Устройство для разрушения негабаритов горных пород

Устройство для разрушения негабаритов горных пород

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к технологии буровзрывных работ и может быть применено для разрушения отделенных от массива крупных кусков породы (негабаритов) как на карьерах, так и в подземных условиях.

Известно устройство для разрушения негабаритов горных пород, содержащее взрывчатое вещество (ВВ) в оболочке, выполненное в виде кумулятивного заряда, и взрыватель, при этом оно снабжено удлиненным П-образным корпусом с расположенными в вертикальных стенках воздушными пазухами, связанными с камерой корпуса отверстиями, установленным внутри камеры поршнем, выполненным с выемкой из двух частей, разделенных демпфирующей прокладкой, и подпружиненным относительно верхней полочки корпуса, в которой выполнены отверстия с установленными в них клапанами, направляющей для ВВ, закрепленной в нижней части камеры с возможностью перемещения вдоль ее продольной оси, причем ВВ выполнено в виде удлиненного кумулятивного заряда (УКЗ) и снабжено демпфирующей прокладкой, отделяющей его от поршня и затвора, и металлической фольгой, расположенной в кумулятивной выемке УКЗ, а установленный с противоположного относительно направляющей торца корпуса взрыватель выполнен из инициирующего ВВ в виде патрона (патент РФ №2181877, F42D 3/04, опубл. 27.04.2002 г.).

Недостатком известного устройства является слабая эффективность разрушения, обусловленная невозможностью прижимать устройство к негабариту горных пород.

Известно также устройство для разрушения негабаритов горных пород, содержащее взрывчатое вещество (ВВ) в оболочке в виде удлиненного кумулятивного заряда (УКЗ) с металлической фольгой, расположенной в кумулятивной выемке УКЗ, взрыватель из инициирующего ВВ в виде патрона и П-образный корпус с расположенными в вертикальных стенках воздушными пазухами, связанными с камерой корпуса отверстиями, и установленным внутри камеры поршнем, выполненным с выемкой и из двух частей, разделенных демпфирующей прокладкой, отличающееся тем, что верхняя поверхность поршня снабжена вертикальными направляющими и демпфирующими пружинами, а П-образный корпус выполнен из двух разъемных частей - верхней и нижней, зафиксированных замками и снабженных демпфирующей прокладкой, выполненной по всей внутренней поверхности камеры корпуса, а на внешних боковых поверхностях верхней части корпуса закреплены две пары двухзвенных фиксаторов: по две с каждой стороны, расположенные симметрично относительно его поперечной оси, напротив друг друга, с возможностью прижимания устройства к негабариту горной породы, при этом каждый двухзвенный фиксатор выполнен из соединенных шарнирно длинного и короткого звеньев, основания, расположенного на верхней части корпуса и соединенного с длинным звеном осью, короткое звено содержит захват с резиновой манжетой на конце, направляющую, хомут, шарнир с пружиной, при этом на внешних поверхностях нижней части корпуса выполнены по две поперечные выточки для фиксирования замков, а по периметру основания нижней части корпуса закреплена резиновая уплотняющая манжета (патент РФ №2300730, МПК F42D 3/04, 10.06.2007).

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение эффективности разрушения за счет двухступенчатого увеличения магистральных трещин при воздействии удлиненным кумулятивным зарядом и в результате прижатия устройства к поверхности негабарита в течение времени, необходимого для распространения разрушающей негабарит магистральной трещины.

Технический результат достигается тем, что устройство для разрушения негабаритов горных пород, содержащее взрывчатое вещество в оболочке в виде удлиненного кумулятивного заряда (УКЗ) с металлической фольгой, расположенной в кумулятивной выемке УКЗ, взрыватель из инициирующего взрывчатого вещества (ВВ) в виде патрона и выполненный из разъемных частей П-образный корпус с расположенными в вертикальных стенках воздушными пазухами, связанными с камерой отверстиями, содержит прижимающее крепление, уплотняющую прокладку между негабаритом и устройством, П-образный корпус выполнен из нескольких частей, изготовленных из разных по прочности материалов, соединенных болтами: основной, нескольких дополнительных и верхней, основная часть П-образного корпуса выполнена из высокопрочной стали и содержит камеру с внутренними стенками с отверстиями для демпфирования продуктов детонации взрыва, ребра жесткости, внешние стенки, основание внизу и опорную плиту сверху, камеры дополнительных частей П-образного корпуса содержат меньшие по прочности материала стенки и приваренные к ним в нижней части фланцы с отверстиями под болты для соединения с опорной плитой основной камеры, а в верхней части - с фланцами дополнительных частей П-образного корпуса, установленных выше, камера верхней части П-образного корпуса кроме боковых стенок и фланцев с отверстиями содержит основание с демпфирующими отверстиями, демпфирующую прокладку по всей поверхности крышки, крышку с отверстиями под болты и проушиной сверху, причем прижимающее крепление содержит винт вертикальный, переходник, три комплекта рычагов с упорными винтами, проушинами и упорами, гайку, опорную сборку с подшипником, причем каждый из комплектов выполнен из верхнего плеча рычага, вертикального плеча рычага, регулируемого нижнего рычага, нижнего выдвигаемого плеча с упорным винтом и фиксирующим пальцем и двух укосин, одна из которых содержит проушину, и три троса с карабинами для установки прижимающего крепления на устройство и негабарит.

На чертежах представлены:

на фиг.1 - разрез А-А устройства для разрушения негабаритов горных пород;

на фиг.2 - вид сверху устройства для разрушения негабаритов горных пород без прижимающего крепления;

на фиг.3 - один комплект прижимающего крепления;

на фиг.4 - общий вид устройства для разрушения негабаритов горных пород;

на фиг.5 - элементы прижимающего крепления.

На фиг.1 удлиненный кумулятивный заряд (УКЗ) 1 находится в основной части П-образного корпуса и установлен на фокусном расстоянии 2 от поверхности негабарита, по всей длине УКЗ 1 сверху расположен детонирующий шнур (ДШ) 3 и вместе с демпфирующей оболочкой 4 они расположены в нижней части камеры 5 основной части П-образного корпуса и закреплены фиксирующим устройством 12а, выполненным, например, из пенопласта. Основная часть П-образного корпуса содержит внутренние стенки 6 с отверстиями 7 для демпфирования продуктов детонации взрыва УКЗ 1, ребра 8 жесткости, внешние стенки 9, основание 10 и опорную плиту 11 сверху. Внутренняя и внешняя стенки 6 и 9, а также ребра 8 жесткости образуют воздушные пазухи 12 по всей длине основной части П-образного корпуса. Опорная плита 11 соединена с дополнительными частями П-образного корпуса болтами 13.

На фиг.2 уплотняющая прокладка, состоящая из двух частей: паронитовой 14а и резиновой 15, находится между негабаритом 16 и устройством. Камеры 17 дополнительных частей П-образного корпуса содержат стенки 18 и фланцы 19 с отверстиями под болты 20 с гайками 21. Верхняя камера 22 дополнительных частей П-образного корпуса содержит стенки 23, фланец 19 с болтами 20 и гайками 21, основание 24 с отверстиями 7, демпфирующую прокладку 25, крышку 26 с отверстиями под болты 20 с гайками 21 и проушину 27.

На фиг.3 каждый из трех комплектов прижимающего крепления содержит верхнее плечо 28 рычага с упорным винтом 29, проушиной 30 и упором 31, вертикальное плечо 32 рычага, регулируемый нижний рычаг 33 с проушиной 34 и упором 35, нижнее выдвигаемое плечо 36 с упорным винтом 37, укосину 38 с проушиной 39.

На фиг.4 прижимающее крепление содержит винт 40 вертикальный, переходник 41, опорную сборку 42 с подшипником, гайку 43 винта 40 вертикального, верхнее плечо 28 рычага, укосину 38, регулируемый нижний рычаг 33 и выдвигаемое плечо 36, а также П-образный корпус с частями: основной с камерой 5, дополнительной с камерой 17 и верхней с камерой 22.

Патрон из инициирующего ВВ содержит электродетонатор 44, детонирующий шнур 45 (ДШ) и электрические провода 46.

На фиг.5 представлены гайка 43 и переходник 41 прижимающего крепления.

Корпус выполнен из высокопрочной стали (легированные, жаропрочные сорта стали, выдерживающие на разрыв большие давления в камере 5, отверстия 7 в стенках 6 выполнены в виде диффузора и обеспечивают демпфирование давления, поступающего в воздушные пазухи 12, образованные внешней стороной стенки 6, паронитовой прокладкой 14а и ребрами 8 жесткости. Толщина стенки 9 меньше, чем у стенки 6, так как давление воздуха в воздушных пазухах меньше, чем в камере 5, за счет демпфирования. Входные диаметры отверстий 7 в стенках 6 основной части П-образного корпуса равны половине толщины стенки 6, по длине их много, расстояние между ними равно двум диаметрам отверстий 7. Материал и толщина основания 10 такие же, как и у стенки 6.

Второй тип демпфирования - это подключение, увеличение объема камеры 5 за счет наращивания дополнительных частей П-образного корпуса. Камеры 17 дополнительных частей П-образного корпуса содержат стенки 9, 6 и 14 из таких же материалов, что и основная часть П-образного корпуса, но толщина стенки 6, чем дальше от УКЗ 1, тем меньше. Тем самым увеличивается объем камер 17. Входные диаметры отверстий 7 в стенках 6 и количество отверстий по длине дополнительных частей П-образного корпуса такое же, как и в основной части П- образного корпуса. Прочность стенки 9 у дополнительных частей П-образного корпуса должна быть увеличена либо за счет толщины, либо за счет качества сталей (легированных не жаропрочных) Камера 22 - верхняя камера П-образного корпуса содержит основание 24, у которого материал и толщина такие же, как у основания 10, но диаметр отверстий 7 и форма их такая, как у стенки 6 основной части П-образного корпуса, а количество по длине в два раза больше, чем все отверстия камеры 5. На боковых стенках камеры 22 входные диаметры отверстий равны 0,5 диаметрам отверстий 7 камеры 5, а количество по длине такое же, как в камере 5. Материалы и размеры стенок 6 и крышки 26 камеры 22 такие же, как у стенок 6 камеры 5. Прокладка 25 должна совмещать свойства паронитовой прокладки 14а и демпфирующей прокладки 15. Все болты должны иметь резьбу, чтобы гайки не раскручивались без приказа. Если диаметры УКЗ 1 малые, то П-образный корпус собирается из двух частей: основной части с камерой 5 и верхней с камерой 22 П-образного корпуса. Если применяется УКЗ 1 с большим диаметром ВВ, то пропорционально П-образный корпус содержит все три части: основную часть с камерой 5, дополнительную часть с большим количеством камер 17 и верхнюю часть с камерой 22. Для УКЗ 1 со средними диаметрами ВВ: П-образный корпус будет содержать промежуточное количество частей П-образного корпуса.

Чтобы увеличить время воздействия продуктов взрыва УКЗ 1 на поверхность негабарита и сохранить корпус устройства для многоразового пользования, в устройстве применено двойное демпфирование: во-первых, за счет подключения воздушных пазух 12 - пространства между стенками 6 и 9 и ребрами 8 жесткости, а, во-вторых, увеличения камеры 5 для взрывания УКЗ 1 за счет подключения дополнительных частей П-образного корпуса с камерами 17. Стенки П-образного корпуса предлагаемого устройства отличаются от устройства прототипа прочностью, они должны выдерживать давления в камерах 5, 17, 22 и оставаться для повторного применения устройства. Поэтому требования к демпфированию более глубокие. Уменьшение давления после взрыва УКЗ 1 происходит за счет применяемой демпфирующей оболочки 4, расположенной вокруг УКЗ 1, и демпфированием воздушными пазухами 12 и объемами камер 5, 17 и 22. Отверстия 7 в стенке 6 камеры 5 в отличие от прототипа клапанов не имеют.

Предложенное устройство для разрушения негабаритов горных пород прижимается к негабариту 16 с помощью прижимающего крепления, состоящего из опорной сборки 42, гайки 43, переходника 41, винта 40 вертикального и трех комплектов плеч 28, 32, 36, рычага 33 и упорного винта 37.

По периметру основания основной части П-образного корпуса уплотняющая прокладка имеет материал внутри 14а - паронитовый, а снаружи 15 - резиновый.

Устройство для разрушения негабаритов горных пород работает следующим образом.

В камеру 5 основной части П-образного корпуса вставляют демпфирующую оболочку 4, в середине которой устанавливают УКЗ 1, детонирующий шнур 3 (ДШ), патрон с электродетонатором 44, с ДШ 45 и провода 46 выводят через прорезь в основании корпуса наружу. Установив УКЗ 1 на фокусном расстоянии 2 от поверхности негабарита 16, основная часть П-образного корпуса опускается сверху на демпфирующую оболочку 4, как показано на фиг.1.

Сверху на опорную плиту 11 укладывают прокладку 14а и устанавливают дополнительные части П-образного корпуса и крепят болтами 13. Количество дополнительных частей с камерами 17 определяется в зависимости от диаметра УКЗ 1. При минимальном диаметре УКЗ 1 - одна дополнительная часть П-образного корпуса.

Сверху на дополнительную часть П-образного корпуса укладывают прокладку 14а, устанавливают верхнюю камеру 22 дополнительных частей П-образного корпуса и к верхним фланцам 19 крепят болтами 20 и гайками 21.

В собранном состоянии устройство устанавливают на негабарит 16 длинной стороной вдоль продольной оси негабарита 16. Затем с помощью трех канатов с карабинами, которые зацепляют проушины 39 прижимающего крепления, опускают его на устройство, как показано на фиг.4. Отцепляют карабины с канатами, упорными винтами 37 и, перемещая выдвигаемые плечи 36, фиксируют прижимающее крепление на негабарите 16. Затем, вращая винт 40 вертикальный, прижимают П-образный корпус к поверхности негабарита 16.

По электрическому проводу 46 от взрывной машинки (не показана) производят взрыв УКЗ 1.

Взрывная волна, а затем и газы заполняют камеры 5, 17, 22 и через отверстия 7, и в воздушные пазухи 12, демпфируя продукты детонации взрыва УКЗ 1.

Кумулятивная выемка 2а УКЗ способствует образованию кумулятивного ножа на поверхности негабарита 16, а газы, находящиеся в камерах 5 и 17 под давлением длительное время, усиливают действие кумулятивного ножа и способствуют образованию магистральной трещины, негабарит разрушается или разделяется на части.

Прижимающее крепление не позволяет газам под давлением уйти через неплотности между уплотняющей прокладкой 14а и 15 и поверхностью негабарита 16.

Нет разлета кусков негабарита и мелочи - и нет воздушной волны давления, опасной для оборудования и людей.

Таким образом, техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение эффективности разрушения за счет двухступенчатого увеличения магистральных трещин при воздействии удлиненным кумулятивным зарядом и в результате прижатия устройства к поверхности негабарита в течение времени, необходимого для распространения разрушающей негабарит магистральной трещины. Кроме этого использование изобретения позволяет улучшить условия безопасности при проведении взрывных работ.

Представленные чертежи и описание позволяют, используя существующие технические средства, материалы и технологии, изготавливать предлагаемое устройство и использовать его для разрушения негабаритов горных пород. Это характеризует предлагаемое изобретение как "промышленно применимое".

Устройство для разрушения негабаритов горных пород, содержащее взрывчатое вещество в оболочке, выполненное в виде удлиненного кумулятивного заряда с металлической фольгой, расположенной в кумулятивной выемке удлиненного кумулятивного заряда, взрыватель из инициирующего взрывчатого вещества в виде патрона и выполненный из разъемных частей П-образный корпус с расположенными в вертикальных стенках воздушными пазухами, связанными с камерой отверстиями, отличающееся тем, что устройство содержит прижимающее крепление, уплотняющую прокладку между негабаритом и устройством, П-образный корпус выполнен из нескольких частей, изготовленных из разных по прочности материалов, соединенных болтами: основной, нескольких дополнительных и верхней, основная часть П-образного корпуса выполнена из высокопрочной стали и содержит камеру с внутренними стенками с отверстиями для демпфирования продуктов детонации взрыва, ребра жесткости, внешние стенки, основание внизу и опорную плиту сверху, камеры дополнительных частей П-образного корпуса содержат меньшие по прочности материала стенки и приваренные к ним в нижней части фланцы с отверстиями под болты для соединения с опорной плитой основной камеры, а в верхней части - с фланцами дополнительных частей П-образного корпуса, установленных выше, камера верхней части П-образного корпуса, кроме боковых стенок и фланцев с отверстиями, содержит основание с демпфирующими отверстиями, демпфирующую прокладку по всей поверхности крышки, крышку с отверстиями под болты и проушиной сверху, причем прижимающее крепление содержит винт вертикальный, переходник, три комплекта рычагов с упорными винтами, проушинами и упорами, гайку, опорную сборку с подшипником, причем каждый из комплектов выполнен из верхнего плеча рычага, вертикального плеча рычага, регулируемого нижнего рычага, нижнего выдвигаемого плеча с упорным винтом и фиксирующим пальцем и двух укосин, одна из которых содержит проушину, и три троса с карабинами для установки прижимающего крепления на устройство и негабарит.