Способ управляемого обрушения грунта и устройство для его осуществления Советский патент 1981 года по МПК E21C25/60 E21C45/00 

I

Изобретение относится к технике интенсификации процессов гидромеханизированного груитозабора и предиазиачеио для использования при разработке тяжелых груитов землесосными снарядами.

Известные способы управляемого обрушения грунта в обводненных забоях включают в себя процессы врубообразоваиия механическими или же гидравлическими разрыхлителями земснарядов и самообрушение потерявших устойчивость грунтовых масс (1 .

Однако такой способ образования врубовой щели в тяжелых грунтовых условиях заиимает 20-30% рабочего времени и чревато аварийными последствиями, особеино при наличии пропластков связных груитов.

Взрывной метод образования ослабляющей врубной щели, примененный на Аргунском гравийно-песчаном карьере, позволяет повысить производительность земснарядов 40 % (2J.

Однако способ имеет весьма ограинч еиную сферу применения по условиям охраны окружающей водной среды. Кроме того, этот способ ослабления рабочих уступов

земснарядов далеко не безопасен и включает в себя непроизводительные траты времени на отвод земснарядов из опасной зоиы взрывания.

Применение надувных оболочек в оконту5 ривающих скважинах, хотя и эффективио для обрушения грунта, но все же не исключает операцию его подработки у подощвы уступа, или же устройства ослабляющего вруба.

10 Известно устройство для гидродинамической разработки грунта, включающее вибровозбудитель направленного действия, секцию трубчатых буровых штанг, грузоподъемную лебедку, направляющее устройство с регулируемым углом наклона, транспортное

средство и гидромоториый иасадок 3.

Такое устройство может работать лишь в подводных условиях.

Цель изобретения - повышение эффективности врубообразоваиия, уменьшение сил сцепления по плоскостям скольжения обрушаемого блока, сохранение постоянного угла откоса уступа в последующих циклах обрушения.

Цель достигается тем, что ослабляющий вруб в подошве уступа выполняется по фронту забоя из скважин пакетом перемещаемых по высоте гидромониторов, а блоки обрущаемого грунта по боковым его плоскостям оконтуриваютея щелями, соединенными с фронтальной шелью, с шагом между ними, равным ширине захвата пакета гидромониторов.

Пакет гидромониторов располагают в скважинах, буримых из фронтальной оконтуривающей щели параллельно углу откоса уступа на расстоянии глубины ослабляющего вруба от его поверхности.

Указанная цель достигается устройством, конический гидромониторный насадок которого выполнен из крыльчатки и кольцеобразной эластичной камеры, охватывающей буровую штангу, при этом в полости камеры на буровой щтанге смонтированы редукционный и обратный клапаны.

Внутри эластичной камеры смонтирована 1ластинчатая пружина, а верхний конец головнбй секции буровой штанги снабжен коническим обтекателем обратного хода, диаметр которого меньше диаметра конического наконечника.

На фиг. 1 показана технологическая схема способа врубообразования и расположение оконтуривающих щелей; на фиг. 2 - устройство для выполнения предлагаемого способа; на фиг. 3 - поперечный разрез А-А на фиг. 2 головной секции буровой штанги устройства; на фиг. 4 - узел I на фиг. 2 (узел заделки стягивающей пружины и обратный клапан для выпуска воды из э)1астичной камеры).

На транспортном средстве , оборудованном направляющими 2 с регулируемым углом их наклона и грузоподъемной лебедкой 3 смонтировано гидромониторное размывающее устройство 4 с вибропогружателем направленного действия, погружаемое в грунт из фронтальной оконтуриваюшей щели 5, перпендикулярно которой расположены шели 6, оконтуривающие обрушаемый блок грунта по его боковым плоскостям.

Гидромониторное размыкающее устройство 4 (см. фиг. 2) питается водой от высоконапорного насоса 7, установленного на понтоне 8 и состоит из головной секции буровой щтанги с коническим наконечником 9, где расположен гидромониторный насадок 10, для ориентирования которого, относительно фронтальной поверхности забоя служит толстостенная крыльчатка И.

На головной секции штанги 9 имеется эластичная камера 12, поверхность которой, соприкасающаяся со стенкой скважины, защищена секциями металлической защитной рубащкн 13.

Для наполнения эластичной камеры 12 водой и предотвращения ее разрыва от чрезмерного давления служит редукционный клапан 14. Опорожнение эластичной камеры производится через обратный клапан 15.

Возврату эластичной камеры 12 в сжатое состояние способствуют пластинчатые пружины 16, монтируемые в подвесках

17 и 18.

Для предотвращения аварийных деформаций эластичной камеры 12 при подъеме всего устройства служит конический обтекатель обратного хода 19, диаметр которого несколько больше диаметра эластичной камеры в сжатом ее состоянии.

Верхняя промежуточная секция 20 буровой штанги соединена с наголовником вибровозбудителя направленного действия 21, в котором имеется ниппель 22.для подключения высоконапорного шланга от трубопроводной системы насоса 7.

Последовательность рабочих операций для выполнения способа управляемого обрушения грунта следующая.

По кровле уступа на расстоянии от бровки, равном расчетной глубине вруба (определяется в зависимости от физико-механических свойств грунта, литологической структуры уступа, высоты забоя и глубины грунтозабора), специальным землеройным механизмом выполняется фронтальная оконтуривающая щель 5 (см. фиг. I), перпендикулярно которой нарезаются боковые оконтуривающие щели 6, шаг между которыми t . зависит от количества гидромониторных размыкающих устройств 4 в пакете.

0 Во фронтальную оконтуривающую щель 5 посредством лебедки 3 опускают пакет гидромониторных размывающих устройств 4, длина секций буровой штанги которых зависит от длины направляющих 2 и высоты

уступа. Весь пакет устройств 4 под действием направленных колебаний вибровозбудителей 21 (см. фиг. 2) под углом ф к горизонту погружается в грунт. По достижении заданной отметки подошвы уступа все устройства 4 в пакете соединяются с трубопроводной системой насоса 7, и включается насос. Вода по буровым трубча.тьш штангам 20 поступает в головную секцию 9, из которой через редукционный клапан 14 перетекает в эластичную камеру 12 и, наполняя ее с пониженным давлением, плотно прижимает камеру к стенкам скважины, предотвращая переток воды из гидромониторной струи вверх по скважине. Этим самым повышается эффективность врубообразования гидромониторной струей высокого давления.

0 После прорыва струи гидромонитора через толщу грунта и образования вруба (что контролируется показаниями манометра), если блок грунта не образуется, насос 7 выключается, вода из эластичной камеры 12 через обратный клапан 15 посредством пружин 16 выжимается, весь став буровой штанги лебедкой 3 приподнимается на некоторую высоту и снова включается насос. В этом случае размыв свода вруба производят до

тех пор, пока блок фунта не обрушится полностью. После обрушения грунта весь пакет устройств 4 поднимается, устанав.ливается во фронтальной оконтуриваюшей щели смежного блока и цикл рабочих операций повторяется.

Формула изобретения

. Способ управляемого обрушения грунта, включающий проходку скважины, подготовку в кровле уступа фронтальной оконтуривающей щели, а в подошве - ослабляющего вруба, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности врубообраэования, уменьшения сил сцепления по боковым плоскостям обрушаемого блока грунта, ослабляющий вруб в подошве уступа выполняют по фронту забоя из скважин пакетом перемещаемых по высоте гидромониторов, а окоитуривающие щели выполняют по всей высоте блока и соединяют с фронтальной щелью, с шагом между ними, равным ширине захвата пакета гидромониторов.

. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что с целью сохранения постоянного угла откоса уступа в последующих циклах обрушеиия, пакет гидромониторов располагают в скважинах, буримых из фронтальной оконтурива1бщей щели параллельно углу откоса уступа на расстоянии глубины ослабляющего ьруба от его поверхности.

3. Устройство для. осуществления способа по п. I, включающее вибровозбудитель направленного действия, секцию трубчатых буровых штанг, грузоподъемную лебедку, направляющее устройство с регулируемым углом наклона, транспортное средство и конический гидромониторный насадок, огличающееся тем, что конический гидромонитор ный насадок выполнен из крыльчатки и кольцеобразной эластичной камеры, охватывающей буровую штангу, прн этом в полости камеры на буровой штанге смонтированы редукционный и обратный клапаны.

4. Устройство по п. Z,отличающееся тем, что, с целью возврата эластичной камеры в сжатое состояние и беспрепятственного подъема устройства из скважины, внутри эластичной камеры смонтирована пластинчатая пружина, а верхний конец головной секции буровой штанги снабжен коническим обтекателем обратного хода, диаметр которого

0 меньше диаметра конического наконечника.

Источники информации, принятые во внимаиие при экспертизе 1. Никонов F. П. и др. Гидромеханизация в угольной промышленности. М., «Угле техиздат, 1952, с.5б-57.

5 2. Таршаковский Б. И. и др. Управляемое обрушение уступов на карьерах. Киев, «Техника, 1974, с. 62-66.

3. Авторское свидетельство СССР № 608935, кл. Е 21 С 45/00, 1975. 8

&иВЙ 7

21

А -Д увеличено

12

Фаг.З

ФигЛ