Способ подводного разрушения горных пород и устройство для его осуществления
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик
Е 21 С 37/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий Опубликовано 1510.82. Бюллетень № 38 (53) УДК б22.234,5 (088.8) Дата опубликования описания 121082 (72) Авторы изобретения Е.A.Êîíòàðü и Е.И.Гарбуз Институт океанологии им. П,П. Ширшова АН СССР (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОДВОДНОГО РАЗРУШЕНИЯ ВГОРНЫХ ПОРОД И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Изобретение относится к спо-собам подводного разрушения горных пород и может быть использовано при различных горно-добычных и строительных работах в океане;. в частности для эффективного подводного разрушения, преимущественно скальных пород, например монолитных выходов на дне океана. Известен способ подводного разрушения горных пород, включающий создание в локальной зоне разруша сцих напряжений посредством взрывных работ (1). Известно устройство для подводного разрушения горных пород посредством взрывных работ. Это устройство представляет собой подводные накладные или шпуровые заряды взрывчатых веществ, помещенные в соответствующие корпуса с детонаторами ).2). .Недостатком укаэанных способа и устройства является то, что,их практически невозможно использовать ,на глубинах, превышающих,1 км, поскольку накладные заряды взрывчатых веществ не создают необходимого дробящего эффекта,,а шпуровые заряды невозможно применять беэ поедварительного подводного бурения монолита, что на большой глубине черезвычайно затруднено. Кроме того, подводный взрыв шпурового заряда разбрасывают дробленую породу и .не обеспечивает ее концентрацию в заданном месте. Цель изобретения - повьхаение надежности разрушения горных пород на больших глубинах. Поставленная цель достигается тем, что на горную породу подают герметичную энергетическую колбу и производят разрушение ее корпу15 са .. В устройстве для осуществления способа подводного разрушения горных пород корйус снабжен герметичной энергетической колбой, выполненной иэ хрупкого материала, гидродинамическими крыльями, и балластными грузами. Кроме того, корпус снабжен 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. 966233 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. Х корпусу 1 прикреплены тросы 4 балластных грузов 5, а также эластичные стропй 6, на которых в эластичном сетчатом чехле 7 подвешена герметичная энергетическая колба 8, выполненная из хрупкого материала, например стекла. Балластные грузы 5 расположены ниже энергетической колбы 8, а эластичные стропы 6 смонтировауы 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)Ов 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 энерге- тической колбы 8, что достигается подвеской балластных грузов 5 на достаточно длинных тросах 4, устройство при его погружений ориенти-1 ровано как показано на чертеже. Сохранению указанной ориентации устройства способствуют и гидродинамические крылья 3. При ударе устройства о донные выходы горных пород за счет силы инерции корпуса 1 конический наконечник-ударник 2 накалывает хрупкую стенку герметичной энергетической колбы 8, что приводит к ее ос лаблению 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 н жидкостях связано с нарушением сплошности потока, образованием и исчезновением пузырьков, сопровождающихся кратковременным возрастанием 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: Ъ: "" ю 2О где ф =0,2 — коэффициент Пуассона, Е =0,6-10 кг/GM - модуль упругости для боросиликатного стекла, h u R — - толщина стенки и серединный радиус поверхности сферы соответст25,венно. Прй разрушении герметичной энергетической оболочки,.выполненной в „виде стеклянной сферы диаметром 330 мм на глубине 5000 м выделяется gp общая теоретическая энергия 1 ° 10 Дж, что достаточно для разрушения прочных коренных пород в локальной зоне взрыва. Учитывая, что при выделении энергии в момент разрушения прочной оболочки происходит явление, обрат.ное взрыву, т.е. схлопывание полости r прилегающий масаив скальной породы подвергается растяжению.. Экономический эффект от внедрения предлагаемых способа и устройства 4О для его осуществления заключается в повышении надежности подводного разрушения горных пород, залегающих .преимущественно на большой глубине. Формула изобретения 1. Способ подводного разрушения горных пород, включающий создание "в локальной зоне разрушающих напряжений, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности разрушения горных пород на больших глубинах, на горную породу подают герметичную энергетическую колбу и производят разрушение ее корпуса. 2. Устройство для подводного разрушения горных пород, включающее корпус, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, корпус снабжен герметич60 ной энергетической колбой, выполненной из. хрупкого материала, гидродинамическими крыльями и балластными грузами. 3. Устройство по п.2, о т л и— ч а ю щ е::.е с я тем, что корпус 966233 - Составитель С. Кошколда Редактор Н. Швыдкая Техред Т.Маточка Корректор Г,Решетник Заказ,7799 3 Тираж 6 Подписное BHHHtIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113 35 Москва Ж-35 Pa сная наб., д. 4/5 У ю уш Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 снабжен коническим наконечником-. ударником, установленньм с возможностью его контакта с герметичной энергетической колбой, а балластные грузы подвешены к корпусу на тросах под энергетической колбой. 4. Устройство по пп.2 и 3, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что устройство снабжено эластичным сетчатым чехлом, с эластичными стропами, закрепленными на корпусе, а в сетчатый чехол помешена герметичная энергетическая колба. Источники информации, . принятые во внимание при экспертизе 1. Кипак Н.А., Забелла К.А. Подводно-технические работы в строительстве. Киев, "Строитель", 1970, с.18. 2. Та:л же, с.-19-20 (прототип).
