Способ установки в полости выработки в виде шпура или скважины композиционной затвердевающей забойки при буровзрывных работах и упорное средство для его осуществления (варианты)

Изобретение относится к области буровзрывных работ. Способ установки в полости 2 выработки 1 в виде шпура или скважины композиционной затвердевающей забойки 28 при буровзрывных работах заключается в следующем. Забойку 28 размещают в контакте с обращенной к ней поверхностью зафиксированного вдоль продольной оси выработки 28 упорного средства. После чего на забойку 28 осуществляют внешнее осевое динамическое воздействие со стороны устья 17 выработки 1 с возможностью изменения структуры композиции, в частности смешивания ее компонентов или структурного уплотнения. Посредством этого обеспечивают затвердевание композиции в зоне технологически регламентированного расположения забойки 28 в полости 2 выработки 1. В качестве зафиксированного вдоль оси выработки 1 упорного средства с находящейся в контакте с упомянутой забойкой 28 поверхностью используют технологическую структуру, которую конструктивно выполняют с возможностью ее размещения в полости 2 выработки 1 на заданном от устья 17 выработки 1 расстоянии. Для этого используют жестко связанный с технологической структурой стопорно-мерный элемент - средство 19, со средством его позиционирования в полости 2 выработки 1 относительно устья 17 последней и последующей фиксации этого упорного средства относительно неподвижной базовой структуры, например участка 21 поверхности породы, прилегающей к устью 17 выработки 1 на месте упорного средства регламентированной установки в полости 2 выработки 1. Предусмотрены конструктивные варианты выполнения упорного средства. Изобретение позволяет обеспечить фиксацию, обеспечивающую полное исключение взаимодействия со взрывчатым веществом. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

Изобретение относится к области, преимущественно, буровзрывных работ в крепких горных породах и может быть использовано в различных областях народного хозяйства, применяющих буровзрывные работы на объектах горнорудной и нерудной промышленности. В том числе, может быть использовано: при валке зданий, сооружений, дроблении фундаментов и спекшейся руды; взрывных работах в подземных и горноразведочных выработках; взрывных работах при прокладке тоннелей и строительстве тоннельных линий метрополитена и т.п.

Основным условием проведения буровзрывных работ является обеспечение безопасности для осуществляющего их окружающего производственного персонала.

Данные условия регламентируются федеральными нормами и правилами в области промышленной безопасности при взрывных работах.

Одним из условий обеспечения безопасности при осуществлении технологии заряжания (заполнения) выработок в виде шпуров или скважин - это необходимость соблюдать меры предосторожности, исключающие динамическое воздействие на заряд взрывчатого вещества и средства инициирования заряда, находящиеся в эксплуатационной полости выработки (т.е. шпура или скважины).

Как правило, несанкционированное динамическое воздействие на подрывной заряд взрывчатого вещества и средства инициирования заряда может произойти при установке и фиксации в выработке (шпуре или скважине) забойки (в особенности распорно-клинового типа - т.е. распорного затвора), поскольку ее (забойки) фиксация требует осевого динамического воздействия на соответствующую структуру забойки в направлении заряда и средства его инициирования (детонатора). В результате может произойти несанкционированный и неконтролируемый динамический удар по заряду взрывчатого вещества и, соответственно, средству инициирования заряда, что недопустимо с точки зрения обеспечения безопасности проведения буровзрывных работ. Кроме того, при использовании в качестве подрывного заряда пластичных взрывчатых веществ в результате воздействия на них динамической ударной нагрузкой происходит выдавливание части взрывчатого вещества в сквозные технологические полости механической забойки и через них в зону устья выработки (шпура или скважины), что также недопустимо с точки зрения безопасности проведения буровзрывных работ. Кроме того, это снижает коэффициент полезного действия (КПД) от энергии взрыва и, соответственно, снижает производительность соответствующего технологического процесса.

В соответствии с вышеизложенным механико-технологические средства (используемые при установке, например, композиционной затвердевающей забойки) в процессе технологии заряжания выработки (шпура или скважины) должны гарантированно обеспечить исключения динамического воздействия на подрывной заряд или детонатор с проводниками инициирующего импульса со стороны забойки в процессе ее фиксации в функциональной полости выработки (шпура или скважины). Для этого должны использоваться специальные конструкции механико-технологических средств для установки упомянутых забоек, которые обеспечивают их фиксацию в функционально-технологической полости выработки без осуществления непосредственного контакта забойки с подрывным зарядом и сопутствующими взрывоопасными средствами (детонаторами).

В процессе установки и фиксации забоек используются и определенные технологические приемы их фиксации в технологически заданном пространственном положении.

Из уровня техники известен способ установки в полости выработки в виде шпура или скважины композиционной затвердевающей забойки при буровзрывных работах, согласно которому упомянутую забойку размещают в контакте с обращенной к ней, по меньшей мере, одной поверхностью зафиксированного вдоль продольной оси выработки упорного средства, после чего на забойку осуществляют внешнее осевое динамическое воздействие со стороны устья выработки с возможностью изменения структуры композиции, посредством чего обеспечивают ее затвердевание в зоне технологически регламентированного расположения упомянутой забойки в выработке.

Из уровня техники также известно упорное средство для установки в полости выработки в виде шпура или скважины композиционной затвердевающей забойки при буровзрывных работах, которое конструктивно выполнено с, по меньшей мере, одной торцевой поверхностью, функционально являющейся средством контакта с упомянутой забойкой,

К недостаткам данных известных из уровня техники технических решений необходимо отнести то, что вышеприведенных технических решениях в качестве контактной поверхности для ограничения перемещения композиционной затвердевающей забойки в шпуре в качестве упорного средства используется непосредственно торцевая поверхность взрывного заряда, что недопустимо с точки зрения правил техники безопасности производства буровзрывных работ (см. Д.Ф.Заятдинов, А.С.Позолотин, П.В.Гречишкин, М.В.Лысенко, С.В.Абраменко. Результаты испытания анкеров, установленных на ампулы АМК ДК при различном характере нагрузок / http://geomar.ru/review/136-rezultaty-ispytaniy-ankerov.html / от 31.03.2017 г.)

В основу заявленного изобретения была положена задача создания такого способа установки в полости выработки в виде шпура или скважины композиционной затвердевающей забойки при буровзрывных работах, а также упорного средства для реализации патентуемого способа, посредством которых гарантировано исключалось бы динамическое воздействие на взрывчатое вещество подрывного заряда (и, соответственно, динамическое воздействие на детонатор с проводниками инициирующего импульса) в процессе установки и фиксации в выработке (на технологически регламентированном расстоянии от ее устья) упомянутой композиционной затвердевающей забойки.

Технический результат - обеспечение фиксации композиционной затвердевающей забойки в ее рабочем (т.е. зафиксированном в функциональной полости выработки) положении на технологически заданном расстоянии от устья выработки, обеспечивающем полное исключение ее динамического контакта со взрывчатым веществом подрывного заряда.

Поставленный технический результат согласно способа реализации заявленного технического решения (см. пп. 1-5 формулы изобретения) достигается посредством того, что в способе установки в полости выработки в виде шпура или скважины композиционной затвердевающей забойки при буровзрывных работах, согласно которому упомянутую забойку размещают в контакте с обращенной к ней, по меньшей мере, одной поверхностью зафиксированного вдоль продольной оси выработки упорного средства, после чего на забойку осуществляют внешнее осевое динамическое воздействие со стороны устья выработки с возможностью изменения структуры композиции, посредством чего обеспечивают ее затвердевание в зоне технологически регламентированного расположения упомянутой забойки в выработке, согласно изобретению в качестве упомянутого зафиксированного вдоль оси выработки упорного средства, с находящейся в контакте с упомянутой забойкой поверхностью, используют технологическую структуру, которую конструктивно выполняют с возможностью ее размещения в выработке на технологически заданном от устья выработки расстоянии, для чего используют жестко связанный с упомянутой структурой стопорно-мерный элемент со средством его позиционирования в выработке относительно устья последней и последующей фиксации этого упорного средства относительно неподвижной базовой структуры на месте его, т.е. упорного средства, регламентированной установки.

В качестве композиционной затвердевающей забойки допустимо использовать:

- полимерную или минеральную композиционную забойку с двухкамерной ампулой, при этом упомянутое внешнее осевое воздействие со стороны устья выработки осуществляют посредством динамического удара, направленного вдоль продольной оси выработки, посредством чего осуществляют разрушение оболочки ампулы и, вследствие этого, обеспечивают смешивание размещенных в камерах полости ампулы затвердевающих после смешивания компонентов и заполнение этой композиционной смесью полости выработки в зоне расположения ампулы перед затвердеванием упомянутой смеси;

- предварительно замоченную минеральную композиционную забойку с однокамерной ампулой, при этом упомянутое внешнее осевое воздействие со стороны устья выработки осуществляют посредством динамического удара, направленного вдоль продольной оси выработки, посредством чего обеспечивают разрушение оболочки ампулы и вследствие этого заполняют минеральной композиционной смесью полость выработки в зоне расположения ампулы перед затвердеванием упомянутой смеси;

- предварительно замоченную минеральную песчано-цементную смесь, при этом упомянутое внешнее осевое воздействие со стороны устья выработки осуществляют посредством динамического удара, направленного вдоль продольной оси выработки, посредством чего обеспечивают уплотнение структуры упомянутой смеси до полного заполнении этой смесью полости выработки в технологически заданной зоне перед затвердеванием смеси;

- предварительно замоченную минеральную песчано-глиняную смесь, при этом упомянутое внешнее осевое воздействие со стороны устья выработки осуществляют посредством термодинамического удара, направленного вдоль продольной оси выработки, за счет чего обеспечивают уплотнение структуры упомянутой смеси до полного заполнения этой смесью полости выработки в технологически заданной зоне перед затвердеванием смеси.

Поставленный технический результат посредством первого варианта реализации упорного средства (см. пп. 6-7 формулы изобретения) для реализации вышеописанного способа достигается посредством того, что упорное средство для установки в полости выработки в виде шпура или скважины композиционной затвердевающей забойки при буровзрывных работах, которое конструктивно выполнено с, по меньшей мере, одной торцевой поверхностью, функционально являющейся средством контакта с упомянутой забойкой, согласно изобретению выполнено в виде диска с технологическими выемками, которые функционально являются средствами для размещения проводников инициирующего импульса детонатора, которые, т.е. технологические выемки, пространственно расположены с возможностью вывода свободных концов упомянутых проводников за пределы забойки в сторону устья выработки; при этом упомянутый диск оснащен жестко связанным с ним стопорно-мерным элементом, который выполнен в виде планки с технологически заданной длиной; причем данная планка оснащена Г-образным выступом на ее конце, выходящем за пределы устья выработки, который в совокупности с упомянутой планкой функционально является элементом фиксации диска в полости выработки на технологически заданном расстоянии относительно устья выработки посредством базовой структуры, в качестве которой функционально используется, преимущественно, участок поверхности породы, прилегающий к устью выработки, при этом Г-образный выступ оснащен упорной поверхностью для обеспечения контакта с упомянутым участком поверхности породы.

Целесообразно, чтобы Г-образный выступ был бы установлен на упомянутой планке с возможностью его перемещения относительно последней вдоль выполненной на планке стопорно-мерного средства метрической шкалы.

Поставленный технический результат посредством второго варианта реализации упорного средства (см. пп. 8-11 формулы изобретения) для реализации патентуемого способа достигается посредством того, что упорное средство для установки в полости выработки в виде шпура или скважины композиционной затвердевающей забойки при буровзрывных работах, которое конструктивно выполнено с, по меньшей мере, одной торцевой поверхностью, функционально являющейся средством контакта с упомянутой забойкой, согласно изобретению оно сформировано в виде механической забойки, выполненной в виде распорного затвора клинового типа, конструктивно включающего: наружную втулку с раздвижными структурами и размещенный в ее полости элемент с наружной клиновой поверхностью, взаимодействующий с обращенными к нему внутренними поверхностями раздвижных структур втулки; причем в упомянутых элементах распорного затвора конструктивно сформированы технологические каналы, функционально являющиеся средствами для размещения проводников инициирующего импульса детонатора, которые (т.е. технологические каналы) пространственно расположены с возможностью вывода свободных концов упомянутых проводников за пределы втулки в сторону устья выработки; а втулка выполнена с обращенной в сторону устья выработки торцевой поверхностью, которая функционально является упорной поверхностью для обеспечения внешнего динамического воздействия на эту упорную поверхность вдоль оси втулки в процессе предварительного расклинивания ее раздвижных структур при обеспечении перемещения этой втулки относительно элемента с, по меньшей мере, одной клиновой поверхностью; при этом элемент с клиновой поверхностью оснащен конструктивно-технологическим стопорно-мерным средством, которое механически связано в осевом направлении с этим элементом; кроме того, упомянутое стопорно-мерное средство оснащено конструктивно-технологическими реперными элементами и функционально является средством определения положения регламентированной установки распорного затвора относительно устья выработки и, соответственно, средством связи элемента с клиновой поверхностью с неподвижной базовой структурой для осуществления фиксации упомянутого элемента с клиновой поверхностью в заданном положении на месте регламентированной установки распорного затвора в процессе упомянутого расклинивания раздвижных структур втулки, а в качестве контактирующей с забойкой поверхностью используется, по меньшей мере, одна торцевая поверхность наружной втулки, обращенная в сторону устья выработки или элемента с, по меньшей мере, одной клиновой поверхностью.

Стопорно-мерное средство может быть выполнено в виде гибкой структуры, например в виде шнура или ленты, с реперными элементами в виде метрической шкалы, свободный конец которой функционально является элементом связи с упомянутой неподвижной базовой структурой, например рукой оператора, удерживающей свободный конец гибкой структуры.

Стопорно-мерное средство также может быть выполнено в виде планки с технологически заданной длиной, которая функционально является конструктивной структурой элемента с, по меньшей мере, одной клиновой поверхностью; причем данная планка имеет Г-образный выступ на ее конце, выходящем за пределы втулки, который функционально является реперным элементом связи с неподвижной базовой структурой, в качестве которой функционально используется, например, участок поверхности породы, прилегающий к устью выработки, при этом Г-образный выступ оснащен упорной поверхностью для обеспечения контакта с упомянутым участком поверхности породы.

Целесообразно, чтобы Г-образный выступ был бы установлен на планке стопорно-мерного средства с возможностью его перемещения относительно последнего вдоль выполненной на планке стопорно-мерного средства метрической шкалы.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленных технических решений, позволил установить, что не обнаружены аналоги, характеризующиеся признаками и связями между ними, идентичными или эквивалентными всем существенным признакам заявленных технических решений, а выбранные из выявленных аналогов прототипы (как наиболее близкие по совокупности признаков аналоги) позволили выявить совокупность существенных (по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату) отличительных признаков в заявленных объектах изобретения, изложенных в формуле.

Следовательно, заявленные технические решения соответствуют условию патентоспособности «новизна» по действующему законодательству.

Для проверки соответствия заявленных технических решений требованию условия патентоспособности «изобретательский уровень» заявитель провел дополнительный поиск известных из уровня техники сходных решений, с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипов признаками заявленных технических решений, результаты которого показывают, что заявленные технические решения не следуют (для специалиста) явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники (определенного заявителем) не выявлено влияния предусматриваемых существенными признаками заявленных технических решений преобразований на достижение усматриваемого заявителем технического результата.

В частности, заявленными техническими решениями не предусматриваются следующие преобразования известных объектов-прототипов:

- дополнение известного объекта каким-либо известным признаком, присоединяемым к нему по известным правилам, для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно таких дополнений;

- замена какого-либо признака известного объекта другим известным признаком для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно такой замены;

- исключение какого-либо признака известного объекта с одновременным исключением обусловленной наличием этого признака функции и достижением при этом обычного для такого исключения результата;

- увеличение количества однотипных признаков в известном объекте для усиления технического результата, обусловленного наличием в объекте именно таких признаков;

- выполнение известного объекта или его части из известного материала для достижения технического результата, обусловленного известными свойствами материала;

- создание объекта, включающего известные признаки, выбор которых и связь между ними осуществлены на основании известных правил и достигаемый, при этом технический результат обусловлен только известными свойствами признаков этого объекта и связей между ними.

Следовательно, заявленные технические решения соответствуют требованию критерия патентоспособности «изобретательский уровень» по действующему законодательству.

Заявленные технические решения иллюстрируется графическими материалами.

Фиг. 1 - одна из возможных конструктивных схем упорного средства в виде распорного затвора (которая может быть использована для промышленной реализации технологии заряжания выработки согласно патентуемого способа) согласно одного из возможных конструктивных вариантов его выполнения (пп. 8-11 формулы изобретения).

Фиг. 2 - вид А по фиг. 1.

Фиг. 3 - технологическая схема осуществления заряжания выработки с установкой в ее функциональной полости конструкции композиционной затвердевающей забойки с использованием упорного средства в виде распорного затвора по фиг. 1 и фиг. 2.

Фиг. 4 - другая из возможных конструктивных схем упорного средства в виде распорного затвора (которая может быть использована для осуществления промышленной реализации технологии заряжания выработки согласно патентуемого способа) согласно второго конструктивного варианта ее выполнения (в пунктах формулы изобретения не отражена).

Фиг. 5 - вид Б по фиг. 4.

Фиг. 6 - еще одна из возможных конструктивных схем упорного средства в виде диска (которая может быть использована для промышленной реализации технологии заряжания выработки согласно патентуемого способа) по пп. 6-7 формулы изобретения.

Фиг. 7 - вид В по фиг. 6.

В графических материалах структуры и элементы соответствующих вариантов конструктивного исполнения упорного средства для реализации патентуемого способа и других структур, устанавливаемых в функциональную полость технологической выработки (шпура или скважины), обозначены следующими позициями:

1 - выработка (технологическая для установки подрывного заряда и сопутствующих технологических средств);

2 - полость (функциональная технологической выработки 1);

3 - детонатор (подрывного заряда 5 взрывчатого вещества);

4 - проводники (инициирующего импульса детонатора 3);

5 - заряд (подрывной взрывчатого вещества);

6 - затвор (распорный клинового типа);

7 - втулка (наружная распорного затвора 6 по фиг. 1 и фиг. 2);

8 и 9 - структуры (конструктивные раздвижные втулки 7);

10 - элемент (с, по меньшей мере, одной клиновой поверхностью 11 и 12, взаимодействующий со структурами 8 и 9 втулки 7);

11 и 12 - поверхности (клиновые элемента 10);

13 и 14 - поверхности (внутренние раздвижных структур 8 и 9, соответственно, втулки 7);

15 и 16 - каналы (технологические для размещения проводников 4 инициирующего импульса);

17 - устье (выработки технологической - шпура или скважины);

18 - стержень-забойник;

19 - средство (стопорно-мерное конструктивно-технологическое);

20 - выступ (Г-образный фиксирующий стопорно-мерного средства

19);

21 - участок (поверхности породы, прилегающий к устью 17 выработки 1);

22 - поверхность (упорная Г-образного выступа 20);

23 и 24 - элементы (взаимно-подвижные конструктивные распорного затвора 6 по фиг. 4 и фиг. 5);

25 и 26 - поверхности (клиновые элементов 23 и 24, соответственно);

27 - фиксатор (установочный элементов 23 и 24);

28 - забойка (композиционная затвердевающая в виде ампулы с разрушаемой оболочкой по пп. 2- 3 формулы изобретения);

29 - диск (с технологическими выемками 30 для размещения проводников 4 инициирующего импульса);

30 - выемки (технологические);

31 - поверхность (упорного средства, контактирующая с забойкой 28).

Способ установки в полости 2 выработки 1 в виде шпура или скважины композиционной затвердевающей забойки 28 при буровзрывных работах (см. пп. 1-5 формулы изобретения) заключается в следующем.

Согласно патентуемому способу упомянутую забойку 28 размещают в контакте с обращенной к ней, по меньшей мере, одной поверхностью зафиксированного вдоль продольной оси выработки упорного средства. После чего на забойку 28 осуществляют внешнее осевое динамическое воздействие со стороны устья 17 выработки 1 с возможностью изменения структуры композиции, в частности смешивания ее компонентов или структурного уплотнения. Посредством этого обеспечивают затвердевание композиции в зоне технологически регламентированного расположения упомянутой забойки 28 в полости 2 выработки 1.

Отличительными особенностями патентуемого способа является следующее.

В качестве упомянутого зафиксированного вдоль оси выработки 1 упорного средства с находящейся в контакте с упомянутой забойкой 28 поверхностью используют технологическую структуру, которую конструктивно выполняют с возможностью ее размещения в полости 2 выработки 1 на технологически заданном от устья 17 выработки 1 расстоянии. Для этого используют жестко связанный с упомянутой структурой стопорно-мерный элемент (средство 19) со средством его позиционирования в полости 2 выработки относительно устья 17 последней и последующей фиксации этого упорного средства относительно неподвижной базовой структуры (например, участка 21 поверхности породы, прилегающей к устью 17 выработки 1) на месте его (т.е. упорного средства) регламентированной установки в полости 2 выработки 1.

В качестве композиционной затвердевающей забойки допустимо использовать:

- полимерную или минеральную композиционную забойку 28 с двухкамерной ампулой, при этом упомянутое внешнее осевое воздействие со стороны устья 17 выработки 1 осуществляют посредством динамического удара, направленного вдоль продольной оси выработки 1, посредством чего осуществляют разрушение оболочки ампулы и вследствие этого обеспечивают смешивание размещенных в камерах полости ампулы затвердевающих после смешивания компонентов и заполнение этой композиционной смесью полости 2 выработки 1 в зоне расположения ампулы перед затвердеванием упомянутой смеси;

- предварительно замоченную минеральную композиционную забойку 28 с однокамерной ампулой, при этом упомянутое внешнее осевое воздействие со стороны устья 17 выработки осуществляют посредством динамического удара, направленного вдоль продольной оси выработки 1, посредством чего обеспечивают разрушение оболочки ампулы и вследствие этого заполняют минеральной композиционной смесью полость 2 выработки 1 в зоне расположения ампулы перед затвердеванием упомянутой смеси;

- предварительно замоченную минеральную песчано-цементную смесь, при этом упомянутое внешнее осевое воздействие со стороны устья 17 выработки 1 осуществляют посредством динамического удара, направленного вдоль продольной оси выработки 1, посредством чего обеспечивают уплотнение структуры упомянутой смеси до полного заполнении этой смесью полости 2 выработки 1 в технологически заданной зоне перед затвердеванием смеси;

- предварительно замоченную минеральную песчано-глиняную смесь, при этом упомянутое внешнее осевое воздействие со стороны устья 17 выработки 1 осуществляют посредством термодинамического удара, направленного вдоль продольной оси выработки 1, за счет чего обеспечивают уплотнение структуры упомянутой смеси до полного заполнения этой смесью полости 2 выработки 1 в технологически заданной зоне перед затвердеванием смеси.

Упорное средство для установки в полости 2 выработки 1 в виде шпура или скважины композиционной затвердевающей забойки при буровзрывных работах (по пп. 6 и 7 формулы изобретения), реализующее вышеописанный способ, конструктивно выполнено с, по меньшей мере, одной торцевой поверхностью 31, функционально являющейся средством контакта с упомянутой забойкой 28.

Отличительными особенностями данного упорного средства является следующее.

Упорное средство выполнено в виде диска 29 с технологическими выемками 30, которые функционально являются средствами для размещения проводников 4 инициирующего импульса детонатора 3. Технологические выемки 30 пространственно расположены с возможностью вывода свободных концов упомянутых проводников 4 за пределы забойки 28 в сторону устья 17 выработки 1. При этом упомянутый диск 29 оснащен жестко связанным с ним стопорно-мерным элементом (средством 19), который выполнен в виде планки с технологически заданной длиной. Причем данная планка оснащена Г-образным выступом 20 на ее конце, выходящем за пределы устья 17 выработки 1, который, в совокупности с упомянутой планкой, функционально является элементом фиксации диска 29 в полости 2 выработки 1 на технологически заданном расстоянии относительно устья 17 выработки 1 посредством базовой структуры. В качестве базовой структуры функционально используется, преимущественно, участок 21 поверхности породы, прилегающий к устью 17 выработки 1. При этом Г-образный выступ 20 оснащен упорной поверхностью 22 для обеспечения контакта с упомянутым участком 21 поверхности породы.

Целесообразно, чтобы Г-образный выступ 20 был бы установлен на упомянутой планке с возможностью его перемещения относительно последней вдоль выполненной на планке стопорно-мерного элемента (средства 19) метрической шкалы.

Упорное средство для установки в полости 2 выработки 1 в виде шпура или скважины композиционной затвердевающей забойки 28 при буровзрывных работах (по пп. 8-11 формулы изобретения), реализующее вышеописанный способ, конструктивно выполнено с, по меньшей мере, одной торцевой поверхностью 31, функционально являющейся средством контакта с упомянутой забойкой 28.

Отличительными особенностями данного упорного средства является следующее.

Упорное средство сформировано в виде механической забойки, выполненной в виде распорного затвора 6 клинового типа, конструктивно включающего: наружную втулку 7 с раздвижными структурами 8 и 9 и размещенный в ее полости элемент 10 с наружной клиновой поверхностью, взаимодействующий с обращенными к нему внутренними поверхностями 13 и 14 раздвижных структур 8 и 9 втулки 7. Причем в упомянутых элементах распорного затвора 6 конструктивно сформированы технологические каналы 15 и 16, функционально являющиеся средствами для размещения проводников 4 инициирующего импульса детонатора 3. Технологические каналы 15 и 16 пространственно расположены с возможностью вывода свободных концов упомянутых проводников 4 за пределы втулки 7 в сторону устья 17 выработки 1.

Втулка 7 выполнена с обращенной в сторону устья 17 выработки торцевой поверхностью, которая функционально является упорной поверхностью для обеспечения внешнего динамического воздействия на эту упорную поверхность вдоль оси втулки 7 в процессе предварительного расклинивания ее раздвижных структур 8 и 9 при обеспечении перемещения этой втулки 7 относительно элемента 10 с, по меньшей мере, одной клиновой поверхностью. При этом элемент 10 с клиновой поверхностью оснащен конструктивно-технологическим стопорно-мерным средством 19, которое механически связано в осевом направлении с этим элементом 10. Кроме того, упомянутое стопорно-мерное средство 19 оснащено конструктивно-технологическими реперными элементами и функционально является средством определения положения регламентированной установки распорного затвора 6 относительно устья 17 выработки 1 и, соответственно, средством связи элемента 10 с клиновой поверхностью с неподвижной базовой структурой для осуществления фиксации упомянутого элемента 10 с клиновой поверхностью в заданном положении на месте регламентированной установки распорного затвора 6 в процессе упомянутого расклинивания раздвижных структур 8 и 9 втулки 7. В качестве контактирующей с забойкой 28 поверхностью используется, по меньшей мере, одна торцевая поверхность 31 наружной втулки, обращенная в сторону устья 17 выработки или элемента 10 с, по меньшей мере, одной клиновой поверхностью.

Стопорно-мерный элемент (средство 19) может быть выполнен в виде гибкой структуры, например в виде шнура или ленты, с реперными элементами в виде метрической шкалы, свободный конец которой функционально является элементом связи с упомянутой неподвижной базовой структурой, например рукой оператора, удерживающей свободный конец гибкой структуры.

Стопорно-мерный элемент (средство 19) также может быть выполнен в виде планки с технологически заданной длиной, которая функционально является конструктивной структурой элемента 10 с, по меньшей мере, одной клиновой поверхностью. Причем данная планка имеет Г-образный выступ 20 на ее конце, выходящем за пределы втулки 7, который функционально является реперным элементом связи с неподвижной базовой структурой, в качестве которой функционально используется, например, участок 21 поверхности породы, прилегающий к устью 17 выработки 1. При этом Г-образный выступ 20 оснащен упорной поверхностью 22 для обеспечения контакта с упомянутым участком 21 поверхности породы.

Целесообразно, чтобы Г-образный выступ 20 был бы установлен на планке стопорно-мерного элемента (средства 19) с возможностью его перемещения относительно последнего вдоль выполненной на планке стопорно-мерного элемента (средства 19) метрической шкалы.

Совершенно очевидно, что раскрываемые выше конструктивные варианты патентуемого стопорного средства (в частности, в виде распорного затвора клинового типа или диска) частные случаи конструктивного выполнения непосредственно стопорного средства и его стопорно-мерных элементов(см. пп. 7-11 формулы) не являются единственно возможными для реализации указанного в материалах заявки технического результата, а приведены лишь в качестве примера возможности его реализации. Допустимы и иные конструктивные варианты реализации упорных средств со стопорно-мерными элементами, функционально реализующие способ по п. 1 формулы изобретения, которые в рамках настоящей заявки не раскрываются, поскольку являются конструктивно-технологическим «НОУ-ХАУ» заявителя.

Например, упорное средство для осуществления способа установки в полости 2 выработки 1 в виде шпура или скважины композиционной затвердевающей забойки при буровзрывных работах может включать следующие функциональные элементы и структуры.

Два взаимоподвижных конструктивных элемента 23 и 24 со встречно направленными клиновыми поверхностями 25 и 26, взаимодействующими между собой в рабочем положении указанных конструктивных элементов 23 и 24 при их расклинивании в процессе относительного перемещения.

Причем в, по меньшей мере, одном из упомянутых элементов 23 и 24 распорного затвора 6 конструктивно сформированы технологические каналы 15 и 16, функционально являющиеся средствами для размещения проводников 4 инициирующего импульса детонатора 3. Эти технологические каналы 15 и 16 пространственно расположены с возможностью вывода свободных концов упомянутых проводников 4 за пределы распорного затвора 6 и, соответственно, за пределы функциональной полости 2 выработки 1.

Первый из взаимоподвижных конструктивных элементов 23 выполнен с обращенной в сторону устья 17 выработки 1 торцевой поверхностью большей площади, которая функционально является упорной поверхностью для обеспечения внешнего динамического воздействия на эту поверхность вдоль оси распорного затвора 6 (или функциональной полости 2 выработки 1) в процессе расклинивания с обеспечением перемещения этого первого элемента 23 с клиновой поверхностью относительно взаимодействующего с ним второго ответного элемента 24.

Второй взаимоподвижный элемент 24 распорного затвора 6 оснащен конструктивно-технологическим стопорно-мерным средством 19, которое механически связано в осевом направлении с этим вторым элементом 24.

При этом упомянутое стопорно-мерное средство 19 оснащено конструктивно-технологическими реперными элементами и функционально является средством определения положения регламентированной установки распорного затвора 6 от устья 17 выработки 1 и, соответственно, средством связи второго конструктивного элемента 24 с неподвижной базовой структурой для осуществления фиксации упомянутого второго элемента 24 в заданном положении на месте регламентированной установки распорного затвора 6 в процессе расклинивания его взаимоподвижных элементов 23 и 24.

Наиболее целесообразно стопорно-мерное средство 19 выполнять в виде планки с технологически заданной длиной, функционально являющейся конструктивной структурой второго (удерживаемого в осевом направлении) конструктивного элемента 24 распорного затвора 6.

Причем данная планка имеет Г-образный выступ 20 на ее конце (выходящем за пределы распорного затвора 6 и обращенном в сторону устья 17 выработки 1), который функционально является реперным элементом связи с упомянутой неподвижной базовой структурой (в качестве которой функционально может использоваться, например, участок 21 поверхности породы, прилегающий к устью 17 выработки 1).

При этом Г-образный выступ 20 должен быть оснащен упорной поверхностью 22 для обеспечения контакта с упомянутым участком 21 поверхности породы.

Функционирование вышеописанных заявленных упорных средств подробно раскрывается на примере способа осуществления технологии заряжания выработки в виде шпура или скважины при буровзрывных работах с использованием данной забойки, который заключается в следующем.

Способ включает последовательную установку в функциональную полость 2 предварительно пробуренной выработки 1:

- детонатора 3 с проводниками 4 инициирующего импульса;

- непосредственно подрывного заряда 5;

- и механической забойки в виде распорного затвора 6 клинового типа, конструктивно включающего наружную втулку 7 с раздвижными структурами 8 и 9 и размещенный в ее полости элемент 10 с, по меньшей мере, одной клиновой поверхностью 11 и 12, взаимодействующий с обращенными к нему внутренними поверхностями 13 и 14 раздвижных структур втулки.

Как правило, распорный затвор 6 изготавливают из упругодеформируемого материала (например, пластика или иного полимерного материала).

Причем перед установкой упомянутого распорного затвора 6 в технологических каналах 15 и 16, сформированных в его конструктивных элементах, размещают проводники 4 инициирующего импульса детонатора 3 с выводом их (проводников 4) концов за пределы функциональной полости 2 выработки 1.

После ввода распорного затвора 6 в устье 17 выработки 1 осуществляют его проводку вдоль выработки 1 посредством технологического стержня-забойника 18 на заданное расстояние и осуществляют фиксацию распорного затвора 6 в этом положении.

Для осуществления указанной фиксации распорного затвора 6 обеспечивают расклинивание раздвижных структур 8 и 9 втулки 7 посредством внешнего динамического воздействия по стрелке F на торцевую поверхность упомянутой втулки 7 (расположенную со стороны устья выработки) вдоль оси выработки посредством упомянутого стержня-забойника 18 в направлении установленного подрывного заряда 5 с обеспечением перемещения по стрелке S этой втулки 7 относительно элемента 10 с, по меньшей мере, одной клиновой поверхностью 11 и 12.

В процессе упомянутой операции проводки распорного затвора 6 используют конструктивно-технологическое стопорно-мерное средство 19, которое фиксируют в осевом направлении относительно элемента 10 с, по меньшей мере, одной клиновой поверхностью 11 и 12 затвора 6.

Расстояние регламентированной установки распорного затвора 6 от устья 17 выработки 1 регистрируют по реперным элементам. В качестве частного варианта выполнения реперного элемента может быть использован, например, конструктивно-технологический фиксирующий выступ 20, сформированный на стопорно-мерном средстве 19. При этом, в процессе осуществления расклинивания вышеупомянутых раздвижных структур 8 и 9 втулки 7 распорного затвора 6 осуществляют механическое удержание в осевом направлении элемента 10 с, по меньшей мере, одной клиновой поверхностью 11 и 12, на месте регламентированной установки распорного затвора 6. Для этого осуществляют фиксацию стопорно-мерного средства 19 относительно неподвижной базовой структуры.

Допустимо в качестве стопорно-мерного средства 19 использовать гибкую структуру, например, в виде шнура или ленты с реперными элементами в виде метрической шкалы, а в качестве неподвижной базовой структуры функционально использовать руку оператора, удерживающую свободный конец шнура или ленты.

Оптимально, как указывалось выше, в качестве стопорно-мерного средства использовать элемент, например, в виде планки с технологически заданной длиной, функционально являющийся конструктивной структурой элемента 10 с, по меньшей мере, одной клиновой поверхностью 11 и 12. Причем данная структура должна иметь Г-образный выступ 20 на ее конце, расположенном в зоне устья 17 выработки 1, а в качестве неподвижной базовой структуры, в этом случае, целесообразно функционально использовать участок 21 поверхности породы, прилегающий к устью 17 выработки, который вводят в контакт с упорной поверхностью 22 Г-образного выступа 20 в процессе операции проводки распорного затвора 6 вдоль выработки 1. После проведения вышеописанных операций в функциональную полость выработки вводят композиционную затвердевающую забойку 28 до упора в обращенную к ней торцевую поверхность упорного средства, осуществляют на забойку 28 внешнее осевое динамическое воздействие с возможностью изменения структуры композиции (смешивание ее композиций или уплотнения)

Совершенно очевидно, что в любом варианте реализации способа с использованием патентуемых конструктивных вариантов реализации механических забоек допустимо использовать в качестве проводников 4 инициирующего импульса: электропроводов, подрывного шнура с термическим горючим веществом или волновода, преимущественно, оптоволоконного (в зависимости от конструкции используемого детонатора подрывного заряда).

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленных технических решений следующей совокупности условий:

- объекты, воплощающие заявленные технические решения при их промышленной реализации, предназначены для использования в области буровзрывных работ в крепких горных породах и могут быть использованы в различных областях промышленности, применяющих взрывные работы (преимущественно, в скальных массивах горных пород, т.е. на объектах горнорудной и нерудной промышленности); в том числе, могут быть использованы: при валке зданий, сооружений, дроблении фундаментов и спекшейся руды; взрывных работах в подземных и горно-разведочных выработках; взрывных работах при прокладке тоннелей и строительстве тоннельных линий метрополитена и т.п.

- для заявленных объектов в том виде, как они охарактеризованы в независимых пунктах нижеизложенной формулы, подтверждена возможность их осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;

- объекты, воплощающие заявленные технические решения при их осуществлении, способны обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата: обеспечение фиксации композиционной затвердевающей забойки посредством упорного средства (например, распорного затвора 6) в ее рабочем (т.е. зафиксированном в выработке 1) положении на технологически заданном расстоянии от устья 17 выработки 1, обеспечивающем полное исключение ее динамического контакта со взрывчатым веществом подрывного заряда 5 при упрощении конструкции используемого в способе распорного затвора 6 за счет исключения из его конструкции силового цилиндра.

Следовательно, заявленные технические решения соответствуют требованию условия патентоспособности «промышленная применимость» по действующему законодательству.

1. Способ установки в полости выработки в виде шпура или скважины композиционной затвердевающей забойки при буровзрывных работах, согласно которому упомянутую забойку размещают в контакте с обращенной к ней, по меньшей мере, одной поверхностью зафиксированного вдоль продольной оси выработки упорного средства, после чего на забойку осуществляют внешнее осевое динамическое воздействие со стороны устья выработки с возможностью изменения структуры композиции, посредством чего обеспечивают ее затвердевание в зоне технологически регламентированного расположения упомянутой забойки в выработке, отличающийся тем, что в качестве упомянутого зафиксированного вдоль оси выработки упорного средства с находящейся в контакте с упомянутой забойкой поверхностью используют технологическую структуру, которую конструктивно выполняют с возможностью ее размещения в выработке на технологически заданном от устья выработки расстоянии, для чего используют жестко связанный с упомянутой структурой стопорно-мерный элемент со средством его позиционирования в выработке относительно устья последней и последующей фиксации этого упорного средства относительно неподвижной базовой структуры на месте его, т.е. упорного средства, регламентированной установки.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве композиционной затвердевающей забойки используют полимерную или минеральную композиционную забойку с двухкамерной ампулой, при этом упомянутое внешнее осевое воздействие со стороны устья выработки осуществляют посредством динамического удара, направленного вдоль продольной оси выработки, посредством чего осуществляют разрушение оболочки ампулы и вследствие этого обеспечивают смешивание размещенных в камерах полости ампулы затвердевающих после смешивания компонентов и заполнение этой композиционной смесью полости выработки в зоне расположения ампулы перед затвердеванием упомянутой смеси.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве композиционной затвердевающей забойки используют предварительно замоченную минеральную композиционную забойку с однокамерной ампулой, при этом упомянутое внешнее осевое воздействие со стороны устья выработки осуществляют посредством динамического удара, направленного вдоль продольной оси выработки, посредством чего обеспечивают разрушение оболочки ампулы и вследствие этого заполняют минеральной композиционной смесью полость выработки в зоне расположения ампулы перед затвердеванием упомянутой смеси

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве композиционной затвердевающей забойки используют предварительно замоченную минеральную песчано-цементную смесь, при этом упомянутое внешнее осевое воздействие со стороны устья выработки осуществляют посредством динамического удара, направленного вдоль продольной оси выработки, посредством чего обеспечивают уплотнение структуры упомянутой смеси до полного заполнении этой смесью полости выработки в технологически заданной зоне перед затвердеванием смеси

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве композиционной затвердевающей забойки используют предварительно замоченную минеральную песчано-глиняную смесь, при этом упомянутое внешнее осевое воздействие со стороны устья выработки осуществляют посредством термодинамического удара, направленного вдоль продольной оси выработки, за счет чего обеспечивают уплотнение структуры упомянутой смеси до полного заполнения этой смесью полости выработки в технологически заданной зоне перед затвердеванием смеси.

6. Упорное средство для установки в полости выработки в виде шпура или скважины композиционной затвердевающей забойки при буровзрывных работах, которое конструктивно выполнено с, по меньшей мере, одной торцевой поверхностью, функционально являющейся средством контакта с упомянутой забойкой, отличающееся тем, что упорное средство выполнено: в виде диска с технологическими выемками, которые функционально являются средствами для размещения проводников инициирующего импульса детонатора, которые, т.е. технологические выемки, пространственно расположены с возможностью вывода свободных концов упомянутых проводников за пределы забойки в сторону устья выработки; при этом упомянутый диск оснащен жестко связанным с ним стопорно-мерным элементом, который выполнен в виде планки с технологически заданной длиной; причем данная планка оснащена Г-образным выступом на ее конце, выходящем за пределы устья выработки, который в совокупности с упомянутой планкой функционально является элементом фиксации диска в полости выработки на технологически заданном расстоянии относительно устья выработки посредством базовой структуры, в качестве которой функционально используется, преимущественно, участок поверхности породы, прилегающий к устью выработки, при этом Г-образный выступ оснащен упорной поверхностью для обеспечения контакта с упомянутым участком поверхности породы.

7. Упорное средство по п. 6, отличающееся тем, что Г-образный выступ установлен на упомянутой планке с возможностью его перемещения относительно последней вдоль выполненной на планке стопорно-мерного средства метрической шкалы.

8. Упорное средство для установки в полости выработки в виде шпура или скважины композиционной затвердевающей забойки при буровзрывных работах, которое конструктивно выполнено с, по меньшей мере, одной торцевой поверхностью, функционально являющейся средством контакта с упомянутой забойкой, отличающееся тем, что оно сформировано в виде механической забойки, выполненной в виде распорного затвора клинового типа, конструктивно включающего: наружную втулку с раздвижными структурами и размещенный в ее полости элемент с наружной клиновой поверхностью, взаимодействующий с обращенными к нему внутренними поверхностями раздвижных структур втулки; причем в упомянутых элементах распорного затвора конструктивно сформированы технологические каналы, функционально являющиеся средствами для размещения проводников инициирующего импульса детонатора, которые, т.е. технологические каналы, пространственно расположены с возможностью вывода свободных концов упомянутых проводников за пределы втулки в сторону устья выработки; а втулка выполнена с обращенной в сторону устья выработки торцевой поверхностью, которая функционально является упорной поверхностью для обеспечения внешнего динамического воздействия на эту упорную поверхность вдоль оси втулки в процессе предварительного расклинивания ее раздвижных структур при обеспечении перемещения этой втулки относительно элемента с, по меньшей мере, одной клиновой поверхностью, при этом элемент с клиновой поверхностью оснащен конструктивно-технологическим стопорно-мерным средством, которое механически связано в осевом направлении с этим элементом; кроме того, упомянутое стопорно-мерное средство оснащено конструктивно-технологическими реперными элементами и функционально является средством определения положения регламентированной установки распорного затвора относительно устья выработки и, соответственно, средством связи элемента с клиновой поверхностью с неподвижной базовой структурой для осуществления фиксации упомянутого элемента с клиновой поверхностью в заданном положении на месте регламентированной установки распорного затвора в процессе упомянутого расклинивания раздвижных структур втулки, а в качестве контактирующей с забойкой поверхностью используется, по меньшей мере, одна торцевая поверхность наружной втулки, обращенная в сторону устья выработки или элемента с, по меньшей мере, одной клиновой поверхностью.

9. Упорное средство по п. 8, отличающееся тем, что стопорно-мерное средство выполнено в виде гибкой структуры, например в виде шнура или ленты, с реперными элементами в виде метрической шкалы, свободный конец которой функционально является элементом связи с упомянутой неподвижной базовой структурой, например рукой оператора, удерживающей свободный конец гибкой структуры.

10. Упорное средство по п. 8, отличающееся тем, что стопорно-мерное средство выполнено в виде планки с технологически заданной длиной, которая функционально является конструктивной структурой элемента с, по меньшей мере, одной клиновой поверхностью; причем данная планка имеет Г-образный выступ на ее конце, выходящем за пределы втулки, который функционально является реперным элементом связи с неподвижной базовой структурой, в качестве которой функционально используется, например, участок поверхности породы, прилегающий к устью выработки, при этом Г-образный выступ оснащен упорной поверхностью для обеспечения контакта с упомянутым участком поверхности породы.

11. Упорное средство по п. 10, отличающееся тем, что Г-образный выступ установлен на планке стопорно-мерного средства с возможностью его перемещения относительно последнего вдоль выполненной на планке стопорно-мерного средства метрической шкалы.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к горной промышленности. Зарядчик включает бункер, дозирующую камеру, соединенную через загрузочное окно с бункером, воздухоподводящее устройство, отводящий канал, аэратор, зарядный шланг, клапан дистанционного управления и запорный клапан, соединенный с помощью штока с мембранным механизмом, установленным в бункере и состоящим из корпуса с крышкой, между которыми закреплена мембрана и пружина, установленная под мембраной.

Изобретение относится к области буровзрывных работ, конкретно к запиранию газообразных продуктов взрыва в зарядной полости, и может быть использовано при взрывном разрушении горных пород методом скважинных зарядов.

Изобретение относится к области горного дела и может быть использовано в горнодобывающей промышленности, а именно при проведении горных выработок в крепких удароопасных горных породах.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подземной разработке рудных месторождений при массовой отбойке скальных пород веерами скважин. Способ заключается в том, что плоскость веера разделяется на дугообразные зоны, ширина которых пропорционально уменьшается от забоя скважин к их устью, заряды в скважинах чередуются с воздушными промежутками, причем длина зарядов и длина воздушных промежутков принимается равной ширине соответствующей зоны, а заряды и воздушные промежутки располагаются в шахматном порядке.

Изобретение относится к конструкции смесительно-зарядных машин, используемых для механизированного приготовления эмульсионного взрывчатого вещества и заряжания шпуров и скважин при ведении подземных горных работ.

Изобретение относится к производству патронов промышленных взрывчатых веществ. Безопасный эмульсионный или водногелевый патрон содержит гибкую трубчатую оболочку из полимерного материала с герметизированными торцами, внутри которой размещено эмульсионное или водногелевое взрывчатое вещество, представляющее собой механическую смесь эмульсии или водного геля с компактированными полимерными микрочастицами.

Изобретение относится к способу проходки горных выработок и ведения очистных работ. Техническим результатом является уменьшение объема буровых работ, снижение количества используемого взрывчатого вещества.

Группа изобретений относится к механическим забойкам. Техническим результатом является повышение эффективности фиксации забойки.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при взрывной скважинной отбойке горных пород на открытых горных работах. Заряжание скважин производят с рассредоточением зарядов на основные и промежуточные.

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и строительству и может быть использовано для разрушения твердых горных пород и соединения строительных конструкций.

Изобретение относится к области буровзрывных работ. Способ установки в полости 2 выработки 1 в виде шпура или скважины композиционной затвердевающей забойки 28 при буровзрывных работах заключается в следующем. Забойку 28 размещают в контакте с обращенной к ней поверхностью зафиксированного вдоль продольной оси выработки 28 упорного средства. После чего на забойку 28 осуществляют внешнее осевое динамическое воздействие со стороны устья 17 выработки 1 с возможностью изменения структуры композиции, в частности смешивания ее компонентов или структурного уплотнения. Посредством этого обеспечивают затвердевание композиции в зоне технологически регламентированного расположения забойки 28 в полости 2 выработки 1. В качестве зафиксированного вдоль оси выработки 1 упорного средства с находящейся в контакте с упомянутой забойкой 28 поверхностью используют технологическую структуру, которую конструктивно выполняют с возможностью ее размещения в полости 2 выработки 1 на заданном от устья 17 выработки 1 расстоянии. Для этого используют жестко связанный с технологической структурой стопорно-мерный элемент - средство 19, со средством его позиционирования в полости 2 выработки 1 относительно устья 17 последней и последующей фиксации этого упорного средства относительно неподвижной базовой структуры, например участка 21 поверхности породы, прилегающей к устью 17 выработки 1 на месте упорного средства регламентированной установки в полости 2 выработки 1. Предусмотрены конструктивные варианты выполнения упорного средства. Изобретение позволяет обеспечить фиксацию, обеспечивающую полное исключение взаимодействия со взрывчатым веществом. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 7 ил.

Наверх