RU2107889C1 - Method of demolition of structures and arrangement for its realization - Google Patents
Method of demolition of structures and arrangement for its realization Download PDFInfo
- Publication number
- RU2107889C1 RU2107889C1 RU96116353A RU96116353A RU2107889C1 RU 2107889 C1 RU2107889 C1 RU 2107889C1 RU 96116353 A RU96116353 A RU 96116353A RU 96116353 A RU96116353 A RU 96116353A RU 2107889 C1 RU2107889 C1 RU 2107889C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas mixture
- explosive
- pressure
- combustible gas
- mixture
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Working Measures On Existing Buildindgs (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к взрывным работам специального назначения и предназначено для разрушения конструкций и для использования в строительстве, главным образом, при обрушении подлежащих ликвидации зданий и сооружений. Изобретение может быть также использовано для дробления горных пород, вскрытия ледового покрова, рыхления и перемещения грунта, проведения сейсморазведочных работ. The invention relates to blasting for special purposes and is intended for the destruction of structures and for use in construction, mainly in the collapse of buildings and structures to be liquidated. The invention can also be used for crushing rocks, opening the ice cover, loosening and moving soil, conducting seismic surveys.
При реконструкции промышленных предприятий и городской застройки существует потребность в ликвидации различных зданий и сооружений. Ликвидация состоит в обрушении сооружений с последующей эвакуацией обрушенного материала. Обрушение производят как с помощью механических средств, так и взрывным способом. Взрывное обрушение имеет ряд преимуществ, выражающихся в большей безопасности работ при сносе объектов вблизи транспортных магистралей, меньшей продолжительности операций, лучшем управлении процессом обрушения, возможности применения более эффективных способов эвакуации обрушенного материала, а главное - в более высокой экономичности работ. During the reconstruction of industrial enterprises and urban development, there is a need for the elimination of various buildings and structures. Liquidation consists in the collapse of structures with the subsequent evacuation of the collapsed material. The collapse is carried out both by mechanical means and by an explosive method. Explosive collapse has a number of advantages, expressed in greater safety during demolition of objects near highways, shorter duration of operations, better control of the collapse process, the possibility of using more efficient methods of evacuating collapsed material, and most importantly - in higher cost-effectiveness of the work.
В настоящее время взрывное обрушение получило в строительстве широкое распространение, разработаны и эффективно используются различные способы и устройства для их реализации применительно к условиям конкретных работ. Currently, explosive collapse has become widespread in construction, various methods and devices have been developed and are effectively used for their implementation in relation to the conditions of specific work.
Так, известен способ обрушения сооружений взрывом с использованием шпуровых зарядов конденсированного взрывчатого вещества (ВВ) [1]. So, there is a known method of collapse of structures with an explosion using blast holes of condensed explosives (BB) [1].
В соответствии с данным способом в стенах ликвидируемого объекта с внутренней стороны по определенной схеме бурят шпуры требуемых диаметра и глубины. В шпуры закладывают заряды ВВ. С помощью электродетонаторов или детонирующего шнура производят синхронный подрыв зарядов. В результате бризантного действия взрыва, воздействия ударной волны и расширяющихся газообразных продуктов детонации происходит заданное разрушение стен, как правило, у их основания, и последующее обрушение сооружения. In accordance with this method, bore holes of the required diameter and depth are drilled from the inside according to a certain pattern in the walls of the liquidated object. BB holes are laid in holes. Using electric detonators or detonating cord produce synchronous undermining of charges. As a result of the blasting effect of the explosion, the effects of the shock wave and expanding gaseous detonation products, a predetermined destruction of the walls occurs, usually at their base, and the subsequent collapse of the structure.
Однако данный способ, в силу необходимости проведения буровых работ внутри ликвидируемого сооружения, практически неприменим при обрушении аварийных и полуразрушенных зданий, проведение буровых работ в которых недопустимо в соответствии с требованиями безопасности труда. Это значительно сужает область применения способа. However, this method, due to the need for drilling operations inside the liquidated structure, is practically not applicable for the collapse of emergency and dilapidated buildings, drilling operations in which are unacceptable in accordance with the requirements of labor safety. This significantly narrows the scope of the method.
Более широкими возможностями в работах по ликвидации строительных объектов практически любой степени аварийности обладает способ взрывного обрушения сооружений, описанный в [2] и принятый в качестве прототипа. The wider possibilities in the works on the liquidation of construction projects of almost any degree of accident have the method of explosive collapse of structures described in [2] and adopted as a prototype.
Способ состоит в воздействии на элементы сооружения, подлежащего обрушению, детонационной волной и расширяющимися продуктами взрыва, образующимися при взрыве одного или нескольких наружных сосредоточенных зарядов конденсированного ВВ. Предварительно определяют прочностное состояние элементов сооружения. По их прочности и необходимому объему разрушений устанавливают массу зарядов ВВ и схему их расположения. В зависимости от конкретных требований по разрушению объекта заряды располагают как у основания стен, так и на бетонных перекрытиях и полах. The method consists in exposing the structural elements to be collapsed with a detonation wave and expanding explosion products resulting from the explosion of one or more external concentrated charges of a condensed explosive. Pre-determine the strength state of the elements of the structure. According to their strength and the required volume of destruction, the mass of explosive charges and their arrangement are established. Depending on the specific requirements for the destruction of the object, charges are placed both at the base of the walls, and on concrete floors and floors.
Поскольку заряды располагают снаружи разрушаемых элементов сооружения, то для задержки бокового разлета газообразных продуктов детонации и усиления местного действия взрыва на разрушаемые элементы заряды ВВ помещают в массивный корпус. Корпус выполняют в виде наружной забойки из глины или песка и открытым с одной или нескольких сторон, обращенных к разрушаемым элементам сооружения. Для инициирования зарядов используют капсюли-детонаторы или электродетонаторы. Таким образом, для осуществления способа служит устройство, содержащее открытую с одной или нескольких сторон зарядную камеру, заполняемую взрывчатым веществом, и один или несколько детонаторов. Since the charges are located outside the destructible elements of the structure, to delay the lateral expansion of the gaseous detonation products and enhance the local action of the explosion on the destructible elements, the explosive charges are placed in a massive case. The body is made in the form of an external stemming of clay or sand and open from one or more sides facing the destructible elements of the structure. To initiate charges using detonator caps or detonators. Thus, to implement the method, there is a device containing a charging chamber open on one or more sides, filled with explosive, and one or more detonators.
Данные способ и устройство характеризуются относительной безопасностью подготовительных и монтажных работ и обеспечивают в то же время эффективное обрушение как аварийных строений, так и высокопрочных бетонных и железобетонных сооружений, по каким-либо причинам подлежащих ликвидации. These method and device are characterized by the relative safety of preparatory and installation works and at the same time ensure the effective collapse of both emergency buildings and high-strength concrete and reinforced concrete structures, for some reason subject to liquidation.
Однако имеются и серьезные недостатки, выражающиеся в ограниченности эксплуатационных возможностей при использовании прототипа и в высокой стоимости изготовления зарядов из конденсированного ВВ. При взрыве образуются химически агрессивные и высокотоксичные газы, такие, например, как диоксид азота NO2 Требуется дорогостоящая организация работ, связанная со специальными хранением, охраной и транспортировкой зарядов ВВ к месту их использования. Возможны случаи отказа в подрыве некоторого количества зарядов и их завала обрушившимся материалом. При последующем перемещении и эвакуации материала возможны взрывы этих зарядов с трагическими последствиями для людей.However, there are serious drawbacks expressed in the limited operational capabilities when using the prototype and in the high cost of manufacturing charges from condensed explosives. The explosion produces chemically aggressive and highly toxic gases, such as, for example, nitrogen dioxide NO 2. Expensive organization of work is required associated with the special storage, protection and transportation of explosive charges to the place of their use. There are cases of failure to undermine a certain number of charges and their blockage by collapsed material. With the subsequent movement and evacuation of the material, explosions of these charges are possible with tragic consequences for people.
Таким образом, изобретение направлено на решение задачи по расширению эксплуатационных возможностей способа обрушения сооружений и понижению стоимости работ. Технический же результат при решении этой задачи выражается в повышении безопасности подготовительных операций и действий по эвакуации обрушенного материала, уменьшении вредного экологического воздействия взрыва на окружающую среду. Thus, the invention is aimed at solving the problem of expanding the operational capabilities of the method of collapse of structures and lowering the cost of work. The technical result in solving this problem is expressed in increasing the safety of preparatory operations and the evacuation of collapsed material, reducing the harmful environmental impact of the explosion on the environment.
Это достигается за счет того, что в способе взрывного обрушения сооружений, включающем предварительное определение прочностного состояния элементов сооружения, массы и схемы расположения заряда взрывчатого вещества и последующее разрушающее воздействие на элементы сооружения детонационной волной и расширяющимися продуктами взрыва, образующимися при взрыве заряда взрывчатого вещества, согласно изобретению, в качестве взрывчатого вещества используют горючую газовую смесь, определяют по прочностному состоянию элементов сооружения необходимое для разрушающего воздействия давление в детонационной волне и устанавливают соответствующее ему начальное давление газовой смеси, величину которого определяют из зависимости параметров детонации смеси от параметров ее начального состояния, используя для этого следующее соотношение
где P - давление в детонационной волне;
Pо - начальное давление газовой смеси;
ρ0 - начальная плотность газовой смеси;
D - скорость детонационной волны;
Cо - скорость звука в газовой смеси в начальном состоянии;
k - отношение теплоемкости газовой смеси при постоянном давлении к теплоемкости при постоянном объеме.This is achieved due to the fact that in the method of explosive collapse of structures, including a preliminary determination of the strength state of the elements of the structure, mass and location of the explosive charge and the subsequent destructive effect on the building elements by the detonation wave and expanding explosion products formed during the explosion of the explosive charge, according to invention, as an explosive substance use a combustible gas mixture, determined by the strength state of the building elements Parts Required for the damaging effects of pressure in the detonation wave and setting the corresponding initial pressure of the gas mixture, the magnitude of which is determined depending mixture detonation parameters from its initial state parameters using the following relationship
where P is the pressure in the detonation wave;
P about - the initial pressure of the gas mixture;
ρ 0 is the initial density of the gas mixture;
D is the velocity of the detonation wave;
C about - the speed of sound in the gas mixture in the initial state;
k is the ratio of the heat capacity of the gas mixture at constant pressure to heat capacity at a constant volume.
При этом горючую газовую смесь получают путем смешивания во взрывоспособном соотношении горючего газа и газа-окислителя, получают смесь на месте ее применения, а также получают ее при стехиометрическом соотношении горючего газа и газа-окислителя. In this case, the combustible gas mixture is obtained by mixing in the explosive ratio of the combustible gas and the oxidizing gas, the mixture is obtained at the place of its use, and they are also obtained at the stoichiometric ratio of the combustible gas and the oxidizing gas.
Для реализации способа устройство для обрушения сооружений, содержащее открытую с одной или нескольких сторон зарядную камеру и инициатор детонации взрывчатого вещества, согласно изобретению, снабжено трубопроводной арматурой подачи в зарядную камеру компонентов горючей газовой смеси и одной или более диафрагмами, сочлененными с зарядной камерой и герметично изолирующими ее внутренний объем от окружающей среды. При этом каждая из диафрагм имеет прочность на разрыв много меньше прочности на разрыв зарядной камеры. To implement the method, a device for the collapse of structures, containing an open charging chamber and an explosive detonator, according to the invention, is equipped with pipeline fittings for supplying components of a combustible gas mixture to the charging chamber and one or more diaphragms connected to the charging chamber and hermetically insulating its internal volume from the environment. Moreover, each of the diaphragms has a tensile strength much less than the tensile strength of the charging chamber.
Именно снабжение устройства трубопроводной арматурой подачи в камеру компонентов горючей газовой смеси и одной или несколькими диафрагмами, герметично изолирующими внутренний объем камеры от окружающей среды, обеспечивают использование в качестве взрывчатого вещества горючей газовой смеси требуемого состава и ее удержание внутри зарядной камеры под требуемым давлением в виде сосредоточенного заряда, с последующим оказанием сильного местного разрушающего действия взрыва. Это позволяет сделать вывод, что заявляемые способ и устройство связаны между собой единым изобретательским замыслом. It is the supply of the device with pipeline fittings for supplying combustible gas mixture components to the chamber and one or more diaphragms that hermetically isolate the chamber’s internal volume from the environment, ensure that the combustible gas mixture of the required composition is used as explosive and is kept inside the charging chamber under the required pressure in the form of concentrated charge, followed by a strong local destructive effect of the explosion. This allows us to conclude that the claimed method and device are interconnected by a single inventive concept.
Сопоставительный анализ изобретения и прототипа позволил выявить новую совокупность существенных признаков, обусловленных изменением как приемов, так и конструкции используемого для этого устройства. Таким образом, заявляемые объекты отвечают критерию "Новизна". A comparative analysis of the invention and the prototype revealed a new set of essential features due to a change in both methods and design used for this device. Thus, the claimed objects meet the criterion of "Novelty."
На фиг. 1 дано устройство для осуществления способа; на фиг.2 - установка устройства у разрушаемого элемента сооружения, заполнение зарядной камеры компонентами горючей газовой смеси; на фиг.3 - инициирование детонации смеси; на фиг.4 - разрушение элемента сооружения взрывом смеси; а фиг. 5 - график зависимости давления в детонационной волне от начального давления для стехиометрической водородо-кислородной смеси (гремучего газа). In FIG. 1 shows a device for implementing the method; figure 2 - installation of the device at the destructible element of the structure, filling the charging chamber with components of a combustible gas mixture; figure 3 - initiation of detonation of the mixture; figure 4 - the destruction of the building element by explosion of the mixture; and FIG. 5 is a graph of the pressure in the detonation wave versus the initial pressure for a stoichiometric hydrogen-oxygen mixture (explosive gas).
Устройство (фиг. 1) для обрушения сооружений по заявляемому способу состоит из зарядной камеры 1, установленных в стенке камеры газового вентиля 2 подачи горючего газа, газового вентиля 3 подачи газа-окислителя, элемента 4 инициирования детонации смеси, диафрагмы 5, герметично сочлененной с камерой 1 с открытой ее стороны и изолирующей внутренний объем от окружающей среды, прижимного кольца 6 с элементами крепления 7 и уплотнительной прокладки 8. The device (Fig. 1) for the collapse of structures according to the claimed method consists of a charging chamber 1 installed in the chamber wall of a
Камера 1 может быть изготовлена из металла, бетона, композиционного материала и т. п. и иметь любую требуемую форму: сферическую, коробчатую, трубчатую и т. д. и любую протяженность. В зависимости от конкретной решаемой задачи камера может быть открыта как с одной, так и с нескольких сторон, иметь одно окно большой площади или ряд относительно небольших окон, расположенных по определенной системе с разных сторон. Назначение окон - выход из зарядной камеры детонационной волны и расширяющихся продуктов взрыва, образующихся при взрыве горючей газовой смеси, в направлении элементов сооружения, на которые оказывается разрушающее воздействие. Конфигурация окон при этом может быть самой различной. В качестве газовых вентилей 2 и 3 для подачи компонентов горючей газовой смеси могут быть использованы газовые вентили ВК-86. В качестве элемента инициирования детонации 4 - высоковольтная автомобильная свеча зажигания А17ДВ, А20Д-1 и др. Диафрагма 5 изготавливается из листового металла, резины, полиэтилена или любого другого подходящего листового материала, способного выдержать начальное давление горючей газовой смеси в зарядной камере. Прочность такой диафрагмы на разрыв много меньше прочности на разрыв относительно толстостенного массивного корпуса камеры 1. Chamber 1 can be made of metal, concrete, composite material, etc., and have any desired shape: spherical, box-shaped, tubular, etc., and any length. Depending on the specific task being solved, the camera can be opened both on one or several sides, have one large-area window or a series of relatively small windows located on a specific system from different sides. The purpose of the windows is the exit of the detonation wave and the expanding explosion products from the explosion of a combustible gas mixture from the charging chamber in the direction of the building elements, which are destructive. The configuration of the windows can be very different. VK-86 gas valves can be used as
Материалом герметизирующей прокладки 8 в области сочленения диафрагмы 5 с камерой 1 служит обычная или вакуумная резина. Однако в качестве герметика может быть использована вакуумная замазка или любая консистентная смазка типа литола, солидола, циатима и т. п., наносимая тонким слоем на поверхность контакта диафрагмы с камерой. Прижимное кольцо изготавливается из стали или алюминиевого сплава. В качестве элементов крепления 7 предпочтительны болты. The material of the sealing gasket 8 in the area of articulation of the
Способ осуществляют следующим образом. The method is as follows.
Перед началом работ выбирают для использования в качестве взрывчатого вещества горючую газовую смесь. Выбирают наиболее подходящие горючий газ и газ-окислитель. В качестве горючего газа могут использоваться относительно недорогостоящие водород (H2), ацетилен (C2H2), пропан (C3H8), бутан (C4H10) и др. а в качестве газа-окислителя - кислород или атмосферный воздух. Основанием для выбора тех или иных газов могут служить требуемая калорийность смеси, нетоксичность, доступность приобретения в необходимом количестве и т. п. Для выбранных газов по справочной литературе, например, [3], определяют процентное содержание горючего газа в смеси, обеспечивающее ее надежное взрывчатое превращение. Концентрационные пределы взрываемости смеси горючих газов с кислородом или воздухом в настоящее время достаточно хорошо известны. В нижеследующей таблице приведены данные по концентрационным пределам взрываемости для наиболее распространенных горючих газов [3].Before starting work, a combustible gas mixture is selected for use as an explosive. The most suitable combustible gas and oxidizing gas are selected. Relatively inexpensive hydrogen (H 2 ), acetylene (C 2 H 2 ), propane (C 3 H 8 ), butane (C 4 H 10 ), etc. can be used as combustible gas, and oxygen or atmospheric gas can be used as an oxidizing gas. air. The basis for the selection of certain gases can be the required calorific value of the mixture, non-toxicity, availability of purchase in the required quantity, etc. For selected gases, for example, in [3], the percentage of combustible gas in the mixture is determined to ensure its reliable explosive transformation. The explosive concentration limits of a mixture of combustible gases with oxygen or air are currently well known. The table below contains data on the concentration limits of explosiveness for the most common combustible gases [3].
Данные свидетельствуют о взрывоспособности смесей в широком диапазоне варьирования их компонентов. The data indicate the explosiveness of the mixtures in a wide range of variation of their components.
Обследуют подлежащее обрушению сооружение и устанавливают его прочностное состояние. Examine the building to be collapsed and establish its strength condition.
По прочности элементов сооружения и требуемому объему их разрушений определяют механическую работу, которую надо совершить при взрыве. The strength of the elements of the structure and the required volume of their destruction determine the mechanical work that must be done in an explosion.
По величине механической работы и калорийности выбранной горючей газовой смеси (справочная величина) вычисляют требуемую массу горючей газовой смеси. The magnitude of the mechanical work and the calorific value of the selected combustible gas mixture (reference value) calculate the required mass of the combustible gas mixture.
Определяют давление при взрыве (давление в детонационной волне), необходимое для разрушения материала элементов сооружения, (берут его равным пределу прочности этого материала). Давление в детонационной волне зависит от состава смеси, соотношения ее компонентов, начального давления и определяется известным из физики взрыва [3] выражением
где P - давление в детонационной волне;
Pо, ρ0 - начальное давление и начальная плотность газовой смеси, соответственно,
D - скорость детонационной волны,
Cо- скорость звука в газовой смеси в начальном состоянии;
k - отношение теплоемкости газовой смеси при постоянном давлении к теплоемкости при постоянном объеме.The explosion pressure (pressure in the detonation wave) needed to destroy the material of the structural elements is determined (take it equal to the tensile strength of this material). The pressure in the detonation wave depends on the composition of the mixture, the ratio of its components, the initial pressure and is determined by the expression known from explosion physics [3]
where P is the pressure in the detonation wave;
P about , ρ 0 - initial pressure and initial density of the gas mixture, respectively,
D is the speed of the detonation wave,
C about - the speed of sound in the gas mixture in the initial state;
k is the ratio of the heat capacity of the gas mixture at constant pressure to heat capacity at a constant volume.
По требуемой для разрушения величине давления в детонационной волне P в соответствии с вышеприведенным соотношением определяют для выбранной газовой смеси ее начальное давление P0 (давление перед возбуждением детонации). Значения D, C0, k при проведении вычислений берут из соответствующей справочной литературы, например, [3] . Для практического удобства зависимость P(P0) для конкретной газовой смеси может быть построена в табличном или графическом виде, например, как показано на фиг. 5. Определение величины P0 в производственных условиях при этом значительно упрощается.The required pressure for destruction in the detonation wave P in accordance with the above ratio is determined for the selected gas mixture, its initial pressure P 0 (pressure before detonation). The values of D, C 0 , k during the calculations are taken from the corresponding reference literature, for example, [3]. For practical convenience, the dependence P (P 0 ) for a particular gas mixture can be constructed in tabular or graphical form, for example, as shown in FIG. 5. The determination of the value of P 0 in a production environment is greatly simplified.
Таким образом находят состав, массу и необходимое общее начальное давление горючей газовой смеси. Thus, the composition, mass and the necessary total initial pressure of the combustible gas mixture are found.
По массе и начальному давлению смеси находят объем, который горючая газовая смесь должна занимать в исходном состоянии (перед взрывом). Такой объем должна иметь полость зарядной камеры. The mass and initial pressure of the mixture find the volume that the combustible gas mixture should occupy in its original state (before the explosion). Such a volume should have a cavity of the charging chamber.
По процентному содержанию газов в смеси и общему ее начальному давлению определяют парциальное давление каждого из газов в создаваемом ими давлении P0. (Например, если общее начальное давление смеси P0 = 10 атм, а ее состав: 66% горючего газа + 34% газа- окислителя, то давление горючего газа в смеси должно составлять 6,6 атм., а газа-окислителя - 3,4 атм.).By the percentage of gases in the mixture and its total initial pressure, the partial pressure of each gas in the pressure P 0 created by them is determined. (For example, if the total initial pressure of the mixture is P 0 = 10 atm, and its composition: 66% combustible gas + 34% oxidizing gas, then the pressure of the combustible gas in the mixture should be 6.6 atm, and the oxidizing gas should be 3, 4 atm.).
Изготавливают устройство с зарядной камерой требуемого объема. A device is made with a charging chamber of the required volume.
Устанавливают устройство у разрушаемого элемента сооружения 9 вплотную к его поверхности или на определенном заданном расстоянии на требуемой высоте (фиг. 2). При этом открытую сторону камеры с закрепленной диафрагмой обращают к разрушаемому элементу. Через газовый вентиль 2, соединенный посредством дюритового шланга с газовой магистралью или баллоном со сжатым газом, заполняют зарядную камеру 1 горючим газом под требуемым давлением. Через газовый вентиль 3, соединенный также дюритовым шлангом с газовой магистралью, баллоном со сжатым газом или воздушным компрессором, заполняют зарядную камеру 1 под требуемым давлением газом-окислителем. Давление газов задают с помощью внешних газовых редукторов и контролируют с помощью внешнего газового манометра (не показаны). Суммарное давление газов составляет величину P0. Последовательность заполнения камеры газами может быть любой: сперва горючим газом, а затем - газом-окислителем, либо сперва газом- окислителем, а затем - горючим газом.The device is installed at the destructible element of the
После заполнения камеры 1 газовыми компонентами и получения горючей газовой смеси требуемого состава под требуемым начальным давлением производят инициирование детонации смеси (фиг. 3). Для этого на элемент инициирования 4 подают импульс высокого напряжения. Внутри камеры 1 происходит высоковольтный электрический разряд, возбуждающий детонацию. After filling the chamber 1 with gas components and obtaining a combustible gas mixture of the required composition under the required initial pressure, detonation of the mixture is initiated (Fig. 3). For this, a high voltage pulse is supplied to the
Детонационная волна и разогретые до высокой температуры продукты взрыва выходят на диафрагму 5, прорывают ее и воздействуют на разрушаемый элемент сооружения. Осуществляется сосредоточенное высокоинтенсивное ударно-волновое и фугасное воздействие, приводящее к разрушению элемента сооружения (фиг. 4). The detonation wave and the explosion products heated to high temperature go to the
Здесь описана работа одного устройства. При практической реализации способа может быть использовано любое необходимое количество устройств с различной конфигурацией зарядной камеры. Устройства при этом в зависимости от особенностей обрушаемого сооружения будут располагаться по требуемой схеме и задействоваться либо одновременно, либо в заданной последовательности. The operation of one device is described here. In the practical implementation of the method, any necessary number of devices with different configurations of the charging chamber can be used. Devices in this case, depending on the features of the collapsed structure, will be located according to the required scheme and activated either simultaneously or in a given sequence.
Путем варьирования Pо (за счет простого повышения или понижения начального давления компонентов газовой смеси в зарядной камере 1) могут реализовываться давления при взрыве от единиц до сотен и даже тысяч атмосфер. Температура продуктов взрыва за фронтом детонационной волны в зависимости от используемого горючего газа может достигать 5,3•103 oC. При этом тепловое расширение газов обеспечивает сильное фугасное действие взрыва.By varying P о (due to a simple increase or decrease in the initial pressure of the components of the gas mixture in the charging chamber 1), explosion pressures from units to hundreds and even thousands of atmospheres can be realized. The temperature of the explosion products behind the detonation wave front, depending on the combustible gas used, can reach 5.3 • 10 3 o C. In this case, the thermal expansion of the gases provides a strong high-explosive effect.
Пример. Использовали в качестве разрушаемого элемента сооружения бетонную стену толщиной 0,2 м (H=0,2 м). Example. A concrete wall with a thickness of 0.2 m (H = 0.2 m) was used as a destructible element of the structure.
Исследовали прочностное состояние стены и установили, что ее материал имеет предел прочности на сжатие 300 кгс/см2 ( σв= 300 кгс/см2 )
Задали, что площадь разрушения стены (площадь пролома) должна составлять один квадратный метр (S = 1м2).We studied the strength state of the wall and found that its material has a compressive strength of 300 kgf / cm 2 (σ in = 300 kgf / cm 2 )
They asked that the area of destruction of the wall (area of the gap) should be one square meter (S = 1m 2 ).
Вычислили механическую работу, которую надо совершить над стеной, чтобы произвести требуемое разрушение: A = σв•H•S = 6•106 Дж.
Выбрали в качестве горючей газовой смеси стехиометрическую водородо-кислородную смесь (2H2 + O2 - гремучий газ). Процентный состав смеси: 66% водорода + 34% кислорода.The mechanical work that needs to be done on the wall to calculate the required destruction was calculated: A = σ in • H • S = 6 • 10 6 J.
A stoichiometric hydrogen-oxygen mixture (2H 2 + O 2 — explosive gas) was selected as a combustible gas mixture. The percentage composition of the mixture: 66% hydrogen + 34% oxygen.
Определили по справочнику калорийность гремучего газа: qc= 13,6•106 Дж/кг.The calorific value of detonating gas was determined from the reference book: q c = 13.6 • 10 6 J / kg.
Вычислили массу гремучего газа, обеспечивающую при взрыве энерговыделение, необходимое для совершения работы по разрушению стены: mc = A/qc = 0,44 кг.The mass of detonating gas was calculated, which ensures the energy release during the explosion necessary for the work to destroy the wall: m c = A / q c = 0.44 kg.
Определили по справочнику плотность гремучего газа при атмосферном давлении: ρc= 0,55 кг/м3. .The density of detonating gas at atmospheric pressure was determined by reference: ρ c = 0.55 kg / m 3 . .
Вычислили необходимый объем гремучего газа при атмосферном давлении: Vc= mc/ρc= 0,8 м3. .The required volume of detonating gas at atmospheric pressure was calculated: V c = m c / ρ c = 0.8 m 3 . .
Определили по прочности материала стены необходимое для его разрушения давление в воздействующей детонационной волне: P = σв= 300 атм.
По аналитической зависимости параметров детонации газовых смесей от параметров начального состояния [3] построили для гремучего газа график зависимости давления в детонационной волне от начального давления - P(Pо), приведенный на фиг. 5.We determined by the strength of the wall material the pressure necessary for its destruction in the acting detonation wave: P = σ in = 300 atm.
Based on the analytical dependence of the detonation parameters of gas mixtures on the parameters of the initial state [3], a graph of the dependence of the pressure in the detonation wave on the initial pressure — P (P о ) shown in FIG. 5.
По величине требуемого давления в детонационной волне P = 300 атм с использованием построенного графика (фиг. 5) определили необходимое начальное давление смеси P0 (показано на графике стрелками). Получили Pо ≈ 15 атм.Using the value of the required pressure in the detonation wave P = 300 atm using the constructed graph (Fig. 5), we determined the necessary initial pressure of the mixture P 0 (shown in the graph by arrows). Received P about ≈ 15 atm.
Вычислили объем, который должна иметь зарядная камера, чтобы содержать требуемое количество гремучего газа под требуемым начальным давлением: Vз = Мс•1/Pо = 0,053 м3.The volume that the charging chamber must have in order to contain the required amount of detonating gas under the required initial pressure was calculated: V s = M s • 1 / P o = 0.053 m 3 .
Изготовили стальную зарядную камеру коробчатой формы, открытую с одной стороны. Внутренние размеры камеры: 400 мм • 400 мм • 330 мм. Внутренний объем - 0,053 м3. Толщина стенки - 35 мм.They made a steel box-shaped charging chamber, open on one side. Internal dimensions of the chamber: 400 mm • 400 mm • 330 mm. The internal volume is 0.053 m 3 . The wall thickness is 35 mm.
Из стального листа толщиной 0,8 мм вырезали диафрагму с размерами 545 мм • 545 мм. A diaphragm with dimensions of 545 mm • 545 mm was cut from a steel sheet with a thickness of 0.8 mm.
Установили диафрагму на зарядную камеру с открытой стороны и через кольцевую резиновую прокладку герметично соединили с камерой с помощью стального прижимного кольца и 12 болтов М24. Снабдили камеру двумя газовыми вентилями ВК-86 и высоковольтной свечой зажигания А17ДВ. The diaphragm was installed on the charging chamber from the open side and through an annular rubber gasket was hermetically connected to the chamber using a steel clamping ring and 12 M24 bolts. They equipped the chamber with two VK-86 gas valves and an A17DV high-voltage spark plug.
Установили камеру у стены вплотную к ней на расстоянии 300 мм от основания. They installed the camera near the wall close to it at a distance of 300 mm from the base.
Один из газовых вентилей с помощью дюритового шланга соединили с баллоном со сжатым кислородом. One of the gas valves was connected using a dyurite hose to a compressed oxygen cylinder.
Осуществили продувку камеры кислородом. They purged the chamber with oxygen.
Заполнили камеру кислородом до давления 5 атм. Соединили второй газовый вентиль с помощью дюритового шланга с баллоном со сжатым водородом. Заполнили взрывную камеру водородом до суммарного давления 15 атм (доля водорода в общем давлении -10 атм). Контроль давления в камере осуществляли с помощью газового манометра МВШО-20. В камере образовалась стехиометрическая горючая водородо-кислородная смесь состава 2: 1 (2H2 + O2). Отсоединили дюритовые шланги от вентилей.The chamber was filled with oxygen to a pressure of 5 atm. The second gas valve was connected using a dyurite hose with a compressed hydrogen cylinder. The blast chamber was filled with hydrogen to a total pressure of 15 atm (the proportion of hydrogen in the total pressure is -10 atm). Pressure control in the chamber was carried out using a gas pressure gauge MVShO-20. A stoichiometric combustible hydrogen-oxygen mixture of the composition 2: 1 (2H 2 + O 2 ) was formed in the chamber. Disconnected durite hoses from the valves.
На свечу зажигания А17ДВ, соединенную радиочастотным кабелем РК75-4-11 с генератором высоковольтных импульсов, подали импульс напряжения 6 кВ. В полости камеры произошел высоковольтный разряд. Возбудилась детонация смеси с давлением во фронте волны 300 атм и температурой около 3200oC.A 6 kV voltage pulse was applied to the A17DV spark plug connected by a radio frequency cable PK75-4-11 with a high-voltage pulse generator. A high voltage discharge occurred in the chamber cavity. The detonation of the mixture was excited with a pressure in the front of the
Детонационная волна и раскаленные газы прорвали диафрагму и воздействовали на разрушаемую стену, образовав в ней пролом площадью примерно 1м. The detonation wave and hot gases broke through the diaphragm and acted on the wall being destroyed, forming a gap of about 1 m in it.
При взрыве образовались нетоксичные продукты детонации, состоящие в основном из паров воды H2O, гидроксильной группы OH, атомарных и молекулярных кислорода и водорода: O, H, O2, H2.The explosion produced non-toxic detonation products, consisting mainly of water vapor H 2 O, hydroxyl group OH, atomic and molecular oxygen and hydrogen: O, H, O 2 , H 2 .
При изготовлении зарядной камеры в виде жесткой конструкции из высокопрочной стали она может извлекаться из-под завалов обрушившегося материала и использоваться многократно с заменой одной лишь диафрагмы. In the manufacture of a charging chamber in the form of a rigid structure made of high-strength steel, it can be removed from the rubble of collapsed material and used repeatedly with the replacement of only the diaphragm.
При использовании данного способа приготовление взрывчатого вещества (горючей газовой смеси) производится непосредственно на месте его применения. When using this method, the preparation of explosives (combustible gas mixtures) is carried out directly at the place of its use.
Само приготовление смеси, а также доставка и хранение ее компонентов являются сравнительно безопасными процедурами. К тому же сжатые горючие газы, сжатые кислород или воздух имеют относительно невысокую стоимость их производства и содержания. Все это делает данный способ более экономичным и безопасным и открывает дополнительные возможности для более широкого его использования,
По сравнению с известными техническими решениями аналогичного назначения заявляемый объект не требует проведения опасных подготовительных работ, экономичен и экологически безвреден, что делает его более отвечающим условиям высоких технологий.The preparation of the mixture itself, as well as the delivery and storage of its components are relatively safe procedures. In addition, compressed combustible gases, compressed oxygen or air have a relatively low cost of their production and content. All this makes this method more economical and safe and opens up additional opportunities for its wider use,
Compared with well-known technical solutions of a similar purpose, the claimed object does not require hazardous preparatory work, economical and environmentally friendly, which makes it more suitable for high-tech conditions.
Литература. Literature.
1. Кутузов Б. Н. Взрывные работы. М.: Недра, 1988, с. 341-343. 1. Kutuzov B. N. Blasting operations. M .: Nedra, 1988, p. 341-343.
2. Вайхельт Ф. Руководство по промышленным взрывным работам. М.: Госиздательство литературы по строительству, архитектуре и строительным материалам, 1960, с. 291-293 - прототип. 2. Weichelt F. Guide to industrial blasting. M.: Publishing house of literature on construction, architecture and building materials, 1960, p. 291-293 - prototype.
Станюкович К. П. Физика взрыва, изд. 2, М.: Наука, 1975. Stanyukovich K.P. Explosion Physics, ed. 2, Moscow: Nauka, 1975.
Claims (6)
где Р - давление в детонационной волне;
Р0 - начальное давление газовой смеси;
ρ0 - начальная плотность газовой смеси;
D - скорость детонационной волны;
С0 - скорость звука в газовой смеси в начальном состоянии;
k - отношение теплоемкости газовой смеси при постоянном давлении к теплоемкости при постоянном объеме.1. The method of explosive collapse of structures, including a preliminary determination of the strength state of the elements of the structure, mass and location of the explosive charge and the subsequent destructive effect on the building elements by the detonation wave and expanding explosion products formed during the explosion of the explosive charge, characterized in that as explosive substances use a combustible gas mixture, determine the strength state of the building elements necessary for destructive air pressure in the detonation wave and set the corresponding initial pressure of the gas mixture, the value of which is determined from the dependence of the detonation parameters of the mixture on the parameters of its initial state, using the following relationship:
where P is the pressure in the detonation wave;
P 0 - the initial pressure of the gas mixture;
ρ 0 is the initial density of the gas mixture;
D is the velocity of the detonation wave;
With 0 - the speed of sound in the gas mixture in the initial state;
k is the ratio of the heat capacity of the gas mixture at constant pressure to heat capacity at a constant volume.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU96116353A RU2107889C1 (en) | 1996-08-08 | 1996-08-08 | Method of demolition of structures and arrangement for its realization |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU96116353A RU2107889C1 (en) | 1996-08-08 | 1996-08-08 | Method of demolition of structures and arrangement for its realization |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2107889C1 true RU2107889C1 (en) | 1998-03-27 |
| RU96116353A RU96116353A (en) | 1998-11-27 |
Family
ID=20184375
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU96116353A RU2107889C1 (en) | 1996-08-08 | 1996-08-08 | Method of demolition of structures and arrangement for its realization |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2107889C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2486462C2 (en) * | 2007-12-14 | 2013-06-27 | Текноложи Альпин Де Секюрите-Тас | Device initiating avalanching |
| RU2820622C1 (en) * | 2019-10-10 | 2024-06-06 | Мнд Франс | Avalanche initiation system |
-
1996
- 1996-08-08 RU RU96116353A patent/RU2107889C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. Кутузов Б.Н. Взрывные работы. М.: Недра, 1988, с. 341 - 343. 2. Вайхельт Ф. Руководство по промышленным взрывным работам. М.: Госиздат литературы по строительству, архитектуре и строительым материалам, 1960, с. 291 - 293. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2486462C2 (en) * | 2007-12-14 | 2013-06-27 | Текноложи Альпин Де Секюрите-Тас | Device initiating avalanching |
| RU2820622C1 (en) * | 2019-10-10 | 2024-06-06 | Мнд Франс | Avalanche initiation system |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108827086B (en) | A kind of fracturing cylinder and its explosion neas men method based on airbag gas-generating agent | |
| Grubelich et al. | An overview of a high energy stimulation technique for geothermal applications | |
| Zhang et al. | Instantaneous expansion with a single fracture: A new directional rock-breaking technology for roof cutting | |
| CN102011382B (en) | Energy-gathering followup icebreaker and ice breaking method | |
| EP1855737A1 (en) | System and method for controlling access to features of a medical instrument | |
| Jang et al. | Effects of water deck on rock blasting performance | |
| CN108278937A (en) | Disposable fracturing expansion tube and its fracturing method | |
| CN105884562A (en) | Carbon dioxide based high-activity energy gathering agent as well as preparation method and application thereof | |
| CN109813184B (en) | Rock breaking gas generator and gas generating agent rock breaking method | |
| Zhendong et al. | Explosion energy transmission under side initiation and its effect on rock fragmentation | |
| RU2107889C1 (en) | Method of demolition of structures and arrangement for its realization | |
| CN103347839A (en) | Rock and concrete breaking (demolition-fracturing-splitting) system | |
| CN107091090A (en) | A kind of mine carbon dioxide demolition set | |
| RU2252393C1 (en) | Method for blasting and device for its realization | |
| CN108195242B (en) | Rock blasting method | |
| RU2304757C2 (en) | Method for destruction of ice cover | |
| CN205784917U (en) | A kind of fracturing cylinder | |
| Mellor | Controlled release of avalanches by explosives | |
| CN107673944A (en) | A kind of explosion pyrotechnic compound, its preparation method and application | |
| CHRISTOS et al. | Combustion characteristics of condensed-phase hydrazine-type fuels with nitrogen tetroxide. | |
| RU2262069C1 (en) | Explosive charge and method for conducting of blasting | |
| RU2629569C1 (en) | Method of ice cover destruction | |
| RU2134861C1 (en) | Method and device for ammunition salvaging | |
| CN100504026C (en) | Perforation and cracking method | |
| RU2026989C1 (en) | Method for rock disintegration |