Спосіб створення регульованих зусиль для розколу гірських порід та пристрій для його здійснення

1. Спосіб створення регульованих зусиль для розколу гірських порід, що полягає в підвищенні тиску робочого тіла в силовому циліндрі, який відрізняється тим, що робочим тілом є газова суміш продуктів згорання порохового заряду і горючої рідини, а зростання тиску в силовому циліндрі забезпечують у дві фази: на першій фазі ударом бойка по капсулю ініціюють детонацію капсуля і запалення ним порохового заряду, газоподібні 35766 породи, зростають надто повільно під час накачування робочого тіла насосом, внаслідок чого існуючі в будь-якій гірській породі мікротріщини встигають проростати в непередбачених довільних напрямках і поверхня відколу блоку набуває значних відхилень від заданої. В разі підвищення тиску імпульсним навантаженням, шляхом створення гідроудару (що дозволяє конструкція пристрою за умови заміни маслонасосу на спеціальний поршневий вузол, по штоку якого наноситься удар зовнішньою силою), поверхня відколу блоку буде ближча до заданої, але при цьому в породі виникає і розповсюджується руйнуюча пружна хвиля, подібна тій, що виникає при використанні вибухових речовин, що негативно впливає на якість сировини. Крім того, пристрій не забезпечує високої продуційності роботи, недостатньо надійний і досить складний і дорогий у виготовленні. Задачею винаходу являється створення регульованих зусиль в режимі, близькому до вибухового, який би забезпечував зростання напружень в породі, що навантажується, досить швидко, але б не супроводжувався виникненням руйнуючих породу пружних хвиль, з допомогою досить простого в виготовленні і експлуатації, та надійного пристрою. Спосіб здійснюється наступним чином. Зростання зусиль забезпечують за дві фази підвищення тиску в силовому циліндрі пристрою: спочатку ініціюванням за допомогою капсулю запалення порохового заряду, газоподібні продукти згорання якого викидаються в робочу порожнину силового циліндру, підвищують в ній тиск і разом з тим диспергують горючу рідину, що знаходиться в ній в заглибленні поршню; потім, на другій фазі, - внаслідок згорання диспергованої горючої рідини, що запалюється продуктами згорання пороху. Порох, що застосовується, має позитивний кислородний баланс, достатній для повного окислення горючої рідини. При цьому регулювання періоду і режиму зростання зусиль забезпечується речовинним складом пороху та горючої рідини, від якого залежить швидкість їх згорання, та співвідношенням їх мас, а рівня зусиль, що створюються, - масою пороху та горючої рідини, що застосовуються. Мета винаходу досягається також тим, що в верхній частині силового циліндру пристрою виконано патронник для розміщення патрону з пороховим зарядом, який закривається з'ємним затвором, оснащеним електроударним механізмом для ініціювання капсулю патрону, а поршень виконано з напівсферичним заглибленням в верхній частині, призначеному для розміщення в ньому горючої рідини. Саме наявність в конструкції пристрою елементів і вузлів, що дозволяють використовувати порохові заряди і дозовану горючу рідину, дають змогу здійснювати регульоване зростання тиску в робочій камері в режимі, близькому до вибухового. Це свідчить про те, що винаходи пов'язані між собою єдиним винахідницьким замислом. Порівняння технічних рішень з прототипом дозволило встановити відповідність їх критерію "новизна". В результаті вивчення інших відомих технічних рішень в даній області техніки ознак, які відрізняють винахід, не було виявлено, тому вони за безпечують технічному рішенню відповідність критерію "суттєві відзнаки". Пристрій складається з силового циліндру (1), в верхній частині якого розташований патронник (2), на який надівається затвор (3), що запирає пороховий патрон (4). Затвор оснащено електромагнітнім соленоїдом (5), сердечник якого має бойок для ініціювання капсулю патрону. Всередині силового циліндру знаходиться поршень (6), поверхня якого виконана в формі напівсферичної чаші (7) для розміщення дозованої горючої рідини. По висоті поршню, на бокових його поверхнях маються кільцеві заглиблення, в яких містяться компресійні кільця (8). Поршень через шток (9) з'єднується з клином (10), до якого прилягають розпірні щоки (11), підвішені до силового циліндру рухомо. В нижній частині силового циліндру мається ще один патронник (12), конструктивно аналогічний верхньому, призначений для виходу повітря з підпоршневого простору коли пристрій спрацьовує, а також для забезпечення можливості повернення поршню в вихідне положення, якщо клин затисне щоками, а порода не розколеться. Пристрій також може виконуватись з заміною механічного клину на поршень гідравлічного циліндру другого контуру, що передає тиск за допомогою рідини до робочих органів іншої конструкції. Пристрій працює наступним чином. Через отвір патронника (2) в робочу порожнину силового циліндру (1) вводять розраховану дозу горючої рідини. Патрон (4) вводять в патронник (2) і запирають затвором (3.). Електричні клеми соленоїду затвору з'єднуються з провідниками розімкненої електромережі. Замиканням вимикача електромережі електричний струм подається на соленоїд, сердечник якого рухається вниз і бойком б'є по капсулю, який запалює пороховий заряд патрону (4). Продукти згорання пороху у вигляді газів викидаються в робочу порожнину силового циліндру і утворюють першу фазу зростання тиску в ньому, разом з тим вони диспергують горючу рідину, що міститься в заглибленні (7) поршню (6). Диспергована горюча рідина перетворюється в аерозоль і пару, запалюється розпеченими пороховими газами і створює другу фазу зростання тиску в пристрої. Гази тиснуть на поршень (6) та через шток (9) поршню передають зусилля на клин (10), який переміщується вниз і розпирає рухомі щоки (11), котрі передають зусилля на стінки свердловини. Таким чином, завдяки штучному збільшенню інтервалу перетворення енергетичних речовин (пороху, та горючої рідини) в газ, в порівнянні з аналогічним показником бризантних вибухових речовин (ВР), досягається ефект навантаження гірської породи в такому режимі зростання тиску, який забезпечує в породному масиві формування поля напружень необхідних параметрів в короткий відрізок часу, але не утворює при цьому в породі вибухової хвилі, як бризантні ВР, або пристрої, що працюють за принципом гідроудару, і в той же час зі швидкістю, достатньою для запобігання викиду і розростанню в породі мікротріщин, що є характерним для навантаження породи за допомогою гідроклинів. Регулювання рівня тиску газів та режиму його зростання забезпечується в широких межах шляхом довільного дозування маси пороху в пат 2 35766 ронах і об'єму горючої рідини, що вводиться в силовий циліндр, та завдяки використанню порохів з різною швидкістю детонації та горючих рідин з різною швидкістю горіння та калорійністю. Фіг. 3 35766 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 4