Устройство для термомеханическогоразрушения горных пород

Устройство для термомеханическогоразрушения горных пород

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик (1и 1

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 29.08.78 (21) 2658006/22-03 с присоединением заявки ¹вЂ” (23) Приоритет— (51) М.К .

Е 21 С 37/16

Е 21 В 7/14

Государстееииый комитет (53) УДК 622.243.. 94 (088.8) Опубликовано 07.04.81. Бюллетень № 13

Дата опубликования описания 17.04.81 по делам изабретеиий и открытий

/ ;, I

В. Ф. Бызов, В. Д. Ицхакин, В. И. Жолнач, С. )М Тищенко, О. А. Гуляева и С. Н. КАейменф " .„, " У:." .: .

Криворожский ордена Трудового Красного Знамен горнорудный институт (72) Авторы изобретения (71) Заяпигель (54) СПОСОБ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОГО РАЗРУШЕНИЯ

ГОРНЫХ ПОРОД

Изобретение относится к способу термомеханического разрушения горных пород путем образования на ее поверхности примыкающих одна к другой концентрических кольцевых канавок с помощью воздействия огнеструйных или плазменных горелок и механического инструмента.

В частности известен способ термомеханического разрушения горных пород при проходке горных выработок, в соответствии с которым на забое выработки образуют примыкающие одна к другой концентрические канавки, получаемые в результате последовательного термического и механического воздействия на породу. Для этого на приводимом во вращение роторе монтируются калильные форсунки и механические резцы (1).

Недостаток известного способа заключается в том, что время нагрева и температурного последействия (время от нагрева до механического разрушения) мало и недостаточно для прогрева горной породы на глубину скола. В результате, по существу, происходит механическое разрушение поро2 ды при термической обработке ее верхнего слоя на глубину, не превышающую десятых долей милиметра. Поэтому эффективность разрушения породы оказывается низкой.

Более близким техническим решением к настоящему изобретению является способ термомеханического разрушения горных пород путем образования на ее поверхности примыкающих одна к другой концентрических кольцевых канавок, каждую из которых получают последовательным воздействием на породу источника нагрева для создания в ней термически напряженного слоя и механического инструмента для его разрушения (2). Осуществляется известный способ с помощью устройства, содержащего источник нагрева в виде плазмотронов и механический инструмент в виде шарошек, при этом плазмотроны и шарошки закреплены в чередующемся порядке на двух концентрично расположенных планшайбах, врашаемых со скоростью 5 — 20 об/мин.

Однако эффективность процесса разрушения при этом способе остается сравни8(9335 тельно низкой из-за отсутствия согласования режимов термической и механической обработки. Так, например, при скорости вращения устройства 20 об/мин каждый участок забоя нагревается в течение 0,04 с для внешней щели диаметром 1500 мм и в течение 0,07 с — для внутренней щели диаметром 900 мм.

При скорости вращения устройства 5 об/

/мин каждый участок забоя нагревается в течение 0,2 с для внешне расположенной щели и в течение 0,35 с — для внутренней.

Такое малое время нагревания не позволяет получить эффективной термической обработки породы. В то же время механическая обработка шарошками также ведется в нерациональном режиме, так при угловой скорости 5 об/мин для выработки диаметром 1500 мм соответствует угловая скорость 25 об/мин, что вдвое меньше наименьших рекомендуемых скоростей вращения.

Цель изобретения заключается в том, чтобы повысить эффективность процесса разрушения за счет улучшения согласования режимов термической и механической обработки.

Цель достигается благодаря тому, что поверхность породы нагревают многократно для образования в ней термически напряженного слоя глубиной не менее глубины внедрения механического инструмента, а затем подвергают обработке механическим инструментом. При этом термическую и механическую обработку кольцевых канавок или их части на поверхности породы ведут в чередующемся порядке.

На фиг. 1 — схема устройства, вид сверху; на фиг. 2 — разрез А — А фиг. 1.

Устройство для термомеханического разрушения горных пород имеет две приводимые во вращение концентрично расположенные планшайбы 1 и 2, каждая из которых несет установленные в чередующемся порядке источники 3 нагрева и механические инструменты 4. В качестве источника нагрева целесообразно использовать плазмотроны, а в качестве инструмента — шарошки.

Центрально расположенная планшайба

1 (фиг. 2) снабжена домкратами 5 для создания осевого усилия на шарошки 4 при ее вращении. Периферийная наружная планшайба 2 также оснащена домкратами 6 для перемещения ее в осевом направлении относительно планшайбы 1 и создания осевого усилия на шарошки 4 при ее вращении. Перемещение этой планшайбы 2 может осуществляться по заданной программе.

Предложенный способ осуществляется .следующим образом.

При проходке выработки источники 3 нагрева включены постоянно, обрабатывая при вращении планшайб 1 и 2 поверхность породы по концентричным кольцевым дорожкам.

Каждая дорожка при этом обрабатывается зо

Формула изобретения

1О

15 го

4 многократно всеми источниками 3 нагрева при каждом обороте планшайб 1 и 2, а шарошки 4 в это время с помощью домкратов 5 и 6 выведены из контакта с породой.

Механическая обработка кольцевых дорожек производится поочередно, например,. от центра к периферии. При этом сначала включают домкраты 5 планшайбы 1, шарошки 4 которой обрабатывают кольцевую дорожку наименьшего радиуса. После удаления термически напряженного слоя включаются в работу домкраты 6 планшайбы 2, а шарошки 4 планшайбы 1 выводятся из контакта с породой домкратами 5.

Поскольку время оборота планшайб 1 и

2 составляет 0,6 — 0,8 с, то за два оборота, происходит нагрев поверхностного слоя породы кольцевой дорожки до температуры разрушения. Таким образом, к моменту повторного контакта шарошек 4 планшайбы 2 с кольцевой дорожкой в следующем цикле горная порода будет прогрета на достаточную глубину, т. е. на глубину внедрения инструмента (скола).

В результате описанного термического и механического воздействий на,месте кольцевой дорожки образуется канавка. Получаемые таким образом канавки, примыкая одна к другой, образуют общую поверхность разрушения на забое выработки.

Можно обрабатывать каждую кольцевую дорожку в пределах ее участков термическим и механическим воздействиями. При этом механический инструмент скалывает нагретый слой не сплошь, а отдельными участками с пропусками по траектории движения с тем, чтобы пропущенные участки могли быть подвергнуты повторной термической обработке.

1. Способ термомеханического разрушения горных пород путем образования на ее поверхности, примыкающих одна к другой концентрических кольцевых канавок, каждую из которых получают последовательным воздействием на породу источника нагрева для создания в ней термически напряженного слоя и механического инструмента для его разрушения, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса разрушения за счет улучшения согласования режимов термической .и механической обработки, поверхность породы нагревают многократно для образования в ней термически напряженного слоя глубиной не менее глубины внедрения механического инструмента, а затем подвергают обработке механическим инструментом.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что термическую и механическую обработ819335

Фиг. 1

А-A

Составитель В. Махаева

Техред A. Бойкас Корректор М. Демчик

Тираж 627 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, 7К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор Т. Авдейчик

Заказ 840/5

5 ку кольцевых канавок или их части на поверхности породы ведут в чередующемся порядке.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Б

1. Авт рское свидетельство СССР № 46859, кл. Е 21 С 21/00, 1935.

2. Сборник «Термомеханические методы разрушения горных пород», Киев, «Наукова думка», 77, с. 114.