35. Відділення монолітів від масиву за допомогою невибухових руйнуючих засобів.

Невибухове руйнуюче засіб одержують спеціальним випаленням карбонатних порід з подальшим подрібненням продукту випалення із спеціальними добавками. Воно є порошкоподібним матеріалом світло-сірого кольору з різними відтінками, що порошить, негорючий і не вибухонебезпечний, володіючий лужними властивостями.

Розроблено три композиційні склади НРС.

До складу суміші НРС-1, розробленої московським інститутом ВНІїстром їм. П.П. Будникова, основним компонентом (до 98 %) є обпалене грубодисперсне вапно. Випалення негашеного вапна (СаО) проводиться в печах спеціальної конструкції при температурі понад 1400 °С. Як добавки використовуються борна кислота (НзВОз), кальцинована сода (Nа2СОз), хімічна речовина — сульфатно-дріжджова брага. Порошок НРС-1, змішаний з водою в співвідношенні 3:1, утворює пастоподібну масу, яка при затвердінні збільшує свій об'єм, створюючи в руйнованому об'єкті тиск до 50 МПа. Склад НРС-1 характеризується стабільністю властивостей і великим терміном придатності.

НРС, розроблене київським політехнічним інститутом, по складу аналогічно НРС-1. При виготовленні потрібне спеціальне випалення карбонатних порід з гіпсосовмісним каменем (CaSO4·2Н2О), потім подрібнення одержаного клінкеру з деякими добавками. Складніша технологія виправдовується кращою якістю суміші, стабільністю її роботи, меншою злежується і більш тривалим терміном зберігання. Розвиває тиск до 50 МПа.

У складі суміші, розробленої львівським політехнічним інститутом, основним компонентом є грубоподрібнене негашене вапно. Від складів ВНІїстром і КПІ відрізняється тим, що при виготовленні суміші не вимагається випалення вапна, що значно знижує її вартість. Приготування суміші здійснюється механічним перемішуванням компонентів. Тиск, що максимально розвивається, 40 МПа. Недоліки: нестабільність властивостей через гасіння негашеного вапна при взаємодії з повітрям; малий термін придатності.

Невибухове руйнуюче засіб може використовуватися як для відділення монолітів від масиву, так і для розколювання монолітів на стандартні блоки.

Для відділення моноліту від масиву за допомогою НРС бурят шпури, діаметр і глибина яких, а також відстань між ними визначаються залежно від физико-механічних властивостей порід. Із збільшенням діаметра шпурів зростає руйнуюче зусилля і вірогідність холостого пострілу шпура вгору без досягнення необхідного ефекту.

Для високоміцних порід при відділенні монолітів від масиву за допомогою НРС раціональний діаметр шпурів, за даними практики, знаходиться в інтервалі 36—60 мм, відстань між шпурами 20—50 см. Глибина шпурів повинна складати не менше 70 % висоти відокремлюваного моноліту. Шпури заповнюються робочою сумішшю НРС на всю глибину.

Приготування робочої суміші здійснюється у відкритій судині, в яку заливають відміряну кількість води, в яку поступово висипають відважена кількість НРС, ретельно перемішуючи масу до отримання хорошої її текучості.

Тривалість приготування маси не повинна перевищувати 8—10 мін. Вода, що використовується для приготування розчину НРС, повинна мати температуру не більше 25 °С. Уменьшение або збільшення витрати води від меж, що рекомендуються, при приготуванні робочої суміші НРС приводить до зменшення його розширяльного зусилля.

Невибухове руйнуюче засіб працює тільки при змішуванні з водою. В результаті хімічної реакції відбувається розширення маси в шпурі, що і створює розколююче (розширююче) зусилля, яке збільшується з часом. Від цього зусилля в породі виникають напруги, які приводять до утворення тріщин, а розширююче зусилля підтримується також після появи тріщин.

Досвідчено-промислові випробування НРС на гранітних кар'єрах (Емельяновськом, Гловінськом, Корнінком) по відділенню монолітів від масиву показали, що зусилля, НРС, що розвиваються, цілком достатні для відділення монолітів об'ємом більше 90 м3 в породах з межею міцності на стиснення до 200 МПа. В порівнянні з традиційними спосіб відділення монолітів від масиву за допомогою НРС дозволяє збільшити вихід блоків з масиву на 5—10 %, виключити руйнуюче дію на масив, підвищити якість блоків.

Витрата НРС на 1 м3 відокремлюваної породи залежить від міцнісних властивостей породи, наявність в ній тріщин, об'єму відокремлюваного моноліту і його розмірів, глибини шпурів, міжшпурівих відстаней і інших показників. Ця витрата для різних порід і різних умов складає 2—5 кг на 1 м3 відокремлюваної породи (на підставі промислових експериментів питома витрата НРС при звідки блоків граніту склав 5 кг/м3, мармуру — 3,5 кг/м3).

Розрахункову питому витрату НРС для відділення двох граней каменя можна визначити (в кг/м3) по формулі:

де lш — глибина шпура, м;

А — ширина відокремлюваного каменя, м;

р — місткість шпура, кг/м;

аш — відстань між шпурами, м;

Н — висота відокремлюваного каменя, м.

При розколі по одній грані каменя для розрахунку qH з чисельника формули (7.7) виключають А.

До переваг вживання НРС відносяться: беззвучність розколювання каменя; відсутність сейсмічного ефекту, розльоту осколків породи, викиду твердих і газоподібних продуктів. Недоліки: неможливість використовування НРС при мінусовій температурі; велика тривалість розколювання породи (20—70 ч).

34.-див.46.

33. Фізика процесу розклинення блоків каменя.

Після поперечних вертикальних пропилів виконують горизонтальний пропив по довжині фронту робіт уступу з установкою розклинюваних прокладок в утворюваний проріз. Глибина заставляння горизонтального пропила повинна бути рівна висоті вирізуваного блоку або висоті уступу, яка визначається можливою глибиною вертикального різа, рівною 1,35— 2,25 м при коефіцієнті використовування довжини бару 90 %. Якщо природні горизонтальні і малонахилені тріщини в масиві сприяють формуванню постійних уступів, по висоті рівних проміжним значенням глибини вертикального різання, то цю можливість слід використовувати, оскільки відпадає необхідність в проведенні горизонтального пропила;

в) Відділення блоків від масиву здійснюється проведенням подовжнього вертикального (затиловочного) пропила. Відстань між затиловочними пропилами рівна можливій глибині горизонтального різа (1,28—2,12 м при коефіцієнті використовування довжини бару 85 %), що відповідає ширині блоку.

Як видно, технологія здобичі блоків баровою машиною і порядок виконання пропилів залишаються такими ж, як при роботі каменерізних машин з кільцевими фрізами. Але послідовність виконання пропилів баровою машиною може бути і інший (як показано на мал. 7.13), коли в першу чергу виконуються поперечні вертикальні пропили, в другу — подовжні вертикальні і в третю (відділення блоків від масиву) — горизонтальні пропили з обов'язковою закладкою розклинюваних прокладок в утворюваний проріз.

Звичайно баровая машина доставляється краном на нижній або верхній майданчик уступу в зібраному вигляді на одній ланці рейкового шляху завдовжки 3 м.

Мал. 7.13. Послідовність операцій по відділенню блоків від масиву: / — виконання поперечних вертикальних пропилів; // — виконання подовжніх вертикальних пропилів; /// — виконання горизонтальних (подовжніх) пропилів

Для цього завчасно готується робочий майданчик для машини шириною не менше 5 м і завдовжки 30—50 м. Нівелювання рейкового шляху проводять за допомогою регулювальних гвинтів. На одній прямій з першою ланкою рейок, несучою барову машину, укладаються по ходу її руху дві подальші ланки рейкового шляху. Кріплення ланок шляху до його підстави здійснюється забиванням штирів діаметром 35— 40 мм в заздалегідь пробурені шпури глибиною 200— 300 мм В процесі роботи машини рейкові ланки переміщають за допомогою крана для подальшого їх укладання на шляху проходження машини. Під час переходу барової машини на другу рейкову ланку від'єднують перше і укладають його попереду третього і т.д. Цю операцію продовжують до закінчення поперечного вертикального пропила на ширину робочого майданчика уступу або подовжнього вертикального пропила на довжину фронту робіт уступу, після чого машину переставляють на нове місце для подальшої роботи.