Способ разрушения горных пород иустройство для его осуществления

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 130779 (21) 2797621/22-03 Е 21 С 37/18 с присоединением заявки Нов Государственный. комитет СССР ио делам изобретений и открытий(5 З) УДК 622.243. .94(088.8) Дата опубликования описания 150581. Н. И. Андриенко, В. Н. Захаров, Н. В. Нестеров, В.ф. Ннстратов, А.ф. Рябов и Ю.И.Протасов осковский ордена Трудового Красного 3институт 1 аявителнетс(54 ) СПОСОБ РАЗРУШЕНИЯДЛЯ ЕГО О ЫХ ПОРОД ИСТВЛЕНИЯ о ином напряжевслвдствие ытне разрядом гой (перемвнн омекутка по и обенно ухудша ения канапа Изобретение относится к горной промышленности, а именно к способам и устройствам комбинированного разрушения горных пород, и может быть использовано при отбойке горных пород от массива и проходке горных выработок,Известен способ разрушения горных пород электрическим током, подводиьюм с помощью электродов, вводимых в контакт с породой и расположенным один от другого на расстоянии, достаточном для образования электропроводящего канала в межзлектродном проме" жутке. При реализации этого способа электроды размещают на,поверхности 15 разрушаемой породы на расстоянии, при котором отсутствует перекрытие разряда по поверхности породы и происходит заглубление канала пробоя 1,Недостатками данного способа яв ляется низкая эфФективность разрушения горных пород, при больших межэлектродных промежутках (порядка одного метра) и повьыении (порядка 300 кв) че 25 во происходит перекрили электрической ду ов напряжение) этого пр о верхности породы. Осются условия заглубл 30 пробоя, если на поверхности породы имеются электропроводящие включе" ния или эта поверхность сложена из диэлектрических включений массивнойтекстуры, В этом случае исключить перекрытие разряда по поверхности практически невозможно, Если произошло перекрытие межэлектродного промежутка, то электропроводность поверхности возрастает в несколько раз и дальнейшие разряды проходят через след первого разряда, увеличивая егопроводимость.Указанные выше недостатки способа в полной мере относятся к устройству для его осуществления, выполненному в виде двух электрод в размещенных на поверхности разрушаемой породы, Кроме того, при увеличении расстояния между электродами до величины напряженности поля Е евр где Е - напряженность поля между электродами; Е - напряженность поля при которой происходит перекрытие мвжэлектродного промежутка п воздуху, перекрытие разрядом или электрической дугой мвжэлектродного промежутка не происходит, но и отсутствует пробой породы, что приво" дит к отсутствию отбойки горной по 8299 31роды, снижению производительности и росту энергоемкости разрушения.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ разрушения горных пород путем электро- динамического воздействия на породу, который осуществляют устройством для разрушения горных пород, включающим раму с электродами, которые установлены с возможностью продольного и поперечного перемещения 2Однако эффективность разрушения горных пород остается низкой, так как часто между электродами находятся породы приблизительно одинакового электрического сопротивления и тогда, при подаче импульса электрической энергии, она выделяется на нескольких парах электродов, что приводит к ее длительному выделению (растеканию) без электродинамического разрушения горной породы. Эффективность разрушения резко снижается, возрастает энергоемкость и себестоимость разрушения.Цель изобретения - повышение эффективности разрушения за счет предварительного ослабления породы.Укаэанная цель достигается тем, что на горную породу воздействуют инфракраснымизлучением, определяют месторасположение и величину трещин, а электродинамическое воздействие осуществляют в места наибольшей трещиноватости. Устройство для разрушения горных пород снабжено нагре-. вателями инфракрасного излучения и акустическими датчиками контроля трещиноватости, при этом нагреватели установлены на раме, а между электродами и нагревателями смонтирован экран.Нафиг. 1 изображено предлагаемое устройство, вид сбоку; на фиг. 2 то же, вид сверху, на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2.Устройство для осуществления способа разрушения горных пород имеетнесущую раму 1 и расположенные наней нагреватели инфракрасного излучения 2. (см.фиг, 1-3), экран 3 размещен между последним рядом. нагревателей 2 и электродами 4, которыеустановлены с возможностью продольного и поперечного перемещения относительно рамю 1. Через проходнойизолятор 5 подводится кабель для питания электродов 4, на которых установлены датчики б акустического контроля, весь этот узел подвешен к диэлектрическому ползуну 7 с поперечными относительно раьы 1 вырезами,который,в свою очередь, размещен надиэлектрических направляющих 8 спродольными вырезами, укрепленнымина опорных изоляторах:9., В переднейчасти устройства межцу нагревателями 2 размещены колеса 10, удерживающие раму 1 с нагревателями 2на заданном расстоянии от поверхности горной породы, Разрушенная горная порода сразу подбирается съемнымковшом 11, который закреплен на раме 1.Устройство работает следукщим образом,Устройство устанавливают на поверхность породы, включают в сеть нагреватели 2, выводят их на заданныйтемпературный режим и после двухминутного прогрева(в среднем) поверхностипороды начинают двигать его в направлении разрушения со скоростью, позволяющей облучать новые участки поро 15 ды не менее двух минут. Электроды 4с акустическими датчиками 6 имеют возможность продольного перемещения относительно рамы 1, что позволяет установить наибольшую трещиноватость поро 20 ды .на облученной поверхности. Электроды 4 останавливают и на них подаютимпульс электрического тока с пробивной напряженностью, достаточной дляполяризации механических дефектов ипробоя канала на некоторой глубине.Выделяющаяся в канале пробоя импульсная электрическая энергия осуществляет динамическое отделение разрушеннойпороды от массива, которая и грузится в ковш 11. Установленный междунагревателями 2 и электродами 4экран 3 предохраняет нагреватели отмеханических ударов горной породы,разрушенной электрическими импульсами, Скорость перемещения устройствавыбирается в соответствии с заданнойпроизводительностью отбойки, причемучитывается необходимость нагревапороды в течение определенного времени, чтобы создать некоторую толщину40 прогретого слоя, Таким образом, способ разрушения горных пород включаетследующие операции, производимыев указанной последовательности: 1 -предварительное воздействие на поро 45 ду инфракрасным излучением, 2 - определение месторасположения и величины трения, образованных в результате 1-й операции, 3 " электродинамическое воздействие на породу дляее отделения от массива, причемэто воздействие осуществляют в местах наибольшей трещиноватости.При этом имеет место следующаяфизическая сущность разрушения.В результате местного нагревапо площади и на некоторую глубину,зависящую от теплопроводности породы, возникают сжимающие термические напряжения с максимумом по периметру площади нагрева и растягиваю 60 щие на контакте прогретой породына некоторой глубине с нагретой, причем вектор растягивающих напряженийнаправлен перпендикулярно нагретойповерхности горной породы. Возникаю 65 щие термические напряжения достигаютсоответствующего предела прочности горной породы, возникают трещины различной ширины, в том числе и направленные вглубь породы и образукщие заколы, образуются каверны из-за испарения и плавления низкотемпературных включений, Все эти нарушения приводят к потере прочности горной породой, но отделения разрушенной породы от массива не происходит из-за трения возникающих отдельностей по границам трещинОНаибольшее скопление трещин обнаруживают при продольном перемещении электродов с датчиками по наименьшей величине скорости продольных акустических волн, 15При наложении импульсного электрического поля на электроды и создании некоторой напряженности поля борта трещин и других механических дефектов поляризуются и возникающие Що заряды накапливаются во время импульсного электрического разряда на указанных дефектах и создают собственный потенциал, величина которого может составлять 80-90, от величины наложенного поля.Пробой дефектов происходит не по поверхности породы, где ширина тре - щин наибольшая, а на некоторой глубине, которая. может достигать до В/3, где Ф - расстояние между электродами. Скопившиеся заряды создают поле, достаточное для пробоя сузившейся трещины. Пробой трещин и других дефектов на,глубине приводит к снижению электрического сопротивления или потере электрической прочности объема горной породы, которая становится меньше, чем сопротивление поверхности. Это создает благоприятные условия для развития канала 40 пробоя на укаэанной глубине с выделением в нем импульсной электрической энергии и динамического отделения ранее ослабленной инфракрасным излучением горной породы от массива,Поскольку процесс нагрева и определения месторасположения и величины трещин осуществляется на большой площади непрерывно, а импульсы электрического тока накладываются с частотой до 1 Гц, то процесс разрушения практически непрерывен, что создает объективные условия для применения его при поточной технологии.формула изобретения1. Способ разрушения горных породпутем электродинамического воздействия на породу, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повыаенияэффективностиразрушения за счеТпредварительного ослабления породы,на горную породу воздействуют инфра-.красным излучением, определяют месторасположение и величину трещин, а,электродинамическое воздействие осуществляют в места наиббльшей трещиноватости.2, Устройство для осуществления .способа по п.1, включакщее раму сэлектродами, которые установлены свозможностью продольного и поперечного перемещения, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что оно снабжено нагревателями инфракрасного излучения иакустическиьы датчиками контролятрещиноватости, при этом нагревателиустановлены на раме, а между электродами и нагревателями смонтированэкран.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 341944, кл. Е 21 С 37/18 1970.2. Авторскоесвидетельство СССРЕ 21 С 37/18, 1973,829931 Составитель О. СерегинаТехред Ж.Кастелевич Коррек Цом актор Н.Роми каэ 2727/18 ВНИТираж 627 ПодписноеИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035,. Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/ 5 П "Патент", г. Ужгород Проектная Фил