Спосіб розпушування донних ґрунтів вибухами

Спосіб розпушування донних ґрунтів вибухами, що включає буріння у донних ґрунтах шпурів, введення в шпури електродів, на яких закріплюють ємність з водонаповненою екзотермічною сумішшю, яку підпалюють електричним розрядом при подачі на електроди імпульсів високої напруги, який відрізняється тим, що попередньо визначають сейсмічно безпечну відстань від місця здійснення вибухів до будівель та споруд, а як водонаповнену екзотермічну суміш використовують композицію, яка містить 40-45% алюмінію, фракційний склад якого має 30-35% крупнодисперсної U 1 3 34247 України №26101, МПК(2006)Е21С37/18. Спосіб електророзрядного руйнування монолітних ґрунтів під водою. Опубл. 10.09.2007, Бюл. №14, 2007г.]. Ознаками прототипу, спільними з суттєвими ознаками технічного рішення, що заявляється, є: буріння у донних ґрун тах шп урів, введення в шпури електродів, на яких закріплюють ємність з водонаповненою екзотермічною сумішшю, яку підпалюють електричним розрядом при подачі на електроди імпульсів високої напруги. До причин, що перешкоджають одержанню очікуваного технічного результату, слід віднести те, що відоме технічне рішення не передбачає попереднього визначення сейсмічно безпечної відстані від місця здійснення вибухів до будівель та споруд, що не дозволяє забезпечити ефективне розпушування поблизу діючих об’єктів. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення способу розпушування донних ґрунтів вибухами шляхом визначення сейсмічно безпечної відстані від місця, де здійснюють вибухи, до будівель і споруд та використання екзотермічної суміші з оптимальним кількісним та якісним складом, що дозволить збільшити ефективність розпушування донних ґрунтів, і за рахунок цього забезпечити для ґрунтів, міцність яких вища 30 МПа, продуктивність розпушування до 5м 3/годину. Суть корисної моделі, що заявляється, полягає в тому, що в способі розпушування донних ґрунтів вибухами, що включає буріння у донних ґрунтах шп урів, введення в шпури електродів, на яких закріплюють ємність з водонаповненою екзотермічною сумішшю, яку підпалюють електричним розрядом при подачі на електроди імпульсів високої напруги, згідно з корисною моделлю, попередньо визначають сейсмічно безпечну відстань від місця здійснення вибухів до будівель та споруд, а як водонаповнену екзотермічну суміш використовують композицію, яка містить 40-45% алюмінію, фракційний склад якого має 30-35% крупнодисперсної порошкової фракції та 10-5% дрібнодисперсної фракції у вигляді пудри, що покрита стеариновою кислотою, причому використовують електродну систему з коаксіальним розміщенням електродів, а ємність з водонаповненою екзотермічною сумішшю закріплюють на нижній частині негативного електрода. Розкриваючи причинно-наслідковий зв’язок між суттєвими ознаками способу, що заявляється, і технічними результатами, необхідно зазначити таке. Відмінна ознака способу «...попередньо визначають сейсмічно безпечну відстань від місця здійснення вибухів до будівель та споруд» дозволяє проводити днопоглиблювальні роботи на діючих об’єктах. Відмінна ознака способу «...як водонаповнену екзотермічну суміш використовують композицію, яка містить 40-45% алюмінію, фракційний склад якого має 30-35% крупнодисперсної порошкової фракції та 10-5% дрібнодисперсної фракції у вигляді пудри, що покрита стеариновою кислотою...» дозволяє істотно знизити непродуктивні енергетичні втрати, збільшити обсяг розпушування ґрунту, установити мінімальний радіус викиду ґрунту. 4 Відмінна ознака способу «...використовують електродну систему з коаксіальним розміщенням електродів, а ємність з водонаповненою екзотермічною сумішшю закріплюють на нижній частині негативного електрода...» дозволяє використовувати систему багаторазово, що спростить технологію руйнування. Таким чином, відмінні ознаки способу, що заявляється, у сукупності з відомими суттєвими ознаками, дозволять забезпечити ефективне розпушування донних ґрунтів вибухами. На креслені показана схема утворення гребенів при розпушуванні ґрунтів; на Фіг.1 - при складі алюмінію в екзотермічній суміші 40%, а на Фіг.2 60%, де Rp - радіус руйнування від підриву в одному шпурі; Rшп - радіус шпуру; hшп – глибина шпуру. Спосіб здійснюють таким чином. Попередньо визначають сейсмічно безпечну відстань від місця здійснення вибухів до будівель та споруд згідно емпіричній формулі: a Rб = K б × 3 W + G , 2 де Rб - радіус сейсмічної безпеки, м; Кб - коефіцієнт, що характеризує властивості ґрунту та залежить від категорії ґрунту; для водонасичених ґрунтів Кб =20;а - коефіцієнт, що характеризує показник дії вибуху (а=1,2 для розрядів з низьким коефіцієнтом детонації); W - енергія електричного розряду, кДж; G - маса водонаповненої екзотермічної суміші (від 0,001 до 0,01), кг. Емпірична формула визначення Rб отримана шляхом порівняння дослідних даних з даними теоретичної розрахункової формули. Після цього здійснюють буріння у донних ґрунтах шп урів. У шпура х, заповнених водою, розміщують електроди, на яких закріплюють ємність з водонаповненню екзотермічною сумішшю, яку підпалюють електричним розрядом при подачі на електроди імпульсів високої напруги. Використовують електродну систему з коаксіальним розміщенням електродів, а єнкість з водонаповненню екзотермічною сумішшю закріплюють на нижній частині негативного електрода. Попередньо експериментальним шляхом визначають енергію електричних розрядів в одному імпульсі, що необхідна для розпушування породи донного ґрунту. Як водонаповнену екзотермічну суміш використовують композицію, яка містить від 40 до 45% алюмінію, фракційний склад якого має від 30 до 35% крупнодисперсної порошкової фракції та від 10 до 5% дрібнодисперсної фракції у вигляді пудри, що покрита стеариновою кислотою. Кількісний та якісний склад водонаповненої екзотермічної суміші були встановлені дослідним шляхом. Аналізуючи результати дослідів і літературних джерел видно, що найбільш ефективним, з точки зору додаткового енерговиділення, є склад екзотермічної суміші, що містить від 40 до 45% пального металу - алюмінію. Зменшення кількості пального менше ніж 40% недостатньо для детонації водонаповненої екзотермічної суміші. Збільшення кількості пального може привести до бризантності та підви 5 34247 щенню викидання ґрунтів при вибуха х, що знижує ефективність дії та значно підвищить вимоги техніки безпеки. У Таблиці 1 наведені результати обробки донних ґрунтів. Досліди проводилися у проми 6 слових умовах з параметрами ГІТ, при яких здійснюють електричні розряди напруга U0=10кВ, накопичена енергія W=70кДж, маса водонасиченої екзотермічної суміші G=0,01кг. Таблиця 1 Компоненти екзотермічної суміші Окислювач æПА - 2 ö Пальне Al ç çПАП - 2÷ ÷ è ø Прочність грунта, МПа 30 40 60 60 Відсоткове відношення 55 50 40 45 50 Об’єм розпушування від одного підриву шп ур у, м 3 Радіус максимального розльоту ґр унту, м 2,2 2,4 2,6 2,0 3,2 4,1 19 , 2,1 2,2 2,5 4,0 5,0 16 , 1,8 185 , 3,0 4,5 5,5 До того ж при збільшенні кількості пального з ростом радіуса розпушення та об’єму викиду ґрунту росте об’єм незруйнованих після розпушення гребенів між шпурами та рядами шпурів (див. Фіг.2), що перешкоджає механічній розробці розпушеного ґрунту. Також дослідами встановлено, що на електричні характеристики вибухів впливає дисперсність металевої складової екзотермічної суміші. В дослідах використовували екзотермічну суміш, що містить алюміній крупнодисперсної фракції - це порошок марки ПА-1 або ПА-2 по ГОСТ 5068-73 та дрібнодисперсної фракції у вигляді дрібнодисперсної пудри марки ПАП-1 або ГІАП-2 по ГОСТ 549495, що покрита стеариновою кислотою, щоб знизити електричну провідність суміші. В Таблиці 2 наведено залежність об’ємів розпушування донних ґрунтів від фракційного складу алюмінію в екзотермічній суміші. Таблиця 2 Компоненти екзотермічної суміші Окислювач Алюмінієвий порошок (ПА-1 або ПА-2) Алюмінієва пудра (ПАП-1 або ПАП-2) Міцність ґрунту, МПа 30 40 60 Аналіз результатів дослідних вимірювань продуктивності вибухів в залежності від фракційного складу алюмінію показав, що для промислового використання ВЕХВ найбільш доцільне використання ВЕК з 40%-вим вміщенням Аl в фракційному відношенні 30% порошку (ПА-1; П А-2) та 10% пудри (ПАП-1; ПАП-2). Використання такої композиції дозволить одержати оптимальні умови виділення Відсотковий склад компонентів 60 60 55 35 зо 35 5 10 10 Об’єм розпушування від одного підриву шп ур у, м 3 Радіус максимального розльоту ґр унту, м 2,2 2,4 2,4 2,5 2,0 5,0 18 , 2,2 2,2 3,0 3,5 4,0 16 , 16 , 1,8 3,0 3,5 4,0 енергії, значно знизити непродуктивні витрати енергії, збільшити обсяг розпушування ґрунту та встановити мінімальний радіус викиду ґр унту. Таким чином, спосіб дозволяє збільшити ефективність розпушення донних ґрунтів, і за рахунок цього забезпечити для ґрунтів, міцність яких ви ща 30МПа, продуктивність розпушування до 5м 3/годину. 7 Комп’ютерна в ерстка М. Ломалова 34247 8 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601