FI64438B

FI64438B - FOERFARANDE FOER SPJAELKNING AV STEN

Info

Publication number: FI64438B
Application number: FI811740A
Authority: FI
Inventors: Hannu Paasonen
Original assignee: Tampella Oy Ab
Priority date: 1981-06-04
Filing date: 1981-06-04
Publication date: 1983-07-29
Also published as: DE3219618A1; NO821852L; GB2099885B; GB2099885A; AU8431482A; ES520669A0; SE455956B; FR2507245A1; IT8221685A0; CA1187474A; FR2507245B1; JPS5841189A; IT1151450B; SE8203368L; JPS6145033B2; FI64438C; DE3219618C2; ES8403564A1; AU556541B2

Description

/ 64438/ 64438

Menetelmä kiven lohkomista varten Tämän keksinnön kohteena on menetelmä kiven lohkomi-5 seksi, jonka menetelmän mukaisesti kiveen porataan reikä, reikään asetetaan lohkomissauva, joka on varustettu säteet-täisesti laajennettavissa olevalla kimmoisalla puristuskap-paleella, ja puristuskappaletta laajennetaan voimakäyttöi-sesti kiven murtolujuuden ylittävän puristusvoiman kohdis-10 tamiseksi reiän seinämään.The present invention relates to a method for cutting a stone, in which a hole is drilled in the stone, a cutting rod provided with a radially expandable resilient pressing piece is inserted into the hole, and the pressing piece is force-expanded to the breaking strength of the stone. -10 to make a hole in the wall.

Tässä yhteydessä tarkoitetaan sanalla "kivi" lähinnä itse kiviainetta tai muuta sen kaltaista materiaalia ja keksinnön mukainen menetelmä onkin tarkoitettu peittämään ei ainoastaan irtokivien ja louhittujen kivenlohkareiden lohko-15 mistä vaan myös kallion louhimista.In this context, the word "stone" refers mainly to the rock material itself or to a similar material, and the method according to the invention is intended to cover not only the block-15 of loose stones and excavated boulders, but also the excavation of rock.

Räjäyttämällä suoritettavaan lohkomiseen ja louhimiseen liittyvien epäkohtien välttämiseksi on kehitetty eräitä menetelmiä ja työkaluja, jotka perustuvat kiven rikkomiseen mekaanisin keinoin paineväliainetta hyväksikäyttäen.In order to avoid the disadvantages associated with blasting and excavation, some methods and tools have been developed based on the breaking of a stone by mechanical means using a pressure medium.

20 Saksalaisesta kuulutusjulkaisusta 1 294 305 on aikai semmin tunnettu paineilmalla toimiva lohkomislaite, jossa kiveen porattuun reikään työnnettävänä lohkomissauvana on joustava letku, joka on toisesta päästään liitetty paine-ilmasäiliöön ja toisesta päästään on varustettu venttiilil-25 lä, joka on varmistussokalla viritetty sulkuasentoon. Paineen noustessa joustavassa letkussa laajenee se säteettäi-sesti ulospäin, niin että letku painautuu porausreiän seinää vasten ja samalla tiivistää reiän ja kohdistaa kiveen esipuristuspaineen. Kun paine on noussut riittävän korkeal-30 le, murtuu venttiilin varmistussokka, jolloin venttiilin sä-teettäisesti suunnatuista rei'istä syöksyy porausreikään il-masuihkuja, joiden aikaansaama paineimpulssi yhdessä esipuristuspaineen kanssa rikkoo kiven.20 German Offenlegungsschrift No. 1,294,305 discloses a pneumatic blocking device in which a blocking rod inserted into a hole drilled in a rock has a flexible hose connected at one end to a compressed air tank and at the other end provided with a valve shut-off valve. As the pressure in the flexible hose increases, it expands radially outwards so that the hose presses against the wall of the borehole and at the same time seals the hole and applies pre-compression pressure to the rock. When the pressure has risen high enough to 30, the safety pin of the valve breaks, whereby air jets are ejected from the radially oriented holes of the valve, the pressure impulse of which together with the pre-compression pressure breaks the stone.

Tällaisen lohkomismenetelmän epäkohtana on kuitenkin 35 se, että kehitetty äkillinen paineimpulssi aikaansaa räjähdykseen verrattavan lohkeamisen, jolloin herkästi sinkoutuu kiven osasia ympäristöön, eikä lohkeaminen aina tapahdu riittävän hallitusti.However, the disadvantage of such a splitting method is that the sudden pressure pulse generated causes splitting comparable to an explosion, whereby particles of rock are easily ejected into the environment, and the splitting does not always take place in a sufficiently controlled manner.

2 644382 64438

Ruotsalaisesta kuulutusjulkaisusta 401 706 on tunnettu hydraulikäyttöinen mekaaninen kiila, jossa lohkomissau-vana on kaksi kiilamaista leukaa ja niiden välinen liikuteltava kiila. Hvdraulisylinteri työntää kiilaa leukojen 5 väliin, jolloin leukojen aiheuttama puristus rikkoo kiven.Swedish publication 401 706 discloses a hydraulically driven mechanical wedge in which the blocking bar has two wedge-shaped jaws and a movable wedge between them. The hydraulic cylinder pushes the wedge between the jaws 5, whereby the pressure caused by the jaws breaks the stone.

Tällaisen lohkomismenetelmän epäkohtana on se, että porausreiän seinän ollessa epätasainen syntyy jäykkien leukojen ja reiän seinän välille pistemäisiä voimia, jotka pirstoavat kiven hallitsemattomasti.The disadvantage of such a blocking method is that when the borehole wall is uneven, point forces are generated between the rigid jaws and the hole wall, which fragment the stone uncontrollably.

10 DE-patenttijulkaisusta 850 284 on tunnettu tiiviste- rakenne nestemäisten aineiden ruiskuttamiseksi tarkoitettua laitetta varten. Tiivisterakenteeseen kuuluu kumiholkki, jota puristetaan kokoon aksiaalisesta, jolloin holkki laajenee säteen suunnassa. Kumiholkin tehtävänä on vain toimia 15 tiivistävänä muhvina.10 Patent patent 850 284 discloses a sealing structure for a device for injecting liquid substances. The sealing structure includes a rubber sleeve which is compressed axially, whereby the sleeve expands in the radial direction. The function of the rubber sleeve is only to act as 15 sealing sleeves.

Tämän keksinnön tarkoituksena on aikaansaada menetelmä, joka poistaa edellä mainitut epäkohdat ja joka mahdollistaa lohkomisen tarkan hallitsemisen. Tämä tarkoitus saavutetaan keksinnön mukaisella menetelmällä, jolle on tun-20 nusomaista se, että puristuskappaletta laajennetaan säteet-täisesti painamalla puristuskappaletta aksiaalisesti kokoon reiässä.The object of the present invention is to provide a method which eliminates the above-mentioned drawbacks and which enables precise control of the blocking. This object is achieved by the method according to the invention, which is characterized in that the pressing piece is expanded radially by pressing the pressing piece axially in the hole.

Keksinnön mukaisesti aikaansaadaan lohkomismenetelmä, jossa porausreikään aikaansaadaan sen mahdollisesta epäta-25 saisuudesta huolimatta tasaisesti jakautunut puristusvaiku-tus, koska kimmoisaa ainetta oleva puristuskappale pystyy mukautumaan porausreiän seinän epätasaisuuksien mukaan. Pu-ristusvaikutus on nostettavissa tasaisesti kiven murtumiseen asti, koska puristusvaikutus aikaansaadaan kimmoisan puris-30 tuskappaleen säteettäisen laajenemisen seurauksena, kun puristuskappaletta painetaan yhä enemmän aksiaalisesti kokoon reiässä. Täten ei tapahdu mitään äkillistä, ylisuurta voi-manpurkausta, joka voisi johtaa kivien osasten sinkoutumi-seen ympäristöön ja hallitsemattomaan lohkeamiseen.According to the invention, there is provided a cleavage method in which, despite its possible irregularity, a uniformly distributed pressing effect is provided in the borehole, since the pressing body of resilient material is able to adapt to the irregularities of the borehole wall. The compression effect can be increased evenly until the stone breaks, because the compression effect is obtained as a result of the radial expansion of the resilient compression piece 30 as the compression member is increasingly compressed axially in the hole. Thus, no sudden, excessive burst of force occurs that could result in the throwing of rock particles into the environment and uncontrolled splitting.

35 Keksintöä selitetään tarkemmin seuraavassa viitaten oheiseen piirustukseen, jossaThe invention will be explained in more detail below with reference to the accompanying drawing, in which

VV

] 3 64438 kuviot 1 ja 2 esittävät keksinnön mukaisen lohkomis-menetelmän toteuttamiseksi kehitettyä työkalua osittaisena aksiaalileikkauksena porausreikään asennettuna ennen lohkomista ja vastaavasti lohkomisen jälkeen. Kuvio 3 esittää 5 usean työkalun kytkemistä samaan painelähteeseen.] 3 64438 Figures 1 and 2 show a tool developed for carrying out the splitting method according to the invention in partial axial section mounted in a borehole before splitting and after splitting, respectively. Figure 3 shows the connection of several tools to the same pressure source.

Kuvioissa 1 ja 2 esitetty lohkomistyökalu käsittää pääosiltaan lohkomissauvan 1 ja siihen kiinnitetyn hydrauli-sylinterin 2. Hydraulisylinterin tilalla voidaan käyttää jotakin muuta yleisesti tunnettua voimalaitetta.The splitting tool shown in Figures 1 and 2 essentially comprises a splitting rod 1 and a hydraulic cylinder 2 attached thereto. Instead of a hydraulic cylinder, another generally known power device can be used.

10 Lohkomissauva 1 käsittää lieriömäisen tangon 3, jonka toisessa päässä on tankoa laajempi kanta 4 ja putki 5, jonka läpi tanko 3 ulottuu liukuvasti pienellä välyksellä sekä holkkimainen puristuskappale 6, joka sijaitsee kannan 4 ja putken 5 välissä ja jonka läpi tanko 3 ulottuu. Kanta 4 muo-15 dostaa rengasmaisen tukipinnan 4a, joka painautuu puristus-kappaleen toista päätypintaa vasten, ja putki 5 muodostaa tukipinnan 5a, joka painautuu kappaleen toista päätypintaa vasten. Kanta 4, putki 5 ja kappale 6 muodostavat lepotilassa lieriömäisen pinnan, jonka halkaisija on hiukan pienempi 20 kuin rikottavaan kiveen 7 poratun reiän 8 halkaisija.The cleavage rod 1 comprises a cylindrical rod 3 with a base 4 wider than the rod at one end and a tube 5 through which the rod 3 slidably extends with a small clearance, and a sleeve-like clamping piece 6 located between the base 4 and the tube 5 and through which the rod 3 extends. The base 4 forms an annular support surface 4a which presses against the second end surface of the pressing body, and the tube 5 forms a support surface 5a which presses against the second end surface of the body. The base 4, the pipe 5 and the body 6 form a cylindrical surface at rest, the diameter of which is slightly smaller than the diameter of the hole 8 drilled in the stone 7 to be broken.

Hydraulisylinteriin 2 kuuluu runko 9, joka on jäykästi kiinnitetty em. putkeen 5, ja mäntä 10, joka on jäykästi kiinnitetty tankoon 3. Sylinteritila 11 on yhdistetty putkella 12 tavanomaisen käyttöventtiilin 13 kautta painenesteläh-25 teeseen 14.The hydraulic cylinder 2 comprises a body 9 rigidly attached to the above-mentioned pipe 5 and a piston 10 rigidly attached to the rod 3. The cylinder space 11 is connected by a pipe 12 via a conventional operating valve 13 to a pressure fluid source 14.

Puristuskappale 6 on valmistettu sellaisesta kimmoisasta aineesta, että kappale voi muuttaa muotoaan, mutta ei olennaisesti puristu tilavuudeltaan kokoon, kun se joutuu ulkopuolisten voimien kokoonpainamaksi. Sopivia aineita ovat 30 esim. erilaiset kumilaadut ja polyuretaani.The compression body 6 is made of such a resilient material that the body can deform, but is not substantially compressed in volume when it is compressed by external forces. Suitable materials are, for example, various rubber grades and polyurethane.

Lohkomistyökalua käytetään seuraavalla tavalla:The blocking tool is used as follows:

Työkalun sauva 1 työnnetään lohkottavaan kiveen porattuun reikään, niin että puristuskappale 6 tulee sijaitsemaan kokonaisuudessaan reiän sisällä. Tämän jälkeen kytketään hvd-35 raulinen paine sylinteritilaan 11, jolloin mäntä liikkuu ylöspäin rungon suhteen ja työntää tankoa 3 vastaavasti ylöspäin putken 5 suhteen. Tämän johdosta tulee puristuskap- 4 64438 pale painetuksi aksiaalisesti kokoon tukipintojen 4a ja 5a välissä, jolloin puristuskappale vastaavasti laajenee sä-teettäisesti ulospäin painautuen tiiviisti porausreiän seinää vasten koko vaippapinnallaan. Hydraulisylinterin vetäes-5 sä tankoa ylöspäin kasvaa säteettäisesti laajenevan puris-tuskappaleen vaikutuksesta kiveen kohdistuva puristuspaine.The tool rod 1 is inserted into a hole drilled in the stone to be cut, so that the pressing piece 6 will be located entirely inside the hole. Thereafter, the raffle pressure hvd-35 is connected to the cylinder space 11, whereby the piston moves upwards with respect to the body and pushes the rod 3 correspondingly upwards with respect to the tube 5. As a result, the press piece 4 64438 is compressed axially between the support surfaces 4a and 5a, whereby the press piece respectively expands radially outwards, pressing tightly against the wall of the borehole over its entire casing surface. As the hydraulic cylinder pulls the rod upwards, the compression pressure on the rock increases due to the radially expanding compression piece.

Kun puristuspaine ylittää kiven murtolujuuden, kivi lohkeaa. Tämän jälkeen poistetaan paine sylinteritilasta, jolloin tanko liikkuu takaisin lähtöasentoonsa kimmoisan puristus-10 kappaleen työntämänä, niin että lohkomissauva on valmis työnnettäväksi seuraavaan porausreikään.When the compressive pressure exceeds the breaking strength of the stone, the stone splits. The pressure is then released from the cylinder space, causing the rod to move back to its initial position by being pushed by the resilient compression-10 body so that the blocking rod is ready to be inserted into the next bore.

Huomataan, että lohkomistyökalu on rakenteeltaan ja toiminnaltaan hyvin yksinkertainen ja että kimmoisan puris-tuskappaleen ansiosta saadaan lohkomistyökalulla kiveen koh-15 distettu puristusvoima jakaantumaan tasaisesti porausreiän koko seinäpinnalle reiän mahdollisista epätasaisuuksista huolimatta, Kiven lohkomiseksi ei käytetä suurempaa voimaa kuin mitä kiven murtolujuus kulloinkin vaatii, joten mitään räjähdyksen tapaista rikkoutumista ei tapahdu, vaan louhinta voi-20 daan tarkasti hallita.It is noted that the blocking tool has a very simple structure and function and that the resilient pressing piece allows the blocking tool to distribute the compressive force applied to the stone evenly over the entire wall surface of the borehole, despite the possible breakage such as an explosion does not occur, but excavation can be precisely controlled.

Kuvion 3 mukaisesti voidaan paineväliainetta käytettäessä kytkeä useita lohkomissauvoja samaan painelähteeseen esimerkiksi tietynmuotoisen lohkareen irrottamiseksi. Kutakin työkalua 1, 2 varten voidaan vielä asentaa virransäätövent-25 tiili 15. Ilman virransäätöventtiiliä kiven murtuessa työkalut laajenevat hieman enemmän sieltä, mistä murtuminen alkaa, aiheuttaen samalla pienen hetkellisen paineen alennuksen muissa työkaluissa. Tämän seurauksena lohkeaminen tapahtuu tavallaan pehmeästi. Virransäätöventtiilejä käytettäessä ei 30 paineen aleneminen vaikuta muihin työkaluihin, vaan niiden puristusvoima pysyy samana ja lohkeaminen tapahtuu voimakkaammin .According to Figure 3, when using a pressure medium, several blocking rods can be connected to the same pressure source, for example to remove a block of a certain shape. For each tool 1, 2, a current control valve-25 brick 15 can also be installed. As a result, the cleavage occurs in a kind of soft way. When using flow control valves, the pressure drop does not affect other tools, but their compressive force remains the same and cracking occurs more strongly.

Piirustus ja siihen liittyvä selitys on tarkoitettu vain havainnollistamaan keksinnön ajatusta. Yksityiskohdil-35 taan voi keksinnön mukainen menetelmä ja työkalu sen soveltamiseksi vaihdella huomattavastikin patenttivaatimusten puitteissa.The drawing and the related explanation are only intended to illustrate the idea of the invention. The details of the method according to the invention and the tool for its application can vary considerably within the scope of the claims.