RU2307934C1

RU2307934C1 - Rock breakage method and device

Info

Publication number: RU2307934C1
Application number: RU2006109422/03A
Authority: RU
Inventors: Николай Георгиевич Кю (RU); Николай Георгиевич Кю
Original assignee: Институт горного дела Сибирского отделения Российской академии наук
Priority date: 2006-03-24
Filing date: 2006-03-24
Publication date: 2007-10-10

Abstract

FIELD: mining, particularly to cut blocks from massifs, road construction in mountainous territories, as well as for building stone and crystalline material production.

SUBSTANCE: method involves drilling blast-holes; filling thereof with non-newtonian liquid; supplying working tools in blast-holes; applying impact pulses to working tools. The working tools are pistons. Impact pulses are created by accelerating rod striking the pistons. Device comprises working tool arranged in blast-hole filled with non-newtonian liquid and means, which applies impact pulses to working tool. The device also has guiding pipe adapted to receive means for impact pulses application to working tool so that the means is concentrically arranged inside the guiding pipe and may slide in longitudinal direction. The means is formed as rod. Working tool is made as piston coaxial to guiding pipe and cooperating with rod end.

EFFECT: increased efficiency of rock cutting due to creation of impact load inside blast-holes and impact application directly to working tools, as well as simplified device structure.

8 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для отбойки блоков от массива, проходки дорог в гористой местности, добычи строительного камня и кристаллического сырья.The invention relates to mining and can be used for breaking blocks from an array, driving roads in mountainous areas, mining building stone and crystalline raw materials.

Известен способ разрушения горных пород по патенту РФ №2079654, кл. Е21С 37/02, опубл. в БИ №14, 1997 г. Он включает бурение шпуров, заполнение их сыпучим или монолитным материалом, который под действием механической нагрузки становится сыпучим, внедрение в сыпучий материал клиньев, к которым прикладывают периодическую ударную нагрузку, таких размеров, чтобы разрыв горной породы происходил в зоне их сходящихся поверхностей.A known method of destruction of rocks according to the patent of the Russian Federation No. 2079654, class. E21C 37/02, publ. in BI No. 14, 1997. It includes drilling holes, filling them with loose or monolithic material, which, under the action of a mechanical load, becomes loose, introducing wedges into which the periodical shock load is applied, which are sized so that the rock breaks into area of their converging surfaces.

В этом способе силовое воздействие осуществляют лишь на стенки шпуров. Поэтому размеры разрыва от каждого из шпуров и, следовательно, эффективность разрушения горной породы оказываются сравнительно небольшими.In this method, the force effect is carried out only on the walls of the holes. Therefore, the size of the gap from each of the holes and, consequently, the efficiency of the destruction of the rock are relatively small.

Наиболее близким по технической сущности и совокупности существенных признаков является способ разрушения горных пород по патенту РФ №2131032, кл. Е21С 37/02, опубл. в БИ №15, 1999 г., включающий бурение шпуров, которые сперва заполняют неньютоновской жидкостью, а затем - сыпучим или монолитным материалом, который под действием механической нагрузки становится сыпучим, и внедрение в сыпучий материал клиньев, к которым прикладывают периодическую ударную нагрузку.The closest in technical essence and the totality of essential features is a method of destruction of rocks according to the patent of the Russian Federation No. 2131032, class. E21C 37/02, publ. in BI No. 15, 1999, which includes drilling holes that are first filled with non-Newtonian fluid, and then with bulk or monolithic material, which, under the action of mechanical loading, becomes bulk, and the introduction of wedges into the bulk material, to which a periodic shock load is applied.

В этом способе перемещение элементов, контактирующих с сыпучим материалом и неньютоновской жидкостью, сопровождается большим трением о стенки шпуров, на преодоление которого затрачивается значительная часть усилия от ударной нагрузки. В длинных шпурах ударная нагрузка передается горной породе через элементы со сравнительно большой суммарной массой, обладающей значительной инерционностью. Если после перемещения клиньев до забоя шпуров не происходит отделение горной породы от массива, то извлечение зажатых с обеих сторон клиньев из шпуров связано с известными трудностями. Все это обуславливает сравнительно низкую эффективность способа.In this method, the movement of elements in contact with bulk material and non-Newtonian fluid is accompanied by large friction against the walls of the holes, to overcome which a significant part of the effort from the impact load is expended. In long boreholes, the shock load is transmitted to the rock through elements with a relatively large total mass with significant inertia. If after moving the wedges to the bottom of the holes there is no separation of the rock from the massif, then the extraction of wedges clamped on both sides of the holes is associated with known difficulties. All this leads to a relatively low efficiency of the method.

Известно устройство для образования направленных трещин в скважинах по патенту РФ №2168018, кл. Е21С 37/06, опубл. в БИ №15, 2001 г., включающее цилиндрический корпус с кольцевым выступом и рабочие органы в виде клиньев на наружной поверхности. В корпусе выполнена, по крайней мере, одна продольная прорезь, в которой установлено кольцо из упругого материала с внешним диаметром большим, чем диаметр скважины.A device for the formation of directed cracks in the wells according to the patent of the Russian Federation No. 2168018, class. E21C 37/06, publ. in BI No. 15, 2001, which includes a cylindrical body with an annular protrusion and working bodies in the form of wedges on the outer surface. At least one longitudinal slot is made in the housing, in which a ring of elastic material with an external diameter larger than the diameter of the well is installed.

Это устройство трудоемко в изготовлении из-за необходимости создания стойких к истиранию и ударным нагрузкам упругих колец, прочность которых должна существенно превышать прочность горных пород. Ударный механизм находится за пределами скважины, что усложняет применение устройства для образования трещин через длинные скважины (требуется большая длина корпуса). Все это обуславливает его низкую эффективность.This device is laborious to manufacture due to the need to create abrasion and shock resistant elastic rings, the strength of which should significantly exceed the strength of the rocks. The impact mechanism is located outside the well, which complicates the use of a device for the formation of cracks through long wells (requires a large body length). All this leads to its low efficiency.

Наиболее близким по технической сущности и совокупности существенных признаков является устройство для образования направленных трещин в скважинах по патенту РФ №2202040, кл. Е21С 37/06, опубл. в БИ №10, 2003 г., включающее цилиндрический корпус и клинья, при этом корпус выполнен в виде трубы из упругого материала, имеющей на внешней поверхности продольные клинья.The closest in technical essence and the set of essential features is a device for the formation of directed cracks in wells according to the patent of the Russian Federation No. 2202040, class. E21C 37/06, publ. in BI No. 10, 2003, which includes a cylindrical body and wedges, while the body is made in the form of a pipe of elastic material having longitudinal wedges on the outer surface.

В этом устройстве ударная нагрузка прикладывается за пределами скважины и передается корпусу через штангу, обладающую сравнительно большой массой и, следовательно, высокой инерционностью. Если при одноразовой подаче устройства в скважину не происходит отделение горной породы от массива, то на извлечение его из скважины затрачивается значительная энергия. Поэтому устройство имеет относительно низкую эффективность.In this device, the shock load is applied outside the well and transmitted to the body through the rod, which has a relatively large mass and, therefore, high inertia. If during a one-time supply of the device to the well, rock does not separate from the massif, considerable energy is expended in extracting it from the well. Therefore, the device has a relatively low efficiency.

Решаемая техническая задача заключается в повышении эффективности разрушения горной породы за счет создания ударных нагрузок внутри шпуров и приложения ударных нагрузок непосредственно к рабочим органам, а также за счет упрощения конструкции устройства.The technical problem to be solved is to increase the efficiency of rock destruction by creating shock loads inside the holes and applying shock loads directly to the working bodies, as well as by simplifying the design of the device.

Задача решается тем, что в способе разрушения горных пород, включающем бурение шпуров, заполнение их неньютоновской жидкостью, подачу в шпуры рабочих органов, к которым прикладывают периодическую ударную нагрузку, согласно предлагаемому техническому решению в качестве рабочих органов используют поршни, а периодическую ударную нагрузку создают нанесением по ним ударов разгоняемой штангой.The problem is solved in that in the method of rock destruction, including drilling holes, filling them with non-Newtonian fluid, feeding working bodies to the holes, to which a periodic shock load is applied, according to the proposed technical solution, pistons are used as working bodies, and a periodic shock load is created by applying on them hits the accelerated barbell.

Использование в качестве рабочих органов поршней позволяет уменьшить длину рабочих органов до значений, исключающих лишь их разворот в шпурах. Создание нагрузки внутри шпуров нанесением по поршням ударов разгоняемой штангой повышает эффективность разрушения потому, что усилие ударной нагрузки передается непосредственно рабочим органам и не расходуется на его передачу через инерционную систему, например штангу, масса которой с удлинением шпуров возрастает.The use of pistons as working bodies makes it possible to reduce the length of working bodies to values that exclude only their turn in holes. The creation of a load inside the boreholes by applying strokes to the accelerated rod by the pistons increases the destruction efficiency because the force of the shock load is transmitted directly to the working bodies and is not expended on its transmission through an inertial system, for example, a rod whose mass increases with elongation of the holes.

Целесообразно шпуры заполнять неньютоновской жидкостью многократно, при этом после каждого заполнения шпуров неньютоновской жидкостью в них подавать по одному поршню, которые извлекать после разрушения горной породы на отдельные части.It is advisable to fill the boreholes with a non-Newtonian fluid repeatedly, and after each filling of the boreholes with a non-Newtonian fluid, one piston should be fed into them, which should be removed after breaking up the rock into separate parts.

Это снижает объем буровых работ (увеличивает размер разрыва от одного шпура) и исключает необходимость извлечения поршней, непосредственно контактирующих с неньютоновской жидкостью и зажатых стенками шпуров.This reduces the amount of drilling work (increases the size of the gap from one hole) and eliminates the need to remove pistons that are in direct contact with non-Newtonian fluid and clamped by the walls of the holes.

Целесообразно разгон штанги осуществлять в режиме свободного падения, что позволяет создавать удары относительно большой мощности (тысячу джоулей и более) без использования специальных ударных машин.It is advisable to accelerate the rod in free fall mode, which allows you to create strikes of relatively high power (a thousand joules or more) without the use of special shock machines.

Задача также решается тем, что устройство для разрушения горных пород, включающее рабочий орган, размещенный в шпуре, заполненном неньютоновской жидкостью, и средство приложения к рабочему органу периодической ударной нагрузки, согласно предлагаемому техническому решению снабжено направляющей трубой, в которую с возможностью продольного перемещения вставлено средство приложения к рабочему органу периодической ударной нагрузки, выполненное в виде штанги, при этом рабочий орган выполнен в виде поршня, установленного соосно с направляющей трубой с возможностью контакта с торцом штанги.The problem is also solved by the fact that the device for the destruction of rocks, including a working body, placed in a hole filled with non-Newtonian fluid, and means for applying to the working body a periodic shock load, according to the proposed technical solution is equipped with a guide tube into which the tool is inserted with the possibility of longitudinal movement applications to the working body of a periodic shock load, made in the form of a rod, while the working body is made in the form of a piston mounted coaxially with the direction conductive pipe to be in contact with the end of the rod.

Такое техническое решение упрощает конструкцию и эксплуатацию устройства и повышает эффективность его работы, так как повышается усилие ударной нагрузки на рабочие органы.Such a technical solution simplifies the design and operation of the device and increases its efficiency, as it increases the impact force on the working bodies.

Целесообразно на боковой поверхности поршня установить вставки, что обеспечивает направленное разрушение горной породы без предварительного создания на стенках шпуров борозд.It is advisable to install inserts on the side surface of the piston, which provides directional destruction of the rock without first creating furrows on the walls of the holes.

Целесообразно устройство снабдить переходной втулкой, надетой на нижний конец направляющей трубы, при этом направляющую трубу закрепить вверху с возможностью отклонения ее нижнего конца.It is advisable to provide the device with a transition sleeve worn on the lower end of the guide pipe, while the guide pipe is fixed at the top with the possibility of rejecting its lower end.

Это позволяет без подъема направляющей трубы отводить ее от шпура для заполнения последнего неньютоновской жидкостью.This allows without lifting the guide pipe to divert it from the hole to fill the latter with non-Newtonian fluid.

Целесообразно устройство снабдить узлом захвата с возможностью контакта его исполнительных органов со штангой через продольные прорези, выполненные в направляющей трубе, для облегчения подъема штанги (не требуется подъемный кран).It is advisable to provide the device with a gripping unit with the possibility of contact of its actuators with the rod through the longitudinal slots made in the guide tube to facilitate the lifting of the rod (no crane is required).

Целесообразно контактирующие со штангой концы исполнительных органов узла захвата выполнить в виде кругов со смещенными относительно центра поворотными осями, расположенными симметрично оси штанги для повышения надежности захвата штанги и упрощения управление ее движением.It is advisable to contact the ends of the actuators of the gripping unit in contact with the rod in the form of circles with rotary axes offset relative to the center, located symmetrically to the axis of the rod to increase the reliability of the capture of the rod and simplify control of its movement.

Сущность технического решения поясняется примером конкретного исполнения и чертежами.The essence of the technical solution is illustrated by an example of a specific design and drawings.

На фиг.1 показана схема разрушения горной породы до образования трещины; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1 после образования трещины; на фиг.3 - схема установки для разрушения горных пород; на фиг.4 - схема узла захвата штанги во время подъема штанги и схема узла фиксации высоты штанги в исходном состоянии; фиг.5 - схема узла захвата штанги в положении, при котором разгоняют штангу в режиме свободного падения, и схема узла фиксации высоты штанги во время его работы.Figure 1 shows a diagram of the destruction of the rock before the formation of cracks; figure 2 is a section aa in figure 1 after the formation of cracks; figure 3 - installation diagram for the destruction of rocks; figure 4 - diagram of the node capture the rod during the lifting of the rod and the diagram of the node fixing the height of the rod in the initial state; 5 is a diagram of a node for capturing the rod in a position in which the rod is accelerated in free fall mode, and a diagram of the node for fixing the height of the rod during its operation.

Способ разрушения горной породы реализуют с помощью устройства того же назначения следующим образом.The method of destruction of the rock is implemented using a device of the same purpose as follows.

Для разрушения горной породы бурят шпур 1 (фиг.1), который заполняют неньютоновской жидкостью 2 (далее жидкость 2). В шпур 1 в качестве рабочих органов подают поршень 3. Ось направляющей трубы 4 (далее труба 4) совмещают с осью шпура 1 с помощью надетой на нее переходной втулки 5 (далее втулка 5), один конец которой вводят в устье шпура 1. Внутри трубы 4 с возможностью продольного перемещения вставляют средство приложения к рабочему органу периодической ударной нагрузки, выполненное в виде штанги 6. Поршень 3 установлен соосно с направляющей трубой 4 с возможностью контакта с торцом штанги 6. Ударная нагрузка (далее нагрузка) через жидкость 2 передается горной породе, от чего в стенках шпура 1 образуется трещина 7 (фиг.2). Ударную нагрузку создают периодически до полного разрушения горной породы (образования трещины 7 нужных размеров). При необходимости ориентации трещины 7 в нужной плоскости в стенках шпура 1 выполняют борозды 8, например, путем установки на боковой поверхности поршня 3 вставок 9. Для удобства управления втулкой 5 к ее боковой поверхности прикреплены ручки 10.To destroy the rock, drill a hole 1 (Fig. 1), which is filled with non-Newtonian fluid 2 (hereinafter, fluid 2). A piston 3 is fed into the hole 1 as working bodies. The axis of the guide pipe 4 (hereinafter the pipe 4) is aligned with the axis of the hole 1 with the adapter sleeve 5 (hereinafter referred to as sleeve 5) put on it, one end of which is introduced into the mouth of the hole 1. Inside the pipe 4 with the possibility of longitudinal movement insert means of application to the working body of a periodic shock load, made in the form of a rod 6. The piston 3 is mounted coaxially with the guide tube 4 with the possibility of contact with the end face of the rod 6. The shock load (hereinafter referred to as load) is transmitted through the fluid 2 to the pore ode, from which a crack 7 forms in the walls of the borehole 1 (Fig. 2). The shock load is created periodically until the rock is completely destroyed (formation of a crack of 7 desired sizes). If necessary, the orientation of the cracks 7 in the desired plane in the walls of the borehole 1 is performed by grooves 8, for example, by installing inserts 9 on the side surface of the piston 3.

Особенность образования трещины 7 жидкостью 2 заключается в том, что связь поршня 3 с разрушаемым объектом через жидкость 2 не является столь жесткой, как при непосредственном контакте с горной породой. Влияние этой особенности возрастает с увеличением длины шпура 1 и размеров трещины 7 и становится существенным, когда совокупность шпура 1, трещины 7 и находящейся в них жидкости 2 начинает проявлять эффект упругого элемента, способного гасить усилие передаваемой через него нагрузки. Для нейтрализации указанного эффекта увеличивают массу ударника и снижают массу элементов, через которые нагрузка передается. В предлагаемом способе нагрузку прикладывают непосредственно (без передаточных элементов) к поршню 3, а в качестве ударника используют штангу 6, массу которой можно увеличивать до нужного значения удлинением или грузом, устанавливаемым на ее свободном конце. Поперечное сечение штанги 6 выбирают из условия минимальной затраты энергии на трение при ее перемещении по шпуру 1, длина которого может достигать десяти и более метров. Устройство для реализации способа в принципе может состоять из двух деталей (поршня 3 и штанги 6). Однако для решения большинства задач по разрушению горной породы нужно, чтобы поршень 3 начинал движение от устья шпура 1, что обуславливает известные трудности нанесения по нему точного удара штангой 6. Поэтому устройство снабжено трубой 4, ось которой совмещена с осью шпура 1.The peculiarity of the formation of cracks 7 by the liquid 2 is that the connection of the piston 3 with the destructible object through the liquid 2 is not as rigid as in direct contact with the rock. The influence of this feature increases with the length of the hole 1 and the size of the crack 7 and becomes significant when the aggregate of the hole 1, crack 7 and the fluid 2 contained in them begins to show the effect of an elastic element that can absorb the force of the load transmitted through it. To neutralize this effect, increase the mass of the drummer and reduce the mass of the elements through which the load is transmitted. In the proposed method, the load is applied directly (without transmission elements) to the piston 3, and a rod 6 is used as a striker, the mass of which can be increased to the desired value by extension or with a load installed on its free end. The cross section of the rod 6 is selected from the condition of minimum energy consumption for friction when it moves along the hole 1, the length of which can reach ten or more meters. A device for implementing the method, in principle, may consist of two parts (piston 3 and rod 6). However, to solve most of the problems of rock destruction, it is necessary that the piston 3 begins to move from the mouth of the hole 1, which causes known difficulties in applying an exact blow to it with the rod 6. Therefore, the device is equipped with a pipe 4, the axis of which is aligned with the axis of the hole 1.

Возможность увеличения размеров трещины 7 (зоны разрушения горной породы) через одиночный шпур 1 повышает эффективность способа за счет снижения объема буровых работ. В свою очередь, размеры трещины 7 определяются объемом поданной в нее жидкости 2. Для повышения объема подаваемой в трещину 7 жидкости 2, следовательно, и эффективности способа, шпур 1 заполняют жидкостью 2 многократно (порциями). После каждого заполнения шпура 1 жидкостью 2 в него подают поршень 3 и перемещают его по шпуру 1 ударами штанги 6 до упора в забой или поршень 3, с помощью которого вытесняли предыдущую порцию жидкости 2. Для исключения трудоемких операций извлечения поршней 3, зажатых горной породой, поршни 3 из шпуров 1 не извлекают до разрушения объекта на отдельные части.The possibility of increasing the size of the crack 7 (zone of destruction of the rock) through a single hole 1 increases the efficiency of the method by reducing the amount of drilling work. In turn, the dimensions of the crack 7 are determined by the volume of liquid 2 fed into it. To increase the volume of liquid 2 supplied to the crack 7, therefore, the efficiency of the method, the hole 1 is filled with liquid 2 many times (in batches). After each filling of the borehole 1 with liquid 2, a piston 3 is fed into it and it is moved along the borehole 1 by striking the rod 6 until it stops in the bottom hole or piston 3, with the help of which the previous portion of liquid 2 was displaced. the pistons 3 from the holes 1 are not removed until the destruction of the object into separate parts.

В предлагаемом способе нагрузка создается разгоном штанги 6 в режиме свободного падения. За счет этого существенно упрощается его техническая реализация, так как отпадает необходимость в применении специальных ударных машин. При этом энергию нагрузки можно регулировать в больших пределах высотой подъема и массой штанги 6.In the proposed method, the load is created by acceleration of the rod 6 in the free fall mode. Due to this, its technical implementation is significantly simplified, since there is no need to use special percussion machines. In this case, the load energy can be regulated to a large extent by the lifting height and the mass of the rod 6.

При выполнении ряда работ, например при добыче строительного камня, требуется, чтобы разрушение горной породы происходило по заданным плоскостям. Для этого на стенках шпуров 1 наносят борозды 8 по заданным линиям. В предлагаемом способе предусмотрена возможность совмещения операции нанесения продольных борозд 8 на стенки шпура 1 и вытеснения из него жидкости 2 в трещину 7. Достигается это тем, что на боковой поверхности поршня 3 устанавливают вставки 9. При этом отметим, что если заполнение шпура 1 жидкостью 2 осуществляют многократно, то вставки 9 устанавливают только на первом поршне 3.When performing a number of works, for example, in the extraction of building stone, it is required that the destruction of the rock occur along predetermined planes. To do this, on the walls of the holes 1 put furrows 8 along predetermined lines. In the proposed method, it is possible to combine the operation of applying longitudinal grooves 8 to the walls of the borehole 1 and forcing liquid 2 out of it into the crack 7. This is achieved by the fact that inserts 9 are installed on the side surface of the piston 3. Moreover, we note that if filling the borehole 1 with liquid 2 carried out repeatedly, the insert 9 is installed only on the first piston 3.

Длина штанги 6 должна быть не меньше длины шпура 1 (поршень 3 перемещают до упора в забой шпура 1). При длине штанги 6 десять и более метров требуются соответствующий подъемный механизм, например подъемный кран. Однако применение подъемного крана экономически не всегда оправдано. Поэтому для разрушения горной породы через длинные шпуры 1 предполагается использовать сравнительно простую установку (фиг.3), состоящую из стойки 10, закрепленной на платформе 11, которая снабжена колесами 12 и 13 для перемещения и опорами 14 (технологическими башмаками) для установки в нужной плоскости. К верхнему концу стойки 10 прикреплены две вертикальные параллельные пластины 15, между которыми установлена посредством шарнирного соединения втулка 16, через которую пропущена труба 4. Чтобы трубу 4 можно было легко отводить в сторону без поднятия, на ее нижний конец надета втулка 5 с ручками 17. Один конец втулки 5 вставлен в устье шпура 1. С помощью ручек 17 втулку 5 приподнимают (при этом труба 4 остается неподвижной) и вместе с трубой 4 отводят в сторону, обеспечивая тем самым доступ к устью шпура 1 для подачи в него жидкости 2 и поршней 3.The length of the rod 6 should be not less than the length of the hole 1 (the piston 3 is moved all the way to the bottom of the hole 1). With a bar length of 6 ten meters or more, an appropriate lifting mechanism, such as a crane, is required. However, the use of a crane is not always economically justified. Therefore, to destroy the rock through long holes 1, it is supposed to use a relatively simple installation (Fig. 3), consisting of a stand 10 mounted on a platform 11, which is equipped with wheels 12 and 13 for movement and supports 14 (technological shoes) for installation in the desired plane . Two vertical parallel plates 15 are attached to the upper end of the strut 10, between which a sleeve 16 is mounted by means of a swivel, through which the pipe 4 is passed. To allow the pipe 4 to be easily pulled to the side without lifting, a sleeve 5 with handles 17 is put on its lower end. One end of the sleeve 5 is inserted into the mouth of the bore hole 1. Using the handles 17, the sleeve 5 is lifted (while the pipe 4 remains stationary) and together with the pipe 4 is taken to the side, thereby providing access to the mouth of the hole 1 to supply fluid 2 and pistons 3.

Для подъема штанги 6 на нужную высоту в трубе 4 (фиг.4) выполнены продольные прорези 18 (далее прорези 18), через которые штангу 6 скрепляют с узлом 19 захвата (далее узел 19), подсоединенным с помощью троса 20 к лебедке 21 (фиг.3). На трубе 4 установлен также узел 22 фиксации высоты подъема штанги 6 (далее узел 22) и концевой переключатель 23 (далее переключатель 23) вращения лебедки 21.To raise the rod 6 to the desired height in the pipe 4 (Fig. 4), longitudinal slots 18 (hereinafter, the slots 18) are made, through which the rod 6 is fastened to the gripping unit 19 (hereinafter, the node 19) connected via a cable 20 to the winch 21 (Fig. .3). The pipe 4 also has a node 22 for fixing the height of the lifting rod 6 (hereinafter node 22) and a limit switch 23 (hereinafter switch 23) of rotation of the winch 21.

Узел 19 (фиг.4 и 5) состоит из рычагов 24, каждый из которых оканчивается кругом 25 с поворотной осью 26 (далее ось 26), смещенной относительно центра круга 25, тяг 27, соединенных с рычагами 24 шарнирно, и втулок 28 и 29, надетых на трубу 4. Нижний конец втулки 28 соединен шарнирно с тягами 27, а верхний конец втулки 29 - с рычагами 24 также шарнирно (с помощью осей 26). При этом оси 26 расположены симметрично оси штанги 6. Круги 25 могут контактировать со штангой 6 через прорези 18 в трубе 4. Из-за смещения осей 26 относительно центров кругов 25 при движении свободных концов рычагов 24 вверх (относительно осей 26) круги 25 (фиг.4) придавливаются к штанге 6 и захватывают ее. При движении свободных концов рычагов 24 вниз (фиг.5) круги 25 отходят от штанги 6 и освобождают ее от захвата. Движение свободных концов рычагов 24 вверх происходит при подъеме втулки 28, которая связана с рычагами 24 тягами 27. Когда свободные концы рычагов 24 доходят до втулки 17 и начинают упираться в ее торец, дальнейший подъем втулки 28 приводит к повороту кругов 25 в направлении, в котором они отходят от штанги 6 и освобождают ее от захвата. Втулка 17 имеет не менее одного внутреннего кольцевого выступа (на фиг.4 не обозначен), на котором установлен еще один концевой переключатель 30 направления вращения лебедки 21 (далее переключатель 30), связанной с втулкой 28 тросами 20. Переключатель 30 срабатывает от контакта с ним втулки 28, когда штанга 6 освобождена от захвата рычагами 24 (фиг.5). При срабатывании переключателя 30 подъем втулки 28 прекращается (лебедка 21 перестает вращаться), и спустя время, необходимое для падения штанги 6 и удара о поршень 3, втулка 28 начинает опускаться из-за изменения направления вращения лебедки 21. Задержка времени начала вращения лебедки 21 в противоположном направлении после ее остановки задается, исходя из высоты падения штанги 6, и обеспечивается известной в электротехнике схемой, которая на фигурах не показана. Отметим, что при опускании втулки 28 круги 25 стремятся повернуться в направлении, в котором штанга 6 освобождается от захвата. Поэтому, несмотря на втулку 29, вес которой способствует захвату штанги 6, узел 19 опускается без ощутимых скачков. Когда узел 19 опускается до контакта втулки 29 с переключателем 23, изменяется направление вращения лебедки 21, и узел 19 вместе со штангой 6 поднимается. В результате штанга 6 периодически поднимается на высоту, обусловленную расстоянием между переключателями 23 и 30, с которой сбрасывается и ударяется о поршень 3. От этого в жидкости 2 создается давление, достаточное для образования и развития трещины 7.The node 19 (Figs. 4 and 5) consists of levers 24, each of which ends in a circle 25 with a rotary axis 26 (hereinafter axis 26), offset from the center of the circle 25, rods 27, pivotally connected to the levers 24, and bushings 28 and 29 worn on the pipe 4. The lower end of the sleeve 28 is pivotally connected to the rods 27, and the upper end of the sleeve 29 to the levers 24 is also pivotally (using the axes 26). In this case, the axles 26 are located symmetrically to the axis of the rod 6. The circles 25 can contact the rod 6 through the slots 18 in the pipe 4. Due to the displacement of the axes 26 relative to the centers of the circles 25 when the free ends of the levers 24 are upward (relative to the axes 26) circles 25 (FIG. .4) are pressed to the bar 6 and grab it. With the movement of the free ends of the levers 24 down (Fig. 5), the circles 25 move away from the rod 6 and release it from gripping. The movement of the free ends of the levers 24 up occurs when the sleeve 28 is raised, which is connected to the levers 24 by the rods 27. When the free ends of the levers 24 reach the sleeve 17 and begin to abut against its end, further raising of the sleeve 28 leads to the rotation of the circles 25 in the direction in which they move away from the rod 6 and release it from capture. The sleeve 17 has at least one inner annular protrusion (not indicated in FIG. 4), on which there is another limit switch 30 for the direction of rotation of the winch 21 (hereinafter the switch 30) connected to the sleeve 28 by the cables 20. The switch 30 is activated by contact with it the sleeve 28, when the rod 6 is released from capture by levers 24 (figure 5). When the switch 30 is activated, the raising of the sleeve 28 stops (the winch 21 stops rotating), and after the time required to drop the rod 6 and hit the piston 3, the sleeve 28 starts to lower due to a change in the direction of rotation of the winch 21. The delay in the start of rotation of the winch 21 is in the opposite direction after it stops, it is set based on the height of the fall of the rod 6, and is provided by a circuit known in electrical engineering, which is not shown in the figures. Note that when lowering the sleeve 28 circles 25 tend to rotate in the direction in which the rod 6 is released from the grip. Therefore, despite the sleeve 29, the weight of which contributes to the capture of the rod 6, the node 19 is lowered without noticeable jumps. When the node 19 falls to the contact of the sleeve 29 with the switch 23, the direction of rotation of the winch 21 changes, and the node 19 together with the rod 6 rises. As a result, the rod 6 periodically rises to a height due to the distance between the switches 23 and 30, from which it is discharged and hits the piston 3. This creates a sufficient pressure in the liquid 2 to form and develop a crack 7.

Чтобы штанга 6 не мешала перемещению платформы 11 либо отводу трубы 4 для подачи в шпур 1 жидкости 2, ее необходимо поднимать и фиксировать в поднятом состоянии, для чего предусмотрен узел 22. Принцип его работы основан на захвате и фиксации штанги 6 рычагами 31, которые аналогичны рычагам 24, но их оси установлены непосредственно на трубе 4 (с помощью жестко скрепленного с трубой 4 кольца, которое на фиг.4 не обозначено) без возможности продольного перемещения относительно нее. Рычаги 31 могут контактировать со штангой 6 через небольшие прорези 32 в трубе 4. Свободные концы рычагов 31 подперты снизу втулкой 33 со ступенчатым расширением 34 на верхнем конце посредством надетой на нее пружины 35, упертой нижним концом в кольцо 36, закрепленное неподвижно на трубе 4. Сверху свободные концы рычагов 31 могут контактировать с втулкой 37, имеющей ступенчатое расширение 38 на нижнем конце, спиральную прорезь 39 на боковой поверхности и кольцевой выступ 40 на верхнем конце, к которому прикреплена ручка 41. Спиральная прорезь 39 взаимодействует со штырем 42, закрепленным неподвижно на боковой поверхности трубы 4. С помощью ручки 41 втулку 37 можно перемещать вдоль трубы 4. В нижнем положении (фиг.4) втулка 37 воздействует на рычаги 31 таким образом, что они не контактируют со штангой 6 и поэтому не оказывают на нее никакого влияния. В верхнем положении (фиг.5) втулка 37 не соприкасается с рычагами 31, и они, подпираемые втулкой 33, контактируют со штангой 6. В этом случае сила трения между штангой 6 и рычагами 31 при движении штанги 6 вверх направлена на ее освобождение от захвата рычагами 31 (снижение силы трения), а при движении вниз - на усиление захвата (увеличение силы трения). В результате штанга 6 может двигаться только вверх, и поэтому она не сбрасывается, когда узел 19 доходит до верхнего крайнего положения. Отметим, что для повышения сцепления штанги 6 с узлами 19 и 22 на ней и рычагах 24 и 31 могут быть выполнены небольшие выступы, плавно переходящие в углубления. К кольцевому выступу 34 прикреплен рычаг 43, взаимодействующий с концевым выключателем 44 (далее выключатель 44), установленным на кольце 36. Когда конец штанги 6 поднимается выше рычагов 31, свободные концы последних вместе с втулкой 33 поднимаются выше (до этого рычаги 31 упирались в штангу 6), от чего срабатывает выключатель 44 и отключает от сети лебедку 21. Для подачи питания и продолжения работы после выполнения нужных операций втулку 37 опускают в крайнее нижнее положение, как показано на фиг.4. Отметим, что если потребуется создать нагрузку большей мощности, чем это достигается поднятием штанги 6 на высоту, равную длине прорези 18, то можно также воспользоваться узлом 22, который обеспечивает подъем штанги 6 на максимальную высоту. Втулка 17 закреплена на трубе 4 неподвижно и с помощью осей 45 связана с кронштейном 16 (фиг.3) шарнирным соединением. В ней также выполнены отверстия 46 для пропуска троса 20.So that the rod 6 does not interfere with the movement of the platform 11 or the removal of the pipe 4 for supplying liquid 2 to the hole 1, it must be lifted and fixed in the raised state, for which purpose a node 22. There is a principle of its operation based on the capture and fixing of the rod 6 by levers 31, which are similar levers 24, but their axes are mounted directly on the pipe 4 (using a ring rigidly fastened to the pipe 4, which is not indicated in FIG. 4) without the possibility of longitudinal movement relative to it. The levers 31 can contact the rod 6 through small slots 32 in the pipe 4. The free ends of the levers 31 are supported from below by a sleeve 33 with a stepwise expansion 34 at the upper end by means of a spring 35 mounted on it, resting the lower end on the ring 36, fixed fixed to the pipe 4. From above, the free ends of the levers 31 can contact a sleeve 37 having a stepped extension 38 at the lower end, a spiral slot 39 on the lateral surface and an annular protrusion 40 at the upper end to which the handle 41 is attached. The spiral slot 39 of the interaction It works with a pin 42 fixed on the side surface of the pipe 4. Using the handle 41, the sleeve 37 can be moved along the pipe 4. In the lower position (Fig. 4), the sleeve 37 acts on the levers 31 so that they do not contact the rod 6 and therefore, they have no effect on her. In the upper position (figure 5), the sleeve 37 is not in contact with the levers 31, and they, supported by the sleeve 33, are in contact with the rod 6. In this case, the friction force between the rod 6 and the levers 31 when the rod 6 is moved upward is directed towards its release levers 31 (decrease in friction force), and when moving down - to strengthen the grip (increase in friction force). As a result, the rod 6 can only move up, and therefore it is not reset when the node 19 reaches the upper end position. Note that to increase the adhesion of the rod 6 with the nodes 19 and 22 on it and the levers 24 and 31 can be made small protrusions, smoothly passing into the recesses. A lever 43 is attached to the annular protrusion 34, which interacts with the limit switch 44 (hereinafter the switch 44) mounted on the ring 36. When the end of the rod 6 rises above the levers 31, the free ends of the latter together with the sleeve 33 rise higher (before this, the levers 31 rested against the rod 6), from which the switch 44 trips and disconnects the winch 21. To supply power and continue working after performing the necessary operations, the sleeve 37 is lowered to its lowest position, as shown in Fig. 4. Note that if you want to create a load of greater power than is achieved by lifting the rod 6 to a height equal to the length of the slot 18, then you can also use the node 22, which provides the rise of the rod 6 to the maximum height. The sleeve 17 is fixed to the pipe 4 motionless and with the help of the axes 45 is connected to the bracket 16 (Fig.3) by a swivel joint. It also has holes 46 for passing the cable 20.

Предлагаемым способом технически реализуется идея повышения эффективности разрушения горной породы путем учета и использования особенностей разрыва хрупкой среды жидкостью. Устройство для реализации способа может быть изготовлено в механических мастерских практически любых горных предприятий.The proposed method technically implements the idea of increasing the efficiency of rock destruction by taking into account and using the features of fracture of a brittle medium by a liquid. A device for implementing the method can be manufactured in mechanical workshops of almost any mining enterprises.

Claims

1. The method of destruction of rocks, including drilling holes, filling them with non-Newtonian fluid, feeding working bodies to the holes, to which a periodic shock load is applied, characterized in that pistons are used as working bodies, and a periodic shock load is created by applying accelerated blows to them barbell.

2. The method according to claim 1, characterized in that the holes are filled with non-Newtonian fluid repeatedly, and after each filling of the holes with non-Newtonian fluid, one piston is fed into them, which are removed after breaking up the rock into separate parts.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the acceleration of the rod is carried out in free fall mode.

4. A device for the destruction of rocks, including a working body, placed in a hole filled with non-Newtonian fluid, and means of applying to the working body of a periodic shock load, characterized in that it is equipped with a guide tube into which the application tool for working is inserted with the possibility of longitudinal movement the body of the periodic shock load, made in the form of a rod, while the working body is made in the form of a piston mounted coaxially with the guide tube with the possibility of contact with the end face of the pants gee.

5. The device according to claim 4, characterized in that the insert is installed on the side surface of the piston.

6. The device according to claim 4, characterized in that it is equipped with a transition sleeve worn on the lower end of the guide pipe, while the guide pipe is fixed at the top with the possibility of rejecting its lower end.

7. The device according to claim 4, characterized in that it is equipped with a gripping unit with the possibility of contact of its actuators with the rod through the longitudinal slots made in the guide tube.

8. The device according to claim 7, characterized in that the ends of the gripping unit contacting the rod are made in the form of circles with rotary axes offset relative to the center and located symmetrically to the axis of the rod.