本發(fā)明涉及用于攜載、處理和放置爆炸錐體以釋放地下礦井中的懸垂巖石的機械裝置。所述機械裝置能夠處理和固定爆炸錐體至形成懸垂的巖石，該機械裝置可以遠程操作，避免了當前操作存在的風險，在當前操作中，操作人員通過使用竹棍將炸藥包放在高處，隨后將其引爆，引起了懸垂物的不穩(wěn)定。該機械裝置，也稱為椎體攜載裝置或簡稱為椎體攜載體，位于半自動和自動運輸處理臂的端部，該半自動和自動運輸處理臂在申請人的智利申請?zhí)枮?970-2014中提出。

背景技術：

幾十年來，codelco(智利國家銅業(yè)公司)的地下礦井已經(jīng)成功地采用了分塊崩落和盤區(qū)崩落的開采方式，實現(xiàn)了高產(chǎn)率和有競爭力的成本。20世紀初，公司開采的礦床位于次生巖上，具有中等到強烈的壓裂程度，為實施爆破系統(tǒng)提供了非常有利的環(huán)境。近幾年來，這種采礦形式一直面臨著越來越苛刻和困難的情況，其不得不適應更深的礦床，更強的巖體和需要更大努力的環(huán)境。

通過分塊崩落開采對較強的未經(jīng)處理的礦石的地下開采意味著由于巖體的自然分解而產(chǎn)生的材料粒度的大幅增加。這種情況導致礦物提取操作由于在提取點(溝槽)中存在大量的塊而面臨頻繁的中斷，這些大量的塊作為巨礫或基底上過大的廢石或懸垂物存在。解決這個問題最復雜和最危險的干擾因素之一是由溝槽(溝槽懸垂)內(nèi)這些高度在4到12米之間的巨礫的堵塞引起的。

使用高風險程序已面臨溝槽懸垂問題，典型的是在分塊崩落開采操作中。常用的解決辦法是放置竹炮爆炸物。通常，這種操作包括將彭托里特炸藥椎體系在竹棍的端部，竹棍將其提起，將其與巖石接觸并保持直到爆炸完成再松開。這種做法要求負責放置爆炸物的操作員靠近該地區(qū)的口部，以便查看爆炸物將要放置的位置并將其置于一定的高度處，這種做法使操作員大大地暴露并且如果突然發(fā)生礦物流的話容易遭受危險。

隨著用以釋放懸垂物的半自動和自動運輸處理臂的發(fā)展與實施，地下采礦業(yè)已經(jīng)實現(xiàn)了重大進展，半自動和自動運輸處理臂在申請人的申請?zhí)枮?970–2014的智利專利申請中提出，其內(nèi)容形成本申請的一部分。

在現(xiàn)有技術的狀態(tài)中，當釋放地下礦井中的懸垂物時沒有適于攜載、處理和放置爆炸錐體的機械裝置；雖然有一些攜載和/或固定爆炸物的裝置，但它們都不具有攜載爆炸錐體的特征，也不能遠程操作，并且不能將爆炸錐體固定在懸垂物上。以這種方式，例如美國發(fā)明專利2,837,997，其描述了在地震勘探中使用的裝置，在這種裝置中，定量的豎直分離的爆炸物通過沖擊洞降低并在所述洞內(nèi)爆破。所述裝置由充滿爆炸物的長圓柱形容器構成；在容器的外部區(qū)域上，存在用于將容器的外壁固定到其端部的開口環(huán)。美國發(fā)明專利4,089,250描述了一種用于將爆炸筒保持在腔中的支撐件，其包括：在一端基本上封閉并且另一端開放的氣缸，其設計成容納在該腔中。所述氣缸具有：在開口端的較大的內(nèi)徑并且在靠近封閉端處的排氣口；卷軸，其具有允許在氣缸內(nèi)適配的尺寸；指示裝置和指示器，其連結到氣缸的封閉端上的可查看的卷軸；彈性裝置，其將卷軸推向氣缸的開口端并迫使支撐件的筒支撐。在申請人的智利發(fā)明專利申請1117-2010中，描述了將元件放置在一定高度處，優(yōu)選在地下礦井內(nèi)的移動系統(tǒng)；該系統(tǒng)包括物體攜載系統(tǒng)，其定性化為爆炸物攜載系統(tǒng)，但系統(tǒng)本身沒有大量的明確說明。在申請人的智利發(fā)明專利申請1970-2014中，描述了一種半自動、自動運輸和遠程操作的處理臂，用于在地下礦井的提取點中籌劃和釋放懸垂物。在所述請求中，還提及了椎體攜載系統(tǒng)；然而，關于所述椎體攜載裝置沒有提供進一步的信息。

可以看出，在現(xiàn)有技術的狀態(tài)中沒有用于攜載、處理和放置爆炸錐體以釋放地下礦井中的懸垂物的機械裝置。

技術實現(xiàn)要素：

用于攜載、處理和放置爆炸錐體的機械裝置，也稱為椎體攜載系統(tǒng)或簡稱椎體攜載體，在地下礦井的提取點中的懸垂物釋放操作中具有應用領域。所述椎體攜載裝置由操作控制裝置遠程操作，并且位于半自動和自動運輸臂的端部，用于懸垂物釋放，半自動和自動運輸臂如在申請人的申請?zhí)枮?970-2014的智利發(fā)明專利中提出的那樣。

椎體攜載裝置的作用是將爆炸錐體安全地運輸?shù)狡鋺撐挥诘膽掖刮镏械奈恢?，然后將其牢固地附接到巖石上，最后離開懸垂物釋放區(qū)域。

椎體攜載裝置的操作條件符合地下礦井的操作條件，具有高灰塵、高濕度，溫度在4°c至25℃之間。

因此，本發(fā)明提出：一種用于攜載、處理和放置爆炸錐體的機械裝置，爆炸椎體用于釋放地下礦井中的懸垂物，該機械裝置可以附接到半自動處理臂，該裝置由以下部件構成：(i)爆炸錐體夾緊系統(tǒng)；(ii)裝配彈簧；(iii)支撐板；(iv)兩個氣動推力缸；(v)用于旋轉(zhuǎn)的氣動馬達；(vi)用于傾斜的氣動馬達，其具有螺旋桿和冠狀部；(vii)連結支撐件；和(viii)覆蓋氣動缸和氣動馬達的保護罩。

此外，椎體攜載裝置包括由六個傳感器構成的定向和放置系統(tǒng)，該六個傳感器指向放置目標的位置平面，該傳感器與包括在該裝置中的攝像機以及用于清潔攝像機的吹氣閥一起構成檢查和定向系統(tǒng)，其允許遠程操作和爆炸錐體在懸垂物上的適當放置。

椎體攜載裝置的夾緊系統(tǒng)可以以三種不同的方式形成，其包括：(i)夾緊系統(tǒng)包括至少三個具有穿透點的氣缸；(ii)夾緊系統(tǒng)包括結合有釘狀穿透元件的鑷鉗系統(tǒng)；和(iii)夾緊系統(tǒng)包括使用先前附接到錐體的環(huán)形系統(tǒng)的錨定來抓附在錐體表面上的鑷鉗系統(tǒng)。優(yōu)選地，夾緊系統(tǒng)包括至少三個具有穿透點的氣缸，這些穿透點與支撐板平行，或者垂直于爆炸錐體的側(cè)面或殼體。

作為補充但同樣重要的元件，椎體攜載裝置還包括用于支撐和裝配爆炸錐體的緩沖插入件(橡膠或海綿)，以及用于替代(i)和(ii))的環(huán)形系統(tǒng)，其保護氣動夾緊器。

附圖說明

圖1表示具有三個帶有穿透點的氣缸的夾緊系統(tǒng)的椎體攜載裝置的透視圖。

圖2表示具有夾緊器夾緊系統(tǒng)的椎體攜載裝置的透視圖。

圖3表示具有三個帶有穿透點的氣缸的夾緊系統(tǒng)但是無保護罩的椎體攜載裝置的透視圖。

圖4表示具有夾緊系統(tǒng)但是沒有保護罩的椎體攜載裝置的透視圖。

圖5表示具有三個帶有穿透點的氣缸的夾緊系統(tǒng)的椎體攜載裝置的沒有傾斜的側(cè)視圖。

圖6表示具有三個帶有穿透點的氣缸的夾緊系統(tǒng)的椎體攜載裝置傾斜45°的側(cè)視圖。

圖7表示具有夾緊器夾緊系統(tǒng)的椎體攜載裝置傾斜90°的側(cè)視圖。

圖8表示具有螺旋桿和冠狀系統(tǒng)的用于傾斜的氣動馬達的特寫。

圖9是具有三個帶有水平穿透點的氣缸的夾緊系統(tǒng)的椎體攜載裝置以及爆炸椎體的剖視圖。

圖10是具有三個帶有水平穿透點的氣缸的夾緊系統(tǒng)的上部透視圖。

圖11是具有三個帶有穿透點的氣缸的夾緊系統(tǒng)的椎體攜載裝置的剖視圖，其中穿透點垂直于爆炸錐體的面和爆炸錐體本身。

圖12是具有三個帶有穿透點的氣缸的夾緊系統(tǒng)的上部透視圖，其中穿透點垂直于爆炸錐體的面。

具體實施方式

如前所述，地下礦井的作業(yè)涉及操作和安全的困難，這些困難在發(fā)生位置處是典型和具體的；這就是為什么除了在小型平巷作業(yè)外，作業(yè)環(huán)境也是一個問題，因為在許多情況下，環(huán)境濕度、灰塵和低能見度對用于礦石開采的機器和裝置的運行和使用壽命有直接的影響。因此，在設計各種類型的機械和作業(yè)裝置時，必須考慮所有上述因素。為了釋放懸垂物，除了上述因素之外，考慮形成懸垂物的巖石的可能的不穩(wěn)定性也是重要的，這會導致可能的意外斷裂，這可能導致工人的事故或?qū)κ褂玫臋C器的損壞，造成經(jīng)濟損失。因此，使用昂貴的材料，如果發(fā)生事故，可能導致重大的經(jīng)濟損失，這也是不合適的。本發(fā)明的椎體攜載裝置是申請人在申請?zhí)枮?970-2014的智利發(fā)明專利申請中描述的用于懸垂物釋放的處理臂系統(tǒng)的補充。兩者是考慮了設計裝備的關聯(lián)性而提出，在椎體攜載裝置的特定情況下，其有效、敏捷和可靠，使用能夠承受操作條件的材料，同時，在由于事故而損壞的情況下成本不高，但更重要的是，可以避免工人在懸垂物本身上直接處理爆炸錐體。而且，特別是椎體攜載裝置，已經(jīng)適宜地發(fā)展為使得在釋放懸垂物時必須要處理該懸垂物的所有工人可以避免可能的不期望的爆炸風險。

通過對幾種替代方案的比較分析將問題及其可能的解決方案的研究轉(zhuǎn)化為概念發(fā)展，確定解決技術問題的最佳選擇是椎體攜載裝置，其具有安全、簡單的用于爆炸錐體的夾緊系統(tǒng)，并且當將爆炸錐體固定到懸垂物的底部時其可以遠程操作。因此，為了進行懸垂物釋放操作，確定了所需的椎體攜載裝置必須至少符合以下要求：

·使用具有不同觸發(fā)模式的氣動夾緊系統(tǒng)；由硬鋁(根據(jù)標準，有色)制成，并結合了自動機械微調(diào)系統(tǒng)。

·具有抵抗化學侵蝕、灰塵和潮濕，尤其是保護裝置的主體的保護波紋管。

·整個系統(tǒng)(馬達，零件，氣缸)必須覆蓋防靜電保護層。

·使用在運動中傳遞力的氣動馬達。

·能夠附接到處理臂系統(tǒng)。

·必須在地下采礦條件下運行，具有灰塵并且濕度高。

·饋送椎體攜載裝置的所有電力、氣動和液壓管道必須附接到處理臂系統(tǒng)。

因此，所提出的技術問題的解決方案是創(chuàng)建錐體攜載裝置，其包括作為主要元件的爆炸椎體夾緊系統(tǒng)；氣動推力缸；用于旋轉(zhuǎn)的氣動馬達；具有螺旋桿和冠狀部的用于傾斜的氣動馬達；以及覆蓋氣動缸和氣動馬達的保護罩。

在概念上，椎體攜載裝置被認為是一種安全、敏捷的裝置，能夠快速和精確的運動，其穩(wěn)定并且能夠?qū)Ψ胖迷谛纬蓱掖刮锏木薜[上的炸藥包施加很小的壓力。因此，在本發(fā)明中，如圖1至圖8所示，示出具有以下特征的椎體攜載裝置：(1)遠程操作，以釋放地下礦井的提取點中的懸垂物，其特征在于因為其具有(i)用于爆炸錐體的夾緊系統(tǒng)(2)，(ii)裝配彈簧(3)，(iii)支撐板(4)，兩個氣動推力缸(5，6)，(v)用于旋轉(zhuǎn)的氣動馬達(7)，(vi)具有螺旋桿和冠狀系統(tǒng)(9)的用于傾斜的氣動馬達(8)，(vii)連結支撐件(10)，和(viii)覆蓋氣缸和氣動馬達的保護罩(11)。椎體攜載裝置可以使用控制系統(tǒng)進行遠程操作，該控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)其旋轉(zhuǎn)運動、棱鏡裝置和爆炸錐體的夾緊。

此外，錐體攜載裝置包括由攝像機(12)、六個傳感器和用于清潔的吹氣閥(圖中未示出)構成的檢查和定向系統(tǒng)。六個定向傳感器位于夾緊系統(tǒng)的邊緣，由三個測量物體的存在的紅外傳感器以及三個測量距離的超聲波傳感器構成，所有這些傳感器都在位置平面(即爆炸錐體將被固定的表面)上的所附目標的方向和檢測上定向。

從圖6和圖7可以看出，錐體攜載裝置能夠以45°和90°傾斜，以適當?shù)剡m應爆炸錐體將被固定的位置。

位于錐體攜載裝置上部的爆炸椎體夾緊系統(tǒng)可以以不同的方式形成：(i)夾緊系統(tǒng)，其包括至少三個具有穿透點的氣缸(圖1和圖3)；或(ii)夾緊器系統(tǒng)(圖2和圖4)。

在本發(fā)明的優(yōu)選模式中，夾緊系統(tǒng)將由三個具有穿透點(16)的氣缸(15)構成。在圖9和圖10中，可以看到夾緊系統(tǒng)包括三個具有水平穿透點的氣缸；在圖中，可以看到氣缸(15)和穿透點(16)均平行于支撐板(4)，并且它們與爆炸錐體(17)的壁的接觸將是傾斜的。在圖11和12中，可以看到夾緊系統(tǒng)由三個具有穿透點(16)的氣缸(15)構成，其中穿透點(16)垂直于爆炸錐體(17)的側(cè)面或殼體。在圖10和圖12中，可以清楚地看到，夾緊系統(tǒng)具有三個獨立的緩沖插入件，用于支撐不同尺寸的爆炸錐體。這些緩沖插入件(18)由諸如橡膠、海綿或其他具有相似特性的軟質(zhì)材料制成。

在本發(fā)明的輔助方式中，夾緊系統(tǒng)將由結合釘狀穿透元件(如圖2和圖3所示)的夾緊器系統(tǒng)構成，其包括具有2個保護環(huán)的機構，一個位于夾緊器系統(tǒng)上，另一個在夾緊器系統(tǒng)下方。該夾緊系統(tǒng)對應于氣動觸發(fā)夾緊器，包括用于夾緊錐體的平行運動氣動裝置；還包括橡膠插入件，其作為在爆炸錐體底部的第二支撐線，允許其適應不同尺寸的錐體。

在本發(fā)明的第三模式中，夾緊系統(tǒng)包括夾緊器系統(tǒng)，該夾緊器系統(tǒng)通過附接到先前粘附到錐體的環(huán)形系統(tǒng)來夾緊錐體的表面。該夾緊系統(tǒng)對應于氣動觸發(fā)夾緊器，其包括用于夾緊錐體的平行運動氣動裝置；還包括橡膠插入件，其作為在爆炸錐體底部的第二支撐線，允許其適應不同尺寸的錐體。

在使用環(huán)形系統(tǒng)的夾緊中，環(huán)形系統(tǒng)允許在爆炸錐體釋放時隱藏固定元件。

設備

用于攜載、處理和放置爆炸錐體的機械裝置，也稱為椎體攜載裝置或簡稱為椎體攜載體，如本發(fā)明專利申請中所述的，具有地下礦井的提取點處的懸垂物釋放操作的應用領域。如前所述，所述椎體攜載裝置使用操作控制裝置進行遠程操作，并且裝置本身將主要位于處理臂的端部以釋放懸垂物，但是其位置可以變化。

椎體攜載裝置的部件和材料一般由任何技術人員公知。最重要的部件如下所示：

·裝配彈簧(3)：其主要由鋼簧構成，其允許約20°的角度調(diào)節(jié)。

·用于夾緊系統(tǒng)(2)的氣動推力缸(15)：這些必須是雙作用，單一桿，使用壓縮空氣移動，作業(yè)速度為50至500mm/s；優(yōu)選型號為雙作用缸25x15陽桿端cqsb25-15dm(doubleactingcylinder25x15malerodendcqsb25-15dm)。

·用于夾緊系統(tǒng)(2)的氣動夾緊器：夾緊器每側(cè)的有效力必須為90[n]或9.18[kg]，足以穿透作為殼體并入爆炸錐體中的紙板。優(yōu)選的型號是氣動夾緊器diam16，型號mhf2-16d。

·氣動馬達(7，8)，阿特拉斯·科普柯公司的型號lzbar003-11或具有相似特性的其他款。