RU2043498C1

RU2043498C1 - Method for separation of blocks from mass

Info

Publication number: RU2043498C1
Authority: RU
Inventors: В.Д. Ларионов; А.М. Маненков
Original assignee: Всероссийский проектно-изыскательский и научно-исследовательский институт промышленной технологии
Priority date: 1992-08-06
Filing date: 1992-08-06
Publication date: 1995-09-10

Abstract

FIELD: mining and construction. SUBSTANCE: method for separation of blocks from rock mass includes provision of zones of force concentration by dense location of holes along the line of preset splitting. Holes are drilled in block along two intersecting lines of split. Installed in hole are embedded plates. Embedded plate in corner hole located on intersection of split line is installed square to diagonal plane of separated block. Drilled along one line of split are, at least, two first holes, and along the other line, two last holes spaced apart at distance equalling 0.2-0.5 of distance between the other holes. Then, holes are filled with substance expanding during hardening. EFFECT: speeded up separation of blocks from rock mass. 1 dwg

Description

Изобретение относится к горному делу и строительству и может быть использовано, в частности, для отделения блоков от массива. The invention relates to mining and construction and can be used, in particular, to separate the blocks from the array.

Известен способ отделения блоков природного камня от массива с помощью последовательного создания направленных трещин вдоль будущих граней блока. Причем трещины создаются с помощью клиновых распирающих устройств, располагающихся в коротких шпурах одновременно по всей длине одной из граней [1] Такой способ потребует колоссальных усилий, создаваемых в шпурах, т.к. результирующая их, приложенная в верхней части блока, будет сжимать образованную ранее трещину в подошве блока и препятствовать отделению блока от массива. There is a method of separating blocks of natural stone from the array by sequentially creating directed cracks along future faces of the block. Moreover, cracks are created using wedge bursting devices located in short boreholes simultaneously along the entire length of one of the faces [1] This method will require tremendous efforts created in the boreholes, as the resulting them, applied at the top of the block, will compress the previously formed crack at the bottom of the block and prevent the block from separating from the array.

Наиболее близким по технической сущности и совокупности признаков к настоящему изобретению является способ добычи блоков природного камня, включающий бурение строчки шпуров в плоскостях намеченного раскола, попарное продольное размещение жестко связанных между собой в парах вставок в шпурах, заполненных расширяющимся веществом, и располагающихся по обе стороны плоскости намеченного раскола с прилеганием их продольных краев к краям предварительно созданных щелей концентратов напряжения [2]
Использование этого способа требует дополнительных затрат на создание в стенках шпуров щелей-концентратов напряжений. Кроме того, контакт рабочего вещества с породными стенками ограничен формой сечения вставки, а направление результирующих усилий расширяющегося вещества не занимает оптимального положения по отношению к линии раскола, что снижает энергетические возможности расширяющегося вещества, которое, как известно, оказывает силовое воздействие во все стороны с одинаковой силой и увеличивает время на образование трещины. Кроме того, в рассматриваемом изобретении не решается вопрос об отделении блока, связанного с монолитом двумя соседними гранями (боковой и нижней или двумя боковыми гранями).The closest in technical essence and combination of features to the present invention is a method of extracting blocks of natural stone, including drilling a line of holes in the planes of the intended split, pairwise longitudinal placement of rigidly interconnected pairs of inserts in holes filled with an expanding substance, and located on both sides of the plane the intended split with the fit of their longitudinal edges to the edges of the previously created slots of stress concentrates [2]
Using this method requires additional costs for creating stress gaps in the borehole walls. In addition, the contact of the working substance with the rock walls is limited by the cross-sectional shape of the insert, and the direction of the resulting efforts of the expanding substance does not occupy an optimal position with respect to the split line, which reduces the energy potential of the expanding substance, which, as you know, has a force effect in all directions with the same force and increases the time to crack. In addition, in the present invention does not resolve the issue of separating the block associated with the monolith by two adjacent faces (side and bottom or two side faces).

Задача, которая решается при создании изобретения, разработать способ отделения блоков, обеспечивающий ускоренное их отделение с качественной поверхностью откола. The problem that is solved when creating the invention is to develop a method for separating blocks, ensuring their accelerated separation with a high-quality cleavage surface.

Эта задача решена путем создания способа, включающего бурение строчки шпуров с определенными интервалами между собой по линии намеченного откола, установку в них ориентированных закладочных пластин и заполнение шпуров веществом, расширяющимся при затвердевании. This problem is solved by creating a method that includes drilling a line of holes at specific intervals between them along the line of the intended spall, installing oriented filling plates in them and filling holes with a substance that expands upon solidification.

Новым в способе является то, что шпуры бурят по двум пересекающимся линиям откола и в угловом шпуре, расположенном на пересечении линий откола, закладочную пластину устанавливают перпендикулярно дигональной плоскости откалываемого блока, причем по одной из линий откола, по меньшей мере, два первых шпура, начиная от свободной плоскости массива, а по другой линии откола два последних шпура, начиная также от свободной плоскости массива, бурят один от другого на расстоянии L, определяемом из соотношения
L=(0,2-0,5)l, где l расстояние между остальными шпурами, м.New in the method is that the boreholes are drilled along two intersecting spall lines and in the corner hole located at the intersection of the spall lines, the backing plate is installed perpendicular to the diagonal plane of the spalling block, and at least two first bore holes along one of the spall lines, starting from the free plane of the array, and along the other spall line, the last two holes, also starting from the free plane of the array, are drilled from one another at a distance L, determined from the relation
L = (0.2-0.5) l, where l is the distance between the remaining holes, m

При использовании этого способа отделения блоков значительно ускоряется и увеличивается размер раскрытия трещины. Это происходит за счет того, что на участках учащенных шпуров удельные нагрузки на линию откола превышают среднюю величину, поэтому именно здесь происходит ускоренное начало трещинообразования. Продвижение раскола по линиям разметки идет под воздействием двух сил: давления, развиваемого НРС в шпурах, где трещина еще не образовалась, и момента сила на участке блока, где трещина уже есть за счет продолжающегося расширения НРС. When using this method of separation of the blocks is significantly accelerated and the size of the crack opening increases. This is due to the fact that in the areas of frequent holes, the specific loads on the spall line exceed the average value, therefore, this is where the accelerated onset of crack formation occurs. The split propagates along the marking lines under the influence of two forces: the pressure developed by the LDC in the holes where the crack has not yet formed, and the moment of force in the block area where the crack is already present due to the continued expansion of the LDC.

В угловом шпуре, где закладочная пластина размещена перпендикулярно откалываемого блока, концентрируются сжимающие усилия, направленные по диагонали откалываемого блока, что помогает отторжению его от массива. Кроме того, в этой зоне учащены шпуры и сходятся трещины обеих линий откола, поэтому откол блока идет без смещений четко по линиям разметки. In the corner hole, where the backing plate is placed perpendicular to the block to be chipped off, compressive forces are concentrated directed diagonally to the block to be chipped, which helps to tear it away from the array. In addition, boreholes are frequent in this zone and cracks of both spalling lines converge, therefore, the block spalling occurs without any displacements clearly along the marking lines.

На чертеже представлена схема выемки блока из массива. The drawing shows a diagram of the extraction of the block from the array.

На площади массива размечаются линии откола 1 и 2, по которым бурят шпуры 3. В шпуры вставляются закладочные пластины 4, ориентированные толщиной своей вдоль линий откола и гарантирующие направленное трещинообразование. Разметку линий откола начинают от свободных плоскостей массива 5. В угловом шпуре 6 закладочную пластину размещают перпендикулярно диагональной плоскости 7 откалываемого блока. После размещения всех пластин шпуры заливают невзрывчатым разрушающим веществом (НРС) и оставляют на время срабатывания его. On the area of the massif, spalling lines 1 and 2 are marked, along which the boreholes are drilled 3. Stacking plates 4 are inserted into the boreholes, oriented with their thickness along the spalling lines and guaranteeing directional crack formation. The marking of the spall lines starts from the free planes of the array 5. In the corner hole 6, the backfill plate is placed perpendicular to the diagonal plane 7 of the block to be broken off. After placing all the plates, the bore holes are poured with non-explosive destructive substance (LDC) and left for the time it is triggered.

Предлагаемый способ отделения блоков осуществляют следующим образом. The proposed method for separating blocks is as follows.

Производят отколку блоков размерами 2,5х1,5х1,0. По линиям будущих сторон блока бурят шпуры на расстоянии 350 мм один от другого. В начале строчки шпуров по линии 1 в месте учащения шпуров расстояние между ними 200 мм. В шпуры вставляют концентраторы напряжений закладочные пластины, ориентированные вдоль линий откола. В угловом шпуре закладочную пластину размещают перпендикулярно диагонали откалываемого блока. После установки закладочных пластин шпуры заливают НРС. Blocks of 2.5 × 1.5 × 1.0 dimensions are produced. Bores are drilled along the lines of the future sides of the block at a distance of 350 mm from one another. At the beginning of the line of holes on line 1 at the place of increasing frequency of holes, the distance between them is 200 mm. Stress concentrators are inserted into boreholes with filling plates oriented along the spall lines. In the corner hole, the filling plate is placed perpendicular to the diagonal of the block to be split. After installing the backfill plates, the holes are poured into the LDCs.

Следует отметить, что при отделении блока с равными сторонами (1-2) начало учащения шпуров можно вести по любой из намеченных линий откола. При отделении блока с разной длиной сторон (1/2) учащать шпуры в начале линии откола желательно по более длинной из сторон блока, т.к. момент сил относительно точки пересечения линий откола на этом плече больше, чем на меньшей стороне, что помогает максимальному раскрытию трещины и активному ее проникновению вглубь массива. It should be noted that when separating the block with equal sides (1-2), the beginning of the increase in the number of holes can be carried out along any of the planned spall lines. When separating a block with different lengths of sides (1/2), it is advisable to increase the speed of the holes at the beginning of the spall line along the longer of the sides of the block, since the moment of forces relative to the point of intersection of the spall lines on this shoulder is greater than on the smaller side, which helps maximize the opening of the crack and its active penetration deep into the massif.

Появление трещин наблюдалось через 45-65 мин, после заливки шпуров НРС при комфортных температурных условиях (25-30^оС). Скорость распространения трещины 0,3-0,5 м/ч. Ширина трещины в месте ее первоначального появления составила 15-20 мм.Occurrence of cracks was observed after 45-65 minutes after casting drilling LDC at comfortable temperature conditions (25-30 ° ^C). The crack propagation velocity is 0.3-0.5 m / h. The width of the crack at the site of its initial appearance was 15–20 mm.

Предлагаемый способ отделения блоков позволил увеличить шаг между остальными шпурами, определяемый по формуле
R 2r

K введя коэффициент К, равный 1,5-2,5 (в формуле R расстояние между шпурами, r радиус шпура, p развиваемое давление НРС, МПа, σ_p предел прочности породы на растяжение, МПа). Это сократило число пробуриваемых шпуров, число закладочных пластин и уменьшило расход НРС, не ухудшая при этом качество откалываемых поверхностей блока и массива.The proposed method of separating blocks allowed to increase the pitch between the remaining holes, determined by the formula
R 2r

K by introducing a coefficient K equal to 1.5-2.5 (in the formula R, the distance between the holes, r is the radius of the hole, p is the developed pressure of the LDCs, MPa, σ _{p is the} tensile strength of the rock, MPa). This reduced the number of drilled holes, the number of stowing plates and reduced the consumption of LDCs, without compromising the quality of the chipped surfaces of the block and array.

Таким образом, использование предлагаемого метода отделения блоков значительно ускоряет процесс трещинообразования благодаря созданию зон концентрации разрушающих усилий в местах учащенных шпуров, что позволяет получать блоки с качественной поверхностью откола. Thus, the use of the proposed method of separating blocks significantly accelerates the process of crack formation due to the creation of zones of concentration of destructive forces in the places of frequent holes, which allows you to get blocks with a high-quality spall surface.

Claims

METHOD FOR SEPARATING BLOCKS FROM ARRAY, including drilling boreholes along the line of the intended spalling, installing filling plates oriented in the breakaway line therein, filling the boreholes with a substance that expands upon hardening, characterized in that the boreholes are drilled along two intersecting spalling lines and in an angled hole located at the intersection of the spall lines, the backfill plate is installed perpendicular to the diagonal plane of the block to be split off, with at least two first holes along one of the spall lines and the last two along the other a hole, starting from the free planes of the array, is drilled from one another at a distance L (0.2 0.5) l, where l is the distance between the remaining holes, m