RU2427711C1 - Device for undercutting slabs of rock with electric discharges - Google Patents
Device for undercutting slabs of rock with electric discharges Download PDFInfo
- Publication number
- RU2427711C1 RU2427711C1 RU2010112680/03A RU2010112680A RU2427711C1 RU 2427711 C1 RU2427711 C1 RU 2427711C1 RU 2010112680/03 A RU2010112680/03 A RU 2010112680/03A RU 2010112680 A RU2010112680 A RU 2010112680A RU 2427711 C1 RU2427711 C1 RU 2427711C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrodes
- rock
- channels
- holder
- cutting
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Disintegrating Or Milling (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области производства строительных материалов и к горной промышленности для подрезания блоков горных пород при их добыче на карьерах и подрезания керна в стволах и скважинах большого диаметра электроимпульсным способом, т.е. с помощью высоковольтных разрядов, развивающихся непосредственно в горной породе и разрушающих ее.The invention relates to the field of production of building materials and to the mining industry for cutting blocks of rock during their extraction in quarries and core cutting in trunks and boreholes of large diameter by an electric pulse method, i.e. with the help of high-voltage discharges, developing directly in the rock and destroying it.
Известно устройство-аналог, позволяющее подрезать слой горной породы электрическими разрядами (Б.С.Блазнин, И.А.Щеголев, Л.И.Лозин, В.М.Адам, С.В.Ромакин «Обработка природного камня электрическими разрядами». Журнал «Электронная обработка материалов», 1983 г., №1, с.5-7). Основным элементом этого устройства является многоэлектродная система с чередующимися стержневыми высоковольтными и заземленными электродами, расположенными параллельно с равным расстоянием между соседними электродами. Корпус устройства представляет собой изолятор, к нижней части которого прикреплен держатель заземленной электродной системы, а к верхней части изолятора прикреплен держатель высоковольтных электродов, имеющих «г»-образную форму. К держателю высоковольтных электродов подключен провод с высоковольтной изоляцией для подвода к этим электродам импульсов высокого напряжения. Для перемещения устройства к изолятору жестко прикреплен держатель инструмента.A similar device is known that makes it possible to cut a rock layer with electric discharges (B. S. Blaznin, I. A. Shchegolev, L. I. Lozin, V. M. Adam, S. V. Romakin “Processing of natural stone with electric discharges”. Journal "Electronic Processing of Materials", 1983, No. 1, pp. 5-7). The main element of this device is a multi-electrode system with alternating rod high-voltage and grounded electrodes located in parallel with an equal distance between adjacent electrodes. The housing of the device is an insulator, to the bottom of which is attached a holder of a grounded electrode system, and to the top of the insulator is attached a holder of high-voltage electrodes having a "g" -shaped shape. A wire with high voltage insulation is connected to the holder of the high voltage electrodes to supply high voltage pulses to these electrodes. A tool holder is rigidly attached to the insulator to move the device.
Основной недостаток этого устройства заключается в следующем. Устройство предназначено для периодического подрезания электроимпульсным способом только части поверхностного слоя блоков горной породы, а для подрезания на глубине нужно пройти такую боковую вертикальную щель вдоль будущего блока горной породы или такую кольцевую выработку вокруг керна большого диаметра, которые имеют ширину, несколько большую длины устройства-аналога, чтобы можно было разместить это устройство на забое щели или кольцевой выработки перпендикулярно подрезаемому блоку горной породы или керну. Таким образом, чтобы использовать известное устройство для подрезания на глубине, необходимо выполнить большой объем работы по разрушению горной породы в боковой щели или кольцевой выработке и извлечению из них разрушенной породы, и тем больше, чем больше длина известного устройства.The main disadvantage of this device is as follows. The device is intended for periodic cutting by an electric pulse method only part of the surface layer of rock blocks, and for cutting at a depth you need to go through such a lateral vertical gap along a future rock block or such an annular excavation around a large diameter core that has a width slightly larger than the length of an analog device so that you can place this device on the bottom of a slit or ring hole perpendicular to the cut block of rock or core. Thus, in order to use the known device for cutting at depth, it is necessary to carry out a large amount of work on the destruction of the rock in the side slit or ring excavation and extraction of the destroyed rock from them, and the greater the greater the length of the known device.
Наиболее близким к предложенному устройству по числу общих существенных признаков является устройство-прототип, предназначенное для разрушения поверхностного слоя изделий из искусственных материалов и природного камня электрическими разрядами (патент РФ на полезную модель №81258, МПК Е21с 37/18, опубл. 10.03.2009 г.), которое вполне применимо и для проходки щелей в горных породах. Оно содержит расположенные в одной плоскости и скрепленные верхним и нижним держателями чередующиеся высоковольтные и заземленные стержневые электроды, каждый из которых выполнен с изоляционным покрытием; кроме того, оно содержит направляющие, а его нижний держатель выполнен с возможностью регулируемого перемещения по этим направляющим вдоль гибких и упругих электродов, причем нижние концы изоляционных покрытий электродов снабжены защитными экранами, длина призабойной обнаженной части каждого электрода составляет не более 0,3 расстояния между двумя соседними разнополярными электродами, заземленные или заземленные и высоковольтные электроды выполнены в виде трубок, и электроды могут быть расположены в несколько рядов.Closest to the proposed device by the number of common essential features is a prototype device designed to destroy the surface layer of articles made of artificial materials and natural stone by electric discharges (RF patent for utility model No. 81258, IPC E21s 37/18, publ. March 10, 2009 .), which is quite applicable for the sinking of cracks in rocks. It contains alternating high-voltage and grounded rod electrodes located in one plane and fastened by upper and lower holders, each of which is made with an insulating coating; in addition, it contains guides, and its lower holder is made with the possibility of adjustable movement along these guides along flexible and elastic electrodes, the lower ends of the insulation coatings of the electrodes provided with protective shields, the length of the bottom-hole exposed part of each electrode is not more than 0.3 distance between two adjacent bipolar electrodes, grounded or grounded and high voltage electrodes are made in the form of tubes, and the electrodes can be arranged in several rows.
Основной недостаток устройства состоит в том, что при подрезании блоков горных пород или кернов большого диаметра на глубине из забоя вертикальной боковой щели или из забоя кольцевой выработки вокруг керна, это устройство нужно располагать на забое, как и аналог, горизонтально, чтобы электроды были перпендикулярны подрезаемому блоку или керну. Но чтобы так располагать на забое устройство, нужно выполнить большой объем работы по проходке такой широкой щели или такой широкой кольцевой выработки.The main disadvantage of the device is that when cutting blocks of rocks or large diameter cores at a depth from the bottom of the vertical side slit or from the bottom of the ring working around the core, this device must be placed horizontally on the bottom, like the analog, so that the electrodes are perpendicular to the cut block or core. But in order to position the device on the bottom, it is necessary to carry out a large amount of work on driving such a wide gap or such a wide annular mine.
Техническим результатом предложенного устройства является то, что оно позволяет вести подрезание при его вертикальном исходном положении при ширине щели или кольцевой выемки чуть большей толщины предложенного устройства, а не длины, как при применении аналога или прототипа, а так как толщина устройства в несколько раз меньше его длины, то в несколько раз снижается и объем разрушаемой и извлекаемой породы при проходке вертикальной боковой щели или кольцевой выработки, из которых ведется процесс подрезания предложенным устройством.The technical result of the proposed device is that it allows cutting at its vertical initial position with a slit or annular width of a slightly larger thickness of the proposed device, rather than length, as when using an analog or prototype, and since the thickness of the device is several times smaller than it length, then the volume of destructible and recoverable rock is reduced several times during the sinking of the vertical lateral slit or ring work, from which the cutting process of the proposed device is conducted.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для подрезания блоков горных пород электрическими разрядами, содержащем расположенные в одной плоскости и скрепленные верхним и нижним держателями чередующиеся высоковольтные и заземленные стержневые электроды, причем один из держателей выполнен с возможностью перемещения по направляющим вдоль электродов, согласно предложенному решению, нижний держатель выполнен клинообразным с наклонными направляющими электродными каналами, со шламовыми окнами между этими каналами и с забойными опорами, обнаженные части электродов выполнены в виде шарнирно соединенных секций, а верхний держатель выполнен с возможностью перемещения по направляющим вдоль электродов.The specified technical result is achieved by the fact that in the device for cutting rock blocks by electric discharges, comprising alternating high-voltage and grounded rod electrodes located in the same plane and fastened by upper and lower holders, one of the holders being made with the possibility of moving along the guides along the electrodes, according to the proposed solution, the lower holder is made wedge-shaped with inclined guide electrode channels, with slurry windows between these channels and c downhole supports, bare portions of the electrodes are in the form of hinged sections, and the upper holder is movable on guides along the electrodes.
Целесообразно наклонные направляющие электродные каналы в нижнем держателе выполнять с двух противоположных его сторон.It is advisable to tilt the guide electrode channels in the lower holder to perform from two opposite sides.
Целесообразно также призабойные секции электродов выполнять из токопроводящих тросиков.It is also advisable to perform bottomhole electrode sections from conductive cables.
Пример конкретного выполнения предложенного устройства проиллюстрирован чертежами. На фиг.1 приведен его вид спереди, на фиг.2 и фиг.3 изображены продольные разрезы по высоковольтному электроду в исходном (фиг.2) и рабочем (фиг.3) положениях, на фиг.4 представлен продольный разрез (в рабочем положении) устройства, у которого наклонные направляющие электродные каналы в нижнем держателе выполнены с двух противоположных его сторон; на фиг.5, как и на фиг.2, изображен продольный разрез устройства по высоковольтному электроду, но в отличие от фиг.2, на фиг.5 призабойные секции электродов выполнены из токопроводящих тросиков.An example of a specific implementation of the proposed device is illustrated by drawings. Figure 1 shows its front view, figure 2 and figure 3 shows a longitudinal section through a high-voltage electrode in the initial (figure 2) and working (figure 3) positions, figure 4 shows a longitudinal section (in the working position ) a device in which the inclined guide electrode channels in the lower holder are made from two opposite sides thereof; figure 5, as in figure 2, shows a longitudinal section of the device along the high-voltage electrode, but in contrast to figure 2, figure 5 bottom-hole sections of the electrodes are made of conductive cables.
Устройство (фиг.1) состоит из расположенных в одной плоскости чередующихся высоковольтных 1 и заземленных 2 стержневых электродов. Все электроды скреплены верхним 3 и нижним 4 держателями, причем верхний держатель 3 выполнен с возможностью свободного продольного (вдоль электродов) перемещения по двум направляющим 5, для чего нижние концы направляющих 5 жестко закреплены в нижнем держателе 4, а их верхние концы свободно пропущены через сквозные отверстия в верхнем держателе 3. Нижний держатель 4 выполнен клинообразным (фиг.2÷5) с наклонными направляющими электродными каналами 6 (фиг.1÷5). На фиг.1÷4 каналы 6 в нижнем держателе 4 сделаны в виде желобов, а на фиг.5 - в виде отверстий, направленных в сторону подрезания горных пород. На фиг.4 наклонные направляющие электродные каналы 6 выполнены в нижнем держателе 4 с двух противоположных его сторон. Между каждой парой наклонных направляющих электродных каналов 6 (фиг.1) в нижнем держателе 4 сделаны шламовые окна 7. Чтобы шлам не скапливался в этих окнах, нижний держатель 4 находится над забоем всегда в приподнятом положении, для чего к нему снизу прикреплены две боковые забойные опоры 8 (фиг.1÷5). Рабочие части всех электродов выполнены в виде шарнирно соединенных секций 9 (фиг.1), причем шарнирно секции электродов соединены так, что они могут поворачиваться относительно друг друга только в сторону наклона направляющих электродных каналов 6, что наглядно видно на фиг.3 и фиг.4. Особенность электродов, один из которых приведен на фиг.5, заключается в том, что их призабойные секции сделаны из токопроводящих тросиков 10, для которых направляющие электродные каналы 6 выполнены в виде отверстий, направленных в сторону подрезания горных пород, что исключает выпадание тросиков из каналов. Для предупреждения выпаданий электродов из каналов 6, выполненных в виде желобов (фиг.1÷4), над ними к нижнему держателю 4 прикреплен пластинчатый ограничитель 11, изготовленный из упругого материала (резины). Части электродов над их верхними шарнирными соединениями секций снабжены изоляционными покрытиями 12 (фиг.1). С изоляционным покрытием 13 выполнена перемычка 14 высоковольтных электродов 1. Верхние концы заземленных электродов 2 укреплены в опорной площадке 15 и электрически соединены шиной 16. Опорная площадка 15, верхний и нижний держатели 3 и 4, а также направляющие 5 выполнены из стеклопластика. Заземленные и высоковольтные электроды 2 и 1, а также перемычка 14 изготовлены из прутков нержавеющей стали диаметром 10 мм. Диаметр токопроводящих тросиков 10 (фиг.5) также 10 мм. Изоляционные покрытия электродов 12 и покрытие перемычки 13 имеют наружный диаметр 44 мм. Материал всех изоляционных покрытий - полиэтилен высокого давления. Расстояние между двумя соседними разнополярными электродами составляет 80 мм, наибольшая ширина устройства (фиг.1) 430 мм, а его высота (до верхней поверхности опорной площадки 15) 600 мм. Толщину устройства в основном определяет толщина нижнего держателя 4. Толщина устройства, представленного на фиг.1, 2, 3 и 5, составляет 58 мм, а на фиг.4 - около 90 мм. Кроме приведенных выше элементов устройства, на всех чертежах показана вертикальная боковая щель 17, а на фиг.3 и фиг.4 приведены подрезные щели 18 и образующийся шлам 19.The device (figure 1) consists of alternating high-
Работа предложенного устройства осуществляется следующим образом. Устройство устанавливают на забой вертикальной боковой щели 17, предварительно пройденной в горной породе с помощью электроразрядного резака, близкого по конструкции к приведенному в статье: Важов В.Ф., Журков М.Ю., Лопатин В.В., Муратов В.М. «Электроразрядное резание горных пород». Журнал «Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых», 2008, №2, с.71, рис.1,б. Щель 17 заполняют водой (или диэлектрической жидкостью) до уровня выше перемычки 14 высоковольтных электродов 1. При утечках жидкости в щели 17 этот уровень поддерживают таким, чтобы предотвратить электрические пробои жидкости между обнаженными частями электродов 1 и 2 и предупредить развитие разрядов по поверхности элементов устройства. Затем один из заземленных электродов 2 (фиг.1) заземляют, сверху на опорную площадку 15 накладывают груз из диэлектрического материала (не показан) или создают усилие на нее в 10-15 кГ другим способом и на высоковольтные электроды 1 подают импульсы высокого напряжения: для гранита 380 кВ, для песчаника на известковистом цементе 260 кВ. Периодичность подачи импульсов при отсутствии промывочной системы составляет 2-3 импульсов в секунду. При использовании промывочной системы (не показана) частота эффективной подачи импульсов превышает 10 имп./с. При подаче импульсов высокого напряжения между торцами высоковольтных 1 и заземленных 2 электродов в горной породе развиваются разряды, которые отрывают горную породу, и получаемый шлам 19 разрядами выбрасывается из образующейся подрезной щели 18, в том числе через шламовые окна 7, на забой вертикальной щели 17 в пространство между опорами 8. Устройство последовательно переходит из исходного положения (фиг.2) в конечное положение (фиг.3). В процессе образования подрезной щели 18 нижний держатель 4, его опоры 8 и направляющие 5 остаются неподвижными, а все остальные элементы устройства под действием груза опускаются вниз. При этом шарнирно соединенные секции 9 электродов 1 и 2, скользя по наклонным направляющим электродным каналам 6, поворачиваются относительно друг друга и занимают положение, показанное на фиг.3, или на фиг.4 (при выполнении нижнего держателя 4 с каналами 6 с двух его противоположных сторон), или на фиг.5: при выполнении призабойных секций электродов в виде токопроводящих тросиков 10. После проходки подрезной щели 18 прекращают подачу импульсов высокого напряжения, устройство приподнимают над забоем вертикальной щели 17 и устанавливают рядом с образовавшейся подрезной щелью 18, чтобы в итоге получить подрезную щель по всей длине забоя вертикальной боковой щели 17. После этого устройство извлекают и через вертикальную боковую щель 17 и подрезные щели 18 с помощью гидроклина осуществляют скол подрезанного блока горной породы. Таким же образом после многократного подрезания керна большого диаметра может быть произведен его скол, что в итоге позволит в несколько раз сократить расходы для извлечения всего материала керна. Предложенным устройством толщиной 58 мм пройдены подрезные щели в крупнозернистом граните глубиной до 300 мм, а в песчанике на известковистом цементе до 400 мм из шестидесятимиллиметровой вертикальной щели. Для проходки таких подрезных щелей устройством-прототипом необходима такая щель, чтобы на ее забое перпендикулярно подрезаемому блоку горной породы (или керну) можно было расположить устройство высотой 350-450 мм, т.е. для его установки в исходное рабочее положение необходимо пройти вертикальную боковую щель объемом в 6-7 раз больше, чем при использовании предложенного устройства.The operation of the proposed device is as follows. The device is installed on the bottom of the
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010112680/03A RU2427711C1 (en) | 2010-04-01 | 2010-04-01 | Device for undercutting slabs of rock with electric discharges |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010112680/03A RU2427711C1 (en) | 2010-04-01 | 2010-04-01 | Device for undercutting slabs of rock with electric discharges |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2427711C1 true RU2427711C1 (en) | 2011-08-27 |
Family
ID=44756794
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010112680/03A RU2427711C1 (en) | 2010-04-01 | 2010-04-01 | Device for undercutting slabs of rock with electric discharges |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2427711C1 (en) |
-
2010
- 2010-04-01 RU RU2010112680/03A patent/RU2427711C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
БЛАЗНИН Б.С. и др. Обработка природного камня электрическими разрядами. Электронная обработка материалов. - г.Кишинев: Штиинца, 1983, №1, с.5-7. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2870316B1 (en) | Apparatuses and methods for supplying electrical power to an electrocrushing drill | |
US8567522B2 (en) | Apparatus and method for supplying electrical power to an electrocrushing drill | |
CA2896335A1 (en) | Repetitive pulsed electric discharge apparatus for downhole formation evaluation | |
RU2427711C1 (en) | Device for undercutting slabs of rock with electric discharges | |
RU2471987C1 (en) | Electric pulse drilling bit | |
RU2142562C1 (en) | Method of electric pulse breakage of rocks and artificial materials | |
RU2409735C1 (en) | Electric pulse drill head | |
RU2613678C1 (en) | Electrical discharge method for rock destruction | |
RU69152U1 (en) | PULSE DRILL BIT | |
CN110566255B (en) | Design and construction method for hanging wall grouting long anchor cable in chamber method for subsection rock drilling stage | |
RU2393349C1 (en) | Rock cutting device | |
RU2580860C1 (en) | Electric-pulse non-rotating drill bit | |
RU2468205C1 (en) | Electric pulse method of rock slabs cutting | |
KR20070029152A (en) | Discharge crushing method for crushing object to be crushed, method of excavating horizontal tunnel using discharge crushing method, and method of excavating vertical shaft | |
RU2490453C1 (en) | Device to cut rock slabs with high-voltage discharges | |
SU1710746A1 (en) | Method of working protection | |
RU2445430C1 (en) | Electropulse drilling rig | |
RU2034150C1 (en) | Method for formation of nonmining flank of opencast | |
RU97115548A (en) | METHOD FOR STRENGTHENING EARTH STRUCTURE AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION | |
RU2107148C1 (en) | Core breaker | |
SU1163000A1 (en) | Method of fighting gas-dynamic phenomena in mines when driving entry workings | |
Ushakov et al. | Breaking and Cutting of Rocks and Concretes | |
SU1492056A1 (en) | Method of mining ore deposits | |
SU1633127A1 (en) | Method of mining sloping ore bodies | |
CN115387810A (en) | Efficient tunneling method for large-section tunnel of soft argillaceous sandstone zone |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150402 |