Устройство для разрушения горных пород и монолитных объектов Советский патент 1993 года по МПК E21C37/06 

Изобретение относится к области горного дела и может быть использовано при проходке подземных и открытых горных выработок, при производстве заоткосных работ на карьерах, раскалывании монолитов и негабаритов, добыче штучного камня.

Известен способ разрушения массива горных пород и монолитов путем буровз- рывных работ с использованием зарядов ВВ, закладываемых в пробуренные шпуры и скважины, и затем взрываемых,

Недостатком этого способа и применяемого устройства является загазованность продуктами сгоревших ВВ, запыленность, излишнее переизмельчение, вредное воздействие на прилегающие массивы, не подлежащие разрушению.

Известно скважинное устройство для разрушения монолитных объектов импульсным давлением жидкости, включающее корпус, внутренняя полость которого разделена на нижнюю полость, заполняемую жидкость и имеющую отверстия для ее истечения, среднюю полость и верхнюю камеру для размещения заряда взрывчатого вещества, изолированную разрушаемой перегородкой, а также плунжер, разгоняемый продуктами взрыва взрывчатого вещества. Устройство снабжено дополнительной перегородкой, отделяющей нижнюю полость от средней.

Недостатком этого устройства является то, что оно использует струю жидкости, вытекающую из нижней полости, что сужает область его применения, не позволяя его применять в тех случаях, когда смачивание скважины недопустимо, кроме того, требуется новое заполнение жидкостью нижней полости после каждого срабатывания устXI

оо

С

hO СЛ

XI

ройства, и качества дробления монолита по существу неуправляемого.

Цель изобретения заключается в расширении области применения устройства.

Поставленная цель достигается тем, что известное устройство для разрушения горных пород и монолитных объектов, включающее полый корпус, разделенный на верхнюю и нижнюю камеры, и плунжер, установленный между камерами с возможно- стью осевого перемещения, при этом в верхней камере размещен заряд ВВ, а нижняя камера, заполняемая жидкостью, выполнена с радиальными отверстиями, снабжено эластичной оболочкой, закреп- ленной на нижней камера, а плунжер выполнен с буртиком и перепускными каналами в нем.

При этом, с целью повышения качества дробления за счет создания регулируемых разрушающих усилий, средняя часть корпуса выполнена с дополнительной камерой, заполняемой жидкостью, а плунжер выполнен с дополнительным буртиком с дополни- тельными перепускными каналами, установленным в дополнительной камере.

На фиг. 1 изображён схематично общий вид устройства с использованием эффекта гидроудара; на фиг. 2 - общий вид варианта устройства с регулируемым по времени си- ловым давлением; на фиг. 3 - общий вид варианта устройства с регулируемым по времени силовым давлением; на фиг. 4 - вариант с применением защитных накладок на рабочем органе; на фиг. 5 - вариант уст- ройства с направленным разрушающим усилием.

Устройство включает корпус 1 в виде цилиндра, имеющего по центру полость, в которой расположен плунжер 2, имеющий буртик 3, снабженный перепускными отверстиями 4, камеру 5, в которую заряжают ВВ, запираемую замком 6, снабженным средством 7 для воспламенения ВВ, имеющую внешний выход 8 для сброса давления в камере с запором 9 для перекрытия внешнего выхода, полость 10 с окнами 11, заполняемую полностью жидкостью, эластичную камеру 12 плотно надетую на корпус 1, герметично закрепленную на нем зажимами 13, поджатую к корпусу 1 пружинами 14.

На фиг. 2 показана модификация устройства, состоящего из плунжера 2, выполненного заодно с поршнем 15, имеющим перепускные клапаны 16, а полость 17, в которой находится поршень 15, полностью заполняется жидкостью.

Модификация устройства (фиг. 4) с применением защитных накладок на рабочем органе - эластичной камере состоит из вышеописанных деталей с добавлением защитных накладок 18, прикрепляемых к эластичной камере 12.

Устройство (фиг. 5) с направленным разрушающим усилием состоит из тех же деталей с добавлением жесткой обоймы 19с окном, охватывающей часть наружной поверхности эластичной камеры 12, плотно надетой на корпус 1.

Работает устройство следующим образом. Устройство вставляют в шпур (или скважину), пробуренный в массиве горной породы или монолита. В камеру 5 заряжают ВВ. Перекрыв запором 9 внешний выход 8 для сброса давления в камере 5, средством 7 для воспламенения ВВ инициируют, вызывая взрыв ВВ, в результате чего в камере скачкообразно возрастает давление газов - продуктов сгорания ВВ. Под действием этого давления плунжер 2 с очень большой скоростью перемещается влево в полость 10, заполненную до отказа жидкостью, что вызывает резкое (скачкообразное) повышение давления в жидкости, во-первых, и вытеснение части жидкости из полости 10, во-вторых. Вытесненная часть жидкости, перетекая через окна 11, отожмет эластичную камеру 12 от стенок корпуса Т, растягивая ее и одновременно с большим давлением прижимая с стенке шпура. Помимо этого стенка шпура подвергается ударному воздействию, так как ввиду очень быстрого перемещения плунжера 2 в полость 10 будет иметь место гидравлический удар, который и подвергнет стенку шпура ударному воздействию. В результате ударного воздействия и силового нажима стенка шпура подвергнется разрушению, если разрушающие усилия превысят крепость торных пород.

Следует отметить, что в конце хода плунжера 2, когда буртик 3 плунжера 2 войдет в соответствующую выточку в корпусе 1. жидкость, запертая в этой выточке буртиком 3, будет через перепускные каналы 4 в буртике 3 вытесняться в полость 10, и торможение плунжера 2 будет обеспечено.

Работа модификации устройства, показанного на фиг. 2, в отличие от описанного выше, будет отличаться тем, что жидкость, заключенная в полости 17 при движении плунжера 2 из крайне правого положения Б крайне левое, будет перетекать через перепускные каналы 16 в поршне 15, и плунжер 2 будет тормозиться в большей степени, чем в устройстве, показанном на фиг. 1, что позволит создавать регулируемые по времени разрушающие усилия.

Работа модификации устройства, показанного на фиг. 4, будет аналогична описанной выше, за исключением того, что контакт между эластичной камерой 12 и стенкой шпура будет осуществляться через защитные накладки 18, что будет способствовать большей сохранности наружной поверхности эластичной камеры 12. Наконец, работа модификации устройства, изображенного на фиг. 5, будет отличаться от вышеописанных случаев тем, что разрушающее усилие будет направлено в две противоположные стороны; одно в сторону окна в обойме 19, другое - в противоположном направлении.

Применение данного устройства позволит производить разрушение горных пород, используя энергию взрыва, устраняя при этом недостатки, сопровождающие как чисто буровзрывные работы (излишнее переиз- мельчение, вредное воздействие на прилегающие массивы и требующееся поэтому их укрепление, например, укрепление крышки выработок, необходимость проветривания после взрыва и т.д.).

Формула изобретения

1. Устройство для разрушения горных пород и монолитных объектов, включающее полый корпус, разделенный на верхнюю и

нижнюю камеры, и плунжер, установленный между камерами с возможностью осевого перемещения, при этом в верхней камере размещен заряд ВВ, а нижняя камера, заполняемая жидкостью, выполнена с радиальными отверстиями, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения устройства, оно снабжено эластичной оболочкой, закрепленной на нижней камере, а плунжер выполнен с буртиком и

перепускными каналами в нем.

2. Устройство по п. 1 ,.о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что, с целью повышения качества дробления за счет создания регулируемых разрушающих усилий, средняя часть корпу- са выполнена с дополнительной камерой, заполняемой жидкостью, а плунжер выполнен с дополнительным буртиком с дополните льны ми перепускными каналами, установленным в дополнительной камере.

Использование: проведение подземных и открытых горных выработок, разрушение монолитов и негабаритов, добыча штучного камня. Сущность изобретения: полый цилиндрический корпус устройства устанавливают в шпур. В верхней камере корпуса взрывают заряд ВВ. Под давлением продуктов взрыва перемещается плунжер, установленный в корпусе. Плунжер воздействует на жидкость, заполняющую нижнюю камеру корпуса. На нижней камере размещена эластичная оболочка, также заполненная жидкостью и примыкающая к стенкам шпура. Под воздействием оболочки на стенки шпура порода разрушается. Перепускные каналы в буртике плунжера обеспечивают его торможение. 1 з.п. ф-лы, 5 ил. (Л С

о4 о.- 2 7-- о°° 1 о,°:-о°/ л г-7 -„°-°о„° о о о 0 о°о °0 о ,.

X,Ov o, ° О - ° Q gp -°,°