Способ разрушения мерзлого массива и устройство для его осуществления
Изобретение относится к области горного дела и м.б. использовано при разрушении горных пород импульсным воздействием. Устройство состоит из высокочастотного вибропреобразователя, выполненного в виде кольца с прямоугольным сечением. В полости последнего размещен ударный элемент низкочастотного вибратора. Устройство также включает вибродатчик обратной связи и усилители напряжения и мощности. Способ разрушения мерзлого грунта заключается в том, что одновременно с высокочастотным воздействием на массив с частотой, равной частоте колебаний массива пород на соколеблющийся массив, осуществляют низкочастотное воздействие. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к области горного дела и может быть использовано при разрушении мерзлого массива, состоящего из заполнителя и твердых крупнообломочных включений. Цель уменьшение энергоемкости процесса разрушения мерзлого массива. На чертеже представлена принципиальная схема устройства для разрушения мерзлого массива. Устройство представляет собой моноблок, установленный на опорной раме комбайна. Поджим моноблока к породе осуществляется гидродомкратом. Моноблок состоит из низкочастотного вибратора 1, например электромагнитного или электрогидравлического, и высокочастотного вибропреобразователя 2, например электродинамического, выполненного в форме кольца с прямоугольным сечением, в полости которого с возможностью возвратно-поступательного перемещения установлен ударный элемент 3 низкочастотного вибропреобразователя. Высокочастотный вибропреобразователь 2 механически соединен с корпусом низкочастотного вибратора 1 посредством пластин 4 и жестких пружин-амортизаторов 5, снижающих влияние низкочастотных колебаний на высокочастотный вибропреобразователь 2. На одной из пластин установлен вибродатчик 6 обратной связи, корпус которого заключен в чехол из вибропоглощающего материала 7. Поджим вибродатчика к породе осуществляется посредством упора 8, пружины 9 и держателя 10. Для обеспечения работы устройства используется блок управления, включающий вибродатчик 6 обратной связи, соединенный с усилителем напряжения 11, выход которого соединен с входом блока фильтров низкой 12 и высокой 13 частот. Выход блока фильтров соединен с входом усилителя мощности 14, а выход усилителя мощности соединен с высокочастотным вибропреобразователем. Питание устройства производится от сети переменного тока 15. В зависимости от решаемых задач возможно использование нескольких моноблоков, установленных на опорной раме комбайна. Способ осуществляется следующим образом. Комбайн, с закрепленным на его опорной раме виброударным моноблоком выставляется вдоль забоя. Посредством гидродомкрата моноблок поджимается к массиву пород, включается устройство, и низкочастотный вибропреобразователь 1, например вибромодуль ВЭМ-300, сообщает породе ударные импульсы, которые вызывают звучание горных пород на резонансной частоте. Вибродатчик 6 обратной связи воспринимает сигнал как низкой частоты, так и отклик породы на высокой резонансной частоте, который после усиления усилителем напряжений 11 поступает на фильтры низкой 12 и высокой 13 частот, ограничивающие рабочий диапазон высокочастотного вибропреобразователя 2 в пределах частоты собственных колебаний массива, которые, по данным практики, изменяются от 50 60 Гц до 1 кГц. При этом отфильтровываются частоты ниже 50 Гц (диапазон низкочастотного вибропреобразователя) для исключения самовозбуждения системы, обеспечивающей работу высокочастотного вибропреобразователя 2 по низкой частоте, и выше 1 кГц для исключения влияния случайных импульсов производственных шумов. После фильтрации сигнал поступает на усилитель мощности 14 и на высокочастотный вибропреобразователь 2, который сообщает массиву колебания на его резонансной частоте. Одновременно эти колебания воспринимаются и вибродатчиком 6, и устройство самовозбуждается благодаря наличию обратной связи вибродатчика 6 с высокочастотным вибропреобразователем 2 через массив пород, и на этом участке массива возникают незатухающие колебания. По мере воздействия на массив упругими импульсами происходит образование макро- и микротрещин, что приводит к снижению частоты собственных колебаний массива, но так как низкочастотный вибропреобразователь 1 продолжает свою работу, то вследствие этого отклик породы происходит на частоте меньше предыдущей резонансной частоты, т.е. происходит автоматическая подстройка рабочей частоты высокочастотного вибропреобразователя 2 по мере увеличения количества трещин и соответственно изменения свойств вмещающих пород. Прогрессированию роста макро- и микротрещин, а в последующем и магистральных трещин также способствует работа низкочастотного вибропреобразователя 1, что в конечном счете приводит к расслоению породы по контакту заполнителя с ледяной пленкой, обволакивающей твердые включения, и по трещинам, образованным по наиболее ослабленным участкам заполнителя микролинзочкам льда. После завершения цикла разрушения комбайн выставляется в новое положение.
Формула изобретения
1. Способ разрушения мерзлого массива, включающий импульсное высокочастотное воздействие на него искусственно возбуждаемыми колебаниями с частотой, равной частоте собственных колебаний массива горных пород, с помощью вибровозбудителей, отличающийся тем, что, с целью уменьшения энергоемкости процесса разрушения мерзлого массива, одновременно с высокочастотным воздействием на массив осуществляют низкочастотное воздействие на соколеблющийся слой массива. 2. Устройство для разрушения мерзлого массива, включающее высокочастотный вибропреобразователь, вибродатчик обратной связи, усилители напряжения и мощности, отличающееся тем, что оно снабжено низкочастотным вибратором с ударным элементом, а высокочастотный вибропреобразователь выполнен в виде кольца с прямоугольным сечением, в полости которого размещен ударный элемент низкочастотного вибратора.РИСУНКИ
Рисунок 1
