<Desc/Clms Page number 1>
La présente invention a pour objet un procédé et un dispositif pour détacher des couches de minerai, comme par exemple de la roche, du charbon, du béton ou similaire, sans emploi d'explosifs détonante.
Dans l'exploitation minière souterraine pour l'extraction du charbon, ainsi que lors du creusement de roches et pour la construction de tunnels, la désagrégation de couches de roches à l'aide d'explosifs détonants est souvent très dangereuse et est d'ailleurs en partie impossible dans les mines de houille.
Ces derniers temps on a tenté de forer les roches à désagréger, et de les détacher-au moyen de marteaux burineurs. Pour détacher plus facilement des couches de roche, on a également fait appel à des cylindres hydrauliques; aveo pistons, dont les tiges portent des poinçons permettant de briser la roche à partir de l'intérieur du trou de forage. Cette méthode connue n'a cependant pas, non plus, conduit au succès escompté.
La présente invention a pour objeotif le développement d'une méthode et d'un dispositif permettant, avec une dépense modérée et d'une Manière extrêmement simple, de désagréger des couches de roche sans l'aide d'un explosif.
L'invention prévoit d'introduire dans les trous de forage des tuyaux fortement extensibles, qui se dilatent sous une pression élevée et qui font éclater le minerai conformément à l'avanoe. Le tuyau, ayant la forme d'un tube d'expansion , est do préférence réalisé de manière telle qu'entre les couches élastiques de préférence on caoutchouc sont disposées des tresses en acier de préférence enroulées en spirale. En outre il est utilo
<Desc/Clms Page number 2>
de prévoir une couche intermédiaire élastique d'armature entre les tresses d'acier enroules en spirale.
Il peut également être utile de doter le tube d'expansion, suivant la capacité de dilatation désirés et la pression locale, d'une ou de plusieurs armatures tresses d'acier superposées, disposées en partie suivant dos angles différents.
Grâce à cette disposition suivant l'invention, il est possible, avec une dépense relativement réduite, de désagréger des roches et des couches de roches.
Suivant la résistance do la roche, on peut forer deo trous d'environ 30 com à 100 cm, dans lesquels sont ensuite introduits les tuyaux d'expansion. Ces tuyaux sont alors racoordés à une unité de pompe haute pression commune, et sont élargis, au moyen de pressions de 500 à 1000 atm par exemple, de leur diamètre initial de 40 mm à un diamètre de 60 mm. De ce fait, une couche de roche oorrespondant à la profondeur des trous est désagrégée,
Suivant une autre caractéristique do l'invontion, le tube d'expansion est doté , sur son tronçon aitu6 à l'intérieur du trou de forage, d'une soupape de surpression de préférence réglable.
Il est ainei assuré , que le liquide destiné à produire l'éclatement ne s'échappe qu'à une pression déterminée et produit l'effet correspondant désiré, d'autre part, la pression régnant à l'intérieur du tuyau peut être réglée conformément à la longueur du tuyau , et celui-ci est alors appliqué avec certitude contre la pnroi du trou de forage.
Le procédé suivant l'invention prévoit en outra qu'un ou plusieurs trou:; jumclés sont,forés de manière
<Desc/Clms Page number 3>
EMI3.1
telle gue laa 4r;"1.':'; "..'-"::'5 ;>: mn ire aubaistant entre deux troua VO"..S:..;,;1 ,";', :.>'\,,,' ¯ "i,^en dà; foia le diamètre des troua de 0'yage, lc prdf France sont égales H 0,5 à 1,5 foi:; c.< d'.a!".è?.?e, dans le cas do roches dures.
Gràae à 8e a.aure, le. force nécessaire sera réduite à un minimum et la longueur des fissures peut être déterminée d'avance avec une précision assez grande.
Grâce à cette méthode de forage, il est possible de fixer d'avance la position des fissures. Les trous jumeler peuvent être groupés conformément à la longueur de la roche à désagréger. Avec une seule paire de troua de forage,une série d'essais a permis de constater, dns de roches dures, que des longueurs de fissures de plus de 2 m peuvent être atteintes.
Lorsque les troua de forage sont disposée de la manière ci-dessus décrite, la rupture se produit d'abord suivant l'axe médian entre les deux tuyaux d'expansion,
EMI3.2
une fois que 1 ,,-: f31:.:mco :l la traction est dépaS8Óe, de telle porte qu'il se produit ensuite brusquement un àépincement de 11 corttrnintc qui agit sur la paroi extérieure de la roche à pnrtir du trou de forage. loi également la contrainte dans la corde extérieure est sensiblement plus grande que dans le cas d'une rupture normale avec des trous de forage isolée disposée au sind. A la contrainte déjà accrue s'ajoute une contannte de flexion, de toile sorte que la rupture est immédiate.
Confomément à une autre caractéristique du procède suivant l'invention, le tube d'expansion est précédé d'un accumulateur de liquide, constitue par un réservoir
<Desc/Clms Page number 4>
EMI4.1
pour le stockage ei 1>é:.;=..:.zcn du liquide de pression, le liquide étant alimente- par l'intermédiaire d'une pompe et une bulle de gaz étél..'1t. -prévue à 1,18térieur du réservoir. Cette a= c ï ..; . rxue joue un r 31e particulier.
Comme les roches à désa;ré5;r sont si>r.. fissurées ùans la zone du trou de forage, il y a le ri3q',J, lorsque les unités de pompe traditionnelles aont employées, que la pression de liquide Óce80alrù pour désagréger la roche ne peut être engendrée à l'intérieur du trou de forage, étant donné que le liquide s'échappe par les fissures pour se perdre dans la rocho, Pour obtenir la pression bruaque nécessaireg il faudrait r ;:;,,¯,? oycr des pompes extrômeiaent puissantes, qui générJ.e,'r;Y1. no sont pas disponibles.
C'est la raison pour laquelle l'invention prévoit un accumulateur de liquide permettant, à l'aide d'une pompe de puissance réduite, d'accumuler la pression désirée de 1000 atmosphères par exemple,qui vient alors brusquement à éruption.
Comme l'éclatement exige souvent des pressions très élevées, il y a le risqu: de ce que les tubes d'expansion de préférence en caoutchouc noient endommagés et ddtruita par suite du frottement sur la paroi relativement rugueuse du trou de forage, Pour supprimer cet inconvénient. l'invention propose encore de disposer une douille de glissement entre le tube d'expansion et la paroi du trou de forage. Cette douille peut eoit être fixée au tube d'expansion, soitêtre introduite séparément dans le trou de forage.
Il est également possible que la douille de glissement, bien quelle ne forme pas une unit± aveo
<Desc/Clms Page number 5>
le tube d'expansion, soit introduite conjointement aveo celui-ci dans le trou de forage. La douille de glissement peut par exemple être fabriquée en matière plastique.
Suivant l'invention, il est particulièrement utile qu'au moins la surface intérieure dirigée vers le tube d'expansion de la douille intermédiaire soit lisse.
Le dispositif servant à la mise en oeuvre du procédé est caractérisé par la combinaison d'un tube d'expansion élastique avec une douille qui le coiffe. Il est partiou- lièrement avantageux que la douille de glissement soit extensible, de préférence en direction radiale.
L'invention est maintenant décrite plus en détail avec référence au dessin représentant une forme de réalisation, en partio schématiquement. la Fig. 1 est une vuo partielle en perspective du tube d'expansion.
La Fig. 2 est une vuo on élévation, on partie on coupe, d'un tube d'expansion introduit dans le trou do forage, avec une soupape de surpression.
La Fig. 3 représente schématiquement l'accumulateur de liquide disposé entre le tube d'expansion et la pompe haute pression.
La Fig. 4 est un.; vue en coupe d'un trou de forage avec le tube d'expansion et la douille de glissement.
Comme le montre la Fig. 1, le tuyau proprement dit est formé par une couche intérieure flexible 1 et une couche extérieure flexible 2. Entre ces deux corps tubulaires sont disposées deux couches constituées par des tresser d'acier enroulées en spiral, désignées par
<Desc/Clms Page number 6>
EMI6.1
las chiffrer de '!':, ; ::;;.;,-,,; 4-.. 2n1#e lea deux couchée 3 et 4 sst encore . ¯a.. ¯ .. . ...::'.J ",:;'1,) intermédiaire élastique 5.. Cn p- 11 -'J.- ::;J:'é'/:'}¯:"4 plus de deux coacùes 3 3 à ':r - , ¯ , z; ... '.1 sst ausei possible da ne ).-:''::":2 - :'; 2.:",; v,. ;t entre les couches flexibles ¯11 '.;,l'i ),C #;.. xtÉ:'...,1.\:"''': .. 1 et 2.
La Pig. 2 be¯r.¯t'sv¯,.¯.. ur. ,:,:bi3'lppement où le tube d'expansion 7 â ola t iw .c : :n (;01.l....t sort uniquement de joint d' VGi6iCltb Jti ,r*1; L'embouchure du trou do forage, Lorsque le raccord 6 :l,.; Er; :l),;;:e eat mis soue pression, le tube 7 est applique 8,:-11, .; la paroi du trou de forùge, Une pompe haute sor:a :.;v ,:A.... :--4fJcnte injecte do l'eau ou un autr9 liquide., peu* l'intermédiaire du raccord 6, dans le fond du trou do forage. La soupape à. billa 6 peut par exemple 3t?<3 reliés à 100 atrot et ne laisse passer 10 liquida qu'aprëa que 0');') ruion ait été dépassée. Le tubs d'expansion eat par Donauquont applique avec une force très élevée cont-rc 1:; 5.)r.rDj. -, ï,I'v}). do forage, de telle aorte que la liquidt= qui ci< inJ <.;0-1;0 dans li fond du trou de forage a travjrn 1:1 ,iaup;: â bille, fn1 t éolater la roche.
Id 1' piid. tr'versant la $nu,n¯zpx: 0 cet désigné par le ohiffr'-' (1<: W=>; xç.:nc 9.
La Fig. 3 reprél')l.;Y) ,;,; ',UK, installation dans laquollo un accunulateur de 1:.quiJ0 ,)u": morlté entre le tuyau 15 do raccord/du tube Ü 1 :Jx;-r'.:;f\ - -i ot la pompe 11. Cet accumulateur de l1qutdr.: c'j .:'.jT"UÚ par un réservoir 10 ot eat C.Of2.''Ic:C # it i'T1Y' '1' ., i;=.,>1 '.:.! ;.1 la pompe 11.
A l'intérieur du. ,''3:,'''.r¯'i'' --', pr-vu'3 une bullu de BZ 23 qui est t)f,l' p2'1C:: . , ¯'J:. ;¯ ; = , ;ii.;:^ î::3 t i,ii, irj (hn3 le r6aervoir 10, Lv:!". --, A:':i., W:CI aacumuJ#4e dana la
<Desc/Clms Page number 7>
réservoir provoque l'ouverture de la soupape 14 indiquée schématiquement, il se produit une décharge brusque de la pression accumulée dans la bulle de gaz 13 agissant sur le liquide, et dès lors par l'intermédiaire du tuyau 15, aboutissant au tube d'expansion, sur la roche qui doit être désagrégée,
La Fig. 4 représente la disposition de la douille de glissement, Le trou de forage y est désigné par le chiffre de référence 16 et le tube d'expansion par le chiffre de référence 7. La douille de glissement 17 ost située entre le tube d'expansion 7 et la paroi du trou de forage.
<Desc / Clms Page number 1>
The present invention relates to a method and a device for detaching layers of ore, such as for example rock, coal, concrete or the like, without the use of high explosives.
In underground mining for coal extraction, as well as when digging rocks and for building tunnels, the disintegration of rock layers with the help of high explosives is often very dangerous and is moreover partly impossible in coal mines.
Lately attempts have been made to drill the rocks to be broken up, and to loosen them by means of chisel hammers. To loosen layers of rock more easily, hydraulic cylinders were also used; aveo pistons, the shanks of which carry punches for breaking rock from inside the borehole. However, this known method did not lead to the expected success either.
The object of the present invention is to develop a method and a device which makes it possible, with moderate expense and in an extremely simple manner, to break up layers of rock without the aid of an explosive.
The invention provides for the introduction into the boreholes of highly extensible pipes, which expand under high pressure and which burst the ore in accordance with the avanoe. The hose, having the form of an expansion tube, is preferably made in such a way that between the elastic layers, preferably rubber, there are arranged steel braids, preferably spirally wound. In addition it is utilo
<Desc / Clms Page number 2>
to provide an elastic intermediate layer of reinforcement between the spirally wound steel braids.
It may also be useful to provide the expansion tube, depending on the desired expansion capacity and the local pressure, with one or more superimposed steel braided reinforcements, partly arranged at different angles.
By virtue of this arrangement according to the invention, it is possible, with a relatively reduced expense, to break up rocks and layers of rocks.
Depending on the resistance of the rock, two holes of about 30 cm to 100 cm can be drilled, into which the expansion pipes are then introduced. These pipes are then connected to a common high pressure pump unit, and are enlarged, by means of pressures of 500 to 1000 atm for example, from their initial diameter of 40 mm to a diameter of 60 mm. As a result, a layer of rock corresponding to the depth of the holes is broken up,
According to another characteristic do invontion, the expansion tube is provided, on its section aitu6 inside the borehole, with a preferably adjustable pressure relief valve.
It is thus ensured that the liquid intended to produce the bursting escapes only at a determined pressure and produces the desired corresponding effect, on the other hand, the pressure prevailing inside the pipe can be adjusted in accordance with the length of the pipe, and the pipe is then applied with certainty against the borehole bore.
The method according to the invention further provides for one or more holes :; twinned are, drilled so
<Desc / Clms Page number 3>
EMI3.1
such as laa 4r; "1. ':';" ..'- ":: '5;>: mn ire aubaistant between two holes VO" .. S: ..;,; 1, ";',:. > '\ ,,,' ¯ "i, ^ in dà; fia the diameter of the 0'yage holes, the prdf France are equal to H 0.5 to 1.5 times :; c. <d'.a! ". è?.? e, in the case of hard rocks.
Gràae to 8th a.aure, the. necessary force will be reduced to a minimum and the length of the cracks can be determined in advance with fairly high accuracy.
Thanks to this drilling method, it is possible to fix the position of the cracks in advance. Twin holes can be grouped according to the length of the rock to be broken up. With a single pair of boreholes, a series of tests has shown, in hard rock, that crack lengths of more than 2 m can be achieved.
When the boreholes are arranged in the manner described above, the rupture first occurs along the median axis between the two expansion pipes,
EMI3.2
once 1 ,, -: f31:.: mco: l the traction is released, so that there is then abruptly a pinching of 11 corttrnintc which acts on the outer wall of the rock from the borehole . Also law the stress in the outer chord is significantly greater than in the case of a normal break with isolated boreholes arranged to the sind. To the already increased stress is added a flexion contannte, of canvas so that the rupture is immediate.
According to another characteristic of the process according to the invention, the expansion tube is preceded by a liquid accumulator, constituted by a reservoir.
<Desc / Clms Page number 4>
EMI4.1
for the storage ei 1> é:.; = ..:. zcn of the pressure liquid, the liquid being supplied by means of a pump and a gas bubble etél .. '1t. -provided 1.18 inside the tank. This a = c ï ..; . rxue plays a particular r 31st.
As the rocks to be desa; ré5; r are so> r .. cracked in the area of the borehole, there is the ri3q ', J, when the traditional pump units have been employed, which the liquid pressure Óce80alrù to disintegrate the rock cannot be generated inside the borehole, since the liquid escapes through the cracks to be lost in the rocho, To obtain the necessary sudden pressure g it would be necessary to r;: ,, ¯ ,? oycr extremely powerful pumps, which generate, 'r; Y1. no are not available.
This is the reason why the invention provides a liquid accumulator making it possible, using a reduced power pump, to accumulate the desired pressure of 1000 atmospheres for example, which then suddenly erupts.
As bursting often requires very high pressures, there is the risk that the preferably rubber expansion tubes will drown damaged and destroyed as a result of friction against the relatively rough wall of the borehole. disadvantage. the invention also proposes to have a sliding sleeve between the expansion tube and the wall of the borehole. This sleeve can either be attached to the expansion tube or be introduced separately into the borehole.
It is also possible that the sliding sleeve, although it does not form a unit ± aveo
<Desc / Clms Page number 5>
the expansion tube, is introduced together with it in the borehole. The sliding sleeve can, for example, be made of plastic.
According to the invention, it is particularly useful that at least the inner surface directed towards the expansion tube of the intermediate sleeve is smooth.
The device used for carrying out the method is characterized by the combination of an elastic expansion tube with a sleeve which covers it. It is particularly advantageous that the sliding sleeve is extensible, preferably in the radial direction.
The invention will now be described in more detail with reference to the drawing showing one embodiment, partly schematically. Fig. 1 is a partial perspective view of the expansion tube.
Fig. 2 is an elevation view, one part and one section, of an expansion tube introduced into the borehole, with a pressure relief valve.
Fig. 3 schematically shows the liquid accumulator arranged between the expansion tube and the high pressure pump.
Fig. 4 is a .; cutaway view of a borehole with expansion tube and slip sleeve.
As shown in Fig. 1, the pipe itself is formed by a flexible inner layer 1 and a flexible outer layer 2. Between these two tubular bodies are arranged two layers consisting of steel braids wound in a spiral, designated by
<Desc / Clms Page number 6>
EMI6.1
las encrypting '!' :,; :: ;;.;, - ,,; 4- .. 2n1 # the two lying down 3 and 4 are still. at .. . ... :: '. J ",:;' 1,) elastic intermediate 5 .. Cn p- 11 -'J.- ::; J: 'é' /: '} ¯:" 4 more than two coacùes 3 3 to ': r -, ¯, z; ... '.1 is also possible da ne) .-:' ':: ": 2 -:'; 2 .:" ,; v ,. ; t between the flexible layers ¯11 '.;, the i), C #; .. xtÉ:' ..., 1. \: "'' ': .. 1 and 2.
The Pig. 2 bēr.¯t'sv¯, .¯ .. ur. ,:,: bi3'lppement where the expansion tube 7 â ola t iw .c:: n (; 01.l .... t comes out only from VGi6iCltb Jti joint, r * 1; The mouth of the borehole, When the connection 6: l,.; Er;: l), ;;: e is put under pressure, the tube 7 is applied 8,: - 11,.; the wall of the forge hole, A high pump output: a:.; v,: A ....: - 4fJcnte injects water or another liquid., little * through the connection 6, in the bottom of the borehole. The valve at. billa 6 can for example 3t? <3 linked to 100 atrot and does not allow 10 liquida to pass until after 0 ');') ruion has been exceeded. The expansion tubs eaten by Donauquont apply with a very high force cont-rc 1 :; 5.) r.rDj. -, ï, I'v}). do drilling, such aorta that the liquidt = which ci <inJ <.; 0-1; 0 in the bottom of the borehole has travjrn 1: 1, iaup ;: â ball, fn1 t wind up the rock.
Id 1 'piid. crossing the $ nu, n¯zpx: 0 this denoted by the ohiffr'- '(1 <: W =>; xç.: nc 9.
Fig. 3 reprel ') l.; Y),;,; ', UK, installation in laquo an accunulator of 1: .quiJ0,) u ": jointed between the pipe 15 do fitting / of the pipe Ü 1: Jx; -r'.:; F \ - -i ot the pump 11. This accumulator of l1qutdr .: c'j.: '. JT "UÚ by a reservoir 10 ot eat C.Of2.' 'Ic: C # it i'T1Y' '1'., I; =.,> 1 ' .:.! ; .1 pump 11.
Inside of. , '' 3:, '' '. R¯'i' '-', pr-vu'3 a bullu of BZ 23 which is t) f, l 'p2'1C ::. , ¯'J :. ; ¯; =,; ii.;: ^ î :: 3 t i, ii, irj (hn3 tank 10, Lv :! ". -, A: ': i., W: CI aacumuJ # 4e in la
<Desc / Clms Page number 7>
tank causes the opening of the valve 14 shown schematically, there is a sudden discharge of the pressure accumulated in the gas bubble 13 acting on the liquid, and therefore through the pipe 15, ending in the expansion tube , on the rock that must be broken up,
Fig. 4 shows the arrangement of the sliding sleeve, The borehole is designated there by the reference numeral 16 and the expansion tube by the reference numeral 7. The sliding bush 17 is located between the expansion tube 7 and the wall of the borehole.