EA007198B1 - Портативное устройство для разрушения горной породы - Google Patents

Abstract

Устройство (12) по данному изобретению содержит корпус (14) с цилиндром (18), содержащим на противоположных концах отверстие (28), снабженное резьбой, и установочное отверстие (30). Втулка (26) пускового бойка, выполненная для крепления с возможностью скольжения пускового бойка (38), содержащего наконечник (40), расположенный на противоположном конце от удерживающей головки (42), выступает наружу из установочного отверстия (30). Пружинная конструкция (24), расположенная в цилиндре (18), содержит направляющую (44) молотка, закрепленную в отверстии (28), снабженном резьбой, с молотком (46), закрепленным там с возможностью перемещения, ручной механизм (55), расположенный на одном конце, и пружинный фиксатор (52), расположенный рядом со вторым концом молотка (46) перед головкой (51) молотка, и пружину (54), закрепленную между направляющей (44) молотка и пружинным фиксатором (52). Спусковой механизм (56) закрепляет молоток (46). Изобретение также представляет собой набор (108), содержащий устройство (12), и способ использования устройства (12), в котором осуществляют бурение и очистку буровой скважины, установку в нее патрона и устройства и взрывание заряда из удаленной точки с помощью выпускного шнура.

Description

В данной заявке заявлен приоритет по предварительной заявке США № 60/400502, поданной 5 августа 2002 г., содержание которой приведено во всей полноте в качестве ссылки.

Область техники

Данное изобретение относится к устройству и способу разрушения горной породы и, в частности, к портативному дистанционному взрывному устройству, набору, содержащему это устройство, и к способу разрушения горной породы, каменной кладки и подобных им с использованием устройства и набора по данному изобретению.

Уровень техники

Из уровня техники известны многочисленные устройства для разрушения горной породы. Большинство таких устройств являются весьма крупногабаритными и используются в горной промышленности, каменоломнях и карьерных разработках. Такие устройства и способы обычно предназначены для крупномасштабных работ, в ходе которых производят сильные взрывы, и которые приводят к разрушению или формированию больших участков горной породы. Существует несколько устройств для выполнения специализированных работ по разрушению небольшого масштаба, однако, такие известные устройства используют взрывы гораздо большей силы и являются более крупногабаритными, чем представленное в данном изобретении устройство.

Например, в патенте США № 5789694 представлено описание устройства и способа разрушения горной породы. Устройство, раскрытое в патенте США № 5789694, содержит цилиндр, тело казенника, в который помещают газоразрядный патрон, наполненный газообразующим веществом, и портативный взрывательный механизм (боек взрывателя) для взрывания патрона. В способе осуществляют бурение скважины в горной породе, наполнение этой скважины водой, пропускание цилиндра вниз в скважину и взрывание патрона. Используемый патрон выполнен подобным патрону дробовика и содержит ударный капсюль-детонатор кольцевого воспламенения, на который воздействует боек взрывателя. Устройство, описанное в патенте США № 5789694, дополнительно использует пусковой узел, прикрепленный к вытяжному шнуру для дистанционного пуска бойка взрывателя. В рабочем режиме цилиндр помещают в наполненную водой скважину, в то время как патрон, закрепленный сверху цилиндра на противоположной стороне от основания (дна) скважины, взрывают посредством бойка взрывателя, создавая, таким образом, быстрое расширение газа в воду с образованием в воде ударной волны и разрушением горной породы. Пусковое устройство перед использованием находится во взведенном положении, вытяжной шнур размотан для того, чтобы устройство можно было привести в действие из удаленной точки. Устройство дополнительно содержит защитный экран.

Взрывной газовый патрон, раскрытый в патенте США № 5789694, расположен в середине устройства сверху цилиндра. Цилиндр, описанный в патенте США № 5789694, используют в качестве трубы для направления силы, возникающей в результате взрыва газовой камеры, к основанию буровой скважины. Для устройства, описанного в патенте США № 5789694, требуется защитный экран, что, таким образом, свидетельствует об огромной выделяемой энергии. Для использования в условиях, при которых не требуется производить мощные взрывы, необходимо более компактное устройство, обладающее меньшей взрывной силой.

Множество сходных устройств позволяют осуществлять способы, в которых для облегчения и распространения разрушения горной породы проводят бурение скважин, и в рассматриваемых способах используют быстрое увеличение давления на основание скважины, производимое либо посредством взрывов, либо посредством резкого увеличения давления жидкости. Многие из таких изобретений предназначены для разработки горных пород и рытья туннелей, и включают в себя различные устройства, оборудованные стрелой. Все эти устройства для раскалывания на части горной породы или иного твердого материала используют газ, способный расширяться и производить ударное воздействие. Такие устройства являются весьма крупногабаритными и при использовании приводят к значительным взрывам/расширениям газа и, иными словами, не предназначены для целей, описанных в данном изобретении. Большинство изобретений, относящихся к рассматриваемой области, описывают крупногабаритные устройства, смонтированные на мачтах стрел.

Широко известны способы разрушения горной породы, в которых совмещается взрывное (или быстрое расширение газа) и механическое ударное разрушение, используемые для разработки горной породы и рытья туннелей. Описание патента США № 5803550 раскрывает способ разрушения горной породы, при котором применяют технологию малозарядного взрывания с последующим использованием механической ударной дробилки. При применении технологии малозарядного взрывания выброс газа происходит в основание герметизированной скважины. Давление газа в скважине быстро повышается до тех пор, пока оно не приведет к разрушению (разламыванию на куски) твердого материала, после чего для завершения разрушения горной породы и удаления разрушенного материала применяют ударную дробилку. Устройство, раскрытое в патенте США № 5803550, содержит крупногабаритное подвижное шасси, содержащее агрегат со стрелой и механической ударной дробилкой, и малозарядное взрывное устройство, прикрепленное к нему. Желательным является использование технологии взрывания с применением

- 1 007198 очень небольшого заряда, причем технология эффективна без использования ударной дробилки для увеличения разрушения горной породы, вызванного взрывом заряда.

Аналогично, в патенте США № 5308149 описан способ контролируемого разрушения, сопровождаемый оказанием давления на основание буровой скважины таким образом, чтобы вызвать контролируемое разрушение и обеспечить его распространение. В способе, описанном в патенте США № 5308149, используют крупногабаритное устройство.

Описание патента США № 6145933 раскрывает способ удаления твердой породы посредством сочетания применения ударных молотов и малозарядного взрывания. В способе, описанном в патенте США № 6145933, применяют технологию малозарядного взрывания с последующим использованием механической ударной дробилки. При использовании технологии малозарядного взрывания, описанной в патенте США № 6145933, выброс газа происходит в основание герметизированной скважины, расположенной в свободной поверхности горной породы. Давление газа в скважине быстро повышается до тех пор, пока не вызовет разрушения горной породы. Для того чтобы вызвать глубинные разрушения, может быть использована взрывная смесь. Затем для завершения разрушения и удаления материала используют ударную дробилку. Устройства, описанные в патенте США № 6145933, являются крупногабаритными, и их удерживают посредством мачты со стрелой.

Из уровня техники известно применение герметизации или блокирования буровой скважины для того, чтобы увеличить давление в основании скважины без использования дополнительного ударного оборудования. Патент США № 6148730 содержит описание способа и устройства для осуществления контролируемого малозарядного взрывания, оказывающего давление на основание буровой скважины. В способе по изобретению осуществляют бурение скважины в горной породе, помещают в нее патрон, содержащий взрывное устройство, закрепляют патрон в скважине при помощи массивной забоечной штанги и осуществляют детонацию взрывчатого вещества, что приводит к разрушению горной породы. Аналогично, описание патента США № 6035784 раскрывает способ и устройство для контролируемого малозарядного взрывания твердой горной породы посредством оказания взрывного давления на основание буровой скважины с использованием патрона, содержащего заряд взрывчатого вещества, помещенный в основание буровой скважины, причем патрон удерживается на месте при помощи массивной забоечной штанги. Забоечная штанга также служит для частичного блокирования скважины, что увеличивает оказываемое давление.

Патент США № 5765923 содержит описание патрона для образования газов высокого давления в пробуренной скважине. Патрон содержит базовую деталь, корпусную деталь, взрывчатое вещество и устройство герметизации поверхности патрона с поверхностью скважины в породе. При воспламенении взрывчатого вещества давление газа в скважине быстро повышается благодаря устройству герметизации. Давление газа служит причиной образования в породе проникающего конуса разрушения. Патрон помещают в скважину посредством стрелы крупногабаритного оборудования. В рабочем режиме патрон сначала помещают в камеру сгорания, в скважину помещают газонагнетающий цилиндр. При приведении в действие бойка взрывателя, он воздействует на детонатор, который, в свою очередь, приводит в действие воспламенитель, который, в свою очередь, воспламеняет топливо.

При воспламенении взрывчатого вещества внутри патрона создается давление. При определенном давлении, выраженном в Пси (ρκί) (фунт на квадратный дюйм), корпус патрона разрушается, выпуская образовавшийся газ в камеру сгорания и цилиндр.

Множество сходных устройств и способов содержат приспособление, которое помещает взрывчатые вещества в скважину, используя стрелу, причем взрыв взрывчатых веществ затем осуществляют из удаленного места. Кроме того, мачта со стрелой может дополнительно служить для частичной герметизации скважины. Патент США № 3721471 содержит описание бурильно-взрывного модуля, который для установки его в скважину для последующего взрывания расположен на конце стрелы. Описание патента США № 5098163 раскрывает контролируемый способ разрушения твердой плотной (слежавшейся) породы, который включает в себя использование устройства со стрелой, которое помещает взрывчатое вещество или топливный заряд в заранее пробуренную скважину. В устройстве, описанном в патенте США № 5098163, для размещения взрывчатых веществ в скважину может быть использован цилиндр, затем скважину можно герметично закрыть для осуществления контролируемого взрыва.

Кроме того, хорошо известно применение устройства и способов разрушения горной породы, при которых увеличение давление жидкости происходит иным путем, без использования взрывчатых веществ или быстрого расширения газа. Патент США № 4669783 содержит описание способа и устройства для дробления горной породы с использованием безврывного гидравлического импульса, направленного в скважину и приводящего к образованию ударных волн высокого давления, которые разрушают горную породу. Патент США № 6375271 содержит описание управляемой системы впрыска пены для дробления твердой плотной породы посредством подачи в буровую скважину пены, выдерживающей высокое давление, с помощью цилиндра, который герметизирует скважину и помещен на конце стрелы, прикрепленной к тяжелому оборудованию.

Также хорошо известны альтернативные и смешанные технологии производства взрыва. Патент США № 2058099 содержит описание взрывного патрона, который помещают в буровую скважину. На

- 2 007198 патрон через трубу воздействует высокое гидравлическое давление, приводящее к стремительному взрывному высвобождению вещества, увеличивающего давление. Описание патента США № 5803551 раскрывает способ, устройство и патрон, которые располагают на платформе со стрелой, для дробления горной породы без использования взрыва. В способе, описанном в патенте США № 5803551, сначала бурят скважину в горной породе, затем устанавливают зарядную систему, содержащую патрон со взрывчатым веществом, в заданное положение, причем патрон содержит взрывчатое вещество и средство для его воспламенения, и продвигают топливный патрон в скважину через зарядную систему для того, чтобы воспламенить топливо.

Патент США № 6318272 содержит описание способа разрушения горной породы, в котором осуществляют бурение скважины в горной породе при помощи бурильной машины, содержащей шарнирную стрелу и бурильное устройство, расположенное на конце этой стрелы. После извлечения из скважины бурильного устройства в нее погружают заряд, разрушающий горную породу, причем заряд состоит из взрывчатого вещества, головки воспламенения и уплотнительного материала, помещенного в оболочку. Уплотнительный материал погружают в скважину, где он распределяется вокруг взрывчатого вещества. Движущий механизм удаляют, и взрывчатое вещество воспламеняют из удаленного места с помощью электрического заряда или другим подобным способом.

Патент США № 4508035 содержит описание устройства для бурения горной породы и загрузки взрывчатого вещества, которое последовательно загружает определенное количество взрывчатых веществ в скважины, пробуренные в поверхности горной породы, и которое содержит трубу, по которой подается взрывчатое вещество, устройство со стрелой, несущее эту трубу, механизмы привода стрелы и цепь управления. Патент США № 5611605 содержит описание способа, устройства и патрона для дробления горной породы без использования взрыва, в котором осуществляют бурение скважины в горной породе и помещают патрон со взрывчатым веществом в загрузочную емкость со средством для воспламенения взрывчатого вещества и продвигают патрон со взрывчатым веществом в скважину через загрузочный рукав для того, чтобы воспламенить взрывчатое вещество. Устройство и патрон, описанные в патенте США № 5611605, помещают в скважину, используя устройство со стрелой.

Для разрушения горной породы известно использование жидкостей или газов, находящихся в скважине под давлением. Патент США № 6339992 содержит описание малозарядного взрывного устройства, содержащего приспособления для герметизации в скважинах жидкостей или газов, находящихся под давлением. Согласно изобретению, в емкости цилиндра, помещаемого в скважину, выполненную в материале, который нужно разрушить, создают разгрузочный объем для рабочей жидкости, находящейся под давлением. Устройство герметизирует жидкость в скважине, в то время как газогенератор создает повышенное давление. Необходимость в отдельном устройстве для герметизации жидкостей, находящихся под давлением в скважине, приводит к затруднениям, особенно при проведении аварийных спасательных работ, при которых предпочтительным является наличие небольшого количества оборудования, что особенно важно учитывать при использовании тех устройств и способов, в которых задействовано громоздкое оборудование.

Для усовершенствования процесса разрушения горной породы и других твердых поверхностей было разработано большое количество различных способов и устройств. Патент США № 5573307 содержит описание способа и устройства для взрывания твердой породы с использованием крайне нечувствительных активных материалов, воспламеняемых с помощью электрического разряда большой мощности, что приводит к дроблению и разрушению твердой породы. Взрывное устройство, описанное в патенте США № 5573307, содержит многоразовый взрывной зонд, который содержит электрод высокого напряжения и заземленный электрод, разделенные с помощью изоляционной трубки. Два электрода, входящие в состав взрывного зонда, находятся в электрическом контакте с металлическим порошком и окислительной композицией, при пропускании тока происходит экзотермическая реакция, что приводит к расширению газа и разрушению горной породы.

Патент США № 2587243 содержит описание режущего устройства, которое создает высокоскоростную проникающую газообразную струю, используемую для резки материалов или объектов с использованием химического заряда. Перед использованием устройства, описанного в патенте США № 2587243, бурение скважины не производится. Патент США № 3208381 содержит описание устройства для заполнения буровых скважин взрывчатыми веществами, помещенными в упаковки цилиндрической формы или в форме бруска, причем устройство представляет собой рукав в основном цилиндирической формы, выполненный из упругого материала, в который помещают один из концов упаковки со взрывчатым веществом.

Из уровня техники известны различные варианты выполнения патронов. Для управления или контролирования взрыва в пробуренной/буровой скважине разработаны взрывные патроны, или пробки, выполненные в форме конуса. Патент США № 5705768 содержит описание кумулятивного заряда, предназначенного для помещения в буровую скважину, который состоит из корпуса удлиненной формы, содержащего вогнутое углубление в верхней части, взрывчатого вещества, размещенного внутри корпуса ниже впадины, и детонатора, расположенного ниже взрывчатого вещества и углубления.

- 3 007198

Аналогично, патент США № 2296504 содержит описание подрывной пробки, предназначенной для осуществления контроля над мощностью взрыва вследствие детонации динамита и предотвращения неконтролируемого взрыва и пожара. В способе использования устройства, описанного в патенте США № 2296504, помещают устройство в буровую скважину и взрывают его из удаленной точки. Патент США № 5900578 содержит описание способа разрушения плит, в котором осуществляют бурение скважин вдоль желаемой линии разрушения, помещают в скважины детонационный шнур, заполняют скважины ударной ускоряющей/замедляющей композицией, и производят взрывание при помощи детонационного шнура.

Патент США № 1585664 содержит описание способа и устройства для разрушения горной породы с использованием снарядов (подобных пулям) и средств принудительного выталкивания, прикрепленных к стреле. Снаряд взрывается на поверхности горной породы. В изобретении, описанном в патенте США № 1585664, указано, что использование взрывчатых снарядов, подобных пулям, известно из уровня техники. Патент США № 5069130 содержит описание воспламенителя топлива. Патент США № 4900092 содержит описание цилиндра устройства для разрушения горной породы и способа разрушения горной породы, в котором осуществляют бурение скважины в горной породе, наполняют скважину водой, помещают короткий цилиндр устройства для разрушения горной породы в скважину, накрывают устройство слоем, уменьшающим отдачу, и выстреливают патрон из цилиндра.

Следует заметить, что ни одно из вышеупомянутых изобретений или патентов, рассматриваемых как по отдельности, так и в совокупности, не описывают данное изобретение так, как оно заявлено в приведенной ниже формуле. Указанные устройства не обладают характеристиками простоты выполнения и портативности, требуемыми для проведения мелкомасштабного разрушения горной породы, и, особенно, разрушения, при котором не должно происходить взрывов значительной силы.

Сущность изобретения

Данное изобретение относится к устройству, предназначенному для мелкомасштабного дробления и разрушения твердых материалов, включая горную породу и каменную кладку, но не ограничиваясь только ими. В частности, данное изобретение относится к дистанционному взрывному устройству, которое используют при разделении частей горной породы или другого твердого материала. Используемый далее по тексту термин «горная порода» обозначает любой подходящий твердый материал, например бетон. Кроме того, данное изобретение представляет собой набор, содержащий устройство для разрушения горной породы, и способ использования этого устройства и набора для разрушения горной породы посредством осуществления небольшого взрыва в основании скважины, пробуренной в горной породе. Этот тип пробуренной скважины зачастую называют буровой скважиной. Набор содержит устройство, воздухонагнетатель для скважины, выполненный в виде резиновой груши, выпускной шнур с зажимом (длиной 25 футов), два конических пробойных штыря, шестигранный ключ (1/8 дюйма) и инструкцию. Кроме того, набор может содержать щетку для очистки буровой скважины и патроны.

Устройство содержит цилиндр, выполненный в корпусе, внутри которого расположена пружинная конструкция. Пружинная конструкция состоит из молотка с ручным механизмом для поднятия молотка вручную, при этом ручной механизм может быть выполнен в виде ручного разъемного кольца, закрепленного за один конец молотка, головки молотка на втором конце с противоположной стороны от ручного механизма, и пружины, закрепленной между двумя концами. Кроме того, молоток содержит паз для соединения с выдвижной пластиной при нахождении в положении удерживания. Молоток содержит направляющее приспособление, расположенное внутри цилиндра устройства. Втулка пускового бойка примыкает к цилиндру с противоположной стороны от ручного механизма, и пусковой боек закреплен в канале втулки пускового бойка. Головка молотка входит в контакт с головкой пускового бойка, когда пружина наиболее ослаблена, вследствие чего пусковой боек опускается вниз с выдвижением наконечника пускового бойка из нижнего конца втулки пускового бойка, расположенного с противоположной стороны от головки пускового бойка. Спусковой механизм, который может представлять собой выдвижную пластину, выполнен с возможностью расцепления с молотком. Выдвижная пластина расположена на одном конце корпуса с противоположной стороны от втулки пускового бойка и содержит удлиненное отверстие, совмещаемое с концом молотка, сопряженного с ручным механизмом, и также служит для предотвращения перемещения молотка внутри цилиндра. Удлиненное отверстие выдвижной пластины, которое выполнено таким образом, чтобы удерживать или отпускать молоток, имеет два положения. Два разных положения удлиненного отверстия соответствуют положению удерживания и положению отпускания.

Молоток поднимают посредством его вытягивания с помощью ручного механизма, создавая, таким образом, напряжение пружины, и затем проталкивают выдвижную пластину таким образом, чтобы удлиненное отверстие передвинулось относительно паза молотка в положение удерживания. Пусковой боек приводят в действие посредством вытягивания шнура, прикрепленного к выдвижной пластине таким образом, что отверстие перемещается в положение отпускания, что приводит к отпусканию молотка, в результате чего он с силой выталкивает пусковой боек наружу из втулки.

Способ разрушения горной породы, описываемый в соответствии с представленным изобретением, также включает в себя бурение скважины глубиной 6-9 дюймов в 4-12 дюймах от края горной породы, в

- 4 007198 зависимости от материала, который необходимо разрушить. Заряд, выполненный в виде патрона малой мощности со взрывчатым веществом, помещают в очищенную скважину. Втулку пускового бойка помещают в скважину таким образом, чтобы конец втулки пускового бойка вошел в контакт с детонатором, расположенным на одном конце патрона, в то время как корпус устройства остается смежным с поверхностью горной породы. Индикатор, расположенный на головке пускового бойка, может быть виден через смотровое отверстие, предпочтительно выполненное в корпусе устройства, позволяющее, таким образом, убедиться в правильном положении устройства относительно патрона. Заряд взрывают посредством механического воздействия пускового бойка, ударяющего детонатор, когда выпускной шнур размотан. Не требуется применения никакого дополнительного демпферного устройства или герметизации скважины, так как плотная посадка втулки пускового бойка в буровой скважине вместе с инерцией массы корпуса способствуют удерживанию устройства на месте в течение короткого по продолжительности взрыва.

Представленное изобретение предназначено для широкого круга потенциальных пользователей, в том числе оно может быть использовано при проведении работ, выполняемых землекопами, подрядчиками-взрывателями, фермерами, геологами, строителями парков отдыха, подрядчиками по выполнению работ по сносу и разборке зданий и сооружений, рудоискателями, добытчиками полезных ископаемых, дорожными управлениями, проектировщиками ландшафтов, разработчиками карьеров, а также может быть использовано тактическим персоналом, в том числе полицией и вооруженными силами, спасательными командами в случае обвала сооружений, спасения в пещерах и поисково-разведочными группами. Данные устройства также могут быть предложены в центрах проката оборудования.

Одним из аспектов данного изобретения является то, что для данного устройства и способа используют буровые скважины очень небольшого диаметра, обычно приблизительно 0,375 дюйма или меньше, которые могут быть выполнены с применением меньших усилий и при помощи оборудования потребительского (не профессионального) уровня, которое легче приобрести. Осуществление других способов разрушения твердого материала требует бурения относительно больших скважин, в общем случае диаметром один дюйм или больше. Кроме того, осуществление других способов требует напряженного и, зачастую, опасного ручного труда. Буровое оборудование, используемое для выполнения известных способов, является дорогостоящим и обычно требует высокого уровня подготовки для осуществления его эксплуатации.

Другим аспектом данного изобретения является то, что устройство и способ позволяют получить сравнительно малую мощность на выходе. Малая мощность на выходе позволяет операторам использовать данное устройство и способ в среде, которая является чувствительной для использования способов и устройств более высокой мощности.

Еще одним аспектом данного изобретения является портативность устройства. Так как габариты устройства являются довольно небольшими, его можно транспортировать почти везде. Примером преимущества малогабаритности устройства является потенциальная возможность его использования глубоко под землей для открытия прохода в пещерах при проведении спасательной операции или исследований. Устройство легко помещается в чемоданчике, содержащем все необходимое для его работы.

Следующим аспектом, обусловленным небольшими габаритами и относительной простотой устройства, является низкая стоимость его приобретения и использования. Учитывая отсутствие необходимости в использовании крупногабаритных бурильных установок, это позволит значительно более широкому кругу потребителей с гораздо меньшими усилиями, чем раньше, успешно и экономично решать проблемы, возникающие в связи с разрушением материалов.

Так как способы применения устройства такого типа обычно не регулируются положениями о взрывных работах, и в большинстве случаев на их применение не требуется лицензии, устройство экономит деньги потребителей, устраняя денежные и временные затраты на наем специализированного высококвалифицированного персонала, действующего на основании лицензии. Устройство также устраняет риски возникновения побочного разрушения расположенной рядом собственности, которые всегда нужно принимать во внимание при использовании взрывчатых веществ. На данный момент многие муниципалитеты накладывают категорические запреты на использование взрывчатых веществ большой мощности в пределах их юрисдикции, что вынуждает подрядчиков использовать гидравлические отбойные молотки, установленные на гусеничных погрузчиках, пневматические отбойные молотки, или применять дорогое и медленнодействующее гидравлическое цементирование для разрушения пород и материалов. Использование всех этих способов может надолго задержать реализацию проектов при возникновении неожиданных препятствий, и может стоить во много раз дороже, чем использование данного изобретения.

Эти и другие аспекты данного изобретения станут очевидными при дальнейшем анализе приведенного ниже описания и чертежей.

Краткое описание чертежей

Новые возможности описываемых вариантов выполнения изобретения отражены в формуле изобретения; однако, варианты выполнения изобретения, касающиеся конструкции и способа выполнения данного изобретения могут быть лучше всего раскрыты при помощи нижеследующего описания со ссылками на сопровождающие чертежи.

- 5 007198

На фиг. 1А показан вид сбоку в разрезе устройства по данному изобретению, закрепленного в изображенной в разрезе буровой скважине, выполненной в горной породе, причем показано расположение устройства с незакрепленным предохранителем и с пусковым бойком устройства в контакте с патроном;

на фиг. 1В показан вид сверху устройства, показанного на фиг. 1А, причем устройство находится в заряженном состоянии с незакрепленным предохранителем;

на фиг. 2А показан вид сбоку в разрезе устройства по данному изобретению, в разряженном состоянии, на фоне ладони человека;

на фиг. 2В показан вид сверху устройства, изображенного на фиг. 2А, причем устройство находится в разряженном состоянии;

на фиг. ЗА показан вид сбоку в разрезе верхней части устройства по данному изобретению, причем устройство с закрепленным предохранителем находится в заряженном состоянии;

на фиг. ЗВ показан вид сверху устройства, показанного на фиг. ЗА, в заряженном состоянии с закрепленным предохранителем;

на фиг. 4 представлено покомпонентное изображение устройства по данному изобретению;

на фиг. 5 показан вид в разрезе другого варианта выполнения патрона, используемого в соответствии с данным изобретением;

на фиг. 6 показан вид сверху набора, включающего в себя устройство по данному изобретению.

Позиции на чертежах, имеющие одинаковые номера, обозначают соответствующие детали на всех представленных чертежах.

Подобное описание предпочтительных вариантов выполнения изобретения

Данное изобретение относится к портативному устройству (12), как показано на фиг. 1А-4, и способу для мелкомасштабного дробления и разрушения твердых пород, включая горную породу и каменную кладку, но не ограничиваясь только ими. На фиг. 1А и 1В показано устройство (12) по данному изобретению, причем устройство находится во взведенном положении, в положении удерживания и готово к использованию. На фиг. 1А устройство показано с помощью изображения в разрезе буровой скважины (В) в горной породе (К), в которой закреплено устройство (12), и патрон (84) в буровой скважине (В) размещен надлежащим образом. На фиг. 2А и 2В показано устройство (12) в опущенном положении или в положении отпускания. Устройство (12), как показано на фиг. 2А, изображено относительно ладони среднего человека (Н), для демонстрации размера предпочтительного варианта выполнения устройства (12) по данному изобретению. На фиг. ЗА и ЗВ показано устройство в положении удерживания, во взведенном положении, с закрепленным предохранительным устройством (89) для предотвращения преждевременного отпускания.

Устройство (12) для разрушения горной породы (К), в соответствии с данным изобретением, содержит корпус (14) с отверстием (16), образующим таким образом цилиндр (18), который может быть виден наиболее четко на покомпонентном изображении устройства (12), показанном на фиг. 4. Цилиндр (18) содержит с первого конца (20) отверстие (28), предпочтительно отверстие, снабженное резьбой, и установочное отверстие (З0) со второго конца (22). Пружинную конструкцию (24) вводят через первый конец (20) цилиндра (18) и устанавливают в соответствующее положение, как показано на чертежах и описано ниже. Втулку (26) пускового бойка, которая может быть выполнена такой формы, чтобы соответствовать установочному отверстию, вставляют в установочное отверстии (З0), расположенное на втором конце (22) цилиндра (18).

В предпочтительном варианте выполнения представленного изобретения корпус (14) может быть выполнен из углеродистой стали и имеет наружные размеры З 1/2 дюйма на 2 1/2 дюйма при толщине 1 дюйм. Цилиндр (18) может представлять собой 9/16-дюймовый канал отверстием (28), снабженным резьбой, расположенной на З/8 дюйма внутри цилиндра (18), причем вся длина цилиндра составляет 2 5/8 дюйма до установочного отверстия (З0), причем установочное отверстие (З0) проходит дальше в области сужения (8З), как описано ниже, причем область сужения (8З) может начинаться от более широкой части цилиндра (18). Втулка (26) пускового бойка, которая может быть выполнена из закаленной стали, может иметь наружный диаметр 5/16 дюйма и внутренний диаметр 1/8 дюйма, длину 8 1/2 дюйма, причем длина выступающего из установочного отверстия наружу участка втулки пускового бойка составляет 8 дюймов. Пусковой боек (З8) может иметь длину 8 7/8 дюйма и диаметр 1/8 дюйма.

Втулка (26) пускового бойка содержит первый конец (З2) и второй конец (З4). Первый конец (З2) втулки (26) пускового бойка прочно закреплен в установочном отверстии (З0) цилиндра (18) в корпусе (14) устройства (12). Установочное отверстие (З0) и первый конец (З2) втулки (26) пускового бойка выполнены комплементарной формы так, чтобы создать между ними прочное соединение. Второй конец (З4) втулки (26) пускового бойка выступает наружу из установочного отверстия (З0). Втулка (26) пускового бойка содержит канал (З6), тем самым обеспечивая крепление пускового бойка (З8) с возможностью скольжения по каналу, как показано на чертежах. Пусковой боек (З8) содержит наконечник (40) и удерживающую головку (42), расположенные на противоположных концах (41 и 4З). Наконечник (40) может иметь коническую или закругленную форму. Удерживающая головка (42) предназначена для удерживания пускового бойка (З8) во втулке (26) пускового бойка посредством предотвращения скольжения по ней пускового бойка (З8). Пусковой боек (З8) размещен во втулке (26) пускового бойка и выполнен дос

- 6 007198 таточно длинным, чтобы наконечник (40) выходил за пределы (выдвигался из) второго конца (34) втулки (26) пускового бойка. В предпочтительном варианте выполнения изобретения удерживающая головка (42) может иметь диаметр 1/4 дюйма и длину 1/8 дюйма.

Направляющая (44) молотка закреплена в отверстии (16), как показано, с пружинной конструкцией (24), закрепленной в направляющей (44) молотка.

Пружинная конструкция (24) содержит молоток (46), пружину (54), головку (51) молотка, пружинный фиксатор (52) и ручной механизм (55) для поднятия молотка (46) вручную, выполненный, например, в виде ручного разъемного кольца (53). К ручному разъемному кольцу (53) или подобному ручному механизму (55) может быть прикреплен трос (90). Следует понимать, что представленное изобретение включает в себя любой эквивалентный ручной механизм (55) и не ограничено вариантом с ручным разъемным кольцом (53), показанным на чертежах. Трос (90) может представлять собой проволочный трос, который может иметь длину 4 дюйма и диаметр стальной проволоки 1/16 дюйма.

Молоток (46) закреплен с возможностью скольжения по направляющей (44) молотка, причем молоток (46) имеет первый конец (48) и второй конец (50). Ручной механизм (55) расположен на первом конце (48) молотка (46), и пружинный фиксатор (52) расположен рядом со вторым концом (50) молотка (46). Головка (51) молотка выполнена на втором конце (50) молотка (46). Ручное разъемное кольцо (53) может быть помещено на молоток (46) с помощью отверстия (106) в его первом конце (48). Пружина (54) закреплена на молотке (46) между пружинным фиксатором (52) и направляющей (44) молотка, причем пружина (54) создает напряжение на пружинный фиксатор (52). На фиг. 1А показана пружина в сжатом положении, а на фиг. 2А показана пружина в наиболее ослабленном положении. Напряжение на пружинном фиксаторе (52) сохраняется до тех пор, пока пружина находится в сжатом или взведенном положении. В ослабленном положении, напряжение на пружинный фиксатор (52) отсутствует. Как показано, пружинный фиксатор (52) может представлять собой вкладыш, зафиксированный относительно головки (51) молотка на втором конце (50) молотка (46) посредством роликового штифта (104). Кроме того, в тех случаях, когда ручной механизм (55) представляет собой ручное разъемное кольцо (53), в молотке (46) может быть расположено отверстие (106) для продевания через него ручного разъемного кольца (53). Ручное разъемное кольцо (53) или другой ручной механизм также предотвращает смещение молотка (46) по направляющей (44) молотка, когда пружинную конструкцию (24) извлекают из корпуса.

Спусковой механизм (56) для крепления молотка (46) с возможностью отпускания может быть выполнен в форме выдвижной пластины (58). Головка молотка (50) входит в контакт с удерживающей головкой (42), когда пружина (54) полностью ослаблена, и с силой проталкивает наконечник (40) в патрон (84), находящийся в правильном положении, тем самым взрывая его. Устройство дополнительно содержит смотровой механизм (81) для определения положения пускового бойка (38) и предохранительное устройство (89) для предотвращения преждевременного взрывания патрона (84). Выдвижная пластина (58) выполнена так, что удлиненное отверстие (60) имеет два положения, для того, чтобы либо удерживать, либо отпускать молоток (46), как наиболее четко показано на фиг. 1В и 2В.

Спусковой механизм (56) может быть выполнен в виде выдвижной пластины (58), закрепленной с возможностью скольжения по отношению к корпусу (14), причем молоток (46) закреплен в удлиненном отверстии (60) выдвижной пластины (58) с возможностью скольжения. Удлиненное отверстие (60) имеет широкий участок (62) и узкий участок (64), и молоток (46) снабжен удерживающим пазом (66), выполненным между первым и вторым концами (48 и 50) молотка (46), поэтому молоток (46) может свободно скользить, когда он (молоток) (46) расположен в широком участке (62), см. фиг. 2В, но удерживается на месте, когда удерживающий паз (66) расположен в узком участке (64) удлиненного отверстия (60), см. фиг. 1В. Кроме того, выдвижная пластина (58) может быть закреплена с возможностью скольжения с помощью первого и второго винтов (68 и 70) выдвижной пластины. Каждый винт (68 и 70) выдвижной пластины содержит часть (67), снабженную резьбой, и гладкий заплечик (69).

В предпочтительном варианте выполнения, длина участка (67), снабженного резьбой, до заплечика (69) может составлять 3/8 дюйма, и может представлять собой винтовую резьбу номер 12 с шагом 24 на дюйм. Заплечик (69) может иметь диаметр 1/4 дюйма и длину 1/4 дюйма. Независимо от размеров устройства (12), длина заплечика (69) должна быть равна толщине выдвижной пластины (58), чтобы способствовать скольжению выдвижной пластины (58) по заплечику винтов (68 и 70) выдвижной пластины. Кроме того, в предпочтительном варианте выполнения, винты (68 и 70) выдвижной пластины выполнены под шестигранник (114) 1/8 дюйма, предназначенный для разборки устройства (12), смотри детали набора (108) ниже. Молоток (46) может состоять из 5/16-дюймового шестигранного вала, причем удерживающий паз (66) имеет ширину 3/16 дюйма и выточен до диаметра 1/4 дюйма, и его начало расположено на расстоянии 1 1/8 дюйма от конца, противоположного концу (50), на котором расположена головка молотка. Шестигранный вал выполнен со снятой фаской с краю, чтобы образовать круглую головку молотка 1/4 дюйма, которая имеет скос 3/16 дюйма и отверстие (103) диаметром 1/8 дюйма, выполненное для того, чтобы вставлять в него 1/8-дюймовый роликовый штифт (104). Отверстие (106) для ручного разъемного кольца (53) может быть выполнено диаметром 1/8 дюйма и может быть расположено на расстоянии 1/16 дюйма от конца, противоположного концу (50) головки молотка. Направляющая (44) молотка может представлять собой стандартную шестигранную контрагайку 5/8-18 дюймов. Пружина (54)

- 7 007198 может иметь 10 витков, причем каждый виток имеет диаметр 1/16 дюйма. Длина пружины (54) составляет 1 1/2 дюйма в ослабленном (не сжатом) состоянии. Пружинный фиксатор (52) может состоять из медного вкладыша с наружным диаметром отверстия 3/8 дюйма для фиксации положения на молотке (46) рядом с головкой (51) молотка и внешним диаметром 37/64 дюйма. Пружинный фиксатор (52) может содержать отверстие (105), выполненное в нем перпендикулярно оси закрепленного молотка (46), как показано на фиг. 4, для установки роликового штифта (104).

Как показано на чертежах, винты (68 и 70) выдвижной пластины и корпус (14) могут быть отделены друг от друга посредством первой и второй шайб (72 и 74), уменьшающих трение. В предпочтительном варианте выполнения первая и вторая шайбы (72 и 74), уменьшающие трение, могут представлять собой нейлоновые шайбы с внутренним диаметром 1/4 дюйма, наружным диаметром 3/4 дюйма и толщиной 1/16 дюйма. Винты (68 и 70) выдвижной пластины прочно закреплены в отверстиях (76 и 78) корпуса (14) устройства, причем отверстия (76 и 78) расположены по обе стороны от резьбового отверстия (28) цилиндра (18). Как показано, выпускной шнур (94) прикреплен к крепежному отверстию (93), расположенному в выдвижной пластине (58). Толщина выдвижной пластины (58) может составлять примерно 3/16 дюйма, длина - 3 1/2 дюйма и ширина - 3/4 дюйма. Удлиненное отверстие (60) может в узком участке (64) иметь длину 2 3/8 дюйма, ширину 9/32 дюйма, и в широком участке (62) может иметь ширину 3/8 дюйма. Отверстия (76 и 78) могут иметь резьбу номер 12 с шагом 24 на дюйм.

В рабочем режиме молоток (46) поднимают посредством его вытягивания с помощью ручного механизма (55), создавая, таким образом, напряжение пружины (54), и затем проталкивая/продвигая выдвижную пластину (58) так, чтобы удлиненное отверстие (60) переместилось в положение удерживания. Пусковой боек (38) приводят в действие посредством вытягивания шнура (94), прикрепленного к выдвижной пластине (58), причем шнур и пластина могут (но необязательно) быть соединены посредством зажима (92) типа карабин таким образом, что удлиненное отверстие (60) перемещают в положение отпускания, приводя к опусканию молотка (46), который ударяет головку (42) пускового бойка (38), в результате чего наконечник (40) пускового бойка (38) с силой выдвигается наружу через второй конец (34) втулки (26) пускового бойка.

В предпочтительном варианте выполнения смотровой механизм (81) для определения положения пускового бойка (38) представляет собой смотровое отверстие (80) в корпусе (14), и визуальный индикатор (82), расположенный на удерживающей головке (42) пускового бойка (38), причем визуальный индикатор (82) виден через смотровое отверстие (80), когда пусковой боек (38) находится в правильном положении относительно заряженного патрона (84), как показано на фиг. 1А. Визуальный индикатор (82) может быть выполнен в ярком цвете, например в зеленом, оранжевом или красном. Цилиндр (18) дополнительно содержит узкий участок (83) примыкающий к установочному отверстию (30) для предотвращения скольжения втулки (26) пускового бойка в корпусе (14) во время использования. Удерживающая головка (42) предотвращает выталкивание пускового бойка (38) из втулки (26) пускового бойка или через ту область, где расположен узкий участок (83).

Предохранительное устройство (89) предпочтительно расположено на спусковом механизме (56). В предпочтительном варианте выполнения предохранительного устройства оно (89) состоит из удлиненного участка (86) удлиненного отверстия (60) выдвижной пластины (58) для крепления с возможностью скольжения в нем предохранительного зажима (88). Предохранительный зажим (88) может представлять собой зажим типа карабин, содержащий хорошо известную застежку с пружиной. На фиг. 3А и 3В устройство показано во взведенном положении и содержащее предохранительный зажим (88), закрепленный в удлиненном участке (86) удлиненного отверстия (60), предотвращающий, таким образом, преждевременное приведение устройства (12) в действие. В целях удобства, предохранительный зажим (88) может быть расположен на выпускном шнуре (94), который может быть прикреплен к ручному разъемному кольцу (53) или эквивалентному ручному механизму (55). Предохранительный зажим (88) не ограничен только зажимом типа карабин, как показано на чертежах, но может представлять собой любое подобное устройство, такое как, например, изогнутая шпилька или другое подобное устройство, которое может быть прикреплено с возможностью разъединения к удлиненному участку (86) и которое может предотвращать соскальзывание выдвижной пластины (58) из положения удерживания в положение отпускания. Предпочтительно использовать предохранительный зажим (88) закрытого типа, показанный на чертежах, или схожий зажим, поскольку такая конструкция предотвращает случайное отцепление предохранительного зажима (88) от удлиненного участка (86).

В корпусе (14) выполнены два сквозных крепежных отверстия (79), которые предназначены для стабилизирующих тросов, таких как, например, эластичные тросы (не показаны на чертежах). Два крепежных отверстия (79) расположены в основном перпендикулярно цилиндру (18) вблизи установочного отверстия (30) для прикладывания к устройству (12) удерживающих сил, предотвращающих его смещение из буровой скважины (В) во время взрывания заряженного патрона (84). В предпочтительном варианте выполнения крепежные отверстия (79) могут представлять собой 3/8-дюймовые отверстия.

Первый вариант выполнения патрона (84), используемого в соответствии с данным изобретением, изображен на фиг. 1 в буровой скважине, показанной в разрезе (В). Согласно первому варианту выполнения, патрон (84) содержит выполненный в форме трубки корпус (96), содержащий с одного конца дно

- 8 007198 (100), которое может быть выполнено в виде заглушки, и детонатор (102), расположенный на противоположном конце. Взрывчатое вещество или заряд (98) размещен внутри корпуса (96) между дном (100) и детонатором (102). Второй вариант выполнения патрона (84') показан на фиг. 5. Согласно второму варианту выполнения патрона (84') он содержит выполненный в форме трубки корпус-оболочку (96') с детонатором (102), расположенным на открытом конце. Заряд (98) размещен внутри корпуса (96'), как показано на фиг. 5. Представленное изобретение не ограничено использованием показанных на чертежах патронов (84 и 84'), но включает в себя все возможные варианты выполнения помещаемых заряженных патронов, различающихся в зависимости от используемого устройства и масштаба, причем патроны могут быть взорваны посредством воздействия на детонатор с помощью бойка взрывателя (38) и молотка (46) в соответствии с представленным изобретением. Детонатор (102) может быть образован из обычного детонатора, используемого в патроне 209. Заряд (98) может состоять из бездымного пороха или другого подходящего взрывчатого вещества. Трубка (корпус) может представлять собой 5/16-дюймовую (наружный диаметр) пластиковую трубу длиной 2 1/4 дюйма. Дно (100), выполненное в виде заглушки, может быть образовано из слоя нанесенного горячего клея с использованием технологии горячего склеивания.

На фиг. 1А и 1В показано два вида устройства (12) во взведенном положении с незакрепленным предохранителем. Взведенное положение соответствует положению удерживания, и также показано на фиг. ЗА и 3В. На фиг. 1А показано устройство (12), помещенное в буровую скважину (В), выполненную в горной породе (В), с заряженным патроном (84), помещенным в основание буровой скважины (В). Устройство (12), показанное на фиг. 1А и 1В, готово к осуществлению рывка выпускного шнура (94). Когда осуществляют рывок выпускного шнура (94), выдвижная пластина (58) передвигается в положение отпускания, как показано на фиг. 2А и 2В, и молоток (46) опускается, в результате чего головка молотка (51) ударяет удерживающую головку (42), в результате этого наконечник (40) пускового бойка (38) ударяет детонатор (102) патрона (84), вследствие чего происходит взрывание заряда (98) и стремительное увеличение давления в буровой скважине (В), приводящее к разрушению горной породы (В).

Устройство (12) в соответствии с данным изобретением может входить в состав набора (108), как показано на фиг. 6. Набор (108) включает в себя устройство (12) для разрушения горной породы (В), воздухонагнетатель (112) для скважины, выполненный в виде резиновой груши, катушку (116) для шнура с выпускным шнуром (94) и расположенным на нем зажимом (92), два конических пробойных штыря (118), шестигранник (114), щетку (122) для очистки буровой скважины и инструкцию (124). Упаковка (120), содержащая патроны (84), может предоставляться отдельно от набора (108) или вместе с ним. Длина выпускного шнура (94) в целях безопасности предпочтительно составляет по крайней мере 25 футов (8 м). Показанная упаковка (120) содержит 10 заряженных патронов (84). Воздухонагнетатель (112) для скважины, выполненный в виде резиновой груши, содержит трубку (111) для продувания скважины и грушу (109). Груша (109) может представлять собой резиновую грушу объемом 4 унции и диаметром около 2 1/2 дюйма. Длина трубки (111) для продувания скважины составляет примерно 9 1/2 дюйма, внешний диаметр составляет 1/4 дюйма, и внутренний диаметр составляет 3/16 дюйма. Общая длина щетки (122) для очистки буровой скважины может составлять около 12 дюймов с длиной щеточного участка 2 5/8 дюйма с диаметром 5/16 дюйма. Щетка (122) для очистки буровой скважины может представлять собой хорошо известное устройство для чистки ствола пистолета 30 калибра. Катушка (116) для шнура может представлять собой любой подходящий держатель; причем приемлимой является плоская рамка, выполненная из металла или другого прочного материала. Выпускной шнур (94) может представлять собой нейлоновый шнур или шнур, выполненный из материала на основе полиэфира, диаметром 1/8 дюйма, такой как выпускной шнур для газонокосилки, причем шнур может быть присоединен к зажиму (92) при помощи двойного полуузла (боиЫе На1Г Ы1сй кио!) или другим подобным способом. Длина каждого из двух конических пробойных штырей (118) может составлять 8 дюймов с диаметром 1/4 дюйма в узкой части и диаметром 1 дюйм в более широкой части. Шестигранник (114) может представлять собой ключ-шестигранник А11еп (товарный знак).

Следует понимать, что все размеры, приведенные в данном описании, могут быть скорректированы в зависимости от фактического размера используемого устройства (12). Представленное устройство не ограничено точными размерами и габаритами приведенных альтернативных вариантов выполнения устройства (12) или набора (108).

Работа устройства (12) для разрушения горной породы (В) в соответствии с представленным здесь изобретением включает в себя несколько этапов. Работа устройства (12) будет описана с использованием размеров предпочтительного варианта выполнения устройства (12), приведенного в данном описании только в качестве примера. Первоначально в горной породе (В) или в другом твердом материале, предназначенном для разрушения, должна быть выполнена буровая скважина (В). В предпочтительном варианте выполнения, диаметр буровой скважины (В) должен составлять около 5/16 дюйма. В любом случае, буровая скважина должна обладать достаточным пространством для установки втулки (26) пускового бойка и, в тоже время, являться достаточно плотной (узкой), чтобы предотвратить быстрое улетучивание газов после взрыва патрона (84). Буровая скважина (В) должна быть не глубже, чем длина втулки (26) пускового бойка плюс длина патрона (84). Маркирование буровой коронки по нужной длине в большой степени помогает в осуществлении бурения скважин на нужную глубину. Настоятельно рекомендуется

- 9 007198 использовать новую и отточенную твердосплавную алмазную коронку. Использование изношенных коронок может привести к тому, что буровая скважина окажется меньше требуемого размера, что не позволит установить втулку (26) пускового бойка устройства (12) в буровой скважине (В) на полную глубину. Как показывает опыт, если возникают проблемы, связанные с выполнением буровых скважин слишком маленькими или слишком большими, причина может быть определена посредством измерения используемых коронок. Кроме того, если буровые скважины (В) не выполнены прямолинейными, это может вызвать проблемы на этапе установки втулки (26) пускового бойка в буровую скважину (В) на полную глубину.

Для правильного срабатывания устройства (12) желательно установить втулку (26) пускового бойка в буровую скважину (В) на ее полную глубину или до тех пор, пока она не войдет в контакт с детонатором (102). Воспламенения патрона (84) не произойдет, если буровая скважина (В) является непригодной для установки втулки (26) пускового бойка правильным образом, так, чтобы наконечник (40) мог соответствующим образом войти в контакт с детонатором (102) патрона (84). В зависимости от твердости и типа материала, буровая скважина (В) должна быть выполнена в 4-12 дюймах от края материала, который собираются разрушить. Определение правильного места размещения устройства (12) в заданном материале производится опытным путем. Бурение в центре большого участка горной породы может быть неэффективным и может привести только к выталкиванию устройства (12) из буровой скважины (В) при воспламенении патрона (84) без разрушения горной породы. Если это произошло, то для получения более хороших результатов, необходимо производить бурение ближе к краю горной породы.

После этого буровую скважину (В) очищают от всех обломков и каменной пыли, образовавшихся в процессе бурения. Для очистки скважины от пыли и обломков используют воздухонагнетатель (112) для скважины, выполненный в виде резиновой груши, содержащийся в наборе (108). Использование любого другого способа или устройства, в котором применяют принудительное нагнетание воздуха, например, использование компрессора, будет также эффективным, если длина трубки, подающей воздух, будет достаточной, чтобы достичь основания буровой скважины (В) и удалить весь сыпучий материал.

После этого проверяют, можно ли установить втулку (26) пускового бойка устройства (12) на полную глубину буровой скважины (В). Плотная посадка устройства является наиболее предпочтительной, так как позволяет удерживать устройство (12) на месте при воспламенении патрона (84). Если буровая скважина (В) является слишком тесной, использование вращающейся буровой коронки для прохождения внутрь буровой скважины (В) и из нее может удалить слежавшуюся каменную пыль, которую не удалил воздухонагнетатель (112) для скважины. Эту проблему нельзя будет решить, если размер (калибр) буровой коронки меньше заданного, или скважина не выполнена прямолинейной. Если очистка буровой скважины (В) не решает проблему, нужно проверить диаметр буровой коронки. После использования вращающейся буровой коронки для прохождения внутрь буровой скважины (В) и из нее снова выполняют продувание буровой скважины (В) и удостоверяются, что втулка (26) пускового бойка устройства (12) для разрушения горной породы может быть установлена на полную намеченную глубину буровой скважины (В). Прежде, чем поместить патрон (84), важно удостовериться, что втулка (26) пускового бойка полностью помещается в буровую скважину (В).

Следующим этапом является установка патрона (84) в очищенную и проверенную буровую скважину (В), причем проверяют правильное расположение конца патрона (84) с металлическим детонатором (102) так, чтобы когда устройство (12) установлено в буровой скважине, он бы вошел в контакт с наконечником (40) устройства (12). Патрон осторожно проталкивают к основанию буровой скважины, используя трубку (111) для продувания скважины. Для этого не должно потребоваться никакой силы либо потребуется очень незначительное усилие, поскольку наружный диаметр патрона (84) немного меньше, чем наружный диаметр втулки (26) пускового бойка.

Выпускной шнур (94) должен быть присоединен к спусковому механизму (56), вытянут на его полную длину, составляющую 25 футов (8 м), и прикреплен к крепежному отверстию (93). Крепежное отверстие (93) шириной 1/4 дюйма выполнено на расстоянии в 1/4 дюйма от ближайшего края, и удлиненное отверстие (60) выполнено на расстоянии в 1/4 дюйма от противоположного края. Затем устройство для разрушения горной породы (12) переводят во взведенное положение посредством вытягивания ручного механизма (55), выполненного, например, в виде ручного разъемного кольца (53), и проталкивают выдвижную пластину (58) в положение удерживания, как показано на фиг. 1А и 1В. Затем нужно прикрепить предохранительный зажим к удлиненному участку отверстия, выполненного в выдвижной пластине (58), для того, чтобы предотвратить преждевременное отпускание молотка (46) и взрывание патрона (84). Перевод во взведенное положение устройства (12) производят посредством вытягивания ручного механизма (55) в направлении от корпуса (14) устройства (12), одновременно проталкивая выдвижную пластину (58) в положение удерживания до тех пор, пока удерживающий паз (66) молотка (46) не закрепится в узком участке (64) удлиненного отверстия (60) выдвижной пластины (58).

Затем устройство (12) нужно встряхнуть, предпочтительно резким движением, чтобы заставить выдвинутся наконечник (40) пускового бойка (38) из втулки (26) пускового бойка. Если пусковой боек (38) перемещается с трудом, устройство (12) должно быть проверено на предмет повреждения или загрязнения, которые могут помешать свободному перемещению пускового бойка. Не допускается использова

- 10 007198 ние устройства для разрушения горной породы (12), если пусковой боек (38) не перемещается свободно. Когда пусковой боек (38) находится в соответствующем выдвинутом положении, визуальный индикатор (82) не должен быть виден через смотровое отверстие (80). Когда пусковой боек (38) выдвинут, втулку (26) пускового бойка аккуратно вводят в буровую скважину (В) и осторожно проталкивают до тех пор, пока наконечник (40) пускового бойка (38) не войдет в контакт с патроном (84), предварительно помещенным в буровую скважину (В), как показано на фиг. 1А.

При осуществлении введения втулки (26) пускового бойка желательно наличие некоторого сопротивления, поскольку оно будет способствовать повышению эффективности устройства (12), так как газы, образовавшиеся после воспламенения заряженного патрона (84), не смогут с легкостью вытолкнуть устройство (12) из буровой скважины (В). Чтобы удостовериться в том, что контакт с патроном (84) выполнен правильно, использую визуальный индикатор (82), который должен быть виден через смотровое отверстие (80). Если визуальный индикатор (82) не виден, наконечник (40) пускового бойка (38), вероятно, не находится в контакте с детонатором (102) заряженного патрона (84). Если наконечник не находится в контакте с детонатором (102) патрона (84) и не готов к срабатыванию, устройство (12) не приведет патрон (84) в действие. Рекомендуется накрывать каменную кладку или горную породу взрывоупорным покрытием, таким как, например, старый ковер или другой тяжелый материал, который позволит избежать причинения повреждений от осколков чему-либо, находящемуся в непосредственной близости от зоны взрыва.

После того как проверили, что зона осуществления взрыва чиста, производят расцепление предохранительного устройства (89) посредством снятия предохранительного зажима (88) и разматывания выпускного шнура (94) на полную длину. Необходимо быть чрезвычайно осторожным, чтобы не наступить или не споткнуться о выпускной шнур (94) и не взорвать устройство (12) во время его разматывания на полную длину. Перед приведением патрона (84) в действие следует тщательно осмотреть область вокруг зоны проведения работ, чтобы удостовериться, что никто по неосторожности не зашел в рабочую зону.

Как только удостоверились в том, что зона проведения работ свободна от посторонних, выпускной шнур (94) с усилием тянут до тех пор, пока устройство (12) не вызовет воспламенения патрона (84).

Стандартная разборка, чистка и смазывание легким маслом сохранят полную функциональность устройства (12). Особое внимание нужно уделить обеспечению свободного перемещения пускового бойка (38), который выдвигается из втулки (26) пускового бойка. Свободное перемещение пускового бойка (38) нужно проверять перед каждым использованием устройства. Обстоятельства, которые могли бы помешать свободному перемещению пускового бойка (38), должны быть устранены до использования устройства (12).

При разрушении каменной кладки в скважине или котловане, процесс вытягивания выпускного шнура (94) может приводить к поднятию устройства (12) из правильного положения. Если это случилось, пусковой боек (38) не сможет соответствующим образом войти в контакт с детонатором (102) и не вызовет взрывание заряда (98). Чтобы решить эту проблему, нужно изменить направление, в котором происходит вытягивание выпускного шнура (94) таким образом, чтобы в процессе вытягивания не происходило поднятие устройства (12) из буровой скважины (В). Для решения указанной выше проблемы можно использовать груз с маленьким шкивом (не показано), расположенный ниже уровня выдвижной пластины (58) с выпускным шнуром, проходящим через этот шкив. В качестве альтернативы, можно рядом с буровой скважиной выполнить другую неглубокую скважину, в которую устанавливают крепежный узел/узел со шкивом. Это также может привести к изменению направления, в котором происходит вытягивание выпускного шнура (94).

Существуют ситуации, когда при разрушении горной породы сила тяжести не удерживает на месте устройство (12). В таких случаях можно использовать дополнительные скважины для установки крепежей, чтобы удерживать устройство при помощи эластичных тросов или других подобных приспособлений. В этом случае эластичные тросы или другие средства крепления продевают через крепежные отверстия (79), выполненные в корпусе (14) устройства (12).

Из соображений безопасности желательно, чтобы пользователь получил практические навыки использования устройства (12) перед выполнением представляющего важность разрушения или перед осуществлением спасательной операции. Так как используемые в соответствии с представленным изобретением патроны (84) обладают очень незначительной силой, особое внимание должно уделяться таким деталям, как текстура (зернистость) материала и расстояние от свободного края. Если материал обладает дефектами, является потрескавшимся, содержит пустоты или является слишком мягким, устройство по настоящему изобретению может оказаться неэффективным, так как принцип разрушения основан на создании резкого повышения давления после приведения в действие патрона (84). Если газы, вышедшие из взорванного патрона (84), слишком быстро выходят через трещины, дыры и прочие отверстия, тогда не создастся силы, достаточной для разрушения горной породы. В ситуациях, когда материал обладает дефектами или является потрескавшимся, более эффективной может оказаться альтернативная технология. Расположение патронов (84) слишком близко к основанию горной породы может также оказаться неэффективным, так как может привести к разрушению горной породы только у основания. Если возможно, патрон (84) следует располагать примерно в середине толщи породы, такое расположение позволит из

- 11 007198 бежать указанных выше трудностей и достичь максимального эффекта. При применении способа по данному изобретению также желательно, чтобы пользователь использовал средства защиты для глаз, ушей и рук. Кроме того, никто, включая пользователя, не должен управлять данным устройством ближе, чем на расстоянии в 25 футов (8 м) от устройства.

Следует понимать, что представленное изобретение не ограничено описанными выше вариантами выполнения, но включает в себя любые варианты, не выходящие за рамки приведенной ниже формулы изобретения.

Claims (20)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Устройство (12) для разрушения твердого материала, содержащее корпус (14), снабженный отверстием (16), образующим таким образом цилиндр (18), в котором размещена пружинная конструкция (24), причем цилиндр (18) снабжен отверстием (28), снабженным резьбой, расположенным на первом конце (20) цилиндра (18), и установочным отверстием (30), расположенным на втором конце (22) цилиндра (18), втулку (26) пускового бойка, содержащую первый и второй концы (32 и 34), и проходящий через них канал (36) для крепления с возможностью скольжения пускового бойка (38), причем первый конец (32) втулки (26) пускового бойка прочно закреплен в установочном отверстии (30), и второй конец (34) втулки (26) пускового бойка выступает наружу из установочного отверстия (30), пусковой боек (38), содержащий наконечник (40) и удерживающую головку (42), расположенные на противоположных концах (41 и 43) пускового бойка (38), причем удерживающая головка (42) выполнена более широкой, чем канал (36) во втулке (26) пускового бойка, и пусковой боек (38) выполнен более длинным, чем втулка (26) пускового бойка, в результате чего наконечник (40) способен выдвигаться через второй конец (34) втулки (26) пускового бойка, пружинную конструкцию (24), которая содержит направляющую (44) молотка, закрепленную в отверстии (28), снабженным резьбой, молоток (46), закрепленный с возможностью скольжения по направляющей (44) молотка, ручной механизм (55) для поднятия молотка (46) вручную, расположенный на первом конце молотка (46), пружинный фиксатор (52), расположенный рядом со вторым концом (50) молотка (46), и пружину (54), закрепленную на молотке между пружинным фиксатором (52) и направляющей (44) молотка, причем второй конец (50) молотка (46) выполнен в виде головки (51) молотка, при этом головка (51) молотка выполнена с возможностью перемещения по направлению к удерживающей головке (42), когда пружина (54) полностью ослаблена, и спусковой механизм (56), выполненный для крепления молотка (46) с возможностью отпускания.
2. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дополнительно содержит предохранительное устройство (89) для предотвращения преждевременного отпускания молотка (46), когда молоток (46) закреплен со спусковым механизмом (56).
3. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дополнительно содержит смотровой механизм (81) для визуального определения правильности положения пускового бойка (38).
4. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что спусковой механизм (56) содержит выдвижную пластину (58), закрепленную с возможностью скольжения по отношению к корпусу (14) вблизи первого конца (20) цилиндра (18) и содержит молоток (46), закрепленный с возможностью скольжения в удлиненном отверстии (60) выдвижной пластины (58), причем удлиненное отверстие (60) содержит широкий участок (62) и узкий участок (64), и молоток (46) содержит удерживающий паз (66), расположенный между первым и вторым концами (48 и 50) молотка (46), таким образом, что молоток (46) может свободно скользить, когда молоток (46) расположен в широком участке (62), но удерживается на месте, когда удерживающий паз (66) находится в узком участке (64) удлиненного отверстия (60), и крепежное отверстие (93) для крепления выпускного шнура (94) расположено в выдвижной пластине рядом с широким участком (62) и напротив узкого участка (64) таким образом, что сила, прикладываемая к выпускному шнуру (94), передвигает выдвижную пластину (58), чтобы произошло отпускание молотка (46).
5. 5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что выдвижная пластина (58) закреплена с возможностью скольжения с помощью первого и второго винтов (68 и 70) выдвижной пластины, каждый из которых содержит заплечик (69) и участок (67), снабженный резьбой, причем первый и второй винты (68 и 70) выдвижной пластины и корпус (14) дополнительно отделены друг от друга посредством первой и второй шайб (72 и 74), а винты (68 и 70) выдвижной пластины зафиксированы в отверстиях (76 и 78) корпуса (14) устройства, снабженных резьбой, причем отверстия (76 и 78) корпуса (14) устройства, снабженные резьбой, расположены по обе стороны от отверстия (28), снабженного резьбой, цилиндра (18).
6. 6. Устройство по п.3, отличающееся тем, что смотровой механизм (81) содержит смотровое отверстие (80) в корпусе (14) и визуальный индикатор (82), расположенный на удерживающей головке (42) пускового бойка (38), причем визуальный индикатор (82) виден через смотровое отверстие (80), когда пусковой боек (38) находится в правильном положении относительно заряженного патрона (84).
7. 7. Устройство по п.2, отличающееся тем, что предохранительное устройство (89) расположено на спусковом механизме (56), когда оно находится в закрепленном положении.

   - 12 007198
8. 8. Устройство по п.4, отличающееся тем, что дополнительно содержит предохранительное устройство (89), причем предохранительное устройство (89) представляет собой удлиненный участок (86) удлиненного отверстия (60) для крепления с возможностью скольжения предохранительного зажима (88).
9. 9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что цилиндр (18) дополнительно содержит узкий участок (83), примыкающий к втулке (26) пускового бойка для предотвращения скольжения в корпусе (14).
10. 10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что ручной механизм (55) для поднятия молотка (46) вручную закреплен в отверстии (106), выполненном в первом конце (48) молотка (46).
11. 11. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дополнительно содержит крепежные отверстия (79), расположенные в корпусе (14), выполненные в основном перпендикулярно цилиндру (18), и расположенные рядом с установочным отверстием (30) для прикладывания удерживающих сил, предотвращающих смещение устройства (12) в период взрывания заряженного патрона (84).
12. 12. Устройство по п.8, отличающееся тем, что предохранительный зажим (88) прикреплен к ручному механизму (55) с помощью троса (90).
13. 13. Набор, содержащий устройство (12) для разрушения горной породы, воздухонагнетатель (112) для скважины, выполненный в виде резиновой груши, катушку (116) для шнура с выпускным шнуром (94) и зажимом (92), расположенным на выпускном шнуре (94), упаковку (120), содержащую заряженные патроны (84), и инструкцию (124), причем устройство (12) содержит корпус (14), снабженный отверстием (16), образующим таким образом цилиндр (18), в котором размещена пружинная конструкция (24), причем цилиндр (18) снабжен отверстием (28), снабженным резьбой, расположенным на первом конце (20) цилиндра (18), и установочным отверстием (30), расположенным на втором конце (22) цилиндра (18), втулку (26) пускового бойка, содержащую первый и второй концы (32 и 34), и проходящий через них канал (36) для крепления с возможностью скольжения пускового бойка (38), причем первый конец (32) втулки (26) пускового бойка прочно закреплен в установочном отверстии (30), и второй конец (34) втулки (26) пускового бойка выступает наружу из установочного отверстия (30), пусковой боек (38), содержащий наконечник (40) и удерживающую головку (42), расположенные на противоположных концах (41 и 43) пускового бойка (38), причем удерживающая головка (42) выполнена более широкой, чем канал (36) во втулке (26) пускового бойка, а пусковой боек (38) выполнен более длинным, чем втулка (26) пускового бойка, в результате чего наконечник (40) способен выдвигаться через второй конец (34) втулки (26) пускового бойка, пружинную конструкцию (24), которая содержит направляющую (44) молотка, закрепленную в отверстии (28), снабженным резьбой, молоток (46), закрепленный с возможностью скольжения по направляющей (44) молотка, ручной механизм (55) для поднятия молотка (46) вручную, расположенный на первом конце молотка (46), пружинный фиксатор (52), расположенный рядом со вторым концом (50) молотка (46), и пружину (54), закрепленную на молотке между пружинным фиксатором (52) и направляющей (44) молотка, причем второй конец (50) молотка (46) выполнен в виде головки (51) молотка, при этом головка (51) молотка выполнена с возможностью перемещения по направлению к удерживающей головке (42), когда пружина (54) полностью ослаблена, и спусковой механизм (56), выполненный для крепления молотка (46) с возможностью отпускания.
14. 14. Набор по п.13, отличающийся тем, что длина выпускного шнура (94) составляет по крайней мере 25 футов.
15. 15. Набор по п.13, отличающийся тем, что дополнительно содержит два конических пробойных штыря (118), шестигранный ключ (114) и щетку (122) для очистки буровой скважины.
16. 16. Способ разрушения твердого материала, в котором выполняют следующие этапы: используют устройство (12) для разрушения твердого материала, причем устройство (12) содержит корпус (14), снабженный отверстием (16), образующим таким образом цилиндр (18), в котором размещена пружинная конструкция (24), причем цилиндр (18) снабжен отверстием (28), снабженным резьбой, расположенным на первом конце (20) цилиндра (18), и установочным отверстием (30), расположенным на втором конце (22) цилиндра (18), втулку (26) пускового бойка, содержащую первый и второй концы (32 и 34), и проходящий через них канал (36) для крепления с возможностью скольжения пускового бойка (38), причем первый конец (32) втулки (26) пускового бойка прочно закреплен в установочном отверстии (30), а второй конец (34) втулки (26) пускового бойка выступает наружу из установочного отверстия (30), пусковой боек (38), содержащий наконечник (40) и удерживающую головку (42), расположенные на противоположных концах (41 и 43) пускового бойка (38), причем удерживающая головка (42) выполнена более широкой, чем канал (36) во втулке (26) пускового бойка, при этом пусковой боек (38) выполнен более длинным, чем втулка (26) пускового бойка, в результате чего наконечник (40) способен выдвигаться через второй конец (34) втулки (26) пускового бойка, пружинную конструкцию (24), которая содержит направляющую (44) молотка, закрепленную в отверстии (28), снабженным резьбой, молоток (46), закрепленный с возможностью скольжения по направляющей (44) молотка, ручной механизм (55) для поднятия молотка (46) вручную, расположенный на первом конце молотка (46), пружинный фиксатор (52), расположенный рядом со вторым концом (50) молотка (46), и пружину (54), закрепленную на молотке между пружинным фиксатором (52) и направляющей (44) молотка, причем второй конец (50) молотка (46) выполнен в виде головки (51) молотка, и головка (51) молотка выполнена с возможностью перемещения по направлению к удерживающей головке (42), когда пружина (54) полностью ослаблена, и спусковой ме

    - 13 007198 ханизм (56), выполненный для крепления молотка (46) с возможностью отпускания посредством натягивания вытяжного шнура (94), прикрепленного к спусковому механизму (56), используют патрон (84), содержащий выполненный в форме трубки корпус (96), состоящий с одного конца из дна (100), которое может быть выполнено в виде заглушки, и детонатора (102), расположенного на противоположном конце, и заряда (98), расположенного внутри между дном (100) и детонатором (102), бурят скважину (В) в твердом материале (В), причем скважина (В) предназначена для размещения в ней втулки (26) пускового бойка на ее полную длину, причем втулка пускового бойка выступает наружу из установочного отверстия (30) цилиндра (18), очищают буровую скважину, устанавливают заряженный патрон (84) полностью в буровую скважину так, чтобы детонатор (102) вошел в контакт с наконечником (40) пускового бойка (38) после того, как втулка (26) пускового бойка будет закреплена в буровой скважине (В), встряхивают пусковой боек (38) для того, чтобы он занял положение, при котором наконечник (40) выдвинут из второго конца (34) втулки (26) пускового бойка, устанавливают втулку (26) пускового бойка в буровую скважину (В) таким образом, чтобы наконечник пускового бойка (38) вошел в контакт с детонатором (102) заряженного патрона (84), присоединяют выпускной шнур (94) к ручному механизму (55), разматывают выпускной шнур (94) на полную длину, натягивают выпускной шнур (94) для осуществления взрыва заряженного патрона (84).
17. 17. Способ по п.16, отличающийся тем, что дополнительно выполняют следующие этапы: закрепляют предохранительное устройство (89) для предотвращения преждевременного отпускания молотка (46) и расцепляют предохранительное устройство (89).
18. 18. Способ по п.16, отличающийся тем, что дополнительно прикрепляют устройство (12) к твердому материалу, прилегающему к буровой скважине, для предотвращения преждевременного отделения устройства (12) от буровой скважины (В), причем устройство (12) дополнительно содержит крепежные отверстия (79), расположенные в корпусе (14), выполненные в основном перпендикулярно цилиндру (18), и расположенные рядом с установочным отверстием (30), для прикладывания удерживающих сил для предотвращения смещения устройства (12) во время взрыва заряженного патрона (84).
19. 19. Способ по п.16, отличающийся тем, что дополнительно проверяют правильность расположения пускового бойка (38) относительно головки (51) молотка и детонатора (102) заряженного патрона (84), причем устройство (12) дополнительно содержит смотровой механизм (81) для визуального определения правильности положения пускового бойка (38).
20. 20. Способ по п.16, отличающийся тем, что дополнительно используют спусковой механизм (56), причем спусковой механизм (56) содержит выдвижную пластину (58), закрепленную с возможностью скольжения по отношению к корпусу (14) вблизи первого конца (20) цилиндра (18) и содержит молоток (46), закрепленный с возможностью скольжения в удлиненном отверстии (60) выдвижной пластины (58), при этом удлиненное отверстие (60) содержит широкий участок (62) и узкий участок (64), а молоток (46) содержит удерживающий паз (66), расположенный между первым и вторым концами (48 и 50) молотка (46) таким образом, что молоток (46) может свободно скользить, когда молоток (46) расположен в широком участке (62), но удерживается на месте, когда удерживающий паз (66) находится в узком участке (64) удлиненного отверстия (60), и крепежное отверстие (93) для крепления выпускного шнура (94) расположено в выдвижной пластине рядом с широким участком (62) и напротив узкого участка (64) таким образом, что сила, прикладываемая к выпускному шнуру (94), передвигает выдвижную пластину (58), чтобы произошло отпускание молотка (46).