Устройство для разрушения монолитных образований Советский патент 1982 года по МПК E21C37/18 E21C37/02 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗРУШЕНИЯ МОНОЛИТНЫХ ОБРАЗОВАНИИ

Изобретение относится к разрушению горных пород и может быть использовано для отбойки и пассировки твердых минеральных пород и других хрупких материалов, например бетона.

Известно устройство для разрушения горных пород, в котором используется энергия электрогидравлического удара, состоящее из внешнего и внутреннего электрода, системы подачи жидкости и ТИТ. Электрогидравлический удар является видом механической энергии, полученной непосредственно от преобразования электроэнергии высокого напряжения в плотную низкотемпературную плазму и воздействует на стенки шпура, ударной волной жидкости в течение Ш с. Импульс давления волны воздействует на стенки шпура одинаково по всем направлениям и создает внутри породы динамические напряжения растяжения, которые разрушают породу путем образования трешин, направленных радиально по всем направлениям. Кроме того, силы импульса давления, действующие на нижнюю часть взрывателя, выталкивают его из шпура 1.

Недостатками данного устройства являются невозможность осуществления разрушения породы по линии заданного направления; потеря части энергии, выделенной на искровом разрядном промежутке, на выталкивание взрывателя из шпура; кратковременное напряженное состояние породы, длящееся в течение с.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство для разрушения монолитных образований, содержащее давильные щеки, расположенный между ними распорный клиновой элемент и привод. Вертикальные усилия, действующие на торец распорного клинового элемента, от давления паров жидкости, находящейся в шпуре и испаряемой электронагревателем, преобразуются в горизонтальные усилия разрушения монолитных образований за счет воздействия распорного клинового элемента на давильные щеки при поступательном перемещении в направлении из шпура 2.

Недостатком этого устройства является отсуствие усилий, достаточных для разрушения монолитов, из-за низкого давления паров жидкости под торцом клинового элемента вследствие того, что они уходят через зазор между давильными щеками.

Цель изобретения - повышение эффективности разрушения твердых пород путем воздействия на них статической и динамической нагрузкой одновременно.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве привод выполнен электрогидравлическим, что позволяет одним устройством воздействовать на породу и динамической и статической нагрузкой.

Клиновой элемент может быть расширен под УГЛОМ не более 3°.

Распорный клиновой элемент имеет грани для взаимодействия с давильными щеками.

Для разрушения породы по линии заданного направления можно взять несколько устройств и их плоские грани сориентировать по заданной линии.

Преобразование динамических усилий электрогидравлического удара в статические напряжения растяжения по линии заданного направления достигается заклинкой граней внешнего трубчатого электрода, выполненных под углом -Кг, .

где Ki - коэффициент трения давильной ше,ки о стенки шпура;

К.2 - коэффициент трения давильной щеки о грани внешнего трубчатого электрода.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для разрушения твердых минеральных пород по заданной линии; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1 (устройство ориентировано гранямя( вдоль линии заданного направления разрушения; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 2. ,

Устройство содержит генератор импульсных токов 1, (фиг. 1), давильные щеки 2, расположенный между ними распорный клиновой элемент 3 и привод, состоящий из ij,i грсинегг; изолированного электрода 4 и внешнего электрода 3, который является клиновым элементом. При этом клиновой элемент 3 имеет грани 5 для взаимодействия с давильными щеками 2. Выступающая в шпуре из внешнего трубчатого электрода клинового элемента 3 часть центрального изолированного стержневого электрода 4 образует искровой разрядный промежуток 6. Грани 5 образуют расширяющийся книзу угол

A Ki-Кг,

гдеК - коэффициент трения давильной щеки о стенки шпура;

Кг - коэффициент трения давильной щеки о грани внешнего трубчатого элек-трода.

Для работы связки устройств может быть применен переключатель 7 для последова-.

тельной подачи импульсов тока каждому устройству.

Устройство работает следующим образом.

Энергия высокого напряжения от генератора импульсных токов 1 переклк)чателем 7 по кабельным связям направляется к одному из устройств, где выделяется на искровом разрядном промежутке в виде электрогидравлического удара, который создает в породе вокруг шпура динамические напряжения растяжения и стремится вытолкнуть устройство из шпура. Грани 5 внешнего трубчатого электрода 3 скользят между плоскими поверхностями давильных щек 2, удерживаемых в шпуре силами трения о стенки шпура до тех пор, пока силы .реакции вертикальных составляющих деформации породы вокруг шпура от движения щек 2 не станут равными выталкивающим усилиям электрогидравлического удара. После прекращения действия электрогидравлического удара грани 5 остаются заклиненными между давильными щеками 2, чем обеспечивается напряженное состояние материала в плоскости, параллельной плоскостям граней 5 до подачи в этот щпур следующего электрогидравлического удара.

При равенстве усилий воздействий щек 2 на породу и сил реакции от деформации породы движение клинового элемента 3 в направлении из шпура прекращается.

Из сравнения треугольника усилий, составленного силой выталкивания клинового элемента 3 и силами воздействия щеки на стенки шпура, с треугольником сил реакции породы и сил трения щеки о стенки шпура вытекает необходимое и достаточное условие определяющее угол между гранями 5 внещнего трубчатого электрода (клинового элемента) 3

К,-К2,

где KI - коэффициент трения давильной щеки о стенки шпура;

, К2 - коэффициент трения давильной щеки о грани внешнего трубчатого электрода.

Коэффициент трения цилиндрической (шероховатой) поверхности стальной щеки 2 о стенки шпура Ki 0,20-0,15; коэффициент трения плоской (гладкой) поверхности щеки 2 о грани клинового элемента 3 Кг 0,05- 0,10, отсюда угол между гранями at Ki - К.2 0,15-0,05 рад, что составляет 3-8°, следовательно для угла между гранями менее 3° всегда обеспечивается скольжение граней внешнего трубчатого электрода -между щеками при удержании их силами трения о стенки щпура.

Предлагаемое устройство обеспечивает по сравнению с известными разрушение твердых минеральных пород по линии заданного направления, что особенно важно при отбойке л пассировке блоков на карьерах по добыче блочного камня; повышение процента выхода кондиционйого сырья вследствие уменьшения трёщиноватости породы;улучшение условий труда эксплуатации взрывателя за счет исключения массивного груза, ограничиваюшей высоту его выталкивания из шпура; увеличение производительности электрогидравлической установки за счет уменьшения потерь времени на вспомогательные операции. Формула изобретения I. Устройство Для разрушения монолитных образований, содержащее давильные щеки, расположенный между ними распорный клиновой элемент и привод, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности разрушения твердых пород путем воздействия на них статической и динамической нагрузкой одновременно, привод выполнен электрогидравлическим. 2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что клиновой элемент расширен под углом не более 3°. 3.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью разрущения породы по линии заданного направления, распорный клиновой элемент имеет грани для взаимодействия с давильными щеками. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 123500, кл. F 42 D 1/00, 1957. 2.Авторское свидетельство СССР № 575421, кл. Е 21 С 7/02, 1976 (прототип).

+

Фи2. /

б-б