Zastosowanie elektrohydraulicznego sposobu kruszenia skał
Optymalizacja procesu kruszenia skał wymaga dokładnego poznania mechanizmu wzajemnego oddziaływania systemu ładunek - otoczenie, które uwzględniałoby z jednej strony właściwości ośrodka, a z drugiej możliwości i metody kierowania parametrami mechanicznego impulsu w celu osiągnięcia wartości optymalnych. Współczesne teorie dotyczące mechanizmu kruszenia skał oparte są na założeniu, że proces ten składa się z dwóch stadiów: dokrytycznego - prowadzącego do zapoczątkowania powolnej reakcji powstawania mikropęknięć oraz krytycznego - wywołującego lawinowy wzrost ilości mikropęknięć.
W pierwszym stadium rozwój pęknięć związany jest z ruchem i wzajemnym oddziaływaniem mikrodefektów punktowych (dyslokacji), co prowadzi do wykształcenia się mikroszczelinowatosci.
Zgodnie z teorią Gryfitsa, warunkiem koniecznym zapoczątkowania kruszenia jest powstanie dostatecznie dużego pęknięcia, aby proces stał się autokatalicznym. Jednakże wiadomo, że przy nagłym obciążeniu występuje określony okres inkubacyjny, niezbędny dla wzajemnego oddziaływania mikrodefektów punktowych. Jeśli czas obciążenia będzie mniejszy od tego okresu, to kruszenie skały wystąpi tylko przy naprężeniach równych lub większych od jej teoretycznej wytrzymałości (l02 - l03 GPa). Takie ciśnienie w realnych warunkach obciążenia jest praktycznie nieosiągalne. Dlatego też w celu efektywnego kruszenia skały, należy dążyć do tego, aby czas obciążenia był dłuższy od okresu inkubacyjnego.
W procesach o szybkich przebiegach, wzrost mikropęknięć przy wystarczającej energii zachodzi równomiernie w całej objętości a liczba powstających ognisk kruszenia zwiększa się wraz ze wzrostem szybkości ich przepływu. Powstają warunki sprzyjające miażdżeniu skały w strefie bezpośredniej ładunku. Przy obciążeniach powolnych przemieszczanie dyslokacji przebiega wzdłuż głównych linii tarcia (poślizgów), zgodnie z wyraźnie wykształconą strukturą niejednorodności skały lub obecnością mikrodefektów punktowych. Taki mechanizm prowadzi często do powstawania brył niegabarytowych. Właśnie w tych uwarunkowaniach widoczna jest rola optymalizacji detonacyjnych charakterystyk materiałów wybuchowych (MW), spełniających wymagany mechanizm kruszenia lub deformacji obiektu pod działaniem obciążenia.
Przedstawione wyżej fakty pozwalają wysunąć wniosek, że opracowanie optymalnych metod kruszenia masywu skalnego może odbywać się według następujących kierunków:
• optymalizacja parametrów (amplitudy i czasu) fal uderzeniowych w celu przestrzennego rozwoju stref kruszenia, w pierwszej kolejności optymalizacja prędkości obciążenia jako środka sterującego ruchem mikrodefektów dla kierowania procesami rozwoju pęknięć;
(…)
… wartość 3*109 Pa, a prędkość rozszerzania się ścianki kanału może wynosić 1500 ms-1. Warunki takie zapewniają tworzenie się w otaczającym środowisku intensywnych fal ściskających.
Inicjacja wyładowań zachodzi zwykle poprzez przebicie elektryczne przerwy między elektrodami (szczeliny iskrowej) pod wpływem przyłożonego do elektrod wysokiego napięcia rzędu 100 kV. Mechanizm przebicia pod wpływem wysokich napięć sprowadza się do powstawania i rozwoju szeregu wyładowań wstępnych, prowadzących do zamknięcia przez jedno z nich przerwy między-elektrodowej. Dla powstania wyładowań konieczne jest, aby potencjał pola elektrycznego na powierzchni elektrody, przewyższał wielkość progową rzędu kilkudziesięciu kV na centymetr.
Wzbudzenie fali uderzeniowej w wodzie z wykorzystaniem elektrohydraulicznego efektu…
… wewnętrznych 3 do 5,5 mm umieszczano pomiędzy elektrodami, a inicjację wyładowania przeprowadzano za pomocą mostka z drutu lub przebicia wysokonapięciowego.
Skład komponentów energetycznych dodatków przedstawiono w tablicy l. tabela
Azotan amonu (AA) stanowił w mieszaninach utleniacz, a paliwo stanowiły: sulfoniany wapnia, grafit, polietylen (PE), aluminium i asfalt. Grafit w tym przypadku był również przewodnikiem prądu.
Analiza danych z doświadczeń pozwala wysunąć następujące stwierdzenia. W jednym z doświadczeń czas narastania impulsu ciśnienia w odległości 30 cm wynosił 7,5 μs (wzrost o l ,5-raza w porównaniu z kontrolnym) maksymalne ciśnienie impulsu wynosiło 2,9 MPa, tj. mniej niż w doświadczeniu kontrolnym. Jednakże ogólnie czas narastania, czas trwania impulsów i ich „napełnianie", (tj. ogólna…
… sulfonianu wapnia, grafitu, polietylenu, aluminium i asfaltu pokazuje, że największy przyrost energii wyładowania dają dodatki z udziałem aluminium, polietylenu i asfaltu. Przykładowo przy dodaniu zestawu AA/Al 93/7 o masie 0,6g energia pulsacji pęcherza powietrznego wynosiła 788 J, w stosunku do 144 J w doświadczeniu kontrolnym (przyrost 5,5-krotny). Energia akustyczna fal ściskających wynosiła…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)