MINA
MINA
. Cavità aperta artificialmente, nella quale si fa scoppiare con speciali accorgimenti un esplosivo per spaccare e abbattere rocce e opere murarie. Ha poca efficacia sui materiali incoerenti (sabbia, terra vegetale, ecc.). Si esegue aprendo un foro (o fornello o camera) di mina, nel quale s'introduce la carica di esplosivo adattandovi l'innesco che provocherà l'esplosione e chiudendolo con l'intasatura o borratura. In seguito si provoca l'esplosione, detta anche brillamento o sparo. Le mine sono largamente usate negli scavi in genere e specialmente in quelli delle miniere, delle cave, e delle gallerie stradali e ferroviarie; servono anche in guerra.
Fori di mina. - Perforazione. - Viene eseguita a mano e più spesso a macchina, per mezzo di utensili che agiscono per rotazione oppure per percussione.
La perforazione a mano a rotazione si esegue come la trapanatura dei metalli (v. trapano). L'utensile è una sbarra elicoidale che termina con due spigoli taglienti e si fa ruotare premendola contro la roccia: questa viene attaccata per abrasione. Gli apparecchi talora sono semplicemente premuti dall'operaio contro la roccia; più spesso sono sostenuti da supporti fissati alle pareti dello scavo e l'operaio non ha che il compito di far ruotare l'utensile per mezzo di una manovella. Si hanno perforatori ad avanzamento costante, per rocce di resistenza uniforme, e ad avanzamento variabile, talvolta regolato automaticamente, per rocce di resistenza variabile.
La perforazione a percussione si può compiere con due metodi diversi: 1. a barramina; 2. a mazzetta. Nel primo caso l'operaio lancia contro la roccia un fioretto detto appunto barramina, facendolo ruotare di 1/8-1/10 di giro a ogni colpo, in modo da ottenere incisioni radiali che generano un foro cilindrico. Il fioretto è una barra di acciaio di 20 a 40 mm. di diametro, che può anche avere sezione diversa dalla circolare. Il taglio può avere diverse forme; l'angolo di taglio è di 70°-110° per le rocce dure e minore (di 45° o meno) per le rocce tenere. Nella perforazione a mazzetta si colpisce l'estremità posteriore del fioretto (che si fa ruotare a ogni colpo come nel caso precedente) con speciali martelli, detti mazzette se manovrati da un sol uomo, mazze se da più di uno. Il fioretto in questo caso è più leggiero e ha un diametro di 20-30 mm. Le mazzette pesano 1-1,5 kg., le mazze 4-7 kg. Il lavoro con un sol uomo non è più economico quando la profondità è superiore a 1 m.; quello a due può essere conveniente da 1 a 2 m.
Con la perforazione a rotazione si ha un rendimento meccanico migliore, perché non si hanno le perdite dovute agli urti; però, lavorando a mano, con questo metodo s'incontrano difficoltà nella perforazione di rocce dure, non potendosi esercitare forti pressioni sull'utensile. Dei metodi a percussione la perforazione a barramina risulta migliore di quella a mazzetta, perché in quest'ultima l'effetto dell'urto della mazzetta viene smorzato dall'inerzia del fioretto e lo smorzamento è tanto maggiore quanto più grande è il rapporto fra la massa del fioretto e quella della mazzetta; per conseguenza, quanto più i fori sono lunghi e di grande diametro. Però la perforazione a mazzetta è preferita quando non si dispone dello spazio necessario per la manovra della barramina.
Le camere delle mine ordinarie sono fori a sezione circolare, che vanno restringendosi dalla bocca verso il fondo, formando una serie di tronchi di cono (fig. 1) perché l'utensile si logora anche lateralmente e, quando è completamente logoro, lo si deve sostituire con un altro di diametro minore. Il minatore è fornito di una serie di fioretti la cui lunghezza va diminuendo di 20-50 cm. e il diametro di 2-5 mm. l'uno dall'altro.
La perforazione a mano - lavoro gravoso e costoso - oramai è stata quasi dovunque sostituita dalla perforazione meccanica che, applicata fin dalla metà del secolo scorso allo scavo delle gallerie ferroviarie, è stata poi impiegata anche nelle miniere e negli altri lavori. Le macchine riproducono tutti e tre i metodi di perforazione a mano. Vi sono perforatrici a rotazione per rocce dure o durissime, come la Brandt, mossa da acqua sotto pressione (che fu impiegata nel traforo del Sempione) e altre per rocce piuttosto tenere, che sono mosse da aria compressa oppure da motori elettrici. Molto più usate sono quelle a percussione e cioè le perforatrici propriamente dette, che riproducono il lavoro a barramina, e i martelli perforatori, che riproducono il lavoro a mazzetta; le une e gli altri mossi dall'aria compressa; più raramente da motori elettrici (v. perforatrici; perforatori, martelli). Con la perforazione meccanica la velocità di abbattimento va dal doppio al decuplo di quella che si ha con la perforazione a mano, e in generale con essi si realizza un'economia sebbene in qualche caso, quando la mano d'opera è molto a buon mercato, la perforazione a mano riesca più conveniente.
Disposizione dei fori. - Il minatore sceglie la posizione e la direzione dei fori in modo da ottenerne il massimo effetto utile. Egli trae partito da tutte le discontinuità della roccia e fa in modo da ottenere solidi che presentino il massimo numero di facce libere, perché appunto su questi le mine sono più efficaci. Infatti, se in una roccia omogenea la mina agisce su un solido avente una sola faccia libera XX (fig. 2) essa abbatte il cono OAB; invece, se agisce su un solido che ha libere due facce, XB e BY (fig. 3), oltre al cono OAB può abbattere quello OA′B che si trova nelle stesse condizioni, e in tal modo ha un effetto utile doppio del primo caso. Analogamente, se agisce su un solido con tre facce libere, può avere un effetto triplo. Per es., nell'avanzamento delle gallerie si fanno esplodere per prime delle mine potenti, le quali indeboliscono la roccia che sta intorno a quella che abbattono; questa roccia poi si stacca con mine più deboli. Nei casi in cui occorre evitare la fessurazione della roccia fuori della sezione di scavo, si fanno fori concentrici.
Lunghezza e diametro dei fori. - Teoricamente conviene dare ai fori di mina la massima lunghezza possibile, perché il lavoro richiesto dal loro scavo aumenta proporzionalmente alla lunghezza, mentre il volume del solido abbattuto dallo scoppio aumenta in proporzione maggiore. Conviene pure che i fori abbiano il minimo diametro possibile perché la quantità di roccia che si deve disaggregare cresce in ragione dei quadrati del loro diametro, mentre il rapporto fra la forza utile dell'esplosivo e il volume che se ne impiega è inversamente proporzionale al diametro. In pratica, però, la lunghezza dei fori è limitata dalle condizioni di ambiente e dalla neeessità di non sconquassare la roccia circostante con cariche troppo elevate e il diametro non può scendere al disotto di un minimo, determinato dalla necessità di garantire la resistenza degli utensili.
Nei lavori sotterranei delle miniere i fori di mina ordinariamente hanno diametri di 20-50 mm. se eseguiti a mano; raggiungono i 70-80 mm. con la perforazione meccanica. La loro lunghezza varia fra m. o,50 e 2,80; in media è di m. 1,20. Nelle gallerie a grande sezione e nei pozzi arriva a 4-5 m. Nelle cave e negli abbattimenti all'esterno si raggiungono diametri di 100-150 mm. e lunghezze di 10-15 metri.
Grandi mine o varate. - Talvolta per abbattere all'esterno grandi quantità di roccia, i fori di mina assumono dimensioni e forme eccezionali. In tal modo, p. es., nelle cave di materiali da costruzione si abbattono blocchi di decine di metri di lato.
Le mine a camera allargata si ottengono allargando il fondo di un foro grande e profondo, in certe rocce, col versarvi un acido capace di attaccarle (v. marmo); in altre, col farvi esplodere delle cartucce di dinamite. Le mine progressive si ottengono allargando una frattura naturale per mezzo dell'esplosione simultanea di una serie di mine ordinarie e facendo poi esplodere, nella cavità così ottenuta, una mina più potente ed eventualmente una seconda più potente ancora. Nelle mine a fornello si scava una galleria ordinaria dal piazzale della cava fino al punto dove si scava la camera di mina; la galleria ordinariamente si fa a zig-zag per trattenere l'intasatura all'atto dello scoppio.
Esplosivi. - Si usano i deflagranti, come la polvere nera, ma specialmente i detonanti, come la dinamite, che fin dall'ultimo quarto del secolo scorso hanno gradualmente sostituito la polvere nera perché molto più potenti e di più comodo impiego. Secondo la natura delle rocce, si preferisce la gelatina o la gomma esplosiva, oppure i varî tipi di dinamiti propriamente dette, le gelatine-dinamiti, ecc. Si usano anche esplosivi al nitrato di ammonio, al clorato di potassio, ecc., che hanno potenza intermedia fra la dinamite e la polvere nera. Per diminuire il pericolo di esplosione dei gas infiammabili presenti in certi casi nel sottosuolo (v. miniera) talvolta si usano esplosivi di sicurezza, nei quali si abbassa la temperatura di esplosione (p. es., mescolando al nitrato di ammonio del cloruro di sodio per diminuirne il tenore) e si fanno cariche non superiori a 500-800 gr.; in tal modo si hanno fiamme più corte e di più breve durata.
Nelle miniere senza gas infiammabili e in ambienti spaziosi talvolta si usano esplosivi ad aria liquida, preparati imbevendo delle cartucce di nerofumo, oppure di polvere di sughero, con ossigeno liquido. La preparazione si fa sul posto e l'imbibizione dura 15-20 minuti; dopo questo periodo diventano inerti per l'evaporazione dell'ossigeno e anche pericolose per lo sviluppo di anidride carbonica. Hanno potenza simile a quella della dinamite con medio tenore di nitroglicerina. Negli scavi molto acquiferi si usano solo gli esplosivi detonanti, che sono insensibili all'umidità; mentre invece la polvere nera è molto igroscopica.
Caricamento o brillamento. - Il caricamento con polveri deflagranti si compie disponendo, al fondo del foro di mina, una determinata quantità di esplosivo chiuso in un cartoccio o semplicemente versato nel foro, applicando all'estremità della carica la miccia destinata a comunicare l'accensione e chiudendo la rimanente parte del foro con l'intasatura o borratura, fatta con terra battuta, con stoppacci di carta e sabbia, ecc. L'effetto dell'esplosione dipende da una buona intasatura.
Il caricamento con esplosivi detonanti si compie disponendo al fondo del foro le cartucce di esplosivo; nell'ultima di esse si inserisce una capsula detonante infilata all'estremità della miccia. Le capsule sono tubetti metallici riempiti per 2/3 di fulminato di mercurio e clorato di potassio; se ne usano anche di quelle all'acido picrico, al trinitrotoluolo, ecc., che sono insensibili all'umidità. Con questi esplosivi non è necessario che l'intasatura sia perfetta come nel caso dei deflagranti; basta collocare con cautela sopra la carica, dei cartocci pieni di sabbia e stoppacci di carta; talvolta, se la mina ha la bocca in alto, vi si versa semplicemente dell'acqua.
Nello sparo delle mine, per ottenere un migliore effetto utile, conviene far esplodere simultaneamente un gruppo di mine adiacenti. Ciò si ottiene con l'accensione elettrica, inviando corrente continua o alternata in capsule detonanti nelle quali essa provoca una scintilla o porta un sottile filo metallico all'incandescenza, determinando l'accensione del fulminato di mercurio chiuso nella capsula. Le correnti necessarie sono generate da speciali macchine portatili elettrostatiche, magnetoelettriche o dinamoelettriche, dette esploditori.
La guerra di mina e contromina.
La guerra di mina e contromina, detta anche guerra sotterranea, consiste nello scavare gallerie fin sotto le posizioni nemiche per farle saltare mediante mine, oppure nell'esecuzione di consimili lavori allo scopo di opporsi a un attacco con mine. Questo genere di operazioni trovò il suo primo impiego per interrompere comunicazioni, ostacolare l'avanzata dell'avversario in determinate località e per integrare la difesa vicina dei forti o concorrere alla loro caduta allorché l'attaccante, conquistato il terreno prossimo a un'opera, non riteneva opportuno ricorrere ad altri mezzi per impossessarsene. La guerra sotterranea può essere utile e talvolta necessaria anche in campo aperto quando le vicende della guerra hanno fatto perdere alle operazioni il carattere dinamico e si stabilizzano le fronti con rafforzamenti a breve distanza dalle posizioni nemiche. Ciò può verificarsi specialmente in montagna, ove spesso vengono organizzati ricoveri in caverna in prossimità delle linee avanzate per natura più forti e di difficile espugnazione con l'assalto.
Nel primo periodo della guerra mondiale, data l'accresciuta potenza delle artiglierie, i forti attaccati - sia perché in massima parte di tipo non moderno, sia per altre cause contingenti - non opposero lunga resistenza; perciò non fu necessaria la guerra sotterranea con mine, alla quale invece si ricorse di poi sui varî fronti anche all'infuori delle zone protette da opere fortificatorie permanenti. In seguito, coi nuovi orientamenti nelle sistemazioni difensive delle posizioni (accentuato scaglionamento in profondità delle opere, delle armi e degli uomini), vennero a mancare adatti obbiettivi per la guerra di mine, fatta eccezione per talune posizioni di montagna. Memorabili a questo riguardo la poderosa mina del Col di Lana (v.) fatta brillare dagl'Italiani il 18 aprile 1916, nonché l'attacco di mina e contromina del monte Pasubio, iniziato dagli Austriaci alla fine del 1916 e condotto con faticosi lavori di lunga durata. Gl'Italiani ebbero sentore di tali lavori nella primavera del 1917 e pure essendo state impiegate da ambo le parti perforatrici meccaniche, ferrovie decauville per facilitare lo sgombro dei materiali, ventilazione e illuminazione elettrica per agevolare la mano d'opera e rendere migliori le condizioni di vita dei soldati minatori, il brillamento della prima mina austriaca avvenne solamente il 29 settembre 1917 alla testata di una galleria di contromina scavata dagl'Italiani e riuscì di scarsi effetti, mentre soltanto più tardi, dopo altri lavori assai faticosi, si ebbero risultati di notevole entità.
La guerra di mina richiede quasi sempre operazioni complesse, lungo tempo, materiali abbondanti e personale specializzato. E buona regola di guerra ricorrere alle gallerie offensive soltanto in quei casi in cui artiglieria, mitragliatrici, carri d'assalto, bombe aeree, e altri mezzi offensivi non consentano la conquista degli obiettivi senza sacrifici sproporzionati al risultato.
Prima d'iniziare gli scavi per la guerra sotterranea bisogna raccogliere dati possibilmente esatti sull'organizzazione difensiva della posizione da attaccare, sulla natura del sottosuolo e sui lavori di mina o contromina avversarî, eseguiti o in corso di esecuzione, lavori che nelle opere difensive permanenti sono generalmente attuati sino dal tempo di pace. Occorre poi procurare il materiale necessario e farlo affluire in località adatte per un pronto impiego e sufficientemente protette. Il minatore va all'attacco sin dove è possibile per mezzo di camminamenti o trincee, quindi con lo scavo di gallerie raggiungendo la voluta profondità - quando occorre - mediante pozzi. Per agevolare l'opera dei minatori si scavano da principio ampie gallerie, ma poiché lo sgombro dei detriti, lo scarico delle acque d'infiltrazione e la ventilazione si rendono più difficili col prolungarsi degli scavi, avvicinandosi alla posizione nemica si fanno gallerie più ristrette per ridurre al minimo i lavori, procedere il più speditamente possibile, non lasciare il tempo per eventuale azione di contromina che potrebbe essere non solo intrapresa dall'avversario ma anche sicuramente ben diretta data la più facile percezione degl'inevitabili rumori sotterranei. Giunti in prossimità dell'obiettivo si scavano i rami di combattimento per arrivare sotto la posizione da far saltare o sotto la galleria di attacco - se si tratta di lavori di contromina - e ivi si sistemano i fornelli da far brillare al momento opportuno. In tutte queste operazioni occorre procedere con molto accorgimento per non svelare al nemico le proprie intenzioni e per trarlo in inganno. Le camere da mina debbono essere proporzionate all'entità degli effetti che si vogliono conseguire, tenendo presente che un buon intasamento dei fornelli influisce sull'esplosione. Quando gl'imbuti prodotti da una mina hanno un raggio uguale alla linea di minore resistenza, il fornello si dice ordinario; si chiama fornello sovraccarico se il raggio dell'imbuto è maggiore di detta linea, e quando invece per il minor quantitativo di esplosivo impiegato il raggio d'azione è poco esteso il fornello vien detto sottocarico. Se la mina non produce effetti esterni o si notano alla superficie soltanto lievi screpolature, prende il nome di fumacchio.
In previsione di attacchi sotterranei da parte dell'avversario o quando si abbia il sospetto ch'egli stia iniziando lavori di contromina, per poterli sventare o attenuarne gli effetti, si deve organizzare un adatto servizio di ascoltazione impiegando possibilmente i geofoni e i telegeofoni. Specialmente questi ultimi sono molto sensibili, raccolgono e amplificano le onde sonore che si diffondono attraverso la terra. Con due ricevitori si possono anche determinare le direzioni da cui provengono i rumori; i telegeofoni inoltre, mercé un circuito elettrico, uno speciale ricevitore telefonico e un centralino, consentono di raccogliere le osservazioni di più posti di ascoltazione, distinguere meglio i rumori e dedurre se l'attacco sotterraneo si svolge in più punti.
Non è facile formulare previsioni sul valore che potrà avere la guerra di mina in un eventuale nuovo conflitto armato. La difesa delle opere permanenti non potrà trascurare lo studio e la sistemazione di fornelli da mina, mentre l'attaccante farà sempre più assegnamento sul numero e sulla potenzialità ognora crescente degli altri molteplici mezzi offensivi; ma non è da escludere che, specialmente durante l'assedio di una piazzaforte, impossessatosi del terreno contiguo a un'opera permanente od occasionale, anche l'attaccante abbia a ricorrere al lungo, pericoloso ed estenuante lavoro sotterraneo.