СПОСОБ ОБРАЗОВАНИЯ ВЫРАБОТКИ В ГРУНТЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1994 года по МПК E02F5/18 

Изобретение относится к области разработки грунта или горных пород жидкостными струями под давлением и может найти применение как в строительстве, так и в горном деле при скважинной добыче полезных ископаемых.

Известен способ разработки грунта, торца или открытых карьеров путем использования напорной струи жидкости: разрушают грунт, а затем вместе с водой его транспортируют в места отделения от жидкости и накопления.

Однако этот способ не может быть использован для выполнения скважин или горизонтальных штреков в толще грунта.

Наиболее близким к заявляемому является способ образования выработки в грунте [1] , заключающийся в воздействии на грунт струй рабочей жидкости, истекаемых из гидрорыхлителя, выполненного в виде сегнерова колеса.

Недостатки способа: низкая эффективность разрушения грунта, высокая энергоемкость процесса разрушения.

Известна грунтопрокладывающая установка [2] , содержащая пробойник, связанный с рукавом, внутри которого размещен гибкий элемент, закрепленный одним концом на барабане, а другим соединенный с пробойником, причем соединение выполнено в виде амортизирующего элемента.

Недостатком устройства является низкая эффективность его работы.

Целью изобретения является повышение эффективности разрушения грунта при одновременном снижении энергоемкости процесса разрушения.

Для этого в способе образования выработки в грунте, согласно которому на забой выработки воздействуют струями рабочей жидкости, которая поступает из внутренней полости рабочего органа под давлением, согласно изобретению периодически увеличивают давление рабочей жидкости, подаваемой на забой подачей газообразного агента во внутреннюю полость рабочего органа под давлением, превышающим давление рабочей жидкости во внутренней полости рабочего органа, при этом на забой выработки периодически воздействуют струями газообразного агента.

Кроме того, в устройстве для образования выработки в грунте, включающем рабочую камеру, в которой размещен приводной барабан с намотанным на нем гибким рукавом, свободный конец которого вывернут наизнанку и закреплен на выходном патрубке рабочей камеры, и источник подачи рабочей жидкости, который сообщен с внутренней полостью рабочей камеры, согласно изобретению, оно снабжено источником подачи газообразного агента, который сообщен с внутренней полостью рабочей камеры, при этом рукав выполнен с расположенными по его длине сквозными отверстиями, которые образуют сопла для подачи рабочей жидкости и газообразного агента на забой выработки.

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство; на фиг.2 - то же, в работе.

Устройство имеет герметичную камеру 1, сообщенную с системой 2 подачи под давлением жидкости, и реверсивный приводной барабан 3 с намотанным на него рукавом 4, установленный внутри герметичной камеры 1. Второй свободный конец 5 рукава 4 вывернут наизнанку и закреплен в выходном патрубке 6 камеры 1. По длине рукава 4 выполнены сквозные отверстия 7, образующие сопла для подачи рабочей жидкости и газообразного агента на забой выработки. Рукав может быть выполнен из полиуретана толщиной 1 мм с двумя отверстиями на 1 погонный метр в 4 ряда по всей длине. Диаметр сквозных отверстий 7 пять-десять миллиметров. Герметичная камера 1 сообщена также с системой 8 импульсной подачи в жидкость газообразного агента под высоким давлением.

Реализация способа и работа устройства осуществляются следующим образом.

В грунте делают предварительную выработку в виде полости и приямок. Устанавливают устройство в приямок и вводят в предварительно выполненную выработку выходной патрубок 6 герметичной камеры 1. Затем система 2 подает в камеру 1 жидкость под давлением 2 МПа. Давлением этой жидкости рукав 4 сматывается с барабана 3 и входит вглубь выработки. Жидкость вырывается сквозь отверстия и воздействует на стенки выработки в грунте. По достижении концом 5 рукава торцевой стенки давление в рукаве возрастает. В этот момент системой 8 импульсивно под еще большим давлением, например 5-10 МПа, в камеру 1 подают порцию газообразного агента, например сжатого воздуха. В результате происходит пневмогидравлический взрыв. При этом воздух (газ) сквозь отверстия 7 выходит из рукава с еще большей силой и барботирует жидкость, находящуюся в зарукавном пространстве. После этого давление в рукаве сбрасывают до 1,5-2 МПа. В результате происходит схлопывание пузырьков воздуха и нарастает процесс кавитации, в котором принимают участие частички разрушенного грунта. Вследствие гидровзрыва и кавитации грунт разрушается до очень мелких фракций и выносится потоком жидкости из зарукавного пространства в приямок, откуда удаляется известным способом. Путем реверсивных движений конца 5 рукава за счет его сматывания и разматывания интенсифицируется процесс. Весь этот цикл периодически повторяют.

Изобретение может быть использовано для прокладки каналов в грунте, для прокладки проходов под дорогами и в ж.д. насыпях без их разрушения, при этом достигается большой эффект при меньших энергетических затратах. Возможно использование маломощных компрессоров, так как незначительные объемы рукава позволяют обеспечить рост давления, а также можно поддерживать напор воды в кольцевом зарукавном пространстве при незначительных энергозатратах.

Сущность изобретения: согласно способа образования выработки в грунте на забой воздействуют струями рабочей жидкости, поступающей под давлением из внутренней полости рабочего органа. Давление рабочей жидкости периодически увеличивают подачей газообразного агента во внутреннюю полость рабочего органа. При этом на забой выработки периодически воздействуют струями газообразного агента. Устройство для образования выработки в грунте содержит рабочую камеру, приводной барабан с намотанным на нем гибким рукавом, источник подачи рабочей жидкости и источник подачи газообразного агента. Приводной барабан размещен в рабочей камере. Свободный конец гибкого рукава вывернут наизнанку и закреплен на выходном патрубке рабочей камеры. Источники подачи рабочей жидкости и газообразного агента сообщены с внутренней полостью рабочей камеры. 2 с.п.ф-лы, 2 ил.

1. Способ образования выработки в грунте, согласно которому на забой выработки воздействуют струями рабочей жидкости, которая поступает из внутренней полости рабочего органа под давлением, отличающийся тем, что периодически увеличивают давление подаваемой на забой рабочей жидкости подачей газообразного агента во внутреннюю полость рабочего органа под давлением, превышающим давление рабочей жидкости во внутренней полости рабочего органа, при этом на забой выработки периодически воздействуют струями газообразного агента. 2. Устройство для образования выработки в грунте, включающее рабочую камеру, в которой размещен приводной барабан с намотанным на нем гибким рукавом, свободный конец которого вывернут наизнанку и закреплен на выходном патрубке рабочей камеры, и источник подачи рабочей жидкости, который сообщен с внутренней полостью рабочей камеры, отличающееся тем, что оно снабжено источником подачи газообразного агента, который сообщен с внутренней полостью рабочей камеры, при этом рукав выполнен с расположенными по его длине сквозными отверстиями, которые образуют сопла для подачи рабочей жидкости и газообразного агента на забой выработки.