Способ отделения от каменного массива блока и устройство для его осуществления

 

Изобретение может быть использовано для добычи каменных блоков цилиндрической формы. Способ включает выбуривание вертикальной оконтуривающей щели с последующим нарушением целостности массива в плоскости основания блока. Оконтуривающую щель выполняют кольцеобразного сечения с одновременным выбуриванием центральной скважины. Нарушение целостности массива ведут путем воздействия на забой по периметру основания скважины струями аэросмеси, содержащими абразивную фракцию. Устройство состоит из колонкового набора для выбуривания оконтуривающей щели и центральной скважины и рабочего органа для отделения блока от каменного массива. Рабочий орган выполнен в виде трубы для подачи аэросмеси. Изобретение позволяет отделять цилиндрические блоки большой длины без нарушения их структуры и целостности. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к способам добычи каменных блоков, а именно к способу отделения блока цилиндрической формы от каменного массива.

Известен способ резки камня энергетической струей, несущей абразивный порошок, с заданным углом атаки струи (см., например, патент 2050251, кл. 6 В 24 С 1/00 от 10.06.93).

Однако этот способ не может быть использован для подрезки добываемого каменного блока из-за невозможности узко ориентированного направления абразивной струи на обрабатываемый забой каменного массива в его основании, располагаемом на значительной глубине (до 10 м) и небольшом диаметре (250-400 мм) блока цилиндрической формы.

Известен способ отделения от каменного массива блока заданной формы (прототип), заключающийся в том, что по контуру отделяемого блока на всю его глубину бурят ряд шпуров или скважин, а затем разбуривают оставшиеся между ними породные перемычки. Подрезку блока снизу осуществляют или с помощью буровзрывных работ, или баровыми машинами (Карасев Ю.Г. Процессы и технология горных работ на карьерах стенового и облицовочного камня. - М., 1995-1996, с. 44-53, рис. 2.8).

Однако известный способ не применим для добычи блоков цилиндрической формы, используемых в дальнейшем для изготовления валов бумагоделательных машин. Это связано с тем, что к таким блокам предъявляются повышенные требования по трещиноватости камня. Поэтому блоки добывают из центральной зоны участка карьера, где отсутствуют вертикальные плоскости обнажения, позволяющие осуществить подрезку тем или иным способом нижней части блока.

Задачей изобретения является отделение оконтуренного по периметру блока цилиндрической формы ограниченного диаметра и большой длины снизу без нарушения структуры и целостности блока.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе отделения от каменного массива блока, состоящем в выбуривании вертикальной оконтуривающей щели с последующим нарушением целостности массива в плоскости основания блока, согласно изобретению, оконтуривающую щель выполняют кольцеобразного сечения с одновременным выбуриванием центральной скважины, а нарушение целостности массива в плоскости основания блока осуществляют путем воздействия на забой по периметру основания скважины тангенциально ориентированными в горизонтальной плоскости струями аэросмеси, содержащими абразивную фракцию, при этом аэросмесь подают под давлением через размещенную по центру скважины трубу с ее периодическим поворотом в горизонтальном плоскости, а отработанную аэросмесь удаляют через кольцевой канал, образованный стенкой скважины и упомянутой трубой, причем устье скважины герметизируют, а движение аэросмеси осуществляют в замкнутом цикле с использованием воздуходувки, с разделением твердой составляющей аэросмеси и вводом в замкнутую систему абразивной фракции.

В устройстве для реализации способа, включающем колонковый набор для выбуривания оконтуривающей щели и центральной скважины и рабочий орган для отделения блока цилиндрической формы от каменного массива, согласно изобретению рабочий орган выполнен в виде трубы для подачи аэросмеси, в нижней части которой закреплена сменная насадка с горизонтально ориентированными тангенциальными каналами, а в верхней части трубы размещен герметизирующий устье скважины кожух с патрубком для отсоса отработанной аэросмеси, при этом труба и патрубок соединены между собой и с воздуходувкой всасывающим и нагнетательным трубопроводами с приспособлениями для очистки аэросмеси, осаждения твердой ее составляющей и ввода в нагнетательный трубопровод абразивной фракции.

Основание центральной части насадки выполнено в виде сменной пробки, которая в верхней своей части, обращенной к каналам, имеет выпуклый профиль, при этом пробка выполнена из износостойкого материала.

Способ и реализующее его устройство представлены на чертежах, где на фиг. 1 показан вертикальный разрез, на фиг.2 - узел установки сменной насадки, на фиг.3 - разрез А-А по фиг.2.

Способ отделения от каменного массива блока цилиндрической формы заключается в том, что в каменном массиве 1 выбуривают, например, с помощью колонкового набора вертикальную оконтуривающую щель 2 кольцевого сечения и центральную скважину 3 с отделением полученного керна путем отрыва.

Отделение тела 4 цилиндрической формы от массива 1 осуществляют путем воздействия на забой 5 по периметру основания 6 скважины 3 тангенциально ориентированных струй аэросмеси 7, содержащей абразивную фракцию. При этом аэросмесь 7 подают через размещенную по центру скважины 3 трубу 8. Отработанную аэросмесь 9 с частицами породы из забоя 5 удаляют через кольцевой канал 10, образованной стенкой скважины 3 и трубой 8. Операцию осуществляют до полной подрезки основания цилиндрического блока 4.

В устройстве для реализации способа для тангенциального ориентирования струй аэросмеси 7 в горизонтальной плоскости в нижней части трубы 8 закреплена сменная насадка 11 с горизонтально ориентированными тангенциальными каналами 12.

В верхней части трубы 8 размещен герметизирующий устье 13 скважины 3 кожух 14 с патрубком 15 для отсоса отработанной аэросмеси 9.

Труба 8 и патрубок 15 соединены между собой и с воздуходувкой 16 всасывающим 17 и нагнетательным 18 трубопроводами с приспособлением 19 для очистки аэросмеси приспособления (осадитель) 20 для осаждения твердой составляющей приспособления 21 и ввода в нагнетательный трубопровод 18 абразивной фракции. Приспособления 19 и 20 могут быть выполнены, например, в виде осадительных камер, а приспособление 21 для ввода абразива - в виде питателя непрерывного действия. В основании центральной части насадки 11 размещена изготовленная из износостойкого материала, например из марганцовистой стали, сменная пробка 22, которая в верхней своей части, обращенной к каналам 12, имеет выпуклый профиль.

Под действием разрежения и избыточного давления, создаваемого воздуходувкой 16 во всасывающем 17 и нагнетательном 18 трубопроводах, аэросмесь 7, обогащенная абразивной фракцией, подаваемой приспособлением 21 в нагнетательный трубопровод 18, через трубу 8 и насадку 11 по каналам 12 направляется на забой 5 у основания скважины 3, благодаря чему постепенно блок 4 цилиндрической формы, оконтуренный щелью 2 кольцевого сечения, подрезается снизу до полного отделения блока 4 от массива 1.

Периодически труба 3 с насадкой 11 поворачивается в горизонтальной плоскости 23, что повышает эффективность воздействия на забой 5 струй аэросмеси 7.

Отработанная аэросмесь 9, разубоженная частицами породы из разрушаемого забоя 5, по кольцевому каналу 10 и патрубок 15 через всасывающий трубопровод 17 попадает в осадитель 20, где твердая составляющая отделяется от аэросмеси и поступает в нагнетательный трубопровод 18, смешиваясь с абразивом, а пылевая фракция очищается в приспособлении 19.

Очищенный воздух поступает во всас воздуходувки 16 и снова направляется в нагнетательный трубопровод 18. Далее цикл многократно повторяется до отделения блока 4 цилиндрической формы от массива 1.

После завершения операции отделения блок 4 извлекают из массива 1.

Отличительные признаки изобретения позволяют обеспечить эффективную подрезку оконтуренного по периметру блока цилиндрической формы ограниченного диаметра и большой длины без нарушения структуры и целостности блока при относительно невысокой трудоемкости операций и высокой ее надежности благодаря отсутствию в формирующей щели породоразрушающих элементов, которые могут заклиниваться на заключительной стадии подрезки блока в его основании.

Формула изобретения

1. Способ отделения от каменного массива блока, включающий выбуривание вертикальной оконтуривающей щели с последующим нарушением целостности массива в плоскости основания блока, отличающийся тем, что оконтуривающую щель выполняют кольцеобразного сечения с одновременным выбуриванием центральной скважины, а нарушение целостности массива ведут путем воздействия на забой по периметру основания скважины тангенциально ориентированными в горизонтальной плоскости струями аэросмеси, содержащими абразивную фракцию, при этом аэросмесь подают под давлением через размещенную по центру центральной скважины трубу с ее периодическим поворотом в горизонтальной плоскости, а отработанную аэросмесь удаляют через кольцевой канал, образованный стенкой центральной скважины и упомянутой трубой, причем устье центральной скважины герметизируют, а движение аэросмеси осуществляют в замкнутом цикле посредством воздуходувки, с разделением твердой составляющей аэросмеси и вводом в замкнутую систему абразивной фракции.

2. Устройство для отделения от каменного массива блока, содержащее колонковый набор для выбуривания оконтуривающей щели и центральной скважины и рабочий орган для отделения блока цилиндрической формы от каменного массива, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит воздуходувку, рабочий орган выполнен в виде трубы для подачи аэросмеси, в нижней части которой закреплена сменная насадка с горизонтально ориентированными тангенциальными каналами, а в верхней части размещен служащий для герметизации устья скважины кожух с патрубком для отсоса отработанной аэросмеси, при этом упомянутые труба и патрубок соединены между собой и с воздуходувкой всасывающим и нагнетательными трубопроводами с приспособлениями для очистки аэросмеси, осаждения твердой ее составляющей и ввода в нагнетательный трубопровод абразивной фракции.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что основание центральной части сменой насадки выполнено в виде сменной пробки, в верхней части которой, обращенной к каналам, выполнен выпуклый профиль.

4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что пробка выполнена из износостойкого материала.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3