Буровое шарошечное долото Советский патент 1990 года по МПК E21D3/00 

Изобретение относится к области горной промышленности, в частности к шарошечным бурам для проходки восстающих горных выработок по схеме бурения снизу - вверх.

Целью изобретения является повышение производительности и эксплуатационной надежности путем увеличения механической скорости бурения и снижения вибрации инструмента и энергоемкости разрушения за счет обеспечения крупного скола и перекатывания венцов шарошек каждой группы по одним и тем же траекториям.

На фиг. 1 показан общий вид бурового шарошечного долота; на фиг. 2 - формы поперечных сечений породоразрушающих зубцов; на фиг 3 - схема последователь-- ного воздействия зубцов шарошек на забой.

Долото состоит из корпуса 1, на котором установлены четные 2 и нечетные 3 шарошки.

Каждая группа (А,Б, В) шарошек 2 и 3 имеет породоразрушающие венцы 4. Нечетные I шарошки 3 оснащены зубцами 5, имеющими площадь Si поперечного сечення меньше, чем у зубцов 6, которыми армированы четные II шарошки 2. Кроме того, в зубьях 6 выполнены осевые отверстия 7, площадь поперечного сечения которых является составной частью общей площади S вставки 6. Для соединения с буровой колонной, связанной со станком (не показаны) долото снабжено переходником 8.

Долото работает следующим образом.

При расширении пилот-скважины или при бурении восстающих выработок на полный диаметр снизу - вверх разрушение породы осуществляется путем поочередного воздействия зубцов 5 и 6 венцов 4 шарошек 2 и 3 на забой. Первоначально на забой

сл J

4ь

ОС

оо

действуй) зубцы 5 меньшей площади поперечного сечения (фиг. 2), которыми оснащены нечетные шарошки 3, поскольку они расположены с опережением (фиг. 3) по отношению к зубцам 6, имеющим большую площадь поперечного сечения Sa- Это.приво- дит к формированию более шероховатого забоя (фиг. 3, сплошная линия), который впоследствии выравнивается воздействием четных шарошек 2. Поскольку расстояние между зубцами 5 и 6 и венцами 4 равное, то они в основном попадают в одни и те же точки контакта, что обеспечивает снижение вибрации инструмента, так как значительно снижается вероятность попадания зубцов 5 и 6 на выступы или уклоны лунок выкола забоя. Зубцы 6, имеющие большую площадь поперечного сечения, выполнены с осевым отверстием 7, что снижает площадь их контакта с забоем, а следовательно, увеличивает контактное давление и в конечном итоге обеспечивает более крупный скол породы.

В результате такой работы зубцы 6 действуют на лунку аналогично клину, т.е. скалывают выступы забоя (фиг. 3). Экспериментальными исследованиями установлено, что угол раскрытия лунок выкола в упруго-хрупких породах колеблется в пределах 120-140°. Исходя из этого и на основе дополнительно проведенных экспериментальных исследований, на ударном копре было

установлено, что максимальный объем откалываемой породы (следовательно, минималь- ная энергоемкость разрушения) достигается при соотношении площадей поперечного сечения зубцов 5 и 6 S|/S2 0,1-0,3. При этом минимальное соотношение Si/Sj 0,l соответствует породам, угол раскрытия лунок выкола у которых соответствует значению 140°, а максимальное соотношение . Si/S2 0,3 значению угла 124°.

Формула изобретения

Буровое шарошечное долото, включающее корпус, на котором установлены

шарошки, венцы которых оснащены зубцами, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности и эксплуатационной надежности путем увеличения механической скорости бурения и снижения вибрации шарошек за счет обеспечения крупнаго скола при одновременном снижении энергоемкости разрушения, расстояние между зубцами на венцах и между вен- ц&ми на шарошках равно, а площади поперечного сечения каждого зубца Si венцов

одной из шарошек соотносятся к площади поперечного сечения 5г каждого зубца вен цов другой смежной с ней шарошки как Si/52 0,1--0,3, при этом радиус венцов шарошек с зубцами меньшей площади поперечного сечения больше, чем радиус веннов смежных с ними шарошек.

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к шарошечным бурам для проходки восстающих горных выработок по схеме бурения снизу вверх. Цель - повышение производительности и эксплуатационной надежности путем увеличения механической скорости бурения и снижения вибрации шарошек за счет обеспечения крупного скола при одновременном снижении энергоемкости разрушения. Буровое шарошечное долото состоит из корпуса 1, на котором установлены четные и нечетные шарошки (Ш) 2, 3, породоразрушающие венцы 4 которых оснащены зубцами 5, 6. Расстояние между зубцами 5, 6 на венцах 4 и между венцами на Ш 2, 3 равно. Площади поперечного сечения каждого зубца венцов 4 одной из Ш относятся к площади поперечного сечения каждого зубца венцов 4 другой смежной с ней Ш как S₁/S₂=0,1-0,3. При этом радиус венцов 4 Ш с зубцами меньшей площади поперечного сечения больше, чем радиус венцов смежных с ними Ш. Первоначально на забой действуют зубцы 5 меньшей площади поперечного сечения Ш, поскольку они расположены с опережением по отношению к зубцам 6, имеющим большую площадь поперечного сечения, т.е.зубцы 6 скалывают выступы забоя. 3 ил.

Фиг. 2

Фиг.З