RU2261325C1

RU2261325C1 - Method for forming and developing elongated directed cracks in mineral and artificial materials

Info

Publication number: RU2261325C1
Application number: RU2004111831/03A
Authority: RU
Inventors: А.В. Долголаптев (RU); А.В. Долголаптев; А.П. Уваров (RU); А.П. Уваров
Original assignee: Долголаптев Анатолий Васильевич; Уваров Анатолий Петрович
Priority date: 2004-04-20
Filing date: 2004-04-20
Publication date: 2005-09-27

Abstract

FIELD: mining industry and building, particularly methods or devices for rock dislodging.

SUBSTANCE: method involves creating weakened areas in material; sealing the weakened area; pumping pressurized working agent into weakened material. Before weakened area forming at least two holes are drilled in the material so that holes reach plane of further material breaking. At least three heating members are arranged in the holes along weakened area perimeter. Weakened area creation is performed in area of following material breaking by local material heating to form crack between adjacent holes. Working agent pumping is performed until crack reaches free surface. Distance between adjacent holes is not less than 0.1 m and is not more than 1.2 m. Material is heated up to temperature of not more than 1200°C. Gas or liquid or superheated vapor obtained during liquid feeding to local heated zone of the material or explosive gas may be used as the working agent. Material is heated by means of electric heaters or by thermit mixture.

EFFECT: increased accuracy of crack orientation.

10 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к горному делу и строительству, в частности к способам образования протяженного развития направленных трещин в минеральных и искусственных материалах, и может быть использовано при проведении работ по добыче природного камня и полезных ископаемых, а также при разрушении крупных негабаритов на строительных площадках.The invention relates to mining and construction, in particular to methods for the formation of an extended development of directed cracks in mineral and artificial materials, and can be used in mining natural stone and minerals, as well as in the destruction of large oversized structures at construction sites.

Известен способ направленного разрушения природного камня, согласно которому на гранях блока породы выполняют щелевые углубления в плоскости предполагаемого раскола, на дне щелей размещают нагревательные элементы и осуществляют нагрев породы (см., например, патент Российской Федерации №2065047, кл. Е 21 С 37/18, опубл. 10.08.96).A known method of directional destruction of natural stone, according to which slotted recesses are made on the faces of the rock block in the plane of the alleged split, heating elements are placed at the bottom of the cracks and the rock is heated (see, for example, patent of the Russian Federation No. 2065047, class E 21 C 37 / 18, published on 08/10/96).

В известном способе для разрушения блока последний устанавливают с воздушным зазором относительно земли и осуществляют процесс направленного трещинообразования. К недостаткам известного способа можно отнести необходимость наличия свободных поверхностей на гранях разрушаемого блока для выполнения щелевых углублений в плоскости предполагаемого раскола, что не позволяет осуществлять работы в массиве. Кроме того, к недостаткам известного способа можно отнести невозможность ведения работ при разрушении крупногабаритных блоков, поскольку формирование и развитие трещин в блоке ограничено по глубине. Для создания трещины большой протяженности и площади необходимо использовать группу из большого количества нагревательных элементов, так как на один нагревательный элемент может приходиться не более 0,05 м² площади образованной трещины. Использование большого числа нагревательных элементов приводит к увеличению объема подготовительных работ и существенному увеличению энергоемкости процесса.In the known method for the destruction of the block, the latter is installed with an air gap relative to the ground and the process of directional crack formation is carried out. The disadvantages of this method include the need for free surfaces on the faces of the destructible block to perform slotted recesses in the plane of the alleged split, which does not allow for work in the array. In addition, the disadvantages of this method include the impossibility of work when the destruction of large blocks, since the formation and development of cracks in the block is limited in depth. To create a crack of great length and area, it is necessary to use a group of a large number of heating elements, since one heating element can account for no more than 0.05 m ^{2 of the} area of the formed crack. The use of a large number of heating elements leads to an increase in the volume of preparatory work and a significant increase in the energy intensity of the process.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ образования протяженного развития направленных трещин в минеральных и искусственных материалах, который включает предварительное ослабление материала, герметизацию зоны ослабления материала и нагнетание рабочего агента под давлением в ослабленный материал (см., например, патент Российской Федерации №2027853, кл. Е 21 С 37/00, опубл. 27.01.95).The closest in technical essence and the achieved result is a method for the formation of an extended development of directional cracks in mineral and artificial materials, which includes preliminary weakening of the material, sealing of the zone of weakening of the material and injection of the working agent under pressure into the weakened material (see, for example, patent of the Russian Federation No. 2027853, class E 21 C 37/00, publ. 27.01.95).

Известный способ частично устраняет недостатки описанного выше технического решения, поскольку позволяет существенно снизить энергоемкость процесса образования трещины в массиве, а также позволяет получить трещину большой протяженности. К недостаткам известного способа можно отнести невозможность создания трещин в заданном направлении. Указанный недостаток обусловлен тем фактом, что предварительное ослабление материала осуществляется на довольно ограниченной площади, а именно прорезанием концентратора напряжений в стенках скважины. Наличие концентратора в виде кольцевого углубления в стенках скважины не позволяет задать необходимое направление его дальнейшего развития при нагнетании рабочего агента под давлением.The known method partially eliminates the disadvantages of the technical solution described above, since it allows to significantly reduce the energy intensity of the process of formation of cracks in the array, and also allows you to get a crack of great length. The disadvantages of this method include the inability to create cracks in a given direction. This drawback is due to the fact that the preliminary weakening of the material is carried out on a rather limited area, namely by cutting through a stress concentrator in the well walls. The presence of a concentrator in the form of an annular recess in the walls of the well does not allow us to set the necessary direction for its further development when the working agent is injected under pressure.

Изобретение направлено на создание такого способа образования протяженного развития направленных трещин в минеральных и искусственных материалах, который обеспечивал бы повышение точности направления развития трещин большой протяженности при одновременном снижении энергоемкости процесса и объема подготовительных работ. Технический результат, который может быть получен при реализации изобретения, заключается в увеличении площади зоны предварительного ослабления материала при одновременном повышении точности ориентирования зоны ослабления в плоскости предполагаемого раскола.The invention is aimed at creating such a method for the formation of an extended development of directed cracks in mineral and artificial materials, which would provide an increase in the accuracy of the direction of development of long cracks while reducing the energy intensity of the process and the amount of preparatory work. The technical result that can be obtained by implementing the invention is to increase the area of the zone of preliminary attenuation of the material while increasing the accuracy of orientation of the zone of weakening in the plane of the alleged split.

Поставленная задача решена за счет того, что в способе образования протяженного развития направленных трещин в минеральных и искусственных материалах, который включает предварительное ослабление материала, герметизацию зоны ослабления материала и нагнетание рабочего агента под давлением в ослабленный материал, перед ослаблением материала бурят, по меньшей мере, две скважины, по меньшей мере, до плоскости предполагаемого раскола и по периметру зоны ослабления размещают в скважинах, по меньшей мере, три нагревательных элемента, а ослабление материала осуществляют в плоскости его предполагаемого раскола локальным нагревом материала до образования трещины между смежными скважинами, при этом нагнетание рабочего агента под давлением осуществляют до выхода трещин на свободную поверхность.The problem is solved due to the fact that in the method for the formation of an extended development of directed cracks in mineral and artificial materials, which includes preliminary weakening of the material, sealing of the zone of weakening of the material and injection of the working agent under pressure into the weakened material, at least before drilling the material is weakened two wells, at least up to the plane of the proposed split and along the perimeter of the zone of weakening, place at least three heating elements in the wells, and weakened ix material is performed in the plane of the intended split of local heating of the material to form cracks between adjacent wells, the injection of working fluid under pressure is carried out before the cracks on the free surface.

Кроме того, поставленная задача решена за счет того, что расстояние между смежными скважинами составляет не менее 0,1 м и не более 1,2 м.In addition, the task is solved due to the fact that the distance between adjacent wells is not less than 0.1 m and not more than 1.2 m.

Кроме того, поставленная задача решена за счет того, что нагрев материала осуществляют до температуры не более 1200°С.In addition, the task is solved due to the fact that the heating of the material is carried out to a temperature of not more than 1200 ° C.

Кроме того, поставленная задача решена за счет того, что в качестве рабочего агента используют газ.In addition, the task is solved due to the fact that gas is used as a working agent.

Кроме того, поставленная задача решена за счет того, что в качестве рабочего агента используют жидкость.In addition, the task is solved due to the fact that a liquid is used as a working agent.

Кроме того, поставленная задача решена за счет того, что в качестве рабочего агента используют перегретый пар, который получают при подаче жидкости в зону локального нагрева материла.In addition, the task is solved due to the fact that as a working agent, superheated steam is used, which is obtained by supplying liquid to the zone of local heating of the material.

Кроме того, поставленная задача решена за счет того, что в качестве рабочего агента используют пороховые газы.In addition, the task is solved due to the fact that as a working agent use powder gases.

Кроме того, поставленная задача решена за счет того, что нагрев материала осуществляют с помощью электродов, которые подключают к высокочастотному генератору.In addition, the task is solved due to the fact that the heating of the material is carried out using electrodes that are connected to a high-frequency generator.

Кроме того, поставленная задача решена за счет того, что нагрев материала осуществляют с помощью электрических нагревателей.In addition, the task is solved due to the fact that the heating of the material is carried out using electric heaters.

Кроме того, поставленная задача решена за счет того, что нагрев материала осуществляют с помощью термитной смеси.In addition, the task is solved due to the fact that the heating of the material is carried out using a thermite mixture.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена технологическая схема образования направленных трещин в блоке; на фиг.2 - схема размещения трех нагревательных элементов в двух скважинах; на фиг.3 - схема размещения трех нагревательных элементов в трех скважинах и на фиг.4 - схема размещения четырех нагревательных элементов в четырех скважинах.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a technological diagram of the formation of directed cracks in the block; figure 2 - layout of three heating elements in two wells; figure 3 - layout of three heating elements in three wells and figure 4 - layout of four heating elements in four wells.

Согласно способу образования протяженного развития направленных трещин в минеральных и искусственных материалах со свободной поверхности бурят, по меньшей мере, две скважины 1. Бурение скважин 1 осуществляют с помощью любого известного устройства, например бурового станка. Бурение скважин 1 осуществляют, по меньшей мере, до плоскости 2 предполагаемого раскола. Затем в скважинах 1 размещают, по меньшей мере, три нагревательных элемента 3, каждый из которых располагают в соответствующей скважине 1 по периметру зоны 4 ослабления. При этом направление бурения скважин 1 выбирают таким образом, чтобы они в плоскости 2 предполагаемого раскола располагались на определенном расстоянии (А) друг от друга, то есть по периметру зоны 4 ослабления, которая имеет форму плоской фигуры. В зависимости от механических свойств материала выбирают форму зоны 4 ослабления, которая может иметь форму, например, треугольника, многоугольника или круга. Количество нагревательных элементов 3 выбирают в зависимости от выбранной формы зоны 4 ослабления. По этой причине минимальное количество нагревательных элементов 3 равно трем, то есть они располагаются в вершинах равностороннего треугольника, определяющего форму зоны 4 ослабления (фиг.3). Если выбрана форма зоны 4 ослабления в виде квадрата (фиг.4), то количество нагревательных элементов 3 равно четырем, и они располагаются в вершинах квадрата, определяющего форму зоны 4 ослабления. При этом следует отметить, что минимальное количество скважин 1, необходимых для размещения нагревательных элементов 3, определяют из условия возможности размещения в скважине 1 двух нагревательных элементов 3, что возможно при бурении скважины 1, продольная ось симметрии которой расположена в плоскости 2 предполагаемого раскола (фиг.2). Затем осуществляют ослабление материала в плоскости 2 его предполагаемого раскола локальным нагревом материала до образования трещины 5 между смежными скважинами 1. При этом в объеме обрабатываемого материала с помощью тепла, выделяемого нагревательными элементами 3, формируется температурное поле, которое вызывает температурные напряжения, достигающие критических величин. При достижении в материале температурных напряжений критической величины в нем образуются трещины 5 между смежными скважинами 1. Поскольку нагревательные элементы 3 размещены в плоскости 2 предполагаемого раскола, то и образующиеся между смежными скважинами 1 трещины 4 также будут расположены в плоскости 2 предполагаемого раскола.According to the method for the formation of an extended development of directed cracks in mineral and artificial materials, at least two wells 1 are drilled from the free surface 1. Wells 1 are drilled using any known device, for example, a drilling rig. Drilling of wells 1 is carried out at least to the plane 2 of the alleged split. Then, in the wells 1, at least three heating elements 3 are placed, each of which is located in the corresponding well 1 along the perimeter of the weakening zone 4. The direction of drilling of the wells 1 is chosen so that they are in the plane 2 of the alleged split located at a certain distance (A) from each other, that is, around the perimeter of the zone 4 of weakening, which has the shape of a flat figure. Depending on the mechanical properties of the material, the shape of the attenuation zone 4 is selected, which may take the form of, for example, a triangle, polygon or circle. The number of heating elements 3 is selected depending on the selected shape of the attenuation zone 4. For this reason, the minimum number of heating elements 3 is three, that is, they are located at the vertices of an equilateral triangle defining the shape of the attenuation zone 4 (FIG. 3). If the shape of the attenuation zone 4 in the form of a square is selected (FIG. 4), then the number of heating elements 3 is four, and they are located at the vertices of the square defining the shape of the attenuation zone 4. It should be noted that the minimum number of wells 1 required for placement of the heating elements 3 is determined from the condition of the possibility of placing two heating elements 3 in the well 1, which is possible when drilling a well 1, the longitudinal axis of symmetry of which is located in the plane 2 of the alleged split (Fig. .2). Then, the material is weakened in plane 2 of its alleged split by local heating of the material until a crack 5 is formed between adjacent wells 1. In this case, a temperature field is formed in the volume of the processed material by the heat generated by the heating elements 3, which causes temperature stresses reaching critical values. When the temperature stresses reach a critical value in the material, cracks 5 are formed between adjacent wells 1. Since the heating elements 3 are placed in the plane 2 of the alleged split, the cracks 4 formed between adjacent wells 1 will also be located in the plane 2 of the expected split.

Таким образом, в плоскости 2 предполагаемого раскола образуется зона 4 ослабления, которая представляет собой систему трещин 5, соединяющих между собой смежные скважины 1. В случае размещения в одной скважине 1 одновременно двух нагревательных элементов 3 (фиг.2) функции трещины 5 между ними будет выполнять непосредственно сама скважина 1, в которой они расположены. Зона 4 ослабления в любом случае представляет собой плоскую фигуру, расположенную в плоскости 2 предполагаемого раскола. После образования в материале зоны 4 ослабления нагревательные элементы 3 могут быть удалены из скважины. Затем осуществляют герметизацию скважин 1 любым известным способом, например цементацией устья скважины 1 или установкой в скважине 1 пакера (на чертежах не изображен). После изоляции полости зоны 4 ослабления от внешней среды осуществляют нагнетание рабочего агента под давлением в ослабленный материал, то есть в систему трещин 5, формирующих зону 4 ослабления материала. Для этого в одну или несколько скважин 1 с помощью соответствующего источника давления, расположенного на поверхности, подают рабочий агент. Рабочий агент под давлением заполняет трещины 5, формирующие зону 4 ослабления, и осуществляет их дальнейшее развитие в материале. При этом следует отметить, что дальнейшее развитие трещин 5 из зоны 4 ослабления будет происходить в плоскости 2 предполагаемого раскола, поскольку изначально сеть трещин 5 была образована в плоскости 2 предполагаемого раскола. Нагнетание рабочего агента под давлением в зону 4 ослабления осуществляют до выхода трещин 5 на свободную поверхность. Указанный момент может быть определен визуально или по падению величины давления рабочего агента в ослабленном материале. Для этого в загерметизированной полости одной из скважин 1 может быть установлен, например, манометр, показания которого служат основанием для определения момента выхода трещин 5 на свободную поверхность.Thus, in the plane 2 of the alleged split, a weakening zone 4 is formed, which is a system of cracks 5 connecting adjacent wells 1. If two heating elements 3 are placed in one well 1 simultaneously (Fig. 2), the functions of the crack 5 between them will be perform directly the well 1 itself, in which they are located. The attenuation zone 4, in any case, is a planar figure located in plane 2 of the alleged split. After the formation of the zone of weakening 4 in the material, the heating elements 3 can be removed from the well. Then, the wells 1 are sealed by any known method, for example, by cementing the wellhead 1 or installing a packer in the well 1 (not shown in the drawings). After isolation of the cavity of the zone of attenuation 4 from the external medium, the working agent is injected under pressure into the weakened material, that is, into a system of cracks 5 forming the zone 4 of attenuation of the material. To do this, in one or more wells 1 using a suitable pressure source located on the surface, serves a working agent. The working agent under pressure fills the cracks 5, forming the zone 4 of weakening, and carries out their further development in the material. It should be noted that the further development of cracks 5 from zone 4 of weakening will occur in plane 2 of the alleged split, since initially a network of cracks 5 was formed in plane 2 of the proposed split. The injection of the working agent under pressure into the weakening zone 4 is carried out until the cracks 5 exit onto the free surface. The specified moment can be determined visually or by the drop in the pressure of the working agent in the weakened material. For this, in a sealed cavity of one of the wells 1, for example, a pressure gauge can be installed, the readings of which serve as the basis for determining the moment when cracks 5 exit onto a free surface.

Предпочтительно, чтобы расстояние (А) между смежными скважинами 1 составляло не менее 0,1 м и не более 1,2 м. Указанное соотношение определяет условие образования трещины 5 между смежными скважинами и зависит от механических свойств материала с учетом диаметра буримых скважин 1. Указанный диапазон получен эмпирическим путем.Preferably, the distance (A) between adjacent wells 1 is not less than 0.1 m and not more than 1.2 m. The specified ratio determines the condition for the formation of cracks 5 between adjacent wells and depends on the mechanical properties of the material, taking into account the diameter of the drill holes 1. Specified the range is obtained empirically.

Для обеспечения достижения температурных напряжений в материале критических величин, обеспечивающих формирование трещин 5, целесообразно нагрев материала осуществлять до температуры не более 1200°С. При превышении указанного температурного предела возможно плавление материала, что приведет к невозможности образования трещин 5 между смежными скважинами 1.To ensure the achievement of temperature stresses in the material of critical values, ensuring the formation of cracks 5, it is advisable to heat the material to a temperature of not more than 1200 ° C. If the specified temperature limit is exceeded, melting of the material is possible, which will lead to the inability to form cracks 5 between adjacent wells 1.

В качестве рабочего агента может быть использован газ, например воздух. При этом нагнетание газа под давлением в ослабленный материал может быть осуществлено с помощью компрессорной установки или с помощью баллонов для хранения газа под давлением.As the working agent can be used gas, for example air. In this case, the injection of gas under pressure into the weakened material can be carried out using a compressor unit or using cylinders for storing gas under pressure.

По одному из вариантов заявленной технологии в качестве рабочего агента используют жидкость, например воду. При этом нагнетание жидкости под давлением в ослабленный материал может быть осуществлено с помощью насосной установки, которая установлена на поверхности.In one embodiment of the claimed technology, a liquid, for example water, is used as a working agent. In this case, the injection of liquid under pressure into the weakened material can be carried out using a pumping unit, which is installed on the surface.

По другому варианту реализации заявленной технологии в качестве рабочего агента используют перегретый пар, который получают при подаче жидкости в зону локального нагрева материала. Поскольку при образовании зоны 4 ослабления происходит нагрев материала до высокой температуры, то после формирования зоны 4 ослабления с помощью форсунок (на чертежах не изображены) в нее подают с поверхности воду. Вода попадает на нагретый материал и испаряется с образованием перегретого пара. Поскольку парообразование осуществляется в замкнутом пространстве загерметизированной зоны 4 ослабления, то образовавшийся перегретый пар имеет достаточное давление для расширения зоны 4 ослабления материала. Указанный вариант реализации предложенной технологии позволяет существенно снизить энергоемкость процесса за счет использования энергии тепла, расходуемого на формирование зоны 4 ослабления в материале.According to another embodiment of the claimed technology, superheated steam is used as the working agent, which is obtained by supplying liquid to the zone of local heating of the material. Since when the weakening zone 4 is formed, the material is heated to a high temperature, after the formation of the weakening zone 4 with the help of nozzles (not shown in the drawings), water is supplied to it from the surface. Water enters the heated material and evaporates to form superheated steam. Since vaporization is carried out in a confined space of the sealed attenuation zone 4, the superheated steam formed has sufficient pressure to expand the zone 4 of attenuation of the material. The indicated implementation option of the proposed technology can significantly reduce the energy intensity of the process due to the use of heat energy spent on the formation of zone 4 of attenuation in the material.

В качестве рабочего агента могут быть использованы пороховые газы. При этом в скважинах 1 размещают заряды дымного пороха (на чертежах не изображены), которые инициируют после формирования зоны 4 ослабления в материале. Газы, образующиеся при горении пороха в замкнутом пространстве за герметизированной зоны 4 ослабления, имеют достаточно высокое давление для осуществления дальнейшего расширения зоны 4 ослабления материала.As a working agent, powder gases can be used. At the same time in the wells 1 are placed charges of gunpowder (not shown in the drawings), which initiate after the formation of zone 4 of attenuation in the material. Gases generated during the combustion of gunpowder in a confined space behind the sealed attenuation zone 4 have a sufficiently high pressure to further expand the zone 4 of attenuation of the material.

По одному из вариантов реализации предложенной технологии нагрев материала при формировании зоны 4 ослабления может быть осуществлен с помощью размещаемых в скважинах 1 электродов (на чертежах не изображены), которые подключают к высокочастотному генератору, расположенному на поверхности. В качестве электродов могут быть использованы электроды любой известной конструкции. В результате воздействия высокочастотного поля в объеме обрабатываемого материала формируется температурное поле, которое вызывает температурные напряжения, достигающие критических величин в зоне 4 ослабления, и образование трещин 5 между смежными скважинами 1.According to one embodiment of the proposed technology, the heating of the material during the formation of zone 4 of attenuation can be carried out using electrodes placed in the wells 1 (not shown in the drawings), which are connected to a high-frequency generator located on the surface. As electrodes, electrodes of any known design can be used. As a result of exposure to a high-frequency field, a temperature field is formed in the volume of the processed material, which causes temperature stresses reaching critical values in the attenuation zone 4 and the formation of cracks 5 between adjacent wells 1.

Другой вариант реализации заявленной технологии предусматривает осуществление нагрева материала с помощью устанавливаемых в скважинах 1 электрических нагревателей (на чертежах не изображены), которые подключены к источнику переменного тока, расположенному на поверхности. В качестве нагревателей могут быть использованы, например, пластины или спирали из тугоплавкого металла. При прохождении электрического тока через нагреватели они нагреваются. Выделяемое нагревателями тепло воздействует на материал в зоне 4 ослабления и приводит к образованию трещин 5 между смежными скважинами 1.Another embodiment of the claimed technology provides for the heating of the material using electric heaters installed in the wells 1 (not shown in the drawings), which are connected to an AC source located on the surface. As heaters, for example, plates or coils of refractory metal can be used. As electric current passes through the heaters, they heat up. Heat generated by the heaters acts on the material in the zone 4 of attenuation and leads to the formation of cracks 5 between adjacent wells 1.

Нагрев материала в зоне 4 ослабления может быть осуществлен с помощью термитной смеси, которую размещают в скважинах 1. В качестве термитной смеси может быть использована любая известная смесь веществ, которая при сгорании выделяет значительное количество тепла, например, порошков металлического алюминия и окислов некоторых металлов (железа, никеля и других). При дистанционном поджигании заряда с термитной смесью в скважине 1 выделяется тепловая энергия, которая воздействует на материал в зоне 4 ослабления. В материале под действием тепла возникают температурные напряжения, которые приводят к образованию трещин 5 между смежными скважинами 1.The heating of the material in the weakening zone 4 can be carried out using a thermite mixture, which is placed in the wells 1. As a thermite mixture, any known mixture of substances can be used, which during combustion generates a significant amount of heat, for example, powders of aluminum metal and certain metal oxides ( iron, nickel and others). During remote ignition of a charge with a thermite mixture in the well 1, thermal energy is released, which acts on the material in the zone 4 of attenuation. Thermal stresses occur in the material under the influence of heat, which lead to the formation of cracks 5 between adjacent wells 1.

Пример реализации способа образования протяженного развития направленных трещин.An example of the implementation of the method of formation of the extended development of directed cracks.

С помощью установленного на поверхности бурового станка в базальте бурят четыре скважины 1 диаметром 0,2 м до плоскости 2 предполагаемого раскола материала. Направление бурения скважин 1 задают таким образом, чтобы в плоскости 2 предполагаемого раскола базальта скважины 1 располагались в вершинах квадрата. Расстояние (А) между смежными скважинами 1 должно составлять не более 0,5 м. Затем на дне каждой скважине 1 размещают нагревательный элемент 3 в виде электрического нагревателя и соединяют каждый нагревательный элемент 3 с помощью кабеля с расположенным на поверхности источником электрического тока. К нагревательным элементам 3 подводят электрический ток. При прохождении электрического тока через нагревательные элементы 3 они нагреваются. Выделяемая при нагреве нагревательных элементов 3 тепловая энергия передается в окружающий скважины 1 базальт. В базальте формируются температурные напряжения, которые достигают критических величин и приводят к образованию трещин 5 между смежными скважинами 1, то есть к образованию зоны 4 ослабления в базальте. Затем образовавшуюся в материале зону 4 ослабления герметизируют. Для этого в каждой скважине 1 размещают пакер. Перед герметизацией зоны 4 ослабления в каждой скважине 1 размещают шланг (на чертежах не изображен), один конец которого располагают в зоне 4 ослабления, а другой - на поверхности. После герметизации зоны 4 ослабления расположенный на поверхности конец одного из шлангов присоединяют к манометру, а расположенные на поверхности концы остальных трех шлангов присоединяют через вентиль к баллонам со сжатым воздухом. Затем открывают вентиль и воздух из баллонов под давлением 6,0 МПа по шлагам поступает в зону 4 ослабления. Под давлением поступающего воздуха происходит дальнейшее развитие трещин 5 в базальте. При этом давление воздуха в зоне 4 ослабления контролируют с помощью манометра. Когда давление в зоне 4 ослабления резко снизится, определится момент выхода трещин 5 на свободную поверхность. После этого вентиль перекрывают и прекращают подачу воздуха в зону 4 ослабления из баллонов.Using a drilling rig installed on the surface of a drilling rig, four wells 1 with a diameter of 0.2 m are drilled in basalt to the plane 2 of the alleged split of the material. The direction of drilling wells 1 is set in such a way that in the plane 2 of the alleged split basalt wells 1 were located at the vertices of the square. The distance (A) between adjacent wells 1 should be no more than 0.5 m. Then, at the bottom of each well 1, a heating element 3 is placed in the form of an electric heater and each heating element 3 is connected using a cable to an electric current source located on the surface. An electric current is supplied to the heating elements 3. With the passage of electric current through the heating elements 3, they heat up. The thermal energy released during heating of the heating elements 3 is transferred to the basalt surrounding the well 1. Temperature stresses are formed in the basalt, which reach critical values and lead to the formation of cracks 5 between adjacent wells 1, that is, to the formation of a weakening zone 4 in the basalt. Then, the weakening zone 4 formed in the material is sealed. For this, a packer is placed in each well 1. Before sealing the zone of attenuation 4 in each well 1 place a hose (not shown in the drawings), one end of which is located in zone 4 of the weakening, and the other on the surface. After sealing the weakening zone 4, the end of one of the hoses located on the surface is connected to the pressure gauge, and the ends of the other three hoses located on the surface are connected through the valve to compressed air cylinders. Then open the valve and the air from the cylinders under a pressure of 6.0 MPa through the sludge enters zone 4 of attenuation. Under the pressure of the incoming air, further development of cracks 5 in the basalt takes place. In this case, the air pressure in zone 4 of the weakening control using a manometer. When the pressure in the weakening zone 4 decreases sharply, the moment of exit of the cracks 5 to the free surface is determined. After that, the valve is closed and the air supply to the weakening zone 4 from the cylinders is stopped.

Следует отметить, что дальнейшее развитие трещин 5 из зоны 4 ослабления, которая имеет форму плоской фигуры, расположенной в плоскости 2 предполагаемого раскола, также происходит в плоскости 2 предполагаемого раскола, что позволяет отделять от материала блоки заранее заданных размеров. Заявленная технология может быть использована практически при работе с любыми минеральными или искусственными материалами. Наиболее предпочтительно использование изобретения при образовании протяженного развития трещин в твердых материалах, например, в гранитах, базальтах, габбро, бетонах и рудных телах.It should be noted that the further development of cracks 5 from the weakening zone 4, which has the shape of a flat figure located in the plane 2 of the alleged split, also occurs in the plane 2 of the expected split, which allows you to separate blocks of predetermined sizes from the material. The claimed technology can be used practically when working with any mineral or artificial materials. Most preferred is the use of the invention in the formation of extended crack propagation in solid materials, for example, granites, basalts, gabbro, concrete and ore bodies.

Claims

1. The method of formation of the extended development of directed cracks in mineral and artificial materials, including preliminary weakening of the material, sealing the zone of weakening of the material and injection of the working agent under pressure into the weakened material, characterized in that at least two wells are drilled before the material is weakened, at least up to the plane of the alleged split and along the perimeter of the weakening zone, at least three heating elements are placed in the wells, and the material is weakened its intended split plane by local heating of the material to form cracks between adjacent wells, the injection of working fluid under pressure is carried out before the cracks on the free surface.

2. The method according to claim 1, characterized in that the distance between adjacent wells is not less than 0.1 m and not more than 1.2 m

3. The method according to claim 1, characterized in that the material is heated to a temperature of not more than 1200 ° C.

4. The method according to claim 1, characterized in that gas is used as a working agent.

5. The method according to claim 1, characterized in that a liquid is used as a working agent.

6. The method according to claim 1, characterized in that superheated steam is used as the working agent, which is obtained by supplying liquid to the zone of local heating of the material.

7. The method according to claim 1, characterized in that as the working agent use powder gases.

8. The method according to claim 1, characterized in that the heating of the material is carried out using electrodes that are connected to a high-frequency generator.

9. The method according to claim 1, characterized in that the heating of the material is carried out using electric heaters.

10. The method according to claim 1, characterized in that the heating of the material is carried out using a thermite mixture.