ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ЗАБОЙНИК ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ФИКСАЦИИ МЕХАНИЧЕСКОЙ ЗАБОЙКИ ПО МЕНЬШЕЙ МЕРЕ ДВУХКЛИНОВОГО ТИПА В ШПУРЕ ИЛИ СКВАЖИНЕ

Заявленная полезная модель предназначена для использования, преимущественно, в области горнодобывающей промышленности, а более конкретно для производства буровзрывных работ при установке и предварительной фиксации механической забойки клинового типа в шпуре или скважине для повышения эффективности взрыва. Кроме того, заявленное техническое решение может быть эффективно использовано при прокладке тоннелей в твердых горных породах и подземных линий (коммуникаций) метрополитена.
Основным условием проведения буровзрывных работ является обеспечение их безопасности для осуществляющего их и окружающего производственного персонала.
Данные условия регламентируются федеральными нормами и правилами в области промышленной безопасности при взрывных работах.
Одним из условий обеспечения безопасности при осуществлении технологии заряжания (заполнения) выработок в виде шпуров или скважин - это необходимость соблюдать меры предосторожности, исключающие динамическое воздействие на заряд взрывчатого вещества и средства инициирования заряда, находящиеся в эксплуатационной полости выработки (т.е., шпура или скважины).
Как правило, несанкционированное динамическое воздействие на подрывной заряд взрывчатого вещества и средства инициирования заряда может произойти при установке и фиксации в выработке (шпуре или скважине) механической забойки (в особенности распорно-клинового типа - т.е., распорного затвора), поскольку ее (забойки) фиксация требует осевого динамического воздействия на соответствующую клиновую структуру распорного затвора в направлении заряда и средства его инициирования (детонатора). В результате может произойти несанкционированный и неконтролируемый динамический удар по заряду взрывчатого вещества и, соответственно, средству инициирования заряда, что недопустимо с точки зрения обеспечения безопасности проведения буровзрывных работ. Кроме того, при использовании в качестве подрывного заряда пластичных взрывчатых веществ в результате воздействия на них динамической ударной нагрузкой происходит выдавливание части взрывчатого вещества в сквозные технологические полости механической забойки и через них в зону устья выработки (шпура или скважины), что также недопустимо с точки зрения безопасности проведения буровзрывных работ. Кроме того, это снижает коэффициент полезного действия (КПД) от энергии взрыва и, соответственно, снижает производительность соответствующего технологического процесса.
В соответствии с вышеизложенным, механические средства (в частности, забойки), используемые для реализации технологии заряжания выработки (шпура или скважины) должны гарантированно обеспечить исключения динамического воздействия на подрывной заряд или детонатор с проводниками инициирующего импульса со стороны механической забойки в виде распорного затвора в процессе ее фиксации в функциональной полости выработки (шпура или скважины). Для этого должны использоваться специальные конструкции механических забоек, которые обеспечивают их фиксацию в функционально-технологической полости выработки без осуществления непосредственного контакта забойки с подрывным зарядом и сопутствующими взрывоопасными средствами (детонаторами). В процессе установки и фиксации данных механических забоек используются и определенные технологические приемы их фиксации в технологически заданном пространственном положении.
В связи с появлением вышеуказанных специальных конструкций механических забоек возникла необходимость и к усовершенствованию используемых технологических забойников, используемых для установки забоек на заданном расстоянии от устья выработки (например, шпура) и предварительного расклинивания забойки.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является технологический забойник для осуществления предварительной фиксации механической забойки по меньшей мере двухклинового типа в шпуре или скважине, выполненный в виде стержня с рукояткой для захвата оператором, торцевая поверхность которого функционально является средством динамического воздействия на торцевую поверхность обращенного к ней близлежащего первого клинового элемента механической забойки (RU 164461 U1, публикация: 10.09.2016 г.).
К недостаткам данного технологического забойника следует отнести невозможность установки в шпуре механической забойки клинового типа на технологически заданном расстоянии от устья выработки, вследствие чего происходит динамическое воздействие на взрывчатое вещество со стороны забойки.
В основу заявленного технического решения была положена задача расширения функциональных свойств патентуемого объекта, определяемого его названием при соблюдении вышеописанных требований безопасности в процессе установки непосредственно забойки клинового типа.
Технический результат заявленного объекта заключается в реализации его назначения (определяемом названием полезной модели), а также придании заявленному техническому решению дополнительных свойств, в частности - обеспечение возможности установки механической забойки в полости выработки на заданном расстоянии, исключающем контакт торцевой поверхности большей площади клинового элемента со взрывным зарядом.
Поставленный технический результат достигается посредством того, что в технологическом забойнике для осуществления предварительной фиксации механической забойки по меньшей мере двухклинового типа в шпуре или скважине, выполненном в виде стержня с рукояткой для захвата оператором, торцевая поверхность которого функционально является средством динамического воздействия на торцевую поверхность обращенного к ней близлежащего первого клинового элемента механической забойки, согласно полезной модели упомянутый стержень состоит из двух телескопически связанных между собой частей, причем обращенная в сторону механической забойки торцевая поверхность охватывающей части упомянутого стержня функционально является средством динамического воздействия на торцевую поверхность первого клинового элемента механической забойки, а охватываемая часть стержня оснащена средством кинематической связи с ответным элементом второго клинового элемента механической забойки, торец большей площади которого обращен в сторону взрывного заряда, причем упомянутая рукоятка выполнена на охватываемой части стержня.
Упомянутое средство кинематической связи охватываемой части стержня может быть выполнено в виде резьбового участка, расположенного на конце этой части стержня, обращенной в сторону механической забойки.
Причем упомянутый резьбовой участок может быть выполнен как с наружной, так и с внутренней резьбой.
Упомянутое средство кинематической связи охватываемой части стержня может быть выполнено в виде буртика, расположенного на конце этой части стержня, обращенной в сторону механической забойки.
При этом упомянутый буртик может быть выполнен прямоугольным, или треугольным, или овальным, или многоугольным, в том числе асимметричным относительно продольной оси охватываемой части стержня.
Упомянутое средство кинематической связи охватываемой части стержня может быть выполнено в виде полого элемента со сквозным отверстием в его внешнем торце, обращенном в сторону механической забойки.
При этом упомянутое отверстие может быть выполнено прямоугольным, или треугольным, или овальным, или многоугольным, в том числе асимметричным относительно продольной оси охватываемой части стержня.
Целесообразно, чтобы охватывающая часть упомянутого стержня была бы подпружинена в осевом направлении относительно рукоятки технологического забойника и при этом была бы оснащена средством фиксации ее положения в осевом направлении относительно охватываемой части стержня с возможностью расположения упомянутой части в области рукоятки при сжатой пружине.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление сведений об аналогах заявленного технического решения, не обнаружил аналоги, характеризующиеся признаками и связями между ними, идентичными или эквивалентными всем существенным признакам заявленного технического решения. Выбранный из выявленных аналогов прототип (как наиболее близкий по совокупности признаков аналог) позволил выявить в заявленном объекте совокупность существенных (по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату) отличительных признаков, изложенных в формуле полезной модели.
Следовательно, заявленное техническое решение соответствует условию патентоспособности «новизна» по действующему законодательству.
Полезная модель иллюстрируется следующими графическими материалами.
Фиг. 1 - один из вариантов конструктивного выполнения забойника (общий вид, продольный разрез, тонкими линиями показаны элементы клиновой механической забойки).
Фиг. 2 - другой вариант конструктивного выполнения забойника с пружиной (общий вид, продольный разрез, тонкими линиями показаны элементы клиновой механической забойки).
Фиг. 3 и Фиг. 4 - динамика работы забойника в совокупности с механической забойкой.
В графических материалах элементы распорного затвора обозначены следующими позициями.
1 - забойник (технологический);
2 - стержень (забойника 1);
3 - рукоятка (стержня 2);
4 - поверхность (торцевая стержня 2);
5 - поверхность (торцевая первого клинового элемента 6 механической клиновой забойки 7);
6 - элемент (первый клиновой забойки 7);
7 - забойка (механическая клиновая);
8 - часть (охватываемая стержня 2 забойника 1);
9 - часть (охватывающая стержня 2 забойника 1);
10 - средство (кинематической связи охватываемой части 8 с ответным элементом 11 второго клинового элемента 12 забойки 7);
11 - элемент (ответный второго клинового элемента 12 забойки 7);
12 - элемент (второй клиновой забойки 7);
13 - участок (резьбовой охватываемого элемента 8);
14 - буртик (охватываемого элемента 8);
15 - ось (продольная охватываемой части 8);
16 - элемент (полый охватываемого элемента 8);
17 - отверстие (во внешнем торце 18 полого элемента 16);
18 - торец (внешний полого элемента 16);
19 – пружина.
Далее приводится описание конструкции патентуемого механического забойника в статике.
Технологический забойник 1 для осуществления предварительной фиксации механической забойки по меньшей мере двухклинового типа, в шпуре или скважине, выполнен в виде стержня 2 с рукояткой 3 для захвата оператором. Торцевая поверхность 4 этого стержня функционально является средством динамического воздействия на торцевую поверхность 5 обращенного к ней близлежащего первого клинового элемента 6 механической забойки 7. Упомянутый стержень 2 состоит из двух телескопически связанных между собой частей 8 и 9. Причем обращенная в сторону механической забойки 7 торцевая поверхность 4 охватывающей части 9 упомянутого стержня 2 функционально является средством динамического воздействия на торцевую поверхность 5 первого клинового элемента 6 механической забойки 7. Охватываемая часть 8 стержня 2 оснащена средством 10 кинематической связи с ответным элементом 11 второго клинового элемента 12 механической забойки 7, торец большей площади которого обращен в сторону взрывного заряда. Причем упомянутая рукоятка 3 выполнена на охватываемой части 8 стержня.
Упомянутое средство 10 кинематической связи охватываемой части 8 стержня 2 может быть выполнено в виде резьбового участка 13, расположенного на конце этой части стержня 2, обращенной в сторону механической забойки 7.
Причем упомянутый резьбовой участок 13 может быть выполнен как с наружной, так и с внутренней резьбой.
Упомянутое средство 10 кинематической связи охватываемой части 8 стержня 2 может быть выполнено в виде буртика 14, расположенного на конце этой части 8 стержня, обращенной в сторону механической забойки 7.
При этом упомянутый буртик 14 может быть выполнен прямоугольным, или треугольным, или овальным, или многоугольным, в том числе асимметричным относительно продольной оси 15 охватываемой части 8 стержня 2.
Упомянутое средство 10 кинематической связи охватываемой части 8 стержня 2 может быть выполнено в виде полого элемента 16 со сквозным отверстием 17 в его внешнем торце 18, обращенном в сторону механической забойки 7.
При этом упомянутое отверстие 17 может быть выполнено прямоугольным, или треугольным, или овальным, или многоугольным, в том числе асимметричным относительно продольной оси 15 охватываемой части 8 стержня 2.
Целесообразно, чтобы охватывающая часть 9 упомянутого стержня 2 была бы подпружинена в осевом направлении относительно рукоятки 3 технологического забойника 1 и при этом была бы оснащена средством фиксации ее положения в осевом направлении относительно охватываемой части 8 стержня 2 с возможностью расположения упомянутой части 9 в области рукоятки 3 при сжатой пружине 19.
Работа патентуемого механического забойника заключается в следующем.
Перед установкой забойки 7 в полость выработки обеспечивают кинематическую связь наружной клиновой втулки (первого клинового элемента) механической забойки 7 со вторым клиновым элементом 12. Далее осуществляют сцепление средства 10 кинематической связи охватываемой части 8 стержня 2 с ответным конструктивным элементом 11 второго клинового элемента 12 механической забойки 7. Это осуществляется путем относительного поворота или вращения стержня 2 и механической забойки 7 либо захвата ответного элемента 11 иными средствами.
После чего в технологических каналах забойки 7 размещают проводники инициирующего импульса. Затем указанную сборную систему вводят в полость выработки на заданное расстояние (исключающее контакт торцевой поверхности большей площади клинового элемента 12 со взрывным зарядом) и осуществляют предварительное расклинивание забойки 7 в полости выработки посредством охватывающей части 9 технологического забойника 1 за счет взаимодействия этой части 9 забойника 1 с упорной торцевой поверхностью 5 первого клинового элемента 6 (наружной втулки) механической клиновой забойки 7.
Расцепление стержня 2 с механической забойкой 7 осуществляется посредством их обратного относительного вращения или поворота. Данная операция расцепления или освобождение элемента 11 от его захвата иными средствами осуществляется после установки механической забойки 7 в полость шпура или скважины (выработку) на заданное расстояние и ее предварительного расклинивания посредством охватываемой части 8 технологического забойника 1.
Окончательное расклинивание забойки 7 в полости выработки осуществляется в процессе подрыва взрывного заряда, вследствие воздействия взрывной волны на торцевую поверхность большей площади клинового элемента 12 клиновой забойки 7.
Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:
- объект, воплощающий заявленное техническое решение при его промышленной реализации, предназначен для использования, преимущественно, в горнодобывающей промышленности, а более конкретно в области производства буровзрывных работ для установки и предварительной фиксации механической забойки клинового типа в шпуре или скважине для повышения эффективности взрыва;
- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте нижеизложенной формулы, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;
- объект, воплощающий заявленное техническое решение при его осуществлении, способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата, который заключается в реализации его назначения (определяемом названием полезной модели), а также в придании заявленному техническому решению дополнительных свойств, в частности - обеспечение возможности установки механической забойки в полости выработки на заданном расстоянии, исключающем контакт торцевой поверхности большей площади клинового элемента со взрывным зарядом. Следовательно, заявленное техническое решение соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость» по действующему законодательству.