способ разрушения ледового покрова рек

Формула изобретения

1. Способ разрушения ледового покрова рек, включающий подачу под ледовый покров взрывчатой газовой смеси с попеременным дозированием воздуха и горючего газа в предварительно размещенную под ледовым покровом газонепроницаемую оболочку и инициирование взрыва газовой смеси, отличающийся тем, что в ледовом покрове в поперечном к руслу реки направлении через равные интервалы бурят лунки, замеряют скорость потока в каждой лунке и по ней определяют удельную кинетическую энергию потока, строят график распределения удельной кинетической энергии потока по створу лунок и на нем в области наибольшей удельной кинетической энергии определяют местоположение участка, соответствующего выбранной ширине вскрытия ледового покрова, уточняют необходимое количество лунок на участке для размещения газонепроницаемых оболочек, исходя из толщины ледового покрова и необходимого для подрыва заряда газовоздушной смеси для выбранной ширины вскрытия ледового покрова, причем для облегчения размещения газонепроницаемых оболочек под ледовым покровом их выполняют в виде рукавов и снабжают парашютами с поплавками и грузилами.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на участке вскрытия ледового покрова выполняют прорези ледового покрова до середины его толщины в продольном и поперечном направлениях относительно русла реки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к взрывным работам и может быть использовано для разрушения сплошности ледового покрова рек и предотвращения образования заторов.

Известен способ разрушения ледового покрова (заявка РФ №2003115899/03 от 27.05.2003 г., МПК F42D 7/00, E02В 15/02, опубл. 27.02.2005), включающий подачу под ледовый покров взрывчатой газовой смеси в предварительно размещенную под ледовым покровом газонепроницаемую оболочку, попеременно дозируя воздух и горючий газ. Инициирование газовой смеси производят зажиганием или электровзрыванием.

К недостаткам известного способа относятся трудности размещения протяженных газонепроницаемых оболочек под ледовым покровом в нужном направлении, а также, при использовании на реках, невозможность определения оптимального места размещения протяженных газонепроницаемых оболочек для создания лучших условий освобождения места подрыва от образовавшихся льдин.

Задачей изобретения является создание улучшенных условий освобождения участка подрыва от образовавшихся льдин за счет определения оптимального места размещения протяженных газонепроницаемых оболочек под ледовым покровом, а также упрощение процесса размещения газонепроницаемых оболочек под ледовым покровом.

Для достижения необходимого технического результата в известном способе разрушения ледового покрова, включающем подачу под ледовый покров взрывчатой газовой смеси в предварительно размещенную под ледовым покровом газонепроницаемую оболочку с попеременным дозированием воздуха и горючего газа и инициирование взрыва газовой смеси, предлагается в поперечном к руслу реки направлении через равные интервалы бурить в ледовом покрове лунки, после чего замерять скорость потока в каждой лунке и по ней определять удельную кинетическую энергию потока, строить график распределения удельной кинетической энергии потока по створу лунок и на нем в области наибольшей удельной кинетической энергии отмечать длину участка, соответствующего выбранной ширине вскрытия ледового покрова, уточнять необходимое количество лунок на участке для размещения газонепроницаемых оболочек, исходя из толщины ледового покрова и необходимого для подрыва заряда газовоздушной смеси для выбранной ширины вскрытия ледового покрова. Для облегчения размещения газонепроницаемых оболочек под ледовым покровом предлагается их выполнить в виде рукавов и снабдить парашютами с поплавками и грузилами. Кроме того, на площади вскрытия ледового покрова рекомендуется производить прорези ледового покрова до середины его толщины в продольном и поперечном направлениях относительно русла реки.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где показаны:

на фиг.1 - вертикальный разрез ледового покрова в поперечном к руслу реки направлении и графики скорости V и удельной кинетической энергии К_э ;

на фиг.2 - вертикальный разрез в направлении русла реки;

на фиг.3 - разрез по I-I на фиг.2.

На чертежах приняты следующие обозначения:

1 - ледовый покров реки; 2 - лунки разведочные (для определения скорости речного потока); 3 - поплавок; 4 - парашют; 5 - грузило; 6 - стропы парашюта; 7 глухой конец газонепроницаемой оболочки; 8 - газонепроницаемая оболочка; 9 - электродетонатор; 10 - уплотнитель в открытом конце газонепроницаемой оболочки; 11 - жимки для крепления газоподводящего шланга к несущему тросу; 12 - рабочие лунки; 13 - газоподводящий шланг; 14 - вентили; 15 - тройник; 16 - манометр; 17 - анкер; 18 - жимок на анкере; 19 - несущий трос; 20 - прорези в ледовом покрове; 21 - газовоздушная смесь; 22, 23 - вентили.

На участке планируемого разрушения ледового покрова 1 (фиг.1) в поперечном к руслу реки направлении через равные интервалы бурят лунки 2. Через эти лунки измеряют скорость речного потока на глубине от 0,5 до 1 м (чтобы исключить влияние местных неровностей нижней поверхности ледового покрова). Измерения выполняют трубками Пито или другими приборами для измерения скорости течения. По полученным данным определяют удельную кинетическую энергию, используя зависимость K_э=mv ²/2 (где m - единичная масса, например, 1 литра воды, т.е. 1 кг), и строят график удельной кинетической энергии K _э (Дж) потока. При выбранной ширине вскрытия ледового покрова L₁ местоположение крайних точек участка определяют по графику распределения удельной кинетической энергии, перемещая параллельно оси x отрезок длиной L₁ , построенный в масштабе графика. Пересечение этого отрезка с графиком K_э дает положение точек А' и В', а их проекции на ось x - точек А и В. Эти точки отмечают расположение концов заданного отрезка, на котором кинетическая энергия потока будет максимальной. Она определяется интегрированием K_э в пределах изменения x от А до В и равна площади, заштрихованной на фиг.1 пунктирными линиями.

Расстояние между рабочими лунками 1 (см. ниже оси x на фиг.1) определяют по формуле l=L₁/n (где n - количество необходимых зарядов, определяется исходя из мощности ледового покрова и силы отдельного заряда газовоздушной смеси).

Газонепроницаемую оболочку 8 (фиг.2) выполняют в виде длинного рукава, на глухом конце которого закреплен парашют 4 со стропами 6, поплавками 3 и грузилами 5.

В открытый конец газонепроницаемой оболочки 8 через уплотнитель 10 введен электродетонатор 9 и конец газоподводящего шланга 13. Шланг 13 и провода (не показаны) электродетонатора 9 крепятся жимками 11 к несущему тросу 19, который с помощью жимка 18 крепится на анкере 17. Газоподводящий шланг 13 подсоединен через вентиль 14 к тройнику 15, который связан через вентиль 23 с манометром 16 и через другой вентиль 22 со шлангом, по которому подается газовоздушная смесь (пунктирная стрелка) с необходимой для взрыва концентрацией.

Способ реализуется следующим образом. После определения оптимального месторасположения участка вскрытия ледового покрова бурится рассчитанное количество (исходя из толщины ледового покрова и силы одного заряда газовоздушной смеси) рабочих лунок - 12. В каждую из них опускается парашют 4, связанный с газонепроницаемой оболочкой 8. Под действием поплавков 3, грузил 5 и течения парашют 4 приходит в рабочее положение (показано на фиг.2) и затягивает в лунку весь рукав газонепроницаемой оболочки 8, удерживаемый тросом 19 и анкером 17. После натяжения троса 19 производят заполнение оболочки 8 газовоздушной смесью 21 (фиг.2, 3) через вентили 22, 23, тройник 15, вентиль 14 и газоподающий шланг 13. Контроль заполнения осуществляют по манометру 16. После заполнения оболочки 8 до требуемого давления все вентили 14, 22, 23 закрывают и отсоединяют от шланга 13 тройник 15. Соединяют провода (не показаны) электродетонаторов 9 в одну цепь, подключают через выключатель к источнику тока и производят взрывание газовоздушной смеси. Благодаря большой площади контакта оболочки, наполненной газовоздушной смесью, при подрыве обеспечивается эффективное разрушение ледового покрова. Высокая кинетическая энергия вскрытого речного потока исключает образование заторов.

Для формирования льдин определенных размеров в ледовом покрове перед взрыванием делают пропилы 20 на половину толщины покрова вдоль русла (фиг.3) и поперек его (фиг.2) через равные интервалы.

Для отпугивания рыб через отдельную лунку выполняют предварительное взрывание небольшого заряда взрывчатых веществ.

Изобретение иллюстрируется следующим примером.

В устье реки Дейма, впадающей в Куршский залив, для предотвращения затопления застройки г.Полесска, расположенной в пойменной зоне, предусматривалось вскрытие ледового покрова на участке длиной 120 м. Для определения места проведения взрывов в поперечном к руслу реки направлении были пробурены 8 скважин с интервалом 8,5 м (фиг.1). Скоростными трубками измерялись скорости течения воды в районе каждой скважины и строились графики скоростей V и удельной кинетической энергии K_э. Максимальная скорость потока 1,1 м/с и соответствующая ей максимальная удельная кинетическая энергия 0,59 Дж были зафиксированы в 57,5 м от берега. В ледовом покрове необходимо было создать канал шириной 30 м. Построили в масштабе графиков (фиг.1) отрезок 30 м, перемещали его параллельно оси x, до пересечения с графиком удельной кинетической энергии в 2-х точках. Получили точки А'В', которые снесли на ось х и получили границы зоны АВ с максимальной энергией речного потока.

Для расположения подо льдом газовых зарядов было пробурено 7 скважин с интервалом между ними 30/7 4,3 м (фиг.1). В эти скважины с помощью парашютов из парусины, снабженных поплавками и грузилами, завели под лед семь рукавов из армированного полиэтилена длиной 40 м и шириной 2 м. Ниже по течению в 40 м и 80 м от первого ряда скважин проделали те же операции, что и на первом участке. Рукава во всех скважинах закрепили на анкерах, заполнили смесью пропана с кислородом под давлением 1,2 атмосферы, оборудовав предварительно электродетонаторами, и произвели подрыв ледового покрова последовательно по участкам в направлении против течения реки. На каждом участке взрывание производилось от центра к берегам с использованием электродетонаторов с различным замедлением.

Преимуществом предлагаемого способа является то, что он позволяет определить наиболее оптимальное местоположение газообразных зарядов с их ориентировкой по течению, при котором максимально используется кинетическая энергия потока, что предотвращает образование ледовых заторов. Другое преимущество состоит в упрощении процесса размещения под ледовым покровом оболочек большой протяженности, что позволяет вскрывать ледовый покров на больших площадях с использованием газообразных зарядов меньшей взрывной силы и обеспечивает равномерное дробление ледового покрова, так как оболочки располагаются по параллельным линиям тока.

Изобретение предполагается использовать для предотвращения затопления застроенных территорий в поймах рек России в период ледохода. В частности, в Калининградской области его можно использовать для вскрытия ледового покрова в устьях рек Дейма, Преголя и Неман.