Способ управляемого обрушения грунта и устройство для его осуществления

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ()881325

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 07.02.79 (21) 272!993/22-03

1 с присоединением заявки №вЂ” (5l) М. Кл.а

Е 21 С 45/00

Гооуддретееиный комитет (23) Приоритет—

Опубликовано 15.11.8! . Бюллетень № 42

Дата опубликования описания 25.1!.8! (53) УДК 622.232..5 (088.8) ио делам изобретений и открытий

Г. 3. Ка рандаев и В. Н. Воронцов

Л(,ь(, 1)с 1ж . r, (72) Авторы изобретения

1 м L

Всесоюзный научно-исследовательский институт нерудных ;.,. строительных материалов и гидромеханизацйи (71) Заявитель (54) СПОСОБ УПРАВЛЯЕМОГО ОБРУШЕНИЯ ГРУНТА

И УСТРОИСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к технике интенсификации процессов гидромеханизированного грунтозабора и предназначено для использования при разработке тяжелых грунтов землесосными снарядами.

Известные способы управляемого обрушения грунта в обводненных забоях включают в себя процессы врубообразования механическими или же гидравлическими разрыхлителямн земснарядов и самообрушение потерявших устойчивость грунтовых масс 11).

Однако такой способ образования врубовой щели в тяжелых грунтовых условиях занимает 20 — 30% рабочего времени и чревато аварийными последствиями, особенно при наличии пропластков связных грунтов.

Взрывной метод образования ослабляющей врубной щели, примененный на Аргунском гравийно-песчаном карьере, позволяет повысить производительность земснарядов 40 % (2J.

Однако способ имеет весьма ограниченную сферу применения по условиям охраны окружающей водной среды. Кроме того, этот способ осл аблення рабочих уступов земснарядов далеко не безопасен и включает в себя непроизводительные траты времени на отвод земснарядов из опасной зоны взры ва н и я.

Применение надувных оболочек в оконтуривающнх скважинах, хотя и эффективно для обрушения грунта, но все же не исключает операцию его подработки у подошвы уступа, или же устройства ослабляющего вруб а.

Iy Известно устройство для гидродинамической разработки грунта, включающее вибровозбудитель направленного действия, секцию трубчатых буровых штанг, грузоподьемную лебедку, направляющее устройство с регулируемым углом наклона, транспортное

1 средство и гидромоторный насадок 13).

Такое устройство может работать лишь в подводных условиях, Цель изобретения — повышение эффективности врубообразования, уменьшение сил сцепления по плоскостям скольжения обрушаемого блока, сохранение постоянного угла откоса уступа в последующих циклах обрушения.

881

325

Цель достигается тем, что ослабляющий вруб в подошве уступа выполняется по фронту забоя из скважин пакетом перемещаемых по высоте гидромониторов, а блоки обрушаемого грунта по боковым его плоскостям оконтуриваются щелями, соединенными с фронтальной щелью, с шагом между ними, равным ширине захвата пакета гидромониторов.

Пакет гидромониторов располагают в скважинах, буримых из фронтальной оконтуривающей щели параллельно углу откоса уступа на расстоянии глубины ослабляющего вруба от его поверхности.

Указанная цель достигается устройством, конический гидромониторный насадок которого выполнен из крыльчатки и кольцеобразной эластичной камеры, охватывающей буровую штангу, при этом в полости камеры на буровой штанге смонтированы редукционный и обратный клапаны.

Внутри эластичной камеры смонтирована гластинчатая пружина, а верхний конец головнбй секции буровой штанги снабжен коническим обтекателем обратного хода, диаметр которого меньше диаметра конического наконечника.

На фиг. 1 показана технологическая схема способа врубообразования и расположение оконтуривающих щелей; на фиг. 2— устройство для выполнения предлагаемого способа; на фиг. 3 — — поперечный разрез А-А на фиг. 2 головной секции буровой штанги устройства; на фиг. 4 — узел 1 на фиг. 2 (узел заделки стягивающей пружины и обратный клапан для выпуска воды из эластичной камеры).

На транспортном средстве 1, оборудованном направляющими 2 с регулируемым углом их наклона и грузоподъемной лебедкой 3 смонтировано гидромониторное размывающее устройство 4 с вибропогружателем направленного действия, погружаемое в грунт из фронтальной оконтуривающей щели 5, перпендикулярно которой расположены щели 6, оконтуривающие обрушаемый блок грунта по его боковым плоскостям.

Гидромониторное размыкающее устройство 4 (см. фиг. 2) питается водой от высоконапорного насоса 7, установленного на понтоне 8 и состоит из головной секции буровой штанги с коническим наконечником 9, где расположен гидромониторный насадок

l0, для ориентирования которого относительно фронтальной поверхности забоя служит толстостенная крыльчатка 11.

На головной секции штанги 9 имеется

Эластичная камера 12, поверхность которой, соприкасающаяся со стенкой скважины, защищена секциями металлической защитной рубашки 13.

Для наполнения эластичной камеры 12 водой и предотвращения ее разрыва от черезмерного давления служит редукционный клапан 14. Опорожнение эластичной камеры производится через обратный клапан 15.

Возврату эластичной камеры 12 в сжатое состояние способствуют пластинчатые пружины 16, монтируемые в подвесках

5 !7и18.

Для предотвращения аварийных деформаций эластичной камеры !2 при подъеме всего устройства служит конический обтекатель обратного хода 19, диаметр которого не1О сколько больше диаметра эластичной камеры в сжатом ее состоянии.

Верхняя промежуточная секция 20 буровой штанги соединена с наголовником вибровозбудителя направленного действия 21, в котором имеется ниппель 22 для подключеt5 ния высоконапорного шланга от трубопроводной системы насоса 7.

Последовательность рабочих операций для выполнения способа управляемого обрушения грунта следующая.

По кровле уступа на расстоянии от бров О ки, равном расчетной глубине вруба (определяется в зависимости от физико-механических свойств грунта, литологической структуры уступа, высоты забоя и глубины грунтозабора), специальным землеройным меха 5 низмом выполняется фронтальная оконтуривающая щель 5 (см. фиг. ), перпендикулярно которой нарезаются боковые оконтуривающие щели 6, шаг между которыми т, зависит от количества гидромониторных размыкающих устройств 4 в пакете.

Во фронтальную оконтуривающую щель

5 посредством лебедки 3 опускают пакет гидромониторных размывающих устройств 4, длина секций буровой штанги которых зависит от длины направляющих 2 и высоты уступа. Весь пакет устройств 4 под действием направленных колебаний вибровозбудителей 21 (см. фиг. 2) под углом y к горизонту погружается в грунт. По достижении заданной отметки подошвы уступа все устройства 4 в пакете соединяются с трубо4О проводной системой насоса 7, и включается насос. Вода по буровым трубчатым штангамм 20 поступает в головную секцию 9, из которой через редукционный клапан 14 перетекает в эластичную камеру 12 и, наполняя ее с пониженным давлением, плотно прижи45 мает камеру к стенкам скважины, предотвращая переток воды из гидромониторнои струи вверх по скважине. Этим самым повышается эффективность врубообразования гидромониторной струей высокого давления.

После прорыва струи гидромонитора через толщу грунта и образования вруба (что контролируется показаниями манометра), если блок грунта не образуется, насос 7 выключается, вода из эластичной камеры 12 через обратный клапан 15 посредством пру55 жин 16 выжимается, весь став буровой штанги лебедкой 3 приподнимается на некоторую высоту и снова включается насос. В этом случае размыв свода вруба производят до

881325

6 тех пор, пока блок грунта не обрушится полностью. После обрушения грунта весь пакет устройств 4 поднимается, устанавливается во фронтальной оконтуривающей щели смежного блока и цикл рабочих операций повторяется.

Формула изобретения

l. Способ управляемого обрушения грунта, включающий проходку скважины, подготовку в кровле уступа фронтальной оконтуривающей щели, а в подошве — ослабляющего вруба, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности врубообразования, уменьшения снл сцепления по боковым плоскостям обрушаемого блока грунта, ослабляющий вруб в подошве уступа выполняют по фронту забоя из скважин пакетом перемещаемых по высоте гидромониторов. а оконтуривающне щели выполняют по всей высоте блока н соединяют с фронтальной щелью, с шагом между ними, равным шири не захвата пакета гидромониторов.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что с целью сохранения постоянного угла от. коса уступа в последующих циклах обрушения, пакет гидромониторов располагают в скважинах, буримых из фронтальной оконтуривающей щели параллельно углу откоса уступа на расстоянии глубины ослабляющего аруба от его поверхности.

3. Устройство для осуществления снособа по п. I, включающее вибровозбудитель направленного действия, секцию трубчатых буровых штанг, грузоподъемную лебедку, S направляющее устройство с регулируемым углом наклона, транспортное средство н конический гидромониторный насадок, отличающееся тем, что конический гидромонитор ный насадок выполнен из крыльчатки и кольцеобразной эластичной камеры, охватывающей буровую штангу, при этом в полости камеры на буровой штанге смонтированы редукционный и обратный клапаны.

4. Устройство по п. 3, отличающееся тем. что, с целью возврата эластичной камеры в сжатое состояние и беспрепятственного подьема устройства из скважины, внутри эластичной камеры смонтирована пластинчатая пружина, а верхний конец головной секции буровой штанги снабжен коническим обтекателем обратного хода, диаметр которого меньше диаметра конического наконечника.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. Никонов Г. П. и др. Гидромеханизацня в угольной промышленности. М., «Углетехнздат», 1952, с.56 — 57.

2. Таршаковский Б. И. и др. Управляемое обрушение уступов на карьерах. Киев, «Техника», 1974, с. 62 — 66.

3. Авторское свидетельство СССР № 60S935, кл. E 21 С 45/00, 1975.

4 - 4 увеличено фиг.2

Составитель Г. Мареев

Редактор Т. Парфенова Техред А. Бойкас Корректор А. Ференц

Заказ 9904 53 Тираж 630 Подписное

ВНИИПИ Государственного. комитета СССР по делам изобретений s открытий ! I 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4IS

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