Способ разработки мерзлого грунта Советский патент 1992 года по МПК E21C37/00 

Изобретение относится к строительству и может найти применение при отрывке траншей магистральных трубопроводов.

Известны способы взрывного рыхления мерзлого грунта.

Один из них заключается в разрушении твердого грунтового столба, засыпке в образовавшуюся полость порошкового заряда взрывчатого вещества (ВВ), образовании над зарядом грунтовой забойки и взрывании заряда (Афонин В.Г. и др. Взрывные работы в строительстве. Краткий справочник, Киев, Будивельник. 1971. с. 140, последний абзац). Однако при разрушении твердого грунтового столба (например, про- буриванием скважины) на полную глубину траншеи на дне образуемой скважины скапливается вода из грунта, располагающегося ниже верхнего промерзающего поверхност: ного слоя, в результате чего засыпной порошковый заряд ВВ (преимущественно аммонит) не обеспечивает высокого эффекта взрывания, поскольку находится в состоянии смеси с водой, выступающей в качестве буфера.

Наиболее близок к предлагаемому способ взрывного рыхления мерзлого грунта, заключающийся в разрушении твердого грунтового столба скважины, помещении в полость скважины заряда В В, заполнении грунтом вокругзарядного и надзарядного пространства и взрывании заряда (тот же источник).

Недостатки известного технического решения:

а)задействование смежного и энергоемкого бурового оборудования для разрушения грунтового столба бурением;

б)операция засыпки вокругзарядного и надзарядного npociранете минеральным грунтом, выполняющим роль забойки с целью сохранения эффективности взрывания;

в)применение в качестве минерального грунта его крупных фракций для сохранения эффективности взрывания, причем, как прасл

с

VI

Јь

ел ч ю со

вило, отсутствующего в зоне работ и требующего подвозки.

Цель изобретения - повышение эффективности разрабочки за счет исключения применения привозного крупнофракционного грунта для заполнения вокругзарядно- го пространства и создания условий для выпадения и формирования массива крупной тяжелой фракции в вокругзарядном пространстве.

Указанная цель достигается тем, что в указанном способе, заключающемся в разрушении твердого грунтового столба скважины, помещении в полость скважины заряда ВВ и взрывании заряда ВВ выполняют оттаивание твердого грунтового столба скважины струйным тепловыделяющим элементом до нарушения связей между элементарными частицами грунта и их перемешивания, затем в забое скважины размещают заряд ВВ до прекращения выпадения в осадок тяжелой фракции грунта, при этом взрывание заряда производят после смерзания тяжелой фракции грунта в забое скважины

На чертеже изображен в разрезе грунтовый цилиндр.

В соответствии со способом взрывного рыхления мерзлого грунта, преимущественно под траншею магистральных трубопроводов, разрушают твердый грунтовый столб скважины в верхнем мерзлотном слое 1 и непромороженном нижнем массиве (если глубина траншеи превышает толщину слоя 1), помещают в образовавшуюся скважину 2 патронный заряд 3 взрывчатого вещества (ВВ). Для разрушения твердого грунтового столба скважины выполняют его оттаивание струйным тепловыделяющим элементом, например паровой иглой. При помощи иглы получают высокотемпературную струю высокого давления (диаметр струи 25-30 мм). Регулированием режимов струи по температуре, давлению и продолжительности действия (температура 150-200°С, давление 10-15 атм , продолжительность 10-15 мин) оодновмеменно с грунторазрушаю- щим растеплением столба и превращением грунта в пульпу нарушают связи между его частицами за счет барбатирования (т.е. производят хаотическое взвешивание всех частиц в пульпе скважины 2).

После извлечения иглы в скважине выпадает в осадок тяжелая фракция грунта. До окончания этого процесса в забое скважины размещают заряд 3 (В В) Согласно ГОСТ 12536-79 Грунты Методы определения гранулометрического и микроагрегатного состава, выпадение в осадок фракции грунта размером не менее 0,05 мм происходит до 1 мин. Поэтому заряд ВВ размещают практически немедленно после извлечения иглы. За время от момента извлечения иглы из грунта и немедленного погружения в растепленный столб заряда 3 (ВВ) до момента смерзания грунта обеспечивается гарантированное образование в вокругзарядном пространстве 4 слоя из крупных тяжелых фракций, выше которого образуется слой 5 из средних и мелких фракций грунта (Подобное разделение фракций проведено экспериментально).

Заряд взрывают после смерзания тяжелой фракции грунта с помощью детонирующего шнура б и тротиловой шашки.

При взрыве волна к массиву грунта проходит через плотно сложившийся промороженный жесткий буфер тяжелой фракции грунта 4 При рыхлении высокольдистого или мелкодисперсного грунта непосредственно после погружения заряда скважину

на 1/3 или 1/2 глубины (по расчету) заполняют крупнозернистым песком или щебнем. Таким образом, благодаря применению высокотемпературной струи высокого давления исключено применение энергоемких

буровых средств и привозного минерального грунта при сохранении высокой эффективности взрыва за счет заполнения окружающего надзарядного пространства частицами грунта разделенными по удельному весу.

Формула изобретения

1.Способ разработки мерзлого грунта, заключающийся в разрушении твердого грунтового столба скважины, помещении в

полость скважины заряда ВВ и взрывании заряда ВВ, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности разработки, оттаивают твердый грунтовый столб скважины струйным тепловыделяющим

элементом до нарушения связей между элементарными частицами грунта и их перемешивания, затем в забое скважины размещают заряд ВВ до прекращения выпадения в осадок тяжелой фракции грунта, при этом

взрывание заряда производят после смерзания тяжелой фракции грунта в забое скважины.

2.Способ поп 1,отличающийся тем, что, с целью расширения области применения, после погружения заряда В В скважину заполняют крупнозернистым песком или щебнем.

Использование: отрывка траншей магистральных трубопроводов. Сущность изобретения: оттаивают твердый грунтовый столб скважины струйным тепловыделяющим элементом до нарушения связей между элементарными частицами грунта и их перемешивания. После этого в забое скважины размещают заряд В В до прекращения выпадения в осадок тяжелой фракции грунта. Взрывание заряда производят после смерзания тяжелой фракции грунта в забое скважины. 1 ил.

Ч