專利名稱:巖石破碎產(chǎn)品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使用推進劑來破碎巖石的產(chǎn)品。
背景技術(shù)：
在開采和其它挖掘過程中，通常使用炸藥來破碎巖石。在爆破期間釋放出的巖石具有不同的尺寸和形狀。某些巖石太大以致于不能通過可獲得的設(shè)備來處理。在其它情形中，被引導(dǎo)通過放礦溜井(ore pass)或箱孔(box hole)的巖石可能在經(jīng)過放礦溜井的通道被堵塞的方式下變得互鎖。
已存在多種不同的技術(shù)來破碎處于不同位置的巖石，例如處于地面上或者處于放礦溜井或箱孔中或其上方。在這方面，可參考美國專利No. 5233926和2247169的說明書，它們歸類了某些情形并提出了解決相關(guān)問題的技術(shù)?！?br>當(dāng)使用爆炸性材料來破裂有問題的巖石時，在所產(chǎn)生的爆破期間釋放的能量可處在高水平而使周圍的支撐結(jié)構(gòu)被破壞。這是不可接受的。另一方面，把基于炸藥或基于推進劑的裝藥放置在處于頭頂位置的巖石中也是很危險的。
在某些情形中，必須在需要破碎或移位的一個或多個巖石內(nèi)鉆出多個孔。由于安全性原因，下面做法通常是不可取的先鉆出一個孔，對該孔裝藥，然后再鉆下一個孔。在這些情況下，鉆孔非常可能穿透之前已經(jīng)放置的炸藥。這種鉆孔法可能會導(dǎo)致炸藥點火。非期望的點火后果很嚴(yán)重。
本發(fā)明的目的是提供一種便于二次巖石破碎過程并具有高度安全性的巖石破碎
女口
廣叩ο

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種巖石破碎產(chǎn)品，該巖石破碎產(chǎn)品包括密封的細長柔性管；藥筒，該藥筒位于所述管內(nèi)并具有能量材料；以及閥裝置，該閥裝置用于允許所述管被填充液體并利用所填充的液體而膨脹，由此，該藥筒被置于所述能量材料能夠被點火的模式下。
所述管可具有內(nèi)孔以及被密封且彼此相對的第一端和第二端。所述藥筒優(yōu)選位于該內(nèi)孔中。
所述閥裝置可包括入口連接件和出口連接件，所述入口連接件用于將液體弓丨入該內(nèi)孔中，從而加壓該內(nèi)孔并因此使所述管至少沿徑向方向膨脹，而空氣能夠經(jīng)由該出口連接件從所述內(nèi)孔中逸出。
所述巖石破碎藥筒可包括用于使能量材料點火的裝置。
所述入口連接件可包括單向填充器閥，用以允許液體(例如水)進入內(nèi)孔中且不允許從該內(nèi)孔中離開。
所述出口連接件可包括空氣泄放閥。
所述內(nèi)孔中可設(shè)有至少一個加強部件，以沿軸向方向至少一定程度地加強所述管。[0014]所述入口連接件可位于所述管的第一端處或第一端附近，而所述出口連接件可位于所述管的第二端處或第二端附近。
所述管可具有從第二端朝著第一端逐漸弱化的管壁。因而，當(dāng)所述管被內(nèi)部加壓時，存在如下趨勢在該管的任何其它位置發(fā)生徑向膨脹之前，該管先在第一端處徑向膨脹。
所述產(chǎn)品可包括保持裝置，該保持裝置用于將所述管保持于在待破碎的巖石中形成的鉆孔內(nèi)。
所述能量材料可以是任何適當(dāng)類型的炸藥或推進劑。為了增強該巖石破碎產(chǎn)品的安全性，所述藥筒優(yōu)選是國際專利申請No. PCT/ZA2010/000004的說明書中描述的那種藥筒，該國際申請的內(nèi)容在此并入本說明書中。這種藥筒包括容納推進劑的第一相當(dāng)大的腔室和容納少量裝藥的第二明顯較小的腔室。該藥筒的構(gòu)造使得裝藥的意外點火不會導(dǎo)致推進劑的點火。這種點火能夠僅在藥筒被浸入不可壓縮液體(例如水、泥漿等)中的情況下才 發(fā)生。


參考附圖，通過示例來進一步描述本發(fā)明，在附圖中
圖I描繪了一個或多個較大巖石將在二次爆破過程中被破碎的情形，在此例中，該情形為地下；
圖2示出了與圖I所示的類似的情形，但在該情形中，待破碎的巖石處于頭頂位置；
圖3是巖石中的鉆孔的示意圖，該鉆孔容納根據(jù)本發(fā)明的巖石破碎產(chǎn)品；
圖4是處于非操作模式下的巖石破碎產(chǎn)品的透視圖；
圖5是該巖石破碎產(chǎn)品的側(cè)視截面圖；并且
圖6示出了能夠在組裝根據(jù)本發(fā)明的改進形式的巖石破碎產(chǎn)品時使用的技術(shù)。
具體實施方式
圖I和2示出了地下挖掘地點10，其中，開采機器12可移動。該機器攜載有任何適當(dāng)類型的鉆巖機14，該鉆巖機14能夠在巖石中鉆出孔，并且優(yōu)選地，之后，該鉆巖機14能夠?qū)⒏鶕?jù)本發(fā)明的巖石破碎產(chǎn)品置于該孔中。
圖2示出了該產(chǎn)品的一個特定應(yīng)用情形，即，當(dāng)待破碎的巖石處于頭頂位置時。然而，該產(chǎn)品的使用不限于這種方式，因為如圖I所示，待破碎的巖石也可或多或少位于地平面處。例如，如果(位于地平面處的)巖石具有一個或多個裂紋并且水以如下速率從巖石的鉆孔中漏出，則通常不能使用采用藥筒來為鉆孔中的水提供沖擊波的巖石破碎過程，其中所述速率高于能夠?qū)⑺湃朐撱@孔中的速率。在這種情形中，本發(fā)明的巖石破碎產(chǎn)品能夠在具有很大程度的有效力的情況下使用。
放礦溜井16被構(gòu)造使得巖石18能夠在重力作用下從上側(cè)水平高度(未示出)穿過此該通道到達所述挖掘地點。上側(cè)水平高度處的巖石的尺寸可差異很大。
如圖I和圖2所示，使用鉆巖機14在巖石22中鉆出鉆孔20，該巖石22太大，以致于不能通過在該挖掘地點可獲得的機器或其它技術(shù)來處理。鉆孔20從表面26延伸到巖石22內(nèi)。該鉆孔具有鉆口 28以及封閉端或底部30，參見圖3。
根據(jù)本發(fā)明，巖石破碎產(chǎn)品32定位在該鉆孔內(nèi)。圖3示出了處于操作模式下的該產(chǎn)品32，而圖4和圖5分別以透視圖和從一側(cè)觀察到的截面圖示出了處于非操作模式下的
該產(chǎn)品。
該產(chǎn)品32包括由諸如天然橡膠的合適材料制成的細長柔性管40。該管具有內(nèi)孔42、被外套環(huán)46包圍的密封的第一端44、以及與第一端相對的第二端48。
空氣泄放閥50在第一端44附近定位在內(nèi)孔42中。該閥具有殼體，該殼體具有容納閥構(gòu)件54的空腔52。通道56在該殼體中從所述空腔橫向延伸。如果內(nèi)孔42被加壓，則該閥構(gòu)件沿軸向方向60移位，且空氣能夠經(jīng)由該通道56從所述內(nèi)孔中排出。然而，一旦所述內(nèi)孔被填滿水且如果管40被浸沒在水中，則該閥構(gòu)件可移動以封閉并密封所述通道。于是，水不能從所述內(nèi)孔中離開。插塞62用于密封該管的第二端48。連接器64從該插塞延伸并聯(lián)接到柔性導(dǎo)管66，該柔性導(dǎo)管66穿過所述插塞而延伸到單向填充器閥68，該單向填充器閥68被設(shè)計成允許液體流入內(nèi)孔42中。固定到該連接器的保持彈簧70具有多個徑向臂72。每個臂均具有沿徑向方向的長度，該長度略大于鉆孔20的半徑。
藥筒74在第一端44附近定位在內(nèi)孔42中。該藥筒可以是任何適當(dāng)類型的藥筒，但優(yōu)選是國際專利申請No. PCT/ZA2010/000004的說明書中描述的那種類型，該國際專利申請的內(nèi)容在此并入本說明書中。本文不對該藥筒的構(gòu)造和特性進行充分描述，但為了便于理解本發(fā)明，應(yīng)當(dāng)指出，該藥筒包括容納推進劑形式的能量材料的第一較大腔室和容納少量裝藥的第二明顯較小腔室。該藥筒具有殼體76，并且，該殼體的殼壁形成有一個或多個孔口 78。如果該藥筒被浸入不可壓縮液體中，則所述較小腔室中的裝藥的點火將導(dǎo)致所述較大腔室中的推進劑的引燃。另一方面，如果該藥筒在空氣中時所述裝藥被點火，則所述裝藥不可能傳遞足夠的力來引爆推進劑。推進劑物質(zhì)本身需要受到約束，以使得提高其燃燒速率并逐漸形成高能氣體。在沒被約束的情況下，推進劑將燃燒，從而產(chǎn)生將使藥筒殼體和柔性管40熔化的高溫氣體。因而，該藥筒本身具有安全特性的原因在于該藥筒僅在其被約束在不可壓縮液體(例如水、泥漿等)中的情況下才能有效使用。
管40具有從第二端48到第一端44逐漸弱化的管壁80。例如，該管壁的厚度能夠以線性的方式從第二端處的最大厚度減小到第一端處的最小厚度。這種使管壁弱化的方式僅是示例性而非限制性的。
管40由諸如橡膠的柔性材料制成。這意味著尤其在軸向方向上，該管不具有明顯的硬度，即該管容易圍繞其縱向軸線彎曲。為了應(yīng)對這種特性，在內(nèi)孔42中設(shè)有多個插入物82。該插入物可以是管狀段，每個插入物均用作縱向延伸的加強部件，該縱向延伸的加強部件抑制所述管圍繞該插入物所處的區(qū)域明顯程度地撓曲。此外，如果多個插入物彼此鄰接并端對端放置，則能夠朝著第一端44傳遞沿軸向方向施加到第二端48的力。
在鉆出鉆孔20之后，所述產(chǎn)品32被推入該鉆孔內(nèi)。這可以手動進行，或通過使用適當(dāng)?shù)剡m配于該目的的鉆孔機12來進行。管40被推入所述鉆孔中達到預(yù)定程度，朝著鉆孔的底部，并使彈簧70進入該鉆孔。該彈簧的臂72向后偏轉(zhuǎn)。該偏轉(zhuǎn)的臂不會妨礙將所述產(chǎn)品插入到鉆孔20內(nèi)。然而，由于這些臂本身具有沿徑向方向展開的趨勢，所以，它們與該鉆孔的孔壁84摩擦地物理接合，從而有助于將所述產(chǎn)品保持在該鉆孔內(nèi)。[0037]優(yōu)選地，在鉆出鉆孔之后，立即將產(chǎn)品32置于該鉆孔中。該鉆孔20可以是相繼鉆入巖石22或鉆入任何其它巖石內(nèi)的、多個類似的鉆孔之一。鉆孔并放置所述巖石破碎產(chǎn)品的該持續(xù)過程能夠相對安全地繼續(xù)進行，因為如果鉆巖機意外地穿透藥筒74并導(dǎo)致起爆裝藥的引燃，則由于上文描述的原因，主推進劑裝藥不可能被點火。在所有時間，都是在空氣/水霧沖洗的情況下進行鉆孔，且空氣將所有的水都從鉆孔中吹出。如果推進劑裝藥被該鉆孔過程意外起爆，那么，由正在燃燒的推進劑逐漸形成的氣體能夠逸出到大氣中。在該階段，所述藥筒未受液體或其它填塞物材料約束，并且，由于管40的直徑小于鉆孔20的直徑，所以逐漸形成的氣體能夠經(jīng)由所述管的外表面與孔壁84的表面之間的間隙逸出到大氣中。
在產(chǎn)品32已經(jīng)置于鉆孔中之后，導(dǎo)管66從產(chǎn)品32向外伸出。
一旦已經(jīng)完成該鉆孔和產(chǎn)品的放置過程，各種導(dǎo)管66被一起拉出且加壓水經(jīng)由相應(yīng)的導(dǎo)管被引入到每個管中。在每一種情形中，水都流過單向填充器閥68且內(nèi)孔42被逐漸填滿水。內(nèi)孔42中的空氣經(jīng)由泄放閥50排出并排到大氣中。一旦該管充滿水，所述泄放閥就關(guān)閉，以防止水從該管離開，然后，該管被所述水內(nèi)部加壓。該管的第一端44附近 的較弱部分沿徑向方向膨脹，從而接觸與之相對的、孔壁84的表面。此后，該管從第一端向第二端逐漸膨脹，并且，鉆孔內(nèi)的所有空氣都排出到大氣中。
每個藥筒均具有延伸到該鉆孔外部的、相應(yīng)的點火引線86 (圖4和圖5)。在各個所述產(chǎn)品的管已經(jīng)完全膨脹之后，在適當(dāng)?shù)臅r候通過向引線86施加合適的電信號來引燃所述藥筒中的裝藥。這又導(dǎo)致每個藥筒中的推進劑的起爆，接著會發(fā)生巖石22的破碎，通常是以國際專利申請NO.PCT/ZA2010/000004的說明書中描述的方式發(fā)生。
每個點火引線86均可位于相應(yīng)的柔性導(dǎo)管66內(nèi)并從該柔性導(dǎo)管66延伸，從而提供了更緊湊的設(shè)計。
上文的描述涉及使用水作為加壓介質(zhì)。這僅是示例性而非限制性的，因為也可使用密度較大的液體(例如泥漿或膨潤土)來內(nèi)部加壓所述管。這提高了填塞效率。
在圖6描述的另一可選方法中，未使用預(yù)成型的管，而是使用了定制的管。
豎直延伸的支撐件100使管102維持處于豎直定向，該管102由相當(dāng)剛性的塑料材料制成。該管具有狹縫104,該狹縫104從所述管的上端106縱向延伸到下端108。這允許該管克服其自身的彈性而打開到一定程度。
這里使用了與已經(jīng)描述過的部件相類似的部件。由塑料或類似材料制成的實心桿110的上端利用膠帶粘附到模擬藥筒112的鄰接端。該模擬藥筒112與完全有效的藥筒74具有相同的形狀和尺寸。上文所述類型的空氣泄放閥50定位在該模擬藥筒112的上端。所述空氣泄放閥的出流孔口 114被一段易碎的膠帶116密封。上文所述類型的單向填充器閥68與桿110的下端接合，并且，所述填充器閥的出口 118被一段膠帶116密封。
隨后，這些部件的外部被涂覆有合適的隔離劑，并且管102的內(nèi)表面也涂覆有隔離劑。以所述方式連結(jié)在一起的部件110、112、50和68然后被置于管102中，使得這些部件在該管的軸向方向上延伸。該管中的狹縫104由膠帶粘住，從而使得該管的內(nèi)部被有效密封。然后，本領(lǐng)域已知類型的可凝固硅樹脂材料120的流動混合物經(jīng)由管122被泵送到該塑料管的下端，從而將這些部件封裝在管102中。該硅樹脂材料從所述管的下端108上升到上端106，在此過程中，所有空氣都從該管中排出。當(dāng)處于流動形式的硅樹脂進入該塑料管時，硅樹脂不處在任何有意義的壓力下且不與所述空氣泄放閥、單向填充器閥和狹縫上的密封膠帶116干涉。隨后，允許該硅樹脂凝固。
之后，管102及其內(nèi)容物與支撐件100分離。縱向狹縫104上的膠帶被移除，且該管徑向膨脹，從而能夠移除其內(nèi)容物。這些內(nèi)容物包括部件110、112、50和68，該部件110、112、50和68被從外部包封在由凝固的娃樹脂形成的管狀外殼中。
所述硅樹脂材料是柔性的且可變形，以允許模擬藥筒112被移除并因此留出空腔。由于之前使用了隔離劑，所以該藥筒不會粘附到硅樹脂。本文所述類型的真藥筒74隨后插入到硅樹脂外殼中的該空腔內(nèi)并鄰接所述桿110。通過利用環(huán)形夾具包圍該硅樹脂外殼的上端和下端來密封這些端部，該環(huán)形夾具分別緊固到填充器閥68的外表面和真藥筒74的外表面。
當(dāng)該真藥筒置于由所移除的模擬藥筒形成的空腔內(nèi)時，在該藥筒的外側(cè)放置較小的導(dǎo)線，以便在硅樹脂外殼和該藥筒的對置表面之間形成空氣通道。因而，如國際專利申請 No. PCT/ZA2010/000004的說明書中所述，空氣可從該藥筒內(nèi)的空腔中逸出。
因而，該硅樹脂模制組分的使用允許在所述巖石破碎產(chǎn)品的部件周圍形成柔性管。該模制的組件能夠大致以上文描述的方式來使用。經(jīng)由所述填充器閥引入的水能夠在娃樹脂外殼的內(nèi)表面和該外殼內(nèi)的各個部件的與該內(nèi)表面相對的外表面之間流動。如上所述，由于之前使用了隔離劑，所以，硅樹脂不會粘附到這些部件。水使硅樹脂膨脹，與該組件所處的鉆孔的孔壁緊密接合。水壓升高，使通過膠帶116形成的密封裂開。隨著該硅樹脂外殼中的水的體積增大，空氣由于所述空氣泄放閥的作用而從該硅樹脂外殼中逸出。水也能進入所述真藥筒內(nèi)的空氣空腔中，從而如上文所述，必要時能夠進行有效點火。
該模制組分的使用允許所述巖石破碎產(chǎn)品針對特定應(yīng)用而進行定制，這便于處理和安裝。
本發(fā)明的產(chǎn)品具有很多顯著益處。它允許以安全、有效的方式進行二次巖石破碎?？稍谝粋€或多個巖石中相繼鉆出多個鉆孔，并在每個鉆孔被鉆出之后，在該鉆孔中放置相應(yīng)的巖石破碎產(chǎn)品。這避免了僅在鉆完多個鉆孔之后才在每個鉆孔中放置藥筒的情形。藥筒74本身是安全的，因為僅當(dāng)它被浸入在不可壓縮液體(例如水、泥漿、膨潤土等)中時，它呈現(xiàn)出巖石破碎功能。
權(quán)利要求
1 .一種巖石破碎產(chǎn)品，包括密封的細長柔性管；藥筒，所述藥筒位于所述管內(nèi)并具有能量材料；以及閥裝置，所述閥裝置用于允許所述管被填充液體并利用所填充的液體而膨脹，由此，所述藥筒被置于所述能量材料能夠被點火的模式下。
2.根據(jù)權(quán)利要求
I所述的巖石破碎產(chǎn)品，所述巖石破碎產(chǎn)品包括用于使所述能量材料點火的裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求
I或2所述的巖石破碎產(chǎn)品，其中，所述管具有內(nèi)孔以及被密封且彼此相對的第一端和第二端，且所述藥筒位于所述內(nèi)孔中，并且其中，所述閥裝置包括入口連接件和出口連接件，所述入口連接件用于將液體引入所述內(nèi)孔中，從而加壓所述內(nèi)孔并因此使所述管至少沿徑向方向膨脹，而空氣能夠經(jīng)由所述出口連接件從所述內(nèi)孔中逸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的巖石破碎產(chǎn)品，其中，所述入口連接件包括單向填充器閥，用以允許所述液體進入所述內(nèi)孔中且不允許從所述內(nèi)孔中離開。
5.根據(jù)權(quán)利要求
3或4所述的巖石破碎產(chǎn)品，其中，所述出口連接件包括空氣泄放閥。
6.根據(jù)權(quán)利要求
3、4或5所述的巖石破碎產(chǎn)品，其中，所述入口連接件位于所述管的第一端，而所述出口連接件位于所述管的第二端。
7.根據(jù)權(quán)利要求
I所述的巖石破碎產(chǎn)品，所述巖石破碎產(chǎn)品包括保持裝置，所述保持裝置用于將所述管保持于在待破碎的巖石中形成的鉆孔內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的巖石破碎產(chǎn)品，其中，所述管具有管壁，當(dāng)所述內(nèi)孔被加壓時，在所述管的任何其它位置發(fā)生徑向膨脹之前，所述管壁能夠先在所述第一端處徑向膨脹。
9.根據(jù)權(quán)利要求
I所述的巖石破碎產(chǎn)品，其中，所述管以模制工藝形成，以便封裝所述藥筒和所述閥裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的巖石破碎產(chǎn)品，所述巖石破碎產(chǎn)品包括位于所述內(nèi)孔中的加強部件，用以沿軸向方向至少一定程度地加強所述管。
專利摘要
一種巖石破碎產(chǎn)品(32)，其包括密封的細長柔性管(40)；藥筒(74)，該藥筒位于所述管內(nèi)并具有能量材料；以及閥裝置(68)，該閥裝置用于允許所述管被填充水并利用所填充的水而膨脹，由此，該藥筒被置于所述能量材料能夠被點火的模式下。
文檔編號F42D1/22GKCN102893120SQ201180017664
公開日2013年1月23日 申請日期2011年4月6日
發(fā)明者亞爾莫·奧萊維·萊佩寧 申請人:山特維克礦山工程機械南非私人有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan