用于携载、处理和放置用于释放地下矿井中的悬垂岩石的爆炸锥体的机械装置的制作方法

本发明涉及用于携载、处理和放置爆炸锥体以释放地下矿井中的悬垂岩石的机械装置。所述机械装置能够处理和固定爆炸锥体至形成悬垂的岩石，该机械装置可以远程操作，避免了当前操作存在的风险，在当前操作中，操作人员通过使用竹棍将炸药包放在高处，随后将其引爆，引起了悬垂物的不稳定。该机械装置，也称为椎体携载装置或简称为椎体携载体，位于半自动和自动运输处理臂的端部，该半自动和自动运输处理臂在申请人的智利申请号为1970-2014中提出。

背景技术：

几十年来，codelco(智利国家铜业公司)的地下矿井已经成功地采用了分块崩落和盘区崩落的开采方式，实现了高产率和有竞争力的成本。20世纪初，公司开采的矿床位于次生岩上，具有中等到强烈的压裂程度，为实施爆破系统提供了非常有利的环境。近几年来，这种采矿形式一直面临着越来越苛刻和困难的情况，其不得不适应更深的矿床，更强的岩体和需要更大努力的环境。

通过分块崩落开采对较强的未经处理的矿石的地下开采意味着由于岩体的自然分解而产生的材料粒度的大幅增加。这种情况导致矿物提取操作由于在提取点(沟槽)中存在大量的块而面临频繁的中断，这些大量的块作为巨砾或基底上过大的废石或悬垂物存在。解决这个问题最复杂和最危险的干扰因素之一是由沟槽(沟槽悬垂)内这些高度在4到12米之间的巨砾的堵塞引起的。

使用高风险程序已面临沟槽悬垂问题，典型的是在分块崩落开采操作中。常用的解决办法是放置竹炮爆炸物。通常，这种操作包括将彭托里特炸药椎体系在竹棍的端部，竹棍将其提起，将其与岩石接触并保持直到爆炸完成再松开。这种做法要求负责放置爆炸物的操作员靠近该地区的口部，以便查看爆炸物将要放置的位置并将其置于一定的高度处，这种做法使操作员大大地暴露并且如果突然发生矿物流的话容易遭受危险。

随着用以释放悬垂物的半自动和自动运输处理臂的发展与实施，地下采矿业已经实现了重大进展，半自动和自动运输处理臂在申请人的申请号为1970–2014的智利专利申请中提出，其内容形成本申请的一部分。

在现有技术的状态中，当释放地下矿井中的悬垂物时没有适于携载、处理和放置爆炸锥体的机械装置；虽然有一些携载和/或固定爆炸物的装置，但它们都不具有携载爆炸锥体的特征，也不能远程操作，并且不能将爆炸锥体固定在悬垂物上。以这种方式，例如美国发明专利2,837,997，其描述了在地震勘探中使用的装置，在这种装置中，定量的竖直分离的爆炸物通过冲击洞降低并在所述洞内爆破。所述装置由充满爆炸物的长圆柱形容器构成；在容器的外部区域上，存在用于将容器的外壁固定到其端部的开口环。美国发明专利4,089,250描述了一种用于将爆炸筒保持在腔中的支撑件，其包括：在一端基本上封闭并且另一端开放的气缸，其设计成容纳在该腔中。所述气缸具有：在开口端的较大的内径并且在靠近封闭端处的排气口；卷轴，其具有允许在气缸内适配的尺寸；指示装置和指示器，其连结到气缸的封闭端上的可查看的卷轴；弹性装置，其将卷轴推向气缸的开口端并迫使支撑件的筒支撑。在申请人的智利发明专利申请1117-2010中，描述了将元件放置在一定高度处，优选在地下矿井内的移动系统；该系统包括物体携载系统，其定性化为爆炸物携载系统，但系统本身没有大量的明确说明。在申请人的智利发明专利申请1970-2014中，描述了一种半自动、自动运输和远程操作的处理臂，用于在地下矿井的提取点中筹划和释放悬垂物。在所述请求中，还提及了椎体携载系统；然而，关于所述椎体携载装置没有提供进一步的信息。

可以看出，在现有技术的状态中没有用于携载、处理和放置爆炸锥体以释放地下矿井中的悬垂物的机械装置。

技术实现要素：

用于携载、处理和放置爆炸锥体的机械装置，也称为椎体携载系统或简称椎体携载体，在地下矿井的提取点中的悬垂物释放操作中具有应用领域。所述椎体携载装置由操作控制装置远程操作，并且位于半自动和自动运输臂的端部，用于悬垂物释放，半自动和自动运输臂如在申请人的申请号为1970-2014的智利发明专利中提出的那样。

椎体携载装置的作用是将爆炸锥体安全地运输到其应该位于的悬垂物中的位置，然后将其牢固地附接到岩石上，最后离开悬垂物释放区域。

椎体携载装置的操作条件符合地下矿井的操作条件，具有高灰尘、高湿度，温度在4°c至25℃之间。

因此，本发明提出：一种用于携载、处理和放置爆炸锥体的机械装置，爆炸椎体用于释放地下矿井中的悬垂物，该机械装置可以附接到半自动处理臂，该装置由以下部件构成：(i)爆炸锥体夹紧系统；(ii)装配弹簧；(iii)支撑板；(iv)两个气动推力缸；(v)用于旋转的气动马达；(vi)用于倾斜的气动马达，其具有螺旋杆和冠状部；(vii)连结支撑件；和(viii)覆盖气动缸和气动马达的保护罩。

此外，椎体携载装置包括由六个传感器构成的定向和放置系统，该六个传感器指向放置目标的位置平面，该传感器与包括在该装置中的摄像机以及用于清洁摄像机的吹气阀一起构成检查和定向系统，其允许远程操作和爆炸锥体在悬垂物上的适当放置。

椎体携载装置的夹紧系统可以以三种不同的方式形成，其包括：(i)夹紧系统包括至少三个具有穿透点的气缸；(ii)夹紧系统包括结合有钉状穿透元件的镊钳系统；和(iii)夹紧系统包括使用先前附接到锥体的环形系统的锚定来抓附在锥体表面上的镊钳系统。优选地，夹紧系统包括至少三个具有穿透点的气缸，这些穿透点与支撑板平行，或者垂直于爆炸锥体的侧面或壳体。

作为补充但同样重要的元件，椎体携载装置还包括用于支撑和装配爆炸锥体的缓冲插入件(橡胶或海绵)，以及用于替代(i)和(ii))的环形系统，其保护气动夹紧器。

附图说明

图1表示具有三个带有穿透点的气缸的夹紧系统的椎体携载装置的透视图。

图2表示具有夹紧器夹紧系统的椎体携载装置的透视图。

图3表示具有三个带有穿透点的气缸的夹紧系统但是无保护罩的椎体携载装置的透视图。

图4表示具有夹紧系统但是没有保护罩的椎体携载装置的透视图。

图5表示具有三个带有穿透点的气缸的夹紧系统的椎体携载装置的没有倾斜的侧视图。

图6表示具有三个带有穿透点的气缸的夹紧系统的椎体携载装置倾斜45°的侧视图。

图7表示具有夹紧器夹紧系统的椎体携载装置倾斜90°的侧视图。

图8表示具有螺旋杆和冠状系统的用于倾斜的气动马达的特写。

图9是具有三个带有水平穿透点的气缸的夹紧系统的椎体携载装置以及爆炸椎体的剖视图。

图10是具有三个带有水平穿透点的气缸的夹紧系统的上部透视图。

图11是具有三个带有穿透点的气缸的夹紧系统的椎体携载装置的剖视图，其中穿透点垂直于爆炸锥体的面和爆炸锥体本身。

图12是具有三个带有穿透点的气缸的夹紧系统的上部透视图，其中穿透点垂直于爆炸锥体的面。

具体实施方式

如前所述，地下矿井的作业涉及操作和安全的困难，这些困难在发生位置处是典型和具体的；这就是为什么除了在小型平巷作业外，作业环境也是一个问题，因为在许多情况下，环境湿度、灰尘和低能见度对用于矿石开采的机器和装置的运行和使用寿命有直接的影响。因此，在设计各种类型的机械和作业装置时，必须考虑所有上述因素。为了释放悬垂物，除了上述因素之外，考虑形成悬垂物的岩石的可能的不稳定性也是重要的，这会导致可能的意外断裂，这可能导致工人的事故或对使用的机器的损坏，造成经济损失。因此，使用昂贵的材料，如果发生事故，可能导致重大的经济损失，这也是不合适的。本发明的椎体携载装置是申请人在申请号为1970-2014的智利发明专利申请中描述的用于悬垂物释放的处理臂系统的补充。两者是考虑了设计装备的关联性而提出，在椎体携载装置的特定情况下，其有效、敏捷和可靠，使用能够承受操作条件的材料，同时，在由于事故而损坏的情况下成本不高，但更重要的是，可以避免工人在悬垂物本身上直接处理爆炸锥体。而且，特别是椎体携载装置，已经适宜地发展为使得在释放悬垂物时必须要处理该悬垂物的所有工人可以避免可能的不期望的爆炸风险。

通过对几种替代方案的比较分析将问题及其可能的解决方案的研究转化为概念发展，确定解决技术问题的最佳选择是椎体携载装置，其具有安全、简单的用于爆炸锥体的夹紧系统，并且当将爆炸锥体固定到悬垂物的底部时其可以远程操作。因此，为了进行悬垂物释放操作，确定了所需的椎体携载装置必须至少符合以下要求：

·使用具有不同触发模式的气动夹紧系统；由硬铝(根据标准，有色)制成，并结合了自动机械微调系统。

·具有抵抗化学侵蚀、灰尘和潮湿，尤其是保护装置的主体的保护波纹管。

·整个系统(马达，零件，气缸)必须覆盖防静电保护层。

·使用在运动中传递力的气动马达。

·能够附接到处理臂系统。

·必须在地下采矿条件下运行，具有灰尘并且湿度高。

·馈送椎体携载装置的所有电力、气动和液压管道必须附接到处理臂系统。

因此，所提出的技术问题的解决方案是创建锥体携载装置，其包括作为主要元件的爆炸椎体夹紧系统；气动推力缸；用于旋转的气动马达；具有螺旋杆和冠状部的用于倾斜的气动马达；以及覆盖气动缸和气动马达的保护罩。

在概念上，椎体携载装置被认为是一种安全、敏捷的装置，能够快速和精确的运动，其稳定并且能够对放置在形成悬垂物的巨砾上的炸药包施加很小的压力。因此，在本发明中，如图1至图8所示，示出具有以下特征的椎体携载装置：(1)远程操作，以释放地下矿井的提取点中的悬垂物，其特征在于因为其具有(i)用于爆炸锥体的夹紧系统(2)，(ii)装配弹簧(3)，(iii)支撑板(4)，两个气动推力缸(5，6)，(v)用于旋转的气动马达(7)，(vi)具有螺旋杆和冠状系统(9)的用于倾斜的气动马达(8)，(vii)连结支撑件(10)，和(viii)覆盖气缸和气动马达的保护罩(11)。椎体携载装置可以使用控制系统进行远程操作，该控制系统调节其旋转运动、棱镜装置和爆炸锥体的夹紧。

此外，锥体携载装置包括由摄像机(12)、六个传感器和用于清洁的吹气阀(图中未示出)构成的检查和定向系统。六个定向传感器位于夹紧系统的边缘，由三个测量物体的存在的红外传感器以及三个测量距离的超声波传感器构成，所有这些传感器都在位置平面(即爆炸锥体将被固定的表面)上的所附目标的方向和检测上定向。

从图6和图7可以看出，锥体携载装置能够以45°和90°倾斜，以适当地适应爆炸锥体将被固定的位置。

位于锥体携载装置上部的爆炸椎体夹紧系统可以以不同的方式形成：(i)夹紧系统，其包括至少三个具有穿透点的气缸(图1和图3)；或(ii)夹紧器系统(图2和图4)。

在本发明的优选模式中，夹紧系统将由三个具有穿透点(16)的气缸(15)构成。在图9和图10中，可以看到夹紧系统包括三个具有水平穿透点的气缸；在图中，可以看到气缸(15)和穿透点(16)均平行于支撑板(4)，并且它们与爆炸锥体(17)的壁的接触将是倾斜的。在图11和12中，可以看到夹紧系统由三个具有穿透点(16)的气缸(15)构成，其中穿透点(16)垂直于爆炸锥体(17)的侧面或壳体。在图10和图12中，可以清楚地看到，夹紧系统具有三个独立的缓冲插入件，用于支撑不同尺寸的爆炸锥体。这些缓冲插入件(18)由诸如橡胶、海绵或其他具有相似特性的软质材料制成。

在本发明的辅助方式中，夹紧系统将由结合钉状穿透元件(如图2和图3所示)的夹紧器系统构成，其包括具有2个保护环的机构，一个位于夹紧器系统上，另一个在夹紧器系统下方。该夹紧系统对应于气动触发夹紧器，包括用于夹紧锥体的平行运动气动装置；还包括橡胶插入件，其作为在爆炸锥体底部的第二支撑线，允许其适应不同尺寸的锥体。

在本发明的第三模式中，夹紧系统包括夹紧器系统，该夹紧器系统通过附接到先前粘附到锥体的环形系统来夹紧锥体的表面。该夹紧系统对应于气动触发夹紧器，其包括用于夹紧锥体的平行运动气动装置；还包括橡胶插入件，其作为在爆炸锥体底部的第二支撑线，允许其适应不同尺寸的锥体。

在使用环形系统的夹紧中，环形系统允许在爆炸锥体释放时隐藏固定元件。

设备

用于携载、处理和放置爆炸锥体的机械装置，也称为椎体携载装置或简称为椎体携载体，如本发明专利申请中所述的，具有地下矿井的提取点处的悬垂物释放操作的应用领域。如前所述，所述椎体携载装置使用操作控制装置进行远程操作，并且装置本身将主要位于处理臂的端部以释放悬垂物，但是其位置可以变化。

椎体携载装置的部件和材料一般由任何技术人员公知。最重要的部件如下所示：

·装配弹簧(3)：其主要由钢簧构成，其允许约20°的角度调节。

·用于夹紧系统(2)的气动推力缸(15)：这些必须是双作用，单一杆，使用压缩空气移动，作业速度为50至500mm/s；优选型号为双作用缸25x15阳杆端cqsb25-15dm(doubleactingcylinder25x15malerodendcqsb25-15dm)。

·用于夹紧系统(2)的气动夹紧器：夹紧器每侧的有效力必须为90[n]或9.18[kg]，足以穿透作为壳体并入爆炸锥体中的纸板。优选的型号是气动夹紧器diam16，型号mhf2-16d。

·气动马达(7，8)，阿特拉斯·科普柯公司的型号lzbar003-11或具有相似特性的其他款。