БУРОВОЙ АГРЕГАТ Российский патент 1997 года по МПК E21B7/02 E21C11/02 

Изобретение относится к горному делу и в частности к сооружению горизонтальных и слабонаклонных замораживающих скважин из крупногабаритных тоннелей и других горизонтальных подземных выработок, возведение которых производится в сложных гидрогеологических условиях. В этом случае скважины необходим сооружать на участках обводненных неустойчивых пород и производить в них установку замораживающих колонн для образования временного ледопородного ограждения.

Известна бурильная установка БУА-3С, разработанная в ЦНИИ подземмаше и выпускаемая Копейским машзаводом, описанная в [1] включающая передвижную гусеничную ходовую часть, маслостанцию, пульт управления, подвижную площадку, манипулятор и буровой станок. Известная бурильная установка предназначена для бурения неглубоких шпуров в стенке горной выработки.

Недостатком известного устройства является то, что оно не предназначено для сооружения горизонтальных или слабонаклонных скважин из торцевой стенки буровой камеры, которая имеет незначительное расстояние между торцевыми стенками.

Известно также устройство для бурения скважин [2] которое включает раму с опорным узлом, буровой станок с вращателем и буровым снарядом, маслостанцию, пути управления, гидропровод, насос для подачи промывочного агента. Известное устройство предназначено для бурения восстающих и наклонно-восстающих скважин.

Недостатком известного устройства является то, что оно не позволяет бурить скважины из торцевых стенок буровых камер. При этом нужно учитывать и то, что расстояние между торцевыми стенками ограничено, а торцевые стенки имеют небольшой размер.

Наиболее близкой к заявленному техническому решению и принятой за прототип устройства является [3] включающая передвижную платформу с размещенными на ней опорными узлами, манипулятор с подвижной стрелой, шарнирным узлом и приводным гидроцилиндром, подъемную площадку, раму, буровой станок с вращателем и буровым снарядом, маслостанцию, пульт управления, гидропривод, насос для подачи промывочного агента. Известное устройство предназначено для бурения восстающих и наклонно-восстающих скважин из горизонтальной подземной горной выработки.

Недостатком известного устройства является то, что оно не предусматривает сооружение скважин в торцевой стенке буровой камеры, имеющих направление вдоль боковой стенки горной выработки.

Задачей изобретения является создание устройства, обеспечивающего снижение трудоемкости при сооружении из буровой камеры горизонтальной подземной выработки скважин по периферии горной выработки вдоль ее боковой стенки при проходке выработки (тоннеля) на участках обводненных и неустойчивых пород и установку в пробуренные скважины замораживающих колонн для искусственного замораживания пород на этих участках на период проходки выработки (тоннеля) за счет получения фиксированного расстояния по контуру торцевой стенки буровой камеры.

Предложенное изобретение решает эту задачу с достижением технического результата следующим образом.

Для реализации предложено устройство буровой агрегат, который включает передвижную платформу с размещенным на ней опорными узлами, манипулятор с подвижной стрелой, шарнирным узлом и приводным гидроцилиндром, подъемную площадку, раму, буровой станок с вращателем и буровым снарядом, маслостанцию, пульт управления, гидропривод, насос для подачи промывочного агента. Отличительной особенностью устройства является то, что рама бурового станка установлена на подъемной площадке с возможностью перемещения в плоскости, перпендикулярной оси бурового снаряда посредством рычагов и дополнительных гидроцилиндров.

Таким образом появляется возможность размещения бурового станка в буровой камере, в зоне максимально приближенной к боковой ее стенке, поворот рамы бурового станка в заданное направление, после чего обеспечивается надежное закрепление и фиксация рамы бурового станка. Это обеспечивает заданное направление бурового снаряда в период бурения скважины и последующее перемещение с помощью подвижной стрелы манипулятора вдоль боковой стенки буровой камеры, Все это повышает точность выполнения буровых работ и снижает трудоемкость сооружения скважин и установки в них замораживающих колонн.

Для облегчения установки замораживающих колонн в пробуренную скважину, вращатель бурового станка дополнительно снабжен кольцеобразным переходником, соединенным внутренней резьбой со шпинделем бурового станка, а наружная резьба переходника выполнена с возможностью периодического взаимодействия с устанавливаемой в скважину замораживающей колонной.

На фиг. 1 изображен буровой агрегат в транспортном положении; на фиг. 2
дополнительная тележка с уложенным на ней оборудованием, шарнирный узел подвижной стрелы, подъемная площадка и др. на фиг. 3 вторая дополнительная тележка с уложенными на ней рамой, буровым станком, блоки механизмов крепления и фиксации; на фиг. 4 буровой агрегат в рабочем положении (схема); на фиг. 5 фрагмент перемещения бурового станка по периферии буровой камеры подземной горной выработки (вид со стороны забоя) на фиг. 6 кольцеобразный переходник.

Буровой агрегат включает передвижную платформу 1 (фиг. 1), опирающуюся на передвижной блок 2 с колесами. На платформе 1 установлена рама 3 с размещенными на ней опорными узлами 4, которые шарнирно размещены по углам передвижной платформы 1 и снабжены элементами фиксации 5 (фиг. 4), винтовыми растяжками 6 и гидродомкратами 7. Устройство имеет также манипулятор 8 с подвижной стрелой 9 с шарнирным узлом 10 и приводным гидроцилиндром 11. В транспортном положении буровой агрегат дополнительно снабжают двумя передвижными тележками 12 (фиг. 2), на которых размещают подъемную площадку 13, раму 14 бурового станка 15, буровой станок 15 (фиг. 3) с вращателем 16 и буровым снарядом 17 (фиг. 4), емкости для циркуляции промывочной жидкости и другого вспомогательного оборудования и инструмента (на фиг. не показаны).

В верхней части передвижной платформы 1 (фиг. 1) размещены маслостанция 18 с гидроприводом, пульт управления 19 и рабочая площадка 20 для размещения обслуживающего персонала, насос 21 для подачи промывочной жидкости, а в нижней ее части стеллажи 22 служат для размещения инструмента оборудования и замораживающих колонн 23. Подвижная стрела 9 со стороны подъемной площадки 13 (фиг. 2 и 4) также снабжена шарнирным узлом 24 с приводом от гидроцилиндров 25.

Для перемещения бурового станка 15 (из исходного положения, которое на фиг. 5 указано пунктиром) по периферии буровой камеры 26 (фиг. 5), подъемная площадка 13 снабжена рычагами 27, шарнирно установленными на ней, и дополнительными гидроцилиндрами 28, для привода рычагов 27, которые шарнирно соединены с рамой 14 бурового станка 15. Рама 14 снабжена механизмами крепления 29, которые могут быть выполнены в виде гидроцилиндров (фиг. 3) с элементами фиксации 30, выполненными в виде башмаков с индивидуальным приводом от гидроцилиндров. Буровой станок 15 снабжен гидродвигателем, цилиндром подачи (на фиг. не показаны), вращателем 16 (фиг. 4), соединенными с буровым снарядом 17.

Для работы бурового агрегата производят следующие основные операции. Подготавливают передвижную платформу 1, соединяют ее с дополнительными передвижными тележками 12 и электровозом, перемещают в концевую зону 31 к торцевой стенке 32 горной выработки 33, где выполнена буровая камера 26, которая в сечении имеет размер больше, чем горизонтальная горная выработка 33. Буровая камера 26 ограничена торцевой стенкой 32 и второй торцевой стенкой 34, в которую врезана горная выработка 33. Торцевые стенки 32 и 34 соединены боковой стенкой 36.

После доставки бурового агрегата в зону буровой камеры 26 (фиг. 4) снимают с тележек 12 раму 14 бурового станка 15, вращатель 16 и подъемную площадку 13 с шарнирным узлом 24. Раму 14 бурового станка 15 с помощью рычагов 27 шарнирно соединяют с подъемной площадкой 13 и устанавливают буровой агрегат в исходное положение перед буровой камерой 26. Выводят опорные узлы 4 в вертикальное положение относительно рамы 3 и передвижной платформы 1 и крепят их с помощью винтовых растяжек 6. Затем элементы фиксации 5 с помощью гидродомкратов 7 раскрепляют в боковое крепление горизонтальной горной выработки 33 (тоннеля), например в чугунные тюбинги, и с помощью передвижной стрелы 9 выводят подъемную площадку 13 с рамой 14 бурового станка 15 в заданное положение.

Для осуществления патентуемого способа необходимо произвести бурение скважин из торцевой стенки 32 буровой камеры 26. Для этого в торцевой стенке 32 производят разметку и задание пространственного положения (направления) скважин 35 (для последующей установки замораживающих колонн). С помощью манипулятора 8 и рычагов 27, которые взаимодействуют с гидроцилиндром 28, раму 14 бурового станка 15 отводят в сторону боковой стенки 36 буровой камеры 26, поворачивают буровой станок 15 и направляют ось вращателя 16 и бурового снаряда 17 вдоль боковой стенки 36, перемещают по периферии буровой камеры 26 подземной горной выработки 33 и совмещают ось вращателя 16 и бурового снаряда 17 с заданным пространственным положением скважины 35. Затем производят раскрепление и фиксацию с помощью механизмов крепления 29 и элементов фиксации 30 в торцевые стенки 32 и 34 буровой камеры 26. После этого производят забуривание скважины, установку в нее кондуктора и бокового отвода (на чертеже не показаны). После чего производят бурение скважины 35 с циркуляцией промывочной жидкости или сжатого воздуха и установку в скважину 35 замораживающих колонн 23. После чего механизмы крепления 29 и элементы фиксации 30 ослабляют и с помощью манипулятора 8 перемещают раму 14 бурового станка 15 по периферии торцевой стенки 32 буровой камеры 26, при этом производят их периодическое раскрепление и фиксацию с торцевые стенки 32 и 34 буровой камеры 26, совместно в подвижной стрелой 9 манипулятора 8 (для бурения последующих скважин) вдоль стенки выработки и установку в них замораживающих колонн 23.

Для облегчения установки замораживающих колонн 23 в пробуренные скважины 35, шпиндель бурового станка 15 оборудуют кольцеобразным переходником 37 (фиг. 6), который внутренней резьбой 38 соединяют со шпинделем бурового станка 15, а наружной 39 периодически взаимодействуют с устанавливаемой в скважину 35 замораживающей колонной 23 труб.

Таким образом, кольцеобразный переходник 37 позволяет снизить продольные габаритные размеры в зоне соединения со шпинделем бурового станка 15 в стесненных условиях буровой камеры 26.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для сооружения скважин из буровой камеры, вдоль боковой стенки горизонтальной горной выработки, при проходке выработки (тоннеля) в сложных гидрогеологических условиях, а также может быть использовано, когда на участках обводненных неустойчивых пород требуется установка замораживающих колонн для образования временного ледопородного ограждения. Патентуемый буровой агрегат включает передвижную платформу с размещенными на ней опорными узлами, манипулятор с подвижной стрелой с шарнирными узлами и подъемную площадку, раму 1 буровой станок, маслостанцию 8 с гидроприводом, пульт управления, насос для подачи промывочного агента. Буровой агрегат снабжен С-образными опорами с дополнительными гидроцилиндрами, взаимодействующими с буровым станком, установленными с возможностью перемещения бурового станка по периферии буровой камеры и возможностью бурения вдоль боковой стенки буровой камеры скважин и последующей установки в них замораживающих колонн. Для уменьшения продольных габаритов при установке замораживающих колонн в стесненных условиях буровой камеры. Устройство имеет кольцеобразный переходник. 1 з. п. ф-лы, 6 ил.

1. Буровой агрегат, включающий передвижную платформу с размещенными на ней опорными узлами, манипулятор с подвижной стрелой, шарнирным узлом и приводным гидроцилиндром, подъемную площадку, раму, буровой станок с рамой, вращателем и буровым снарядом, маслостанцию с гидроприводом, пульт управления, насос для подачи промывочного агента, отличающийся тем, что рама бурового станка установлена на подъемной площадке шарнирно с возможностью перемещения в плоскости, перпендикулярной оси бурового снаряда, посредством рычагов и дополнительных гидроцилиндров. 2. Агрегат по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен кольцеобразным переходником, имеющим внутреннюю резьбу для соединения со шпинделем бурового станка и наружную резьбу для периодического взаимодействия с устанавливаемой в скважине замораживающей колонной.