СПОСОБ ЗАРЯЖАНИЯ ШПУРА Российский патент 2017 года по МПК F42D1/08 

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и строительству и может быть использовано для разрушения твердых горных пород и соединения строительных конструкций [Е21С 37/02, Е21С 37/08].

Известно устройство для раскалывания горной породы при добыче блочного камня, включающее две раздвижные щеки и клин, помещаемые в предварительно пробуренный шпур. Разрушение породы осуществляется силовым воздействием щек на стенки шпура при внедрении клина в щель между щеками с помощью ударной нагрузки (см. А.М. Орлов. Добыча и обработка природного камня. М.: Стройиздат, 1977, с. 43). Недостатком этого устройства является значительный выход взрывчатых веществ из шпура, скважины и свободного выхода взрывных газов при срабатывании взрывчатых веществ.

Известно устройство для раскалывания горной породы при добыче блочного камня (см. патент RU 2101496, Е21С 37/02), которое является наиболее близким к предлагаемому устройству. Это устройство включает гидроцилиндр двойного действия и рабочий орган, состоящий из раздвижных цилиндрических щек и взаимодействующего с ними клина, выполненного с цилиндрическим основанием.

Недостатком этого устройства является сложность конструкции и значительный выход взрывчатых веществ из шпура, скважины и свободного выхода взрывных газов при срабатывании взрывчатых веществ.

Известен патент RU 139745 U1 на устройство для разрушения горных пород и соединения строительных конструкций, включающее силовой цилиндр и рабочий орган, состоящий из раздвижных цилиндрических щек и взаимодействующего с ними клина, выполненного с цилиндрическим основанием, отличающееся тем, что раздвижные щеки соединены со штоком силового цилиндра и стержнями с клином. Устройство может быть выполнено из пластика. На наружной поверхности цилиндрических щек и цилиндрического основания клина выполнены канавки для электропроводов. Устройство применяется для разрушения горных пород. Взрывник либо проходчик закладывает заряд взрывчатого вещества и детонирующего средства в шпур, после соединенный узел клин-фиксатор досылается забойником, и резким толчком фиксируют изделие в шпуре.

Недостатком устройства является то, что устройство не препятствует преждевременному расширению щек. При загрязнении шпура буровым шламом мелкой фракции конструкция клин-фиксатора испытывает сопротивление. Конструкция прототипа может зафиксироваться в шпуре, не дойдя до заряда взрывчатого вещества. Тем самым весь смысл конструкции теряет свое назначение (бесполезен). Кроме того, при недостатках освещения в сложных условиях работы взрывнику сложно определить визуально момент фиксации изделия в шпуре.

Наиболее близким аналогом является решение WO 2000036364 А1, 22.06.2000. В нем описан способ заряжания шпура, характеризующийся тем, что закладывают заряд взрывчатого вещества и детонирующего средства в шпур, после соединенный узел клин-фиксатор досылается забойником, и резким толчком фиксируют изделие в шпуре, расположение устройства клин-фиксатор в шпуре осуществляют клином к взрывчатому веществу и фиксатором к устью шпура.

Недостатком прототипа является то, что решение по прототипу не обеспечивает возможность сопротивления фиксации общей конструкции клин-фиксатора в загрязненном шпуре.

Задачей изобретения является устранение недостатков прототипа.

Техническим результатом при использовании изобретения является возможность обеспечения сопротивления фиксации общей конструкции клин-фиксатора в загрязненном шпуре (препятствует преждевременному расширению щек).

Указанный технический результат достигается тем, что заявлен способ заряжания шпура, характеризующийся тем, что закладывают заряд взрывчатого вещества и детонирующего средства в шпур, затем досылают забойником соединенный узел клин-фиксатор, и резким толчком фиксируют изделие в шпуре, расположение устройства клин-фиксатор в шпуре осуществляют клином к взрывчатому веществу и фиксатором к устью шпура, отличающийся тем, что клин-фиксатор выполняют из пластика, раздвижных цилиндрических щек и взаимодействующего с ними клина, выполненного с цилиндрическим основанием, а на наружной поверхности цилиндрических щек и цилиндрического основания клина формируют канавки для электропроводов, на клине выполняют ребра, а на фиксаторе выполняют зубчатые выступы, посредством которых осуществляют предварительную фиксацию клина с фиксатором, причем ребра клина располагают продольно на поперечных полках клина с внешней стороны, а зубчатые выступы фиксатора выполняют на раздвижных щеках внутренней части фиксатора.

Предпочтительно, ребра клина выполняют с одинаковым шагом и высотой.

Предпочтительно, канавки клина выполняют по всей длине с двух сторон параллельно друг другу.

Предпочтительно, клин выполняют с ребрами жесткости, а канавки клина выполняют в виде выемок в ребрах жесткости.

Предпочтительно, фиксатор выполняют с ребрами жесткости на поперечных полках с внешней стороны.

Предпочтительно, канавки фиксатора выполняют по длине холостой части фиксатора в виде арок параллельно друг другу.

Предпочтительно, канавки фиксатора формируют в виде выемок в ребрах жесткости.

Предпочтительно, фиксатор внутри оснащают перегородкой между щеками, которую выполняют с возможностью разрыва при проталкивании клина.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 показано устройство клина, реализующее способ.

На фиг. 2 показано устройство фиксатора, реализующее способ.

На фиг. 3 и фиг. 4 показаны этапы вставки клина в фиксатор.

На фиг. 5 показан пример фиксатора с перегородкой между щеками.

На фиг. 6-фиг. 8 показаны примеры действий по использованию способа при взрывных работах.

Осуществление изобретение

Изобретение предназначено для фиксации заряда взрывчатых веществ (ВВ) и детонирующих средств в шпуре. Выполняет функции забойки.

Забойка - это процесс заполнения инертным материалом части зарядной полости; под забойкой понимают также инертный материал, применяемый для изоляции заряда взрывчатых веществ. Используется забойка для "запирания" продуктов детонации, повышения коэффициента полезного действия взрыва, снижения радиуса разлета осколков. Наибольшее сопротивление выталкивающему действию продуктов детонации оказывают сыпучие материалы, обладающие достаточно высокой плотностью, сжимаемостью и высоким коэффициентом внутреннего трения, а также пластичные, жидкие и быстротвердеющие вещества и смеси. Для уменьшения фильтрации продуктов детонации через забойку из крупнозернистого материала пустоты между его частицами заполняют водой или мелкозернистым песком.

Способ реализуется путем использования изделия клин-фиксатор. При его испытании был принят во внимание опыт работы с различными типами забоек, запирающих устройств шпура. Особенности преимущества изделия клин-фиксатор в применении. Разработаны два варианта изделия клин-фиксатор. Первый вариант: применение изделия для фиксации в шпуре патронированных и гранулированных взрывчатых веществ. Второй вариант изделия: для фиксации в шпуре эмульсионных взрывчатых веществ.

Преимущество применения изделия клин-фиксатор:

1. Широкий температурный диапазон применения от +40 до -30С°.

2. Полная независимость от такого фактора как влажность, наличие воды.

3. Быстрая фиксация в шпуре, 5-10 секунд.

4. Малый вес 75 грамм (±2%).

5. Низкая себестоимость благодаря использованию полимерных материалов.

Фиксация изделия клин-фиксатор в шпуре происходит в результате следующих действий. Сначала клин 1 соединяют с фиксатором 5 (см. фиг. 6(А)) на 1-2 зубца. Затем вставляют соединенный узел в шпур 12, заранее выполненный внутри горной породы 13 (см. фиг. 6(В)).

Взрывник либо проходчик закладывает заряд взрывчатого вещества 15 и детонирующее средство 14 в шпур 12, затем досылает забойником 16 соединенный узел клин-фиксатор(см. фиг. 7), и резким толчком фиксирует изделие в шпуре (см. фиг. 8).

Расположение изделия в шпуре 12 должно осуществляется клином 1 к взрывчатому веществу 15 и фиксатором 5 к устью шпура 12. При детонации патрона 14 боевика и первоначальном движении взрывчатого вещества 15 к устью шпура клин 1 взаимодействует с фиксатором 5, клин 1 расширяет щеки 7 фиксатора 5. Таким образом, общая конструкция клин-фиксатор жестко фиксируется о стенки шпура 12, до полной детонации заряда взрывчатого вещества 15. Конструкция клин-фиксатор в данном виде так же позволяет фиксировать заряд взрывчатого вещества в шпурах с разным диаметром от 36 мм до 53 мм. Универсальность размеров связана с использованием буровых коронок с разными диаметрами для бурения горного массива на предприятиях горной промышленности.

Прочность конструкции и в то же время малый вес необходимы. Подобных характеристик изделия возможно добиться, но при использовании определенных материалов, таких как АБС; УПС; полипропилен; полимеры. Данные материалы изготовления предают изделию необходимую прочность и в то же время малый вес 40 грамм (±2%).

Толщина стенок может быть, например, от 3 мм до 4,5 мм. Толщина стенок рекомендована для экономии материала изготовления в конструкции клин-фиксатор.

Конструкция изделия клин (см. фиг. 1). Эта часть клин-фиксатора представляет собой две поперечные полки и одно продольное ребро соединения. Каждая полка имеет угол наклона от основания клина к вершине. Продольное ребро служит соединением поперечных полок по всей длине, также продольное ребро придает необходимую прочность.

Предохранительные канавки 4 расположены по всей длине клина 1, с двух сторон конструкции, параллельно друг другу и применяются для укладки кабеля 17 (см. фиг. 8). Каждая предохранительная канавка 4 формируется из нескольких арок ребер жесткости 3. При данных размерах конструкции клина 1 количество ребер достаточно для предохранения провода средств детонации. Параллельность выполнения канавок 4 является оптимальным решением в данной конструкции.

Размеры предохранительной канавки могут быть, например, такими: ширина 10,64 мм, высота 10 мм. В данном случае рассматривается оптимальное расположение провода детонирующих средств, плюс свободный допуск. Сечение провода электродетонатора 2 мм. Диаметр волноведущего шнура СИНВШ 3-4 мм. Исходя из представленных данных, следует, что провода средств детонации помещаются в предохранительной канавке свободно, с возможностью к возвратно поступательному движению по длине канавки. Две канавки предусмотрены для удобства использования в работе. Расположение в конструкции более двух канавок нарушает плотность соединения клина с фиксатором и общую фиксацию конструкции в шпуре.

Соединительно звуковые ребра 2 клина предназначены для предварительной фиксации клина 1 с фиксатором 5 перед вводом в шпур 12. Соединительно-звуковые ребра 2 клина расположены по всей длине, на поперечных полках клина с внешней стороны. Размеры соединительно-звукового ребра клина могут быть выполнены, например, с шагом 4,5 мм, высотой 1,5 мм. Данное конструктивное решение так же предназначено для воспроизведения звукового сигнала взрывнику. Звуковой сигнал происходит от взаимодействия соединительно звуковых ребер клина с зубами фиксатора. Данное решение разработано с целью предупреждения взрывника о фиксации изделия в шпуре в сложных условиях работы (недостаток освещения). До момента полной фиксации общего изделия о стенки шпура происходит звук, характерный трещотке. При полной фиксации общего изделия клин-фиксатор в шпуре звук отсутствует. Это позволяет взрывнику без достаточного освещения фиксировать момент полной фиксации клин-фиксатора в шпуре.

Другая составная часть устройства - фиксатор 5 (см. фиг. 2). Это две поперечные полки, расположенные по всей длине фиксатора 120 мм параллельно друг другу и одного продольного ребра соединения, расположенного в холостой части 6, примерной длиной, например, около 20 мм.

Предохранительные канавки 9 расположены по всей длине холостой части 6 фиксатора 5 с двух сторон конструкции, параллельно друг другу. Каждая предохранительная канавка 9 формируется в как минимум двух арках контурных ребер внутреннего пространства холостой части 6. При данных размерах конструкции количество ребер числом два достаточно для предохранения провода средств детонации. Параллельность выполнения канавок 9 является оптимальным решением в данной конструкции.

Размеры предохранительных канавок фиксатора 5 аналогичны размерам канавок клина 1.

Зубы 10 на раздвижных щеках 7 фиксатора 5 предназначены для предварительной фиксации клина 1 с фиксатором перед вводом в шпур и расположены на внутренней части щек 7, с двух сторон конструкции, параллельно друг другу. Данное конструктивное решение так же предназначено для воспроизведения звукового сигнала взрывнику. Звуковой сигнал происходит от взаимодействия соединительно звуковых ребер клина с зубами фиксатора.

Сопротивление фиксации общей конструкции клин-фиксатора в загрязненном шпуре. На каждой щеке по всей длине фиксатора расположены ребра сопротивления 8. Данное решение препятствует преждевременному расширению щек. При загрязнении шпура буровым шламом мелкой фракции конструкция клин-фиксатора испытывает сопротивление. Без предохранительных ребер 8 общая конструкция может зафиксироваться в шпуре, не дойдя до заряда взрывчатого вещества. Тем самым весь смысл конструкции теряет свое назначение (бесполезен).

Податливость предохранительных ребер 8 фиксатора рассчитана на давление со стороны клина не менее 3 кг.

Плотность фиксации общей конструкции о стенки шпура 12 осуществляется контурными 8 ребрами фиксатора.

В примере на фиг. 2 фиксатора показано шесть поперечных ребер. Расположение поперечных ребер возможно в разном варианте: количество ребер, форма ребер, угол наклона ребер, и т.д. Рассматриваемая конструкция изделия клин-фиксатор разработана с учетом удешевления пресс-формы.

Фиксатор 5 внутри может содержать перегородку 11 между щеками, выполненную с возможностью разрыва при проталкивании клина 1.

Эта перегородка 11 может представлять собой предохранительный стержень в конструкции клин-фиксатор (см. фиг. 5). В случае применения клин-фиксатора с патронированным и гранулированным взрывчатым веществом предусмотрено дополнительное сопротивление от преждевременной фиксации в шпуре. Выполнено это в виде предохранительного стержня. Предохранительный стержень соединяет расширительные щеки 7 фиксатора. Предохранительный стержень рассчитан на давление со стороны клина на 3 кг. В результате конструкция клин-фиксатора получает универсальность. При работе изделия с эмульсионным взрывчатым веществом малой плотности удаляется предохранительный стержень 11 с фиксатора 5, конструкция фиксируется при давлении 500 грамм, исключая выдавливание из шпура 12 эмульсионного взрывчатого вещества 15. При работе с патронированным и гранулированным взрывчатым веществом предохранительный стержень не удаляется.

В данной конструкции поперечные ребра вынесены на площадь прямого взаимодействия фиксатора со шпуром. Угол взаимодействия ребер 8 и угол расширения фиксатора равны примерно 50, таким образом, пятно контакта фиксатора и шпура увеличивается. В результате обеспечено более плотное фиксирование общей конструкции о стенки шпура.

Таким образом, основной задачей изделия клин-фиксатор является увеличение коэффициента использования шпура (КИШ). Данная разработка успешно с поставленной задачей справляется, чему свидетельствуют многочисленные тестовые испытания изделия. Тестовые испытания изделия проводились на территории России и Казахстана. Общее количество предприятий горной промышленности, на которых проводились тестовые испытания, в настоящее время 7 шахт и 8 рудников. Территория проведения испытаний в России, от Урала до Магадана. Испытания проводилась при различных факторах, таких как: геология, сечение горной выработки, паспорта бурения шпуров, механизированное и ручное бурение шпуров, применение многих типов промышленного взрывчатого вещества и средств детонации. Средний результат по всем испытаниям изделия клин фиксатор зафиксирован на увеличении КИШ 20%. Многие предприятия горной промышленности по результатам проведения испытаний перешли на более дешевое взрывчатое вещество малой мощности, либо на снижение удельного расхода взрывчатого вещества.

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и строительству и может быть использовано для разрушения твердых горных пород и соединения строительных конструкций. Способ заряжания включает закладку заряда взрывчатого вещества и детонирующего средства в шпур, досылку забойником соединенного узла клин-фиксатора и фиксацию его резким толчком в шпуре. Расположение устройства клин-фиксатор в шпуре осуществляют клином к взрывчатому веществу и фиксатором к устью шпура. Клин-фиксатор выполняют из пластика. Клин-фиксатор включает фиксатор с раздвижными цилиндрическими щеками и взаимодействующий с ними клин, выполненный с цилиндрическим основанием. На наружной поверхности цилиндрических щек и цилиндрического основания клина формируют канавки для электропроводов. На клине выполняют ребра, а на фиксаторе выполняют зубчатые выступы, посредством которых осуществляют предварительную фиксацию клина с фиксатором. Ребра клина располагают продольно на поперечных полках клина с внешней стороны, а зубчатые выступы фиксатора выполняют на раздвижных щеках внутренней части фиксатора. Изобретение обеспечивает сопротивление фиксации общей конструкции клин-фиксатора в загрязненном шпуре и позволяет предупреждать взрывника о фиксации изделия в шпуре в сложных условиях работы. 7 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Способ заряжания шпура, характеризующийся тем, что закладывают заряд взрывчатого вещества и детонирующего средства в шпур, после соединенный узел клин-фиксатор досылают забойником, и резким толчком фиксируют изделие в шпуре, расположение устройства клин-фиксатор в шпуре осуществляют клином к взрывчатому веществу и фиксатором к устью шпура, отличающийся тем, что клин-фиксатор выполняют из пластика, он состоит из фиксатора с раздвижными цилиндрическими щеками и взаимодействующего с ними клина, выполненного с цилиндрическим основанием, а на наружной поверхности цилиндрических щек и цилиндрического основания клина формируют канавки для электропроводов, на клине выполняют ребра, а на фиксаторе выполняют зубчатые выступы, посредством которых осуществляют предварительную фиксацию клина с фиксатором, причем ребра клина располагают продольно на поперечных полках клина с внешней стороны, а зубчатые выступы фиксатора выполняют на раздвижных щеках внутренней части фиксатора.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что ребра клина выполняют с одинаковым шагом и высотой.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что канавки клина выполняют по всей длине с двух сторон параллельно друг другу.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что клин выполняют с ребрами жесткости, а канавки клина выполняют в виде выемок в ребрах жесткости.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что фиксатор выполняют содержащим ребра жесткости на поперечных полках с внешней стороны.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что канавки фиксатора выполняют по длине холостой части фиксатора в виде арок параллельно друг другу.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что канавки фиксатора формируют в виде выемок в ребрах жесткости.

8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что фиксатор внутри оснащают перегородкой между щеками, которую выполняют с возможностью разрыва при проталкивании клина.