Добыча и обработка природного камня

ТЕРМО ГАЗОСТРУЙНАЯ ОБРАБОТКА

Одним - из прогрессивных способов обработки твердых по­род является разработанный в нашей стране термогазоструй­ный способ. Этот способ нашел весьма широкое применение. Архитектурно-строительные, дорожные, мостовые и другие де­тали, а также различные технические изделия из гранита чащ« всего изготавливаются термогазоструйным способом. Кро«е того он широко используется при сооружении памятни­ков И монументов ИЗ твердых пород. !

Большие разработки по совершенствованию этого способа проводятся Харьковским авиационным, Казахским политех­ническим, Московским и Ленинградским горными институт

Тами. Определенные успехи в совершенствовании термогазо­струйного инструмента достигнуты специалистами ПО Жито - мирнерудпром. ’

Термическое и термомеханическое разрушение горных по­род с использованием в качестве генераторов высокотемпера­турных и высокоскоростных газовых струй реактивных горе­лок имеют большую перспективу как в отечественной, так и в зарубежной практике камнеобработки. 'Широко внедрены эти способы в промышленности ГДР, Болгарии, США.

Термических способов обработки камня существует не­сколько. Это термогазоструйный, термогазодинамйческий, тер­момеханический, плазменный и др.

Наиболее распространенным является термогазоструйный способ. При этом разрушение породы происходит под воздей­ствием факела раскаленных газов с температурой 2000 К, ис­текающих из сопла со скоростью 2500 м/с, которые, соприка­саясь с поверхностью камня, создают тепловой ударный им­пульс.

В последнее время все больше применяется термогазоди- намический способ разрушения камня, основанный на интен­сификации процесса теплоотдачи от струи к породе и исполь­зовании кинетической энергии этой струи для разрушения путем непосредственного силового газодинамического воздей­ствия, что достигается горелками пульсирующего типа.

Как показывают результаты исследований и промышлен­ных испытаний далеко не все породы поддаются термогазо - струйной обработке, а производительность ' термогазоструй­ного инструмента в конечном итоге зависит от зернистости породы, общего показателя ее твердости и содержания в ней темноцветных минералов и кварца.

Как показали эксперименты и результаты исследований, производительность сбоя камня огнеструйным резанием нахо­дится в корреляционной зависимости от следующих факторов:

— содержания темноцветных минералов, особенно биотита и роговой обманки, %; Х2 — коэффициента равномерности распределения минералов, который определяется на основе петрографического анализа породы; Хц — предела прочности породы при сжатии, МПа.

Н. В. Дегтяренко, выполнив математическую обработку на ЭВМ «Минск-22» данных экспериментов, установил корреля­ционную зависимость производительности огнеструйной резки камня Ятер (см3/мин) в зависимости от указанных факторов.

Я№Р = 1055,5947—91,46Х!+258,2684Ха + 0,0140бХ3. (7.1)

Коэффициент корреляции составляет 0,9—0,91, что свидетель­ствует о высокой надежности результатов.

Приведенная выше расчетная формула регрессии дает воз­можность с достаточной точностью определить минутную про­изводительность сбоя камня термогазоструйным инструмен­том в зависимости от главных переменных факторов, что по­зволяет специалистам с достаточной точностью рассчитывать сменную производительность термической обработки камня.

Согласно классификации НИИКС горные породы по обра­батываемости термогазоструйным инструментом подразделя­ются на три класса:

Легкообрабатываемые породы,' к которым относятся круп­нозернистые граниты с хорошо выраженными кристаллами кварца и прочностью на сжатие 120—150 МПа;

Породы средней обрабатываемости. К ним относятся гра­ниты с содержанием кварца до 30 % и пределом прочности при сжатии 200 МПа;

Труднообрабатываемые породы, к которым следует отно­сись граниты и другие сходные с ним породы, содержащие кварца до 20%, а их предел прочности при сжатии состав­ляет 200 МПа и выше.

В настоящее время существует два основных направления создания термогазоструйных аппаратов: аппараты, работаю­щие на бензовоздушной смеси и керосино-кислородные термо - газоинструменты.

Из керосино-кислородных горелок наибольшее распростра­нение имеет инструмент конструкции Казахского политехни­ческого института ТР-14/22-5М, работающий в широком диа­пазоне режимов.

Горелка представлена пистолетоофразным инструментом, состоящим из камеры сгорания, системы трубок для подвода керосина и кислорода в камеру сгорания, завихрителей керо - , си на и кислорода в камере сгорания, вентилей подачи кисло - ; рода и керосина и водоохлаждающих трубок. Кислород пода - ^ егся в инструмент под давлением до 1,5 МПа, охлаждение инструмента, водяное. Керосино-кислородные инструменты 5 имеют высокую производительность, позволяют эффективно; выполнять глубокое резание камня, производить значитель^ ный съем камня, однако они расходуют много горючего и ну-| ждаются в обязательном наличии кислородной рампы типа ^ УРР-600 или УРР-700. Керосино-кислородная горелка типа;,; ТР-14/25—5М характеризуется следующими параметрами: | касса инструмента 2,3 кг, длина 470 мм, диаметр калибратора ; 22 мм, давление кислорода 1,3—1,5 МПа, расход керосина | Ю-т-12 л/ч, расход кислорода 15—18 м3/ч, скорость истечения^ газовой струи средняя 2500 м/с, температура газового факелш| свыше 2000 К. 1

Болеепростыми по конструкции, дешевыми в эксплуатаций^ и доступными в производстве являются бензовоз душные тер*!

Могазоструйные горелки, которых в настоящее время сущест­вует несколько модификаций, отличающихся между собой главным образом системой циркуляции воздуха вокруг ка­меры сгорания и своими размерами. По размерам термогазо­струйные беизовоздушные инструменты подразделяются на два вида: тяжелого массой свыше 2 кг и легкого типа массой: до 2 кг.

Бензовоз душный термоотбойник представляет собой инстру- мент, имеющий форму пистолета, основной частью которого является прямоточный воздушно-реактивный микродвигатель», работающий на сжатом воздухе и бензине. Сбой камня при его обработке производится сверхзвуковой высокотемператур­ной газовой струей, вытекающей из сопла реактивного ми­кродвигателя.

В настоящее время существует большое число конструк­ций бензовоздушных термогазоструйных отбойников. Это та­кие, как Т-3 и Т-5 конструкции Харьковского авиационного института, Т-ЗА конструкции Янцевского гранитного карьера, ЛТ-4, ЛТ-1 конструкции Ленинградского горного института, АЯ'З конструкции центральных ремонтных мастерских ПО Житомирнерудпром и другие. Остальные модели указанных горелок изготовляются Кировоканским заводом автогенного машиностроения, некоторыми центральными ремонтными ма­стерскими ПО Житомирнерудпром.

Народным предприятием Лаузитцер (ГДР) при обработке камня широко используются термоотбойники собственного про­изводства типа ТВЗ для предварительной обработки и ТВ Г для точной обработка поверхности камня.

Сопоставление характеристик бензовоздушного инструмента различных марок и типов приведены в табл. 7.1. Данные при­ведены при вытеснительной системе подачи горючего и окисли­теле— сжатый воздух.

Производительность термогазоструйных отбойников зави­сит от следующих показателей: физико-технических и текстур­ных особенностей строения обрабатываемой породы; внутри - камерного давления; скорости истечения газовой струи; величи­ны удаления сопла камеры от поверхности обрабатываемого камня; профессионального мастерства оператора.

Усредненная производительность термоотбойников тяже­лого типа при обработке легкообрабатываемых кристалличе­ских пород типа Коростышевских, Богуславских гранитов со­ставляет 80—100 см3/мин.

Применение в камнеобработке газоструйных термоотбой­ников обеспечивает значительное улучшение условий труда каменотесов, полное устранение таких профзаболеваний как виброболезнь и силикоз, повышение производительности труда по сравнению с методом бучардирования в 7—10 раз, свиже-

Характеристики некоторых бензо-воздушных термоотбойников отечественного и зарубежного производства

Ние дорогостоящего твердосплавного инструмента и снижение себестоимости изготовляемой каменной архитектурно-строи­тельной продукции.