Способ направленного раскола монолитных объектов Советский патент 1993 года по МПК E21C47/10 

Изобретение относится к горной и строительной промышленности и предназначено для осуществления направленного раскола при добыче, строительного и облицовочного камня, а также гладкого раскола горных пород, монолитного бетона и других каменных строительных конструкций.

Цель изобретения - снижение удельных затрат на отбойку и повышение качества раскола.

Способ направленного раскола осуществляется следующим образом. В обуренном шпурами блоке, расстояние между которыми определяется для условий взрывной отбойки, часть шпуров заряжается взрывчатыми веществами, а часть нагружается статически за счет растягивающих напряжений, создаваемых механическими устройствами или расширяющимися веществами.

Совместное воздействие статических напряжений и импульсной нагрузки, величины которых заведомо ниже соответствующих пределов прочности породы, позволяет за счет их сочетания получить снижение величины динамического предела прочности породы на сдвиги осуществить разрушение монолита только по заданному направлению благодаря неравномерности возникающего поля напряжений. Только определенная комбинация дозированного статического и динамического воздействия позволяет расколоть монолитный объект без образования макро- и микротрещинова- тости вокруг Шпуров.

Величина динамического воздействия устанавливается в зависимости от значения коэффициента Пуассона реальной горной породы и принимается как часть от величины заряда вызывающего разрушение породы при отсутствии статических напряжений. Изменение коэффициента Пуассона для горных пород в пределах 0,1-0,35 соответствует изменению заряда от 0,5 до 0,95 от

величины заряда соответствующей стандартным условиям.

На основе экспериментов установлено, что при снижении величины заряда более чем на 50% при сочетании нагрузок, разрушение не происходит даже у таких хрупких горных пород как кварц. Минимально допустимое снижение величины заряда 5% получено для условий пластичных горных пород, таких, как гнейсы, коэффициент Пуассона которых близок к 0,35.

Величина статической нагрузки, при которой эффект снижения динамической прочности проявляется с наибольшей пользой для осуществления направленного закола, составляет 60-90% величины предела прочности породы на растяжение. При нагрузках меньше 60% влияние напряженного состояния на временную прочность при динамических нагрузках еще .незначительно. При создании нагрузок больше 90%, во- первых, процесс разрушения может начаться самопроизвольно, из-за наличия местных ослаблений, и по произвольному направлению, а во-вторых, ввиду значительного объёма ослабленной зоны может происходить развитие множества параллельных трещин или ветвление магистральной.

Соотношение числа шпуров заряжаемых В В и нагружаемых статически определяются зависимостью

0

5

0

5

0

АО. AI, Аа - коэффициенты пропорциональности находящиеся в диапазоне (4,1- 35,6), (11,8-17,2). (1,3-0,56), соответствующие величинам стр в диапазоне (1-50 МПа) и тсд в диапазоне (1-200 МПа),

Z -доля шпуров заряжаемых ВВ.

X -доля шпуров нагружаемых статически.

Формуламзобретения

Способ направленного раскола монолитных объектов, включающий бурение шпуров по линии раскола, создание в части из них статических напряжений, заряжение остальных шпуров взрывчатыми веществами и взрывание их при статических напряжениях, составляющих 0,6-0,9, предела прочности породы на растяжение, отличающееся тем, что, с целью снижения удельных затрат на отбойку и повышение качества раскола, величину шпурового заряда принимают равной , кг, где Qy- величина заряда, вызывающего разрушение материала монолитного объекта при отсутствии статических напряжений, ,5-0,95. при соответствии пределов изменения значения коэффициента Пуассона пород в диапазоне 0,, а соотношение числа шпуров, заряжаемых ВВ Z и нагружаемых статически X определяется зависимостью

Тед

Тсд

,(-±Г--А2()

«i

OD

Использование: направленное разрушение горных пород при добыче и обработке строительного камня, разрушение монолитного бетона и других строительных конструкций. Сущность изобретения: в разрушаемом монолитном объекте бурят шпуры по линии раскола. Часть шпуров заряжают взрывчатыми веществами. Остальную часть шпуров нагружают статическими растягивающими напряжениями. Статические нагрузки создают механическими устройствами или расширяющимися веществами. Соотношение между числом шп уров заряжаемых ВВ и нагружаемых статически определяют в зависимости от прочностных свойств пород. Величину заряда ВВ в шпурах определяют исходя из коэффициента Пуассона пород.

Z A0+Ai(

-A2(f-)2.%;

Op(7p

x ioo-z. %,

где op - предел прочности на растяжение, МПа,

тсд - предел прочности на сдвиг. МПа.

X 100-Z, %

где fTp - предел прочности на растяжение, МПа;

тсд - предел прочности на сдвиг, МПа;

АО, AI, Аг - коэффициенты пропорциональности, находящиеся в диапазоне 4,1- 35,6; 11,8-17,2; 1,3-0,56, соответствующие величинам 0р 1-50 МПа и тсд 1-200 МПа.