Этот процесс являлся наиболее распространенным при добыче пород высокой прочности (граниты) и не потерял актуальность до настоящего времени. Основными преимуществами процесса является:
-возможность автоматизации, особенно при гидроприводе;
-улучшенные условия работы персонала;
-относительная дешевизна, особенно приемлемая в развивающихся странах, при создании новых карьеров;
-возможность использования в местах где запрещены взрывные работы.
Для создания направленного разрушения камня используются две системы бурения отверстий: прерывистое бурение с заданным расстоянием между буримыми отверстиями и непрерывное бурением с соприкасающимися друг с другом стенками отверстий и получением в результате разделительной щели.
пример бурения отверстий при отделении блока от массива.
схема установки буровой машины при вертикальном и горизонтальном бурении.
[ad#blok_v_tekste]
Наиболее эффективным приводом для буровых установок является гидравлический привод, однако из-за более простой конструкции и большей дешевизны, особенно в развивающихся странах, используются пневматически установки. Для пневмопривода используется огромное разнообразие традиционных компрессоров.
Бурильные установки используются как самостоятельно, так и в составе установок строчечного бурения использующих 1 и более буровых станков. Перемещение этих установок осуществляется либо вручную, либо пневматическим приводом. Иногда установки строченого бурения монтируются на самоходном шасси, тракторах, погрузчиках, что увеличивает их мобильность и производительность. Монтаж на самоходных шасси телескопических стрел позволяет работать на значительных (9-10м) расстояниях от шасси, обрабатывать площадку до 80-100кв.м. и бурить под углом 0-360 град. При этом управлять системой можно из кабины самоходного шасси.
Применение установок строчечного бурения позволят:
-уменьшить мертвые зоны при простом бурении;
-уменьшить трудозатраты;
-повышение точности резания, особенно при бурении глубоких отверстий;
-автоматическая проверка глубины бурения;
-точная установка бура под углом к горизонту;
-автоматизация процесса бурения;
-лучшие условия и безопасность работы оператора.
В качестве обязательных установки строчечного бурения имеют следующие сопутствующие устройства: воздушные ресиверы для сглаживания пульсации давления в пневмоприводе, заточные станочки для заточки долот, системы пылепоглощения.
Гидравлические системы, несмотря на более высокую стоимость более производительны и потребляют меньше энергии.
[ad#blok_v_tekste]
Прерывистое направленное бурение используется в комплексе с различными технологиями для отделения блока от массива:
-бурение – взрывчатое вещество;
-бурение – ручные простые и составные клинья;
-бурение – система гидроклиньев;
-бурение – невзрывчатые разрушающие средства (НРС)
А. При использовании взрывчатых веществ имеем следующие операции:
— Бурение по линии раскола вручную или автоматически 4-10 отверстий диаметром 29-40мм на расстоянии 12-45см (в некоторых случаях и больше) друг от друга (расстояние определяется опытным путем).
-Размещение патронированного заряда в отверстиях, иногда не во всех. Обычно используются взрывчатые вещества со скоростью взрыва 5000-7000м/сек из расчета 6-15 грамм на метр отверстия. (черный порох, динамит, желатин и др. или детонирующий шнур в виде готовых патронов или изделий. При отделении больших массивов камня количество взрывчатки может быть увеличено в 15-20 раз. Подбор параметров взрывания проводится опытным путем.
-Заполнение отверстия с закрытием верхней части инертными материалами или водой для замедления выходов газов – продуктов взрыва.
-Взрыв одновременно всех зарядов с образованием рваных поверхностей.
Несмотря на простоту и дешевизну этого метода его применение ограничено из-за получения значительных отходов и неровностей полученных поверхностей. Причем если для гранита этот метод приемлем, то для мрамора этот метод не рекомендуется.
В. Использование при расколе простых и составных клиньев – это старейший метод добычи камня известный с древности. Основным недостатком метода является уменьшение эффективности направленного раскола с увеличением глубины отверстий. Исключение составляют материалы с высокой анизотропией, имеющие четко выраженные направления или системой трещин. Однако в ряде случаев эта техника предпочтительна, так как при незначительной себестоимости она не повреждает материал и может использоваться неквалифицированным персоналом.
Последовательность операций по применению простых составных клиньев:
-установка клиньев в ряд линейных отверстий;
—процесс раскалывания камня путем ударов по клиньям;
-направленное разрушение вдоль линии пробуренных отверстий за счет бокового перемещения составных щечек клина.
Таблица приблизительных параметров процесса раскалывания с применением составных ручных клиньев.
Г.Применение гидроклиньев это усовершенствование технология клиновой разделки. Гидроклинья представляют из себя расширяющися систему клиновых щечек с приводом от гидроцилиндра и с питанием от мобильной электрической маслостанции. При вставке набора гидроклиньев в заранее пробуренные отверстия и подачи на них давления происходит направленное линейное разрушение камня. Современные гидроклинья могут создавать раскалывающее усилие до 300 тонн. Модификацией этого метода являются вращающие гидроклинья позволяющие вращать клин в отверстии с изменение направления разрушающего в нужную сторону и на нужной глубине. Способ применим в основном на гранитных карьерах при малой высоте уступа. Достоинствами метода является дешевизна, легкость применения, малое количество отходов, экологичность.
Далее приведена схема правильного и неправильного расположения гидроклиньев , а также принципиальные схемы раскалывания готового блока с целью
придания ему кондиционной формы и размера и схема отделения блока от массива по горизонтали.
Д.Невзрывчатые разрушающие средства (НРС) иногда называющиеся расширяющимися цементами или химическим средством разрушения имеет ряд преимуществ: легкость использования, защита окружающей среды, безопасность рабочего места, экологическая безопасность. Порошкообразная смесь различных химических компонентов (НРС) смешивается с заданным количеством воды и заливается в систему заранее пробуренных отверстий и при твердении расширяется создавая усилия до 80-90 МПа (8000-9000 тонн/кв.м. Продукт может использоваться как в виде свободного порошка так и виде готового патрона. Недостатком метода является зависимость срока схватывания и усилия от температуры (наиболее эффективный диапазон от -5Со до +75С )
Кроме того время направленного разрушения массива зависит от его характеристик (легкость раскалывания, внутренние трещины и неоднородности ит.д.) и может колебаться от нескольких до многих часов. Способ имеет ряд преимуществ: низкий уровень шума, отсутствие паров пыли, газа, колебаний, отходов, разрушения массива. Способ не требует высокой квалификации, отсутствие мер безопасности и является эффективной альтернативой взрыву, особенно на гранитных карьерах. Кроме того способ легко прерываем (удаление состава из отверстий), его можно использовать в темное время.
Метод непрерывного обуривания с целью создания направленной щели несмотря на высокую себестоимость до сих пор применяется, особенно при обработке однородных пород, где можно пробуривать параллельные отверстия с высокой точностью. Метод применим при низких и средних высотах уступа особенно когда существуют ограничения по применению взрыва или алмазного каната. Ограничения по применению метода ставятся из-за отклонения осей параллельных отверстий при больших длинах сверления, а также высокой себестоимостью процесса. Применение метода сегодня постепенно сокращается в связи с появлением новых более совершенных технологий.
Ниже в таблице даны основные характеристики методов добычи камня с использованием буровой технологии.
После обуривания, аналогично алмазно-канатной технологии, отделенный блок опрокидывают теми же средствами с целью его дальнейшей переработки.
