Способ разрушения горных пород иуСТРОйСТВО для ЕгО ОСущЕСТВлЕНия Советский патент 1981 года по МПК E21C37/18 

роды, снижению производительности и росту энергоемкости разрушения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ разрушения горных пород путем электродинамического воздействия на породу, который осуществляют у.стррйством для разрушения горных пород, включающим раму с электродами, которые установлены с возможностью продольного и поперечного перемещения 23 .

Однако эффективность разрушения . горных пород остается низкой, так как часто между электродами находятся породы приблизительно одинакового электрического сопротивления и тогда, при подаче импульса электрической энергии, она выделяется на нескольких парах Электродов, что приводит к ее длительному выделению (растеканию) без электродинамического разрушения горной породы. Эффективность разрушения резко снижается, возрастает энергоемкость и себестоимость разрушения.

Цель изобретения - повышение эффективности разрушения за счет предварительного ослабления породы.

Указанная цель достигается тем, что на горную породу врздействуют инфракрасным излучением, определяют месторасположение и величину трещин а электродинамическое воздействие осуществляют в места наибольшей трещиноватости. Устройство для разрушения горных пород снабжено нагревателями инфракрасного излучения и акустическими датчиками контроля трщиноватости, при этом нагреватели установлены на раме, а между электродами и нагревателями смонтирован экран.

На,.-фиг. 1 изображено предлагаемо устройство, вид сбоку; на фиг. 2 то же, вид сверху; на фиг. 3 - разре А-А на фиг. 2.

Устройство для осуществления способа разрушения горных пород имеет несущую раму 1 и расположенные на ней нагреватели инфракрасного излучения 2.(см.фиг. 1-3), экран 3 размещен между последним рядом.нагревателей 2 и электродами 4, которые установлены с возможностью продольного и поперечного перемещения относительно ракы 1. Через проходной изолятор 5 подводится кабель для питания электродов 4, на которых установлены датчики б акустического конроля, весь этот узел подваиен к диэлектрическогиу ползуну 7 с поперечными относительно рамл 1 жлрезами, который,в свою очередь, размещен на диэлектрических направляюишх. 8 с продольными вырезами/ укрепленными на опорных изоляторах -9.. В перех ней части устройства между нахревателями 2 размещены колеса 10, удерживающие раму 1 с нагревателями 2 на заданном расстоянии от поверхности горной породы. Разрушенная горная порода сразу подбирается съемным ковшом 11, который закреплен на раме 1.

Устройство работает следующим образом.

Устройство устанавливают на поверхность породы, включают в сеть нагреватели 2, выводят их на заданный температурный режим и после двухминутного прогрева (в среднем) поверхности породы начинают двигать его в направлении разрушения со скоростью, позволяющей облучать новые участки породы не менее двух минут. Электроды 4 с акустическими датчиками 6 имеют возможность продольного перемещения -относительно рамы 1, что позволяет установить наибольшую трещиноватость породы .на облученной поверхности. Электроды 4 останавливают и на них подают импульс электрического тока с пробивной напряженностью, достаточной для поляризации механических дефектов и пробоя канала на некоторой глубине. Выделяющаяся в канале пробоя импульсная электрическая энергия осуществляет динамическое отделение разрушенной породы от массива, которая и грузится в ковш 11. Установленный между нагревателями 2 и электродами 4 экран 3 предохраняет нагреватели от механических ударов горной породы, разрушенной электрическими импульсами. Скорость перемещения устройства выбирается в соответствии с заданной производительностью отбойки, причем учитывается необходимость нагрева породы в течение определенного времени, чтобы создать некоторую толщину прогретого слоя. Таким образом, способ разрушения горных пород включает следующие операции, производимые в указанной последовательности: 1 предварительное воздействие на породу инфракрасным излучением, 2 - определение месторасположения и величины трения, образованных в результате 1-й операции, 3 - электродинамическое воздействие на породу для ее отделения от массива, причем это воздействие осуществляют в местах наибольшей трещиноватости.

При этом имеет место следующая Физическая сущность разрушения.

В результате местного нагрева по площади и на некоторую глубину, зависящую от теплопроводности породы, возникают сжимающие термические напряжения с максимумом по периметру площади нагрева и растягивающие на контакте прбхретой породы на некоторой глубине с нагретой, причем вектор растягивающих напряжений направлен перпендикулярно нагретой поверхности горной породы. Возникающие термические напряжения достигают соответствутацего предела прочности горной породы, возникают трещины ра личной ширины, в том числе и каправ ленные вглубь породы и образующие заколы, образуются каверны кз-за испарения и плавления низкотемпературных включений. Все эти нарушения приводят к потере прочности горной породой, но отделения разрушенной породы от массива не происходит из-за трения возникающих отдельностей по границам трещин. Наибольшее скопление трещин обнаруживают при продольном перемещении электродов с датчиками по наименьшей величине скорости продол ных акустических волн. При наложении импульсного электрического поля на электроды и созда нии .jHeKOTOpoft напряженности поля бо та трещин и других механических дефектов поляризуются и возникающие заряды накапливаются во время импульсного электрического разряда на указанных дефектах и создают собственный потенциал, величина которого может составлять 80-90%/ от величины наложенного поля. Пробой дефектов происходит не по поверхности породы, где ширина тре щин наибольшей, а на некоторой глубине, которая.может достигать до t/3, где t - расстояние между элект родами. Скопившиеся заряды создают поле, достаточное для пробоя сузившейся трещины. Пробой трещин и друг дефектов на. глубине приводит к снижению электрического сопротивления или потере электрической прочности объема горной породы, которая становится меньше, чем сопротивление поверхности. Это создает благоприят .ные условия для развития канала пробоя на указанной глубине с вьщелением в нем импульсной электрической энергии и динамического отделения ранее ослабленной инфракрасным излучением горной породы от массива. Поскольку процесс нагрева и определения месторасположения и величины трещин осуществляется на большой площади непрерывно, а импульсы электрического тока накладываются с частотой до 1Гц, то процесс разрушения практически непрерывен, что создает объективные условия для применения его при побочной технологии. Формула изобретения 1.Способ разрушения горных пород путем электродинамического воздействия на породу, отличающийс я тем, что, с целью повышения эффективности разрушения за счет предварительного ослабления породы, на горную породу воздействуют инфра- красным излучением, определяют месторасположение и величину трещин, а электродинамическое воздействие осуществляют в места наибйльшей трещиноватости. 2.Устройство для осуществления . способа по П.1, включающее раму с электродами, которые установлены с возможностью продольного и поперечного перемещения, отличающееся тем, что оно снабжено нагревателями инфракрасного излучения и акустическими датчиками контроля трещиноватости, при этом нагреватели установлены на реале, а между электродами и нагревателями смонтирован экран. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 341944, кл. Б 21 С 37/18, 1970. 2.Авторскоесвидетельство СССР Е 21 С 37/18, 1973.

-777g yxxxg vy.y/yx yxxA y / y//A -, // J // //.|Ги jj ji j .и. jj j. j.. ..ifji. ..u.i j i.t (l;УV/Л Sf ; : И

/i. 7

fwj

г

w