Способ разрушения твердых тел
Владельцы патента RU 2457328:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КНИТУ") (RU)
Общество с ограниченной ответственностью "Вак Таш" (ООО "Вак Таш") (RU)
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 |