CC BY
56
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СПОСОБОВ РАЗРУШЕНИЯ ЛЕДЯНОГО ПОКРОВА ЭНЕРГИЕЙ ВЗРЫВА ДЛЯ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ ЗАТОРОВ
В.В. Щекунов, заведующий кафедрой, С.В. Шеломенцев, профессор кафедры,
С.С. Раднер, адъюнкт Академия гражданской защиты МЧС России г. Москва
Ежегодные наводнения, вызываемые ледяными заторами, наносят значительный материальный ущерб государству. Ситуация усугубляется резко выраженной стихийностью заторов, их большой динамичностью и кратковременностью процесса заторообразования, непостоянством из года в год как мест формирования, так и величины подпорного уровня воды, а также тем обстоятельством, что они происходят в холодное время года [1].
Борьба с ледяными заторами на реках проводится с помощью предупредительных и активных мероприятий. Предупредительные мероприятия осуществляются до начала ледохода и предназначаются для предупреждения формирования мощных заторов льда вблизи населенных пунктов. Основная цель этих мероприятий состоит в том, чтобы к началу ледохода ослабить прочность и нарушить целостность ледового покрова на участках возможного заторообразования [1, 2].
Для условий районов северных рек все известные мероприятия по разрушению ледяного покрова, за исключением взрывных работ, не представляют практического интереса по причинам удаленности мест образования заторов, масштабности предварительных работ и их затратности. Только взрывчатое вещество несет огромный запас энергии при малой массе и объеме, что удобно для доставки на машине, вертолете, снегоходе к месту проведения взрывных работ.
Взрывной способ предупреждения образования ледяных заторов подразумевает использование контактных и неконтактных зарядов взрывчатых веществ на затороопасных участках, вторые из которых нашли более широкое внедрение. Однако использование неконтактных сосредоточенных зарядов конденсированных взрывчатых веществ, при использовании существующих методик расчета подледных зарядов, хоть и достаточно эффективно, но не всегда представляется возможным в связи с промерзанием воды в реке до основания русла (по краям русла) реки, образованием ледяных пятр и т.д. Возникает необходимость в использовании контактных зарядов в таких местах [3].
Для дробления льда используют наружные и внутренние контактные заряды. Наружные взрывают на поверхности, когда нет времени, сил и средств для подготовки внутренних. С точки зрения удельного расхода наружные заряды самые неэкономичные. Внутренние заряды устанавливают в толще льда или выемках, которые устраивают заблаговременно вручную, механическими средствами и с использованием зарядов взрывчатых веществ. В разной справочной литературе приводятся различные значения удельного расхода взрывчатых веществ необходимого для разрушения льда, не учитывающего типы роста кристаллов и классификацию льда, что говорит об отсутствии единого подхода к определению массы сосредоточенных контактных зарядов [4]. Многолетней практикой взрыв-
ного дела установлено, что оптимальное значение показателя действия взрыва лежит вблизи п « 2, при этом функция Д(п) / п в окрестности минимума изменяется плавно, так что ее значение в диапазоне 1,6<п<2,6 остается практически постоянным, из практики известно также, что масса минимального заряда, взрываемого на оптимальной глубине, для получения такой же воронки должна составлять примерно 65% от массы так называемого «нормального» заряда, то есть рассчитанного при показателе действия взрыва п=1 [5]. Из анализа состояния вопроса видны значительные расхождения теории и практики, а также отсутствие на сегодняшний день научно обоснованной методики расчета контактных зарядов взрывчатых веществ для борьбы с заторообразованием.
Массу подледных и наружных зарядов обычно определяют по таблицам или рассчитывают по математическим зависимостям, применяемым для взрывных работ в грунтах.
Во всех существующих зависимостях подразумевается, что удельный расход ВВ для среды является постоянной характеристикой, не зависящей от способа производства взрыва и глубины заложения заряда. При таком подходе удельный расход взрывчатого вещества должен зависеть только от прочностных свойств взрываемой среды.
Из практики взрывного дела известно, что применительно к расчетам по существующим зависимостям разрушение среды при показателе действия взрыва меньше единицы происходит с меньшими удельными расходами взрывчатого вещества, а при показателе действия взрыва больше единицы - с большими по сравнению со стандартными удельными расходами взрывчатого вещества [6].
Отсюда следует, что корректировка этих зависимостей может быть осуществлена по двум направлениям: путем корректировки функции Дп) или путем введения переменного значения удельного расхода ВВ, зависящего от относительной глубины заложения заряда и свойств разрушаемой среды.
На наш взгляд, второй путь предпочтительнее, так как, во-первых, функция показателя действия взрыва должна быть универсальной, то есть не зависеть от свойств среды и применяемого взрывчатого вещества; во -вторых, до настоящего времени в практике взрывного дела расчетные формулы не учитывают различий в механизме образования воронок выброса в разных средах, поэтому можно предположить, что изменение удельного расхода взрывчатого вещества будет зависеть от физико-механических свойств льда [7].
Исходя из вышесказанного, дальнейшие исследования по разрушению ледяного покрова энергией взрыва необходимо направить на изучение действия контактных сосредоточенных зарядов конденсированных взрывчатых веществ на ледяной покров на затороопасных участках и обоснование разрушения ледяного покрова на реках такими зарядами с учетом физико -механических свойств типа льда, преобладающего в составе покрова.
Для определения значения удельного расхода ВВ, необходимо провести экспериментальные исследования по определению прочностных характеристик льда при приложении к нему динамических нагрузок взрывного характера, уточнению формул расчета взрыва сосредоточенных зарядов взрывчатых веществ на различных глубинах их заложения в ледяной покров.
Список использованной литературы:
1. Акимов В.А., Дурнев Р.А., Соколов Ю.И. Опасные гидрометеорологические явления на территории России. М.: ФГУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ), 2009. 316 с.
2. Мероприятия по регулированию ледовых условий и снижению максимальных заторных уровней воды на реках Лена, Алдан, Амга, Колыма, Яна, Индигирка: научно-методическое пособие. Якутск: СО РАН, 1999. 450 с.
3. Методика расчета зарядов взрывчатых веществ для разрушения ледяного покрова на реках для предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций / под общей редакцией В.В. Степанова. М.: Издательство «Спорт и Культура - 2000», 2006. 64 с.
4. Тавризов В.М. Ледокольные взрывные работы. М.: Недра, 1967. 144 с.
5. Тавризов В.М. Взрывание льда. М.: Недра, 1986. 135 с.
6. Тарабаев Ю.Н., Зотов Ю.М., Чагаев В.П., Шульгин В.Н. Инженерное обеспечение предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций при наводнениях. Новогорск: АГЗ МЧС России, 2000. 207 с.
7. Шахраманьян М.А., Векслер А.Б., Пчелкин В.И. и др. Методические рекомендации по предотвращению образования ледовых заторов на реках Российской Федерации и борьбе с ними. М.: ФЦ ВНИИ ГОЧС, 2004. 234 с.
