способ отделения блоков природного камня

Формула изобретения

1. СПОСОБ ОТДЕЛЕНИЯ БЛОКОВ ПРИРОДНОГО КАМНЯ, включающий бурение шпуров в проектной площади отделения блоков, попарное размещение в шпурах и ориентицию параллельно проектной плоскости отделения блоков щек, одна из которых ориентирована в сторону массива и выполнена из демпфирующего материала, заполнение пространства между щеками низкобризантным ВВ, отличающийся тем, что щеки, ориентированные в сторону отделяемого блока, выполнены из стали, при этом щеки имеют выступы для формирования нагрузки направленного действия в породе.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что щеки имеют размер в поперечном сечении не менее 0,87 диаметра шпура.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что между щеками устанавливают пружиняющие элементы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при добыче природного камня.

Известен способ отделения блоков природного камня, включающий бурение шпуров в проектной плоскости отделения блока, размещение в них щек с продольными выступами, заполнение шпуров невзрывной твердеющей расширяющейся смесью. Недостатком данного способа является низкая эффективность, связанная с длительным сроком набора прочности расширяющихся твердеющих составов, и невозможность использования в климатических условиях с минусовыми температурами.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ, включающий бурение шпуров в проектной плоскости отделения блока, попарное размещение в них демпфирующих прокладок из древесины, заполнение пространства между ними порохом [2] Недостатком способа являются высокие затраты, связанные с нерациональным использованием энергии взрыва и большой сложностью использования данного способа в обводненных условиях.

Целью изобретения является снижение затрат за счет увеличения расстояния между шпурами.

Достигается это тем, что в отличие от известного способа, включающего бурение шпуров в проектной площади отделения блоков, попарное размещение и ориентацию параллельно проектной плоскости отделения блоков щек, одна из которых, ориентированная в сторону массива, выполнена из демпфирующего материала, заполнение пространства между щеками низкобризантным ВВ, в предлагаемом способе щеки ориентированы в сторону отделяемого блока, выполнены из стали 40Х, при этом щеки имеют выступы для формирования нагрузки направленного действия в породе. Кроме того, щеки имеют размер в поперечном сечении не менее 0,87 диаметра шпура. Между щеками пружинящие элементы.

На фиг. 1 показан обуренный блок на уступе, общий вид; на фиг.2 шпур, продольный разрез; на фиг.3 шпур, поперечный разрез.

Способ заключается в следующем. При добыче природного камня в проектных плоскостях откола блока пробуривают строчки шпуров 1. Затем в каждом шпуре размещают попарные щеки 2, 3, разделенные между собой плоскими пружинами 4, ориентируя их параллельно проектной плоcкоcти отделения блока 6, при этом щеки 3, ориентированные в сторону отделяемого блока, выполнены из стали 40Х и имеют выступы для формирования нагрузки направленного действия в породе 5, а щеки 3, ориентированные в сторону массива, выполнены из демпфирующего материала (древесина), пространство между щеками заполняется низкобризантным ВВ (или ДЩ) 7. После инициирования собранной цепи во всех шпурах практически одновременно формируется давление, которое распространяется во все стороны от заряда на стенки шпура (в местах, где отсутствуют щеки) и на расположенные в шпуре щеки (причем нагрузка ударного действия).

В тех областях, где распложены щеки из демпфирующего материала, ударная нагрузка гасится, тем самым снижая (или исключая вообще) область трещинообра- зования. В направлении, где расположены щеки 3 из стали 40Х, за счет выступов 5 формируются нагрузки направленного действия, тем самым способствуя отделению формируемого блока от массива (исключая возможность образования радиальных трещин, как если бы эти щеки отсутствовали).

В направлении же, где щеки отсутствуют, давление передается на стенки шпура, образуя зоны смятия, которые будут расположены вдоль линии отделения блока от массива, тем самым создавая благоприятные условия для этого процесса.

С целью исключения возможности работы взрыва как на свободную плоскость угол образованного сегмента по отношению к центру шпура (в свободных частях шпура) должен быть не менее 58^о (минимальный угол образования взрывной воронки, т.е. при меньших углах действует заряд камуфлета).

Исходя из этих условий минимальный размер плоской части щек определяется:

a 2r cos 29^o 1,74 r 0,87 d_шп, где r радиус шпура, м;

d_шп диаметр шпура, м.

Давление, создаваемое от одной нити ДШ, составляет 400 МПа (для ДШ марок ДША, ДШВ). Таким образом можно определить расстояние, на котором необходимо бурить шпуры (в строчках),

l где l расстояние, на котором необходимо бурить шпуры друг от друга в строчках, м;

Р_вв давление, создаваемое продуктами, МПа;

_р предел прочности пород на разрыв отделяемого массива, МПа;

К_э коэффициент, учитывающий материл энергопередающей среды между ДШ и щеками: для воды К_э 1; для песка К_э 1,5; для воздуха К_э 2; остальные обозначения те же.

Тогда количество шпуров, необходимых для отделения блока, длина ребра которого определяется из выражения

N_шп= + 1 где N_шп количество шпуров в ряду, м (округляется в большую сторону до целого числа).

П р и м е р. Необходимо отделить блок, длина ребра которого равна 4 м, диаметр шпуров, обуриваемых по контуру, равен 0,042 м; предел прочности пород на разрыв 12 МПа; заполнитель воздух; в качестве ВВ ДША. Тогда расстояние между шпурами в ряду составляет

l 0,61 м.

Общее количество шпуров по одной грани определяемого блока:

N_шп= + 1 6,1+ + 7,1

Принимаем 8 шпуров. После отделения блоков щеки из стали 40Х используются повторно. Количество выступов на щеках может меняться. Криволинейная поверхность щек из стали 40Х может быть снабжена обкладкой (для удобства монтажа и снятия ударных нагрузок).

С целью обеспечения надежного контакта щек с отделяемым массивом и повышения точности их ориентации между ними располагают пружинящие элементы.

Таким образом, предлагаемое изобретение имеет следующие преимущества: способ прост и экономичен, позволяет повысить выход кондиционных блоков при добыче камня; снижаются затраты на добычу.