CN101663461B - 岩石取样设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种振动盘式切割机(ODC)。本发明使用振动盘式切割机以控制的方式下切割用于分析目的的岩石。ODC(1)安装在通常为开口的盒状通道(2)形式的细长导向框架内。ODC位于滑架(3)上,所述滑架本身安装在通道(2)中的导轨(4)上。所述设备包括驱动装置,所述驱动装置可操作以沿着导轨(4)以直线方式驱动滑架(3),使得导轨(4)限定切割路径。ODC在岩石表面内切割被控制宽度和深度的沟槽,从而产生可以用于精确分析岩石表面的岩石碎片。
Description
技术领域
本发明涉及一种岩石取样设备,并且本发明被具体地设计为并不仅仅用于金矿采矿作业的分析。
背景技术
在一些金矿采矿作业中在开拓平巷期间使用岩石表面取样来进行操作和矿体判定。虽然也可以在地面上实施,但是这种取样通常在地下隧道的切割面处完成。总之,岩石取样的执行都通过手动技术来实现,例如,使用锤子和凿子凿削岩石,这不但需要大量的手动劳动,而且不管后续制备和分析操作,还会产生使得到的取样出现偏差和不精确的问题。
因为在使用手动技术切割岩石时通道的可变宽度和深度严重的限制了产生的值,因此通常期望的是需要从切割岩石面的恒定横截面的通道提取岩石样品。当样品用来分析时,这尤其准确。
发明内容
因此,本发明提供一种从岩石表面切割岩石样品的设备,所述设备包括:细长导向件;振动盘式切割机,所述振动盘式切割机被安装成用于沿着导向件直线移动;和安装装置,所述安装装置可操作以相对于相邻的岩石表面将细长导向件定位和保持在期望的位置,使得振动盘式切割机可以沿着导向件移动,以在岩石表面内切割被控制宽度和深度的沟槽。
优选地,所述设备包括驱动装置,所述驱动装置可操作以沿着导向件驱动振动盘式切割机。
优选地,安装装置包括多个可伸缩臂,所述多个可伸缩臂安装在导向件上,并且可延伸以接合邻近的岩石表面。
优选地,导向件包括一个或多个导轨,并且振动盘式切割机安装在适于沿着导轨移动的滑架上。
优选地,导轨安装在细长通道内,所述细长通道具有朝向相邻的岩石表面的一个表面开口。
优选地,所述设备适于在地下矿井中使用的,并且导向件通过转接框架连接到矿井车辆,所述转接框架被布置成相对于相邻的岩石表面将导向件定位在期望的位置。
在又一个方面中,提供了一种在地下矿井中取得用于分析目的的岩石样品的方法,所述方法包括以下步骤:提供根据前述六个段落中任一段限定的类型的设备;在将被切割的岩石表面上将导向件定位在期望的位置;通过操作安装装置以接合相邻的岩石壁而将导向件保持在期望的位置;沿着导向件操作振动盘式切割机,以在岩石表面内切割被控制宽度和深度的沟槽;以及从沟槽采集岩石切片,用于分析的目的。
在一些情况下,所述方法可以包括以下步骤:在样品采集之前,在沿着路径切割沟槽之前,使已定位的振动盘式切割机首先在所述岩石表面上通过,以通过移除高部位而在不规则的表面上切割平坦的路径。
附图说明
尽管存在落入本发明的范围内的任何其它形式,但是以下参照附图仅以示例的方式说明本发明的一种优选形式,其中:
图1是通过在本发明中所使用的振动盘式切割机的示意性剖面图;
图2是安装在轮式车辆上的、根据本发明的岩石取样设备的示意性立体图;
图3是图2中所示设备的侧视图;
图4是图2中所示设备在不同观察点的前视图;
图5是使用可选的安装臂的、根据本发明的设备的示意性立体图;以及
图6是与图2类似的、与用于收集岩石样品的袋或真空系统的示意性立体图。
具体实施方式
根据本发明的设备使用申请人为Odyssey Technology Pty Limited的国际专利申请No.PCT/AU00/00066(公布为WO00/46486)中所述的小型振动盘式切割机。
振动盘式切割(ODC)是一种新的岩石切割技术,振动盘式切割使用具有小振幅振动的坚固盘式切割机。允许ODC利用很小的机加工力机加工很坚硬的岩石的创新在图1中所示并在以下进行说明。
ODC的主要创新在于以类似于刮刀钻头的方式使用盘式切割机底切岩石。众所周知的是大多数硬岩石当以压缩方式加载时是坚硬的,当以受限制的压缩方式加载时非常坚硬的,而当以拉伸方式加载时却是脆弱的。因此,在岩石切割操作中,切合实际的是以使岩石在拉伸状态下失效的方式来处理岩石。ODC技术通过切割拉伸状态下的岩石(底切模式)而完全使用了岩石的最脆弱的特性;因此,ODC技术直接促进了岩石的拉伸断裂,并因此只需要较低的工具/机械力。
此技术进一步创新在于在岩石切割操作期间使盘式切割机振动。盘以小的振幅振动以产生对岩石的循环加载。这通过诱导疲劳断裂来促进岩石的裂纹发生和扩展的过程。
图1显示了运转中的ODC100的示意图。ODC包括安装在驱动轴102上的盘式切割机101,和惯性阻尼块103。切割机在箭头104所示的方向上前进以从岩石表面105切割岩石。通过采用底切动作和振荡运动,切割机促使裂缝106形成,从而断开岩石碎片107。喷水口(未示出)可以用来冷却和润滑切割机以及清洁岩石碎片和粉尘。
本发明通过以可控制的方式下使用振动盘式切割机(ODC)来切割用于分析目的的岩石,可以获得通过传统的手动方式不能获得的非常精确的岩石样品。
因此,ODC 1(图2)安装在通常为开口盒状通道形式的细长导向框架2内。ODC位于滑架3上,滑架本身安装在导向框架内的导向轨道4上。
所述设备还包括驱动装置(未示出),所述驱动装置可操作,以沿着轨道4以直线的方式驱动滑架3,使得导轨4限定切割路径。
同时,本发明也可以适于地面以上的操作,在本实施例中,本发明示出了适于地下操作的形式,因此,所述设备设置有以多个臂5的形式的支撑装置,所述支撑装置安装在导向框架2上,并且可延伸以接合邻近的岩石表面。
盒状通道通过转接框架7连接到示意性地由附图标记6所示的矿井车辆上,所述转接器框架被布置成相对于期望被切割的相邻岩石表面将导向框架2定位在期望的位置。
在使用中,形成岩石取样器的这种设备在例如装运(LHD)或其它类似类型的采矿车辆上被驱动到要被取样的表面。当将取样器驱动到表面时,所述设备将在图2中所示的位置处离开车辆。一旦所述设备处于此位置,导向框架2可以(根据矿体的高度)上下移动达到期望的高度并旋转到任意方位,以垂直于矿脉的倾角取得样品。在进行切割之前,臂5抵靠周围的岩石表面延伸以确保导向框架2的位置。
如图3中的侧视图所示,ODC切割头1通常利用转接框架7连接到车辆的后面。此转接框架可以通过齿轮机构或液压缸(未示出)升起或落下。
盘式切割机及其振荡系统通常包括电动机、振荡轴、盘式切割机和轴承。阻尼块也包括在切割头内,以降低如图1中所示的负载搜到的力。
如图4所示,切割机1和滑架3沿导轨4移动。导轨可以在一端(未示出)弯曲以给ODC取样器提供初始弯曲切割路径,使得每次切割在不需要任何开始边缘的情况下可以以合适的前角开始于平坦的表面。滑架3通常以齿条和小齿轮传动装置线性驱动的方式由电动机驱动。然而,其它线性驱动系统可以用于移动滑架3,所述其它线性驱动系统包括链条驱动、螺杆驱动或液压致动器。
连接到细长导向框架的是液压缸形式的多个可伸缩臂5,所述可伸缩臂具有两个主要功能:(i)支撑导向框架和(ii)调节框架的位置。虽然应该认识的是在不背离本发明的保护范围的情况下可以有多于或少于六个可伸缩臂,但是在所述的实施例中,使用六个可伸缩臂5。一旦导向框架位于正确的位置,六个气缸则延伸到巷道的侧壁岩石表面并支撑车辆框架。这些气缸吸收所有的切割工具力,因此,没有力传递回到车辆或其它支撑车辆。侧面气缸的不同延伸量可以用来调节车辆框架的位置。依此方式,取样可以在不同尺寸的巷道中进行。气缸具有有限的延伸长度,所述延伸长度只能覆盖一定的不同尺寸的巷道。如果需要变化大的巷道尺寸(例如,覆盖从2×2m到6×6m的巷道尺寸),则在不需要对切割头进行任何修改的情况下可以使用不同的支撑框架。
在本发明可选的形式中,细长导向件可以安装在万向臂8(图5)上,所述万向臂通常是接合臂,所述接合臂具有以附图标记9和10表示的枢轴,以当臂的近端11连接到诸如LHD或类似类型的采矿车辆的支撑车时,使导向框架2可以做万向移动。
在表面处,ODC切割头距离车辆位于图5中所示的位置处。万向臂可以使导向框架上下、左右移动,以将切割头位于任何需要的位置处。一旦已经设定了位置,导向框架可以旋转通过360度,使得可以垂直于矿脉倾角而取得样品。一旦已经设定了所需的位置和角度,六个可伸缩臂5抵靠巷道的侧部延伸,以刚性地定位导向框架5。现在切割工具已经准备好取得岩石样品。
可以例如利用类似于长槽布袋12(图6)以任何传统方式采集由振动盘式切割机切下的岩石样品,所述长槽布袋直接安装在导向框架2下方,并且被定位成捕获从ODC切割头落下的岩石碎片。
作为将岩石样品采集在袋子12内的可选的(或者附加的)方案,所述设备可以设置有真空系统,所述真空系统具有真空电动机和容器13,所述容器从位于ODC切割头1周围或被定位成相邻所述ODC切割头的喷嘴15通过真空管14供给。真空管道14可以是柔性的或者可以是刚性的,并且设置有转环16,当导向框架2被操纵到适当位置时,所述转环允许在管14中移动。
在使用中,一旦导向框架2已经被定位成沿期望的方位平行于待取样的岩石表面,并且通过操作六个可伸缩臂5以接合巷道的相邻所述表面的侧壁而被牢牢地锁定在适当的位置,ODC切割头被启动,并沿着线性路径移动,从而在岩石表面内切割均匀宽度和深度的沟槽。
在岩石表面不平坦的地方,ODC可以首先在定位好的岩石表面上通过,以通过从所述表面移除高部位而在不规则的表面上切割平坦的路径。然后,ODC可以被设定到更深的深度,以沿着在先前通过的路径中产生的路径切割所需的恒定深度的沟槽。
通过采集仅由振动盘式切割机切割被控制横截面的沟槽而得到岩屑,可以得到所需量和组分的样品,以精确地分析在表面中暴露的岩石。
通过将根据本发明的设备安装在地下采矿车辆上,可以快速进行取样,并且不必对采矿作业产生不必要的中断。在可能仅仅只有用于进行必要采样的很短的时窗的大部分采矿过程的情况下这是非常重要的。
相对于现有方法,本发明的进一步的优点在于通过限制人员和设备需要处于在邻近任何顶板锚杆支护操作前面的岩石表面的危险区的时间实现了安全性能。
Claims (8)
1.一种用于从岩石表面切割岩石样品的岩石取样设备,包括:
细长导向件;
振动盘式切割机,所述振动盘式切割机被安装成用于沿着所述细长导向件直线移动;和
安装装置,所述安装装置能够操作以相对于相邻的岩石表面将所述细长导向件定位和保持在期望的位置,使得所述振动盘式切割机能够沿着所述细长导向件移动,以在所述岩石表面内切割被控制宽度和深度的沟槽。
2.根据权利要求1所述的用于从岩石表面切割岩石样品的岩石取样设备,包括驱动装置,所述驱动装置能够操作以沿着所述细长导向件驱动所述振动盘式切割机。
3.根据权利要求1或2所述的用于从岩石表面切割岩石样品的岩石取样设备,其中,所述安装装置包括多个臂,所述多个臂安装在所述细长导向件上,并且能够延伸以接合邻近的岩石表面。
4.根据权利要求1所述的用于从岩石表面切割岩石样品的岩石取样设备,其中,所述细长导向件包括一个或多个导轨,并且所述振动盘式切割机安装在适于沿着所述导轨移动的滑架上。
5.根据权利要求4所述的用于从岩石表面切割岩石样品的岩石取样设备,其中,所述导轨安装在细长通道内,所述细长通道具有朝向相邻的所述岩石表面的一个表面开口。
6.根据权利要求1所述的用于从岩石表面切割岩石样品的岩石取样设备,所述设备适于在地下矿井中使用,其中,所述细长导向件通过转接框架连接到矿井车辆,所述转接框架被布置成相对于相邻的岩石表面将所述细长导向件定位在期望的位置。
7.一种在地下矿井中取得用于分析目的的岩石样品的方法,包括以下步骤:
提供根据前述权利要求中任一项限定的类型的用于从岩石表面切割岩石样品的岩石取样设备;
在将被切割的岩石表面上将所述细长导向件定位在期望的位置;
通过操作所述安装装置以接合相邻的岩石壁而将所述细长导向件保持在所述期望的位置;
沿着所述细长导向件操作所述振动盘式切割机,以在所述岩石表面内切割被控制宽度和深度的沟槽;以及
从所述沟槽采集岩石切片。
8.根据权利要求7所述在地下矿井中取得用于分析目的的岩石样品的的方法,包括以下步骤:
在沿着用于样品采集的路径切割沟槽之前,使已定位的所述振动盘式切割机首先在所述岩石表面上通过,以通过移除高部位而在不规则的表面上切割平坦的路径。
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