СПОСОБ РАЗУПРОЧНЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ УСТУПОВ КАРЬЕРОВ ПРИ СЕЗОННОМ ПРОМЕРЗАНИИ ПОРОДЫ
METHOD TO WEAKEN SURFACE LAYER OF OPEN PIT BENCHES DURING SEASONAL FREEZING OF ROCK

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при выполнении вскрышных работ в карьерах в зимний период года на мягких горных породах сезонного промерзания.
Известны исполнительные органы [1-2], в том числе фрезерный рабочий орган [2], установленный на базовой машине, имеющий раму, диск, вибратор, опорный узел, привод. Связь диска с вибратором выполнена из кронштейнов и шарнирно соединенных с ними и с вибратором шатунов, при этом одни концы кронштейнов шарнирно соединены с рамой, а другие с валом диска.
Данные устройства имеют ограниченные функциональные возможности по нарезанию наклонных щелей.
Известны конструкции [3-4], в том числе рабочее оборудование гидравлического экскаватора [4], включающее стрелу, гидроцилиндры подъема-опускания стрелы, фрезу и механизм ее вращения. Стрела выполнена двухбалочной с направляющими и размещением в них тележки с опорными роликами, при этом фреза установлена на тележке, выполнена дисковой и имеет механизм перемещения вдоль стрелы.
Недостатком рабочего оборудования является низкая производительность процесса разупроченения поверхности уступов.
Наиболее близким по технологической сущности является способ разупрочнения поверхностного слоя уступов карьеров при сезонном промерзании породы [5], включающий бурение скважин со стороны уступа и на рабочей площадке уступа на всю глубину откоса, параллельно поверхности откоса рядами с минимальным из условия бурения расстоянием между скважинами в рядах и расстоянием между рядами не менее ширины ковша карьерного экскаватора. В промерзшем слое породы рабочей площадки уступа отрывают параллельно друг другу траншеи роторным траншейным экскаватором на глубину промерзания породы.
Недостатками данного способа являются высокая энергоемкость процесса разупрочнения и низкая технологическая эффективность за счет использования дополнительного оборудования для бурения скважин.
Технический результат заключается в повышении производительности, надежности и технологической эффективности разупрочнения мерзлых пород.
Технический результат достигается тем, что в способе разупрочнения поверхностного слоя уступов карьеров при сезонном промерзании породы, включающем разупрочнение откоса на всю глубину параллельно поверхности откоса уступа наклонными щелями и разупрочнение промерзшего слоя породы рабочей площадки вдоль уступа путем формирования параллельно друг другу горизонтальных щелей на глубину промерзания породы с образованием перемычек между ними и расстоянием между наклонными щелями и горизонтальными щелями менее ширины ковша карьерного экскаватора, в процессе нарезания рабочим органом дискофрезерного экскаватора наклонных щелей на откосе и горизонтальных щелей на рабочей площадке установленными параллельно друг другу фрезами производится независимое периодическое и асинхронное наложение колебаний на каждую из фрез отдельно посредством механизмов вибрации, частота и амплитуда передачи колебаний которых осуществляется в зависимости от угла наклона телескопической штанги, направлений усилий резания фрезами и физико-механических свойств породы, контролируемых с помощью датчиков системы автоматического контроля процесса и управления рабочими системами дискофрезерного экскаватора, при этом регулирование позиционирования фрез относительно друг друга осуществляется по направляющим посредством гидромеханизма.
Возможность формирования требуемой последовательности выполняемых действий предложенными средствами позволяет решить поставленную задачу, определяет новизну, промышленную применимость и изобретательский уровень разработки.
Способ разупрочнения поверхностного слоя уступов карьеров при сезонном промерзании породы изображен на чертежах.
На фиг. 1 - схема разупрочнения промерзшего уступа дискофрезерным экскаватором; на фиг. 2 - нарезание наклонных щелей в откосе уступа, сечение А-А на фиг. 1.
Способ разупрочнения поверхностного слоя уступов карьеров при сезонном промерзании породы включает разупрочнение откоса 1 на всю глубину 2 параллельно 3 поверхности 4 откоса 1 уступа 5 наклонными щелями 6. Разупрочнение промерзшего слоя 7 породы 8 рабочей площадки 9 вдоль 10 уступа 5 осуществляется параллельно 11 друг другу горизонтальными щелями 12 на глубину промерзания 13 породы 8 с образованием перемычек 14 между ними. Расстояние 15 между наклонными щелями 6 и горизонтальными щелями 12 должно быть менее ширины ковша 16 карьерного экскаватора 17. Рабочий орган 18 дискофрезерного экскаватора 19 оснащен установленными параллельно 20 друг другу фрезами 21, взаимодействующими с механизмами вибрации 22, частота и амплитуда передачи колебаний 23 которых осуществляется в зависимости от угла наклона 24 телескопической штанги 25, направлений усилий резания 26 фрезами 21 и физико-механических свойств породы 8, контролируемых с помощью датчиков 27 системы автоматического контроля процесса и управления рабочими системами 28 дискофрезерного экскаватора 19. Позиционирование фрез 21 относительно друг друга осуществляется по направляющим 29 посредством гидромеханизма 30.
Способ разупрочнения поверхностного слоя уступов карьеров при сезонном промерзании породы осуществляется следующим образом.
Разупрочнение откоса 1 на всю глубину 2 параллельно 3 поверхности 4 откоса 1 уступа 5 ведется наклонными щелями 6. Разупрочнение промерзшего слоя 7 породы 8 рабочей площадки 9 вдоль 10 уступа 5 ведется параллельными 11 друг другу горизонтальными щелями 12 на глубину промерзания 13 породы 8 с образованием перемычек 14 между ними. Расстояние 15 между наклонными щелями 6 и горизонтальными щелями 12 выполняется менее ширины ковша 16 карьерного экскаватора 17. В процессе нарезания рабочим органом 18 дискофрезерного экскаватора 19 наклонных щелей 6 на откосе 1 и горизонтальных щелей 12 на рабочей площадке 9 установленными параллельно 20 друг другу фрезами 21 производится независимое периодическое и асинхронное наложение колебаний 23 на каждую из фрез 21 отдельно посредством механизмов вибрации 22. Частота и амплитуда передачи колебаний 23 на фрезы 21 осуществляется в зависимости от угла наклона 24 телескопической штанги 25, направлений усилий резания 26 фрезами 21 и физико-механических свойств породы 8, контролируемых с помощью датчиков 27 системы автоматического контроля процесса и управления рабочими системами 28 дискофрезерного экскаватора 19. Регулирование позиционирования фрез 21 относительно друг друга осуществляется по направляющим 29 посредством гидромеханизма 30.
Способ повышает производительность работы горного оборудования при разупрочнении поверхности промерзших уступов.
Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР №874907. Фрезерный рабочий орган/Самохин С.А., Соломонов С.А., Шмаков В.П., Гончаров А.Я. Опубликовано 23.10.1981. Бюл. №39.
2. Авторское свидетельство СССР №622935. Фрезерный рабочий орган/Самохин С.А., Соломонов С.А., Шмаков В.П., Богданова Н.Г. Опубликовано 05.09.1978. Бюл. №33.
3. Патент РФ №2380487. Рабочее оборудование гидравлического экскаватора/Шемякин С.А., Чебан А.Ю., Ковалев И.Б. Опубликовано 27.01.2010. Бюл. №3.
4. Патент РФ №2187600. Рабочее оборудование гидравлического экскаватора/Шемякин С.А. Опубликовано 20.08.2002. Бюл. №23.
5. Патент РФ №2187647. Способ разупрочнения поверхностного слоя уступов при сезонном промерзании породы/Шемякин С.А. Опубликовано 20.08.2002. Бюл. №23.