر از ۶ متر باشد، تأثیر نخاله‌های پرتاب‌شده ناشی از انفجار بر روی پرسنل روی زمین یا بالای سطح آب در نظر گرفته نمی‌شود؛ وقتی عمق آب بین ۱.۵ تا ۶ متر باشد، می‌توان با مراجعه به طراحی انفجار زمینی، اصلاحات مناسبی انجام داد و فاصله ایمنی پرتاب نخاله‌ها توسط طراحی تعیین می‌شود.
سیستم انفجار سنگ O2 شرکت یانتای گایا پس از توسعه موفقیت‌آمیز یک غشای ضد آب، توانسته است به طور کامل با محیط‌های انفجار زیر آب سازگار شود. برای جزئیات بیشتر، لطفاً این صفحه را بررسی کنید:
