БУРОВОЙ СТАНОК Российский патент 2007 года по МПК E21B3/00 E21B19/84 

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к конструкциям устройств, предназначенных для бурения шпуров в кровле горных выработок.

Известны установки для бурения шпуров под анкерную крепь, содержащие направляющую колонку, установленный на ней подвижно в продольном направлении вращатель с приводом подачи, включающим ведущий барабан, на который наматывается канат, конец которого соединен с корпусом колонки, и механизм расцепления кинематической связи каната с приводом подачи [1, 2].

Недостатком известных установок является то, что рукоятка управления механизмом расцепления подачи находится непосредственно на вращателе, поэтому для возврата вращателя, находящегося после бурения у самой кровли, необходимо достать рукой до рукояти, что не просто при большой высоте выработки. Кроме этого, высоту подъема ограничивает также канатоемкость барабана, и особенно отрицательную роль играет тот факт, что при намотке каната на барабан в несколько слоев, да еще «внавал», резко изменяется диаметр навивки каната, а значит резко изменяется скорость подачи и нарушается режим бурения. Принципиальная схема со сравнительно небольшой высотой подачи [1], т.е. где при небольшом объеме намотки каната на барабан указанные выше недостатки были еще терпимы, была реализована на практике [3]. Схема же с увеличенной высотой подачи, где требовался большой объем подачи многослойной навивки каната «внавал» на барабан [2], вследствие категорично проявивших себя указанных выше недостатков, не нашла своей практической реализации.

Наиболее близким техническим решением является буровой станок, содержащий установленный на направляющей колонке вращатель с приводом подачи, включающим шкив трения, и охватывающий шкив трения гибкий элемент, имеющий рабочую и холостую ветвь, соединенную с натяжным устройством [4].

Средства бурения, выполненные на принципе этого технического решения, т.е. когда шкив трения может перематывать через себя канат любой длины, обеспечивают практически любую длину подачи без изменения диаметра навивки, а значит и без нарушения режима бурения. Вследствие того, что рукоять управления находится постоянно в нижней части колонки, высоту последней можно выполнить очень большой, в зависимости от высоты выработки в зоне бурения. Это достоинство особенно ценно в местах с очень большой высотой кровли, например в зоне обвала породы.

Основным недостатком указанных средств бурения является низкая эффективность их эксплуатации в выработках с частым и резким изменением высоты кровли, например при походке выработок в зоне геологических дислокаций. Высота выработки в этих случаях в результате обрушений изменяется иногда от 1,5 до 4,0 и более метров, а значит, приходится постоянно изменять высоту направляющей колонки.

Целью изобретения является повышение эффективности бурения шпуров в кровле выработки при резких и больших перепадах ее высоты.

Поставленная цель достигается тем, что направляющая колонка выполнена в виде телескопически сопряженных частей - стойки и корпуса, на концах которого установлены блочки, конец рабочей ветви закреплен на стойке так, что рабочая ветвь, огибая последовательно нижний и верхний блочки, перематывается через шкив трения, а натяжное устройство при этом установлено на стойке, причем стойка и корпус снабжены устройствами, исключающими их относительный поворот и регулирующими последовательность продольных перемещений вращателя и корпуса.

В отличие от известных рекомендуемая конструкция буровых станков обеспечивает возможность бурения шпуров большой глубины в кровле выработок большой высоты (до 5 и более метров) с почвы выработки. Существующие переносные буровые станки для выполнения этой операции требуют наличие специальных полков.

На фигуре 1 изображен продольный разрез (принципиальная схема) станка в исходном положении; на фигуре 2 - сечение А-А на фиг.1; на фигуре 3 - сечение В-В на фиг.1; на фигуре 4 изображено положение станка в момент завершения бурения шпура.

Буровой станок содержит направляющую колонку, состоящую из телескопически смещающихся друг относительно друга стойки 1 и выполненного из трубы корпуса 2 (фиг.1). На трубе подвижно в продольном направлении установлен вращатель 3 с буровой штангой 4, поддерживаемый люнетом 5. На промежуточном валу вращателя установлен шкив трения 6, который, вращаясь, перематывает через себя рабочую ветвь каната 9р, т.е. ветвь, которая обеспечивает подачу. Холостая ветвь 9х, которая сматывается со шкива трения 6, обеспечивает предварительный натяг витков каната на шкиве, для чего она соединена с натяжным устройством. Рабочая ветвь закреплена своим концом в верхней части стойки 1 и уходит в специальном продольном пазу В, выполненном в корпусе 2, вниз. Далее рабочая ветвь огибает закрепленный на корпусе 2 нижний блочок 7, затем установленный в верхней части блочок 8 и далее, сделав несколько витков через шкив трения 6, сматывается с него уже в виде холостой ветви 9х. Обеспечивающее натяжение холостой ветви 9х натяжное устройство содержит шарнирно установленные на стойке 1 пружину 10 и рычаг 11. Стойка и корпус снабжены устройством, исключающим их взаимный проворот, выполненным в виде выступа А на стойке 1 и паза В на корпусе 2. Поперечное сечение выполненного на стойке 1 выступа А конгруэнтно поперечному сечению продольного паза В (фиг.2), выполненного вдоль всей длины корпуса 2 (фиг.3). Корпус станка и стойка снабжены устройством, которое при необходимости исключает возможность перемещения вращателя 3 вдоль корпуса 2, а также перемещение корпуса 2 относительно стойки 1, выполненным в виде фиксаторов. Конструктивное исполнение фиксаторов может быть самым различным, в том числе, например в виде эксцентриковых зажимов фрикционного действия или в виде входящих в отверстия сопрягаемых деталей пальцев, поэтому на чертежах они условно не показаны.

Принцип действия и последовательность работы станка заключаются в следующем.

Установленный на почве выработки станок ориентируют на ось предполагаемого шпура в кровле выработки. При этом корпус 2 и вращатель 3 находятся в нижнем исходном положении (станок собран) (фиг.1). Под действием пружины 10 холостая ветвь 9х натянута, а рукоять 11 находится в нижнем положении. Включением вращателя 3 приводятся во вращение штанга 4 и шкив трения 6. Вследствие того, что холостая ветвь находится в натянутом состоянии, плотно прижимая витки трения к шкиву, последний перематывает через себя рабочую ветвь каната. Осуществляется подача бурового инструмента. В зависимости от технологической ситуации, путем включения соответствующих фиксаторов, можно обеспечить необходимый вариант подачи, основными из которых являются следующие.

Вариант 1. Сначала подается вверх корпус относительно стойки, а затем вращатель вверх относительно корпуса.

Вариант 2. Сначала подается вверх вращатель относительно корпуса, а затем корпус с расположенным вверху вращателем подается относительно стойки вверх.

Вариант 3. Вращатель относительно корпуса и корпус относительно стойки поднимаются одновременно.

После завершения бурения шпура на полную глубину при большой высоте выработки основные узлы станка занимают относительное положение, при котором вращатель 3 находится в верхнем конце корпуса 2, а корпус 2, в свою очередь, вышел вверх относительно стойки 1. В этом положении основная часть рабочей ветви каната уже перемотана через шкив и в виде холостой ветви 9х соединяет вращатель с натяжным устройством, расположенным в нижней части стойки 1. Для возврата вращателя 3 с буровой штангой вниз поворачиваем рукоять 11 вверх (против часовой стрелки согласно чертежа) (фиг.4). Натяжение холостой ветви 9х ослабляется, теряется контакт витков трения со шкивом, и вся система опускается вниз.

Сравнение рекомендуемого бурового станка с базовым объектом, а именно с используемыми в настоящее время станками с многоступенчатыми телескопическими пневмоцилиндрами, показывает, что применение рекомендуемой конструкции обеспечивает бурение шпура за один проход, без замены штанг при любой высоте выработки, т.к. в исходном положении вращатель находится внизу, у самой почвы выработки.

Источники информации

1. Авт. свид. СССР №443167, кл. Е21С 11/00, 1972.

2. Авт. свид. СССР №700646, кл. Е21С 11/00, 1979.

3. Каретников В.Н., Клейменов В.Б., Нуждихин, А.Г. Крепление капитальных и подготовительных горных выработок. Справочник - М., Недра, 1989 г. - с.480-481.

4. RU 2256761 С1, 2004 г.

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к буровым станкам для бурения шпуров в кровле горных выработок. Станок содержит установленный подвижно на направляющей колонке вращатель с приводом подачи, включающим шкив трения, и охватывающий шкив трения гибкий элемент, имеющий рабочую и холостую ветвь, соединенную с натяжным устройством. Направляющая колонка выполнена в виде телескопически сопряженных частей - стойки и корпуса, на концах которого установлены блочки, конец рабочей ветви закреплен на стойке так, что рабочая ветвь, огибая последовательно нижний и верхний блочки, перематывается через шкив трения, а натяжное устройство при этом установлено на стойке, причем стойка и корпус снабжены устройствами, исключающими их относительный проворот и регулирующими порядок перемещений вращателя и корпуса. Обеспечивает повышение эффективности бурения шпуров в кровле выработки при больших перепадах ее высоты. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Буровой станок, содержащий установленный подвижно на направляющей колонке вращатель с приводом подачи, включающим шкив трения, и охватывающий шкив трения гибкий элемент, имеющий рабочую и холостую ветвь, соединенную с натяжным устройством, отличающийся тем, что направляющая колонка выполнена в виде телескопически сопряженных частей - стойки и корпуса, на концах которого установлены блочки, конец рабочей ветви закреплен на стойке так, что рабочая ветвь, огибая последовательно нижний и верхний блочки, перематывается через шкив трения, а натяжное устройство при этом установлено на стойке.2. Буровой станок по п.1, отличающийся тем, что стойка и корпус снабжены устройством, исключающим их относительный взаимный проворот.3. Буровой станок по п.1, отличающийся тем, что стойка и корпус снабжены устройством, дающим возможность фиксации их относительного продольного перемещения.4. Буровой станок по п.1, отличающийся тем, что корпус снабжен устройством, дающим возможность фиксации продольного перемещения вращателя.