ИЗДЕЛИЕ ДЛЯ ВЗРЫВНЫХ РАБОТ С ПОВЕРХНОСТИ Российский патент 2014 года по МПК F42D3/00 

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0001] Настоящее изобретение относится к изделию для взрывных работ с поверхности.

[0002] В процессах подземной или открытой горной разработки и выемки сырья неизбежно сталкиваются с негабаритами и глыбами горной породы, в работе с которыми возможны трудности, поскольку они не фрагментируются в достаточной степени на этапе первичной взрывной отбойки или обваливания или которые могут перемещаться из неподвергнутых взрывной отбойке областей. Методики вторичного взрывного дробления или соответствующие ударные устройства можно использовать для уменьшения размеров таких материалов.

[0003] Способы вторичного взрывного дробления описаны в общем в Патенте США № 5233926. Пример заряда для вторичного взрывного дробления приведен в Патенте США № 2247169.

[0004] Глыбы, находящиеся на земле, можно достаточно безопасно разрушать с или без использования методов подрыва или с использованием молотковых дробилок. Когда глыбы находятся сверху, например, если глыбы в наклонной выработке или дучке образуют пробку, то взрывание глыбы для ликвидации пробки может в лучшем случае являться проблематичным и в худшем случае очень опасным.

[0005] Если проблему можно решить сверху пробки, то может потребоваться относительно большое количество взрывчатого вещества (ВВ). В этом случае высвобождающаяся энергия может являться разрушающей для структуры, образующей канал, в котором горная порода размещается.

[0006] В Патенте США № 5233926 описано использование кумулятивного заряда для вторичного взрывного дробления, содержащего пластичное прилипающее ВВ. В одном примере заряд закреплен на шесте, которым манипулируют для обеспечения приклеивания заряда ВВ к горной породе. Данный процесс можно выполнять с допустимым соблюдением мер безопасности. По ряду причин использование приклеивающегося ВВ не всегда успешно, практично и желательно.

[0007] В патенте США № 2247169 описана оболочка для взрывания с поверхности, в которой фланец основания на капсуле покрыт адгезивом для обеспечения присоединения капсулы к горной породе, подлежащей взрыванию. Данный патент вместе с тем не описывает безопасной методики для использования оболочки для взрывания в варианте применения для породы, находящейся сверху.

[0008] Задачей настоящего изобретения является создание изделия для взрывных работ, которое можно использовать управляемым способом с существенным уровнем безопасности для дробления или смещения горной породы, расположенной сверху, с ограничением количества высвобождающейся энергии или иным направлением высвобождающейся энергии и с уменьшением вероятности повреждения конструкции крепи.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0009] Изобретение представляет изделие для взрывных работ с поверхности, которое включает в себя контейнер, ВВ внутри контейнера, механизм инициирования ВВ, приемное гнездо, содержащее адгезив, и устройство исполнительного механизма для вытеснения адгезива для перемещения из приемного гнезда на наружную поверхность контейнера.

[0010] Предпочтительно устройство для перемешивания адгезива при вытеснении из приемного гнезда устанавливается вблизи наружной поверхности контейнера. Данное устройство дает в результате эффективное перемешивание и, соответственно, нанесение адгезива.

[0011] Предпочтительно контейнер содержит форму с выемкой и адгезив вытесняется в форму с выемкой между контейнером и горной породой, подлежащей взрыванию.

[0012] Устройство исполнительного механизма может иметь любую из нескольких форм. В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения исполнительный механизм включает в себя гибкий эластичный баллон или картридж внутри приемного гнезда, который содержит адгезив, например, в текучей форме. Обеспечено соединение для подачи текучей среды под давлением, например воздуха или воды, в приемное гнездо для давления снаружи на эластичный баллон или картридж и, таким образом, вытеснения адгезива из эластичного баллона или картриджа для последующего перемешивания (если требуется) и нанесения.

[0013] В варианте изобретения приемное гнездо включает в себя цилиндр, содержащий адгезив, и исполнительный механизм включает в себя поршень, перемещающийся внутри цилиндра для вытеснения адгезива из цилиндра.

[0014] Форма с выемкой предпочтительно окружена гибким уплотнением.

[0015] Контейнер может иметь любую подходящую форму, но предпочтительно имеет коническую или пирамидальную форму. Форма с выемкой может располагаться на основании конуса или пирамиды согласно варианту.

[0016] Изделие для взрывных работ может включать в себя опору, на которой установлен контейнер. Контейнер может являться подвижным относительно опоры. Это может быть выполнено любым подходящим способом, например, можно использовать устройство с цилиндром и поршнем, гибкую гофрированную коробку, трубу или подобное. Изобретение не ограничивается в этом отношении. В одной форме выполнения изобретения контейнер размещен, по меньшей мере частично, в гофрированной коробке, установленной на опору, и когда внутри гофрированной коробки создают давление, контейнер таким образом отжимается от опоры. Таким образом форму с выемкой, заполненной адгезивом, можно установить в плотном контакте с горной породой, подлежащей взрыванию. Выемку затем заполняют некоторым количеством адгезива.

[0017] В варианте изобретения отклоняющее устройство, которое может образовывать часть или которое может быть включено в состав гофрированной коробки, действует поджимая форму с выемкой к горной породе. После этого нужное количество адгезива перекачивается в пространство, образованное формой с выемкой между горной породой и контейнером.

[0018] В предпочтительной форме изобретения кумулятивный заряд устанавливается внутри контейнера. Кумулятивный заряд сконструирован с возможностью концентрации энергии, получаемой при инициировании ВВ, на горной породе, которая несет форму с выемкой. Кумулятивный заряд предпочтительно образован с использованием или включает в себя относительно тяжелый металл, например медь или железо. Форма самого кумулятивного заряда может быть конической или пирамидальной.

[0019] Изделие для взрывных работ может быть частью составного блока, который включает в себя множество изделий для взрывных работ, которые надлежащим образом взаимно соединяются. Предпочтительно множество изделий для взрывных работ индивидуально устанавливают на опору.

[0020] Опора может включать в себя гибкое соединение, которое может иметь тип универсального шарнира, который при использовании устанавливается на стрелу или аналогичный удлиненный компонент способом, обеспечивающим, по меньшей мере, ограниченное перемещение контейнера относительно удлиненного компонента.

[0021] Адгезив может образовывать двухкомпонентная полиэфирная смола, в общем, типа, используемого в вариантах применения для крепи породы. Данный тип смолы является предпочтительно быстрозатвердевающим, что является желательным признаком. Компоненты смолы можно закладывать в приемное гнездо известным способом непосредственно или в устройстве в виде эластичного баллона любого подходящего типа. Другой предпочтительной возможностью является использование адгезива из стандартной смолы в картридже типа, используемого для установки штанговой крепи породы. Эти примеры не являются ограничивающими.

[0022] В особенно эффективных устройствах используется адгезив на основе полимера, выдавливаемый из картриджа, с устройством перемешивания между поверхностью горной породы, на которую адгезив наносится, и противоположной поверхностью контейнера, который затем приклеивается перемешанным адгезивом к поверхности горной породы.

[0023] Таким образом, в одной форме изобретения приемное гнездо имеет, по меньшей мере, первый отсек и второй отсек. Адгезив включает в себя, по меньшей мере, базовый материал и активатор. Базовый материал находится в первом отсеке, а активатор находится во втором отсеке. Устройство перемешивания выполняет перемешивание базового материала и активатора при их вытеснении из приемного гнезда. Адгезив может содержаться в картридже, который в свою очередь устанавливается внутри гибкого эластичного баллона или внутри цилиндра. Цилиндр может в одной форме изобретения являться картриджем.

[0024] Адгезив затвердевает только после его перемешивания. В общем, стандартная капсула полимера имеет небольшую ленту отвердителя (катализатор) вдоль длины картриджа с полимером. Базовый компонент не может затвердеть без предварительного энергичного перемешивания с катализатором. Перемешивание также создает трение и приводит к повышению температуры, что ускоряет процесс твердения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0025] Изобретение дополнительно описано с помощью примеров со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано следующее.

На Фиг. 1 показано изделие для взрывных работ на поверхности согласно одной форме изобретения с одной стороны.

На Фиг. 2 показано продольное сечение изделия для взрывных работ Фиг. 1.

На Фиг. 3 показан один способ использования изделия для взрывных работ Фиг. 1.

На Фиг. 4, аналогичной Фиг. 2, показано сечение и с одной стороны изделие для взрывных работ согласно второй форме изобретения.

На Фиг. 5 показан составной блок изделий для взрывных работ согласно изобретению.

На Фиг. 6 показан составной блок по Фиг. 5 в сечении.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

[0026] На Фиг. 1 и 2 прилагаемых чертежей показано с одной стороны и с одной стороны в сечении соответственно изделие 10 для взрывных работ на поверхности согласно изобретению.

[0027] Изделие для взрывных работ имеет опору 12, приемное гнездо 14, гофрированную коробку 16 и контейнер 18 взрывчатого вещества (ВВ), размещенный по существу или полностью внутри гофрированной коробки.

[0028] Опора 12 имеет сферический элемент 20, установленный внутри полости 22, имеющей форму, комплементарную упомянутому элементу и выполненной внутри противоположных секций 24 и 26 опоры соответственно, скрепленных вместе регулируемыми болтами 28. Короткий вал 30 выступает из секции 26 опоры и обеспечивает установку изделия 10 на наружную несущую конструкцию, как описано ниже со ссылкой на фиг. 3.

[0029] Приемное гнездо 14 имеет форму удлиненного цилиндра 34 с внутренним поршнем 36. Трубка 38, соединенная с крышкой 40 на цилиндре, обеспечивает выпуск на сторону нагнетания поршня.

[0030] Внутри приемного гнезда находится одноразовый картридж 42 адгезива, окруженный на выпускном конце кольцевой (О-образной) прокладкой 44 круглого сечения, действующей в качестве уплотнения. Картридж имеет выпуск, соединенный с гибкой трубкой 46 на конце 50 приемного гнезда. Трубка 46 проходит к крышке 52, которая имеет внутренний объем 54, в котором размещается шнек-смеситель 56. Выпускные отверстия 58 соединяют объем 54 с обращенной наружу формой 60 с выемкой.

[0031] Текучий адгезивный материал 62 размещен внутри цилиндра и полностью занимает внутренний объем цилиндра. Адгезивный материал 62 может иметь описанный выше тип, например двухкомпонентное вещество, которое активируется, когда компоненты смешиваются друг с другом. Изобретение в этом плане не ограничено.

[0032] Контейнер 18 имеет форму, приблизительно соответствующую усеченному конусу. Уплотнение 64 соединяется с внутренним нижним концом контейнера (см. Фиг. 2) и детонатор 66 устанавливается в размещенную по центру уплотнения втулку 68. Запальный шнур 70 произвольной длины соединяется с детонатором известным способом. Контейнер заполнен ВВ 72 любого подходящего типа, известного в технике.

[0033] Вставка 74 кумулятивного заряда внутри контейнера размещена непосредственно примыкающей к крышке 52, то есть на большом конце или основании контейнера в виде усеченного конуса. Вставка выполнена из стали, железа, меди или аналогичного тяжелого металла. Предпочтительно, как показано на Фиг. 2, вставка имеет, в общем, коническую или пирамидальную форму.

[0034] Обращенная наружу выемка 60 окружена стенкой 76. Предпочтительно стенка является гибкой в некоторой степени, так что, когда стенка упирается в поверхность горной породы (не показано), приемлемое уплотнение образуется на стыке между стенкой и поверхностью горной породы. Альтернативно, вместо стенки крышку выполняют с несколькими выступами или ножками, разнесенными друг от друга. Если стандартная смола для крепи породы выпускается из картриджа 42, то через некоторое время смола появляется из отверстий 58, смешанная смола является высоковязкой, имеет форму плотной мастики, а не свободно текущей жидкости. Смола, таким образом, не вытекает свободно из выемки 60, поскольку в данный момент времени процесс затвердевания уже имеет существенное развитие.

[0035] Гофрированная коробка 16 имеет круглый фланец 78, соединенный с ободом 80, который проходит от наружной поверхности приемного гнезда 14. На противоположном конце 82 гофрированная коробка прикрепляется к подходящей конструкции на крышке 52.

[0036] На Фиг. 3 показан способ разработки блоковым обрушением, в котором подземная выемка или откатка 86 размещена на выпускном конце 88 канала 90 в форме воронки. В системе блокового обрушения нужные механизмы, которые не показаны, используют для перемещения глыб 92 по верхней поверхности 94 так, что глыбы могут падать через канал 90 на нижний уровень 86. Если одна или несколько глыб по различным причинам заклиниваются в верхнем положении, канал 90 становится нерабочим. По методам, которые используют в способе разработки блоковым обрушением, в нормальных условиях отсутствует возможность простого доступа к верхней поверхности глыб 92 для взрыва глыб и удаления пробки. Это означает, что единственным путем для удаления пробки в системе блокового обрушения является выполнение очень опасного этапа взрывных работ снизу.

[0037] На Фиг. 3 показана машина 98 любого подходящего вида со стрелой 100. Изделие 10 типа, показанного на Фиг. 1 и 2, прикреплено к верхнему концу стрелы. Вал 30 выполнен с возможностью осуществления данного прикрепления. Стрела удерживается на коленчатой опоре 102, которая установлена так, что оператор машины, работая в относительно безопасном месте, может выдвигать стрелу для приведения изделия 10 в прочное соединение со стороной (обычно нижней стороной) 104 выбранной глыбы 92A.

[0038] Сферический элемент 20 удерживается очень плотно секциями 24 и 26, но тем не менее, может поворачиваться, если достаточную силу прикладывают к изделию, когда изделие поджимается стрелой кверху. Это обеспечивает плотное соединение выемки с поверхностью 104 горной породы.

[0039] Гофрированная коробка в зависимости от своей конструкции может выполнять различные функции. В одной форме изобретения возможно расширение внутреннего объема гофрированной коробки (между противоположными поверхностями гофрированной коробки и контейнером 18) с использованием воздуха или воды из не показанного источника их нагнетания под давлением, так что крышка 52 смещается от приемного гнезда 14. В различных формах изобретения гофрированная коробка имеет упругую характеристику и подобна пружине. Если стрела прижимает изделие к нижней стороне 104 глыбы, то происходит некоторая пластическая деформация гофрированной коробки. Сжатая гофрированная коробка, тем не менее, стремится к расширению, при этом сохраняется прочное уплотнение стенки 76, находящейся в контакте с нижней стороной 104.

[0040] Вода под давлением из непоказанного источника затем подается через трубку 38 в цилиндр, за поршень, который благодаря этому перемещается. Текучие компоненты адгезива 62 продавливаются через трубку 46. Перемещение поршня помогает в некоторой степени перемешиванию компонентов адгезива. Когда компоненты проходят через шнеки-смесители 56, происходит полное перемешивание и выходящий текучий адгезив проходит через отверстия 58. Выемка 60 затем заполняется адгезивом, который также входит в контакт с противоположной поверхностью 104 горной породы 92A.

[0041] Изделие 10 продолжают прижимать до момента затвердевания адгезива. В этот момент стрелу 100 убирают и изделие 10 оставляют прикрепленным адгезивом к нижней стороне 104 горной породы. С помощью запального шнура 70 детонатор 66 подрывают в подходящее время и ВВ 72 детонирует. Сила ВВ, генерируемая при детонации ВВ, формируется или направляется вставкой 74, которая служит как концентратор действия заряда. Значительное ударное усилие передается на глыбу 92A, которая при этом дробится или перемещается настолько, что пробка, созданная глыбами в канале или над ним, устраняется.

[0042] Отмечается, что шнеки-смесители 56 установлены с поверхности контейнера, который приклеивается полимерным адгезивом к противоположной поверхности горной породы. Обнаружено, что это является особенно предпочтительным для эффективного перемешивания и нанесения стандартной смолы (полимера) типа, который в нормальных условиях используют для установки штангового крепления горной породы, и смола тогда прочно прикрепляет заполненный ВВ контейнер к горной породе.

[0043] На Фиг. 4 показано в сечении и с одной стороны модифицированное изделие 10А для взрывных работ с поверхности. Компоненты в изделии 10A, которые являются одинаковыми с компонентами в изделии 10, указаны аналогичными позициями и дополнительно не описаны в данном документе.

[0044] Приемное гнездо 14 заменено приемным гнездом 14A, которое содержит эластичный баллон 106, заполняемый однокомпонентным или двухкомпонентным адгезивом 108. Нижний конец баллона соединяется с поршнем 110, который может перемещаться вверх (на чертеже), сжимая при этом баллон и выдавливая адгезив через выпускное сопло 112 приемного гнезда. Перемешивание адгезива или его компонентов происходит соответствующими устройствами перемешивания, не показанными на Фиг. 4, смежными с соплом 112.

[0045] Поршень может перемещаться любым приемлемым способом. В общем, должны использовать давление воды или воздуха для перемещения поршня вдоль приемного гнезда 14A. В некоторых вариантах применения, однако, возможно использование механического устройства для перемещения поршня. Данный вариант возможен, если имеется удобный доступ к горной породе, подлежащей разрушению, например, когда глыба находится на небольшой высоте или даже, в некоторых случаях, на земле. В таких условиях возможно перемещение поршня с использованием подходящего исполнительного механизма, приводимого в действие вручную.

[0046] При перемещении поршня 110 в общем благодаря использованию давления воды получают значительную направленную вверх силу, которая, кроме выдавливания компонентов адгезива из эластичного баллона 106, стремится прижать контейнер 18 с его зарядом ВВ к нужной глыбе. Поэтому нет необходимости использовать гофрированную коробку 16. Вместо этого предпочтительно использование стрелы 100 или силы, которую создает поршень 110, для удержания изделия с ВВ в контакте с выбранной поверхностью глыбы горной породы, подлежащей взрыванию, до момента времени, когда адгезив 108 на рабочей поверхности изделия для взрывных работ и на противоположной поверхности горной породы затвердеет.

[0047] В измененном варианте изобретения контейнер 18 может быть выполнен, по меньшей мере, на нижнем конце, действующим как поршень, который в свою очередь установлен внутри непоказанного цилиндра. Воду под давлением или другую текучую среду затем используют для смещения поршня из цилиндра и перемещения контейнера в плотный контакт с горной породой, подлежащей взрыванию.

[0048] На Фиг. 5 показан блок 114 для взрывных работ с поверхности с одной стороны, на Фиг. 6 показано сечение компоновки. Блок включает в себя три изделия 10A, установленных на опоре 116. Каждое изделие 10A имеет тип, показанный на Фиг. 4, и включает в себя соответствующий цилиндр 14A, который содержит текучий адгезив, который с регулированием может нагнетаться в соответствующую выемку 60. Индивидуальные изделия 10A детонируют согласованно. Это обеспечивается в конфигурации, в которой запальные шнуры 70 взаимно соединены так, что один сигнал подрыва, примененный в запальных шнурах, обуславливает одновременное инициирование соответствующих детонаторов и, следовательно, ВВ.

[0049] Компоновку 112 используют, когда требуется выполнить значительное взрывное разрушение горной породы.

Изобретение относится к изделиям для взрывных работ с поверхности. Изделие включает контейнер, взрывчатое вещество внутри контейнера, механизм инициирования взрывчатого вещества, приемное гнездо, которое содержит адгезив, и устройство исполнительного механизма для вытеснения адгезива для его перемещения из приемного гнезда на наружную поверхность контейнера. Наружная поверхность контейнера имеет форму с выемкой, и адгезив вытесняется в форму с выемкой между контейнером и горной породой, подлежащей взрыванию. Устройство для перемешивания адгезива, вытесняемого из приемного гнезда, примыкает к наружной поверхности контейнера. Блок для взрывных работ с поверхности включает в себя, по меньшей мере, два вышеупомянутых изделия, выполненных с возможностью обеспечения одновременной детонации соответствующих взрывчатых веществ. Изобретение используется для дробления или смещения горной породы, расположенной сверху, и позволяет уменьшить повреждения конструкции крепи. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Изделие для взрывных работ с поверхности, которое включает в себя контейнер, взрывчатое вещество внутри контейнера, механизм инициирования взрывчатого вещества, приемное гнездо, которое содержит адгезив, и устройство исполнительного механизма для вытеснения адгезива для его перемещения из приемного гнезда на наружную поверхность контейнера, приклеиваемую к горной породе, причем наружная поверхность контейнера имеет форму с выемкой, а адгезив вытесняется в форму с выемкой между контейнером и горной породой, подлежащей взрыванию.

2. Изделие по п.1, которое включает в себя устройство для перемешивания адгезива, вытесняемого из приемного гнезда, примыкающее к наружной поверхности контейнера.

3. Изделие по п.2, в котором адгезив включает в себя, по меньшей мере, базовый материал и активатор, и приемное гнездо имеет, по меньшей мере, первый отсек для базового материала и второй отсек для активатора, причем устройство перемешивания обеспечивает перемешивание базового материала и активатора.

4. Изделие по п.1, 2, или 3, в котором исполнительный механизм включает в себя гибкий эластичный баллон внутри приемного гнезда, содержащий адгезив, и соединение для подачи текучей среды под давлением в приемное гнездо, при этом создается давление снаружи на эластичный баллон и, соответственно, вытеснение адгезива из эластичного баллона.

5. Изделие по п.1, 2, или 3, в котором приемное гнездо включает в себя цилиндр, который содержит адгезив, при этом исполнительный механизм включает в себя поршень, который перемещается внутри цилиндра для вытеснения адгезива из цилиндра.

6. Изделие по п.1 или 2, которое включает в себя опору для установки контейнера, при этом контейнер является подвижным относительно опоры.

7. Изделие по п.6, в котором опора включает в себя гибкое соединение, которое при использовании устанавливается на удлиненный компонент таким способом, что обеспечивает, по меньшей мере, ограниченное перемещение контейнера относительно удлиненного компонента.

8. Изделие по п.1, в котором кумулятивный заряд устанавливается внутри контейнера.

9. Блок для взрывных работ с поверхности, который включает в себя, по меньшей мере, два изделия для взрывных работ с поверхности по п.1, выполненных с возможностью обеспечения одновременной детонации соответствующих взрывчатых веществ.