В даний час безперечним лідером руйнування міцних гірських порід при розробці родовищ корисних копалин як відкритим так і підземним способом є буропідривний спосіб. Основним недоліком цього способу є сейсмічна дія вибуху на породи, порушення їх суцільності, розвиток тріщин і ослаблення масиву. Найбільш гостро це позначається при видобутку каменесамоцвітного і кристалосировини, блокових матеріалів, оконтурюванні гірських виробок. Застосування низькобризантних ВВ, патронів і зарядів спеціальних конструкцій дозволяють знизити динамічний вплив на околошпурову область, проте їх застосування призводить до підвищення витрат на руйнування і в ряді випадків не забезпечує необхідних кінцевих результатів. Так, наприклад, при видобутку блочного каменю втрати досягають 40 і більше %.
Одним з можливих напрямків вирішення цієї проблеми є застосування статичних методів руйнування гірських порід. В даний час розроблено безліч способів невибухового руйнування, зокрема, механічні методи (клиновий, гідроклиновий, алмазно-канатне пиляння, каменерізні бурові установки і комбайни), методи засновані на енергії рідини (гідродинамічний, фізико-хімічний імпульсний розрив, гідроудар, гідрорізання, флюідоразрив), теплові (терморезка), електричні і електромагнітні (підривання електричних провідників, електричний пробій, тепловий пробій, струмами високої частоти, плавленням, лазерним випромінюванням, електромагнітним випромінюванням), комбіновані методи. Більшість цих методів перебувають на стадії науково-дослідних і проектних розробок. Їх промислове використання стримується відсутністю обладнання, малої надійністю, високою енергоємністю, небезпечним впливом на людину, високою вартістю. Всі ці недоліки змушують шукати шляхи створення дешевих і перспективних способів руйнування міцних гірських порід.
Одним з перспективних напрямків статичного руйнування гірських порід є використання невибухових руйнуючих складів НРС.
Починаючи з 1980 р. по теперішній час тільки в Японії розроблено більше двох десятків невибухових руйнуючих складів для практичного застосування на відкритих і підземних підприємствах [
3,
4]. Майже одночасно Державним Всесоюзним науково-дослідним інститутом будівельних і стінових конструкцій ім. П.П. Будникова було запропоновано кілька невибухових руйнуючих складів [
5,
6]. На сьогоднішній день в світі розроблено понад 100 різних композицій НРС. Основними їх недоліками є тривале в порівнянні з буропідривним способом час руйнування (8
–24), обмежений температурний режим роботи. При негативних температурах ефективність руйнування різко знижується за рахунок уповільнення швидкості гідратації, а при високих позитивних температурах спостерігається мимовільне викидання суміші НРС з шпурів, викликане різким підвищенням швидкості гідратації. Причиною викидання суміші НРС з шпурів є зростання внутрішпурового паро-газового тиску, різко підвищується при переході хімічно незв'язаної води в пару при перевищенні температурою НРС в процесі гідратації, температури кипіння води.
Останнім часом в ДонНТУ ведеться робота, спрямована на розширення сфери застосування НРС, зокрема використання їх в умовах температурних полів підземних гірських виробок. При цьому основним завданням є скорочення часу руйнування і одночасно виключення явища самовільного викиду НРС з шпуру.
Для вирішення цього завдання авторами проводяться комплексні дослідження кінетики саморозширення НРС на основі оксиду кальцію (рис. 4).
В результаті проведених досліджень визначені характерні стадії роботи НРС і дана їх характеристика [
7], виявлені залежності зростання тиску саморозширення при різному режимі їх роботи [
8].
Аналіз патентної літератури показує, що управління швидкістю реакції гідратації здійснюється шляхом додавання прискорювачів, сповільнювачів і пластифікаторів. Додавання прискорювачів в основному рекомендують при руйнуванні матеріалів в умовах низьких температур, і їх дія в більшості випадків зводиться до додаткового підвищення температури суміші у рідкій фазі розчину НРС, за рахунок сильної екзотермічної реакції прискорювача з оксидом кальцію. Додавання сповільнювачів виробляють для стабілізації швидкості гідратації в умовах високих позитивних температур, при цьому запобігається мимовільне викидання суміші з шпурів, але час руйнування матеріалів збільшується.Література показує, що управління швидкістю реакції гідратації здійснюється шляхом додавання прискорювачів, сповільнювачів і пластифікаторів. Додавання прискорювачів в основному рекомендують при руйнуванні матеріалів в умовах низьких температур, і їх дія в більшості випадків зводиться до додаткового підвищення температури суміші у рідкій фазі розчину НРС, за рахунок сильної екзотермічної реакції прискорювача з оксидом кальцію. Додавання сповільнювачів виробляють для стабілізації швидкості гідратації в умовах високих позитивних температур, при цьому запобігається мимовільне викидання суміші з шпурів, але час руйнування матеріалів збільшується.
Дія пластифікаторів в основному зводиться до підвищення рухливості суміші НРС.
Таким чином, існуючими способами невибухового руйнування за допомогою НРС досягти скорочення часу руйнування порід в умовах шпурових і свердловинних зарядів великого діаметра при одночасному виключення "вишпурювання", досить складно. Подібні рішення в даний час у світовій практиці не знайдені. До теперішнього часу досліджень, присвячених вивченню кінетики зростання температури НРС в свердловинних зарядах не проводилося.
