способ разрушения горнях пород

Формула изобретения

СПОСОБ РАЗРУШЕНИЯ ГОРНЯХ ПОРОД, включающий нагрев горной породы в поле стоячей электромагнитной волны посредством генератора и экрана, отличающийся тем, что стоячую электромагнитную волну формируют в поверхностном слое породы посредством закороченной двухпроводной линии.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности, в частности к области разрушения горных пород, в том числе для разрушения подобных материалов (бетона, мерзлого грунта и др.).

Аналогами для данного способа являются высокочастотный (ВЧ) и сверхвысокочастотный (СВЧ) способы разрушения горных пород, например разрушения диэлектрическим нагревом, СВЧ-нагревом, в том числе разрушение породы в поле стоячей электромагнитной волны [1]

В аналогах электромагнитная энергия подводится к породе, концентрируется в некотором объеме, который нагревается и при тепловом расширении разрушает окружающую породу.

Прототипом является способ разрушения породы в поле стоячей электромагнитной волны [2] заключающийся в том, что в кусок породы с одной стороны вводят электромагнитную волну, а с противоположной стороны куска породы устанавливают металлический отражающий экран так, чтобы в куске породы образовалась свободная стоячая волна.

В пучностях стоячей волны порода быстро нагревается и расширяется, что разрушает кусок породы. Поскольку в куске образуется несколько пучностей, то кусок дробится мелко.

Недостатком прототипа является то, что применить свободную стоячую волну можно только в кусках породы из-за того, что нужно установить экран, что в массиве породы невозможно.

Если волна бегущая, то требуются время и энергия для формирования нагретого объема, т.е. этот процесс связан с потерями энергии и снижением производительности.

Цель изобретения разрушение породы в массиве, снижение энергоемкости, повышение производительности.

Для отбойки породы от массива двухпроводную линию помещают на поверхности массива устанавливают в ней стоячую волну (связанную).

На фиг.1 изображено устройство для реализации предлагаемого способа; на фиг. 2 сечение А-А на фиг.1,

На чертеже показаны: генератор 1 электромагнитных волн, двухпроводная линия 2, пучности 3 стоячей волны, нагретый объем 4 породы, отбитый объем 5 породы, питающий коаксиальный кабель 6, связки 7 закоротка 8, массив 9 породы, узел 10 стоячей волны.

Двухпроводная линия выполнена в виде двух гладких медных гибких проводов диаметром 5 мм в виде пучка медных проволок диаметром 0,2 мм. Провода соединены между собой полиэтиленовыми связками так, чтобы расстояние l между проводами оставалось постоянным.

Это расстояние l определено как l E/B, где Е амплитуда напряженности электрического поля электромагнитной волны (кВ/м); В пробивная напряженность по поверхности породы (В 400 кВ/м). Например, для генератора мощностью 100 кВт установлено l 0,25 м, Длина двухпроводной линии 1,5 м.

Двухпроводную линию помещали на поверхность массива гранита, подключали коаксиальным кабелем к генератору и, перемещая закоротку, устанавливали стоячую волну в этой линии.

Стоячая волна содержала 3 пучности.

Разрушение начинается в области пучностей кусками размером (3-10)х(5-12)х(5-7) см³, т. е. плитками вытянутой формы, причем со временем размер плиток увеличивается.

Энергоемкость разрушения составила 20-30 кВт х ч/м³. За 2-3 мин в забое под линией образуется траншея глубиной 15-20 см, шириной до 30 см, длиной 1,3 м.

Установлено, что целесообразно перемещать двухпроводную линию по забою периодически, через 3-4 мин. Плотный контакт линии с породой необязателен, но целесообразно приближать линию к забою. Эту линию можно применять для разрушения негабаритов, для размораживания мерзлого грунта.

Основное преимущество этого способа по сравнению с аналогами и прототипом заключается в том, что связанная электромагнитная волна "привязана" к двухпроводной линии в отличие от бегущей волны, которая уходит в массив, и лишь со временем может образоваться (а может и не образоваться) нагретый объем, в котором концентрируется энергия, однако управлять этим процессом трудно в отличие от связанной стоячей волны в двухпроводной линии.

Аналогично размораживают мерзлый грунт. При разрушении негабаритов двухпроводную линию помещают на разрушаемый негабарит.

Технико-экономическая эффективность решения заключается в большей производительности, снижении энергоемкости, улучшении дробления породы. Опыт показывает, что снижение энергоемкости составляет 30-40% а повышение производительности на 50-85% за счет уменьшения времени на вспомогательные операции.