КВАЗАР - СПОСОБ ДЕМОНТАЖА ЗДАНИЙ, СООРУЖЕНИЙ И СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ Российский патент 2000 года по МПК F42D3/02 E04G23/08 

1. Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области взрывных технологий в строительстве, а именно: к способам взрывного демонтажа (обрушения, разборки, валки) зданий, сооружений, строительных конструкций и их элементов и способам взрывной утилизации бывших в употреблении бетонных и железобетонных строительных конструкций, и может быть использовано при разделении бетонных и железобетонных строительных конструкций для их демонтажа и повторного использования.

2. Уровень техники
Использование взрыва в строительстве известно давно и довольно широко распространено [1-7] , в том числе и в целях демонтажа зданий, сооружений и строительных конструкций [1,4-7] , при этом при демонтаже различают полное взрывное дробление материала [2,5] и разделение его на крупные транспортабельные куски [3,5].

Полное взрывное дробление эффективно [5] при демонтаже наземных и заглубленных в грунт массивных фундаментов. После взрывов для разборки и удаления материала используют экскаваторное и навесное тракторное оборудование.

При полном взрывном дроблении массивных объектов их разрушение производят шпуровыми зарядами. Шпуры бурят с верхней или боковых поверхностей разрушаемого объекта. При заряжании горизонтальных шпуров заряды ВВ и забойку из сыпучих материалов патронируют. В вертикальных шпурах могут применяться как патронированные, так и порошкообразные ВВ.

Заряды во взрываемом слое располагают равномерно по шахматной или квадратной сетке при равенстве ЛНС, расстояний между зарядами в ряду и рядами зарядов [5] . При разрушении массивных (толщина более 1,5 м) объектов работу ведут послойно, при этом толщину слоя выдерживают в пределах 0,5- 1,5 м, а глубину шпуров принимают равной толщине слоя [5].

Недостатками этого способа являются [8] большая трудоемкость и стоимость работ из-за больших объемов дробления материала.

Эти же недостатки присущи и способу [1], принятому за прототип. По этому способу обрушение зданий, сооружений, строительных конструкций (объектов) осуществляют, как правило, также шпуровыми зарядами, располагаемыми как внутри, так и снаружи объекта.

При обрушении объектов на основание шпуры размещают в два ряда в шахматном порядке с внутренней стороны стен объекта на расстоянии не менее 0,5 м от пола первого этажа по всему периметру объекта, при этом расстояние между шпурами в ряду выдерживают в пределах 0,8-1,4 м, а между рядами - в пределах 0,75-1,0 глубины шпура [1].

Таким образом, во всех существующих способах взрывного демонтажа объектов используют шпуровые заряда ВВ, при этом трудоемкость и затраты на подготовку шпуров и формирование зарядов ВВ в них соизмеримы с трудоемкостью и общими затратами на производимые взрывные работы (ВР) и все утверждения о снижении стоимости ВР при сохранении того же подхода не являются убедительными. Достаточно сказать, что для обрушения серийного пятиэтажного панельного дома приходится бурить до 3500 шпуров.

3. Сущность изобретения
Сущность предлагаемого изобретения состоит в использовании для решения задач, связанных с демонтажем зданий, сооружений и строительных конструкций, вместо широко известных сосредоточенных (шпуровых) зарядов, действующих одинаково во все стороны, зарядов направленного (кумулятивного) действия, масса ВВ которых распределена по длине обрушаемого объекта, т.е. в использовании удлиненных (шнуровых, линейных) кумулятивных зарядов ВВ.

Общеизвестно использование удлиненных кумулятивных зарядов (УКЗ) [9-13] для решения задач разделения различных и, прежде всего, металлических преград. При многообразии названий (УКЗ, КУЗ, ШКЗ, ДУЗ, КУКЗ, УККЗ и пр.) и форм общим для них всех является наличие профилированного и распределенного по длине заряда ВВ. Использование кумулятивных зарядов позволяет концентрировать энергию взрыва в нужных направлениях (местах), повышая КПД взрыва.

В зависимости от типа используемого УКЗ они могут быть в металлической или пластиковой оболочках либо могут быть безоболочечными, выставляться на преграде УКЗ на фокусном расстоянии от нее либо непосредственно на ней. Оболочки УКЗ могут быть заполнены ВВ как твердого, так и жидкого агрегатного состояния.

Квазар-способ демонтажа зданий, сооружений и строительных конструкций (объектов) при их обрушении с использованием взрыва, включающий размещение зарядов ВВ на объекте, организацию электровзрывной цепи и подрыв зарядов, причем в качестве зарядов ВВ используют удлиненные кумулятивные Квазар-заряды (УККЗ), которые размещают по контуру обрушаемого объекта в одну или несколько непрерывных или прерываемых в отдельных местах нитей зарядов внутри и/или снаружи объекта в нижней его части, причем при размещении зарядов внутри объекта их размещают либо в помещениях первого этажа на высоте существующих в межкомнатных (межквартирных) перегородках (стенах, панелях) отверстий (каналов, проходов) для наружной системы отопления (батарей отопления), для чего бесконечно длинные или состыкованные в нить отрезки зарядов или их оболочки пропускают (проталкивают, просовывают) через эти отверстия (каналы, проходы) для перехода зарядов (оболочек) либо ниже нулевой отметки, а при использовании зарядов одновременно внутри и снаружи объекта их устанавливают в одном сечении, при этом и снаружи, и внутри объекта количество устанавливаемых нитей зарядов (УКЗ), диаметр, а следовательно, и массу заряда выбирают в зависимости от взрывчато-технических характеристик используемого в УКЗ ВВ и характеристик прочности материала, например бетона, разрушаемых строительных конструкций. В числе определяющих взрывчато-технических характеристик ВВ следует назвать плотность ВВ, скорость детонации и теплоту взрыва (количество тепла, выделяющегося при взрывчатом превращении ВВ).

Следует заметить, что для снижения трудозатрат размещение УКЗ или их аналогов с наружной стороны объекта выглядит предпочтительней, однако с точки зрения защиты от воздушной ударной волны (ВУВ) окружающих демонтируемый объект сооружений предпочтительней заряды размещать внутри обрушаемого объекта и чем ниже, тем лучше. Каждый объект требует индивидуального подхода, что находит отражение в Проектах производства взрывных работ. Максимальная локализация ВУВ достигается при размещении зарядов внутри объекта ниже нулевой отметки.

К сожалению, несмотря на давнюю известность и преимущества УКЗ, их применение ограничено решением узкоспециальных задач, главным образом из-за их дороговизны. Разработанные в последние годы в НПЦ "Квазар-ВВ" удлиненные кумулятивные Квазар-заряды (УККЗ) в полимерных оболочках [12, 13] снимают вопросы стоимости УКЗ и позволяют практически сдвинуть с мертвой точки некоторые "замороженные" проблемы и, в частности, проблему утилизации на металлолом отслуживших свой срок кораблей и судов [14]. Предлагаемые технические решения, по нашему убеждению, могут решить и многие задачи в строительстве, в частности, при демонтаже зданий в условиях массовой застройки.

Квазар-заряды формируют только на месте ведения взрывных работ путем заполнения пустых оболочек (корпусов) зарядов, предварительно установленных на месте предстоящего взрыва, ВВ жидкого агрегатного состояния, образуемого путем смешения (смешивания) двух порознь взрывобезопасных компонентов (окислителя и горючего).

ВВ на основе четырехокиси азота N₂O₄ (окислитель) и углеводородных горючих (продуктов крекинга нефти) получило название Квазар-ВВ или ВВЖИМИ (ВВ жидкое, изготавливаемое на месте использования), прошло серию промышленных испытаний и допущено Госгортехнадзором РФ к постоянному промышленному применению [15].

ВВЖИМИ может быть образовано и путем последовательного и/или одновременного заполнения непосредственно корпусов (оболочек) зарядов составляющими его компонентами.

Важно отметить, что при взрывчатом превращении ВВЖИМИ в газообразных продуктах взрыва практически отсутствуют продукты неполного окисления, что говорит об экологичности взрыва.

Заряды, использующие ВВЖИМИ, носят название Квазар-заряд. Разработаны различные Квазар-заряды [11], в числе которых и удлиненные кумулятивные Квазар-заряды (УККЗ) [12, 13] и шпуровые удлиненные заряды ВВ и способы ведения буровзрывных работ [16].

Квазар-заряды различных форм могут быть подорваны как широко известными штатными средствами взрывания (капсюли-детонаторы, электродетонаторы, детонирующие шнуры и пр.) [17], так и находящимися на стадии промышленных испытаний взрывобезопасными средствами взрывания Квазар-СВ на основе взрывающегося проволочного мостика, в корпусе которого отсутствует какое-либо ВВ или чувствительный состав, а также устройствами, находящимися на стадии ОКР с резистивным элементом [18] и с химическим катализатором [19], при этом при использовании Квазар-СВ и устройства с резистивным элементом средства взрывания ввиду их инертности могут быть помещены в пустые оболочки (корпуса) зарядов до их заполнения жидким взрывчатым веществом, что существенным образом повышает безопасность взрывных работ за счет устранения необходимости обычного появления взрывника в поле предстоящего взрыва для установки средств взрывания после установки (формирования) зарядов.

Квазар-технология ведения взрывных работ позволяет [20, 21] отказаться от производства, приемки, приобретения, погрузки, транспортировки, разгрузки, складирования и хранения взрывчатых материалов и связанных с ними организационных мероприятий, что ведет к существенному снижению стоимости работ, повышает их эффективность, экологичность и безопасность. Квазар-технология в Решениях III Международной конференции по буровзрывным работам [20] отмечена как перспективная и заслуживающая внимания.

Таким образом, при ведении демонтажа объектов с целью их обрушения взрывным способом предлагается вместо УКЗ использовать УККЗ, при этом в межкомнатные (межквартирные) проходы от батарей отопления пропускают (просовывают, проталкивают) пустые полимерные профилированные оболочки УККЗ, размещая их по всему контуру обрушения, после чего заполняют их жидким ВВ, в частности ВВЖИМИ, образуемым путем смешивания двух жидких порознь взрывобезопасных компонентов, формируют (организуют) электровзрывную цепь, при этом для инициирования УККЗ используют как штатные средства взрывания (капсюли-детонаторы, электродетонаторы, детонирующие шнуры), так и взрывобезопасные (инертные) средства взрывания, например Квазар-СВ на основе взрывающегося проволочного мостика, в корпусе которого отсутствуют какие-либо ВВ или чувствительные составы, причем в случае использования инертных средств взрывания их можно поместить в оболочки УККЗ до заполнения их взрывчатым веществом.

В некоторых случаях при использовании ВВ жидкого агрегатного состояния в целях решения задач обрушения объектов можно получить существенные преимущества за счет использования имеющихся на объектах систем отопления, в том числе и внутрипанельных систем горячего и холодного водоснабжения, систем канализации и вентиляции. Магистрали и емкости этих систем, выполняющие роль корпусов (оболочек) рассредоточенных (распределенных) и сосредоточенных зарядов ВВ, заполняют ВВ, после чего в соответствии с Проектом выполнения взрывных работ часть ВВ из любой системы может быть слита (изъята) при перекрытии соседствующих магистралей.

Еще ряд задач при обрушении объектов может быть решен с использованием (наряду с уже названными зарядами) как общеизвестных шпуровых зарядов ВВ [1,4-7], так и шпуровых (скважинных) удлиненных Квазар-зарядов и способа ведения буровзрывных работ с ними [15]. В предлагаемом техническом решении шпуровые заряды любого типа устанавливают только в тех местах, где необходимо усилить действие распределенных зарядов. Такое решение позволяет существенным образом уменьшить число заготавливаемых шпуров и снизить трудоемкость подготовительных работ.

Представляется целесообразным все работы по демонтажу выполнять с одним взрывчатым веществом. В полной мере преимущества предлагаемых решений выявляются при использовании ВВЖИМИ.

В случае использования шпуровых (скважинных) удлиненных Квазар-зарядов заряжание шпуров, в том числе и восходящих, осуществляют путем размещения в них заполненной жидким ВВ и сложенной в несколько раз полимерной оболочки заряда, причем количество сложений определяют с учетом диаметров шпура и оболочки заряда и эластичности последней.

Таким образом, предлагаемое техническое решение при демонтаже объектов позволяет получить следующие результаты:
- уменьшить трудоемкость работ и снизить их стоимость;
- повысить эффективность использования энергии взрыва;
- повысить безопасность взрывных работ;
- повысить управляемость и экологичность взрывных работ;
- повысить технологичность работ и снизить затраты на организацию и ведение работ.

4. Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
Работа УККЗ и шпуровых удлиненных Квазар-зарядов проверена в производственных условиях, в частности, соответственно при освобождении от балласта (чугунные чушки, замурованные в бетоне) подводных лодок на заводе "Нерпа" (г. Снежногорск Мурманской обл.) и при замене футеровки плавильной печи в литейном цехе АМО "ЗИЛ" (г. Москва). Технология подтвердила свою эффективность.

Источники информации
1. Афонин В.Г., Гейман Л.М., Комир В.М. Справочное руководство по взрывным работам в строительстве. Из-во "Будивельник", Киев, 1974, с.269 - 273, 245 - 249.

2. Технические правила ведения взрывных работ на земной поверхности. "Недра", М, 1972, с.92 - 94.

3. Проектирование взрывных работ в промышленности. "Недра", М, 1983, с. 190.

4. Мойжес Ю. А., Бородулин Л.Н., Торопов В.В. и др. Направленное обрушение здания мельницы и дымовой трубы с примененией буровзрывных работ // Монтажные и специальные работы в строительстве N 11 - 12/93, с.12 - 15.

5. Азаркович А.Е., Абакшин Ю.В., Любимов В.С. и др. Взрывные способы демонтажа строительных конструкций // Монтажные и специальные работы в строительстве N 9/96, с.21 - 23.

6. Ганопольский М.И., Барон В.Л., Селявин А.И., Кантор В.Х. Взрывные работы при разработке производственного здания табачной фабрики "Дукат" // Монтажные и специальные работы в строительстве N 3/97, с.14 - 17.

7. DE Заявка N 4226088 A1, кл.E04G23/08, 1994.

8. Патент РФ N 2084815, кл.F42D1/02,3/02,7/00
9. Заявка Японии N 53-217, кл.E04G23/08, 1978.

10. Заявка Японии N 60-35509, кл.E04G23/08, 1985.

11. Патент РФ N 2057235, кл.E04G23/08, 1996.

12. Указания по технологии ремонтно-строительного производства и технологические карты на работы при капитальном ремонте жилых домов. Книга 1.1. М, Стройиздат, 1977, с.101, 124.

13. Патент РФ N 2052613, кл.E04G23/08, 1996.

14. Патент США N 4297946, кл.F42B1/02.

15. Патент США N 3103882, кл.F42B1/02, 1963.

16. Патент РФ N 2084806, кл.F42B1/02,F42D3/00, 1997.

17. Патент РФ N 2094741, кл.F42B1/02, 1997.

18. Патент РФ N 2065559, кл.F42B1/02, 1996.

19. Каганер Ю.А., Шушко Л.А. Квазар-технология взрывных работ и ее применение при разделке судов на металлолом // Судостроение, 4, 1997.

20. Перечень взрывчатых материалов, оборудования и приборов взрывного дела, допущенных Госгортехнадзором России к постоянному применению. Из-во ГГУ, М, 1996.

21. Патент РФ N 2066837, кл.F42D3/04,1/02, 1996.

22. Поздняков З. Г. , Росси Б.Д. Справочник по промышленным взрывчатым веществам и средствам взрывания, "Недра", М, 1977, с.226 - 235.

23. Патент РФ N 2093784, кл.F42D1/045, 1997.

24. Шевчук А. М., Бутенко Г.Г., Бушмарин В.А. Технология разделки корпусов судов с использованием жидких взрывчатых смесей // Судостроение, 1, 1995.

25. Каганер Ю. А. Квазар-технология ведения взрывных работ // Сб. докладов III Международной конференции по буровзрывным работам, М, 27 - 28.05.97.

26. Каганер Ю.А., Шушко Л.А., Давыдов В.И. Квазар-технология взрывного разрушения горных пород // Сб. докладок Международной конференции по открытым и подземным горным работам, М, 27 - 28.05.98.

Изобретение относится к области взрывного дела, в частности, в строительстве при демонтаже строительных конструкций при их обрушении. Изобретение направлено на повышение эффективности работ, снижение их трудоемкости и стоимости, повышение безопасности и экологичности. Изобретение представляет собой способ демонтажа объектов при их обрушении с помощью удлиненных кумулятивных Квазар-зарядов посредством размещения их по контуру обрушаемого объекта в одну или несколько непрерывных или прерываемых в отдельных местах нитей зарядов внутри и/или снаружи объекта в нижней его части. 6 з.п.ф-лы.

1. Способ демонтажа зданий, сооружений и строительных конструкций (объектов) при их обрушении с использованием взрыва, состоящий в размещении зарядов взрывчатого вещества (ВВ) на объекте, организации электровзрывной цепи и подрыве зарядов, отличающийся тем, что в качестве зарядов ВВ используют удлиненные кумулятивные Квазар-заряды (УККЗ), которые размещают по контуру обрушаемого объекта в одну или несколько непрерывных или прерываемых в отдельных местах нитей зарядов внутри и/или снаружи объекта в нижней его части. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при использовании зарядов внутри объекта их размещают либо в помещениях первого этажа на высоте существующих в межкомнатных перегородках отверстий для наружной системы отопления, либо ниже нулевой отметки. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что при использовании зарядов одновременно внутри и снаружи объекта их размещают в одном сечении. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что при организации электровзрывной цепи используют как штатные средства взрывания, например, капсюли - детонаторы, электродетонаторы, детонирующие шнуры, так и взрывобезопасные средства взрывания, например, Квазар - СВ на основе взрывающегося проволочного мостика, причем в последнем случае средства взрывания помещают в оболочки УККЗ до или после заполнения их жидким взрывчатым веществом. 5. Способ по любому из пп.1 - 4, отличающийся тем, что наряду с УККЗ используют и иные распределенные и сосредоточенные заряды жидких взрывчатых веществ, например, ВВЖИМИ, в роли корпусов которых выступают элементы систем отопления, в том числе и внутрипанельные, систем горячего и холодного водоснабжения, систем канализации и вентиляции, при этом после заполнения одной или нескольких систем жидким ВВ часть его в соответствии с проектом выполнения взрывных работ может быть слита при предварительно перекрытых соседствующих магистралях. 6. Способ по любому из пп.1 - 4, отличающийся тем, что наряду с УККЗ используют и шпуровые или скважинные заряды ВВ, причем как твердого, например, аммонит, так и жидкого агрегатного состояния. 7. Способ по п.6, отличающийся тем, что при использовании шпуровых или скважинных зарядов ВВ жидкого агрегатного состояния заряжание шпуров, в том числе и восходящих, осуществляют путем размещения в них заполненной жидким ВВ и сложенной в несколько раз полимерной оболочки заряда, причем количество сложений определяют с учетом диаметров шпура и оболочки заряда и эластичности последней.