Способ замораживания воды в замкнутом объеме при разрушении монолитных объектов

 

Изобретение относится к области горного дела и строительства и м. б. использовано для направленного разрушения материалов без применения взрывных работ, включая мерзлые горные породы. Целью изобретения является ускорение замораживания . Шпур (111) заполняют хладагентом и теплопроводящим длинномерным наполнителем в виде медной алюминиевой или стальной стружки. Ее длинномерные элементы формируют в Ш пористую конструкцию. Объем твердой части стружки не превышает 10% объема свободной части полости 111 Устье Ш закрывают теплопроводяшим элементом в виде полукатушки 4 с упорными ребрами 5 и осевыми полостями 6. Через отверстие 6 Ш заполняют водой до основания ребер 5. Между охлажденными стенками Ш и стержнем катушки 4 быстро образуется ледяная пробка, препятствуюшая расширению льда по вертикали, что увеличивает боковые расширяюшие усилия. Металлическая стружка благодаря высокой теплопроводности создает теплоотводящий каркас позволяюший в 2-6 раз ускорить замерзание воды в Ш. 1 ил., 1 табл. S (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК дц 4 Е 21 С 37/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPGKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3994636/22-03 (22) 23.12.85 (46) 15.08.88. Бюл. № 30 (71) Стахановский филиал Коммунарского горно-металлургического института (72) Г. Ю. Валуконис (53) 622.232 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 977773, кл. Е 21 С 37/06, 1981.

Авторское свидетельство СССР № 1379992, кл. Е 21 С 37/00, 10.01.85. (54) СПОСОБ ЗАМОРАЖИВАНИЯ ВОДЫ

В ЗАМКНУТОМ ОБЪЕМЕ ПРИ РАЗРУШЕНИИ МОНОЛИТНЫХ ОБЪЕКТОВ (57) Изобретение относится к области горного дела и строительства и м. б. использовано для направленного разрушения материалов без применения взрывных работ, включая мерзлые горные породы. Целью изобретения является ускорение заморажи„„Я0„„1416691 A 1 вания. Шпур (Ш) заполняют хладагентом и теплопроводящим длинномерным наполнителем в виде медной алюминиевой или стальной стружки. Ее длинномерные элементы формируют в Ш пористую конструкцию.

Объем твердой части стружки не превышает

100 0 объема свободной части полости Ш.

Устье Ш закрывают теплопроводящим элементом в виде полукатушки 4 с упорными ребрами 5 и осевыми полостями 6. Через отверстие 6 Ш заполняют водой до основания ребер 5. Между охлажденными стенками Ш и стержнем катушки 4 быстро образуется ледяная пробка, препятствующая расширению льда по вертикали, что увеличивает боковые расширяющие усилия. Металлическая стружка благодаря высокой теплопроводности создает теплоотводящий каркас Я позволяющий в 2 — 6 раз ускорить замерзание воды в Ш. 1 ил., 1 табл.

1416691

Изобретение относится к горному делу и строительству и может быть использовано для направленного разрушения материалов без применения взрывных работ, включая мерзлые горные породы. 5

Целью изобретения является ускорение замораживания.

На чертеже представлены стадии осуществления предлагаемого способа при замораживании воды в шпуре, пробуренном в монолитном объекте.

На чертеже приняты следующие обозначения: шпур 1, хладагент 2 в гранулах; теплоотводящий материал 3 в виде металлической стружки; теплоотводящий элемент 4; его поперечные ребра 5; осевые отверстия 6; 15 ледяная пробка 7.

Первая стадия. В шпуре 1 размещают хладагент 2, например гранулы сухого льда (твердой двуокиси углерода) .

Вторая стадия. Оставшуюся свободной часть полости шпура заполняют теплоотводящим наполнителем, например медной, алюминиевой или стальной стружкой 3, длинномерные элементы которой формируют в шнуре пористую конструкцию. Объем твер- 25 дой части (скелета) стружки не должен превышать 10О объема свободной части полости шпура.

Третья стадия. Устье шпура закрывают (образуют замкнутый объем) теплоотводящим элементом в виде полукатушки 4 с упор- З0 ными ребрами 5 и осевыми полостями 6.

Диаметр ребер должен быть больше диаметра шпура, а диаметр стержня полукатушки — меньше диаметра шпура. Наличие теплоизоляционных ребер 5 препятствует поступлению тепла извне в шпур и фиксирует 35 полукатушку 4 в устье шпура.

Четвертая стадия. Через одно из отверстий 6 шпур заливают водой до основания ребер, 5. При этом между охлажденными стенками шпура и охлажденным стержнем 40 катушки 4 (и несколько ниже его) очень быстро образуется ледяная пробка, которая препятствует расширению льда по вертикали, что увеличивает боковые расширяющие усилия.

Так как хладагент, испаряясь, понижает 45 температуру стенок шпура до — 20 — 30 С, то даже при наличии в его стенках пор и небольших трещин, вода, которая в них попадает, почти мгновенно замерзает, образуя противофильтрационный экран. Поэтому пористые материалы разрушаются практи- 50 чески с той же эффективностью, что и массивные, лишенные пор.

Заполнитель шнуров

Время, мин

Вода

Вода+стальная стружка

Вода+медная стружка

Вода+медный порошок

25,0

12,0

4,0

13,5

Из данных таблицы видно, что наличие металлического каркаса в 2 — 6 раз ускоряет замерзание воды в шпуре, что резко повышает производительность труда. Следствием быстрого замерзания воды является также то обстоятельство, что у льда не успевает проявиться свойство ползучести, а это, в свою очередь, повышает его эффективные расширяющие усилия.

Формула изобретения

Способ замораживания воды в замкнутом объеме при разрушении монолитных объектов, включающий заполнение водой замкнутого объема, введение в воду теплопроводящего наполнителя и замораживание воды, отличающийся тем, что, с целью ускорения замораживания, наполнитель вводят в воду длинномерными элементами и формируют из них пористую конструкцию по всему за м кн утому объему.

Особая роль принадлежит теплоотводящему материалу в виде металлической стружки. Теплопроводность льда по сравнению с медью очень низка. Поэтому даже при наличии охлажденных стенок шпура температура льда понижается очень медленно, следовательно, так же медленно повышается и развиваемое им расширяющее давление. Металлическая стружка ввиду своей высокой теплопроводности создает теплоотводящий каркас, эффективно отводящий тепло со всего объема льда, температура его быстро понижается до температуры стенок шпура, а расширяющие усилия столь же быстро достигают 100 — 200 МПа, что приводит к быстрому разрушению материала.

В таблице приведены результаты лабораторных испытаний скорости полного замерзания в шпурах воды при отсутствии в них металлической стружки и при заполнении таковой (на 10/> объема шпуров). Исходные данные: диаметр шпуров 50, длина 500 мм, разрушаемый материал — блоки известняка каменноугольного возраста, температура стенок шпура — минус 6,5 С.

Время полного замерзания воды в шпурах

1416691

Составитель О. Попов

Редактор Ю. Середа Техред И. Верес Корректор О. Кравцова

Заказ 4046/32 Тираж 459 Подписное

ВНИИПИ осударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий ! 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4, 5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4