Устройство для защиты пространств, являющихся объектами природных и техногенных образований, и способ его возведения
DEVICE FOR PROTECTING SPACES THAT ARE OBJECTS OF NATURAL AND MAN-MADE FORMATIONS AND THE METHOD OF ERECTING IT

Изобретение относится к области строительства и может использоваться в горной промышленности, транспортных и гидротехнических системах, для защиты надземных и подземных пространств, являющихся объектами природных и техногенных образований, при ликвидации оползней и провалов, а также может быть использовано при создании объектов на других земных и внеземных пространствах.
Известен способ разработки тонких и средней мощности крутых пластов полезных ископаемых с закладкой выработанного пространства. Причем первую полосу отрабатывают по восстановлении пласта гидравлическим способом, после обработки по восстановлении выработки для отработки смежной полосы, которую осуществляют щитовым агрегатом по падении пласта, а во время отработки в монтажной нише на вентиляционном горизонте сооружают камеру, в которую подают твердеющую закладку (Патент RU №2293182, опубл. 10.02.2007, МПК Е21С 41/18).
Недостатком является сложность технологии проведении работ.
Известен способ воздухоизоляции горных выработок при обработке местонахождений полезных ископаемых в надземных условиях, где возведение и герметизация в горных выработках осуществляются возведением опалубки и доставкой компонентов для образования композиции полимерных материалов, осуществляемой дозируемым устройством к распылению, которое обеспечивает их смешение, трансформирование и распыление межопалубочном пространстве, и заполнение его осуществляется послойно рассредоточенным распылением (Патент RU №2187652, опубл. 20.08.2002, МПК E21F 5/00).
Недостатком является сложность работ по созданию опалубки и дозированию устройств.
Известно устройство для изоляции аварийного участка при подземной разработке, содержащее пробуренные скважины и возведенные на пути движения пожара изолирующие перемычки посредствам установки в горной выработке эластичной опалубки с последующим заполнением ее через скважины наполнителем, которая состоит из матерчатых оболочек, укладываемых в бурт посредствам бурильных труб и снарядов через скважину в горной выработке с одновременным их заполнением с последующей подачей охладителя через бурильные трубы с перфорацией в виде колонки на оконченном его участке, например, криогенной жидкостью в виде азота (Патент RU на полезную модель №21216 "Устройство для изоляции аварийного участка подземной разработки", заявка №2001106703/20 от 13.03.2001, МПК E21F 5/00).
Недостатком является сложность подающих устройств.
Известно устройство перемычки для создания закладочного массива в подземных выработках, включающее металлический пожарный щит, состоящий из отдельных элементов, скрепленных между собой болтами, мягких оболочек, снабженных патрубками для подачи и выпуска сжатого воздуха, труба для дренажа с фильтром и трубы и отбора проб с заглушкой, причем металлический напорный пожарный щит выполнен в форме прямоугольного параллелепипеда из четырех скрепленных между собой призм, основание которых имеет форму равнобедренного прямоугольного треугольника, причем высоту треугольных призм принимают больше расстояния между кровлей закладываемой выработки и металлическим пожарным щитом, а с верхней и боковых сторон его размещены мягкие оболочки, высота которых при полном их наполнении сжатым воздухом превышает расстояние между металлическим пожарным щитом и контуром сечения выработки, а со стороны закладочного массива он снабжен прорезиненным фартуком, повышающим эффективность и надежность управления закладочным массивом при протяженных горных выработках и слоевой выемке полезного ископаемого (Патент RU №2375579, опубл. 10.12.2009, МПК E21F 15/02).
Недостатком является сложность выполнения технологического процесса по ее установке.
Известен способ закладки и защиты выработанного пространства при подземной выработке месторождений полезных ископаемых, взятый за прототип, который используется при ликвидации пустот при подземной разработке рудных тел для повышения и отсутствия возможности проникновения закладочного материала в горные выработки, включающего размещение сухого закладочного материала в выработанном пространстве камеры, где размещены емкости (оболочки) с быстротвердеющей полимерной расширяющейся жидкостью (быстротвердеющее расширяющееся вещество), полиуретаном и создают полимерно-рудную защитную прослойку (защитная прослойка) в днище камеры путем взрывания емкостей с указанной жидкостью в отбитой рудной толще зарядами взрывчатого вещества (ВВ), а затем производят подачу сухого закладочного материала в выработанное пространство (Патент РФ №2232900 "Способ закладки и защиты выработанного пространства при подземной разработке месторождений полезных ископаемых", опубл. 20.07.2004, МПК E21F 15/00).
Известно устройство, описанное в способе закладки и защиты выработанного пространства при подземной выработке месторождений полезных ископаемых, взятое за прототип, которое используется при ликвидации пустот при подземной разработке рудных тел для повышения и отсутствия возможности проникновения закладочного материала в горные выработки, включающее емкости (оболочки) с быстротвердеющей полимерной расширяющейся жидкостью (быстротвердеющее расширяющееся вещество),полиуретаном и взрывчатое вещество (Патент РФ №2232900 "Способ закладки и защиты выработанного пространства при подземной разработке месторождений полезных ископаемых", опубл. 20.07.2004, МПК E21F 15/00).
Недостатком является сложность производства работ.
Задачей изобретения является использование в народном хозяйстве нарушенных земель, поврежденных природными и техногенными воздействиями, а также обеспечение надежности и безопасности объектов для защиты населения.
Техническим результатом является ликвидация пустот в земной коре, укрепление грунтовых массивов.
Поставленная задача в части устройства достигается тем, что устройство для защиты пространств, являющихся объектами природных и техногенных образований, включает оболочку с быстротвердеющим расширяющимся веществом и ВВ, отличается тем, что оболочка выполнена из одной и более вертикальной и/или горизонтальной многосекционной системы оболочек, каждая из которых содержит центральную оболочку, одну и более последующих оболочек, размещенных за центральной оболочкой, причем в центральной оболочке расположены взрывчатое и быстротвердеющее расширяющееся вещества, а в последующих оболочках быстротвердеющие расширяющиеся вещества, центральная и последующие оболочки выполнены из композитного наноматериала, обладающего системой памяти формы, по периметру последующих оболочек размещены гармошкообразные щели, выполненные с возможностью их разрыва, а в качестве быстротвердеющего расширяющегося вещества используют композитный наноматериал, обладающий системой памяти формы.
Поставленная задача в части способа достигается тем, что способ возведения устройства для защиты пространств, являющихся объектами природных и техногенных образований, включающий размещение оболочки, доставку и размещение быстротвердеющего расширяющегося вещества и взрывчатого вещества, пространство заполняют одной и более вертикальной и/или горизонтальной многосекционной системой оболочек, каждую систему оболочек выполняют из центральной оболочки и одной и более последующих оболочек, расположенных за центральной оболочкой, в центральной оболочке размещают взрывчатое и быстротвердеющее расширяющееся вещества, а в последующих оболочках быстротвердеющие расширяющиеся вещества, центральную оболочку и последующие оболочки выполняют из композитного наноматериала, обладающего системой памяти формы, по периметру которых размещают гармошкообразные щели, выполненные с возможностью их разрыва, в качестве быстротвердеющего расширяющегося вещества используют композитный наноматериал, обладающий системой памяти формы.
На фиг. 1 представлено устройство, вид сверху.
На фиг. 2 представлено поперечное сечение устройства.
Устройство для защиты пространств, являющихся объектами природных и техногенных образований, размещают в пространственной выемке 1. Устройство включает оболочку с быстротвердеющим расширяющимся веществом и взрывчатым веществом. Оболочка выполнена из одной и более вертикальной и/или горизонтальной многосекционной системы оболочек 2. Каждая из многосекционных систем оболочек 2 содержит центральную оболочку 3 и одну и более последующих оболочек 4, следующих за центральной оболочкой 3. В центральной оболочке 3 расположены взрывчатое и быстротвердеющее расширяющееся вещества, а в последующих оболочках 4, размещены быстротвердеющие расширяющиеся вещества. Центральная оболочка 3 и последующие оболочки 4 выполнены из композитного наноматериала, обладающего системой памяти формы. По периметру оболочек 4 размещены гармошкообразные щели 5, выполненные с возможностью их разрыва. Многосекционная система оболочек 2 может располагаться в вертикальном и/или горизонтальном направлениях, зависящих от параметров пространств, и в количестве, достаточном для полного его заполнения.
Работает устройство следующим образом: в центральной оболочке 3 с помощью внешнего воздействия приводится в действие взрывчатое вещество, происходит взрыв, который разрушает центральную оболочку 3. При взрыве расположенное в центральной оболочке 3 быстротвердеющее расширяющееся вещество быстро расширяется и оказывает давление на последующую оболочку 4, содержащую быстротвердеющее расширяющееся вещество и выполненную из композитного наноматериала, обладающего системой памяти формы. Через гармошкообразные щели 5, выполненные по периметру оболочки 2, раскрывающееся под давлением быстротвердеющее расширяющееся вещество заполняет следующую за ней последующую оболочку 4, имеющую также гармошкообразные щели 5, выполненные с возможностью их разрыва, позволяющие быстро распространяться быстротвердеющему расширяющемуся веществу, которое, выливаясь, заполняет все пустое пространство, в т.ч. трещины, создавая интрузии в земном пространстве, тем самым укрепляя грунтовый массив и создавая при этом емкостное пространство, которое обладает надежностью и невозможностью дальнейшего процесса распада и может использоваться для каких-либо целей и с последующим заполнением его с помощью последующих многооболочечных систем подобного рода. Последняя оболочка может служить надземной жесткой опалубкой для наземного, надземного, подземного и внеземного строительства, обеспечивая надежность и безопасность всех живых существ.
Способ возведения устройства для защиты пространств, являющихся объектами природных и техногенных образований, включающий размещение оболочки, доставку и размещение быстротвердеющего расширяющегося вещества и взрывчатого вещества, пространство 1 заполняют одной и более вертикальной и/или горизонтальной многосекционной системой оболочек 2. Каждую систему оболочек 2 выполняют из центральной оболочки 3 и одной и более последующих оболочек 4, расположенных за центральной оболочкой, в которой размещают взрывчатое и быстротвердеющее расширяющееся вещества, а в последующих оболочках 4 размещают быстротвердеющие расширяющиеся вещества. Центральную оболочку 3 и последующие оболочки 4 выполняют из композитного наноматериала, обладающего системой памяти формы. По периметру последующих оболочек размещают гармошкообразные щели 7, выполненные с возможностью их разрыва. В качестве быстротвердеющего расширяющегося вещества используют композитный наноматериал, обладающий системой памяти формы.
Предлагаемые устройство и способ могут быть использованы при создании оболочек-опалубок, способных устранить места провалов, оползней, выемок и обеспечить временные и постоянные объекты для проживания людей и хранение различных приборов и веществ на Земле, в том числе и во внеземном пространстве.