СПОСОБ ЗАЩИТЫ ОТ УДАРНОЙ ВОЗДУШНОЙ ВОЛНЫ И ПРОДУКТОВ ВЗРЫВА
PROTECTION METHOD AGAINST AIR BLAST WAVE AND EXPLOSION PRODUCTS

Изобретение относится к способам защиты от ударной воздушной волны и продуктов взрыва, в частности к атомной энергетике, и может быть использовано для защиты окружающей среды от ударной воздушной волны и продуктов аварийного взрыва на подземных АЭС и заводах по производству взрывчатых веществ, боеприпасов, складах и хранилищах взрывоопасных и радиоактивных материалов.
Известен способ защиты от ударной воздушной волны с помощью различных перемычек, устраиваемых на пути ее распространения (Савенко С.К., Гурин А.А., Малый П.С. Ударные воздушные волны в подземных выработках. М.: Медра, 1973. с. 109-117 [1]).
Недостаток данного способа в том, что устанавливаемые перемычки практически полностью перекрывают поперечное сечение подводящей выработки.
Известен способ гашения ударной воздушной волны с помощью насыпной перемычки, устраиваемой на входах подземных сооружений с вредными и опасными производствами, например, подземных атомных станций (Патент RU 2082887, МПК 6 E21F 17/103 от 27.06.97. Бюл. 18).
Недостатком данного способа является отсутствие свободного доступа в потенциально опасную зону при штатном режиме эксплуатации подземного объекта.
Известно также защитное устройство подземного сооружения шахтного типа (Патент RU 2098561, МПК 6 E02D 29/00 от 10.12.97. Бюл. 34).
Недостаток его тот же, что и в предыдущем устройстве.
Известен способ локализации ударной воздушной волны с помощью мощной металлической тяжелой двери, управляемой механическим приводом ([1], с.119).
Недостатком данного способа является отсутствие возможности быстро (с приходом фронта ударной воздушной волны) перекрыть подводящую выработку ввиду относительно длительной фазы ее закрывания.
Известен способ с использованием самозапирающего устройства в складе взрывчатых веществ ([1], с.118).
Недостатком подобного самозапирающего устройства является отсутствие вероятности надежного перекрытия обоих ходов в очаговую зону, так как легкие переборки обтюратора не выдержат ударной воздушной волны при взрыве взрывчатых веществ в ячейке склада или охлаждающей системы атомного реактора (как было на Чернобыльской АЭС). Увеличение прочности и массы передвижной перемычки увеличит ее инерционность, что при большей скорости (6000 м/с и более) распространения ударной воздушной волны, последняя успеет пройти по обгонной (подводящей) выработке раньше, чем сдвинется и закроет выход массивная перемычка.
Наиболее близким к предлагаемому является способ защиты от ударной воздушной волны и продуктов взрыва, включающий сооружение в выработке, на пути движения ударной волны, на выходе из очаговой зоны преграды, например перемычки. При этом преграду выполняют из целика естественного - проведением коленчатых выработок, путем выполнения нескольких поворотов, с оставлением свободного зигзагообразного прохода между контуром массива и сооружаемым целиком (Гурин А.А. и др. «Ударные воздушные волны в подземных выработках», М.: Недра, 1983, с.149-151) [2].
Недостатком данного способа является отсутствие гарантии полного отрыва целика либо отрыв крупногабаритными элементами, не обеспечивающих плотное перекрытие выработки.
Изобретение направлено на обеспечение надежной, практически мгновенной изоляции аварийного участка от окружающей среды, при свободном доступе к перспективно опасному участку, при работе в штатном режиме.
Результат достигается тем, что в способе защиты от ударной воздушной волны и продуктов взрыва, включающем сооружение в выработке, на пути движения ударной воздушной волны, на выходе из очаговой зоны, преграды, например перемычки, при этом преграду выполняют из целика естественного или искусственного, с оставлением свободного зигзагообразного прохода между контуром массива и сооружаемым целиком, целик выполняют с возможностью его полного разрушения, при этом объем разрушенной массы целика обеспечивает полную закупорку выработки.
Результат достигается также тем, что контур целика, естественного или искусственного, граничащий с нетронутым массивом, ослабляют, соответственно, обуренными тупиковыми скважинами или размещением легко разрушаемого и извлекаемого материала.
Результат достигается также тем, что в центральной части целика естественного или искусственного, по направлению движения ударной воздушной волны, выполняют тупиковые полости, соответственно, с помощью обуренных скважин или заложенного легко разрушаемого и извлекаемого материала.
Результат достигается также тем, что за преградой из целика, естественного или искусственного, устраивают в кровле падающие двери, поддерживаемые в штатном режиме стойками и фиксирующими стержнями.
Технический результат изобретения состоит в обеспечении практически мгновенной локализации аварийного участка, сокращении расходов на ликвидацию последствий возможных аварий, сохранении существующей экологической ситуации окружающей среды и повышении безопасности.
Сущность способа поясняется чертежами, где
на фиг.1 показан горизонтальный разрез узла выполнения преграды в виде целика;
на фиг.2 показан поперечный разрез преграды, ослабленной по периметру и в центре скважинами или легко разрушаемым и извлекаемым материалом;
на фиг.3 показана падающая металлическая дверь, временно поддерживаемая стойками с определенной парусностью и фиксирующими стержнями.
1
Предложенный способ осуществляется следующим образом. При сооружении в массиве 1 подводящей выработки 2 на отдельном участке ее оформляют зигзагообразно с двумя изломами 3, под углом менее 90° к оси подводящей выработки 2, далее по ходу проходки в расширенной части 2 подводящей выработки 2 выполняют под углом целик 4, с оставлением свободного прохода между массивом 1 и контуром целика 4. В устойчивых породах естественный целик можно оформить с помощью буровзрывных работ (контурным, гладким взрыванием) или с помощью комбайна избирательного действия, например зарубежные "Паурат" или отечественного из серии ПК.
В недостаточно устойчивых породах естественный целик можно усилить набрызгбетоном или устроить на его месте искусственный, например, из бетона. Объем разрушенной массы целика обеспечивает полную закупорку подводящей выработки в районе излома 3.
Для облегчения и сокращения времени отрыва целика 4 от естественного массива 1 по контуру целика выбуривают тупиковые скважины 5 на глубину примерно 3/4-2/3 его толщины (мощности) или закладывают на такую же глубину (при сооружении искусственного целика) легко разрушаемый и извлекаемый материал, например пенопласт, пеноплекс и т.п. Для более эффективного разрушения и дробления целика 4 в момент взрыва, в его центральной части предварительно выбуривают аналогичные тупиковые скважины 6 или закладывают (при сооружении искусственного целика) упомянутый выше легко разрушаемый и извлекаемый материал.
Дополнительно для надежной локализации аварийного участка по ходу движения ударной воздушной волны, за целиком 4, на выходе из зигзагообразного участка 3, устраивают в кровле на шарнирах падающую дверь 7, поддерживаемую в штатном режиме стойками 8 с определенной парусностью и фиксирующими штырями 9. Для подъема и освобождения двери 7 от фиксирующих штырей 9 устанавливают ручную лебедку 10.
При штатном режиме эксплуатации аварийно-опасного участка дверь 7 находится в поднятом положении, опирается на стойки 8 с определенной парусностью и зафиксирована штырями 9. При выходе людей с перспективно опасного участка фиксаторы 9 убирают, трос лебедки снимают с двери или ослабляют. Дверь поддерживается лишь стойками 8.
В случае аварии, например взрыва на перспективно опасном участке 11, ударная воздушная волна выбивает стойки 8, дверь 9, закрепленная в кровле одной стороной на шарнирах, второй стороной падает и перекрывает доступ продуктов взрыва из аварийно опасного участка.
Скорость распространения ударной воздушной волны на порядок выше скорости распространения трещин в целике 4 и на несколько порядков выше скорости отрыва целика от массива. Поэтому отрыв целика 4 от массива 1 является вторым этапом действия ударной воздушной волны. Последняя, действуя практически одновременно на стенки полостей 5, образованных ранее по контуру целика 4, и фронтально на целик 4, разворачивает его против часовой стрелки, одновременно разрушаясь с помощью разрыва центральных полостей 6, перекрывает подводящую выработку 2 в районе излома 3. При этом выполненный наклонно в сторону потенциально взрывоопасного участка целик 4 позволяет сконцентрировать энергию ударной воздушной волны (за счет ее смещения) к месту отрыва целика 4.
Заявленное предложение практически мгновенно изолирует аварийный участок от окружающей среды, исключает негативное влияние атомных станций на население и среду обитания, сокращает или полностью исключает затраты на ликвидацию аварий, повышает безопасность эксплуатации атомных станций и других подобных взрывоопасных объектов.