EA025283B1

EA025283B1 - Система для раздробления (подрыва-разрывания-расщепления) скальной породы и бетона

Info

Publication number: EA025283B1
Application number: EA201300685A
Authority: EA
Inventors: Сами Абдулрахман А. Албакри; Юсуф Васфи Озалп
Original assignee: Рок Брейкинг Текнолоджи Ко (Роб Тек) Лтд.
Priority date: 2010-12-17
Filing date: 2010-12-17
Publication date: 2016-12-30
Also published as: SI2651855T1; AU2010365407A1; RS55116B1; CY1117966T1; US9261342B2; EP2651855A1; ES2589589T3; CN103347839B; EP2651855B1; AU2010365407B2; HRP20161058T1; US20150040788A1; SMT201600297B; PT2651855T; PL2651855T3; ZA201304352B; CN103347839A; EA201300685A1; HUE030360T2; DK2651855T3

Abstract

Настоящее изобретение относится к системе раздробления, включающего подрыв, разрывание, расщепление скальной породы и бетона и твёрдых горных пород. В настоящем изобретении смесь химических реактивов, активируемая с помощью электронной/электрической системы для раздробления (подрыва-разрывания-расщепления) скальной породы без создания любых ударных волн, разлета осколков горной породы, вибрации и без образования опасных вредных газов и не имеющих вредного воздействия или причинения вреда человеку или живым организмам, содержит хлорат калия в соотношении 55-70% от веса смеси, сахар или лактозу, или крахмал, или их любую комбинацию в соотношении 15-35% от веса смеси, борный ангидрид (ВО) в соотношении 5-10% от веса смеси и тетраборнокислый натрий (буру) (NaBO∙10НО) в соотношении 3-5% от веса смеси.

Description

изобретение относится к системе раздробления, включающего подрыв, разрывание, расщепление скальной породы и бетона и твёрдых горных пород. В настоящем изобретении смесь химических реактивов, активируемая с помощью электронной/электрической системы для раздробления (подрыва-разрывания-расщепления) скальной породы без создания любых ударных волн, разлета осколков горной породы, вибрации и без образования опасных вредных газов и не имеющих вредного воздействия или причинения вреда человеку или живым организмам, содержит хлорат калия в соотношении 55-70% от веса смеси, сахар или лактозу, или крахмал, или их любую

комбинацию в соотношении 15-35% от веса смеси, борный ангидрид (В2О3) в соотношении 5-10%

от веса смеси и тетраборнокислый натрий (буру) (ЫагВдОт-ЮНгО) в соотношении 3-5% от веса смеси.

025283 B1

025283

Область применения

Настоящее изобретение относится к контролируемо расширяющимся набухающим химическим реактивам (КНХР) и системе их активации. В настоящем изобретении смесь химических реактивов активируют с помощью полностью электронной/электрической системы для раздробления (подрыва-разрывания-расщепления) скальной породы и бетона и твердых горных пород без создания любых ударных волн, разлета осколков горной породы, вибрации и без образования опасных вредных газов и не имеющих вредного воздействия или причинения вреда человеку или живым организмам.

Настоящее изобретение может быть использовано в областях строительства, горного дела, экскаваторных работ, карьерных разработок и т.п., а также всех других областях, в которых возникает необходимость в разрушении скал или бетона или, короче говоря, всех твердых пород/образований.

Изобретение разработано и предназначено для следующих областей техники:

дорожное строительство,

выемка котлованов под жилищное строительство,

разборка мостов, эстакад и работы строительного ремонта,

массовая выемка грунта,

карьеры по разработке штучного камня,

разрушение валунных камней,

разработка траншей и канав в скальных породах и твердых материалах,

проходка туннелей и шахтных стволов,

подводная выемка скальных пород бетона,

разрушение и разборка бетона и железобетона,

очистка закупоренных и засоренных силосов и открывание шурфов скважин,

обрушение внутренней полости скальных пород и бетона,

разрушение-обрушение и выемка всех типов твердых горных пород и структур,

выемка всех типов грунта и почв и структур почвы.

Предшествующий уровень техники

Из уровня техники известно несколько различных технологий раздробления (подрыва-разрываниярасщепления) скальной породы и бетона и твердых горных пород. Они разъясняются ниже.

1. Расширяющиеся растворы

Расширяющиеся растворы представляют собой смеси определенных химических соединений, используемых для взламывания скальных пород или бетона без создания любых ударных волн, разлета осколков горной породы или вибраций. Эти продукты используются с добавлением воды в определенной пропорции для получения веществ, подобных жидким строительным растворам, которые затем заливаются в пробуренные отверстия.

Эти растворы в основном являются смесями оксидов, таких как оксиды кальция, кремния, алюминия и т.п., и представляют собой композиции или смеси из неорганических и органических соединений. В качестве основных отличий и недостатков по сравнению с настоящим изобретением можно указать следующие:

предельное разрушающее (взламывающее) давление находится на уровне 600-1000 кг/см², которое является очень низким по сравнению последним в настоящем изобретении, составляющим минимально 4000-5000 кг/см²,

разрушающее воздействие имеет место спустя значительный промежуток времени (около 10-20 ч), так как реакции расширения происходит очень медленно,

количественное соотношение воды в смеси очень важно для исключения любого вида несрабатывания продукта,

для получения более хороших результатов расстояние между отверстиями должно быть очень близким (между 15-60 см). Следовательно, применение требует большого количества отверстий с ограниченной длиной отверстий,

продукт является неэкономичным, когда учитывается его количество на отверстие. Модель эффективного разрушения скальных пород требует экстремально высокого количества расширяющегося раствора, что очень сильно увеличивает затраты на разрушение скальных пород или бетона,

непрактично использовать такой продукт в серии применений для разрушения гигантских скальных пород.

2. Пиротехнические продукты для разрушения скальных пород

Пиротехническими продуктами для разрушения скальных пород являются химические смеси некоторых соединений (химические реагенты на основе нитратов и/или пероксидов), размещенные в патроне, использующие нитроцеллюлозный метательный заряд или запалы, или детонаторы для воспламенения для активирования системы. Обычно они обозначены как UN No. 0432 (пиротехнические продукты для технических целей) и 1.4S (класс опасных материалов/ боеприпасы стрелкового оружия).

Как правило, они требуют специальной сертификации и разрешений на ввоз, транспортирование, использование и хранение во многих странах и также требуют разрешения органов местной администрации на применение.

- 1 025283

В качестве основных отличий и недостатков по сравнению с настоящим изобретением можно указать следующие:

даже если они разработаны без учета положения о взрывчатых веществах вследствие их содержания и способов из воспламенения, в очень многих странах с ними все еще следует обращаться в соответствии с положением о взрывчатых веществах с ограничениями для пиротехнических продуктов во время всех стадий эксплуатации;

применение ограничено размерами патрона в смысле глубины и диаметра отверстия шурфа; использование в смесях соединений на основе нитратов связано с риском, если такие продукты (подобные удобрениям) применяются для целей терроризма; блоки, которые должны использоваться единовременно, ограничены размерами используемых воспламеняющих зарядов, картриджей и т.п.

3. Быстро вспенивающиеся (расширяемые) металлы Они представляют собой патроны для разрушения скальных пород, в которые помещены некоторые металлы (например, Al, CuO,...), превращающиеся в плазму, поступающую из источника очень высокого напряжения и/или специально сконструированных детонаторов, с конечным давлением, обеспечивающим разрушение скальных пород и бетона.

вследствие использования некоторых металлов, которые должны рассматриваться как сырьевые материалы взрывчатых веществ, и применения детонаторов, в которых имеются пиротехнические продукты, во многих странах требуется разрешение органов местной администрации на применение этих пиротехнических продуктов во время всех стадий эксплуатации;

эти продукты как правило являются дорогостоящими веществами, вследствие чего возрастает затраты на выемку скальных пород;

разрывная мощность является относительно очень низкой по сравнению с разрывной мощностью настоящего изобретения (1:5);

применение ограничено размерами патрона в смысле глубины и диаметра отверстия шурфа;

блоки, которые должны использоваться единовременно, ограничены их системой воспламеняющих

зарядов способом взрывания (например, 12-15 на запал/взрыв).

4. Дробилки скальных пород

Дробилка скальных пород представляет собой невзрывной инструмент, который обеспечивает возможность использования движущей силы. Устройство, заполненное картриджем с движущей средой, создает импульс давления в устройстве. Импульс давления передается посредством траектории движения в колонну несжимаемой жидкости (воды или геля), размещенную в предварительно пробуренном шурфе в скале.

во-первых, необходимо указать, что используемые патроны подобны тем, которые используются для нарезного оружия. Следовательно, требуется разрешение органов местной администрации на их импорт и применение. Во многих странах требуется лицензия и специальное разрешение для осуществления всех этих операций,

продукт предназначен для использования только для негабаритных валунов и секционных разборных бетонных блоков,

используемый для разрушения скалы инструмент ограничен объемом, который необходимо разрушить,

это очень дорогостоящая система для разрушения,

требуется вспомогательная среда для передачи давления, в основном, вода, заполняющая шурфы.

Даже если имеются мельчайшие трещины, вода вытекает, и устройство не может работать, невозможно активировать множество шурфов одновременно из-за принципов его использования.

5. Гидравлические пробойники для скальных пород

Они представляют собой механические системы (инструменты), предназначенные для разрушения скальных пород и бетона силой гидравлического давления. Система работает, в основном, на вырабатываемой гидравлической энергией мощности толкания стальных инструментов (поршней и клиньев), размещенных внутри пробуренных отверстий шурфов.

поскольку они являются механической системой, их невозможно непосредственно сравнивать с технологией настоящего изобретения,

всегда существует риск механических повреждений или прохода внатяжку поршней/ клиньев в

скальной породе, которое заканчивается остановкой операции раздробления,

требуется слишком много отверстий на единицу объема, в связи с чем технология является неэффективной,

предпочтительнее применяется для вспомогательных операций дробления (валунов, разбитого бе- 2 025283

тона и т.п.),

слишком много технологической оснастки и оборудования для перевозки и перемещения с места на место,

является относительно дорогостоящим оборудованием в смысле затрат на единицу объема по сравнению с системой настоящего изобретения.

6. Гидравлические отбойные устройства для скальных пород

Они представляют собой механические инструменты, используемые, в основном, в сочетании с экскаваторами и закрепленные к концу стрелы подъемного крана. Создаваемое гидравлическое усилие преобразуется в ударную нагрузку, и достигаемое разрывное давление может разрушить скальную породу и бетон.

являясь механической системой, создает постоянные повреждения в системе и машине, к которой закреплен,

является очень дорогостоящим способом разрушения скальных пород и бетона (косвенные затраты, возрастающие в зависимости от квалификации оператора, затраты из-за неисправности экскаватора, повреждения и замены взламывающих дробящих буров и т.п.),

разрывная мощность является низкой по сравнению с разрывной мощностью всех других химических технологиях,

создает сильный и постоянный шум в процессе разрушения и, следовательно, обычно вызывает раздражение в городах.

7. Ручные дробилки для скальных пород

Эти дробилки являются небольшими инструментами с воздушным, топливным или электрическим приводом. Как правило, они предназначены для мелких работ по разрушению скальных пород и бетона. Для каждой требуется оператор. Поскольку они являются механическим оборудованием, то часто выходят из строя, повреждаются и ломаются.

разрывная мощность является низкой по сравнению с разрывной мощностью всех других химических технологиях.

8. Взрывчатые вещества

Взрывчатые вещества, также называемые взрывчаткой, представляют собой вещество, которое содержит большое количество сохраненной энергии, которое может произвести взрыв, неожиданное расширение и распространение вещества при инициации, обычно сопровождаемое генерированием света, тепла, звука и давления. Подрывной заряд обычно измеряется количеством взрывчатого вещества.

Взрыв представляет собой вид спонтанной химической реакции (однажды инициированной), которая приводится в действие как сильно отрицательным изменением энтальпии (высвобождается много тепла), так и сильно положительным изменением энтропии (высвобождается огромное количество газов), идущих от реактивов к продуктам, в результате чего происходит очень термодинамически благоприятный процесс в дополнение к тому, что он является очень кинетически быстрым процессом.

Производственное оборудование и мощности должны строиться с высочайшей осторожностью для исключения чрезвычайных происшествий и потенциального риска. Кроме того, эти предприятия должны находиться на территории, расположенной очень далеко от строений, зданий и т.п.

К взрывчатым веществам применяются самые жесткие требования к транспортировке, хранению, применению и т.д., предъявляемые Организацией Объединенных Наций, Международной Ассоциацией Воздушного Транспорта и другими подобными международными организациями.

Почти все взрывчатые вещества запрещено транспортировать системой воздушных перевозок. Все другие виды транспортировки требуют специальных предупредительных мер по обеспечению безопасности и разрешений.

Взрывчатые вещества обычно очень чувствительны к воздействию тепла, трения, ударов, давления, одно или комбинация которых могут легко привести к взрыву.

Большинство из них является очень токсичными, даже если производят токсичные газы после применения.

Примерами некоторых взрывчатых веществ являются нитроглицерин, тринитротолуол (ТНТ), соединения на основе нитратов, Anfo (взрывчатая смесь нитрата аммония и дизельного топлива), нитроцеллюлоза, гексаген (RDX) и др.

Взрывчатые вещества инициируются с использованием детонаторов, которые содержат в составах

- 3 025283

некоторое количество взрывчатых материалов.

Скорость детонации (VOD) и давление скоростного напора взрывчатых веществ очень высоки и легко становятся опасными для человека и окружающей среды (VOD; 1500-9000 м/с/давления в сотнях атм. с).

Почти невозможно использование взрывчатых веществ в городах и пригородах.

В современном мире взрывчатые вещества являются источником неприятностей и представляют собой "головную боль" (в смысле хранения, транспортировки и т.п) с учетом международного терроризма.

Раскрытие изобретения, решаемая техническая проблема и задачи изобретения

Основной задачей настоящего изобретения является разработка системы раздробления (подрываразрывания-расщепления) скальной породы и бетона и твердых горных пород без создания любых ударных волн, разлета осколков горной породы или вибраций и без образования опасных вредных газов и не имеющих вредного воздействия или причинения вреда человеку или живым организмам.

Основные характеристики системы раздробления (подрыва-разрывания-расщепления) скальной породы и бетона и твердых горных пород, разработанной в настоящем изобретении, приводятся ниже.

Техническим результатом настоящего изобретения является получение всеохватывающей совокупной системы и технологии.

Технология (разработанная в изобретении система) является в целом свободной от какого-либо управления или ограничения во время производства-транспортировки-использования; эти ограничения/правила имеют особенное значение для всех типов взрывчатых веществ, пиротехнических продуктов, ракет и т.п.... и даже удобрений.

Отсутствуют любые компоненты, части, композиции, относящиеся к любых правилам или ограничениям, согласно которым они являются опасными продуктами подобными взрывчатым вещества, пиротехническим продуктам, ракетам и т.п.

Разрушение скальной породы и бетона становится очень безопасным и легким.

Все компоненты, части, оборудование, крепеж и т.п., входящие в систему, разработанную в настоящем изобретении, свободны от любого сорта жестких правил и ограничений.

Все компоненты и детали системы, разработанной в настоящем изобретении, свободны от любого сорта правил, наш продукт не требует каких-либо разрешений или лицензий для использования, транспортировки и хранения.

Изучение и использование системы, разработанной в настоящем изобретении, настолько легкое и простое, что персоны, не имеющие образования, могут быть обучены в течение нескольких часов для получения знаний того, как использовать продукт настоящего изобретения.

Отсутствуют любые ударные волн, разлет осколков горной породы, уровень вибрации незначителен.

Нет никакой опасности для окружающей среды во время транспортировки, хранения и применения.

Результаты достигаются очень быстро, в течение миллисекунд, заканчиваясь разрушением и обрушением скальных пород и бетона.

Не представляет никакой опасности

под воздействием давления продукт становится компактным,

под действием удара продукт совершенно выводится,

при пожаре продукт полностью сгорает и постепенно исчезает,

под воздействием напряжения продукт никак не реагирует, является не проводящим средством,

при контактировании с водой разлагается и теряет все свои технические характеристики,

при контактировании с маслами и нефтепродуктами разлагается и теряет все свои технические характеристики,

при контактировании с петролеумом и бензином разлагается, полностью сгорает и постепенно исчезает.

Это очень экономичная система почти для всех типов работ по сносу и обрушению скальных пород и бетона. Экономия возникает не только из-за продукта, но и косвенным путем вследствие того, что система очень проста, практична и гибкая.

Это заказной продукт, изготовленный по техническим условиям заказчика, в зависимости от параметров применяемые в системе необходимые смеси могут производиться в очень многих типоразмерах как по диаметру, так и по длине, в основном в объемной насыпной форме, полностью готовой для загрузки в приготовленные шурфы.

В зависимости от требований можно иметь достаточное количество смеси в системе в каждом шурфе для увеличения производительности.

Продукт может быть приготовлен даже на месте с учетом требований.

Система активации, которая является частью настоящего изобретения, приспособлена для управления и контролирования очень большим количеством забоев шпуров (например, 3000) для одновременного активирования шпуров. Поэтому производственная мощность является относительно высокой (приблизительно, 8000-10000 м³ в день).

- 4 025283

Система активации является уникальной в своем роде, она может быть охарактеризована как "система автоматического контроля, проводимого на рабочем месте", с помощью которой легко спроектировать, очертить и установить все шурфы в соответствии с программой выемки.

Уровень шума поддерживается в пределах 60-75 децибел, максимально. В то же время, важнейшим аргументом, касающимся уровня шума, является то, что независимо от того, каким бы ни был уровень шума (максимально, 80 децибел), продолжительность звукового пика составляет 50 микросекунд. Следовательно, не оказывается никакого постоянного воздействия на уши человека.

Разработанную в настоящем изобретении систему можно охарактеризовать как "технология раздробления скальных пород, которую вы можете переносить в вашем багаже".

Невозможно использовать систему, разработанную в настоящем изобретении, иначе, чем по ее главному назначению, в соответствии с регламентированными ограничениями, которыми являются правильные и точные размеры шурфа (по диаметру и длине), удовлетворительная забивка шпура соответствующим материалом (глиной, буровым шламом, известью, грунтом, цементом и т.п.) и достаточная и точная мощность или энергия для начала горения для активации заданной смеси. Во всех случаях, отличных от этих параметров, и даже при неудовлетворительном выполнении одного из них, система не может работать. В соответствии с вышеупомянутым, заявитель заявляет и утверждает, что заявленный продукт не может использоваться для любого вида террористической деятельности.

Сразу же по завершении активации нет никакого риска в том, чтобы уйти, когда активированная смесь становится "выключенной", даже если вы не смогли как-либо разрушить скальную породу за счет этих взрывов.

Пояснение чертежей

Для пояснения настоящего изобретения к описанию приложены следующие чертежи. Перечень и пояснения чертежей приведены ниже.

Фиг. 1 - общий вид системы.

Фиг. 2 - общий вид мобильного блока, химической смеси и компоненты активирования.

Фиг. 3 - сборочный чертеж главного блока и мобильного блока.

Фиг. 4 - вид сбоку главного блока, показывающий панель управления.

Фиг. 5 - вид сзади главного блока с закрепленным мобильным блоком.

Фиг. 6 - вид изнутри главного блока.

Фиг. 7 - вид мобильного блока.

Обозначения компонентов, указанных на чертежах.

1 - Главный блок контрольной панели

2 - Мобильный блок

3 - Соединители для элементов активации

4 - Приемная колодка мобильного блока

5 - Соединитель с линией питания

6 - Приемная колодка главного блока

7 - Панель управления мобильного блока

8 - Панель управления главного блока

9 - Распределительная коробка (запалы, прерыватели, усилители)

10 - Панель солнечной батареи

11 - Дисплей панели управлении главного блока

12 - Навигационные кнопки

13 - Гнездо USB

14 - Гнездо сети Ethernet

15 - Аварийная кнопка

16 - Клавиатура

17 - Кнопка активирования

18 - Места для стыковочных средств

19 - Парковочное колесо

20 - Сцепное устройство трейлера

21 - Компьютер

22 - Внешний источник питания

23 - Зарядный блок

24 - Телекоммуникационный блок

25 - Прерыватели тока

26 - Батареи

27 - Главный блок управления

28 - Кнопки управления мобильного блока

29 - Мини-панель управления и дисплей

30 - Кабели активирующих компонентов

31 - Забойка

- 5 025283

32 - Скала

33 - Активирующий компонент

34 - Смесь химических реактивов

35 - Главный блок

36 - Дверца шкафа мобильного блока

37 - Дверца шкафа панели управления

38 - Земля

39 - Система активации

Краткое описание изобретения

Система раздробления (подрыва - разрывания- расщепления) скальной породы и бетона и твердых горных пород, разработанная в настоящем изобретении, может быть описана/пояснена в 3 частях.

Часть (А) - Смесь химических реактивов (34).

Часть (В) - Активирующий компонент, который должен быть помещен внутри и/или непосредственном или косвенном контакте с химической смесью (34).

Часть (С) - Система активации (39) (мобильные блоки (2), главный блок (35) со всем аппаратурным и программным обеспечением и связанными с ними деталями.

Часть (А) - Смесь химических реактивов (34)

В настоящем изобретении смесь химических реактивов (34) (химическая смесь) представляет собой центральную часть изобретения. Смесь химических реактивов (34) может использоваться в различных формах, как, например

в объемной насыпной форме, которая засыпается непосредственно в шурфы, в объемной форме, спрессованной (в прессе любого типа) в виде сухой смеси и/или смешанной с

некоторыми другими невзрывоопасными химикалиями (жидкими или твердыми) и/или смешанными с водой (в жидкой или парообразной форме), и/или смешанной с некоторыми адгезивами/клеями, и/или связующими, и выполненной в форме цилиндров с различными диаметрами (или в другой форме, например, куба, сферы, призмы, неправильной формы и т.п.). Кроме того, она может быть покрыта различными материалами (например, кремнием, резиной, пластиком и т.п.) для сохранения формы прессованной смеси,

в виде патрона или картриджа, в котором смесь химических реактивов (34) может быть помещена в патрон (любой вид пластика, ПВХ, древесина, нейлон или металл и т.п.),

в виде таблеток различных форм, размеров и габаритов.

Основными химическими реактивами, которые могут составить химическую смесь (34), являются хлораты, выбранные из группы, включающей хлорат магния, хлорат натрия, хлорат бария, хлорат

калия как по отдельности, так и в смеси двух или более, оксалаты, выбранные из группы, включающей оксалат кальция, оксалат железа, оксалат лития, оксалат калия, оксалат натрия, оксалат аммония, двойная соль щавелевокислого железа и щавелевокислого аммония, смешанная соль щавелевокислого натрия и железа, смешанная соль щавелевокислого калия и железа как по отдельности, так и в смеси двух или более,

сахар или лактоза, или крахмал, или их любая комбинация,

борный ангидрид (бороксид) (В2О3),

тетраборнокислый натрий (бура) (Na₂B₄O-· 10H₂O).

Кроме того, смесь химических реактивов (34) может дополнительно содержать один или более следующих реактивов:

бор и производные тетраборнокислого натрия (как например, борная кислота, пентаборат натрия, борный ангидрид, колеманит, улексит, тинкал (природная сырая бура) и т.п.),

ферросилиций (FeSi2),

реактивы на основе окиси кремния (как, например, аморфная двуокись кремния Si-O2).

Весовые пропорции смеси (состав или рецептура смеси) для приготовления смеси химических реактивов (3|) в системе раздробления (подрыва-разрывания-расщепления) скальной породы и бетона, разработанной в настоящем изобретении, приведены ниже

хлораты, выбранные из группы, включающей хлорат магния, хлорат натрия, хлорат бария, хлорат калия как по отдельности, так и в смеси двух или более (30-70% от веса смеси),

оксалаты, выбранные из группы, включающей оксалат кальция, оксалат железа, оксалат лития, оксалат калия, оксалат натрия, оксалат аммония, двойная соль щавелевокислого железа и щавелевокислого аммония, смешанная соль щавелевокислого натрия и железа, смешанная соль щавелевокислого калия и железа как по отдельности, так и в смеси двух или более (5-35% от веса смеси),

сахар или лактоза, или крахмал, или их любая комбинация (10-|0% от веса смеси), борный ангидрид (2-25% от веса смеси), тетраборнокислый натрий (1-20% от веса смеси).

бор и производные тетраборнокислого натрия (как например, борная кислота, пентаборат натрия, борный ангидрид, колеманит, улексит, тинкал (природная сырая бура) и т.п.) (0-25% от веса смеси),

ферросилиций (0-20% от веса смеси),

- 6 025283

реактивы на основе окиси кремния (как, например, аморфная двуокись кремния) (0-5% от веса смеси).

Существуют некоторые основные предпочтительные химические реактивы для составления смеси, а именно

хлорат калия (KClO3),

оксалат аммония ((COONH4)2-10H₂),

сахар или лактоза (с любым размером частиц), (С₁₂Н₂₂О₁₁/С₁₂ H₂₂O₁₁·10H₂), борный ангидрид (бороксид) (B2O3), тетраборнокислый натрий (бура) (Na₂B₄O₇-10H₂O).

Кроме того, дополнительными химическими реактивами, которые также являются ценными для этих смесей, являются следующие:

ферросилиций (FeSi2),

реактивы на основе окиси кремния (как например, аморфная двуокись кремния Si-O₂).

Весовые пропорции смеси (состав или рецептура смеси) для приготовления смеси химических реактивов (34) в системе раздробления (подрыва-разрывания-расщепления) скальной породы и бетона и твердых горных пород, разработанной в настоящем изобретении, приведены ниже

хлорат калия ((30-70% от веса смеси), оксалат аммония (5-35% от веса смеси), сахар или лактоза (10-40% от веса смеси), борный ангидрид (2-25% от веса смеси), тетраборнокислый натрий (1-20% от веса смеси), ферросилиций (FeSi2) (0-20% от веса смеси).

ферросилиций (0-20% от веса смеси),

Для поддержания смеси сухой и удаления из нее влаги в смесь добавляют реактивы на основе окиси кремния (как например, аморфная двуокись кремния (1-5% от веса смеси).

Предпочтительные весовые соотношения компонентов в смеси приведены ниже

хлорат калия (55-70% от веса смеси),

оксалат аммония (15-25% от веса смеси),

сахар или лактоза (15-30% от веса смеси),

борный ангидрид (10-25% от веса смеси),

тетраборнокислый натрий (2-10% от веса смеси).

ферросилиций (0-5% от веса смеси),

реактивы на основе окиси кремния (как например, аморфная двуокись кремния (1-3% от веса смеси) для поддержания смеси сухой и удаления из нее влаги. Если смесь откладывают на длительное время, в нее добавляют реактивы на основе окиси кремния (как например, аморфная двуокись кремния.

Химическая смесь (34) настоящего изобретения может быть активирована с помощью любого общеизвестного компонента активирования (воспламенения), как например, электрическими электронными или неэлектрическими детонаторами, самовоспламеняющимися зарядами.

Существует несколько комбинаций вышеупомянутых реактивов, из которых можно получить энергию различных уровней, которые вырабатывают продукт для разрушения различных скальных пород и бетона.

Некоторые из этих комбинаций приведены ниже. Процентные соотношения приведены в весовом соотношении каждого компонента от суммарного веса.

Выход энергии для каждого из приведенного ниже образца измеряли с помощью независимого института SAGE (Defense Industries Research and Development Institute). SAGE был основан в 1972 и осуществляет деятельность в трех заведениях - METU Guidance Control Laboratory, Ankara Subsonic Wind Tunnel и Lalahan Site, который находится в 30 км от центра г. Анкара, Турция. Институт является частью TUBITAK (The Scientific and Technological Research Council of Turkey) и специализируется в области оборонной промышленности.

Главной функцией SAGE является осуществление исследований и разработок деятельности для системы обороны, включая конструирования и производство прототипов, начиная от их фундаментальных исследований и концептуальных проектов. Наиболее важные проекты осуществляются в координации с родственными оборонными институтами.

SAGE считает международную кооперацию важной в качестве национального партнерства и хотела бы расширить знакомство с разными партнерами из стран коалиции.

Области деятельности, в которых TUBITAK-SAGE принимает участие, можно перечислить как

следующие:

системы/подсистемы управляемых и неуправляемых средств поражения (боеприпасов);

проекты подготовки руководящих кадров,

- 7 025283

проведение технологических исследований,

сбор данных и наработка ноу-хау, форм инфраструктуры и специализированных профильных кадров трудовых ресурсов,

производство стратегических систем и подсистем,

осуществление разработок программного обеспечения в областях специализации (команда на открытие и управление огнем, тренажеры-имитаторы полета и т.п. инспекционные и измерительные службы, службы предоставления консультаций.

Вышеупомянутые химические реактивы, образующие смесь, не являются взрывоопасными. Для того, чтобы определить и выявить эти свойства, смесь подвергали испытаниям на воздействие давления, удара, огня, напряжения и воды с помощью Department of Chemistry in the Middle East Technical University за номером 08-01-03-515 от 24 июля 2008 г. В полученном протоколе указано, что смесь не имеет взрывоопасных свойств при воздействии давления, удара, огня, напряжения и воды.

Кроме того, смесь подвергли дополнительным испытаниям для определения взрывоопасности в условиях трения. В результате этих испытаний также установлено, что смесь не проявляет никаких свойств взрывоопасности под воздействием трения.

Испытанные образцы указаны ниже. Все процентные соотношения образцов указаны по весу от веса смеси.

Образец 1

хлорат калия 70%,

оксалат аммония 9%,

сахар или лактоза 8%,

борный ангидрид 3%,

тетраборнокислый натрий 2%,

ферросилиций 8%.

Суммарно 100%

Выделенная энергия: в среднем, 478 кал/г.

Образец 2

хлорат калия 30%,

оксалат аммония 20%,

сахар или лактоза 20%,

борный ангидрид 10%,

тетраборнокислый натрий 5%,

ферросилиций 15%.

Суммарно 100%

Выделенная энергия: в среднем, 363 кал/г.

Образец 3

хлорат калия 40%,

оксалат аммония 15%,

сахар или лактоза 15%,

борный ангидрид 10%,

тетраборнокислый натрий 5%,

ферросилиций 15%.

Суммарно 100%

Выделенная энергия: в среднем, 493 кал/г.

Образец 4

хлорат калия 60%,

оксалат аммония 10%,

сахар или лактоза 10%,

борный ангидрид 3%,

тетраборнокислый натрий 2%,

ферросилиций 15%.

Суммарно 100%

Выделенная энергия: в среднем, 522 кал/г.

Образец 5

хлорат калия 60%,

оксалат аммония 16%,

сахар или лактоза 16%,

борный ангидрид 5%,

тетраборнокислый натрий 3%.

Суммарно 100%

Выделенная энергия: в среднем, 731 кал/г.

- 8 025283

Образец 6

хлорат калия 60%,

сахар или лактоза 13,5%,

борный ангидрид 4%,

тетраборнокислый натрий 2,5%,

ферросилиций 20%.

Суммарно 100%

Выделенная энергия: в среднем, 515 кал/г.

Образец 7

хлорат калия 65%,

сахар или лактоза 20%,

борный ангидрид 10%,

тетраборнокислый натрий 5%.

Суммарно 100%

Выделенная энергия: в среднем, 674 кал/г.

Результаты испытаний всех образцов без какой-либо выделенной энергии также приведены как

Образец 8

хлорат калия 62.5%, сахар или лактоза 22.5%, борный ангидрид 15%.

Суммарно 100%

Образец 9 хлорат калия 60%, сахар или лактоза 20%, оксалат аммония 5%, борный ангидрид 15%.

Суммарно 100%

Примечание: реактивы на основе окиси кремния (как например, аморфная двуокись кремния) добавляли к вышеперечисленным реактивам для поддержания смеси сухой и удаления из нее влаги.

Все продукты на основе хлоратов, оксалатов, производных бора, сахара и лактозы входят в объем изобретения.

Часть (В) - активирующий компонент (33), подлежащий помещению внутри химической смеси (34)

Активирующий компонент (33) является еще одним необходимым признаком системы, используемым для активирования смеси для быстрого и расширенного выстрела. Типами активирующих компонентов являются:

а) активирующие компоненты на основе оксидов металлов,

б) активирующие компоненты на основе кремния и/или германия,

в) активирующие компоненты на основе диодов и/или зенеровских опорных диодов (полупроводниковых стабилитронов),

г) активирующие компоненты на основе резисторов,

д) активирующие компоненты на основе проволоки из Cu, Al, Ag, Au и/или Pt,

е) активирующие компоненты на основе емкостей (конденсаторов),

ж) комбинированные материалы из бумаги, дерева в сочетании с проволокой,

з) альтернативные типы активирующих компонентов.

а) Предпочтительное содержимое активирующих компонентов (33) включает оксиды металлов в

качестве подложки.

Можно добавлять элементы, приведенные ниже, соединения, которые включают эти элементы и/или растворы этих соединений в соединениях окислов металлов. Этими элементами являются оксиды Bi, Ni, Co, Mn, Sb, Ag, В, Si, Al, In, Ga, Sn, Pt, Cr, Pd, Ti, La, Nd, Pr, Ce, Pt, Ba как по отдельности, так и в комбинации, и они составляют по меньшей мере 90% от веса активирующего компонента.

Смесь, которая образует активирующий компонент (33), содержит (охватывает) по крайней мере 90% (по весу) оксида металла. Другие вещества, которые входят в состав активирующего компонента (33), должны составлять максимум 10 вес.%.

В качестве активирующего компонента (33) может использоваться только один оксид металла.

Металло-оксидный активирующий компонент (33) может представлять собой смесь металла- оксида с углеродом.

Если активирующий компонент (33) используется в виде смеси, могут быть введены дополнительные вещества в пределах между 0-20% (в % вес.)

В качестве активирующего компонента (33) могут использоваться электронные компоненты, содержащие оксиды металлов, как например, варисторы (MOV_s) и аналогичные электронные компоненты.

Напряжение короткого замыкания смеси на основе оксида металла может находиться в диапазоне

- 9 025283

0,1-100 Вольт АС или DC (переменного или постоянного тока).

Возможно также добавление металлических шипов и/или щитков, которые предназначены для использования в качестве свариваемой или припаиваемой поверхности на активирующих компонентах (33) на основе оксида металла.

Активирующие компоненты, изготовленные вышеупомянутыми способами, могут быть использованы в диапазоне напряжений 0,1-100 Вольт и токе 100 pmA-50000 А при АС или DC.

б) Если оксид металла не используется в качестве активирующего компонента (33), то в качестве альтернативы могут быть использованы компоненты, изготовленные из Кремния и/или Германия.

Кремний и/или Германий могут быть использованы путем добавления дополнительных элементов и/или соединений.

Они могут быть смешаны с Рутением и материалами типа стеклянной пудры или целлюлозы.

В качестве активирующих компонентов (33) могут быть использованы электронные компоненты, вмещающие в себя германий и/или кремний, как, например, диоды.

в) В качестве активирующего компонента (33) могут быть использованы диоды и/или зенеровские опорные диоды (полупроводниковые стабилитроны).

При использовании диодов и/или зенеровских опорных диодов в качестве активирующего компонента (33) напряжение пробоя должно находиться в диапазоне между 0,1 и 100 Вольт.

г) В качестве активирующего компонента (33) могут использоваться резисторы.

В качестве активирующего компонента (33) может быть использован резистор, полученный путем смешивания углерода и/или любого соединения, содержащего углерод, со смолой или связующим.

Резистор, содержащий Ni-Cr, Ni-Ag, Cu и/или соединение или элемент любого типа.

При использовании резистора в качестве активирующего компонента (33) величина его сопротивления составляет между 0 и 1 кОм.

Нагрузка резистора составляет между 0 и 100 Ватт.

д) В качестве активирующего компонента (33) может использоваться проволока из Cu, Al, Ag, Au и/или Pt.

Поперечное сечение проволоки может составлять от 0,1 до 50 мм².

Компоненты в количестве от 1 до 1000 могут быть соединены последовательно или параллельно в одно и то же время.

е) В качестве активирующего компонента (33) могут использоваться емкости (конденсаторы).

Напряжение на конденсаторе может составлять от 0,1 до 500 Вольт.

Емкость конденсатора может находиться в диапазоне от 1 n до 1 Фарады.

ж) комбинированные материалы из бумаги, дерева в сочетании с любой проволокой.

Проволока может иметь форму листа.

Бумага может быть спрессована между двумя проволоками.

Толщина материалов из бумаги или дерева может находиться в диапазоне между 0,1 и 2 мм.

з) Альтернативные типы активирующих компонентов (33).

Активирующий компонент (33) может быть изготовлен путем смешивания Ni-C, металл - стеклянная пудра с углеродом, а также с углеродом.

Активирующий компонент (33) может состоять из 100% углерода. Дополнительные свойства активирующего компонента (33);

Активирующий компонент (33) может использоваться более чем в однопроводной линии, последовательном соединении и/или параллельном соединении.

Приготовленный сплав(ы) может быть покрыт керамикой, пластиком и/или кремнием.

Активирующий компонент (33) может иметь электрическую полярность.

Активирующие компоненты, оговоренные выше, могут иметь одно или более чем одно различающихся свойств в смеси.

Активирующий компонент (33) может иметь защитный слой, такой как слой пленки, скомпонованный из сплавов керамики, пластика и/или стекла для предотвращения разложения и диффундирования внедренной внутрь химического соединения/смеси.

Разработанный согласно изобретению активирующий компонент (33) может активировать любые взрывоопасные или невзрывоопасные химические реактивы или подобные системы.

Часть (С) - Система активации (39) (мобильные блоки (2), главный блок (35) со всем аппаратурным и программным обеспечением и связанными с ними деталями).

Система активации (39), включающая мобильные блоки (2), главный блок (35), является частью системы, которая приводит в действие активирующий компонент (33). Система активации (39) содержит

Главный блок контрольной панели (1).

Мобильный блок (2).

Соединители для элементов активации (3).

Приемная колодка мобильного блока (4).

Соединитель с линией питания (5).

Приемная колодка главного блока (6).

- 10 025283

Панель управления мобильного блока (7).

Панель управления главного блока (8).

Распределительная коробка (запалы, прерыватели, усилители) (9).

Панель солнечной батареи (10).

Дисплей панели управлении главного блока (11).

Навигационные кнопки (12).

Гнездо USB (13).

Гнездо сети Ethernet (14).

Аварийная кнопка (15).

Клавиатура (16).

Кнопка активирования (17).

Места для стыковочных средств (18).

Парковочное колесо (19).

Сцепное устройство трейлера (20).

Компьютер (21).

Внешний источник питания (22).

Зарядный блок (23).

Телекоммуникационный блок (24).

Прерыватели тока (25).

Батареи (26).

Главный блок управления (27).

Кнопки управления мобильного блока (28).

Мини-панель управления и дисплей (29).

Кабели активирующих компонентов (30).

Главный блок (35).

Дверца шкафа мобильного блока (36).

Дверца шкафа панели управления (37).

Программное обеспечение

Телекоммуникационный блок (модули GPS, GPRS)

Распределительные линии

Система раздробления (подрыва-разрывания-расщепления) скальной породы и бетона и твердых горных пород, заявленная в формуле изобретения и отличающаяся тем, что система активации (39) (мобильный блок, главный блок) содержит, по крайней мере

Батареи (26) и/или панель солнечной батареи (10) и/или генератор, и/или линейное напряжение (в сети) (110-380 вольт АС или DC) (источник питания).

Кабели/провода (8, 30),

Блок управления (процессор) или компьютер (21).

Система активации (39) может быть двух различных типов

Один единый блок,

Раздельные главный блок (35) и мобильные блоки (2), по крайней мере один главный блок (35) и один или более мобильных блоков (2), взаимодействующих с главным блоком (35).

Единый блок системы активации (39)

Оборудование системы и его функции могут быть интегрированы в единый блок

Система непосредственно соединена с проводами (30) активирующего компонента.

Все силовое оборудование и оборудование управления и компоненты помещены в этот блок.

Единый блок может быть спроектирован таким образом, что он может осуществлять заранее заданные функции главного блока, а также может иметь все функции главного блока (35).

Единый блок может быть изготовлен как главный блок.

Этот блок может быть изготовлен с меньшими размерами для перевозки ручного инструмента и/ или ручной аппаратуры.

Система с раздельными главным блоком (35) и мобильными блоками (2)

Имеется по крайней мере один главный блок (35) и по крайней мере один мобильный блок (2), связанный или взаимодействующий с главным блоком (35).

Активация может осуществляться главным блоком (35), и для промежуточного соединения может использоваться мобильный блок (2).

Активация может осуществляться мобильным блоком (2).

В процессе соединения одного мобильного блока (2) с активирующими компонентами главный блок (35) может осуществлять активацию независимо от другого мобильного блока (2) в различных точках.

Таким образом, система обеспечивает возможность проведения активации в точке в то время, когда продолжаются приготовления к активации в другой точке.

Система активации (39) может обладать другими свойствами, перечисленными ниже, однако не ог- 11 025283

раничивается этими свойствами.

Единственный мобильный блок (2) или главный блок (35) и мобильные блоки (2) вместе друг с другом (в комбинированной форме) могут быть различными по ширине, высоте и глубине.

В качестве источника питания

Для источников питания используются батареи (26) или любые внешние источники питания на постоянном или переменном токе (22), имеющие ток в диапазоне 100 mA-15000 А и напряжение в диапазоне 1V-60000V.

Могут быть использованы все типы батарей (26), например, сухие или свинцовые аккумуляторы.

Могут использоваться батареи (26) с Ni, Ag и Pb.

Батареи (26) размещены в главном блоке

В качестве источника питания могут использоваться трансформаторы, имеющие на входе 1 фазу 110 вольт и 3 фазы - 220-380 вольт.

В качестве источника питания могут использоваться трансформаторы, имеющие на выходе от 0,1 до 60000 вольт.

В качестве источника питания могут использоваться генераторы, имеющие на выходе от 0,1 вольта до 60000 вольт.

Кабели (8) и провода (30)

Поперечное сечение кабелей/проводов (8, 30) может составлять между 0,1 и 50 мм².

Кабели/провода (8, 30) могут быть изолированными различными материалами на медном проводе.

Кабели/провода (8, 30) могут быть без изоляционного материала.

Металлическая поверхность кабелей/проводов (8, 30) может быть окрашена любым типом краски.

Система активации (39) содержит специальное программное обеспечение для получения входных данных и средства и системы контроля активирующих компонентов (33) для активации системы.

Промышленное применение изобретения

Настоящее изобретение может использоваться в нескольких зонах, где имеется необходимость в разрушении и расщеплении скальных пород и бетона, как, например

дорожное строительство,

массовая выемка грунта,

карьеры по разработке штучного камня, разрушение валунных камней,

проходка туннелей и шахтных стволов,

подводная выемка скальных пород и бетона,

очистка закупоренных и засоренных силосов и открывание шурфов,

Описание работы системы

Ниже поясняется способ использования системы раздробления (подрыва - разрывания - расщепления) скальной породы и бетона, разработанной в настоящем изобретении.

1. Пробуривают шурфы в скальной породе (32) с учетом требований к разрушению. Диаметр шурфов должен быть согласован по длине шурфа, размером скалы, количеством и размерами разрушения, глубиной скальной породы, необходимого количества химической смеси (34)/шурф.

2. Засыпают химическую смесь (34) на дно шурфа. Предпочтительнее, рекомендуется засыпать около полос вины химической смеси (34), которая должна быть помещена в шурф.

3. Затем помещают активирующий компонент (33), с учетом соединений проводов (3) так, чтобы их концы должны были оставаться на земле (38).

4. Засыпают оставшуюся химическую смесь (34) в шурф.

5. Начинают забойку (31) над химической смесью (34) с использованием природных материалов и глины, почвы, извести и т.п.. Стараются использовать тонкие мелкие материалы вместо очень грубых крупных и избегать падения небольших камней в шурф.

6. В процессе забойки (31) для поддержания химической смеси (34) под достаточным давлением трамбуют набоечный материал на определенных расстояниях с помощью подходящих стержней («дубин»).

7. Проводят такую же процедуру для каждого шурфа, тщательно избегая любого повреждения проводов (3) и активирующего компонента (33).

8. Соединяют попарно связанные провода (3), идущие от активирующего компонента (33), с соединителями (3) на мобильном блоке (2).

9. Проверяют систему и соединения от кнопок управления (28) и мини-панели управления и дис- 12 025283

плея (29) на мобильном блоке (2).

10. Когда эта часть приготовлений завершена, соединяют мобильный блок (2) с главным блоком

(35), вставляя соединительный кабель (8) от главного блока (35) в контактного гнездо приемной колодки (4) на мобильном блоке (2).

11. Задают все установочные параметры в соответствии со схемами разрушения, имеющимися в панели управления главного блока (1). Все эти установочные параметры, сигналы управления, настройки, график активации и т.п. задаются из панели управления главным блоком (1) и кнопками на панели, навигационными кнопками (12) и клавиатурой (16).

12. Перед запуском операции подрыва и крупного дробления проверяют зону выемки пород для исключения любого вида несчастных случаев и ошибок. Предупреждают людей о необходимости держаться в стороне от зоны выемки на допустимом расстоянии для исключения любого вида несчастных случаев или нанесения вреда здоровью.

13. После завершения всех этих операций нажимают на кнопки активации для запуска периода активации.

14. При нажатии кнопки активации в зависимости от установочных параметров (запуск, задержка, последовательность и т.д.) ток, передаваемый от главного блока (35), через мобильный блок (2) и провода (30) переносится к активирующего компоненту (3). Это электропитание обеспечивает возможность активации активирующего компонента (33), и за счет воздействия от источника питания (ток/напряжение) он вспыхивает и очень быстро запускает возгорание.

15. Мгновенная вспышка и пламя из активирующего компонента (33) в очень короткое время зажигает химическую смесь (34).

16. Эта очень стремительная реакция заставляет химическую смесь (34) изменить фазу с твердой формы на газообразную форму.

17. Это очень стремительное фазовое изменение создает высокое давление внутри скальной породы (32), что ведет к трещинообразованию и разрыхлению скальной породы (32).

18. Вслед за этими операциями проверяют все результаты и данные после активации на дисплее панели управления (11). Удаляют все инструменты и оборудование из зоны выемки. Проверяют разрушенную скальную породу (32) и запускают следующую операцию.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Система раздробления, включающего подрыв, разрывание, расщепление скальной породы и бетона и твердых горных пород,

отличающаяся тем, что включает:

а) смесь химических реактивов (34), содержащую

хлорат калия в соотношении 55-70 вес.% смеси,

оксалат аммония в соотношении 15-35 вес.% смеси,

сахар или лактозу, или крахмал, или их любую комбинацию в соотношении 15-20 вес.% смеси,

борный ангидрид (В₂О₃) в соотношении 5-10 вес.% смеси,

тетраборнокислый натрий (буру) (Να2Β₄Ο₇· 10Н₂О) в соотношении 3-5 вес.% смеси,

при этом суммарное значение весовых процентов всех компонентов химической смеси составляет

100%,

б) варистор (MOV_s), который является активирующим компонентом (33), размещаемым внутри и/или в непосредственном или косвенном контакте со смесью химических реактивов (34),

в) систему активации (39), содержащую мобильный блок (2), главный блок (35) со всем аппаратурным и программным обеспечением и связанными с ними деталями, которая является частью системы, приводящей в действие активирующий компонент (33), который используется в диапазоне напряжения 0,1-100 В и тока 100 ртА - 50000 А при АС или DC.