СПОСОБ ОТДЕЛЕНИЯ БЛОКОВ ОТ МАССИВА Российский патент 1995 года по МПК E21C37/00 

Изобретение относится к горному делу и строительству и может быть использовано, в частности, для отделения блоков от массива.

Известен способ отделения блоков природного камня от массива с помощью последовательного создания направленных трещин вдоль будущих граней блока. Причем трещины создаются с помощью клиновых распирающих устройств, располагающихся в коротких шпурах одновременно по всей длине одной из граней [1] Такой способ потребует колоссальных усилий, создаваемых в шпурах, т.к. результирующая их, приложенная в верхней части блока, будет сжимать образованную ранее трещину в подошве блока и препятствовать отделению блока от массива.

Наиболее близким по технической сущности и совокупности признаков к настоящему изобретению является способ добычи блоков природного камня, включающий бурение строчки шпуров в плоскостях намеченного раскола, попарное продольное размещение жестко связанных между собой в парах вставок в шпурах, заполненных расширяющимся веществом, и располагающихся по обе стороны плоскости намеченного раскола с прилеганием их продольных краев к краям предварительно созданных щелей концентратов напряжения [2]
Использование этого способа требует дополнительных затрат на создание в стенках шпуров щелей-концентратов напряжений. Кроме того, контакт рабочего вещества с породными стенками ограничен формой сечения вставки, а направление результирующих усилий расширяющегося вещества не занимает оптимального положения по отношению к линии раскола, что снижает энергетические возможности расширяющегося вещества, которое, как известно, оказывает силовое воздействие во все стороны с одинаковой силой и увеличивает время на образование трещины. Кроме того, в рассматриваемом изобретении не решается вопрос об отделении блока, связанного с монолитом двумя соседними гранями (боковой и нижней или двумя боковыми гранями).

Задача, которая решается при создании изобретения, разработать способ отделения блоков, обеспечивающий ускоренное их отделение с качественной поверхностью откола.

Эта задача решена путем создания способа, включающего бурение строчки шпуров с определенными интервалами между собой по линии намеченного откола, установку в них ориентированных закладочных пластин и заполнение шпуров веществом, расширяющимся при затвердевании.

Новым в способе является то, что шпуры бурят по двум пересекающимся линиям откола и в угловом шпуре, расположенном на пересечении линий откола, закладочную пластину устанавливают перпендикулярно дигональной плоскости откалываемого блока, причем по одной из линий откола, по меньшей мере, два первых шпура, начиная от свободной плоскости массива, а по другой линии откола два последних шпура, начиная также от свободной плоскости массива, бурят один от другого на расстоянии L, определяемом из соотношения
L=(0,2-0,5)l, где l расстояние между остальными шпурами, м.

При использовании этого способа отделения блоков значительно ускоряется и увеличивается размер раскрытия трещины. Это происходит за счет того, что на участках учащенных шпуров удельные нагрузки на линию откола превышают среднюю величину, поэтому именно здесь происходит ускоренное начало трещинообразования. Продвижение раскола по линиям разметки идет под воздействием двух сил: давления, развиваемого НРС в шпурах, где трещина еще не образовалась, и момента сила на участке блока, где трещина уже есть за счет продолжающегося расширения НРС.

В угловом шпуре, где закладочная пластина размещена перпендикулярно откалываемого блока, концентрируются сжимающие усилия, направленные по диагонали откалываемого блока, что помогает отторжению его от массива. Кроме того, в этой зоне учащены шпуры и сходятся трещины обеих линий откола, поэтому откол блока идет без смещений четко по линиям разметки.

На чертеже представлена схема выемки блока из массива.

На площади массива размечаются линии откола 1 и 2, по которым бурят шпуры 3. В шпуры вставляются закладочные пластины 4, ориентированные толщиной своей вдоль линий откола и гарантирующие направленное трещинообразование. Разметку линий откола начинают от свободных плоскостей массива 5. В угловом шпуре 6 закладочную пластину размещают перпендикулярно диагональной плоскости 7 откалываемого блока. После размещения всех пластин шпуры заливают невзрывчатым разрушающим веществом (НРС) и оставляют на время срабатывания его.

Предлагаемый способ отделения блоков осуществляют следующим образом.

Производят отколку блоков размерами 2,5х1,5х1,0. По линиям будущих сторон блока бурят шпуры на расстоянии 350 мм один от другого. В начале строчки шпуров по линии 1 в месте учащения шпуров расстояние между ними 200 мм. В шпуры вставляют концентраторы напряжений закладочные пластины, ориентированные вдоль линий откола. В угловом шпуре закладочную пластину размещают перпендикулярно диагонали откалываемого блока. После установки закладочных пластин шпуры заливают НРС.

Следует отметить, что при отделении блока с равными сторонами (1-2) начало учащения шпуров можно вести по любой из намеченных линий откола. При отделении блока с разной длиной сторон (1/2) учащать шпуры в начале линии откола желательно по более длинной из сторон блока, т.к. момент сил относительно точки пересечения линий откола на этом плече больше, чем на меньшей стороне, что помогает максимальному раскрытию трещины и активному ее проникновению вглубь массива.

Появление трещин наблюдалось через 45-65 мин, после заливки шпуров НРС при комфортных температурных условиях (25-30^оС). Скорость распространения трещины 0,3-0,5 м/ч. Ширина трещины в месте ее первоначального появления составила 15-20 мм.

Предлагаемый способ отделения блоков позволил увеличить шаг между остальными шпурами, определяемый по формуле
R 2r K введя коэффициент К, равный 1,5-2,5 (в формуле R расстояние между шпурами, r радиус шпура, p развиваемое давление НРС, МПа, σ_p предел прочности породы на растяжение, МПа). Это сократило число пробуриваемых шпуров, число закладочных пластин и уменьшило расход НРС, не ухудшая при этом качество откалываемых поверхностей блока и массива.

Таким образом, использование предлагаемого метода отделения блоков значительно ускоряет процесс трещинообразования благодаря созданию зон концентрации разрушающих усилий в местах учащенных шпуров, что позволяет получать блоки с качественной поверхностью откола.

Использование: в горном деле и строительстве. Сущность изобретения: возможность ускоренного отделения блоков от массива за счет создания зон концентрации усилий путем учащенного размещения шпуров по линиям намеченного откола, при этом бурят шпурыв блоке по двум пересекающимся линиям откола, устанавливают в шпурах закладочные пластины, а в угловом шпуре, расположенном на пересечении линий откола, закладочную пластину устанавливают перпендикулярно диагональной плоскости откалываемого блока, причем по одной из линий откола по меньшей мере два первых шпура, а по другой два последних бурят один от другого на расстоянии равном 0,2 0,5 расстояния между остальными шпурами, затем заполняют шпуры веществом, расширяющимся при затвердевании. 1 ил.

СПОСОБ ОТДЕЛЕНИЯ БЛОКОВ ОТ МАССИВА, включающий бурение шпуров по линии намеченного откола, установку в них закладочных пластин, ориентированных по линии откола, заполнение шпуров веществом, расширяющимся при затвердении, отличающийся тем, что шпуры бурят по двум пересекающимся линиям откола и в угловом шпуре, расположенном на пересечении линий откола, закладочную пластину устанавливают перпендикулярно диагональной плоскости откалываемого блока, причем по одной из линий откола по меньшей мере два первых шпура, а по другой два последних шпура, начиная от свободных плоскостей массива, бурят один от другого на расстоянии L (0,2 0,5)l, где l расстояние между остальными шпурами, м.