УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ОБРАЗЦА ГОРНОЙ ПОРОДЫ Российский патент 2012 года по МПК G01N1/02 E21C25/16 E21C27/12 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к устройству для получения образца горной породы и было разработано, в частности, хотя не только, для тестирования при работах в золотодобывающей промышленности.

Предпосылки создания изобретения

Получение образцов поверхности породы используется при некоторых работах в золотодобывающей промышленности во время разработки проходки для принятия оперативных решений и решений в отношении рудного тела. Такой отбор проб и образцов обычно производится на срезаемой поверхности в подземном туннеле, хотя может быть применен и при работе на поверхности. Так или иначе, практика отбора проб и образцов горной породы в настоящее время производится с помощью ручных технологий, таких как скалывание породы молотком и долотом, что не только требует экстенсивного ручного труда, но также создает проблему в том, что конечные образцы могут быть смещенными и неточными, несмотря на последовательные инструкции по подготовке и тестированию.

Обычно требуется взять образцы породы из канала постоянного сечения, вырезанного поперек поверхности породы, поскольку значение результата строго ограничено изменяющейся шириной и глубиной канала, вырезанного с использованием ручных способов. Это имеет место, в частности, если образцы используются для исследования.

Сущность изобретения

Настоящее изобретение относится к устройству для вырезания образцов породы с поверхности породы, содержащему удлиненную направляющую, вибрационный дисковый резец, установленный для прямолинейного перемещения вдоль направляющей, и средство монтажа для установки и удерживания удлиненной направляющей в требуемом месте относительно близлежащей поверхности породы таким образом, чтобы вибрирующий дисковый резец мог перемещаться вдоль направляющей для вырезания канавки регулируемой ширины и глубины на поверхности породы.

Предпочтительно, устройство включает в себя приводное средство для перемещения вибрирующего дискового резца вдоль направляющей.

Предпочтительно, средство монтажа включает в себя множество телескопических рук, установленных на направляющей и выдвигаемых для зацепления с близлежащими поверхностями породы.

Предпочтительно, направляющая включает в себя один или более рельсов, при этом вибрирующий дисковой резец установлен на каретке, приспособленной для перемещения вдоль рельсов.

Предпочтительно, рельсы установлены внутри удлиненного канала, имеющего одну открытую сторону, обращенную к близлежащей поверхности породы.

Предпочтительно, устройство приспособлено для использования в подземных шахтах, при этом направляющая прикреплена к шахтному транспортному средству посредством переходной рамы, способной располагать направляющую в требуемом месте относительно близлежащей поверхности породы.

В дополнительном аспекте изобретение относится к способу взятия образца породы в подземной шахте для исследования, содержащему этапы обеспечения вышеописанного устройства, размещение направляющей в требуемом месте на поверхности породы, подлежащей резанию, удержание направляющей в требуемом месте посредством работы средства монтажа для зацепления с близлежащими стенками породы, осуществление действия вибрирующего дискового резца вдоль направляющей для вырезания канавки регулируемой ширины и глубины на поверхности породы, и сбора породы, вырезанной из канавки для исследования.

В некоторых ситуациях способ может включать в себя этап выполнения первого прохода поперек поверхности породы с помощью вибрирующего дискового резца, расположенного так, чтобы вырезать ровную дорожку поперек неровной поверхности путем удаления высоких неровностей перед вырезанием канавки вдоль дорожки до сбора образцов.

Краткое описание чертежей

Однако любые другие варианты входят в объем настоящего изобретения, при этом один предпочтительный вариант изобретения описан ниже с помощью примера только со ссылками на приложенные чертежи, на которых изображено следующее:

фиг.1 представляет собой схематичный разрез вибрирующего дискового резца типа, используемого в настоящем изобретении;

фиг.2 представляет собой схематичный вид в перспективе устройства для получения образца горной породы согласно изобретению, установленного на колесном транспортном средстве;

фиг. 3 представляет собой вид сбоку устройства, показанного на фиг.2;

фиг. 4 представляет собой вид в перспективе спереди, с другой точки, устройства, показанного на фиг.2;

фиг. 5 представляет собой схематичный вид в перспективе устройства согласно изобретению с использованием альтернативной установочной руки;

фиг. 6 представляет собой схематичный вид в перспективе, подобный фиг.2, в сочетании с сумкой или вакуумной системой для сбора образцов породы.

Подробное описание

В устройстве согласно изобретению использован уменьшенный вариант вибрирующего дискового резца типа, описанного в Международной заявке на патент № РСТ/AU00/00066 (опубликованной под номером WO 00/46486) на имя Odyssey Technology Pty Limited.

Резание вибрирующим диском является новой технологией резания породы с использованием твердого дискового резца с малой амплитудой вибрации. Инновации, которые позволяют обрабатывать очень твердые породы технологией резания вибрирующим диском с помощью очень малых машинных усилий, проиллюстрированы на фиг.1 и описаны ниже.

Основным новшеством указанной технологии резания является использование дискового резца подобно режущему долоту, чтобы подрезать породу. Хорошо известно, что наиболее крепкие породы являются твердыми, если испытывают нагрузку сжатием, очень твердыми, когда испытывают нагрузку ограниченным сжатием, но мягкими, когда испытывают нагрузку растяжением. В связи с этим при резании породы, целесообразно воздействовать на породу таким образом, чтобы обеспечить ее разрушение при растяжении. Технология указанного резца позволяет полностью использовать мягкость породы, разрезая породу при растяжении (режим подреза), следовательно, это вызывает разрушение при растяжении непосредственно породы и поэтому требует пониженных усилий инструмента/оборудования.

Дополнительным новшеством данной технологии является вибрирование дискового резца во время операции резания породы. Диск вибрирует при малой амплитуде для создания циклической нагрузки на породе. Это облегчает процесс начала появления трещины и распространения трещины в породе, вызывая усталостное растрескивание.

На фиг.1 показан схематичный вид вибрирующего дискового резца 100 в работе. Резец 100 включает в себя дисковый резец 101, установленный на приводном валу 102, и массу 103 инерционного демпфирования. Резец продвигается вперед в направлении, показанном стрелкой 104, для срезания породы с поверхности 105 породы. Применяя подрезания и вибрирующее движение, резец облегчает образование трещины 106, отламывая скол 107 породы. Водные струи (не показаны) могут быть использованы для охлаждения и смазывания резца, также как и для очистки сколов породы и грязи.

Настоящее изобретение позволяет путем использования вибрирующего дискового резца регулируемым образом срезать породу для исследования, при этом можно получить очень точные образцы породы, которые невозможно получить соответствующими ручными способами.

Поэтому вибрирующий дисковой резец 1 (фиг.2) установлен на удлиненной направляющей раме 2, обычно имеющей форму сквозного коробчатого канала. Резец размещен на каретке 3, установленной на направляющих рельсах 4 внутри направляющей рамы.

Устройство также включает в себя приводное средство (не показано) для прямолинейного перемещения каретки 3 вдоль рельсов 4 таким образом, что рельсы 4 определяют траекторию резания.

Поскольку изобретение может быть приспособлено для вышеупомянутой наземной эксплуатации, в этом варианте осуществления изобретение представлено в форме, пригодной для подземной эксплуатации, и поэтому снабжено крепежным средством в виде нескольких рук 5, установленных на направляющей раме 2 и вытягиваемых для зацепления с близлежащими поверхностями породы.

Коробчатый канал прикреплен к шахтному транспортному средству 6 посредством переходной рамы 7, размещенной, чтобы располагать направляющую раму 2 в требуемом положении относительно близлежащей поверхности породы, которую требуется отрезать.

При применении это устройство, которое образует пробоотборник, подводят к поверхности, с которой надо получить образец, на транспортном средстве таком, как погрузочно-доставочная машина или транспортное средство подобного типа. Когда пробоотборник подводят к поверхности, устройство будет вытянуто наружу из тележки в положение, показанное на фиг.2. Как только устройство находится в этом положении, направляющая рама 2 может быть перемещена верх или вниз до требуемой высоты (в соответствии с высотой рудного тела) и повернута в любом направлении, чтобы взять образец, перпендикулярный к углу наклона жилы. Перед выполнением разреза, руки 5 вытягиваются к окружающим поверхностям породы для позиционного закрепления направляющей рамы 2.

Резец 1 обычно прикреплен к задней части тележки с переходной рамой 7, как видно на виде сбоку, показанном на фиг.3. Эта переходная рама может быть поднята вверх и опущена вниз либо с помощью механизма зубчатой рейки или с помощью гидравлического цилиндра (не показано).

Дисковый резец и его система вибрирования обычно включает в себя двигатель, вибрирующий вал, дисковый резец и подшипники. Демпфирующая масса также используется для снижения динамической силы, испытываемой кареткой, как показано на фиг.1.

Резец 1 и каретка 3 перемещаются вдоль направляющих рельсов, как показано на фиг.4. Направляющие рельсы могут быть закруглены на одном конце (не показано), чтобы создать для резца 1 изначальную закругленную траекторию резания, таким образом, что каждый разрез может быть начат на плоской поверхности без какого-либо начального края под соответствующим передним углом. Каретка 3 обычно приводится в движение двигателем с линейным приводом реечного механизма. Однако другие системы линейного привода могут быть использованы для перемещения каретки 3, включая цепные приводы, винтовые передачи или гидравлические исполнительные механизмы.

К удлиненной направляющей раме прикреплено несколько рук 5 в форме гидравлических цилиндров, которые имеют две основные функции: поддерживать направляющую раму и регулировать положение рамы. В показанном варианте осуществления изобретения использовано шесть телескопических рук 5, хотя необходимо отметить, что число телескопических рук может быть больше или меньше, чем шесть, не выходя при этом за существо изобретения. Как только направляющая рама размещена в правильном положении, шесть цилиндров выдвигаются к боковым поверхностям породы забоя и удерживают раму тележки. Эти цилиндры поглощают все усилия режущего инструмента таким образом, что усилия не передаются назад к тележке или другому опорному транспортному средству. Дифференциальное расширение боковых цилиндров может быть использовано для регулировки положения рамы тележки. Таким образом, отбор образцов может происходить при различных размерах забоя. Цилиндры имеют ограниченную длину выдвижения, которая может покрыть определенные различные размеры забоя. Если требуется большее разнообразие размеров забоя (такое, чтобы покрыть размеры забоя от 2х2м до 6х6м), различные поддерживающие рамы могут быть использованы без какой-либо модификации на режущей головке.

В альтернативном варианте изобретения удлиненные направляющие могут быть установлены на универсальной руке 8 (фиг.5), которая обычно является шарнирной рукой с шарнирами в 9 и 10, чтобы обеспечить универсальное перемещение направляющей рамы 2, когда проксимальный конец 11 руки прикреплен к несущему транспортному средству, такому как погрузочно-доставочная машина, или шахтному транспортному средству подобного типа.

На поверхности резец располагают с тележки в положении, показанном на фиг.5. Универсальная рука может перемещать направляющую раму вверх и вниз, влево и вправо, чтобы разместить резец в любом требуемом месте. Как только месторасположение задано, направляющая рама может быть повернута на 360 градусов таким образом, что образец может быть взят перпендикулярно углу наклона жилы. Как только задано требуемое положение и ориентация, шесть телескопических рук 5 вытягиваются к боковым сторонам забоя, чтобы жестко закрепить направляющую раму 2. Теперь резец готов взять образец породы.

Образец породы, отрезанный вибрирующим дисковым резцом, может быть собран любым соответствующим образом, таким как с помощью системы, подобной матерчатому мешку 12 с продольной прорезью (фиг.6), который установлен непосредственно под направляющей рамой 2 и расположен, чтобы ловить сколы породы, падающие с резца 1.

В качестве альтернативы (или в дополнение) сбора образцов породы в мешок 12, устройство может быть снабжено вакуумной системой с вакуумным двигателем и приемником 13, наполняемым через вакуумную трубку 14 из сопла 15, размещенного вокруг или рядом с резцом 1. Вакуумная трубка 14 может быть гибкой, или жесткой, и снабжена свивелом 16, позволяющим перемещение в трубке 14, как только направляющая рама 2 приведена в положение.

При использовании, как только направляющая рама 2 размещена в требуемой ориентации параллельно поверхности, с которой должен быть взят образец, и неподвижно закреплена на месте посредством шести телескопических рук 5 для зацепления с боковыми сторонами забоя близлежащего с поверхностью, резец приводят в действие и перемещают вдоль прямолинейной траектории, вырезая канавку одинаковой ширины и глубины на поверхности породы.

Если поверхность породы является неровной, резец сначала может быть использован, чтобы сделать проход через поверхность породы, будучи расположенным, чтобы вырезать ровную дорожку на неровной поверхности путем удаления с поверхности высоких неровностей. Резец может затем быть установлен на большей глубине, чтобы вырезать требуемую канавку постоянной глубины вдоль дорожки, предварительно вырезанной во время предшествующего прохода.

Собирая срезы породы, полученные только от резания канавки регулируемого сечения с помощью вибрирующего дискового резца, можно получить образец нужного объема и состава, требуемого, чтобы точно исследовать породу, вышедшую на поверхность.

За счет установки устройства согласно изобретению на подземном шахтном транспортном средстве, получение образцов может быть осуществлено быстро и без ненужного прерывания горных работ. Это важно в большинстве ситуаций проведения горных работ, где может иметься только короткий промежуток времени для взятия необходимых образцов.

Дополнительным преимуществом настоящего изобретения по сравнению с существующими способами является фактор безопасности, достигнутый за счет ограничения времени, в течение которого персонал или оборудование должны находиться в опасной области, рядом с поверхностью породы, до проведения каких- либо работ по креплению выработок.

Изобретение относится к устройству для получения образца горной породы, в частности, для тестирования при работах в золотодобывающей промышленности. Техническим результатом является повышение точности взятия образцов породы из канала постоянного сечения. Устройство содержит удлиненную направляющую, вибрирующий дисковой резец, установленный для прямолинейного перемещения вдоль направляющей; и средство монтажа для расположения и удерживания удлиненной направляющей в требуемом месте относительно близлежащей поверхности породы таким образом, чтобы вибрирующий дисковый резец перемещался вдоль направляющей для вырезания канавки регулируемой ширины и глубины на поверхности породы. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Устройство для вырезания образцов горной породы с поверхности породы, содержащее удлиненную направляющую, вибрирующий дисковой резец, установленный для прямолинейного перемещения вдоль направляющей; и средство монтажа для расположения и удерживания удлиненной направляющей в требуемом месте относительно близлежащей поверхности породы таким образом, чтобы вибрирующий дисковый резец перемещался вдоль направляющей для вырезания канавки регулируемой ширины и глубины на поверхности породы.

2. Устройство по п.1, которое включает в себя приводное средство для перемещения вибрирующего дискового резца вдоль направляющей.

3. Устройство по п.1 или 2, в котором средство монтажа включает в себя множество рук, установленных на направляющей и вытягиваемых для зацепления с близлежащими поверхностями породы.

4. Устройство по п.1 или 2, в котором направляющая включает в себя один или несколько направляющих рельсов, при этом вибрирующий дисковый резец установлен на каретке, приспособленной для перемещения вдоль рельсов.

5. Устройство по п.4, в котором рельсы установлены внутри удлиненного канала, имеющего одну поверхность, открытую к близлежащей поверхности породы.

6. Устройство по п.1 или 2, приспособленное для использования в подземных шахтах, в котором направляющая прикреплена к шахтному транспортному средству посредством переходной рамы, способной располагать направляющую в требуемом положении относительно близлежащей поверхности породы.

7. Способ взятия образца горной породы в подземной шахте для исследования, содержащий следующие этапы:
обеспечение устройства согласно любому из предшествующих пунктов;
размещение направляющей в требуемом месте на поверхности породы, подлежащей разрезанию;
удерживание направляющей в требуемом месте посредством средства монтажа для зацепления с близлежащими стенками породы;
осуществление действия вибрирующего дискового резца вдоль направляющей для вырезания канавки регулируемой ширины и глубины на поверхности породы;
сбор породы, вырезанной из канавки.

8. Способ по п.7, который включает в себя этап выполнения первого прохода по поверхности породы вибрирующим дисковым резцом, расположенным так, чтобы вырезать ровную дорожку через неровную поверхность путем удаления высоких неровностей перед вырезанием вдоль дорожки канавки для сбора образцов.