МЕХАНИЧЕСКАЯ ЗАБОЙКА ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ЗАРЯЖАНИЯ ВЫРАБОТКИ В ВИДЕ ШПУРА ИЛИ СКВАЖИНЫ ПРИ БУРОВЗРЫВНЫХ РАБОТАХ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2019 года по МПК F42D1/08 F42D1/20 

Изобретение предназначено для использования в горнодобывающей промышленности в целях повышения эффективности разрушения горных пород. Кроме того, заявленное изобретение может быть эффективно использовано при прокладке тоннелей в твердых горных породах и подземных линий (коммуникаций) метрополитена.

Основным условием проведения горновзрывных работ является обеспечение их безопасности для осуществляющего эти работы обслуживающего производственного персонала.

Данные условия регламентируются федеральными нормами и правилами в области промышленной безопасности при взрывных работах.

Одно из условий обеспечения безопасности при осуществлении технологии заряжания (заполнения) выработок в виде шпуров или скважин при буровзрывных работах - это необходимость соблюдать меры предосторожности, исключающие динамическое воздействие на заряд взрывчатого вещества и средства инициирования заряда, находящиеся в эксплуатационной полости выработки (т.е., шпура или скважины), а также исключение возможности обрыва проводников инициирующего импульса.

Как правило, несанкционированное динамическое воздействие на подрывной заряд взрывчатого вещества (ВВ) и средства инициирования заряда может произойти при установке и фиксации в выработке (шпуре или скважине), как механической забойки (в особенности распорно-клинового типа - т.е., распорного затвора), так и ампулы - забойки, поскольку их (забоек) фиксация требует осевого динамического воздействия на соответствующие структуры забоек в направлении заряда и средства его инициирования (детонатора). В результате этого динамического воздействия может произойти несанкционированный и неконтролируемый по усилию динамический удар по заряду взрывчатого вещества и, соответственно, средству инициирования заряда.

Это недопустимо с точки зрения обеспечения безопасности проведения буровзрывных работ.

Кроме того, при использовании в качестве подрывного заряда пластичных взрывчатых веществ (а, тем более, жидкостных и/или гелиевых) в результате воздействия на них динамической ударной нагрузкой происходит выдавливание части взрывчатого вещества в сквозные технологические полости механической забойки и, через них, в зону устья выработки (шпура или скважины), что также недопустимо с точки зрения безопасности проведения буровзрывных работ.

Выдавливание снижает коэффициент полезного действия (КПД) от энергии взрыва и, соответственно, снижает производительность соответствующего технологического процесса (т.е., снижает КИШ - коэффициент использования шпура /отдельного/ или скважины).

В соответствии с вышеизложенным, механические средства (в том числе, ампулы-забойки), используемые для реализации технологии заряжания выработки (шпура или скважины) и способы установки забоек должны гарантированно обеспечивать исключение динамического воздействия на подрывной заряд взрывчатого вещества (далее - «ВВ») или детонатор с проводниками инициирующего импульса со стороны забойки любого типа в процессе ее фиксации в функциональной полости выработки (шпура или скважины).

Для этого должны использоваться специальные способы и, в совокупности, конструкции для реализации данных способов, которые обеспечивают фиксацию забоек любого типа в функционально-технологической полости выработки без осуществления непосредственного контакта забойки с подрывным зарядом и сопутствующими взрывоопасными средствами (детонаторами).

В процессе установки, позиционирования и фиксации в технологически заданном положении, забоек должны использоваться и определенные технологические приемы их позиционирования и фиксации в технологически заданном пространственном положении относительно «ВВ».

Из уровня техники известна механическая забойка для осуществления технологии заряжания выработки в виде шпура или скважины при буровзрывных работах, выполненная в виде распорного затвора клинового типа, конструктивно включающего две составные части. А именно: наружную втулку с, по меньшей мере, двумя раздвижными структурами в виде продольных щек, пространственно ориентированных вдоль оси распорного затвора, а также размещенный в полости втулки клиновой элемент, контактирующий своими наружными клиновыми поверхностями с обращенными к ним внутренними поверхностями раздвижных структур наружной втулки. Причем в составных частях распорного затвора конструктивно сформированы технологические каналы, функционально являющиеся средствами для размещения проводников инициирующего импульса детонатора, которые пространственно расположены с возможностью вывода свободных концов проводников за пределы распорного затвора в сторону устья выработки. Наружная втулка выполнена с обращенной в сторону устья выработки торцевой поверхностью, которая функционально является упорной поверхностью для обеспечения внешнего динамического воздействия на эту упорную торцевую поверхность посредством технологического забойника. Динамическое воздействие осуществляется вдоль оси распорного затвора в процессе предварительного расклинивания раздвижных структур наружной втулки в полости выработки путем ее, наружной втулки, принудительного перемещения относительно клинового элемента (RU 164461 U1, публикация: 10.09.2016).

К недостаткам данного технического решения следует отнести невозможность фиксации забойки в шпуре и/или скважине в технологически заданном пространственном положении (т.е., без осуществления контакта непосредственно забойки с взрывчатым веществом /ВВ/).

Наиболее близкой к заявленным техническим решениям является механическая забойка для осуществления технологии заряжания выработки в виде шпура или скважины при буровзрывных работах, выполненная в виде распорного затвора клинового типа, конструктивно включающего две составные части. А именно: основную наружную втулку с, по меньшей мере, двумя раздвижными структурами в виде продольных щек, пространственно ориентированных вдоль оси распорного затвора, а также размещенный в полости втулки клиновой элемент, контактирующий своими основными наружными клиновыми поверхностями с обращенными к ним ответными внутренними поверхностями раздвижных структур наружной втулки. Причем в составных частях распорного затвора конструктивно сформированы технологические каналы, функционально являющиеся средствами для размещения проводников инициирующего импульса детонатора, которые пространственно ориентированы с возможностью вывода свободных концов проводников за пределы распорного затвора в сторону устья выработки. Наружная втулка выполнена с обращенной в сторону устья выработки торцевой поверхностью, которая функционально является упорной поверхностью для обеспечения внешнего динамического воздействия на эту упорную торцевую поверхность посредством технологического забойника вдоль оси распорного затвора в процессе предварительного расклинивания раздвижных структур наружной втулки в полости выработки путем ее, наружной втулки, принудительного перемещения относительно клинового элемента. При этом торцевая поверхность меньшей площади клинового элемента оснащена стержневым элементом, расположенным вдоль оси распорного затвора и проходящим через выполненное в упорной торцевой поверхности наружной втулки отверстие с выходом за ее пределы в направлении устья выработки. Причем, на конце стержневого элемента, со стороны устья выработки, выполнена профильная структура, функционально являющаяся средством его захвата одним из конструктивных элементов технологического забойника в процессе предварительного расклинивания наружной втулки 2 (заявка RU 2017105752, решение о выдаче патента 23.10. 2017).

В основу заявленных технических решений была положена задача расширения арсенала технических средств, определяемых названием изобретения, а также повышение эффективности сцепления фиксирующих элементов забойки с поверхностью выработки в виде шпура или скважины.

Технический результат заявленного объекта заключается в реализации его назначения (определяемом названием изобретения), т.е. заключается в расширении арсенала средств определенного назначения (определяемого названием заявленного технического решения), который достигается путем создания технических решений, альтернативных известному решению-прототипу (создание вариантов известного решения-прототипа), а также в повышении надежности фиксации забойки в шпуре или скважине за счет наличия дополнительных фиксирующих структур.

Поставленный технический результат, согласно первому варианту исполнения - п. 1 формулы изобретения, достигается посредством того, что в механической забойке для осуществления технологии заряжания выработки в виде шпура или скважины при буровзрывных работах, выполненной в виде распорного затвора клинового типа, конструктивно включающего две составные части, а именно:

- наружную втулку с, по меньшей мере, двумя раздвижными структурами в виде продольных щек пространственно ориентированных вдоль оси распорного затвора;

- размещенный в полости наружной втулки клиновой элемент, контактирующий своими наружными клиновыми поверхностями с обращенными к ним внутренними поверхностями раздвижных структур в виде продольных щек наружной втулки;

- причем в составных частях распорного затвора конструктивно сформированы технологические каналы, функционально являющиеся средствами для размещения проводников инициирующего импульса детонатора, которые пространственно расположены с возможностью вывода свободных концов проводников за пределы распорного затвора в сторону устья выработки;

- наружная втулка выполнена с обращенной в сторону устья выработки торцевой поверхностью, которая функционально является упорной поверхностью для обеспечения внешнего динамического воздействия посредством технологического забойника вдоль оси распорного затвора в процессе предварительного расклинивания распорного затвора в полости выработки путем принудительного перемещения втулки относительно клинового элемента;

- при этом торцевая поверхность меньшей площади клинового элемента оснащена стержневым элементом, расположенным вдоль оси распорного затвора и проходящим через выполненное в упорной торцевой поверхности наружной втулки отверстие с выходом за ее пределы в направлении устья выработки;

- причем, на конце стержневого элемента, со стороны устья выработки, выполнена профильная структура, функционально являющаяся средством его захвата одним из конструктивных элементов технологического забойника в процессе предварительного расклинивания наружной втулки;

согласно изобретению:

- клиновой элемент оснащен двумя дополнительными клиновыми поверхностями, смещенными в окружном направлении относительно его основных клиновых поверхностей, в полости основной наружной втулки между ее раздвижными продольными щеками размещена дополнительная втулка конструктивно идентичная основной втулке, которая внутренними поверхностями ее щек контактирует с дополнительными клиновыми поверхностями клинового элемента, а стержневой элемент клинового элемента проходит через отверстие, выполненное в торце дополнительной втулки, при этом, стержневой элемент кинематически связан с основной наружной втулкой посредством храпового зацепления зонтичного типа, фиксирующие элементы сцепления которого размещены по длине стержневого элемента и на внутренней поверхности отверстия, выполненного в торцевой поверхности основной наружной втулки с возможностью их предварительной относительной фиксации перед установкой забойки в полость выработки.

Поставленный технический результат, согласно второму варианту исполнения - п. 2 формулы изобретения, достигается посредством того, что в механической забойке для осуществления технологии заряжания выработки в виде шпура или скважины при буровзрывных работах, выполненной в виде распорного затвора клинового типа, конструктивно включающего две составные части, а именно:

- наружную втулку с, по меньшей мере, двумя раздвижными структурами в виде продольных щек пространственно ориентированных вдоль оси распорного затвора;

- размещенный в полости наружной втулки клиновой элемент, контактирующий своими наружными клиновыми поверхностями с обращенными к ним внутренними поверхностями раздвижных структур в виде продольных щек наружной втулки;

- в составных частях распорного затвора конструктивно сформированы технологические каналы, функционально являющиеся средствами для размещения проводников инициирующего импульса детонатора, которые пространственно расположены с возможностью вывода свободных концов проводников за пределы распорного затвора в сторону устья выработки;

- наружная втулка выполнена с обращенной в сторону устья выработки торцевой поверхностью, которая функционально является упорной поверхностью для обеспечения внешнего динамического воздействия посредством технологического забойника вдоль оси распорного затвора в процессе предварительного расклинивания распорного затвора в полости выработки путем принудительного перемещения втулки относительно клинового элемента;

- при этом торцевая поверхность меньшей площади клинового элемента оснащена стержневым элементом, расположенным вдоль оси распорного затвора и проходящим через выполненное в упорной торцевой поверхности наружной втулки отверстии с выходом за ее пределы в направлении устья выработки;

- причем, на конце стержневого элемента, со стороны устья выработки, выполнена профильная структура, функционально являющаяся средством его захвата одним из конструктивных элементов технологического забойника в процессе предварительного расклинивания наружной втулки;

согласно изобретению:

- в полости наружной втулки между ее раздвижными продольными щеками размещено дополнительное эластичное средство фиксации забойки, выполненное, например, из резины, контактирующее с взаимообращенными поверхностями клинового элемента и наружной втулки, которое имеет отверстие для прохода стержневого элемента, стержневой элемент кинематически связан с наружной втулкой посредством храпового зацепления зонтичного типа, фиксирующие элементы сцепления которого размещены по длине стержневого элемента и на внутренней поверхности отверстия, выполненного в торцевой поверхности наружной втулки с возможностью их предварительной относительной фиксации перед установкой забойки в полость выработки.

Поставленный технический результат, согласно третьему варианту исполнения - п. 3 формулы изобретения, достигается посредством того, что в механической забойке для осуществления технологии заряжания выработки в виде шпура или скважины при буровзрывных работах, выполненной в виде распорного затвора клинового типа, конструктивно включающего две составные части, а именно:

- наружную втулку с, по меньшей мере, двумя раздвижными структурами в виде продольных щек пространственно ориентированных вдоль оси распорного затвора;

- размещенный в полости втулки клиновой элемент, контактирующий своими наружными клиновыми поверхностями с обращенными к ним внутренними поверхностями раздвижных структур в виде продольных щек наружной втулки;

- в составных частях распорного затвора конструктивно сформированы технологические каналы, функционально являющиеся средствами для размещения проводников инициирующего импульса детонатора, которые пространственно расположены с возможностью вывода свободных концов проводников за пределы распорного затвора в сторону устья выработки;

- наружная втулка выполнена с обращенной в сторону устья выработки торцевой поверхностью, которая функционально является упорной поверхностью для обеспечения внешнего динамического воздействия на эту упорную торцевую поверхность посредством технологического забойника вдоль оси распорного затвора в процессе предварительного расклинивания распорного затвора в полости выработки путем принудительного перемещения втулки относительно клинового элемента;

- торцевая поверхность меньшей площади клинового элемента оснащена стержневым элементом, расположенным вдоль оси распорного затвора и проходящим через выполненное в упорной торцевой поверхности наружной втулки отверстие с выходом за ее пределы в направлении устья выработки;

- на конце стержневого элемента, со стороны устья выработки, выполнена профильная структура, функционально являющаяся средством его захвата одним из конструктивных элементов технологического забойника в процессе предварительного расклинивания наружной втулки;

согласно изобретению:

- в полости наружной втулки, между ее раздвижными продольными щеками, размещено дополнительное средство фиксации забойки, выполненное в виде ампулы, контактирующей с взаимообращенными поверхностями клинового элемента и наружной втулки, которая заполнена затвердевающей структурой и имеет отверстие для прохода стержневого элемента, при этом, стержневой элемент кинематически связан с наружной втулкой посредством храпового зацепления зонтичного типа, фиксирующие элементы сцепления которого размещены по длине стержневого элемента и на внутренней поверхности отверстия, выполненного в торцевой поверхности наружной втулки с возможностью их предварительной относительной фиксации перед установкой забойки в полость выработки.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентам и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения позволил установить, что не обнаружены аналоги, характеризующиеся признаками и связями между ними, идентичными или эквивалентными всем существенным признакам заявленных технических решений, а выбранный из выявленных аналогов прототип, как наиболее близкий по совокупности признаков аналог, позволил выявить совокупность существенных (по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату) отличительных признаков заявленных объектов, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленные технические решения соответствуют условию патентоспособности "новизна" по действующему законодательству.

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию патентоспособности "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных технических решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленных технических решений, результаты которого показывают, что заявленное изобретение не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение усматриваемого заявителем технического результата.

В частности, заявленным изобретением не предусматриваются следующие преобразования известного объекта-прототипа:

- дополнение известного объекта-прототипа каким-либо известным признаком, присоединяемым к нему по известным правилам для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно таких дополнений;

- замена какого-либо признака другим известным признаком для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно такой замены;

- исключение какого-либо признака известного объекта-прототипа с одновременным исключением обусловленной наличием этого признака функции и достижение, при этом, обычного для такого исключения результата;

- увеличение количества однотипных признаков для усиления технического результата, обусловленного наличием в объекте-прототипе именно таких признаков;

- выполнение известного объекта или его части из известного материала для достижения технического результата, обусловленного известными свойствами материала;

- создание объекта, включающего известные признаки, выбор которых и связь между ними осуществлены на основании известных правил и достигаемый, при этом, технический результат обусловлен только известными свойствами признаков этого объекта и связей между ними.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию условия патентоспособности "изобретательский уровень" по действующему законодательству.

Изобретение иллюстрируется следующими графическими материалами.

Фиг. 1 - общий вид механической забойки по 1-му варианту исполнения (п. 1 формулы).

ФИГ. 2 - клиновой элемент по п. 1 формулы (вид сбоку).

ФИГ. 3 - клиновой элемент по п. 1 формулы (вид сверху).

Фиг. 4 - общий вид дополнительной втулки по п. 1 формулы (вид сверху).

Фиг. 5 - общий вид механической забойки по 2-му варианту исполнения (п. 2 формулы).

Фиг. 6 - общий вид механической забойки по 3-му варианту исполнения (п. 3 формулы),

Фиг. 7 - выноска I по фиг. 1, фиг. 6 и фиг. 7.

Фиг. 8 - общий вид механической забойки по 4-му варианту исполнения (п.п. 4-6 формулы), установленной в полости выработки.

Фиг. 9 - выноска II по фиг. 8.

Фиг. 10 - зонтичная структура по 4-му варианту исполнения забойки (вид в плане).

Фиг. 11 - сечение А - А по фиг. 7.

На чертежах элементы распорного затвора обозначены следующими позициями.

1 - распорный затвор;

2 - наружная втулка затвора 1;

3 - продольные щеки наружной втулки;

4 - ось распорного затвора 1;

5 - клиновой элемент распорного затвора 1;

6 - наружная поверхность клиновая клинового элемента 5;

7 - технологические каналы;

8 - торцевая упорная поверхность наружной втулки 2;

9 - технологический забойник;

10 - стержневой элемент клинового элемента 5;

11 - отверстие торцевой поверхности 8 наружной втулки 2;

12 - профильная структура на свободном конце стержневого элемента 10;

13 - ответные поверхности продольных щек 3 наружной втулки 2;

14 - торцевая поверхность большей площади элемента 5;

15 - продольные ребра жесткости на наружной поверхности втулки 2;

16 - поперечные ребра жесткости на наружной поверхности втулки 2;

17 - выступающие участки ребер 17 жесткости втулки 2;

18 - дополнительные клиновые поверхности клинового элемента 5;

19 - дополнительная втулка;

20 - дополнительные щеки втулки 19;

21 – отверстие, выполненное в торце дополнительной втулки 19;

22 и 23 элементы, фиксирующие сцепления втулки 2 и клинового элемента 5, соответственно;

24 – средство дополнительной фиксации;

25 - отверстие в средстве 24;

26 – ампула, заполненная затвердевающей структурой.

Далее приводится описание конструкции патентуемой механической забойки в статике.

Механическая забойка, согласно первому варианту исполнения, включает следующие конструктивные структуры и средства.

Механическая забойка для осуществления технологии заряжания выработки в виде шпура или скважины при буровзрывных работах, выполнена в виде распорного затвора 1 клинового типа, конструктивно включает две составные части, а именно:

- основную наружную втулку 2 с, по меньшей мере, двумя раздвижными структурами в виде продольных щек 3, пространственно ориентированных вдоль оси 4 распорного затвора 1;

- размещенный в полости наружной втулки 2 клиновой элемент 5, контактирующий своими основными наружными клиновыми поверхностями 6 с обращенными к ним внутренними поверхностями раздвижных структур в виде продольных щек 3 наружной втулки 2.

Причем в составных частях 2 и 5 распорного затвора 1 конструктивно сформированы технологические каналы 7. Технологические каналы 7 функционально являющиеся средствами для размещения проводников инициирующего импульса детонатора. Технологические каналы 7 пространственно расположены с возможностью вывода свободных концов проводников за пределы распорного затвора 1 в сторону устья выработки;

Наружная втулка 2 выполнена с обращенной в сторону устья выработки торцевой поверхностью 8, которая функционально является упорной поверхностью для обеспечения внешнего динамического воздействия на эту упорную торцевую поверхность 8 посредством технологического забойника 9 (конструкция подобного забойника известна, например, из патента RU №172317, 21.02.2017). Внешнее динамическое воздействие осуществляется вдоль оси распорного затвора 1 в процессе предварительного расклинивания распорного затвора 1 в полости выработки путем принудительного перемещения наружной втулки 2 относительно клинового элемента 5. При этом торцевая поверхность меньшей площади клинового элемента 5 оснащена стержневым элементом 10, расположенным вдоль оси 4 распорного затвора 1 и проходящим через выполненное в упорной торцевой поверхности 8 наружной втулки 2 отверстие 11 с выходом за ее пределы в направлении устья выработки, на конце стержневого элемента 10, со стороны устья выработки, выполнена профильная структура 12, функционально являющаяся средством его захвата одним из конструктивных элементов технологического забойника 9 в процессе предварительного расклинивания наружной втулки 2,

Отличительной особенностью патентуемого технического решения является то, что:

- клиновой элемент 5 оснащен двумя дополнительными клиновыми поверхностями 18, смещенными в окружном направлении относительно его основных клиновых поверхностей 6;

- в полости основной наружной втулки 2 между ее раздвижными продольными щеками 3 размещена дополнительная втулка 19 конструктивно идентичная основной наружной втулке 2, которая внутренними поверхностями ее щек 20 контактирует с дополнительными клиновыми поверхностями 18 клинового элемента 5;

- стержневой элемент 10 клинового элемента 5 проходит через отверстие 21, выполненное в торце дополнительной втулки 19;

- при этом стержневой элемент 10 кинематически связан с основной наружной втулкой 2 посредством храпового зацепления зонтичного типа, фиксирующие элементы 22 и 23 сцепления которого размещены по длине стержневого элемента 10 и на внутренней поверхности отверстия 11, выполненного в торцевой поверхности 8 основной втулки 2 с возможностью их предварительной относительной фиксации перед установкой в полость выработки.

Механическая забойка, согласно второму варианту исполнения, включает следующие конструктивные структуры и средства.

Механическая забойка для осуществления технологии заряжания выработки в виде шпура или скважины при буровзрывных работах, выполнена в виде распорного затвора 1 клинового типа, конструктивно включает две составные части, а именно:

- основную наружную втулку 2 с, по меньшей мере, двумя раздвижными структурами в виде продольных щек 3, пространственно ориентированных вдоль оси 4 распорного затвора 1;

- размещенный в полости наружной втулки 2 клиновой элемент 5, контактирующий своими основными наружными клиновыми поверхностями 6 с обращенными к ним внутренними поверхностями раздвижных структур в виде продольных щек 3 наружной втулки 2.

Причем в составных частях 2 и 5 распорного затвора 1 конструктивно сформированы технологические каналы 7. Технологические каналы 7 функционально являются средствами для размещения проводников инициирующего импульса детонатора. Технологические каналы 7 пространственно расположены с возможностью вывода свободных концов проводников за пределы распорного затвора 1 в сторону устья выработки;

Наружная втулка 2 выполнена с обращенной в сторону устья выработки торцевой поверхностью 8, которая функционально является упорной поверхностью для обеспечения внешнего динамического воздействия на эту упорную торцевую поверхность 8 посредством технологического забойника 9. Внешнее динамическое воздействие осуществляется вдоль оси распорного затвора 1 в процессе предварительного расклинивания распорного затвора 1 в полости выработки путем принудительного перемещения наружной втулки 2 относительно клинового элемента 5. При этом торцевая поверхность меньшей площади клинового элемента 5 оснащена стержневым элементом 10, расположенным вдоль оси 4 распорного затвора 1 и проходящим через выполненное в упорной торцевой поверхности 8 наружной втулки 2 отверстие 11 с выходом за ее пределы в направлении устья выработки. На конце стержневого элемента 10, со стороны устья выработки, выполнена профильная структура 12, функционально являющаяся средством его захвата одним из конструктивных элементов технологического забойника 9 в процессе предварительного расклинивания наружной втулки 2.

Отличительной особенностью патентуемого технического решения является то, что:

- в полости наружной втулки 2, между ее раздвижными продольными щеками 3, размещено дополнительное эластичное средство 24 фиксации забойки, выполненное, например, из резины, контактирующее с взаимообращёнными поверхностями клинового элемента 5 и наружной втулки 2, которая имеет отверстие 25 для прохода стержневого элемента 10;

- при этом стержневой элемент 10 кинематически связан с наружной втулкой 2 посредством храпового зацепления зонтичного типа, фиксирующие элементы 22 и 23 сцепления которого размещены по длине стержневого элемента 10 и на внутренней поверхности отверстия 11, выполненного в торцевой поверхности 8 наружной втулки 2 с возможностью их предварительной относительной фиксации перед установкой в полость выработки.

Механическая забойка, согласно третьему варианту исполнения, включает следующие конструктивные структуры и средства.

Механическая забойка для осуществления технологии заряжания выработки в виде шпура или скважины при буровзрывных работах, выполнена в виде распорного затвора 1 клинового типа, конструктивно включает две составные части, а именно:

- основную наружную втулку 2 с, по меньшей мере, двумя раздвижными структурами в виде продольных щек 3, пространственно ориентированных вдоль оси 4 распорного затвора 1;

- размещенный в полости наружной втулки 2 клиновой элемент 5, контактирующий своими основными наружными клиновыми поверхностями 6 с обращенными к ним внутренними поверхностями раздвижных структур в виде продольных щек 3 наружной втулки 2.

Причем в составных частях 2 и 5 распорного затвора 1 конструктивно сформированы технологические каналы 7. Технологические каналы 7 функционально являются средствами для размещения проводников инициирующего импульса детонатора. Технологические каналы 7 пространственно расположены с возможностью вывода свободных концов проводников за пределы распорного затвора 1 в сторону устья выработки;

Наружная втулка 2 выполнена с обращенной в сторону устья-выработки торцевой поверхностью 8, которая функционально является упорной поверхностью для обеспечения внешнего динамического воздействия посредством технологического забойника 9. Внешнее динамическое воздействие осуществляется вдоль оси распорного затвора 1 в процессе предварительного расклинивания распорного затвора 1 в полости выработки путем принудительного перемещения наружной втулки 2 относительно клинового элемента 5. При этом торцевая поверхность меньшей площади клинового элемента 5 оснащена стержневым элементом 10, расположенным вдоль оси 4 распорного затвора 1 и проходящим через выполненное в упорной торцевой поверхности 8 наружной втулки 2 отверстие 11 с выходом за ее пределы в направлении устья выработки. На конце стержневого элемента 10, со стороны устья выработки, выполнена профильная структура 12, функционально являющаяся средством его захвата одним из конструктивных элементов технологического забойника 9 в процессе предварительного расклинивания наружной втулки 2,

Отличительной особенностью патентуемого технического решения является то, что:

- в полости наружной втулки 2 между ее раздвижными продольными щеками 3 размещено дополнительное средство 24 фиксации забойки, выполненное в виде ампулы, заполненной затвердевающей структурой, контактирующей с взаимообращенными поверхностями клинового элемента 5 и наружной втулки 2, которая имеет отверстие 25 для прохода стержневого элемента 10;

- стержневой элемент 10 кинематически связан с наружной втулкой 2 посредством храпового зацепления зонтичного типа, фиксирующие элементы 22 и 23 сцепления которого размещены по длине стержневого элемента 10 и на внутренней поверхности отверстия 11, выполненного в торцевой поверхности 8 наружной втулки 2 с возможностью их предварительной относительной фиксации перед установкой в полость выработки.

Общими для вышеописанных вариантов выполнения механической забойки являются следующие конструктивные признаки.

Целесообразно, чтобы торцевая поверхность 14 большей площади клинового элемента 5, обращенная в сторону взрывного заряда, была бы выполнена выпуклой.

Это позволяет повысить коэффициент использования выработки в виде шпура или скважины за счет распространения большей части энергии взрыва в направлении стенок выработки (т.е., горной породы).

Допустимо, чтобы торцевая поверхность 14 большей площади клинового элемента 5, обращенная в сторону взрывного заряда, была бы выполнена вогнутой или плоской.

В первом случае увеличивается площадь поверхности 14 (большей площади) клинового элемента 5 распорного затвора 1, которая воспринимает энергию взрыва и, как следствие, повышает надежность фиксации распорного затвора 1 в полости выработки при взрыве.

Во втором случае (торцевая поверхность 14 выполнена плоской) упрощается технология изготовления клинового элемента 5 распорного затвора 1.

Технологические каналы 7, выполненные в наружной втулке 2 и клиновом элементе 5 распорного затвора 1, могут быть выполнены с двух сторон распорного затвора 1 по всей его длине, а продольные оси технологических каналов скрещиваются в пространстве.

Это повышает рабочую эффективность энергии взрыва и, соответственно, коэффициент использования шпура (КИШ), поскольку снижает возможность выхода взрывных газов через технологические каналы 7.

Принципиально, технологические каналы 7, выполненные в наружной втулке 2 и в клиновом элементе 5 могут быть выполнены по всей длине распорного затвора с одной стороны.

Это также повышает рабочую эффективность энергии взрыва и, соответственно, коэффициент использования шпура (КИШ), поскольку снижает возможность выхода взрывных газов через технологические каналы 7.

Поперечные ребра 17 жесткости наружной втулки 2 могут быть выполнены с высотой превышающей высоту продольных ребер 16 с возможностью формирования выступающих участков 18.

Выступающие участки 18 поперечных ребер 17 жесткости наружной втулки 2 могут быть наклонены относительно продольной оси 4 распорного затвора 1 в стороны упорной торцевой поверхности 8 наружной втулки 2.

Данное конструктивное выполнение также повышает надежность сцепление распорного затвора 1 с породой выработки.

Разумно, чтобы наружные клиновые поверхности 6 клинового элемента 5 и обращенные к ним ответные поверхности 13 раздвижных структур в виде продольных щек 3 наружной втулки 2 были бы кинематически связаны между собой посредством храпового зацепления с возможностью их предварительной относительной фиксации перед установкой в полость выработки.

Эксплуатация патентуемой механической забойки заключается в следующем.

Перед установкой распорного затвора 1 в полость выработки, обеспечивают кинематическую связь наружной втулки 2 с клиновым элементом 5 посредством храпового зацепления. Далее осуществляют сцепление профильного выступа 12 стержневого элемента 10 с соответствующим конструктивным элементом технологического забойника 9. После чего в технологических каналах 7 размещают проводники инициирующего импульса. Затем, указанную систему вводят в полость выработки на заданное расстояние, исключающее контакт торцевой поверхности 14 клинового элемента 5 со взрывным зарядом, и осуществляют предварительное расклинивание распорного затвора 1 в полости выработки посредством подвижного элемента технологического забойника 9 за счет взаимодействия этого элемента забойника 9 с упорной торцевой поверхностью 8 наружной втулки 2. На этом этапе дополнительная втулка 19 (по 1-му варианту, п. 1 формулы) также предварительно расклинивается в полости выработки, а средства 24 дополнительной фиксации забойки в шпуре или скважине (по 2-му и 3-му вариантам, п. 2 и п. 3 формулы) разжимаются в полости выработки, заполняя все возможные пустоты.

Окончательное расклинивание распорного затвора 1 в полости выработки, включая втулку 19 и средства 24 дополнительной фиксации, осуществляется в процессе подрыва взрывного заряда, вследствие воздействия взрывной волны на торцевую поверхность 14 клинового элемента 5 распорного затвора 1.

Вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленных технических решений следующей совокупности условий:

- объекты, воплощающие заявленные технические решения при их промышленной реализации, предназначены для использования в горнодобывающей промышленности для повышения эффективности разрушения горных пород;

- для заявленных объектов в том виде, как они охарактеризованы в независимых пунктах нижеизложенной формулы, подтверждена возможность их осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;

- объекты, воплощающие заявленные технические решения при их осуществлении, способны обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата, который заключается в реализации его назначения (определяемом названием изобретения), а также в придании заявленному техническому решению дополнительных свойств, в частности - обеспечение возможности дополнительной фиксации механической забойки в полости выработки на заданном расстоянии, исключающем контакт торцевой поверхности большей площади клинового элемента с взрывным зарядом (то есть, повышение надежности фиксации).

Следовательно, заявленные технические решения соответствуют условию патентоспособности «промышленная применимость» по действующему законодательству.

Изобретение относится к области горного дела и используется при проведении взрывных работ. Механическая забойка для осуществления технологии заряжания выработки в виде шпура или скважины при буровзрывных работах выполнена в виде распорного затвора клинового типа, конструктивно включающего две составные части: наружную втулку с раздвижными продольными щеками и размещённый в её полости клиновой элемент, контактирующие своими взаимообращенными поверхностями. Торцевая поверхность меньшей площади клинового элемента оснащена стержневым элементом, расположенным вдоль оси распорного затвора и проходящим через выполненное в упорной торцевой поверхности основной наружной втулки отверстие с выходом за ее пределы. В вариантах механической забойки выполнены дополнительные фиксирующие элементы, имеющие отверстие для прохода стержневого элемента. По 1-му варианту: клиновой элемент оснащен двумя дополнительными клиновыми поверхностями, смещенными в окружном направлении относительно его основных клиновых поверхностей, а в полости основной наружной втулки размещена дополнительная втулка, конструктивно идентичная основной втулке, которая контактирует внутренними поверхностями щек с дополнительными клиновыми поверхностями клинового элемента. По 2-му варианту: в полости наружной втулки между ее раздвижными продольными щеками размещено дополнительное эластичное средство фиксации забойки, выполненное, например, из резины, контактирующее с взаимообращёнными поверхностями клинового элемента и наружной втулки. По 3-му варианту: в полости наружной втулки между ее раздвижными продольными щеками размещено дополнительное средство фиксации забойки, выполненное в виде ампулы, контактирующей с взаимообращенными поверхностями клинового элемента и наружной втулки, которая заполнена затвердевающей структурой. Стержневой элемент клинового элемента, во всех вариантах, проходит через дополнительные элементы наружной втулки, при этом кинематически связан с основной наружной втулкой посредством храпового зацепления зонтичного типа, фиксирующие элементы сцепления которого размещены по длине стержневого элемента и на внутренней поверхности отверстия, выполненного в торцевой поверхности наружной втулки с возможностью их предварительной относительной фиксации перед установкой в полость выработки. Изобретение позволяет повысить надёжность фиксации забойки. 3 н.п. ф-лы, 11 ил.

1. Механическая забойка для осуществления технологии заряжания выработки в виде шпура или скважины при буровзрывных работах, выполненная в виде распорного затвора клинового типа, конструктивно включающего две составные части: основную наружную втулку с по меньшей мере двумя раздвижными структурами в виде продольных щек, пространственно ориентированных вдоль оси распорного затвора, а также размещенный в полости втулки клиновой элемент, контактирующий своими основными наружными клиновыми поверхностями с обращенными к ним ответными внутренними поверхностями раздвижных структур основной наружной втулки, в составных частях распорного затвора конструктивно сформированы технологические каналы, функционально являющиеся средствами для размещения проводников инициирующего импульса детонатора, которые пространственно ориентированы с возможностью вывода свободных концов проводников за пределы распорного затвора в сторону устья выработки, основная наружная втулка выполнена с обращенной в сторону устья выработки торцевой поверхностью, которая функционально является упорной поверхностью для обеспечения внешнего динамического воздействия посредством технологического забойника вдоль оси распорного затвора в процессе предварительного расклинивания раздвижных структур наружной втулки в полости выработки путем ее, наружной втулки, принудительного перемещения относительно клинового элемента, торцевая поверхность меньшей площади клинового элемента оснащена стержневым элементом, расположенным вдоль оси распорного затвора и проходящим через выполненное в упорной торцевой поверхности основной наружной втулки отверстие с выходом за ее пределы в направлении устья выработки, на конце стержневого элемента, со стороны устья выработки, выполнена профильная структура, функционально являющаяся средством его захвата одним из конструктивных элементов технологического забойника в процессе предварительного расклинивания основной наружной втулки, отличающаяся тем, что клиновой элемент оснащен двумя дополнительными клиновыми поверхностями, смещенными в окружном направлении относительно его основных клиновых поверхностей, в полости основной наружной втулки между ее раздвижными продольными щеками размещена дополнительная втулка, конструктивно идентичная основной втулке, которая внутренними поверхностями ее щек контактирует с вышеупомянутыми дополнительными клиновыми поверхностями клинового элемента, а стержневой элемент клинового элемента проходит через отверстие, выполненное в торце дополнительной втулки, стержневой элемент кинематически связан с основной наружной втулкой посредством храпового зацепления зонтичного типа, фиксирующие элементы сцепления которого размещены по длине стержневого элемента и на внутренней поверхности отверстия, выполненного в торцевой поверхности основной втулки с возможностью их предварительной относительной фиксации перед установкой забойки в целом в полость выработки.

2. Механическая забойка для осуществления технологии заряжания выработки в виде шпура или скважины при буровзрывных работах, выполненная в виде распорного затвора клинового типа, конструктивно включающего две составные части: наружную втулку с по меньшей мере двумя раздвижными структурами в виде продольных щек, пространственно ориентированных вдоль оси распорного затвора, а также размещенный в полости наружной втулки клиновой элемент, контактирующий своими наружными клиновыми поверхностями с обращенными к ним ответными внутренними поверхностями раздвижных структур наружной втулки, в составных частях распорного затвора конструктивно сформированы технологические каналы, функционально являющиеся средствами для размещения проводников инициирующего импульса детонатора, которые пространственно ориентированы с возможностью вывода свободных концов проводников за пределы распорного затвора в сторону устья выработки, наружная втулка выполнена с обращенной в сторону устья выработки торцевой поверхностью, которая функционально является упорной поверхностью для обеспечения внешнего динамического воздействия посредством технологического забойника вдоль оси распорного затвора в процессе предварительного расклинивания раздвижных структур наружной втулки в полости выработки путем ее, наружной втулки, принудительного перемещения относительно клинового элемента, торцевая поверхность меньшей площади клинового элемента оснащена стержневым элементом, расположенным вдоль оси распорного затвора и проходящим через выполненное в упорной торцевой поверхности наружной втулки отверстие с выходом за ее пределы в направлении устья выработки, на конце стержневого элемента, со стороны устья выработки, выполнена профильная структура, функционально являющаяся средством его захвата одним из конструктивных элементов технологического забойника в процессе предварительного расклинивания наружной втулки, отличающаяся тем, что в полости наружной втулки между ее раздвижными продольными щеками размещено дополнительное эластичное средство фиксации забойки, выполненное, например, из резины, контактирующее с взаимообращенными поверхностями клинового элемента и наружной втулки, которое имеет отверстие для прохода стержневого элемента, стержневой элемент кинематически связан с наружной втулкой посредством храпового зацепления зонтичного типа, фиксирующие элементы сцепления которого размещены по длине стержневого элемента и на внутренней поверхности отверстия, выполненного в торцевой поверхности наружной втулки с возможностью их предварительной относительной фиксации перед установкой забойки в целом в полость выработки.

3. Механическая забойка для осуществления технологии заряжания выработки в виде шпура или скважины при буровзрывных работах, выполненная в виде распорного затвора клинового типа, конструктивно включающего две составные части: наружную втулку с по меньшей мере двумя раздвижными структурами в виде продольных щек, пространственно ориентированных вдоль оси распорного затвора, а также размещенный в полости наружной втулки клиновой элемент, контактирующий своими наружными клиновыми поверхностями с обращенными к ним ответными внутренними поверхностями раздвижных структур наружной втулки, в составных частях распорного затвора конструктивно сформированы технологические каналы, функционально являющиеся средствами для размещения проводников инициирующего импульса детонатора, которые пространственно ориентированы с возможностью вывода свободных концов проводников за пределы распорного затвора в сторону устья выработки, наружная втулка выполнена с обращенной в сторону устья выработки торцевой поверхностью, которая функционально является упорной поверхностью для обеспечения внешнего динамического воздействия посредством технологического забойника вдоль оси распорного затвора в процессе предварительного расклинивания раздвижных структур наружной втулки в полости выработки путем её принудительного перемещения относительно клинового элемента, торцевая поверхность меньшей площади клинового элемента оснащена стержневым элементом, расположенным вдоль оси распорного затвора и проходящим через выполненное в упорной торцевой поверхности наружной втулки отверстие с выходом за ее пределы в направлении устья выработки, на конце стержневого элемента, со стороны устья выработки, выполнена профильная структура, функционально являющаяся средством его захвата одним из конструктивных элементов технологического забойника в процессе предварительного расклинивания наружной втулки, отличающаяся тем, что в полости наружной втулки, между ее раздвижными продольными щеками, размещено дополнительное средство фиксации забойки, выполненное в виде ампулы, контактирующей с взаимообращенными поверхностями клинового элемента и наружной втулки, которая заполнена затвердевающей структурой и имеет отверстие для прохода стержневого элемента, стержневой элемент кинематически связан с втулкой посредством храпового зацепления зонтичного типа, фиксирующие элементы сцепления которого размещены по длине стержневого элемента и на внутренней поверхности отверстия, выполненного в торцевой поверхности наружной втулки с возможностью их предварительной относительной фиксации перед установкой забойки в целом в полость выработки.