СТРЕЛОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ БУРОВОЙ УСТАНОВКИ И БУРОВАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2013 года по МПК E21B7/02 E21B19/08 

Область техники изобретения

Настоящее изобретение относится к стреловому устройству для буровой установки согласно вводной части п.1 формулы изобретения и также относится к буровой установке, включающей в себя такое стреловое устройство.

Предпосылки изобретения

Во время бурения взрывных шпуров для получения руды из рудных тел, расположенных в тонких слоях (порядка менее одного метра толщиной), используют технологию, целью которой является предотвращение добычи большего, чем необходимо, объема породы, несущей руду. По этой причине горизонтальные выработки выполняют с возможно уменьшенными размерами. Дополнительно, используют буровые установки с возможностью эксплуатации в рудном теле между горизонтальными выработками, которые обеспечивают извлечение руды и горной породы с высотой около одного метра. В качестве альтернативы таким минимализированным буровым установкам возможно дополнительное уменьшение извлечения горной породы посредством использования ручного инструмента, что создает тяжелые условия работы горняков.

Известные в настоящее время буровые установки описанного выше типа представлены на рынке под названием «Stomec». Основной идеей данных известных буровых установок является разделение силового блока, включающего в себя двигатель и насос гидросистемы, от самой буровой установки, оснащенной движителем в форме гусениц и корпусом установки, к которому прикреплена стрела с двумя направляющими балками.

Трубное устройство снабжает буровой блок маслом гидросистемы, водой и сжатым воздухом от силового блока.

Другим примером известного решения является буровая установка с обычным подающим механизмом, опирающимся на короткую балку на передней и задней сторонах буровой установки. В данной буровой установке двигательный и насосный блоки расположены в корпусе буровой установки и перемещением буровой установки и работой бурильных блоков на подающих механизмах управляют посредством радиосвязи. Данная буровая установка имеет недостаток, заключающийся в том, что несколько функций дублированы, например, благодаря наличию двух балок, что приводит к увеличенным затратам. Буровая установка дополнительно обеспечивает только бурение в одном единственном направлении, что является недостатком во многих областях узких горизонтальных выработок.

Цель и наиболее важные признаки изобретения

Целью настоящего изобретения является создание стрелового устройства и буровой установки, упомянутых выше, в которых недостатки известных решений устранены или, по меньшей мере, уменьшены.

Эта цель достигается стреловым устройством и буровой установкой, упомянутой выше, отличительными признаками п.1 формулы изобретения.

Таким образом достигнута возможность выполнения бурения в большем диапазоне углов и с большей степенью свободы по сравнению с возможностями известных машин и, конкретно, для обеспечения возможности бурения в различных направлениях создана прочная опора для стрелового устройства и транспортный блок в буровой установке имеет более простой доступ для обслуживания, когда один конец блока транспортного средства выполнен свободным от бурового оборудования. Устройство также обеспечивает лучшие приводные свойства во время перемещения вперед между бурением в двух соседних положениях и во время перемещения на более значительные расстояния, поскольку привод стрелового устройства только на одной стороне буровой установки проще в управлении.

Несущее устройство, включающее в себя стыковочную систему, улучшает гибкость оборудования.

Предпочтительно стыковые соединительные элементы направлены, по существу, горизонтально и расположены, по существу, на горизонтально направленной стороне несущего блока. Результатом этого является упрощение соединения с частью транспортного средства.

Блок направляющих балок предпочтительно соединен с блоком стрелы так, что может наклоняться в вертикальных плоскостях, что дает хорошие возможности регулировки.

Предпочтительно, блок направляющих балок включает в себя две направляющие, каждую, приспособленную для размещения с возможностью перемещения, по меньшей мере, одного бурильного блока. Когда каждая направляющая способна вращаться вокруг оси, параллельной своей продольной оси, увеличивается гибкость и возможность быстрых изменений относительного положения. Бурением может также управлять один единственный оператор, хотя блок направляющих балок включает в себя две направляющие балки, поскольку направляющие расположены рядом друг с другом и находятся одновременно в пределах видимости оператора.

Блок поворотного устройства предпочтительно расположен на несущем блоке и перемещается в направлениях, по существу, параллельных главной плоскости. Это обеспечивает хорошие возможности точной регулировки относительного положения. Поворотный блок в данном варианте предпочтительно способен перемещаться параллельно направлениям перемещения буровой установки при эксплуатации устройства и, по существу, в направлениях, перпендикулярных установленным направлениям бурения при эксплуатации устройства.

Изобретение также относится к буровой установке, содержащей транспортный блок, включающий в себя двигатель для создания движущей силы для буровой установки и для создания приводной мощности для присоединенного стрелового устройства, согласно изобретению.

Транспортный блок включает в себя, таким образом, предпочтительно соединительные устройства для соединения со стреловым устройством, установленным на передней стороне.

Предпочтительно, буровая установка имеет устройство дистанционного управления для увеличения возможностей управления всеми компонентами и функциями.

Предпочтительно, буровая установка имеет блок управления, устанавливающийся в режим привода, в котором несущий блок установлен плавающим, при этом с одной стороны несущий блок поддерживает определенный угол в горизонтальной плоскости относительно угла транспортного блока. С другой стороны несущий блок установлен в положение с подъемом над нормальным уровнем для укладки на землю. Таким образом достигается упрощенное управление во время эксплуатации привода буровой установки.

Дополнительные преимущества изобретения достигаются благодаря дополнительным признакам изобретения, указанным в дополнительных пунктах формулы изобретения, которые станут ясными из приведенного ниже описания.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Изобретение ниже описано более подробно на примерах вариантов осуществления и со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых показано следующее:

на фиг.1 схематично показано сечение через участок горной породы с горизонтальными выработками, в которых используют устройство согласно изобретению,

на фиг.2 показана область фиг.1 в воображаемом сечении на виде сверху с буровой установкой согласно изобретению в рабочем положении,

на фиг.3a и b показан изометрический вид буровой установки согласно изобретению,

на фиг.4, 5 и 6 показаны схематичные виды сбоку буровой установки согласно изобретению в различных рабочих положениях,

на фиг.7 показан изометрический вид буровой установки согласно изобретению в транспортном положении.

ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

На фиг.1 и 2 показана типичная рабочая площадь для буровой установки, согласно изобретению, с двумя параллельными горизонтальными выработками 1 и 2, расположенными на типичном расстоянии около 20-30 метров так, что пространство 3 между ними включает в себя тонкое широкое рудное тело, центральный участок которого показан штрихпунктирной линией. Высота области 3, предназначенной для взрыва, имеет величину порядка 1,2 метра.

Ряд взрывных шпуров 4 бурятся посредством буровой установки согласно изобретению. Расстояние 1 между рядами взрывных шпуров обычно составляет около 500 мм. Данное расстояние также часто используют между взрывными шпурами, установленными каждый друг над другом.

На фиг.2 показана буровая установка 5 согласно изобретению в рабочем положении и взрывные шпуры 4'. Обычно длина взрывных шпуров не превосходит 3 метра при данном виде горных работ.

После разбуривания всей ширины между горизонтальными выработками 1 и 2 тела 3 с адекватным числом шпуров область бурения должны взрывать, после чего взорванный материал собирают и транспортируют с площади для последующего извлечения ценных металлов и минералов в руде.

На фиг.3a и b буровая установка 5 показана более подробно, и она включает в себя транспортный блок 6, в котором установлены один или несколько двигателей для перемещения буровой установки, и приводимые в действие двигателем насосы гидросистемы для подачи рабочей среды для работы стрелового устройства буровой установки, включающей в себя работу бурильных блоков. Для данной цели транспортный блок, кроме насоса гидросистемы, включает в себя, по меньшей мере, один дизельный двигатель и/или электродвигатель, который может быть соединен с сетью, имеющейся в шахте.

Транспортный блок 6 соединен со стреловым устройством 7, имеющим стыковочные соединительные элементы 14, присоединяемые сбоку для соединения с несущим устройством в форме стыковочной системы 17 с системой гидроцилиндров. Несущее устройство 15 выступает с одной стороны, конкретно, переднего торца транспортного блока 6. Стреловое устройство включает в себя блок 8 направляющих балок, включающий в себя две направляющие балки 9 и 9', каждая из которых несет бурильный блок 10, 10'. Блок 8 направляющих балок, в свою очередь, опирается на стреловой блок 11, шарнирно прикрепленный к блоку 8 направляющих балок, который может отклоняться относительно стрелового блока 11 посредством (не показано) гидроцилиндра известным способом.

Стреловой блок 11 включает в себя станину 11' стрелы, соединительное звено 11" стрелы и гидроцилиндры, управляющие наклоном поворотного блока 12 относительно блока 8 направляющих балок способом, известным в обычных буровых установках.

Стреловой блок 11, таким образом, своим нижним концом шарнирно установлен на поворотном блоке 12, обеспечивающем поворот всего стрелового устройства 7 на, по меньшей мере, 180° для бурения под прямыми углами вбок в обе стороны от главного направления H перемещения буровой установки 5.

Поворотный блок 12 устройства на нижней стороне (как показано на фиг.3) стационарным участком прикреплен к участку 19 крепления, скользящему по направляющим 18 скольжения, расположенным продольно на несущем блоке 13.

Скользящий участок 19 скользящего крепления продольно перемещается на несущем блоке 13 механизмом 20 с поршнем и цилиндром. Целью смещения участка 19 крепления и всего стрелового устройства относительно несущего участка и транспортного блока 6 является обеспечение возможности тонкой регулировки направления блока направляющих на плоскость забоя для создания взрывных шпуров в нужных положениях с высокой точностью.

Несущий блок 13 дополнительно имеет консольное устройство, являющееся носителем (частью носителя) стыкового соединительного элемента 14. Устройство крепления блока 8 направляющих балок на стреловом блоке 11 способно продольно перемещаться известным способом, не описываемым здесь дополнительно.

Буровая установка, как упомянуто выше, является дистанционно управляемой с применением радиоуправления. Блок управления 21 управляется оператором для управления всеми функциями буровой установки. Антенное устройство 22 предназначено для приема радиосигналов от блока 21. На практике антенна 22 размещена внутри кожуха транспортного блока. На фиг.4-6 схематично показана буровая установка в различных положениях, при этом на фиг.4 показано положение, в котором несущий блок 13 опущен так, что расположен нижней опорной поверхностью 16 на внешнем подстилающем слое в форме так называемого пола горной породы. В данном положении достигается хорошая возможность для бурения вбок и жесткая платформа для бурения. Поворотный блок 12, как упомянуто, приспособлен для поворота блока 8 направляющих балок вокруг оси A, по существу, перпендикулярной основной плоскости P несущего блока. Стрелки p1 и p2 указывают, что направляющие могут поворачиваться вокруг оси/осей, параллельных направлению бурения.

На фиг.5 показана буровая установка с несущим блоком, несколько поднятым вверх посредством подъема стыковочной системой в форме четырех звеньев. На фиг.6 показано, что несущий блок можно наклонять вверх и вниз соответственно с приведением в действие гидроцилиндра C. Из показанного на фигурах понятно, что буровая установка, согласно изобретению, обеспечивает гибкость во время приведения в действие и хорошую адаптивность во время бурения, поскольку значительная свобода обеспечена для установки угла между несущим блоком и блоком транспортного средства.

На фиг.7 показано специальное транспортное положение, в котором несущий блок поднят вверх и блок направляющих балок направлен противоположно направлению стыковочной системы 17 транспортного блока, так что опирается на блок. Положение на фиг.7 особенно подходит для увеличенных перемещений и транспортировки блока буровой установки.

Изобретение можно модифицировать в объеме прилагаемой формулы изобретения. Несущий блок 13 можно, соответственно, выполнить без конкретного скользящего блока крепления, так что поворотный блок 12 установлен без возможности смещения на несущем блоке 13.

Блок направляющих балок может включать в себя также одну единственную направляющую балку. Вне зависимости от наличия одной или двух направляющих балок, она/они могут являться вращающимися вокруг оси/осей, параллельной/параллельных направлению бурения. Этим дополнительно обеспечивается экономия времени при выставлении между бурением при одном положении блока транспортного средства.

Стыковочная система может быть выполнена иначе, и также участки стрелового устройства 7, которые соединены с транспортным блоком и стыковочной системой, могут быть сконструированы иначе.

Транспортный блок 6 имеет соответствующий комплект крышек или т.п. сверху или с боков соответственно для удобного доступа к механизмам внутри блока транспортного средства.

Группа изобретений относится к области бурения, а именно к стреловому устройству для буровой установки и буровой установке, включающей в себя такое стреловое устройство. Буровая установка содержит транспортный блок, включающий в себя двигатель для создания движущей силы для перемещения буровой установки и для создания приводной мощности для присоединенного стрелового устройства, которое содержит блок направляющих балок для размещения с возможностью перемещения, по меньшей мере, одного бурильного блока, несущий блок для соединения с поворотным блоком и его опоры, стреловой блок, расположенный между поворотным блоком и блоком направляющих балок для перемещения блока направляющих балок в плоскостях, расположенных, по существу, под прямым углом к главной плоскости для несущего блока. Поворотный блок приспособлен для вращения блока направляющих балок вокруг оси, по существу, перпендикулярной главной плоскости, и несущий блок способен соединяться с транспортным блоком, являющимся частью буровой установки и предназначенным для перемещения буровой установки. Несущий блок имеет стыковые соединительные элементы, предназначенные для соединения сбоку с направленным вбок несущим устройством, прикрепляющимся к транспортному блоку, и несущий блок имеет нижнюю опорную сторону для расположения с опиранием на внешнюю подстилающую поверхность. Обеспечивает возможность выполнения бурения в большом диапазоне углов и с большей степенью свободы. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Стреловое устройство (7) для буровой установки (5), содержащее блок (8) направляющих балок для размещения с возможностью перемещения, по меньшей мере, одного бурильного блока (10, 10′), несущий блок (13) для соединения с поворотным блоком (12) и его опоры, стреловой блок (11), расположенный между поворотным блоком (12) и блоком (8) направляющих балок для перемещения блока направляющих балок в плоскостях, расположенных, по существу, под прямым углом к главной плоскости (Р) для несущего блока (13), при этом поворотный блок (12) приспособлен для вращения блока (8) направляющих балок вокруг оси (А), по существу, перпендикулярной главной плоскости (Р), и несущий блок (13) способен соединяться с транспортным блоком (6), являющимся частью буровой установки (5), и предназначенным для перемещения буровой установки, отличающееся тем, что несущий блок (13) имеет стыковые соединительные элементы (14), предназначенные для соединения сбоку с направленным вбок несущим устройством (15, 17), прикрепляющимся к транспортному блоку, и несущий блок (13) имеет нижнюю опорную сторону (16) для расположения с опиранием на внешнюю подстилающую поверхность.

2. Стреловое устройство (7) по п.1, отличающееся тем, что несущее устройство (15) включает в себя рычажную систему (17).

3. Стреловое устройство (7) по п.1 или 2, отличающееся тем, что соединительные элементы (14) узла направлены, по существу, горизонтально.

4. Стреловое устройство (7) по п.1 или 2, отличающееся тем, что стыковые соединительные элементы (14) расположены на стороне несущего блока (13), направленной, по существу, горизонтально.

5. Стреловое устройство (7) по п.1 или 2, отличающееся тем, что блок (8) направляющих балок прикреплен к стреловому блоку (11) так что может устанавливаться под углом в вертикальных плоскостях.

6. Стреловое устройство (7) по п.1 или 2, отличающееся тем, что блок (8) направляющих балок включает в себя две направляющих балки (9, 9′), приспособленные, каждая, для размещения с возможностью перемещения, по меньшей мере, одного бурильного блока (10, 10′).

7. Стреловое устройство (7) по п.1 или 2, отличающееся тем, что каждая направляющая балка способна вращаться вокруг оси, параллельной своей продольной оси.

8. Стреловое устройство (7) по п.1 или 2, отличающееся тем, что поворотный блок (12) способен перемещаться с помощью деталей на несущем блоке (13) в направлениях, по существу, параллельных главной плоскости (Р).

9. Стреловое устройство (7) по п.8, отличающееся тем, что поворотный блок (12) способен перемещаться параллельно направлениям перемещения буровой установки (5) при эксплуатации устройства.

10. Стреловое устройство (7) по п.9, отличающееся тем, что поворотный блок (12) способен перемещаться, по существу, в направлениях перпендикулярных заданным направлениям бурения при эксплуатации устройства.

11. Буровая установка (5), содержащая транспортный блок (6), включающий в себя двигатель для создания движущей силы для перемещения буровой установки и для создания приводной мощности для присоединенного стрелового устройства (7), отличающаяся тем, что содержит стреловое устройство (7) по любому из пп.1-10.

12. Буровая установка (5) по п.11, отличающаяся тем, что транспортный блок (6) включает в себя соединительные устройства для присоединения стрелового устройства (7), установленного на передней стороне.

13. Буровая установка (5) по п.11 или 12, отличающаяся тем, что содержит устройства (21, 22) дистанционного управления.

14. Буровая установка по п.11 или 12, отличающаяся тем, что содержит блок управления, устанавливающийся в приводной режим, в котором несущий блок (13) установлен в плавающее положение, при этом несущий блок (13) поддерживает определенный угол к горизонтальной плоскости вне зависимости от угла транспортного блока (6), и несущий блок (13) находится в положении, поднятом над нормальным уровнем для расположения на внешней подстилающей поверхности.