FI120418B - Menetelmä ja laitteisto pienpanoslouhintaan - Google Patents

Description

Menetelmä ja laitteisto pienpanoslouhintaan

Keksinnön tausta

Keksinnön kohteena on menetelmä pienpanoslouhintaan, jossa menetelmässä porataan kallioporakoneella porareikä louhittavaan materiaaliin 5 ja syötetään porauksen jälkeen porareikään ainakin yksi ponneainepanoksen käsittävä patruuna porausyksikön avulla. Tämän jälkeen porareikä vielä tiivistetään ennen patruunan laukaisua. Pienpanoksen laukaisu aiheuttaa suuren kaasunpaineen porareikään, jolloin louhittavaan materiaaliin muodostuu säröilyä.

10 Edelleen keksinnön kohteena on kallionporausyksikkö pienpanos louhintaan. Porausyksikkö käsittää syöttöpalkin, kallioporakoneen sekä po-raustyökalun, joka on kytketty kailioporakoneeseen ja jossa on kanava patruunan syöttämiseksi kanavaa pitkin porareikään. Patruuna syötetään syöttöase-man avulla poraustyökalussa olevaan kanavaan.

15 Keksinnön kohde on määritelty tarkemmin itsenäisten patenttivaati musten johdannoissa.

Pienpanoslouhinnassa (Small Charge Plasting) sovitetaan ponneainepanoksen, ajopanoksen tai vastaavan pienpanoksen käsittävä patruuna (Propellant) porareikään. Kun patruuna laukaistaan, muodostuu suuri kaasun-20 paine porareikään. Suuri paine porareiässä aiheuttaa louhittavaan materiaaliin hallittua säröilyä. Pienpanoslouhinnan etuna perinteiseen räjäyttävään louhintaan verrattuna on se, että kallionporauslaitetta ei tarvitse siirtää porauksen jälkeistä laukaisua varten pois porauspaikalta, jolloin louhinta voi olla jatkuvaa. Edelleen pienpanoslouhinnassa ei muodostu suuria jännitysaaltoja, jolloin se 25 osa kalliosta, jota ei ole tarkoitus irrottaa, säilyy ehjänä eikä vaadi tukemista. Lisäksi pienpanoslouhinta on turvallisempaa ja siinä syntyy vähemmän pölyä.

Julkaisussa US 5308149 on esitetty porausyksikkö, joka käsittää kallioporakoneen ja patruunansyöttölaitteen, joita voidaan indeksoida syöttö-palkilla. Ensin porataan kallioporakoneella porareikä, ja sen jälkeen indeksoi-30 daan patruunansyöttölaite porareiän kohdalle patruunoiden syöttämiseksi porareikään. Patruunansyöttölaite käsittää massiivisen työntötangon, jonka avulla patruuna työnnetään porareiän pohjalle ja jonka tangon avulla porareiän pohja myös tiivistetään. Julkaisussa WO 2006/099637 on esitetty vaihtoehtoinen järjestely pienpanoslouhintaan. Siinä ei tarvita kallioporakoneen lisäksi erillistä 35 patruunansyöttölaitetta, vaan patruunat syötetään kallioporakoneessa olevasta syöttöasemasta poraniskalle ja edelleen poratankojen läpi porakruunulle, josta 2 ne ohjataan porareiän pohjalle. Tämän ratkaisun epäkohtana on, että se edellyttää erikoisvalmisteisen kallioporakoneen käyttämistä.

Keksinnön lyhyt selostus Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan uudenlainen ja 5 parannettu menetelmä ja porausyksikkö pienpanoslouhintaan.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, että syötetään patruuna poraustyökalun kanavaan kallioporakoneen suhteen erillisestä patruunansyöttöasemasta.

Keksinnön mukaiselle porausyksikölle on tunnusomaista se, että 10 patruunansyöttöasema on kallioporakoneen suhteen erillinen yksikkö.

Keksinnön ajatus on, että patruunansyöttöasema on sovitettu kallio-porakoneesta erilleen, jolloin se on kallioporakoneen suhteen oma yksikkönsä.

Keksinnön etuna on, että porauksessa voidaan käyttää aivan normaalia kallioporakonetta, koska syöttöasema on siitä erillinen yksikkönsä. Täl-15 löin kriittistä komponenttia, eli kallioporakonetta, ei tarvitse konstruoida uudelleen, vaan voidaan käyttää mitä tahansa saatavilla olevaa iskevää kallioporakonetta tai pyörivää kallioporakonetta. Lisäksi erillisen syöttöaseman konstruktio voidaan valita vapaasti tarpeen mukaan. Edelleen syöttöasema voi olla helposti vaihdettavissa oleva komponentti. Kaiken kaikkiaan on laitteiston rakenne 20 yksinkertaisempi, kun kallioporakone ja syöttöasema ovat erilliset yksikkönsä.

Erään sovellutusmuodon ajatuksena on se, että erillinen patruunansyöttöasema on järjestetty kallioporakoneen etupuolelle.

Erään sovellutusmuodon ajatuksena on se, että kallioporakone ja patruunansyöttöasema ovat sovitetut syöttöpalkilla samalle kelkalle.

25 Erään sovellutusmuodon ajatuksena on se, että kallioporakone on sovitettu syöttöpalkilla ensimmäiselle kelkalle ja patruunansyöttöasema on sovitettu syöttöpalkilla toiselle kelkalle.

Erään sovellutusmuodon ajatuksena on se, että kallioporakonee-seen on sovitettu pidennetty poraniska, joka ulottuu kallioporakoneen etupuo-30 lelle sovitettuun erilliseen syöttöasemaan saakka. Lisäksi poraniskan ainakin poraustyökalun puoleinen osa käsittää pituussuuntaisen kanavan. Edelleen käsittää pidennetty poraniska ainakin yhden syöttöaukon patruunoiden syöttämiseksi patruunansyöttöasemasta poraniskan kanavaan ja edelleen porauskaan kytketyn poraustyökalun kanavaan.

35 Erään sovellutusmuodon ajatuksena on se, että kallioporakoneen poraniskaan sovitettu poraustyökalu käsittää patruunansyöttöaseman kohdalla 3 olevan ainakin yhden syöttöaukon patruunoiden syöttämiseksi patruunansyöt-töasemasta poraustyökalun kanavaan.

Kuvioiden lyhyt selostus

Keksinnön eräitä sovellutusmuotoja selitetään tarkemmin oheisissa 5 piirustuksissa, joissa kuvio 1 esittää kaavamaisesti erästä kallionporauslaitetta, joka on varustettu keksinnön mukaisilla porausyksiköillä pienpanoslouhintaa varten, kuvio 2 esittää kaavamaisesti ja ylhäältä päin tarkasteltuna tilannetta, jossa porareikään on syötetty poraustyökalun läpi patruuna ja tiivistysvä-10 liainetta, kuvio 3 esittää kaavamaisesti ja sivulta päin tarkasteltuna keksinnön mukaista erästä kallionporausyksikköä, jossa patruuna syötetään kallioporako-neen etupuolella, omalla kelkalla sijaitsevasta patruunansyöttöasemasta pidennetylle niskalle ja edelleen paineistetun veden avulla työkalussa olevaa 15 kanavaa pitkin porakruunulle ja edelleen porareikään, ja kuvio 4 esittää kaavamaisesti ja sivulta päin tarkasteltuna keksinnön mukaista erästä toista kallionporausyksikköä, jossa kallioporakoneen etupuolelle, samalle kelkalle sovitetusta patruunansyöttöasemasta syötetään patruuna kallioporakoneeseen kytketyn ensimmäisen poraustyökalun syöttöaukkoon 20 ja edelleen paineistetun veden avulla poraustyökalussa olevaa kanavaa pitkin porakruunulle ja edelleen porareiän pohjalle.

Kuvioissa keksinnön eräitä suoritusmuotoja on esitetty selvyyden vuoksi yksinkertaistettuna. Samankaltaiset osat on merkitty kuvioissa samoilla viitenumeroilla.

25 Keksinnön yksityiskohtainen selostus

Kuviossa 1 esitetty kallioporauslaite 1 käsittää liikuteltavan alustan 2, kolme porauspuomia 3a-3c sekä porausyksiköt 4a-4c kussakin poraus-puomissa. Porausyksikkö 4 käsittää ainakin syöttöpalkin 5, kallioporakoneen 6, syöttölaitteen 5a kallioporakoneen 6 liikuttamiseksi syöttöpalkilla syöttösuun-30 taan A ja paluusuuntaan B, sekä edelleen kallioporakoneeseen 6 kytketyn poraustyökalun 7 ja syöttöpalkin 5 etuosassa olevan etuohjaimen 8, jonka läpi poraustyökalu 7 on sovitettu. Poraustyökalu 7 voi käsittää yhden tai useamman poratangon 9 sekä porakruunun 10 työkalun uloimmassa päässä. Vaihtoehtoisesti poraustyökalu 7 voi olla ns. kiintokanki, jonka uloin pää on varustettu 35 teräpaloilla tai vastaavilla. Kallioporakone 6 voi olla iskevä porakone, jossa on 4 iskulaite iskupulssien muodostamiseksi poraustyökaluun ja johtamiseksi edelleen työkalun avulla kallioon tai vastaavaan louhittavaan materiaaliin 11. Iskevä kallioporakone voi käsittää pyörityslaitteen poraustyökalun kääntämiseksi pituusakselinsa ympäri. Vaihtoehtoisesti kallioporakone voi olla ei-iskevä, jol-5 loin poraus tapahtuu pelkästään pyöritysliikkeen avulla. Keksinnön ydinajatuksen kannalta ei ole olennaista merkitystä sillä, millä poraustekniikalla porareikä on porattu. Pienpanoslouhinnassa käytettävät patruunat voidaan syöttää alustalla 2 olevasta patruunamakasiinista 12 syöttökanavaa 13 pitkin patruunan-syöttöasemaan 14, ja edelleen poraustangossa 9 olevaa kanavaa 15 pitkin 10 porareikään 16, kuten kuviossa 2 on esitetty. Vaihtoehtoisesti voi patruunama-kasiini 12c sijaita porausyksikön 4 yhteydessä.

Kuviossa 2 on esitetty pienpanoslouhinnan periaate. Kallioon 17 porataan kailioporakoneen 6 ja siihen kytketyn työkalun 7 avulla porareikä 16 normaaliin tapaan. Kun poraus on valmis, voidaan työkalua 7 vetää paluu-15 suunnassa B etäisyyden verran poispäin porareiän 16 pohjasta. Työkalu pidetään kuitenkin porareiässä. Tämän jälkeen voidaan patruunamakasiinista 12 tai vastaavasta syöttää patruuna P syöttöpalkilla 5 olevaan syöttöasemaan 14, joka on yhteydessä työkalussa 7 olevaan pituussuuntaiseen kanavaan 15. Patruunan P syöttäminen voi tapahtua paineväliaineen, kuten paineistetun veden 20 tai ilman avulla, tai vaihtoehtoisesti voidaan käyttää jopa sopivaa työnnintä kuten esimerkiksi vaijeria. Kun yksi tai useampi patruuna P on saatu syötettyä porakruunun 10 ja porareiän pohjan väliseen tilaan, voidaan suorittaa porareiän pohjan tiivistys syöttämällä vettä kanavasta 15. Tiivistysvesi V täyttää porareiässä olevat halkeamat, jolloin patruunan P aikaansaama paine pysyy pa-25 remmin porareiässä parantaen siten kiven rikkomista. Lisäksi tiivistysvesi V toimii väliaineena, joka välittää patruunan P aikaansaaman painevaikutuksen kiveen. Työkalu 7 voidaan pitää porareiässä 16 patruunan laukaisun ajan, jolloin työkalu 7 toimii porareiän suun täytteenä (stemming) ja estää patruunan P aikaansaaman paineen karkaamisen ulos porareiästä 16.

30 Kun patruunan P syöttö on tehty ja porareikä 16 on tiivistetty, voi daan patruuna P laukaista antamalla laukaisuheräte laukaisulaitteen 18 tai vastaavan avulla. Patruunassa P voi olla paineherkkä laukaisin, jolloin se voidaan laukaista antamalla laukaisulaitteen 18 avulla paineimpulssi patruunan ympärillä olevaan täyteveteen V. Toisaalta laukaisulaite 18 voi antaa poraus-35 työkalun 7 välityksellä mekaanisen herätteen patruunan P laukaisimelle, tai laukaisin voi olla sähkömagneettisten aaltojen tai impulssien avulla laukaista- 5 va. Laukaisulaite 18 voi olla sovitettuna porausyksikköön 4. Mikäli käytetään sähkömagneettisia aaltoja laukaisuun, voi laukaisulaite 18 olla porausyksikön ulkopuolella ja laukaisu voi tapahtua kauko-ohjatusti, esimerkiksi kallionpo-rauslaitteen 1 hytistä.

5 Kuviossa 3 on esitetty voimakkaasti yksinkertaistettuna eräs po- rausyksikkö 4, jossa kallioporakoneen 6 etupuolelle, syöttösuunnassa A tarkasteltuna, on sovitettu kallioporakoneen 6 suhteen erillinen patruunansyöttö-asema 14, joka on oma fyysinen yksikkö. Kallioporakone 6 voi olla sovitettu syöttöpalkille 5 liikuteltavasti ensimmäisen kelkan 19a avulla ja patruunansyöt-10 töasema 14 voi puolestaan olla sovitettu syöttöpalkille 5 liikuteltavasti toisen kelkan 19b avulla. Perusrakenteen omaavan kallioporakoneen 6 poraniskaksi 20 voidaan sovittaa normaalia pidempi poraniska, joka ulottuu syöttöasemaan 14 saakka. Tällöin työkalun 7 ja poraniskan 20 välinen liitos 21 sijaitsee syöt-töaseman 14 etupuolella. Poraniskassa 20 on ainakin syöttöaseman 14 koh-15 dalla aksiaalisuuntainen kanava 22, joka on yhteydessä työkalussa 7 olevaan kanavaan 15. Lisäksi on poraniskassa 20 ainakin yksi poikkisuuntainen syöttö-aukko 23, jonka kautta kanava 22 on yhteydessä syöttöaseman 14 syöttö-pesään 24 ja edelleen syöttöasemaan 14 yhteydessä olevaan syöttökanavaan 13. Tällöin syöttökanavasta 13 syötettävä patruuna P, voi siirtyä syöttöaseman 20 14 syöttöpesässä 24 olevien syöttöelimien 25 ohjaamana syöttöaukon 23 läpi poraniskan 20 kanavaan 22 ja edelleen työkalun 7 kanavaa 15 pitkin pora-reikään. Syöttöelin 25 voi olla esimerkiksi jousielimellä 26, paineväliaineella tai vastaavalla toimiva toimielin, joka siirtää patruunan P porauslinjaan nähden poikkisuunnassa syöttöaukolle 23. Edelleen voi syöttöasema 14 käsittää tiivis-25 tyselimet 27, joiden avulla poraniska 20 voidaan tiivistää syöttöasemaan 14. Tällöin syöttökanavasta 13 ja/tai kallioporakoneelta 6 syötettävän huuhteluveden, patruunoiden P syötössä käytettävän veden, tiivistysveden V tai vastaavan paineväliaineen syöttö on hallittua. Syöttöasema 14 voidaan toki konstruoida muullakin tavoin, kuin kuviossa 3 on esimerkin vuoksi esitetty.

30 Kuviossa 4 on esitetty voimakkaasti yksinkertaistettuna eräs toinen kallionporausyksikkö 4, joka poikkeaa kuviossa 3 esitetystä ainakin niin, että siinä kallioporakone 6 ja syöttöasema 14 ovat sovitetut samalle kelkalle 19. Edelleen on kailioporakoneeseen 6 kiinnitetty normaali poraniska 20 ja sen jatkeelle työkalu 7. Työkalun 7 kallioporakoneen 6 puoleisen pään osuudella 35 on ainakin yksi syöttöaukko 23, joka ulottuu työkalun 7 ulkopinnasta kanavaan 15, jolloin sen läpi voidaan syöttää patruuna P. Syöttöaukko 23 on syöttöase- 6 man 14 kohdalla. Työkalu 7 voi käsittää yhden tai useampia poratankoja 28a, 28b, joista kallioporakoneen 6 puoleisin ensimmäinen poratanko 28a on varustettu syöttöaukolla 23.

Kuviossa 4 on vielä esitetty katkoviivalla 29 kanava, joka voi ulottua 5 kallioporakoneen 6 iskuelementin läpi, ja jota kanavaa tai sen läpi sovitettua putkea pitkin voidaan syöttää vettä poraniskalle 20 patruunoiden P syöttämiseksi porareikään. Tämän niin sanotun pillihuuhtelun sijaan voidaan vettä syöttää poraniskassa 20 oleviin huuhtelukanaviin, syöttökanavan 13 kautta tai syöttöasemaan 14 yhteydessä olevasta kanavasta 30. Kanavasta 30 voidaan 10 syöttää käyttövoima myös paineväliainetoimiselle syöttöelimelle 25.

Mainittakoon, että syöttöaseman 14 ei tarvitse välttämättä olla kuvioissa 3 ja 4 esitetyllä tavalla etäisyyden päässä kallioporakoneesta 6, vaan syöttöasema 14 voi olla sovitettu vasten kallioporakoneen 6 etuosaa. Vielä eräs mahdollisuus on se, että syöttöasema on sovitettu kallioporakoneen taka-15 puolelle, jolloin patruunat syötetään kuviossa 4 esitetyn kaltaista kanavaa 29 pitkin kallioporakoneen läpi poraniskalle ja edelleen työkalun kanavaa pitkin porareikään.

Joissain tapauksissa tässä hakemuksessa esitettyjä piirteitä voidaan käyttää sellaisenaan, muista piirteistä huolimatta. Toisaalta tässä hake-20 muksessa esitettyjä piirteitä voidaan tarvittaessa yhdistellä erilaisten kombinaatioiden muodostamiseksi.

Piirustukset ja niihin liittyvä selitys on tarkoitettu vain havainnollistamaan keksinnön ajatusta. Yksityiskohdiltaan keksintö voi vaihdella patenttivaatimusten puitteissa.

Claims (7)

1. Menetelmä pienpanoslouhintaan, jossa menetelmässä: suoritetaan louhinta kallionporausyksiköllä (4), johon kuuluu ainakin syöttöpalkki (5), syöttölaite (5a), kallioporakone (6) ja poraustyökalu (7); 5 porataan kallioporakoneella (6) porareikä (16) louhittavaan materi aaliin (11); pidetään porauksen jälkeen kallioporakone (6) poratun porareiän (16) suunnassa; syötetään porauksen jälkeen porareikään (16) ainakin yksi pon-10 neainepanoksen käsittävä patruuna (P) poraustyökalussa (7) olevaa ainakin yhtä kanavaa (15) pitkin; syötetään patruuna patruunansyöttöasemasta (14) poraustyökalun kanavaan (15); tiivistetään porareikä (16); ja 15 laukaistaan patruuna (P), jolloin porareikään (16) muodostuu suuri kaasun paine, joka aikaansaa säröilyä louhittavaan materiaaliin (11), tunnettu siitä, että syötetään patruuna (P) poraustyökalun kanavaan (15) kallioporako-neen (6) suhteen erillisestä patruunansyöttöasemasta (14).

2. Kallionporausyksikkö pienpanoslouhintaan, joka porausyksikkö (4) käsittää: syöttöpalkin (5); kallioporakoneen (6), syöttölaitteen (5a), jolla kallioporakone (6) on liikuteltavissa syöttö-25 palkilla (5) syöttösuunnassa (A) ja paluusuunnassa (B); poraustyökalun (7), joka on kytketty kallioporakoneeseen (6) ja joka käsittää ainakin yhden pituussuuntaisen kanavan (15); sekä patruunansyöttöaseman (14), jonka avulla ponneainepanoksen käsittävä patruuna (P) on syötettävissä poraustyökalulle (7) ja sen kanavaa (15) 30 pitkin porareikään (16); tunnettu siitä, että patruunansyöttöasema (14) on kallioporakoneen (6) suhteen erillinen yksikkö.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen porausyksikkö, tunnettu sii- 35 tä, että erillinen patruunansyöttöasema (14) on sovitettu syöttöpalkille (5) kallioporakoneen (6) etupuolelle.

4. Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukainen porausyksikkö, tunnet- t u siitä, 5 että kallioporakone (6) ja patruunansyöttöasema (14) ovat sovitetut syöttöpalkilla (5) samalle kelkalle (9).

5. Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukainen porausyksikkö, tunnet- t u siitä, että kallioporakone (6) on sovitettu syöttöpalkilla (5) ensimmäiselle 10 kelkalle (9a) ja patruunansyöttöasema (14) on sovitettu syöttöpalkilla (5) toiselle kelkalle (9b).

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 2-5 mukainen porausyksikkö, t u n n e 11 u siitä, että kallioporakoneeseen (6) on sovitettu pidennetty poraniska (20), 15 joka ulottuu kallioporakoneen (6) etupuolelle sovitettuun erilliseen syöttöase-maan (14) saakka, ja jonka poraniskan (20) ainakin poraustyökalun (9) puoleinen osa käsittää pituussuuntaisen kanavan (22); ja että pidennetty poraniska (20) käsittää ainakin yhden syöttöaukon (23) patruunoiden (P) syöttämiseksi patruunansyöttöasemasta (14) poraniskan 20 (20) kanavaan (22) ja edelleen poraniskaan (20) kytketyn poraustyökalun (9) kanavaan (15).

7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 2-5 mukainen porausyksikkö, t u n n e 11 u siitä, että kallioporakoneen (6) poraniskaan (20) sovitettu poraustyökalu 25 (7) käsittää patruunansyöttöaseman (14) kohdalla olevan ainakin yhden syöt töaukon (23) patruunoiden (P) syöttämiseksi patruunansyöttöasemasta (14) poraustyökalun (7) kanavaan (15).