Устройство для раскола горных пород Советский патент 1985 года по МПК E21C37/02 

Изобретение относится к горному делу, в частности может быть исполь зовано при разработке месторождений кристаллосырья и поделочного камня, а также в строительстве для разрушения фундаментов. Известно устройство для раскалывания горных пород, включающее клин и плашки, прмещенные в шпур, причем на клин действуют вибрирующие нагрузки (колебания) ij . Недостатком данного устройства является низкая производительность работ по расколу из-за ограниченной высоты отбиваемого слоя при заданно диаметре шпуров. Для оптимальных значений угла клина об 5-10 и приемлемом диаметре шпуров до 50 мм глубина шпуров составит всего 300 500 мм. . Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для раскола горных пород, включаюш;ее раздвижные плашки и расположенный меяоду ними с возможностью осевого перемещения многоступенчатый клин с последовательно уменьшающей ся конусностью 2J . При работе известного устройства нагрузка на породу передается плашками по всей площади соприкосновения плашек со стенками шпура. Известно, что с увеличением площади приложения к стенкам шпура нагрузки которая при работе сплошных плашек .рассредоточена по всей площади, соз даваемые в породе удельные напряжения снижаются, что приводит к сниже нию эффективности образования первоначальных тре1цин и увеличению сум марных энергозатрат (энергоемкости) этого процесса. Кроме того, в известном устройст ве неплотное прилегание плашек к стенкам шпура приводит к возникнове ние концентрации напряжений в места соприкосновения вьшуклостей стенок шпура с рабочей поверхностью плашек. Концентрация напряжений способствует формированию трещин в этих местах, что снижает точность раскола в выбранном направлении по всей длине шпура. Цель изобретения - снижение энер гоемкости и повышение качества раскола, а также повышение надежности работы устройства за счет создания 02 нагрузок, сосредоточенных по участ- кам, равномерно распределенным по длине шпура. Указанная цель достигается тем, что в устройстве для раскола горных пород, включающем раздвижные плашки и расположенный между ними с возможностью осевого перемещения многоступенчатый клин с последовательно уменьшающейся конусностью, ступени клина связаны между собой шарнирами, а плаппси вьтолнены из отдельных секций, связанных между собой шарнирно посредством тяг и установленных на расстоянии друг от друга, равном величине осевого хода клина. На фиг. 1 представлено устройство, продольные разрезы; на фиг. 2устройство в шпуре со схемой распределения распорных усилий. Устройство включает многоступенчатый клин I, причем ступени его имеют различный угол клина: верхняя - наибольший, а нижняя - наименьший. Боковые нера бочие поверхности клина плоские, параллельные друг другу. В- верхнем торце клина выполнено углубление 2 для соединения с рабочим органом приводного механизма и два боковых буртика 3. На каждой ступени клина смонтированы две секции плашек 4, имеющие соответствующий угол наклона внутренней поверхности и облегающие клин со всех сторон. Верхние секции плашек имеют выступы 5 для фиксированного расположения их в устье шпура. Плашки каждой последующей секции присоединены к предыдущим с помощью тяг 6, установленных на шарнирах 7, оси которых запрессованы в плашках. Для фиксирования плашек на клине в исходном положении они попарно соединяются двумя проволочными пружннами 8, оси 9 которых запрессованы в одной плашке, а их упоры 10 - на другой. Устройство работает следующим образом. В пробуренные параллельно свободной поверхности щпуры вставляют клинья с размещенными на них плашками. Их опускают до тех пор, пока верхние плашки своими упорами 5 не расположатся на поверхности породы. Затем в углубление 2 клина 1 помещают наконечник пневматического НИН электрического инструмента отбойного молотка, перфоратора, бутобоя или электромагнитного молотка и создают динамическую вибрирующую нагрузку на клин. Под действием этой нагрузки клин опускается и раздвигает планпси, что создает в массиве породы в плоскости раскола, :проходящей через ряд шпуров паралле НО свободной поверхности, растягива ющие напряжения. Так как верхняя ступень клина имеет самый большой угол, то и напряжения в приустьевой части шпуров максимальные. В резуль тате у поверхности образуется трещина, которая распространяется вглу массива. Дальнейшее осевое смещение клина вызывает расширение уже образовавшейся в верхней части шпуров трещины,.что не требует таких же больших усилий, как на формирование ее. Напряжения постепенно достигают предельных значений в средней части шпуров, и трещина продолжает расти в глубину. Таким образом удается достичь направленного распространения трещины на глубину всех ступеней при этом усилие на клине будет меньше, чем для клина с одинаковым углом для всех ступеней. Вьтолнеиие клина в виде ступеней, соединенных между собой шарниром, а плашек в виде отдельных секций, установленных на некотором расстоянии друг от друга и соединенных между собой шарнирно посредством тяг, позволяет обеспечить более плотное прилегание плашек к стенкам шпура по всей его длине. Это приводит к тому, что нагрузки от плашек передаются .одновременно по всей . длине шпура и сосредоточены по площади .соприкосновения отдельных частей плашек с его стенками. Из-за того, что нагрузки сосредоточены, на площади соприкосновения отдельных частей плашек со стенками шпура, напряжения, возникающие в породе, будут значительно выше, чем при работе сплошных плашек, и процесс трещинообразования по всей длине пшура будет происходить более эффективно, а его энергоемкость при этом снизится. За счет одновременной передачи нагрузки на стенки пшура по всей его длине повьшается точность раскола в выбранном направлении. Причем изгибающие усилия на все части устройства снижаются, что способствует повышению надежности работы устройства. Кроме того, шарнирное соединение позволяет из набора отдельных секций собирать устройство необходимой длины и использовать его при работе со шпурами различной глубины. По окончании раскалывания устройство должно быть извлечено из шпуров перед окончательной разборкой породы или получившихся блоков. Для этого под буртики 3 заводят специальную вилку и, пользуясь ею как рычагом, приподнимают клин. При этом плашки отходят от стенок шпура и под действием пружин ВО9 вращаются в исходное положение. Если плашки внедряются в породу нат столько, что усилие пружин недостаточно для их возвращения, то, перемещая клин вверх-вниз, наносят периодические удары утолщенной частью клина по нижним торицам плашек, что способствует их освобождению.

Фиг.1

Фиг. г

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСКОЛА ГОРНЫХ ПОРОД, включающее раздвижные плашки и расположенный между ними с возможностью осевого перемещения многоетупенчатьй клин с последовательно уменьшающейся конусностью, отличающееся тем, что, с целью снижения энергоемкости и повьш1ения качества раскопа, а также повьшгения надежности padoibi устройства за г.чет создания нагрузок, сосредоточенных по участкам, равномерно распределенньм по всей дпине шпура, ступени клина связаны между сЬбой шарнирами, а плашки выполнены из отдельных секций, связанных иезвду собой шар1шрно Посредством тяг я установленных на расстоянии друг от друга, равнсш величине осевого W хода клина.