Методы статического разрушения горных пород и принципы гидравлического раскалывания
Методы статического разрушения горных пород и принципы гидравлического раскалывания
Статическое разрушение горных пород применяется в тех случаях, когда традиционные взрывные работы ограничены пределами вибрации, наличием близлежащих зданий, требованиями к уровню шума или требованиями безопасности. Оно широко применяется при выемке грунта под фундамент, удалении бетона, резке горных пород, подготовке к горным работам и сносе городских зданий.
Один из традиционных статических методов использует расширяющиеся демонтажные материалы. Эти материалы обычно основаны на минеральных соединениях, таких как оксид кальция и силикатные компоненты. После добавления воды смесь подвергается реакции гидратации. По мере затвердевания и расширения материала внутри предварительно просверленных отверстий он создает давление на окружающую породу или бетон. Когда давление превышает предел прочности материала на растяжение, образуются трещины, которые постепенно расширяются.
Этот метод требует тщательной подготовки. Материал следует хранить в сухом месте и смешивать только по мере необходимости. После смешивания его следует заливать в чистые скважины в течение рекомендуемого рабочего времени. Ориентация скважины имеет значение: вертикальные скважины можно заполнять непосредственно, в то время как для горизонтальных или наклонных скважин может потребоваться более густая смесь и соответствующая герметизация. Наличие воды в скважине может потребовать защитных мер, а слишком сухие стенки скважины могут нуждаться в легком увлажнении для поддержания гидратации.
Температура также влияет на реакцию. В холодную погоду теплая вода и теплоизоляция могут способствовать образованию трещин. В оригинальной статье отмечается, что образование трещин может происходить в течение нескольких часов, причем время зависит от температуры, состояния материала, конструкции скважины и свойств породы или бетона.
Гидравлические камнедробилки используют другой принцип. Гидравлический силовой агрегат подает масло под высоким давлением к раскалывающему инструменту, вставляемому в пробуренное отверстие. Внутренний гидравлический цилиндр выталкивает раскалывающие элементы наружу, прикладывая усилие изнутри горной породы. Поскольку горные породы и бетон, как правило, гораздо слабее на растяжение, чем на сжатие, внутреннее раскалывающее усилие может создавать контролируемые трещины вдоль запланированного направления.
Гидравлическое раскалывание может быть ценным методом там, где подрядчикам необходимы предсказуемые линии разлома, снижение вибрации и контролируемое удаление твердого материала. Однако реальная производительность зависит от условий на площадке, включая прочность породы, наличие естественных трещин, диаметр скважины, расстояние между скважинами, несущее оборудование, гидравлическую мощность и опыт оператора.
При использовании любого из методов планирование проекта должно включать в себя площадку для проведения испытаний. Подрядчики должны подтвердить необходимое направление трещин, расстояние между ними, глубину, ожидаемое время цикла, меры безопасности и потребности в вторичном разрушении до начала полномасштабных работ. Заявленные производителем характеристики должны быть проверены с помощью технических характеристик оборудования, полевых демонстраций и аналогичных долгосрочных проектов.
Статическое разрушение горных пород — это не единая технология. Расширяющиеся агенты и гидравлические разделители предназначены для разных условий эксплуатации, но оба могут использоваться при не взрывных работах по выемке грунта, если они правильно подобраны, безопасно эксплуатируются и соответствуют типу горной породы и целям строительства.
