ОПУБЛИКОВАННЫЕ СТАТЬИ

Please reload

ПРИМЕНЕНИЕ ШПУРОВЫХ ГАЗОГЕНЕРАТОРОВ ДАВЛЕНИЯ НА КАРЬЕРАХ БЛОЧНОГО КАМНЯ 

Заметное увеличение объемов строительных работ в России за последние годы привело к повышению спроса на природный облицовочный камень, а в условиях ограниченного количества разрабатываемых месторождений камня высокой декоративности — к потребности в «щадящих» ресурсосберегающих технологиях его добычи. В связи с этим Научно-Производственный Коллектив "Конверсионные технологии" (НПК "Контех") проводит работы по созданию и внедрению новых пиротехнических недетонационных средств добычи блочного камня как альтернативы механическим методам (буроклиновой, баровое и алмазно-канатное пиления, терморезка и другие) и буровзрывному способу добычи с использованием детонирующего шнура, дымного пороха, эластичных трубчатых зарядов ЗЭТ («Гранилен»), шланговых за¬рядов ЗША-14(23), патронированных зарядов «Фор¬сит» (К-трубки). зарядов мягкого взрывания ЗМВ завода «Искра» и т. п.


Эти технологии характеризуются либо низкой производительностью и ограниченной областью применения (механические методы), либо негативным воздействием взрывов бризантных ВВ на около- шпуровой слой массива и блока природного камня, снижающим выход товарных изделий.


Результатом работ по поиску альтернативных средств добычи камня, объединяющих положительные стороны механических и взрывных способов, стало создание конструкций и составов газогенераторов давления шпуровых (ГДШ) по ТУ 7275-002- 46242932-2002, которые успешно применяются в России и за рубежом. Состав ГДШ и технология его применения защищены четырьмя патентами РФ, принадлежащими ООО «НПК «Контех». Разрешением Госгортехнадзора России № РРС 04-11424 от 12.03.2004 г. ГДШ допущены к постоянному приме-нению для откола монолитов и блоков при добыче природного камня.


ГДШ состоит из пластмассового цилиндрического пенала диаметром 18-30 мм и длиной 100-600 мм; порошкообразного окислителя с технологически¬ми добавками; электропускового устройства и дизельного топлива, вводимого в окислитель непосредственно на месте проведения добычных работ (рис. 1).


В соответствии с ГОСТ 19433-88 пеналы с окислительной композицией без горючего относятся к грузам 5-го класса опасности, подкласса 5.1. При перевозке на одном транспортном средстве, количестве окислительной композиции в каждом пенале не бо¬лее 1000 г и массе брутто каждой упаковки не более 30 кг ГДШ относятся к неопасному грузу в соответствии с «Правилами перевозки опасных грузов автомобильным транспортом» и ДОПОГ издания 2003 г. (ECE/TRANS/160 — UN 1479 LQ 12). Согласно информационному письму № 37/13-3038 от 13.07.2004 г. экспертно-криминалистического центра МВД РФ ГДШ-200-32 и УЭВ не являются взрывными устройствами.


ГДШ обладает способностью создавать динамическое давление газов только в замкнутом пространстве шпура, плотно заполненного песком (рис. 2). Полная идеальная работоспособность состава ГДШ — 3200 кДж/кг, кислородный баланс при горении — минус 5 %, температура вспышки — 300-350 °С. Объем газообразных продуктов сгорания ГДШ при нормальных условиях составляет около 400 л на 1 кг состава. Основные продукты горения — С02 и Н20 (водяные пары). Применение ГДШ для добычи блочного камня в карьерах является безопасным в токсикологогигиеническом отношении, что подтверждено заключением НИИ «Гигиены, профпатологии и экологии человека» (г. Санкт-Петербург). Благодаря герметичному пластмассовому корпусу ГДШ надежно работают в обводненных шпурах. Следует отметить, что темп нарастания давления в шпуре под¬дается плавному регулированию введением в окислитель разного количества горючего, что позволяет учитывать конкретные горно-геологические условия карьеров и физико-механические свойства добываемого камня. Отличительной особенностью является переход скоростного горения состава в условиях шпура в спокойное горение со скоростью око¬ло 1 мм/с при падении давления в связи с образованием трещины откола.


В процессе испытаний и отработки методик применения ГДШ на месторождениях России, Украины, Казахстана и Черногории были проведены отрывы блоков и монолитов различных объемов — от 3-4 до 1200 м3. При этом длина шпуров варьировалась от 1,5 до 6 м, а глубина заходки достигала 10 м. Единовременно инициировали до 850 ГДШ.


В течение 1999-2007 гг. в ООО «НПК «Контех» были проведены широкие теоретические исследования механизма и энергетики действия пиротехнических составов ГДШ как нового технического средства добычи блочного камня, по результатам опытных взрывов установлены эмпирические зависимости для расчета оптимальных схем размещения зарядов ГДШ, разработана методика с рекомендациями и указаниями по их рациональному использованию в различных горногеологических условиях. Количество патронов на один шпур определяют, исходя из того, чтобы промежутки между ними были не более высоты блока и не превышали 1,3-1,4 м. В отдельных случаях расстояние между зарядами можно увеличить при условии чередования шпуров с разреженным и нормальным расположением патронов ГДШ. Расстояние от устья шпура до последнего патрона должно быть 0,7-1 м. При высокой трещиноватости массива количество патронов в шпуре увеличивают (уменьшают средний номинал газогенераторов). Патроны по шпуру распределяют с увеличением номинального заряда от устья шпура к его дну (за исключением крайних шпуров со стороны свободного фланга) с целью создания вектора перемещения, облегающего последующую разработку блока. Если заряд шпура не кратен патронам ГДШ имеющейся номенклатуры, можно чередовать шпуры с большим и меньшим зарядом при соблюдении среднего расчетного значения заряда. В общем случае желательно размещать газогенераторы в соседних шпурах со сдвигом в шахматном порядке, чтобы более равномерно нагружать плоскость отрыва.


Следует отметить некоторые общие принципы и приемы, определяемые свойствами ГДШ и используемые специалистами в своей работе. Так, применение при зарядке большего количества ГДШ меньшего номинала предпочтительнее, так как позволяет за счет более синхронного и равномерного нагружения получать ровный откол и зачастую экономить расход патронов ГДШ (по суммарной навеске). При этом нужно учитывать уникальную особенность ГДШ: поскольку это пиротехническое средство местного приготовления, то в зависимости от ситуации имеется возможность корректировать энергетику и динамику горения ГДШ путем уменьшения дозировки горючего с окислителем, по сравнению со стандартным, до двух раз. Этим достигается примерно пропорциональное снижение энергетики ГДШ при одновременном повышении скорости го¬рения его состава. Такой прием может быть полезным при необходимости ровного откола сравнительно тонких слоев камня, когда линия наименьшего сопротивления весьма мала, а патронов с малой номинальной навеской не хватает. Забойка шпуров также оказывает влияние на качество откола. Если в глубине массива забойка может быть не слишком плотной, то забойка устья шпура должна быть весьма плотной, чтобы исключить «прострел» и преждевременную разгрузку давления всего шпура. В отдельных случаях, например при пассировке блоков, используют распределяющую давление забойку шпуров путем заливки в шпур вместе с забоечным материалом воды, создающей гидравлическую среду. Количество воды подбирают таким образом, что¬бы около 0,5 м от устья шпура можно было забить сухой забойкой (без воды). Нижняя часть шпуров (недобур 15-20 см) забивают плотно сухой забойкой на 25-30 см во избежание откола нижней части блока. Таким приемом давление газов от одного патрона ГДШ перераспределяется почти на всю длину шпура, обеспечивая более ровный откол и экономию расхода ГДШ.


ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Месторождения природного камня исключительно разнообразны по горногеологическим условиям, физико-механическим свойствам пород, характеру естественной трещиноватости и т. д. Кроме того, в зависимости от конъюнктуры рынка природного камня могут решаться разные задачи — от производства и продажи крупных блоков до камнеобработки и изготовления крупных, средних и мелких изделий. В связи с этим для обеспечения эффективной технологии добычи камня, в том числе с применением ГДШ, необходимо предварительное проведение экспериментальных (опытно-промышленных) работ на каждом конкретном карьере. 

© 1998  Россия, Санкт-Петербург, ООО "НПК Контех"

ПОИСК ПО САЙТУ

+7 (812) 719-63-64

+7 (921) 997-67-89

contec.spb@yandex.ru