Naslov
Utjecajne veličine pri iskopu stijena hidrauličnim čekićima
(Influencing factors on rock excavation with hydraulic hammers)

Autori
Kujundžić, Trpimir

Vrsta, podvrsta i kategorija rada
Ocjenski radovi, doktorska disertacija

Fakultet
Rudarsko-geološko-naftni fakultet

Mjesto
Zagreb

Datum
23.12

Godina
2002

Stranica
100

Mentor
Vujec, Slavko ; Dunda, Siniša

Ključne riječi
Rudarstvo; Iskop tvrdih stijena; Hidraulični čekić; Mehanika stijena; Teorija blokova; Tvrdoća; Lomna žilavost
(Mining; Hard rock excavation; Hydraulic hammer; Rock mechanics; Block theory; Hardness; Fracture toughness)

Sažetak
Osnovni cilj ovog rada je bila težnja za povećanjem razumijevanja osnovnih mehanizama razrušenja pri prodiranju radnog alata hidrauličnog čekića u stijenu prilikom iskopa. Primarni interes je bio usmjeren na istraživanje utjecajnih čimbenika pri iskopu hidrauličnim čekićima kod površinske eksploatacije mineralnih sirovina o čemu je do sada objavljeno vrlo malo radova. Prilagodbom teorije blokova koja je prvobitno razvijena u cilju rješavanja problema stabilnosti stijenske mase, razrađena je metoda određivanja najpovoljnijeg položaja otkopne kosine u prostoru obzirom na učinkovitost iskopa hidrauličnim čekićima u zavisnosti o prostornom položaju diskontinuiteta unutar stijenske mase. Osim toga, predložen je postupak analize stabilnosti blokova metodom granične ravnoteže uzimajući u obzir i silu zabijanja radnog alata hidrauličnog čekića. Metoda određivanja najpovoljnijeg položaja otkopne kosine i analiza stabilnosti blokova testirana je na hipotetskom modelu stijenske mase računalnim programom napravljenim pomoću programskog sustava Mathematica 4.1. Cilj testiranja je bilo ispitivanje mogućnosti prethodnog određivanja učinkovitosti iskopa predloženom metodom. U programu je unaprijeđena originalno predložena metoda određivanja konačnih blokova, obzirom na brzinu i jednostavnost proračuna, upotrebom općeg skupa riješenja za sve moguće slučajeve sudjelovanja ili nesudjelovanja pojedinih sustava diskontinuiteta u formiranju konačnih blokova. Analiziranjem rezultata predložen je koeficijent učinkovitosti iskopa obzirom na prostorni položaj diskontinuiteta unutar stijenske mase i silu zabijanja radnog alata primjenjenog hidrauličnog čekića. Obzirom da će, najvjerojatnije, sila zabijanja radnog alata čekića u slučaju zaglavljenih blokova biti ponekad nedovoljna za njihovo direktno izdvajanje tj. pomicanje iz otkopne kosine takvi blokovi će se otkopavati postupnim odlamanjem. Pri tome je pretpostavljeno da će u stijenskoj masi vladati uvjeti slični onima pri razbijanju vangabaritnih blokova preostalih nakon proizvodnog miniranja hidrauličnim čekićima jer će se radom čekića stvarati dodatne slobodne površine oko takvih zaglavljenih blokova u cilju smanjenja ukliještenosti. Zbog toga su se provela terenska mjerenja učinkovitosti hidrauličnih čekića u devet kamenoloma na razbijanju vangabaritnih blokova stijena različitih mehaničkih svojstava. Terenskim promatranjem, uočen je slijed procesa razbijanja blokova za kojeg je ustanovljeno da gotovo u potpunosti nalikuje razrušavanju stijenskog materijala prilikom udarnog bušenja. Obzirom na uočenu sličnost i ustanovljeni mehanizam razrušenja blokova pretpostavljeno je da će energija potrebna za razbijanje ovisiti o tvrdoći i o lomnoj žilavosti stijena. Ispitivanja lomne žilavosti stijena su provedena, po prvi puta u Republici Hrvatskoj, u potpunosti u skladu s metodom predloženom od Međunarodnog društva za mehaniku stijena (ISRM). Na temelju laboratorijskih ispitivanja mehaničkih svojstava na uzorcima iz kamenoloma gdje je mjerena učinkovitost hidrauličnih čekića i postojećih teoretskih saznanja o procesu udarnog razrušenja stijena, provedena je analiza zavisnosti učinkovitosti o ispitivanim svojstvima. Rezultati ispitivanja višestruke zavisnosti specifične energije razbijanja o lomnoj žilavosti i tvrdoći ukazuju da specifična energija mnogo više zavisi o tvrdoći nego o lomnoj žilavosti stijena. Iz toga proizlazi zaključak da se glavnina energije razbijanja utroši na početno intenzivno fragmentiranje stijene ispod radnog alata čekića prilikom zabijanja. Obrnuto proporcionalna zavisnost energije razbijanja o lomnoj žilavosti i tvrdoći nas navodi na zaključak da će u stijenama male tvrdoće i male lomne žilavosti veću učinkovitost pri razbijanju imati čekić s većom frekvencijom udaraca i manjom energijom pojedinog udarca dok je za razbijanje stijena velike tvrdoće i lomne žilavosti učinkovitije primjeniti čekić s manjim brojem udaraca a većom energijom pojedinog udarca.

Izvorni jezik
Hrvatski

Znanstvena područja
Rudarstvo, nafta i geološko inženjerstvo

POVEZANOST RADA