Добыча и обработка природного камня

Отделение камня от массива невзрывчатым разрушающим средством

Невзрывчатое разрушающее средство получается специаль­ным обжигом карбонатных пород с последующим измельчением продукта обжига со специальными добавками и представляет собой порошкообразный материал светло-серого цвета с различ­ными оттенками, пылящий, не горючий и не взрывоопасный, об­ладающий щелочными свойствами. В настоящее время разрабо­таны три композиционных состава невзрывчатых разрушающих средств (НРС).

В состав смеси НРС-1, разработанной Московским институ­том ВНИИСтром им. Будникова основным компонентом (до 98 %) является обожженная грубодисперсная известь. Обжиг негашеной извести производится в печах специальной конструк­ции при температуре, превышающей 1400 °С. В качестве доба­вок используется борная кислота, кальцинированная сода, хи­мическое вещество — сульфатно-дрожжевая бражка (СДБ).По­рошок НРС-1, смешанный с водой в соотношении 3:1, образует пастообразную массу, которая при затвердении увеличивает свой объем, создавая в разрушаемом объекте давления до 50 МПа. Состав НРС-1 характеризуется стабильностью свойств, большим сроком годности. К недостаткам относятся технологи­ческая сложность обжига негашеной извести.

НРС, разработанное КПИ, по компонентному составу ана­логично НРС-1. При изготовлении требуется специальный обжиг карбонатных пород совместно с гипсосодержащим камнем, по* том измельчение полученного клинкера с некоторыми добав­ками. Более сложная технология оправдывается лучшим качест­вом смеси, стабильностью ее работы, меньшей слеживаемостью и более длительным сроком годности. Развивает давление до 50 МПа.

В составе смеси, разработанной Львовским политехническим институтом основным компонентом является грубоизмельченная промышленная негашеная известь, отвечающая требованиям ГОСТ 9179—77. От составов ВНИИСтром и КПИ отличается тем, что при изготовлении не требуется обжига извести, что зна­чительно снижает ее стоимость. Для замедления гашения изве­сти используют борную кислоту, кальцинированную соду или сахарозу. Приготовление смеси осуществляется механическим перемешиванием компонентов. Максимально развиваемое дав­ление 40 МПа. К недостаткам относятся нестабильность свойств вследствие гашения негашеной извести при взаимодействии с воздухом, малый срок годности.

Разрушение камня при использовании НРС происходит без выбросов твердых и газообразных продуктов и не сопровожда­ется звуковыми и другими колебаниями.

Невзрывчатое разрушающее средство может использоваться как для отделения монолита от массива, так и для раскалыва­ния монолита на блоки. ^

В объекте, подлежащем разрушению, бурят шпуры, диаметр й глубина которых, а также расстояния между ними определя­ются в зависимости от физико-технических характеристик раз­рушаемой породы. Если такие характеристики отсутствуют, то указанные параметры определяются опытным путем (пробным разрушением). С увеличением диаметра шпура возрастает раз­рушающее усилие. Однако следует помнить, что с увеличением диаметра шпура возрастает разрушающее усилие. Однако сле­дует - помнить, что с увеличением диаметра шпура возрастает также вероятность холостого выстрела шпура (скважины) вверх без достижения требуемого эффекта. Поэтому при раскалыва­нии с помощью НРС высокопрочных пород оптимальный диа­метр шпура, как свидетельствует практика, находится в интер­вале 40—60 м. Глубина шпура должна составлять не менее 70 % высоты раскалываемого камня. Шпур заполняется рабо­чей смесью НРС на всю глубину. Приготовление рабочей смеси осуществляется в открытом сосуде, в который выливают отме­ренное количество воды, а затем в воду постепенно высыпают отвешенное количество НРС и тщательно перемешивают массу до получения хорошей ее текучести, а продолжительность пере­мешивания не должна превышать 8—10 мин. Вода, используе­мая для приготовления раствора НРС, должна иметь темпера­туру не более 25 °С. Чем холоднее вода, тем дольше рабочая смесь будет оставаться текучей. Уменьшение и увеличение рас­хода воды от рекомендуемых пределов при приготовлении ра­бочей смеси НРС приводит к уменьшению его расширяющего усилия.

Приготовленная рабочая смесь заливается в шпуры. Чем меньше время заливки, тем эффективнее сработает средство в шпурах. Если в заливаемых шпурах имеется вода, ее нужно оттуда удалить, а также удалить из шпура пыль и обломки по­роды. Нели разрушаемая порода обладает повышенным водо - поглощением (например песчаники), то следует применять по­лиэтиленовый мешок, изготовленный по размерам шпура, в ко­торый заливается рабочая смесь. Можно также предварительно осуществлять насыщение породы водой путем ее заливки в шпуры, но перед заливкой НРС в шпуры воду из них следует удалить.

В начальный период не допускается попадание воды в шпур, залитый рабочей смесью, поэтому при дожде устье шпура за­щищается от попадания воды. После образования трещин в по­роде целесообразно производить распыление воды на поверх­ность разрушаемого объекта, что способствует увеличению ши­рины трещин и ускоряет процесс направленного разрушения. Невзрывчатое разрушающее средство работает только при сме­шивании с водой. В результате химической реакции происходит расширение массы в шпуре, что и создает раскалывающее (рас­ширяющее) усилие, которое увеличивается с течением времени. От этого усилия в породе возникают напряжения, которые при­водят к образованию трещин, а расширяющее усилие поддержи­вается также после появления трещин.

Расход НРС на 1 м3 отделяемой породы зависит от проч­ностных свойств породы, наличия в ней трещин, объема отде­ляемого монолита и его линейных параметров, глубины шпуров, межшпуровых расстояний и других показателей. Этот расход для различных пород и разных условий составляет 2—5 кг на 1 м3 отделяемой породы. При работе с НРС важно соблюдать правила техники безопасности: работать нужно в резиновых

Перчатках, следует одеть защитные очки. Нельзя заглядывать в залитые рабочей смесью шпуры, особенно при работе в жар­кое время, так как возможен выброс массы.