САМОХОДНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ УКРЫТИЯ МЕСТА ВЗРЫВА Российский патент 2001 года по МПК F42D5/45 

Изобретение относится к способам, обеспечивающим повышение безопасности и эффективности проведения взрывных работ.

Известно, что чем больше длительность приложения нагрузки, тем значительнее длина развивающихся трещин и интенсивнее дробление пород. Забойка увеличивает продолжительность взрывного импульса на 35-40%. Это вдвое увеличивает долю энергии взрыва на дробление и уменьшает средний размер куска на 60-80% [1]. Запирание продуктов детонации до момента полного разрушения окружающей породы увеличивает время их действия на среду в 6-7 раз, что позволяет снизить удельный расход ВВ на 30% при одновременном улучшении качества дробления [2].

Такое запирание осуществляют различными способами. Так в способе управления кусковатостью крепких пород посредством герметизации призабойной зоны шпура [3] используется патрон с зарядом метательного ВВ (с субзвуковой скоростью горения), помещаемый у забоя шпура. Патрон удерживается на месте массивной забойной штангой с инициирующим устройством, блокирующей газы после детонации заряда. В предпочтительном варианте изобретения используется механизм монтажа бурильной и забойной штанг на одной стреле буровой каретки. Недостатком данного способа является необходимость использования буровой установки, которая может быть повреждена кусками разлетающейся горной массы ввиду отсутствия укрытия.

Наиболее близким по существу решаемой задачи является самоходная установка для укрытия мест взрыва, включающая транспортное средство в виде ходовой тележки с опорной платформой, снабженной пылеуловителем и адсорбером, вертикальную и горизонтальную рамы с ограждающими элементами для перекрытия окон решетки в виде гибких емкостей, заполненных сыпучим материалом и жидкостью [4] . Устройство укрывает взрываемый участок уступа по верху и с боковой поверхности уступа, обеспечивая запирание забойки скважин от вылета и предотвращая разлет горной массы, что существенно повышает качество дробления пород и экологичность взрывных работ.

Недостатком этого устройства, принятого за прототип заявляемому изобретению, является запирание забойки скважин гибкими емкостями рамы вертикального щита без специальных устройств, что может привести к их повреждению и прорыву газов в атмосферу.

Цель изобретения - повышение надежности ведения и уровня экологичности взрывных работ.

Поставленная цель достигается тем, что в самоходной установке для укрытия мест взрыва, включающей транспортное средство в виде ходовой тележки с опорной платформой, на которой размещены пылеуловитель и адсорбер, вертикальную раму с ограждающими элементами для перекрытия окон решетки в виде гибких емкостей, заполненных сыпучим материалом, связанную с опорной платформой противооткатным механизмом с возможностью перемещения и наклона ее относительно опорной платформы, и секционную, подвешенную на тросах к балке опорной платформы горизонтальную раму с гибкими емкостями с жидкостью и пневмокарманами, имеющими перепускные клапаны для выпуска жидкости под давлением в установленную на горизонтальной раме над гибкими емкостями герметичную емкость, согласно изобретению, гибкие емкости с жидкостью в горизонтальной раме подвешены в окнах решетки на цепных сетях, а в вертикальной раме выполнены несколько рядов отверстий, в которых фиксируются проходящие в скважинные заряды массивные полые штанги с инициирующими устройствами.

Сопоставительным анализом с прототипом установлено отличие заявляемого устройства, заключающееся в наличии отверстий в вертикальной раме с закрепленными в них массивными штангами с инициирующими устройствами, а также в подвеске гибких емкостей с жидкостью в окнах решетки горизонтальной рамы на цепных сетях. Таким образом, заявляемая самоходная установка для укрытия мест взрыва соответствует критерию изобретения "новизна". При изучении других решений в данной области техники признаки, отличающие заявляемое изобретение от прототипа, выявлены не были и поэтому они обеспечивают ему соответствие критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 схематично изображена установка в рабочем положении, вид сбоку; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1, на фиг. 3 - узел Б на фиг. 1.

Самоходная установка для укрытия мест взрыва включает выполненные в виде решеток вертикальную раму 1 и горизонтальную раму 2, состоящую из секций 3. Вертикальная рама 1 связана с опорной платформой 4 транспортного средства, выполненного в виде массивной ходовой тележки 5, с помощью гидроцилиндров 6, 7, противооткатного механизма 8 и опорного элемента 9 с катками 10, позволяющими ей перемещаться и наклоняться относительно опорной платформы 4. Горизонтальная рама 2 тросами 11 подвешена к балке 12 опорной платформы 4, которая через упор 13 гидроцилиндром 14 может поворачиваться вокруг шарнира 15 для складывания горизонтальной рамы 2 в транспортное положение. Вертикальная рама 1 и горизонтальная рама 2 снабжены ограждающими элементами для перекрытия окон решетки, выполненными в виде гибких емкостей 16, изготовленных, например, из резинокордовой ткани. Гибкие емкости 16 вертикальной рамы 1 заполнены сыпучим материалом, например песком (фиг. 3), а гибкие емкости горизонтальной рамы 2 заполняются жидкостью из герметичных емкостей 17 через перепускные клапаны 18, служащие для выпуска этой жидкости под давлением в герметичные емкости 17. В нижней части этих емкостей выполнены пневмокарманы 19, заполняемые сжатым воздухом через штуцеры 20 (см. фиг.2), и гибкий шланг 21 от компрессора 22, установленного на опорной платформе 4. В верхней части одной из герметичных емкостей 17, соединенных между собой трубами 23, имеется отверстие с заглушкой 24 для заправки ее жидкостью. Герметичные емкости 17 установлены на горизонтальной раме 2 над гибкими емкостями 16 и их утолщенное днище 25 служит жесткой плитой для последних. Такая же жесткая плита 26 установлена на вертикальной раме 1 (см. фиг. 3). Зазор между секциями 3 соединяет пространство над поверхностью уступа 27 с замкнутым пространством 28, образованным над горизонтальной рамой 2 эластичным кожухом 29, выполненным, например, из прочной ткани. Пространство 28 соединено гибким пылепроводом 30 с пылеуловителем 31, установленным на опорной платформе 4. Из последнего очищенный от пыли воздух поступает в адсорбер 32, также установленный на платформе 4. По контуру горизонтальной рамы 2 закреплен герметизирующий фартук 33, выполненный, например, из резинотросовой ленты. Горизонтальная рама 2 выполняется такой ширины, чтобы накрыть ею всю поверхность взрываемого зарядами ВВ в скважинах 34 уступа с запасом, обусловленным требованиями Правил безопасности. На балке 12 установлены направляющие 35 для фиксации горизонтальной рамы 2 в транспортном положении. Гибкие емкости с жидкостью 16 в горизонтальной раме 2 подвешены в окнах решетки на цепных сетях 36, выполненных, например, аналогично шинозащитным цепям фирмы RUD [5]. Между гибкими емкостями 16 вертикальной рамы 1 выполнены несколько рядов отверстий 37 с шагом, соответствующим размеру сетки взрывных скважин. Через фиксаторы 38 этих отверстий проходят массивные полые штанги 39 с инициирующими устройствами 40, коммутационные элементы 41 которых проходит через полость штанги 40 (см. фиг. 3).

Самоходная установка для укрытия мест взрыва работает следующим образом.

Самоходную установку для укрытия мест взрыва с помощью ходовой тележки 5 подгоняют к подготовленному для взрыва участку уступа, предварительно подняв гидроцилиндром 14 через упор 13 вокруг шарнира 15 горизонтальную раму 2 выше поверхности уступа. Гидроцилиндрами 6, 7 вертикальную раму 1 смещают вплотную к поверхности откоса уступа с помощью опорного элемента 9 по каткам 10, обеспечивая при этом совпадение отверстий 37 со взрывными скважинами 34. Гидроцилиндром 14 через упор 13 вокруг шарнира 15 приводят балку 12 в горизонтальное положение и тросами полиспастной системы 11 опускают горизонтальную раму 2 на поверхность уступа. Затем через отверстие с заглушкой 24 и трубы 20 заполняют жидкостью, например, водой летом, глицерином, рассолами зимой герметичные емкости 17 секций 3, которая из них через перепускные клапаны 18 поступает непосредственно в гибкие емкости 16, они своей нижней частью, выполненной в виде пневмокарманов 19 со сжатым воздухом, вплотную прижимаются к поверхности уступа 27, что снижает динамический удар по ним при взрыве. Для обеспечения необходимого давления в пневмокарманах 19 от компрессора 22 по шлангу 21 через штуцеры 20 в них подают сжатый воздух. Устройство готово к работе.

Затем через отверстия 37 проводят зарядку взрывных скважин 34 и вводят до полного соприкосновения с зарядом полые массивные штанги 39 с установленными в них инициирующими устройствами 40. В качестве последних могут использоваться электродетонаторы с коммутационными элементами 41 в виде электропроводов, неэлектрические инициаторы типа системы "Эдилин" с низкоэнергетичным ДШ или системы лазерного инициирования с коммутационными элементами 41 в виде световодов. После полного контакта инициирующего устройства 40 с зарядом ВВ массивную полую штангу 39 фиксируют фиксатором 38, выполненным, например, в виде резьбового или клинового соединения. Зарядка скважин 34 может быть выполнена заранее. Затем производят монтаж взрывной сети соединением коммутационных элементов 41 каждой скважины в единую сеть. Непосредственно перед взрывом запускают пылеуловитель 31 для улавливания пыли из горячих газов.

При взрыве зарядов ВВ в скважинах 34 верхнего слоя массивные полые штанги 39 удерживают забойку до прорыва продуктов детонации через трещины, передавая нагрузку на раму 1 и через нее на массивную ходовую тележку 5 и существенно повышая качество дробления. При этом обеспечивается защита гибких емкостей 16 рамы 1 от непосредственного воздействия продуктов детонации, обладающих высокими температурой и давлением. Затем начинается подвижка отбиваемого объема горных пород вверх и частично в сторону откоса уступа. Основная доля энергии взрыва расходуется на дробление горных пород, деформирование гибких емкостей 16 с жидкостью на раме 2 и некоторое ее смещение. В момент первого жесткого удара газов и породы деформируются вначале пневмокарманы, смягчая воздействие на гибкие емкости 16 с жидкостью и облегчая работу жидкостного демпфера, при этом цепные сети 36 защищают гибкие емкости 16 секций 3 от повреждения острыми краями кусков разрушенной горной породы. Когда деформация гибких емкостей 16, зажатых между жестким днищем 25 и поверхностью уступа 27, достигает предела, открываются перепускные клапаны 18 и жидкость поступает в герметичные емкости 17, перераспределяясь между ними по трубам 23. Подбором сечения перепускных клапанов 18 создают необходимое сопротивление истечению жидкости. Усилия от взрываемого массива на вертикальную раму 1 через противооткатный механизм 8 передается на опорную платформу 4 и энергия взрыва окончательно гасится. После начала подвижки взрываемого массива происходит залповый прорыв пылегазового потока из массива через зазоры между секциями 3 и цепные сети в замкнутое пространство 28 под эластичный кожух 29 и по гибкому пылепроводу 30 пылегазовый поток поступает в пылеуловитель 31, где происходит его очистка. Фартук 33 по контуру горизонтальной рамы 2 предотвращает прорыв пылегазового потока из-под укрытия в атмосферу. Очищенный от пыли газовый поток с ядовитыми газами продуктов взрыва, содержащими оксиды углерода и азота, поступает в адсорбер 32, где эти газы улавливаются и очищенный воздух выбрасывается в атмосферу. После взрыва тросами 11 горизонтальную раму 2 приподнимают над взорванной горной массой. Гидроцилиндрами 6 и 7 отводят вертикальную раму 1 от взорванного уступа. Устройство перемещают к подготовленному для взрыва участку уступа и цикл повторяют. При перегоне на большие расстояния жидкость из устройства сливают в резервную емкость, горизонтальную раму 2 тросами 11 поднимают вплотную к балке 12 и фиксируют направляющими 35. Затем поворотом вокруг шарнира 15 через упор 13 гидроцилиндром 14 балку 12 с горизонтальной рамой 2 складывают в транспортное положение.

Таким образом, заявляемая самоходная установка для укрытия мест взрыва обеспечивает отбойку горных пород со сниженными динамическими нагрузками на демпфирующие элементы укрытия за счет удержания забойки от вылета полыми массивными штангами и защиты их цепными сетями, позволяя тем самым достичь поставленной цели.

Источники информации
1. Друкованый М.Ф. Новые методы и перспективы развития взрывных работ на карьерах. - М.: Наука, 1966. -182 с.

2. Мосинец В. Н. , Абрамов А.В. Разрушение трещиноватых и нарушенных горных пород. - М.: Недра, 1982. - 248 с.

3. Способ управления кусковатостью крепких пород посредством герметизации призабойной зоны шпура. Заявка 95/28551 PCT, МКИ⁵ E 21 С 37/14, F 42 D 1/22, 3/04/Watson John D. , Young Chapman; Sunburst Excavation. - N US 94/04135; Заявл. 14.04.94; Опубл. 26.10.95.

4. Шевкун Е. Б., Мирошников В.И., Чередников С.В. Самоходная установка для укрытия мест взрыва: Патент РФ N 2125233, 1999. (прототип).

5. Баду Г.Б. Шинозащитные цепи фирмы RUD /Горная промышленность, 1999, N 1. С. 38-41.3

Изобретение относится к горному делу, а именно к взрывной отбойке горных пород и ведению взрывных работ в стесненных условиях. Сущность изобретения: самоходная установка для укрытия мест взрыва включает транспортное средство в виде ходовой тележки с опорной платформой, на которой размещены пылеуловитель и адсорбер, вертикальную раму с ограждающими элементами для перекрытия окон решетки в виде гибких емкостей, заполненных сыпучим материалом, связанную с опорной платформой противооткатным механизмом с возможностью перемещения и наклона ее относительно опорной платформы, и секционную подвешенную на тросах к балке опорной платформы горизонтальную раму с гибкими емкостями с жидкостью и пневмокарманами, имеющими перепускные клапаны для выпуска жидкости под давлением в установленную на горизонтальной раме над гибкими емкостями герметичную емкость. Новым в установке является подвеска гибких емкостей с жидкостью в окнах решетки горизонтальной рамы на цепных сетях и фиксирование в отверстиях вертикальной рамы массивных полых штанг с инициирующими устройствами, проходящими в скважинные заряды. Изобретение обеспечивает повышение надежности ведения и уровня экологичности взрывных работ. 3 ил.

Самоходная установка для укрытия мест взрыва, включающая транспортное средство в виде ходовой тележки с опорной платформой, на которой размещены пылеуловитель и адсорбер, вертикальную раму с ограждающими элементами для перекрытия окон решетки в виде гибких емкостей, заполненных сыпучим материалом, связанную с опорной платформой противооткатным механизмом с возможностью перемещения и наклона ее относительно опорной платформы, и секционную подвешенную на тросах к балке опорной платформы горизонтальную раму с гибкими емкостями с жидкостью и пневмокарманами, имеющими перепускные клапаны для выпуска жидкости под давлением в установленную на горизонтальной раме над гибкими емкостями герметичную емкость, отличающаяся тем, что гибкие емкости с жидкостью в горизонтальной раме подвешены в окнах решетки на цепных сетях, а в вертикальной раме выполнено несколько рядов отверстий, в которых фиксируются проходящие в скважинные заряды массивные полые штанги с инициирующими устройствами.