Самоходная установка для локализации взрыва

 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при взрывной отбойке горных пород на карьерах ценных руд и ведении взрывных работ в стесненных условиях. Цель изобретения - повышение эффективности и экологичности взрывных работ. Самоходная установка для локализации взрыва включает ходовую тележку с опорной платформой, на которой размещены пылеуловитель и адсорбер, вертикальная рама с ограждающими элементами для перекрытия окон решетки в виде гибких емкостей, заполненных сыпучим материалом и несколькими рядами отверстий, в которых фиксируются проходящие в скважинные заряды полые штанги с инициирующими элементами, связанная с опорной платформой противооткатным механизмом с возможностью перемещения и наклона ее относительно опорной платформы, и подвешенная на тросах к балке опорной платформы горизонтальная решетчатая рама с ограждающими элементами окон решетки в виде свободно подвешенных цепных матов, связанная с балкой опорной платформы тросами и снабженная эластичным кожухом с герметизирующим фартуком по контуру, образующим замкнутое пространство над ней. Новым в установке является выполнение полых штанг в виде тонкостенных трубок из мягкого металла. 3 ил.

Изобретение относится к способам, обеспечивающим повышение безопасности и эффективности проведения взрывных работ.

Известно, что, чем больше длительность приложения нагрузки, тем значительнее длина развивающихся трещин и интенсивнее дробление пород. Запирание продуктов детонации до момента полного разрушения окружающей породы увеличивает время их действия на среду в 6-7 раз, что позволяет снизить удельный расход ВВ на 30% при одновременном улучшении качества дробления [1].

Наиболее близким по существу решаемой задачи является самоходная установка для укрытия мест взрыва, включающая транспортное средство в виде ходовой тележки с опорной платформой, на которой размещены пылеуловитель и адсорбер, вертикальную раму с ограждающими элементами для перекрытия окон решетки в виде гибких емкостей, заполненных сыпучим материалом, связанную с опорной платформой противооткатным механизмом с возможностью перемещения и наклона ее относительно опорной платформы, и секционную, подвешенную на тросах к балке опорной платформы, горизонтальную раму с гибкими емкостями с жидкостью и пневмокарманами, имеющими перепускные клапаны для выпуска жидкости под давлением в установленную на горизонтальной раме над гибкими емкостями герметичную емкость, в которой гибкие емкости с жидкостью в горизонтальной раме подвешены в окнах решетки на цепных сетях, а в вертикальной раме выполнены несколько рядов отверстий, в которых фиксируются проходящие в скважинные заряды массивные полые штанги с инициирующими устройствами [2].

Недостатком этого устройства, принятого за прототип заявляемому изобретению, является запирание забойки скважин массивными полыми штангами, что может привести к прорыву продуктов детонации в атмосферу через полость штанги.

Цель изобретения - повышение эффективности и экологичности взрывных работ.

Поставленная цель достигается тем, что в самоходной установке для локализации взрыва, включающей транспортное средство в виде ходовой тележки с опорной платформой, на которой размещены пылеуловитель и адсорбер, вертикальную решетчатую раму с ограждающими элементами окон решетки в виде гибких емкостей с сыпучим материалом и несколькими рядами отверстий, в которых фиксируются проходящие в скважинные заряды полые штанги с инициирующими элементами, связанную с опорной платформой противооткатным механизмом с возможностью перемещения и наклона, горизонтальную решетчатую раму с ограждающими элементами окон решетки в виде свободно подвешенных цепных матов, связанную с балкой опорной платформы тросами и снабженную эластичным кожухом с герметизирующим фартуком по контуру, образующим замкнутое пространство над ней, согласно изобретению полые штанги выполнены в виде тонкостенных трубок из мягкого металла.

Сопоставительным анализом с прототипом установлено отличие заявляемого устройства, заключающееся в выполнении штанг с инициирующими устройствами в виде тонкостенных трубок из мягкого металла. Таким образом, заявляемая самоходная установка для укрытия мест взрыва соответствует критерию изобретения "новизна". При изучении других решений в данной области техники признаки, отличающие заявляемое изобретение от прототипа, выявлены не были, и поэтому они обеспечивают ему соответствие критерию "существенные отличия".

На фиг.1 схематично изображена установка в рабочем положении, вид сбоку; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 - узел Б на фиг.1.

Самоходная установка для локализации взрыва включает ходовую тележку 1 (фиг.1) с опорной платформой 2, на которой размещены вихревой пылеуловитель 3 и адсорбер 4, вертикальную решетчатую раму 5 с ограждающими элементами окон решетки в виде гибких емкостей 6 с сыпучим материалом 7, между которыми выполнены несколько рядов отверстий 8 с шагом, соответствующим размеру сетки взрывных скважин, в которых фиксаторами 9 с помощью клиньев 10 фиксируются проходящие в скважинные заряды 11 полые штанги 12, выполненные в виде тонкостенных трубок из мягкого металла, например, латуни или меди, с инициирующими элементами 13, проводник импульса 14 к которым проходит внутри полой штанги 12. При этом полая штанга 12 противоположным от инициирующего элемента 13 концом вставляется в выемку 15 фиксатора 9 (см. фиг.3). Вертикальная решетчатая рама 5 связана с опорной платформой 2 противооткатным механизмом 16 с возможностью перемещения по каткам 17 опорного элемента 18 и наклона гидроцилиндрами 19. Горизонтальная решетчатая рама 20 с ограждающими элементами окон решетки в виде свободно подвешенных цепных матов 21 связана тросами 22 с балкой 23 опорной платформы 2, которая через упор 24 гидроцилиндром 25 может поворачиваться вокруг шарнира 26 для складывания горизонтальной решетчатой рамы 20 в транспортное положение. Горизонтальная решетчатая рама 20 снабжена эластичным кожухом 27 с герметизирующим фартуком 28 по контуру, образующим замкнутое пространство 29 над ней (см. фиг.2), соединенное гибким пылепроводом 30 с вихревым пылеуловителем 3 и адсорбером 4. На вертикальной решетчатой раме 5 установлена жесткая плита 31. Горизонтальная решетчатая рама 20 выполняется такой ширины, чтобы накрыть ею всю поверхность взрываемого скважинными зарядами 11 уступа, включая контурные скважины 32, с запасом, обусловленным требованиями Правил безопасности. На балке 23 установлены направляющие 33 для фиксации горизонтальной решетчатой рамы 20 в транспортном положении.

Самоходная установка для локализации взрыва работает следующим образом. С помощью ходовой тележки 1 ее подгоняют к подготовленному для взрыва участку уступа, предварительно подняв гидроцилиндром 25 через упор 24 вокруг шарнира 26 балку 23 с горизонтальной решетчатой рамой 20 выше поверхности уступа. Гидроцилиндрами 19 вертикальную решетчатую раму 5 смещают вплотную к поверхности откоса уступа с помощью опорного элемента 18 по каткам 17, обеспечивая при этом совпадение отверстий 8 со скважинными зарядами 11. Балку 23 приводят в горизонтальное положение и тросами 22 опускают горизонтальную решетчатую раму 20 на поверхность уступа. Свободно висящие цепные маты 21 ложатся на поверхность уступа, укрывая его, а герметизирующий фартук 28 герметизирует замкнутое пространство 29 над горизонтальной решетчатой рамой 20. Затем через отверстия 8 выполняют скважинные заряды 11. Полые штанги 12 с инициирующим элементом 13 вставляют в выемку 15 фиксатора 9, проводник импульса 14 выпускают наружу из фиксатора 9, перемещают фиксатор 9 до проникновения в скважинный заряд 11 инициирующих элементов 13. В качестве последних могут использоваться, например, электродетонаторы с проводником импульса 14 в виде электропроводов, неэлектрические инициаторы типа системы "Эдилин" с низкоэнергетичным ДШ. После проникновения инициирующего элемента 13 в заряд ВВ полую штангу 12 фиксируют вместе фиксатором 9, например, клиньями 10, при этом фиксаторы 9 закрывают устья скважинных зарядов 11, которые могут быть выполнены заранее. Затем производят монтаж взрывной сети соединением проводников импульса 14 каждого заряда в единую сеть. Устройство готово к работе. Непосредственно перед взрывом запускают вихревой пылеуловитель 3 для улавливания пыли из горячих газов.

Вначале взрывают заряды в контурных скважинах 32, отделяя взрываемый объем от основного массива сплошной щелью, отражающей энергию взрыва и снижающей сейсмическое воздействие на массив горных пород.

При взрыве скважинных зарядов 11 верхнего слоя от инициирующих элементов 13 через проводник импульса 14 полые штанги 12 подвергаются резкому ударному воздействию продуктов детонации с давлением в десятки тысяч атмосфер и, сплющиваясь за счет мягкости металла внутри скважин и частично внутри фиксатора 9 (в предельном случае - вплоть до его выемки 15), предотвращают прорыв газов из скважинного заряда 11 до полного разрушения породы, существенно повышая качество дробления за счет увеличения практически на порядок времени действия взрывного импульса. Такое явление сплющивания проверено нашим экспериментом. Нагрузка от взрыва передается через фиксатор 9 на вертикальную решетчатую раму 5 и через нее на опорную платформу 2 и ходовую тележку 1.

При поочередном взрыве скважинных зарядов 11 верхнего слоя начинается подвижка отбиваемого каждой скважиной объема горных пород вверх и частично в сторону откоса уступа и происходит залповый прорыв пылегазового потока из массива через газопроницаемые цепные маты 21 в замкнутое пространство 29 под эластичный кожух 27, под ним возрастает давление и по гибкому пылепроводу 30 пылегазовый поток поступает в вихревой пылеуловитель 3, где происходит его очистка. Герметизирующий фартук 28 по контуру горизонтальной решетчатой рамы 20 предотвращает прорыв пылегазового потока из-под укрытия в атмосферу. Очищенный от пыли воздушный поток с ядовитыми газами продуктов взрыва, содержащими оксиды углерода и азота, поступает в адсорбер 4, где эти газы улавливаются и чистый воздух выбрасывается в атмосферу. Основная доля энергии взрыва расходуется на дробление горных пород и подброс укрытия. Эластичность цепных матов 21 при вспучивании породы от взрыва не позволяет отрываться отдельным кускам от общей массы, разрыхленная горная масса плотно обхватывается матом и удерживается им в компактном состоянии. Инерционное сопротивление компактной массы породы, усиленное массой укрытия из цепных матов, уравновешивает силу взрывного удара. Высота подбрасывания породы с укрытием из цепных матов зависит только от толщины взрываемого слоя и коэффициента разрыхления породы, поскольку от последнего зависит величина вспучивания породы после ее разрыхления. Если массы газопроницаемых цепных матов 21 окажется недостаточно для удержания взрываемого объема, вспученная горная масса натягивает до предела цепные маты 21 и в действие вступает общая масса горизонтальной решетчатой рамы 20, инерционная масса многократно возрастает и останавливает перемещение горной породы вверх окончательно. Существенно (в 3-4 раза) меньшие усилия от взрываемого массива на вертикальную решетчатую раму 5 через противооткатный механизм 16 передаются на опорную платформу 2, и эта энергия взрыва гасится огромной массой устройства.

Взрыв скважинных зарядов 11 следующего горизонтального слоя пород происходит в качественно новой ситуации. Уже имеется масса ранее взорванного слоя, многократно превышающая массу горизонтальной решетчатой рамы 20 и суммированная с последней. Эта суммарная масса столь велика, что полностью поглощает энергию взрыва зарядов ВВ нижележащего разрыхляемого слоя пород. Таким образом, укрытие обеспечивает удержание разлета породы только от верхнего разрыхляемого слоя, далее укрытием служит уже взорванная горная масса. В этом и заключается преимущество предлагаемого технического решения - укрытие срабатывает при разрыхлении незначительного (менее 20%) объема взрываемого массива. Газопроницаемость цепных матов позволяет в 4-5 раз снизить массу горизонтальной рамы.

После взрыва тросами 22 горизонтальную решетчатую раму 20 приподнимают над взорванной горной массой. Гидроцилиндрами 19 отводят вертикальную решетчатую раму 5 от взорванного уступа. Устройство перемещают к подготовленному для взрыва участку уступа и цикл повторяют. При перегоне на большие расстояния горизонтальную решетчатую раму 20 тросами 22 поднимают вплотную к балке 23 и фиксируют направляющими 33. Затем поворотом вокруг шарнира 26 через упор 24 гидроцилиндром 25 балку 23 с горизонтальной решетчатой рамой 20 складывают в транспортное положение к вертикальной решетчатой раме 5.

Подвеска горизонтальной решетчатой рамы 20 на тросах существенно расширяет диапазон применения установки, позволяя укрывать уступы различной высоты, вплоть до проходки разрезных траншей.

Таким образом, заявляемая самоходная установка для локализации взрыва обеспечивает отбойку горных пород с невылетающей забойкой, что многократно увеличивает время действия импульса взрыва на породу и повышает качество дробления при меньших расходах ВВ, исключает выброс пыли и газов, позволяя тем самым достичь поставленной цели.

Источники информации

1. Мосинец В.Н., Абрамов А.В. Разрушение трещиноватых и нарушенных горных пород. - М.: Недра, 1982, 248 с.

2. Шевкун Е.Б., Мирошников В.И., Леоненко Н.А., Павлова Н.А. Самоходная установка для укрытия мест взрыва: Патент РФ №2164001, 2001. (прототип).

Формула изобретения

Самоходная установка для локализации взрыва, включающая ходовую тележку с опорной платформой, на которой размещены вихревой пылеуловитель и адсорбер, вертикальную решетчатую раму с ограждающими элементами окон решетки в виде гибких емкостей с сыпучим материалом и несколькими рядами отверстий, в которых фиксируются проходящие в скважинные заряды полые штанги с инициирующими элементами, связанную с опорной платформой противооткатным механизмом с возможностью перемещения и наклона, горизонтальную решетчатую раму с ограждающими элементами окон решетки в виде свободно подвешенных цепных матов, связанную с балкой опорной платформы тросами и снабженную эластичным кожухом с герметизирующим фартуком по контуру, образующим замкнутое пространство над ней, отличающаяся тем, что полые штанги выполнены в виде тонкостенных трубок из мягкого металла.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3