УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗРУШЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД Российский патент 1996 года по МПК E21C37/06 

Изобретение относится к технике раскалывания монолитов в строительном и горном деле.

Известно устройство для разрушения горных пород, включающее корпус с пустотелой аккумулирующей камерой и установленный соосно корпусу пустотелый перфорированный рабочий орган, заполненные рабочим компонентом в виде жидкости (а.с. СССР N 691564 кл. Е 21 С 37/02).

Недостатком этого устройства является невысокая эффективность разрушения породы, поскольку рабочее тело оказывает воздействие на непосредственно на стенку шпура, а через дополнительные элементы, не всегда обеспечивающие полный контакт с объектом воздействия.

Известно устройство для разрушения горных пород, включающее бурение шпура, заполнение их жидкостью с последующим поэтапным замораживанием ее (а.с. СССР N 977773, кл. Е 21 С 37/06).

Недостатком данного устройства является небольшой объем рабочего тела, заключенный в шпуре, а также трудности с удержанием расширяющегося объема в вертикальном направлении, в связи с чем нагрузки на боковые стенки значительно уменьшается.

Целью предполагаемого изобретения является повышение эффективности разрушения породы.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для разрушения горных пород включающее корпус с пустотелой аккумулирующей камерой, установленный соосно корпусу и сообщенный с аккумулирующей камерой пустотелый перфорированный рабочий орган заполненные жидким рабочим компонентом, согласно изобретению устройство снабжено компенсатором выталкивающего усилия, выполненным в виде заполненного эластичным материалом стакана, прилегающего днищем к торцу рабочего органа, оппозитного аккумулирующей камере.

Кроме того, в стенках стакана выполнены сквозные радиальные отверстия.

На фиг. 1 предлагаемое устройство, выполнение корпуса с перфорацией;
на фиг. 2 вид сбоку фиг. 1;
на фиг. 3 сечение В-В фиг. 1.

Устройство включает корпус 1 с пустотелой аккумулирующей камерой 2 и установленным соосно корпусу пустотелым рабочим органом 3 с перфорацией 4. На корпусе оппозитно аккумулирующей камере закреплен компенсатор выталкивающих усилий 5, выполненный в виде стакана с перфорированными 6 стенками, заполненного эластичным материалом 7. В верхней части рабочего органа прикреплен сальник 8 в виде юбки из эластичного, но прочного материала, например, из армированной резины. В корпусе устройства выполнен канал 9 для циркуляции хладоагента. В верхней части корпуса имеется отверстие 10 с заглушкой 11. Перфорация 4 рабочего органа 3 выполнена перпендикулярной к плоскости 12, причем ось 13 устройства проходит в этой плоскости. На фиг. 3 плоскость 12 показана в проекции в виде линии Д-Д, что обеспечивает направленное действие распирающих усилий.

Устройство работает следующим образом. В шпуре 14 устанавливают устройство, герметизируют устье и через отверстие 10 заливают жидкость. После заливки отверстие закрывают заглушкой 11.

Если температура окружающей среды ниже температуры замерзания рабочей жидкости, то последнее происходит естественным путем без дополнительных затрат энергии. Если температура окружающей среды выше температуры замерзания, то последнее производят принудительно путем циркуляции хладоагента по каналу 9. При замерзании весь объем рабочей жидкости находящийся в аккумулирующей камере 2 стремясь расшириться оказывает давление на стенку.

Существенное расширение рабочей среды, т.е. перемещение ледяного поршня может происходить главным образом на контакте лед-порода в районе перфорации в силу того, что жесткость стенок из толстостенного металла корпуса несравненно выше, чем у пород средней крепости или у бетона. В связи с этим обстоятельством давление льда из камеры 2 передается в шпур 14, что приводит к дополнительным нагрузкам на его стенки. Одновременно лед оказывает давление на юбку сальника 8 прижимая ее к стенкам и тем самым препятствует течению льда между рабочим органом 2 и стенкой шпура 14.

Часть воды, замерзающей между стенкой компенсатора выталкивающих усилий 5 и стенкой шпура 14, а также в перфорации якоря 6 закрепляет корпус устройства в шпуре. Расширение льда при замерзании воды ниже якоря компенсируется эластичным сжимаемым материалом 7 размещенным внутри компенсатора 5, что предотвращает выдавливание корпуса из шпура. Снижение сцепления и трения между корпусом и рабочим телом может быть достигнуто футеровкой внутренней части аккумулирующей камеры корпуса 1 или частичным нагревом корпуса до образования на его внутренней поверхности пленки воды.

Использование: раскалывание монолитов в строительстве и горном деле. Сущность изобретения: перфорированный рабочий орган 3 устанавливают в шпур. Через отверстие 10 в аккумулирующей камере 2 заливают воду. С помощью хладоагента, циркулирующего по каналу 9, замораживают воду в шпуре. Давление льда разрушает породу. Сальник 8 препятствует течению льда между рабочим органом 3 и стенкой шпура. Компенсатор 5, заполненный эластичным сжимаемым материалом 7, устраняет выталкивающее давление льда замерзающего ниже устройства. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для разрушения горных пород, включающее корпус с пустотелой аккумулирующей камерой, установленный соосно корпусу и сообщенный с аккумулирующей камерой пустотелый перфорированный рабочий орган, заполненный жидким рабочим компонентом, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности разрушения породы, устройство снабжено компенсатором выталкивающего усилия, выполненным в виде заполненного эластичным материалом стакана, прилегающего днищем к торцу рабочего органа, оппозитного аккумулирующей камере. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в стенках стакана выполнены сквозные радиальные отверстия.