Гавриков Олег Константинович (ogolovok) wrote,
Гавриков Олег Константинович
ogolovok

Categories:

Комментарии к научно-поэтическому отчёту по обследованию штольни 103

Опыт в штольне №103. Общие представления

     
  Милая киевская барышня Тоня,  моя виртуальная подружка под кликухой "Сладость" или на аглицкий манер, i_am_sweetness  увидев эту схемку задала вопрос:" А зачем штольня?" Предвосхищая вопросы других читателей, попытаюсь объяснить. Вообще-то я уже написал легенду к этому рисунку, но прочитав, пришёл к выводу, что это текст не для рядового топорника, а по крайней мере, для бранд-майора. Сейчас начну перерабатывать в популярную форму.
                           

                                                     Штольня (от нем. Stollen — столб) — горизонтальная или 
                                                               наклонная горная выработка, имеющая выход на земную      
                                                     поверхность…
                                                                                                    Википедия

                                                      Геологи добавляют - …пройденная в крест простирания
                                                      пластов…
                                                                                                                         ogolovok
            В штольнях горного массива Дегелен было проведено большинство подземных ядерных испытаний. Штольни прокладывали горнорабочие Центральной экспедиции Ленинабадского горно-химического комбината, контора и производственная база которой располагалась на площадке »Г». Вместе с горняками работали военные строители генерального подрядчика - войсковой части 31516. Заказчиком выступал Полигон в лице отдела капитального строительства.
            Проходку штольни вели путём буровзрывных работ. В месте врезки штольни в гору оборудовалась приустьевая производственная площадка. На ней строилось депо для электровоза, зарядная, компрессорная, трансформаторная подстанция, эстакада для отсыпки извлечённой при проходке породы и помещение для хранения взрывчатых веществ и средств взрывания. На гору затаскивалась цистерна для технической воды.
           Все объекты соединялись узкоколейным рельсовым путём, который подходил к месту врезки штольни и в дальнейшем продолжался в ней по мере продвижения проходки. Врезка в гору или устье штольни обустраивалось порталом. Металлическими воротами, укреплёнными по контуру от скатывающихся с горы камней.
           В начале семидесятых годов приустьевые сооружения дополнились новым объектом - туалетом типа клозет, на отсутствие которого обратил внимание новый начальник Полигона, взглянувший на организацию работ свежим оком.
     Появление этой новинки связано с именем генерала Ступина Владимира Ивановича. Ещё о нем рассказывали, что после вступления в должность он решил объехать все объекты Полигона. Прибыв на приустьевую площадку строившейся штольни он обратился к отдыхавшим, сидя на брёвнах, горнякам: »Здорово, мужики!».
Один из мужиков не растерялся, привстав и, церемонно сняв каску, поклонился: «Будь здоров, барин!» Генерал подхватил: «Я рад, что вы меня признали хозяином!» - и всем рабочим пожал руки.
        Поперечное сечение стандартной штольни 3х3,5 м. В зависимости от задач испытаний, редакции опыта, некоторые участки штольни могли иметь значительно большее сечение.
        В общем случае, место устанвки испытываемого заряда выбиралось из условия обеспечения необходимой длины ЛНС - линии наименьшего сопротивления, то есть расстояния от центра энерговыделения до поверхности склона горы. Это расстояние рассчитывалось исходя из ожидаемой мощности взрыва так, что бы зона разрушения горной породы не вышла на дневную поверхность в виде провальной воронки и тем самым продукты взрыва  удерживались бы в глубине горного массива. Такой взрыв , без образования провальной воронки, называется камуфлет. Следовательно, исходя из выполнения требования камуфлетности, выбиралась точка заложения ядерного заряда, а затем рассчитывались направление и длина штольни так, чтобы обеспечить доступ к этой точке. Для условий Дегелена, где относительные высоты гор не превышали 650 м, длины штолен были в пределах 150 - 2000 метров в зависимости от цели испытаний, количества одновремённо испытываемых зарядов , их энерговыделения и выполнения условий камуфлетности. 
          Испытываемые ядерные взрывные устройства устанавливались в зарядных камерах. Зарядной камерой в дальнем конце штольни служил концевой бокс. Вырубленное в скале помещение, размеры которого обеспечивали необходимые условия установки измерительно - зарядного контейнера, датчиков методик измерения параметров взрыва и, в некоторых случаях, специальных экспериментальных установок . При групповом взрыве, когда в одном опыте испытывалось несколько зарядов, на необходимых расстояниях от концевого бокса оборудовались дополнительные зарядные камеры в  промежуточные боксах, вырубленных в стенах штольни. 
            Для обеспечения радиационной безопасности испытаний и выполнения условий Московского договора о предотвращении распространения продуктов взрыва за пределы страны, проводящей испытание,  в штольне возводился забивочный комплекс, препятствующий пробросу и напорному истечению продуктов взрыва вдоль неё.
              В опытах со стандартной редакцией забивочный комплекс состоял из двух -  трёх забивок и  нескольких гермостенок. В специальных опытах с выводом широких потоков излучений в сторону устья штольни применялись дополнительные защитные сооружения: взрывзатворы, падающие и безинерционные заглушки и прочие конструкционные ухищрения разработчиков.
              Забивка включала в себя три элемента: бетонную пробку, щебёночную засыпку и бетонный клин. 
     Бетонная пробка первого участка забивки, длиной 6-10 метров, в зависимости от ожидаемой энергии взрыва, возводилась у входа в концевой бокс в котором уже установлено ядерное взрывное устройство  . Прочность её не столь важна - всё равно она будет испарена и расплавлена ядерным взрывом. Конечно, желательно чтобы её прочность не слишком отличалась от прочности окружающей скальной породы, иначе полость взрыва при формировании будет вытягиваться в  сторону штольни. Можно предположить, что основное назначение бетонной пробки - чтобы горняки не спёрли ядерное устройство во время возведения забивки. Шучу. До начала бетонирования вход в концевой бокс уже был заперт решётчатыми воротами с висячим замком и свинцовой пломбой. Ключ от  замка хранился у начальника службы режима экспедиции предприятия, установившего заряд. Он с представителями разработчика заряда постоянно контролировал работу горняков вместе с начальником штольни из числа офицеров отдела капитального строительства Полигона, председателем приёмной комиссии - минимум старшего научного сотрудника или старшего инженера НИУ - и куратором от проектировщика штольни - ПромНИИПроекта.
За бетонной пробкой следовала щебёночная засыпка. Заполняли этот участок штольни с помощью ленточного транспортёра. Тяжёлый ручной труд применялся при подбивке щебня по сводом штольни, чтобы не оставить там пустот.
           Завершался участок забивки бетонным клином длиной несколько метров. Это действительно клин по форме боковых поверхностей. Для его возведения в почве и в своде штольни выдалбливались клинообразные выемки. Опалубка, возведённая с торца этой пирамидальной фигуры засыпалась щебнем и заливалась цементным раствором с помощью бетононасосов. Этот процесс назывался «раздельное бетонирование». Он позволяет получить особо прочный бетон за счет плотного напорного заполнения пустот.
          Второй участок забивки и третий, в штольне, где он имелся, по конструкции  аналогичны первому, но отличались от него размерами образующих их элементов и наличием бетонных клиньев, выполненных методом раздельного бетонирования, на обеих торцах. И со стороны концевого бокса, и со стороны устья штольни. Благодаря такой конструкции достигалась надёжная закупорка объёма штольни.           
           Работа первого участка забивки весьма кратковременна. Она должна за счёт своих прочности и инерционности устоять в течении сотых долей секунды, пока расширяется полость взрыва, пока образовавшийся расплав горной породы и бетонной пробки не законопатит  трещины в массиве и пустоты в щебёночной засыпке. Если это произойдёт будет предотвращён мгновенный проброс продуктов взрыва в воздушный промежуток штольни и будет поглощена часть энергии ударных волн, устремившихся вдоль штольни. Следовательно, облегчатся условия работы второго участка забивки и последующих элементов забивочного комплекса.
         Ядерные излучения, образующиеся в момент горения ядерного горючего при взрыве выводились из котловой полости по каналу вывода излучений. В случае многостадийных зарядов использовалось несколько каналов вывода излучений, направленных на различные исследуемые узлы.
         Канал вывода излучений - это телескопическая труба с переменным сечением, площадь которого увеличивается по мере удаления от центра взрыва. Труба ограничивает телесный угол, вершина которого находится в центре энерговыделения, а стягивающая поверхность в месте установки исследуемых объектов, испытываемых на радиационную стойкость, и детекторов, регистрирующих плотность и динамику изменения рентгеновского и гамма-нейтронных излучений во времени. ПО результатам измерений, полученных с использованием этих детекторов определялись параметры работы узлов испытываемого заряда и его знерговыделение. В рядовых опытах, в которых не ставвились задачи облучения испытываемых образцов, канал вывода излучений использовался только для измерения параметров заряда. В таком случае площадь стягивающей поверхности или пятна ядерных излучений, в месте установки детекторов измерительных методик, не превышал половины квадратного метра . В специальных облучательных экспериментах монтировались каналы вывода излучений с площадью пятна в несколько квадратных метров.  При распределении площади светового пятна  и мест установки детекторов облучаемых объектов в его пределах, между ответственными за методики постоянно шла драчка за каждый сантиметр.
В общем случае, канал вывода излучений не непрерывная труба, проложенная от концевого бокса до устья штольни. Он выполнялся из отрезков труб, заложеных внутри элементов забивочного комплекса. Торцы труб, для предотвращения проброса продуктов взрыва в штольню, закрывались металлическими заглушками, в какой-то степени прозрачными для ядерных излучений.  Пассивными, установленными при монтаже или активными, перекрывающими канал  под воздействием внешних сил непосредственно после пролёта пучка излучений.  В пределах первого участка забивки проброс продуктов взрыва по каналу вывода излучений предотвращался его пережатием ударной волной, сжимающей тело забивки или применением специальных затворов.  В свободном пространстве штольни, в воздушных промежутках между элементами забивки, отрезки труб, ограничивающие телесный угол канала вывода излучения, встраивались в бетонные коллимирующие стенки.
        Юстировка (от древнерус. остировка – «ость ровнять», выравнивать, равнять по направлению оси) канала вывода излучений весьма ответственная задача. Датчики должны видеть именно тот узел ядерного заряда, для исследования работы которого они предназначены. Нужно добиться прямолинейности пучка излучений на расстоянии сотен метров и сохранения формы канала в течение всего времени от установки заряда до момента взрыва. Особенно в наиболее опасный для сохранения линейности канала, период проведения забивочных работ, когда трубы канала вывода излучений подвергались механическому воздействию при засыпке щебня и бетонировании. Чтобы сохранить неподвижность труб при бетонировании они укладывались на массивные металлические опоры.  Был случай, когда канал вывода излучений был искривлён и после долгих поисков оказалось, что причиной искривления стал прогрев стенки канала осветительной лампой, подвешенной близко к поверхности трубы. Процесс юстировки существенно упростился с появлением лазерных теодолитов. До завершения работ по подготовке к испытанию линейность канала вывода излучений непрерывно контролировалась топо-геодезической лабораторией Полигона и перепроверялась представителями разработчиков заряда.
           Свободное пространство между элементами забивочного комплекса-  воздушный промежуток - имел вид, подобный тому, который открывается нам, если мы посмотрим в окно поезда метро, застрявшего в туннеле. Те же серые стены с висящими на них кабелями и трубами, тусклые электролампочки, покрытые толстенным слоем пыли,  осыпающийся время от времени под собственным весом, образуя щёлочки , через которые прорывается более яркие лучики света. Как правило, кабельные коммуникации и трубопроводы располагались по одной стенке штольни. Вдоль другой стороны, на некотором расстоянии друг от друга, к стенам жались коллимирующие стенки, представляющие собой бетонные параллелепипеды, установленные на почву штольни и удерживаемые от падения замурованными в стенку анкерами. Конечно, стены штольни это не оштукатуренные стены туннеля метро. Они как будто бы сложены из гранитных плит, скреплённых между собой по трещинам глинкой трения, образовавшейся за счёт движения блоков породы относительно друг друга в течение миллиардов лет. При взрывной проходке блоки колятся по мелким незавершенным трещинам, порода осыпается, а на стенах остаются выступы и впадины по границам откола, которые горняки иногда выравнивают пневматическими перфораторами,- отбойными молотками-, если поверхность уж слишком отличается от проектной формы, подчищают для предотвращения внезапного обрушения. В некоторых местах, где пролегают тектонические трещины и эоны разлома, заполненные сыпучей брекчией, поверхности штольни укреплялись крепью из различных материалов, возможно из тех, что были более доступны на время проходки. Иногда это стандартная сборная стальная крепь для горных работ, иногда ,по старинке, из брёвен и досок, а чаще из мелкой арматурной сетки, приваренной к забитым в породу толстых штырей из арматурной стали.
          В некоторых опытах испытывались элементы конструкций настоящих тоннелей метрополитена. В таких случаях штольня преображалась в метро без всяких «как бы».
          В начале воздушного промежутка и в конце его в стенах имелись ниши для установки датчиков системы дистанционных дозиметрических измерений и датчиков смещения. Последние устанавливались специалистами механического отдела для измерения скорости движения ударной волны в горном массиве. По величине которой оценивалась энергия взрыва. Ниши для датчиков изготавливались  из отрезков стальных труб диаметром примерно 60 сантиметров, укреплялись бетонированием в выемках, выдолбленные  в стене штольни.
           Самая толстая труба, проложенная вдоль стены под кровлей штольни, а в некоторых местах, брезентовый рукав, это воздуховод напорной вентиляции. Подаваемый воздух освежалась атмосфера штольни для облегчения дыхания  работающих в штольне людей, снижения опасности поражения их органов дыхания силикозом и альфа-частицами продуктов распада природных радиоактивных газов радона и торона, обильно выделяющихся при разрушении скальной породы.
           Вторая труба служила для подачи сжатого воздуха от компрессорной станции, установленной на приустьевой площадке. Сжатый воздух приводил в действие пневматический инструмент и механизмы, облегчающих непосильный труд горн яков.
           Ещё одна труба - водопроводная, для подачи в штольню технической воды, используемой для обмывки и смачивания поверхностей горной выработки перед бетонированием, отмывки инструмента и борьбы с запылённостью.
         Трубы, электрические и технологические кабели из хозяйства горняков, проложенные на кронштейнах вдоль стен штольни, удлинялись по мере пароходки штольни и демонтировались в обратном порядке по мере возведения забивочного комплекса.
         Кабели испытателей, сигнальные и радиочастотные, прокладывались в стальных коробах, закрытых крышками, чтобы их не повредили падающие обломки породы, неосторожные горняки и возможные злоумышленники, наличие которых всегда предполагалось представителями компетентных органов. И не без оснований. Я когда-нибудь расскажу, как перед одним из опытов оказались перерублены кабели моей методики.
          Перед бетонными элементами забивки кабельные короба сползали со стоек на почву штольни и уходили под забивку. Для герметизации на участках бетонирования их заливали внутри песчанно-цементным раствором.
           В воздушных промежутках, расположенных ближе к устью штольни, за вторым участком забивки, размещались облучательные позиции в виде различных поддерживающих и опорных сооружений, на которых в предполагаемом пучке излучений, ограниченном по площади каналом вывода излучений, устанавливались образцы материалов, устройств и боевой техники, испытываемые на радиационную стойкость. В некоторых случаях здесь же устанавливались столы для размещения датчиков методик измерения параметров взрыва. Если требовались особо высокие уровни радиационной нагрузки на испытываемые образцы, эти образцы могли размещаться между первой и второй участками забивки, а результаты измерения потоков и отклика на них испытываемых образцов передавались по телеметрическим каналам.
Воздушный промежуток штольни от последнего участка забивки до её устья разделялся на несколько участков  герметизирующими стенками, построенными на  таких расстояниях от центра взрыва, чтобы сохранилось их плотное прилегание по контуру   во время прохождения сейсмической волны по горному массиву. Гермостенки являлись  последними защитными  барьерами, препятствующими выходу газоактивных продуктов взрыва из штольни.
 Гермостенка - это тот же бетонный клин, выполненный методом раздельного бетонирования. В нёй, как и в последнем участке забивки, имелись гермолазы, предназначенные для проникновения в штольню испытателей для проведения подготовительных работ перед взрывом - заключительных операций, и извлечения испытываемых образцов, демонтируемого оборудования и регистраторов информации после взрыва.
Гермолаз представлял собой трубу с диаметром около 1 метра, проложенную через элемент забивочного комплекса и имеющую на торцах герметичные люки, крышки которых затягивались болтами. Меня всегда удивляло название - гермолаз. Гермолюк - это понятно. Люк, обеспечивающий герметичность. А лаз - это совсем другое.
          После завершения строительством забивка выдерживалась не менее двух недель. За это  время её бетонные элементы набирали проектную прочность. Рост прочности контролировался лабораторией военных строителей, генеральным подрядчиком. Из отобранных во время бетонирования проб раствора выливались кубики 15х15х15 см., которые с определённой периодичностью испытывались на прочность. Когда кубики начинали выдерживать нагрузку более 300 кг\кв.см  считалось что их прочность соответствует проектной. Результаты испытаний актировались. Акты   клались на стол государственной комиссии по проведению опыта и служили одной из гарантий радиационной безопасности испытаний.
         От портала, на несколько десятков метров в глубь, стены и кровля штольни обшивались сплошной крепью, так как этот участок из-за малого заглубления был наиболее уязвим при сейсмическом воздействии.
         Надеюсь, на этом можно закончить предварительное знакомство с штольней.
         Конкретное обустройство штольни №103 будем познавать по мере продвижения в ней к полости взрыва.
                                             
Tags: Будни полигона, Испытания ЯО, Поэзия Р. Блинова, Штольня№103
Subscribe

  • Были когда-то и мы молодыми...

    Любви возможной неосуществлённость Сильней осуществлённости любви! Е. Евтушенко Пробы доставят только во второй половине дня. Можно несколько…

  • Будни Полигона

    Артефакт В предыдущем посте я охарактеризовал баню у горноспасателей как заведение, выполнявшее двоякуе функции: сангигиенические и…

  • Будни Полигона

    Из преисподней - в баню Те пустоты в земной коре, которые нам приходилось обследовать "преисподней" назвали не мы. Это плоды…

  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 13 comments

  • Были когда-то и мы молодыми...

    Любви возможной неосуществлённость Сильней осуществлённости любви! Е. Евтушенко Пробы доставят только во второй половине дня. Можно несколько…

  • Будни Полигона

    Артефакт В предыдущем посте я охарактеризовал баню у горноспасателей как заведение, выполнявшее двоякуе функции: сангигиенические и…

  • Будни Полигона

    Из преисподней - в баню Те пустоты в земной коре, которые нам приходилось обследовать "преисподней" назвали не мы. Это плоды…