Российские учёные из Казанского национального исследовательского технологического университета предложили по-новому взрывать горные породы при добыче нерудных полезных ископаемых. В качестве основного инструмента они использовали радиоволны. Оригинальный подход к широко распространённому в России методу взрыва камня позволяет получать материал высокого качества и без большого количества отходов.

К нерудным полезным ископаемым относят такие горные породы, как базальт, гранит, песок, глина. Общедоступные и широко распространённые в строительстве, они кажутся изученными в мельчайших подробностях, однако методика их добычи до сих пор остаётся неотработанной.

В настоящее время применяется три основных способа.

• Первый и самый древний – камнерез – считается наиболее рациональным. Алмазные лезвия позволяют вырезать из горных пород камни необходимых размеров без нежелательных микротрещин.
• Второй способ – откалывание камня при помощи воздушной подушки. В полость породы закачивают воздух, создающий повышенное давление, которое разрушает породу.
• Наконец, третий, самый распространённый в России способ, – добыча камня при помощи взрыва.

Его главное преимущество в том, что он самый дешёвый, но, к сожалению, этот метод имеет массу недостатков.

Так, при взрыве около 30 процентов породы превращается в бесполезную пыль, а остальные 70 процентов разбиваются на потрескавшиеся фрагменты неоднородных размеров. В результате получается камень невысокого качества, к тому же его ещё приходится дополнительно обрабатывать на месте, а многочисленные отходы – транспортировать. Кроме этого, применение взрывчатых и зачастую токсических веществ делает работу опасной и требует особой квалификации сотрудников.

Казанские учёные попытались модифицировать хорошо прижившийся в России метод взрыва для добычи нерудных ископаемых. В своей работе они предложили приводить в действие взрывчатые вещества не поджогом или электрическим током, а с помощью радиоволнового излучения.

Для этого в толще породы нужно предварительно проделать специальные каналы, заложить туда аммиачно-селитренную смесь взрывателя и тщательно закрыть каналы полимер-песчаной забойкой. При облучении СВЧ в каналах постепенно начинает гореть взрывчатая смесь, повышается давление, что и раскалывает породу. При этом аккуратный подбор мощности излучения и количества взрывателя делает данный способ аналогичным воздушной подушке, только более дешёвым.

Проверить свои соображения исследователи решили на модельном эксперименте. В бетонных блоках 600×600×600 мм были просверлены небольшие каналы, в которые закладывалась смесь аммиачной селитры и дизельного топлива. Этот состав не взрывоопасен без радиоволнового излучения и может быть легко изготовлен на месте. После отверждения забойки блоки облучались СВЧ частотой 2,45 ГГц и мощностью 1200 Вт. В результате за 2 минуты блоки раскалывались на несколько крупных монолитных кусков, лишённых нежелательных трещин.

При этом с увеличением мощности излучения время раскалывания блоков уменьшалось вместе с размерами получающихся фрагментов.

Таким образом, казанские учёные нашли новый, сравнительно недорогой подход к получению каменных полезных ископаемых. Он лишён недостатков общераспространённой взрывной методики – большого количества отходов и низкого качества материала и, помимо основного назначения, может использоваться для других целей, в частности для сноса городских зданий или дробления крупных фрагментов горных пород.

Источник информации:

Д. А. Хадиева, Р. М. Вахидов, В. Я. Базотов Инициирование аммиачно-селитренных составов радиоволновым излучением. – Вестник Казанского технологического университета. – 2012 год. – № 5.