Способ разрушения твердых тел

Изобретение относится к строительству и горному делу и может быть использовано при разрушении сооружений из бетона, железобетона, кирпича и раскалывании природных камней. Способ включает размещение зарядов в шпурах и возбуждение экзотермической бездетонационной реакции устройством, инициирующим его воспламенение. В качестве заряда используют смесь при следующем соотношении компонентов, мас.%: алюминий или магний, или сплавы на их основе - 20,0-32,0; оксид металла или смеси оксидов металла - 64,0-75,0; фенолформальдегидную смолу или ее растворы; или каучук бутадиен-нитрильный или его растворы; или водные растворы силикатов - 3,0-6,0. Изобретение позволяет осуществить ведение работ по разрушению твердых тел в любом направлении без дополнительной герметизации зарядов в шпурах и повысить безопасность при разрушении твердых тел за счет снижения выброса газообразных продуктов.

 

Изобретение относится к горному делу и строительству и может быть использовано при разрушении сооружений из бетона, железобетона и раскалывании природных камней.

Известен способ разрушения твердых тел, включающий размещение в шпуровых зарядах жидкого или пастообразного реагента с бездетонационной реакцией разложения, которая возбуждается запалом или катализатором. Реакция сопровождается выделением газов. В качестве реагентов используют термически нестабильные жидкости с экзотермической реакцией разложения, например, концентрированную перекись водорода, гидразин, гидразин-гидрат, окись этилена или пастообразные реагенты, в качестве которых используют смеси мелкодисперсных порошков: целлюлозы, древесной муки, торфа, сажи, алюминиевой пудры, неорганических соединений. Заряды жидкого или пастообразного реагента заключают в ампулы и размещают в шпурах, заполненных инертной жидкостью. Инициируют разложение реагентов введением катализатора, в качестве которого используют вещество на основе перманганата калия или перекиси водорода, или запалом, в качестве запала используют дымный порох и устройство, инициирующее его воспламенение, например, электровоспламенитель (см. RU Патент 2026987, МПК⁶ E21C 37/00, 1995).

Недостатками известного способа разрушения твердых тел являются необходимость герметизации зарядов, сложность размещения реагента в шпурах, пробуренных горизонтально или под отрицательным углом к горизонтали, технологическая опасность в связи с выделением при горении большого количества газов.

Наиболее близким по технической сущности является способ разрушения твердых тел, включающий размещение зарядов в шпурах и возбуждение экзотермической бездетонационной реакции устройством, инициирующим его воспламенение, в качестве целевого реагента заряд содержит хлорноватокислый натрий, или гидрокарбонат аммония, или карбонат натрия, а в качестве горючего элемента содержит макроразмерный элемент с размерами 1,0-200,0 мм, который выполнен из неметаллического полимерного материала, в качестве неметаллического полимерного материала он содержит, по меньшей мере, один материал из группы, включающей полиолефин, полиамид, поливинилхлорид и их производные, макроразмерный элемент может быть выполнен в виде полого тонкостенного стержня или трубы, или в виде цилиндрического стакана, или губчатым с открытой пористостью, или в виде ленты, в том числе гофрированной, в качестве горючего реагента могут быть использованы также и металлические материалы, например алюминий, магний, титан или их сплавы, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

целевой реагент -
хлорноватокислый натрий,
гидрокарбонат аммония,
или карбонат натрия	30-39 или 91-95
горючий реагент -
полиолефин, полиамид,
поливинилхлорид
или их производные,
или
алюминий, магний, титан
или их сплавы	5-9 или 61-70,

(см. RU Патент 2134782, МПК⁶ E21C 37/00, F42D 3/04, 1999).

Недостатками известного способа разрушения твердых тел является присутствие операции герметизации шпуров, повышенная опасность выброса газообразных продуктов, образующихся в процессе бездетонационной реакции разложения заряда, а также сложность изготовления макроразмерного элемента в виде полого тонкостенного стержня или трубы, или в виде цилиндрического стакана, или губчатым с открытой пористостью, или в виде гофрированной ленты.

Задачей изобретения является повышение безопасности при разрушении твердых тел за счет снижения выброса газообразных продуктов, образующихся в процессе бездетонационной реакции разложения заряда, и ведение работ по разрушению твердых тел в любом направлении без дополнительной герметизации зарядов в шпурах.

Техническая задача решается способом разрушения твердых тел, включающим размещение зарядов в шпурах и возбуждение экзотермической бездетонационной реакции устройством, инициирующим их воспламенение, в котором в качестве заряда используют смесь, включающую алюминий или магний, или сплавы на их основе, оксид металла или смеси оксидов металла, фенолформальдегидную смолу или ее растворы, или каучук бутадиен-нитрильный, или его растворы, или водные растворы силикатов, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

алюминий или магний, или сплавы на их основе	20,0-32,0
оксид металла или смеси оксидов металла	64,0-75,0
фенолформальдегидная смола, или ее растворы,
или каучук бутадиен-нитрильный, или его растворы,
или водные растворы силикатов	3,0-6,0.

Решение технической задачи позволяет повысить безопасность при разрушении твердых тел за счет снижения выброса газообразных продуктов, образующихся в процессе бездетонационной реакции разложения заряда, и ведение работ по разрушению твердых тел в любом направлении без дополнительной герметизации зарядов в шпурах.

В качестве алюминия можно использовать порошок алюминия ПА ГОСТ 6058-73 или алюминиевую пудру ПАП ГОСТ 11069, в качестве магния можно использовать порошок магния МПФ ГОСТ 6001-79, в качестве алюминиево-магниевого сплава можно использовать порошок ПАМ ГОСТ 5593-78. В качестве оксида металла можно использовать железную окалину или оксид железа в виде порошка ОСТ В 8-2341-87. В качестве смолы можно использовать фенолформальдегидную смолу или ее растворы, например, в этиловом спирте; в качестве каучука можно использовать каучук бутадиен-нитрильный марки СКН или его растворы в этилацетате, в качестве водных растворов силикатов можно использовать жидкое натриевое стекло ГОСТ 13078-91.

Компоненты смешивают до однородности состава. Заряд в виде смеси компонентов помещают в шпур и возбуждают экзотермическую бездетонационную реакцию устройством, инициирующим его воспламенение, с использованием штатных средств воспламенения, например, термитной спички.

Данное изобретение иллюстрируют следующие примеры конкретного выполнения.

Пример 1.

Способ разрушения твердых тел, в частности изделий из бетона или железобетона, включает бурение в разрушаемом твердом теле шпуров по линии предполагаемого раскола и размещение в них зарядов. В качестве заряда используют смесь компонентов в насыпном или уплотненном виде, которая включает алюминий, железную окалину, бутадиен-нитрильный каучук, при следующем соотношении указанных компонентов, мас.%:

алюминий	22
железная окалина	75
бутадиен-нитрильный каучук	3

Пример 2 аналогичен примеру 1.

В качестве заряда используют смесь компонентов в насыпном или уплотненном виде, которая включает магний, оксид железа, жидкое натриевое стекло, при следующем соотношении указанных компонентов, мас.%:

магний	28
оксид железа	67
жидкое натриевое стекло	5

Примеры 3-8 выполнены аналогично примеру 1, соотношения компонентов смеси приведены в таблице.

Таблица

Состав, мас.%	Примеры
1	2	3	4	5	6	7	8
Алюминий	22	-	25	-	-	25	-	-
Магний	-	28	-	-	-	-	-	32
Алюминий - магниевый сплав	-	-	-	29	20	-	21	-
Железная окалина	75	-	-	-	74	-	75	-
Оксид железа	-	67	-	-	-	-	-	64
Смесь оксидов металла - смесь оксидов железа	-	-	72	68	-	70	-	-
Смола фенолформальдегидная	-	-	-	-	-	-	-	4
50%-ный раствор фенолформальдегидной смолы в этиловом спирте	-	-	3	-	-	-	-	-
Каучук бутадиен-нитрильный, марка СКН	3	-	-	-	-	-	4	-
Жидкое натриевое стекло	-	5	-	-	6	-	-	-
50%-ный раствор каучука бутадиен-нитрильного, марка СКН, в этилацетате	-	-	-	3	-	5	-	-

По всем примерам конкретного выполнения способа экзотермическую бездетонационную реакцию заряда возбуждают устройством, инициирующим его воспламенение, с использованием штатных средств воспламенения, например термитной спичкой. В процессе протекания экзотермической бездетонационной реакции происходит тепловое воздействие на объект с высокой интенсивностью. Температура экзотермической бездетонационной реакции заряда составляет от 1800 до 3000°С. Разрушение сооружений из камня, бетона или железобетона происходит за счет возникновения термических напряжений под действием высоких температур. Количество газообразных продуктов составляет менее 5% от общей массы продуктов экзотермической бездетонационной реакции.

Преимуществом заявляемого способа является повышение безопасности при разрушении твердых тел за счет снижения выброса газообразных продуктов, образующихся в процессе бездетонационной реакции разложения заряда, и проведение работ по разрушению твердых тел в любом направлении без герметизации зарядов в шпурах. В отличие от прототипа разрушение объектов из бетона, железобетона и раскалывание природных камней происходит за счет продолжительного локального действия высокой температуры.

Способ разрушения твердых тел, включающий размещение зарядов в шпурах и возбуждение экзотермической бездетонационной реакции устройством, инициирующим их воспламенение, отличающийся тем, что в качестве заряда используют смесь, включающую алюминий или магний, или сплавы на их основе, оксид металла или смеси оксидов металла, фенолформальдегидную смолу или ее растворы, или каучук бутадиен-нитрильный или его растворы, или водные растворы силикатов при следующем соотношении компонентов, мас.%:

алюминий или магний, или сплавы на их основе	20,0-32,0
оксид металла или смеси оксидов металла	64,0-75,0
фенолформальдегидная смола или ее растворы,
или каучук бутадиен-нитрильный или его растворы,
или водные растворы силикатов	3,0-6,0