חידושים בסלע לא-מחדש שוברים שיטות וסיכויים

מבוא

במשך עשרות שנים, תעשיות כרייה והקמה תלויים בחומרי נפץ עבור פיצול סלע.בעוד יעיל, פיצוץ נושאים סיכונים טעונים טמאים: רטטים בלתי מבוקרים, סלע זבוב, אבק ופוטנציאל לתאונות. בסביבות עירוניות רגישות, ליד תשתיות, או באזורים שבירניים מבחינה אקולוגית, את החסרונות של חומרי נפץ הופכים להגבלות על ידי שיטות לוחמה סביבתית לא-טבעית, ללא שימושיות, שיטות פעולה מתקדמות יותר של פעילות גופנית, ופוליטית.

המונחים: non-Explosive Rock Breaking Techniques

שבר אבנים לא-explosive מקיף קבוצה מגוונת של טכנולוגיות אשר ליישם כוחות מבוקרים כדי לגרום לשבר. שיטות אלה נעות מפיצול מכני טהור מערכות מבוססות אנרגיה מתקדמות.קטגוריות העיקריות כוללות מכניות, הידראוליות, סאונד, סוכנים כימיים רחבים, וטכניקות חדשניות באנרגיה גבוהה כגון מיקרוגל, לייזר, פלזמה, הדופק החשמלי.

שיטות מכניות

חורים מכניים פורצים מסתמכים על יישום ישיר של כוח ליצור שברים הידראוליים או של כישוף.השיטה המכנית הממוסדת ביותר היא ה-FLT:0hydraulic פיצולFLT:1, הידוע גם כמערכת מתפצלת סלע או נוצה-ועת-ועת.

גישה מכנית נוספת היא (FLT:0) מקדח מקדחטיבי של קידש 1 (FLT:0) באמצעות פורצי דרך מתקדמים או פלמי הידראוליים (Dackhammers), כלים מודרניים לכלים מקדימים כוללים אנרגיה ובקרת תדרים, המאפשרים למפעילים להסתגל לתנאי מתכת.

המונחים: hydroulic Fracturing

fracturing עבור שבירת סלעים - מבודד מטכניקת הנפט והגז הידועה - involves injecting נוזל תחת לחץ גבוה לתוך חור טרום-המוחה מחוספס כדי לגרום ו להפיץ סדקים.נוזל הוא בדרך כלל מים עם תוספים כדי להפחית את החיכוך ולשלוט צמיחה.

שיטות אולטרה סאונד

פסולת סלע אולטרה סאונד משתמשת רטטים מכניים גבוהים (בדרך כלל 20 kHz ומעלה) כדי להציג microcracks וחלש את מבנה הסלע.העיקרון כולל העברת אנרגיה קולית באמצעות transducer יחד אל פני הסלע או באמצעות כלי קידוח.הרטים ליצור מחזורי הפיכה כי הם גורמים נפילה בקנה מידה גדול שיטות הגנה סלעי הם לא מגע (כאשר שימוש באולטרסאונד) או מינימלי, לעומת זאת, למעט טמפרטורה נמוכה מאוד, הם לא יעיל עבור ניקוי איטי של חומר ניקוי איטי מאוד, כמו ניקוי איטי של חומר ניקוי איטי מאוד.

סוכני כימיקלים

סוכנים כימיים, הידועים בדרך כלל כ-FLT:0 סוכנים של הריסת נון (NDAs)RLT 1 או סוכנים של הרס כימי ללא קול, הם אבקות כי כאשר מעורבב עם מים ומזג לתוך חורים ממקדחים, לעבור תגובה לחות גבוהה כי מרחיבה באופן קבוע את היקף הפעילות של כדור הארץ.

טכנולוגיות מתקדמות: לייזר, מיקרוגל, פלאסמה וחשמל דופק

טכנולוגיות מתפתחות רותמות אנרגיה בצורות חדשות כדי לשבור רוק עם דיוק גבוה ואפקט סביבתי מינימלי.

(FLT:0Microwave rockBreakFLT:1 מנצל את החימום השונה של מינרלים בתוך הסלע.כאשר מיקרוגלים מכוונים על הסלע, מינרלים מסוימים (במיוחד אלה המכילים ברזל, סולפטים, או מים) חום במהירות, יצירת מתח תרמי שגורם שברים בין-גרפיים.התהליך יכול להיות מותאם לשלבים ספציפיים של מינרלים, מה שהופך אותו אטרקטיבי עבור או לשיווק אנרגיה מספקת, הוא עדיין, עם אתגרים מכניים, כדי להפחית את ההשפעות של אספקת אנרגיה גבוהה, עם התפתחות של מינרלים.

(FLT:0)Laser Rock BreakFLT:1 משתמש לייזרים בעוצמה גבוהה כדי להמיס, להתחסות, או לספא תרמי משטח הסלע. גלים רצופים או לייזרים מותקפים יכול לחתוך רוק עם דיוק קיצוני, המאפשר צורות מורכבות ופסולת מינימלית. יישומים כוללים מנהרה, מתפתל, ו unassembly של מבנים גרעיניים או מסוכנים, עלות גבוהה של לייזרים, כמו גם ירידה באנרגיה נמוכה יותר, כמו קצבי לייזר איטי יותר, כמו גם ירידה נמוכה יותר, ירידה באנרגיה נמוכה יותר, כמו גם ירידה נמוכה יותר, כמו גם ירידה נמוכה יותר, ירידה נמוכה יותר, כמו גם ירידה בלחץ אנרגיה נמוכה יותר, כמו גם ירידה נמוכה יותר, כמו גם ירידה של אנרגיה נמוכה יותר, ירידה בלחץ גבוה יותר.

(הופנה מהדף ⁇ )0 (Plasma) ושיטות הדופק החשמליות (FLT) משתמשים בפיצול חשמלי כדי ליצור גלי הלם שסלע שבור:2plasma BlowingFLT 3: 3, פריקה גבוהה של ציוד מתכתב מלאת מתחמי עופרת של נוזל גרורתי יוצר ערוץ פלזמה, ומייצרת דופק פתאומי כי שיטת זה יכול לספק אנרגיה במיקרו-2, 000 של חומר נפץ, אך ורקד של חומר נפץ גבוה, ללא שימוש בחומרים חשמליים.

הערכת יעילות

האפשרות של שיטות של פירוק סלעים לא-explosive תלויה בשיח מורכב של מצבים גיאולוגיים, בקנה מידה תפעולי, מגבלות כלכליות וסביבת רגולציה.אין שיטה אחת היא נעלה באופן אוניברסלי; הבחירה האופטימלית משתנה על ידי הפרויקט.

סוג רוק ותנאים גאולוגיים

תכונות סלע כגון כוח דחוס, כוח רבילי, קשיחות שבורה, ורכב מינרלים השפעה משמעותית על יעילות שיטת שיטה.לדוגמה, סוכנים כימיים רחבים פועלים היטב בסלעים הומוגניים, אלומיניום כמו אבן גיר ואבן חול, אבל ביצועים גרועים בפולי שבור מאוד או רך שבו דליפות להפחית את השבר.

היקף הפעולה

עבור פעולות קטנות בינוניות (למשל, צפירה, חפירה בסיסית, מפרשת אבן ממד), מתפצלים מכניים, NDAs, ו ⁇ הידראולית הם מתאימים היטב. גדול היקף פעולות כרייה, שבו אלפי טונות של אבק הוסרו מדי יום, מציג אתגרים גדולים יותר.הקצב איטי של שיטות לא-מחדש בהשוואה לפיצוץ לעתים קרובות לא כלכלי עבור חפירות תחרותיות, אך הם הופכים להיות פגיעים עם גורמים מכניים עם גירוי מתמשך.

גורמים כלכליים

עלויות ההון הראשוניות לציוד לא-explosive – כגון פיצולים הידראוליים, משאבות בלחץ גבוה, מערכות לייזר או גנרטורים פלזמה - יכולות להיות משמעותיות.עלויות תפעוליות כוללות צריכת אנרגיה, חומרים מוגזמים (מעטים ממושכים, שמן הידראולי, סוכנים כימיים), ותחזוקתם של ניתוחים עלות מחזור חיים מפורטת צריכה להשוות את עלויות הנפץ, כולל אימונים ופיצוץ, לעתים קרובות, עם מגבלות אבטחה יקרות, ולהפחית את רמתיות, או ירידה של עלויות לחץ דם, או ירידה של עלויות אבטחה, או ירידה מהירה יותר, או ירידה של עלויות אבטחה, או ירידה מהירה יותר, לצמצום, לצמצום של עלויות לחץ דם, לצמצום של עלויות לחץ דם, לצמצום עלויות לחץ דם, או ירידה מהירה יותר, לצמצום עלויות לחץ דם, או ירידה מהירה יותר, לצמצום של עלויות אבטחה, או ירידה מהירה יותר, לצמצום של עלויות אבטחה, או ירידה במנהרות אבטחה, לצמצום של עלויות לחץ דם, או ירידה מהירה יותר, או ירידה במנהרות אבטחה, לצמצום מהירות לחץ דם נוזלית לחץ דם, לצמצום עלויות לחץ דם, לצמצום עלויות לחץ דם, כמו מטענים סביבתיים, כמו טמפרטורות לחץ דם, או ירידה במנהרות לחץ דם, לצמצום עלויות לחץ דם, או

יתרונות סביבתיים ובטיחות

שיטות לא-explosive מבטלות את הסיכונים העיקריים של פיצוץ: סלע זבוב, אוויר overpressure, רטט קרקע, מטושטש רעיל (NOx, CO), ואת הסיכון של תקלות.זה משפר באופן דרמטי את בטיחות העובד ומאפשר פעולות להמשיך קרבה לאנשים ומבנים.יתרונות סביבתיים כוללים שיפור רעש מופחת ואבק, שום זיהום מים מ שאריות נפץ, ותחת טביעת רגל פחמן נמוכה יותר (אם באמצעות ציוד חשמלי).

מחקרים ויישומים

בנייה עירונית ודיכוי

במרכזי העיר, השימוש בחומרי נפץ לחפירה הסלעיים אסור לעתים קרובות או מוגבל מאוד.שיטות לא-explosive הוכיחו הצלחה בפרויקטים רבים של פרופיל גבוה.לדוגמה, במהלך בניית פרויקט Crossrail בלונדון, סוכנים כימיים רחבים שימשו כדי לשבור את לונדון קליי ואבן הסיטום בתיבות של תחנת מגורים סגורה בסמוך לבניינים היסטוריים.

Quarrying and Dimension Stone

תעשיית האבן המימדת - מייצרת גרניט, שיש ואבני חול - הביקושים נקיים, קווי התכנון ללא מיקרו-קracks אשר להפחית את ערך בלוק. פיצולים הידרולטיים ושיטות נוצות ונופיות הם עמוד השדרה של התעשייה הזאת.הם מאפשרים שליטה מדויקת על צורה וגודל, צמצום פסולת ראשונית. לדוגמה, במפרקות קאררה באיטליה, חוטי יהלומים ראו בשילוב עם כמה זיהומים הידראוליים.

מנהרה ואמצעי קרקעי

בכריית תת-קרקעית, טכניקות לא-explosive צוברות מתחנן לסלע preconconion, גג קנה מידה, וחפירה באזורים עם תוכן גז גבוה או זרימת מים, שבו פיצוץ הוא מסוכן. Electric הדופק טכנולוגיה כבר נשפט במכרות זהב בדרום אפריקה כדי להחליק או ללא יצירת ניצוץ של סביבות גזים הידראוליים או רעילים.במנהרה קשה רוק, לוחות מפטישים הידראוליים ומפוזרים משמשים לפרופילים רחב יותר של מבנים.

אפשרויות וחדשנות עתידיים

מסלול של שבירת סלעים לא-explosive הוא לקראת יעילות אנרגיה גדולה יותר, דרך גבוהה יותר, ושילוב עם טכנולוגיות דיגיטליות.

• (FLT:0) מערכות בקרה ממכרות (FLT:1) המשתמשות משוב חיישן בזמן אמת (למשל פליטה אקוסטית, מדידות כוח) כדי להתאים פרמטרים תפעוליים כגון לחץ הידראולי, תדירות קול, או כוח לייזר עבור מצבים סלעיים ספציפיים.
• (FLT:0) Hybridve גישות FLT:1 שילוב טכניקות מרובות ברצף, כגון מיקרוגל טרום-החלשה ואחריו שבירה מכנית, כדי למזער צריכת אנרגיה ולהמקסם פיצול.
• (FLT:0) אוטומטים ורובוטיקה 1FLT) כדי להפחית את החשיפה האנושית לסביבות מסוכנות ולאפשר הפעלה רציפה. מחלקים אוטונומיים רוק וקידוח רובוטי עבור NDAs כבר בשלבי אב-טיפוס.
• (FLT:0) חומרים מתקדמים של ההרחבה:1 לכלים ולאפשרות, כגון ביטחוני קידוח יהלומים ורכיבים הידראוליים עמידים על ידי חבית, כדי להוריד עלויות תפעוליות.
• מקורות אנרגיה בעלי עוצמה גבוהה וגבוהה (FLT:0) כולל לייזרים קומפקטיים, supercapacitors עבור מערכות הדופק החשמלי, ו גנרטורים מיקרו יעילים, מה שהופך את הטכנולוגיות הללו לקיימות עבור פעולות מרוחקות או ניידות.

שיתופי פעולה בינלאומיים, כגון פרויקטים של האיחוד האירופי Horizon 2020 על כרייה בת קיימא, הם מאיצים את הפיתוח.הדגש הגדל על הכלכלה המעגלית וטביעת הרגל הסביבתית מופחתת ימשיכו להניע השקעות בשיטות לא-explosive. כמו טכנולוגיות אלה בוגרות, הם לא רק משלימים אלא גם תחליף יותר ויותר עבור חומרי נפץ בטווח רחב של יישומי פורצי אבן.

מסקנה

שיטות פורצות סלע לא-explosive התפתחו מאלטרנטיבה נישה לאפשרויות ⁇ קיימא עבור פרויקטים רבים כרייה, בנייה והריסה. מפוזרים מכניים, סוכנים הידראוליים, מקיפים כימיקלים, וטכניקות חדשות המבוססות על אנרגיה לכל אחד להציע יתרונות נפרדים בבטיחות, דיוק, ושמירה סביבתית על תנאי פעולה לא יעילים, תלויות הערכה זהירה של תכונות סלע, היקף, כלכלה, וקשר רגולטורי, בעוד אתגרים במהירות ועלויות להישאר עבור פעולות סביבתיות מאוד אטרקטיביות, הן עבור פיתוח תחרותיות, הן יעילות, הן עבור פעולות מבטיחות, הן יעילות יותר ויותר, הן עבור פעולות מבטיחות, הן יעילות יותר ויותר, הן עבור יעילות חברתית יעילה יותר ויותר, הן עבור פעולות מבטיחות יעילה יותר ויותר, הן עבור פעולות מבטיחות, הן עבור יעילות יותר ויותר, יעיל יותר ויותר, יעיל יותר ויותר, הן עבור יעילות, יעיל יותר ויותר, עבור יעילות.

(ב) לעיין במשאבים מהמכון הלאומי למינוי ומטלורגיה (Metaeralation) 1 (FLT:2 National Mining Association) 3, ומסמכים טכניים מן הספרייה הלאומית של ה-FLT:4 OnePetro LibraryFLT:5 בנוסף, דף הנושא הראשי של FLT:6 Science על Cheval 7 מציע סקירה רחבה של מכניקת רחבה.