Способ подводного разрушения горных пород и устройство для его осуществления Советский патент 1982 года по МПК E21C37/00 

(54)

СПОСОБ ПОДВОДНОГО РАЗРУШЕНИЯ БОРНЫХ ПОРОД И УСТРОЙСТВО для ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к способам подводного разрушения горных пород и может быть использовано при различных горно-добычных и строительных работах в океанеу. в частности для эффективного подводного разрушения, преимущественно скальных пород, например монолитных выходов на дне океана.

Известен способ подводного разрушения горшлс пород, включающий создание в локальной зоне разрушающих напряжений посредством взрывных работ l.

Известно устройство для подводного разрушения горных пород пос1зедством взрывных работ. Это устройство представляет собой подводные накладные или шпуровые заряды взрывчатых веществ, помещенные в соответствунхцие корпуса с детонаторами 2.

Недостатком указанных способа и устройства является то, что, их практически невозможно использовать , на глубинах, превышающих, км, поскольку накладные заряды взрывчатых веществ не создают необходимого дробящего эффекта, .а пшуровые заряды невозможно применять без предварительного подводного бурения монолита, что на большой глубине чрезвычайно затруднено. Кроме того, подводный взрыв шпурового заряда разбрасывают дробленую породу и не обеспечивает ее,концентрацию в заданном месте.

Цель изобретения - повышение надежности разрушения горных пород

Ю на больших глубинах.

Поставленная цель достигается тем, что на горную породу подают герметичную энергетическую колбу и производят разрушение ее корпу15са.

В устройстве для осуществления способа подводного разр5П1 ения горных пород Kopiiyc снабжен герметичной энергетической колбой, выпол20ненной из хрупкого материала, гидродинамическими крыльями, и балластными грузами.

Кроме того, корпус снабжён кони25 веским наконечником-ударником, установленным с возможностью его контакта с герметичной энергетической колбой, а балластные грузы подвешены к корпусу на тросах под 30 энергетической колбой.

Помимо этого устройство снабжено эластичным сетчатым чехлом с эластичными стропами, закрепленными на корпусе, а в сетчатый чехол помещена герметичная энергетическая колба.

На чертеже изображено устройство для осуществления способа разрушения горных пород, разрез.

Устройство включает корпус 1 с коническим наконечником-ударником 2 в нижней его части и гидродинамическими крыльями 3 в верхней. X ,корпусу 1 прикреплены тросы 4 балластных грузов 5, а также эластичные стропы 6, на которых в эластичном сетчатом чеХле 7 подвешена герметичная энергетическая колба 8, выполненная из хрупкого материала, aпример стекла. Балластные грузы 5 расположены ниже энергетической колбы 8, а эластичные стропы 6 смонтированы таким образом, что создают постоянное усилие, прижимающее герметичную энергетическую колбу 8 к коническому наконечнику-ударнику 2 корпуса 1,-при этом корпус 1 обладает значительной массой.

Способ осуществляется следующим образом.

После, сброса устройства с плавсредства (не показано)в заданной точке, определенной с учетом глубинных течений и дрейфа плавсредства, устройство свободно погружается в . водной толще со скоростью 2-3 м/с достигаемой за счет значительной отрицательной плавучести корпуса 1 и балластных грузов 5. Поскольку подводный центр тяжести устройства находится ниже герметичной энергетической колбы 8, что достигается подвеской балластных грузов 5 на достаточно длинных тросах 4, устройство при его погружений ориентиЧ ровано как показано на чертеже. Сохранению указанной ориентации устройства способствуют и гидродинамические крылья 3.

При ударе устройства о донйые выходы горных пород за счет силы инерции корпуса 1 конический на.конечник-ударник 2 накалывает хрупкую стенку герметичной энергетической колбы 8, что приводит к ее ослаблению и мгновенному разрушению под действием колоссального гидростатического давления. Разрушение прочной оболочки герметичной энергетической колбы 8 в непосредственной близости от горных пород океанического дна приводит к образованию трещин в подводных горных породах и их разрушению, т.е. обеспечивается подготовка горной массы к дальнейшей ее экскавации.

Известно, что явление кавитации в жидкостях связано с нарушением сплошности потока, образованием и исчезновением пузырьков, сопровождающихся кратковременным врзрастанием давления до 50-100 МПа. Поэ-тому при воздействии кавитации разрушаются достаточно плотные материалы. Аналогичное-явление происходит при подводном разрушении прочных

герметичных оболочек, давление в которых в несколько сот раз меньше внешнего гидростатического, при этом критическое давление для прочной герметичной оболочки изготовленной,

например, из боросиликатного стекла может быть рассчитано по формуле:

РКРЕ{.т)

где 0,2 - коэффициент Пуассона/ Е 0,6 -Ю кг/см - модуль упругости для боросиликатного стекла, h и R - толщина стенки и серединный радиус поверхности сферы соответственно.

nph разрушении герметичной энергетической оболочки,.вьтолненной в виде стеклянной сферы диаметром Г 330 мм глубине 5000 м выделяется

общая теоретическая энергия что достаточно для разрушения прочных коренных пород в локальной зоне взрыва. Учитывая, что при вьщеяении энергии в момент разрушения прочной

оболочки происходит явление, обратное взрыву, т.е. схлопывание полости прилегаквдий маскив скальной породы подвергается растяжению.. Экономический эффект от внедрения предлагаемых способа и устройства

для его осуществления заключается в повышении надежности подводного разрушения горных пород, залегающих преимущественно на большой глубине.

Формула изобретения

в локальной зоне разругдающих напряжений, отл ич ающий ся тем, что, с целью повышения надежности разрушения горных пород на больших глубинах, на горную породу подают герметичную энергетическую колбу и производят разрушение ее корпуса.

снабжен коническим наконечником ударником, установленным с возможностью его контакта с герметичной энергетической колбой, а балластные грузы подвешены к корпусу на тросах под энергетической колбой.

Источники информации, . принятые во внимание при экспертизе

2.Там же, Cil9-20 (прототип).