СПОСОБ ГАШЕНИЯ ВЗРЫВНОЙ УДАРНОЙ ВОЛНЫ
METHOD FOR SUPPRESSION OF BLAST SHOCK WAVE

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для борьбы со взрывной ударной волной в горных выработках горно-рудных предприятий и промышленности, а также в качестве средств защиты людей, различных объектов, сооружений, участка территории или зоны и при аварийно-спасательных работах.
Из уровня техники известен способ гашения воздушных ударных волн при взрывных работах включает размещение перед подрывом заряда преград из газожидкостной среды, при этом в качестве преграды используют водонепроницаемую оболочку, заполненную пустотелыми сферами и/или кусками пенопласта и водой (RU 2030708, 10.03.1995).
Известен способ гашения энергии ударных воздушных волн в горной выработке, включающий установку в горной выработке на пути движения воздушной ударной волны эластичной перемычки в виде вытянутого в направлении оси выработки полого торообразного тела с центральным отверстием, способного перемещаться по горной выработке под воздействием ударной волны, при этом перемычку со стороны ударной волны снабжают парашютным конусным затвором, устанавливаемым под кровлей выработки с возможностью его направленного движения при срабатывании в центральное отверстие торообразного тела (RU 2153583, 27.07.2000).
Известен способ гашения воздушных ударных волн при ведении взрывных работ в горных выработках, включающий установку экрана из свободно свисающих канатов, перекрывающих основную площадь поперечного сечения горной выработки, при этом после прохождения через экран воздушных ударных волн экран удаляют взрывным разрушением его крепления (RU 2027018, 20.01.1995).
Недостатком данных способов является недостаточная эффективность в ослаблении и гашении взрывной ударной волны.
Наиболее близким аналогом к предложенному изобретению является способ гашения взрывной ударной волны, включающий установку фильтрующего полотна парусины, снабженного разгрузочными окнами, при этом в одном из разгрузочных окон установлена раскрывающаяся эластичная замкнутая оболочка, выполненная в виде продольного надувного тела из воздухонепроницаемого материала (RU 2153075, 20.07.2000).
Задачей изобретения является создание такого способа гашения взрывной ударной волны, который исключал бы указанные выше недостатки.
Технический результат, достигаемый при реализации данного изобретения, заключается в повышении эффективности ослабления и гашения взрывной ударной волны за счет ее последовательного ослабления на каждой перегородке и отражения от перегородок и диссипативных потерь энергии волны при взаимодействии с перегородками, стойкости перегородок, безопасности вблизи взрывных работ, защиты работников шахты и инженерных сооружений от воздействия взрывных ударных волн и обеспечении безопасности ведения аварийно-спасательных работ.
Указанный технический результат достигается в способе гашения взрывной ударной волны, заключающемся в установке на пути движения ударной волны, по меньшей мере, двух защитных перегородок последовательно друг за другом, при этом одна из защитных перегородок выполнена перфорированной, а другая - надувной, при этом одна и более перфорированных перегородок предназначены для ослабления высокоинтенсивных ударных волн со снижением давления на фронте ударной волны от 1,6 до 0,2 МПа, а последняя надувная перегородка предназначена для защиты от слабоинтенсивных ударных волн со снижением давления на фронте ударной волны от 0,2 до 0,006 МПа.
Перфорированная перегородка представляет собой цепную конструкцию из стали.
Перфорированная перегородка представляет собой конструкцию из металлических лент, или прутов, или переплетенных элементов.
Перфорированная перегородка представляет собой сетку из полимерных нитей и/или металлических или полимерных элементов.
Надувная перегородка выполнена из надувных эластичных элементов из воздухонепроницаемого материала.
Каждая защитная перегородка выполнена съемной и/или стационарной.
Заявленный способ гашения взрывной ударной волны осуществляется следующим образом.
В горной выработке каскадом устанавливаются, по меньшей мере, две защитные перегородки (две, или три, или четыре и более) последовательно друг за другом.
Одни из защитных перегородок выполнены перфорированными, а другие - надувными.
Надувная перегородка выполнена из надувных эластичных элементов из воздухонепроницаемого материала.
Каждая из перфорированных перегородок представляет собой или цепную конструкцию из стали (высоколегированной), или конструкцию из металлических лент либо прутов, либо переплетенных элементов, или сетку из полимерных нитей и/или металлических либо полимерных элементов. Также может быть установлена в горной выработке комбинация из перечисленных выше перфорированных перегородок, например одна перфорированная перегородка - цепная конструкция, а другая перфорированная перегородка - конструкция из металлических лент.
При выполнении перфорированной перегородки в виде цепной конструкции ряды цепей в ней могут располагаться вплотную и подвешиваются вертикально, при этом цепи закрепляются сверху и снизу к раме (каркасу) цепной конструкции.
Надувная перегородка (надувные газонаполненные упругие оболочки) может быть выполнена, например:
1. Монооболочка - однослойная емкость, полностью перекрывающая сечение горной выработки. Простая конструкция, но действуют большие удельные нагрузки на материал оболочки.
2. Многосекционные оболочки - например, выполненные в виде цилиндров диаметром 0,5 м и длиной 1,5-5,0 м, которые помещаются вдоль оси горной выработке. (Оси "сосисок" и ось выработки совпадают). Удельные нагрузки на материал оболочки кратно меньше, однако слаженность взаимодействий цилиндров при динамическом взаимодействии недостаточная.
3. Торсионного типа - "бублик в бублике" набор торсионных бубликов в зависимости от сечения горной выработке. Длина торсионов 1,5-5,0 м. В этом варианте выполнения надувной перегородки отсутствуют недостатки, такие как в варианте выполнения в виде монооболочки и в виде многосекционной оболочки.
Каждая защитная перегородка выполнена съемной и/или стационарной.
Защитная перегородка выполнена съемной для обеспечения быстрого доступа человека для установки заряда внутри ударной трубы, при этом в случае выполнения перфорированной перегородки в виде цепной конструкции или конструкции из металлических лент человек проникает сквозь перегородку.
В горных выработках при угрозе возникновения взрыва газа и угольной пыли в целях безопасного ведения горноспасательных работ возводится каскад защитных перегородок две и более (определяется проектом или расчетом) последовательно друг за другом. Первыми устанавливаются перфорированная перегородка одна и более предназначенные для ослабления высокоинтенсивных ударных волн, например от 1,6 до 0,2 МПа, за перфорированной(ыми) перегородкой(ами) возводится надувная защитная перегородка, предназначенная для защиты от слабоинтенсивных ударных волн, например от 0,2 до 0,006 МПа.
При возникновении взрыва газа (и пыли) высокоинтенсивная ВУВ, проходя через перфорированную перегородку, частично отражается (в зависимости от коэффициента затенения), а частично проникает, приобретая сотовую структуру во фронте, и тем самым происходит второй этап гашения волны. Расчетом определяется количество перфорированных перегородок таким образом, чтобы прошедшая ВУВ имела давление во фронте не более 0,2-0,3 МПа. Далее устанавливается надувная перегородка, воспринимающая оставшийся импульс ВУВ, обеспечивая гашение до уровня, безопасного для человека, например 0,006 МПа.
Таким образом, энергия ВУВ гасится в результате совокупного действия перфорированной и надувной перегородок, обеспечивая безопасное ведение аварийно-спасательных и горноспасательных работ.
Эффективность перегородок определяется степенью снижения интенсивности прошедшей через каскад воздушной ударной волны (ВУВ), распространяющейся в горной выработке за счет ее взаимодействия с перегородками.
В качестве критерия эффективности выбирается коэффициент, равный отношению избыточного давления во фронте ВУВ за перегородкой к избыточному давлению во фронте ВУВ в той же точке при отсутствии перегородки.
Другим критерием эффективности является аналогичный коэффициент, определяемый по отношению удельных импульсов в фазе сжатия ВУВ.
Возможности каскада защитных перегородок должны быть рассчитаны на ослабление и рассеяние ударных волн до уровня 6 кПа (0,006 МПа).