Способ термомеханического раз-рушения горных пород

Союз СоветскихСоциалистическихРеслублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51) М. К .Е 21 С 37/16Е 21 В 7/14 Гооударстаенный комнтет СССР но делам нэобретеннй н открытийУ" -,В, Ф. Бызов, В. Д. Ицхакин, В. И. Жолнач, С. А, Тимченко,О. А. Гуляева и С. Н. Клейменов Криворожский ордена Трудового Красного замени горнорудный институт Министерства высшего и.среднего специального образования Украинской ССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОГО РАЗРУШЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОДИзобретение касается устройства для термомеханического разрушения горных пород с помощью огнеструйных или плазменных горелок и механических инструментов.В частности известно устройство для термомеханического разрушения горных пород при проходке горных выработок, содержащее приводимый во вращение ротор, на котором смонтированы калильные форсунки и механические резцы, расположенные сзади этих форсунок по ходу вращения ротора. С помощью этого устройства забой проходимой выработки разрушается в результате образования примыкающих одна к другой концентричных кольцевых канавок, каждую из которых получают последовательным воздействием на породу нагрева и резания 1 . При работе известного устройства время нагрева породы мало и термически напряженный слой в ней не превышает десятой части миллиметра. Поэтому фактически происхо О дит механическое разрушение породы, т. к. величина внедрения резцов в породу намного превышает глубину ее прогрева (термически напряженного слоя) . В результате эффективность разрушения породы оказывается низкой.Более близким техническим решением из известных к настоящему изобретению является устройство для термомеханического разрушения горных пород, включающее, по меношей мере, две концентрически расположенные кольцевые планшайбы, связанные с приводом для их вращения и несущие механические породоразрушающие инструменты и источники нагрева 2.В качестве источника нагрева используют плазматроны, а в качестве инструмента - шарошки, при этом планшайбы вращаются со скоростью 5 - 20 об/мин.Однако, и при использовании таких источников нагрева и механических инструментов эффективность процесса разрушения остается сравнительно низкой из-за отсутствия согласования режимов термической и механической обработки. Основная причина заключается в том, что известное устройство не обеспечивает нагревания породы на достаточную глубину, чтобы образовался термически напряженный слой, равный приблизительно глубине скола или внедрения механического инструмента, ко з80254 торый можно было бы легко удалить этим инструментом. Поэтому в большей степени разрушение породы происходит в механическом режиме.Цель изобретения заключается в том, цтобы повысить эффективность процесса разрушения за счет улучшения согласования режимов термической и механической обработки.Цель достигается в результате того, что планшайбц смонтированы с возможностью осевого перемещения одна относительно дру 4 р гой.При этом каждая планшайба соединена с домкратами, служащими для их взаимного перемещения и создания осевого усилия на механические инструменты.На фиг. 1 - устройство для термомеха-ничес кого разрушения горных пород, вид сверху; фиг. 2 - разрез А - А фиг. 1,Устройство для термомеханического разрушения горных пород имеет две приводимые во вращение концентрично расположенные планшайбы 1 и 2 (фиг. 1 и 2), каждая из которых несет установленные в чередующемся порядке источники 3 нагрева (плазматроны) и механические инструменты 4 (шарошки).23Центрально расположенная планшайба 1 (фиг. 2) снабжена домкратами 5 для создания осевого усилия на шарошки 4 при ее вращении, Периферийная планшайба 2 также оснащена домкратами 6 для перемещения ее в осевом направлении относительно планшайбы 1 и создания осевого усилия на шарошки 4 при ее вращении. Перемещение планшайбы 2 может осуществляться по заданной программе.35Устройство работает следующим образом, При проходке выработки источники 3 нагрева включены постоянно и обрабатывают при вращении планшайб 1 и 2 поверхность породы по концентричным кольцевым дорож-кам. Каждая дорожка при этом обрабатывается многократно всеми источниками 3 нагрева при каждом обороте планшайб 1 и 2, а шарошки 4 в это время с помощью домкратов 5 и 6 выведены из контакта с породой. 4Механическая обработка кольцевых дорожек производится поочередно, например, от центра к периферии. При этом сначала включают домкраты 5 планшайбы 1, шарошки 4 которой обрабатывают кольцевую дорожку наименьшего радиуса. После уда 0 ления термически напряженного слоя включаются в работу домкраты 6 планшайбы 2, а шарошки 4 планшайбы 1 выводятся из контакта с породой с помощью домкратов 5 Поскольку время оборота планшайбы 1 и 2 составляет 0,6 - 0,8 с, то за два оборота происходит нагрев поверхностного слоя породы по кольцевой дорожке до температуры разрушения. Таким образом, к моменту повторного контакта шарошек 4 план- шайбы 2 с кольцевой дорожкой в следующем цикле горная порода будет прогрета на достаточную глубину, то есть на глубину внедрения инстрчмента или на глубину скола.Благодаря описанной конструкции устройства удается достичь согласования оптимальных режимов термической и механической обработки и повысить тем самым производительность разрушения породы.В результате термического и механического воздействия на. месте кольцевой дорожки образуется канавка. Получаемые канавки, примыкая одна к другой, образуют сплошную поверхность разрушения на забое выработки.В некоторых случаях целесообразно обрабатывать каждую кольцевую дорожку в пределах ее участков термическим и механическим воздействием. При этом механический инструмент скалывает нагретый слой не сплошь, а отдельными участками с пропусками по траектории движения с тем, чтобы пропущенные участки могли быть подвергнуты повторной термической обработке,Формула изобретения1, Устройство для термомеханического разрушения горных пород, включающее, по меньшей мере, две концентрически расположенные кольцевые планшайбы, связанные с приводом для их вращения и несущие механические породоразрушающие инструменты и источники нагрева, отличающееся, тем, что, с целью повышения эффективности процесса разрушения за счет улучшения согласования режимов термической и механической обработки, планшайбы смонтированы с возможностью осевого перемещения одна относительно другой,2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что каждая планшайба соединена с домкратами, служащими для их взаимного перемещения и создания осевого усилия на механические инструменты.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Мо 46859, кл. Е 21 С 21/00, 1935.2. Сборник Термомеханические методы разрушения горных пород, Киев, Наукова думка, 1977, с, 114,В. Махаекас СоставителТехред А. БоТираж 638Государственногоам изобретенийва, Ж - 35, РауПатент, г. Ужго комитета ССи открытий шская наб., д. 4/ од, ул. Проектна Редактор Т. АвдейчикЗаказ 10233/41ВНИИПИпо д113035, МоФилиал ППП орректор М. ДемчПодмисное СР