Устройство для бурения шпуров некруг-лОй фОРМы Советский патент 1981 года по МПК E21C17/00 

Изобретение относится к горному делу и предназначено для бурения шпу ров некруглой формы в гортлх породах Известно устройство для бурения шпуров некруглой формы, включаюи ее буровую штангу, коронку и ксфонкурасширитель овальной или эллиптической фор№ в поперечном сечении, В этом устройстве бЭровая штанга с коронками, кроме движения подучи, совершает колебания вокруг продольно оси штанш, которые сообщает ей маят никовый привод, установленшлй на стр ле подаюр его механизма 11. Однако по мере углубления бурового инструмента в шпур колебания коронок будут затухать за счет увеличи вающихся деформаций кручения буровой штанги. Это приведет к тому, что раз меры буримого шпура в поперечном сечении будут уменьшаться и в конеч- ном счете будут равны размерам буроворо инструмента. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для бурения шпуров некруглой формы, включающее буро вую штангу с коронкой и промывочшом отверстием, ударное кольцо, соединен ное с коронкой-расширителем, подвижно установленной на штанге. Ксаэоикарасширитель разрушает забой за счет ударной нагрузки и продольной пода- , чи Г23. Недостатком его является то, что в процессе разрушения горной породы перед pвжyй и вt зубкали коронки-расширителя образуется слой дробленной массы, KorofKsK переуплотняется. При этом затрудняется удаление бурового шлама, так как коронка-расширитель неподвижна в поперечном направлении. Это обусловливает затрату значитальной части энергий удара на переизмельчение бурового шлама, в результате чего также снижается скорость бурения. Цель изобретения - повышение скорости бурения. Указанная цель достигается тем, что в устройстве соединение коронкирасширителя с ударным кольце выполнено шарнирным, а буровая штанга снабжена кулачком, контактируиадим с коронкой-расширителем. Причем соединение кс« онки-расшир теля с ударным кольцом выполнено либо в виде шарового шарнира, или в виде цилиндрического шарнира, а кулачок установлен на буровой штанге в диаметрально противоположном направлении промывочному отверстию, при этом коронка-расширитель снабжена уплотне нием. На фиг. 1 представлено устройство для бурения шпуров некруглой формы с ударным кольцом в виде шарового ша нира, продольный разрез; на фиг. 2 то же, поперечный разрез; на фиг. 3 вид устройства с ударным кольцом в виде цилиндрического шарнира; на . фиг. 4 - разрез А-А на фиг. 3; на фиг. 5 - разрез Б-Б на фиг. 3; Устройство состоит из буровой шта ги 1, коронки 2, ударного кольца 3, имеющего опорную поверхность шаровой формы, и коронки-расширителя 4 с зубками 5 из твердого сплава Коронка-расширитель 4, подвижно установленная на буровую штангу 1, со ст роны зубков 5 имьет уплотнение б, а с другой стороны образ.ует с ударным кольцом 3 шаровой шарнир. Буровая штанга 1 имеет промывочны отверстия 7, соосные в рабочем положении с промывочными отверстиями 8 в коронке-расширителе 4. Отверстия 7 выполнены в зоне максимального эксцентриситета, что обеспечивает необходимую герметичность промывочного канала между буровой штангой 1 и коронкой-расширителем 4, когда отверстия установятся в соосное положение Буровая штан.га 1 снабжена кулачком (или эксцентриком) 9, который контак рует с коронкой-расширителем 4 по по верхности специального профиля, этот профиль обеспечивает колебания коронки-расширителя 4 в поперечной пло кости относительно буровой штанги 1. Кулачок 9 установлен в диаметрально противоположном направлении промывоч ному отверстию 7. Возможно другое исп.олнение устрой ства (фиг.3-5), обеспечивающего движение коронки-расширителя 10 строго в направлении одной оси овала. Для этого шарнир.11 выполнен цилиндричес ким, а профиль контакта кулачка 12 с коронкой-расширителем 10 имеет фор му овала, причем ось овала, параллельная оси цилиндрического шарнира 11, имеет размер, равный удвоенной величине максимального радиуса кулач ка. Устройство (фиг. 1 и 2) работает следующим образом. Опережающая коронка 2, вращаясь вместе со штангой 1, бурит .в породе круглый шпур. Затем, с некоторым отставанием, коронка-расширитель 4 придает ему овальную форму. Зубки 5 за счет колебательных движений корон ки-расширителя 4, побуждаемой кулачком 9, периодически меняют место пр ложения ударно нагрузки. При этом происходит последовательное скалывание породы отдельными слоями, в результате чего исключается расход эне гии на переизмельчение. Разрушенный предыдущим ударом буровой шлам удаляется за счет промывки. Процесс промывки носит импульсный характер с максимальной интенсивностью в этот момент, когда промывочные отверстия 7 и 8 устанавливаются в соосное положение. Уплотнение б создает некоторое избыточное давление воды, предотвргидает попадание бурового шлама в рабочую зону куЛачка 9 и может быть выполнено из любого упругого материала, например резины.. Продольные канавки на боковой поверхности коронки-расширителя 4 служат для удаления бурового шлама из зоны бурений. В работе устройства важным является момент забуривания шпура, так как именно в это время возможно отклонение длинной оси поперечного сечения шпура от заданного направления. Для исключения отклонения длинной оси поперечного сечения шпура от .заданного направления хвостовая часть коронки-расширителя 4 выполнена удлиненной. .Входя в пробуренный шпур, удлиненная хвостовая часть препятствует повороту коронки-расширителя 4 относительно продольной оси. Момент сопротивления, оказываемый стенкой пробуренного шпура удлиненной хвостовой части, значительно превосходит момент от сил трения, возникаквдих при вращении буровой штанги и удара. Аналогичным образом работает и устройство, показанное на фиг. 3-5. Использование устройства предложенной конструкции обеспечивает по сравнению с существуквдими конструкциями повышение скорости бурения. Првьошение скорости бурения достигается тем, что кулачок, установленный на штанге, обеспечивает колебательное движение коронки-расширителя, что повышает эффективность процесса разрушения за счет периодической смены забоя перед зубками и улучшения условий промывки. Такое колебательное движение коронки-расширителя способствует быстрейшему выносу продуктов бурения из забоя, исключая расход энергии на переизмельчение бурового шлама. Предлагаемое устройство может быть применено для образования щелевых врубов, использование которых позволяет повысить эффективность провеения горных выработок. Формула изобретения 1. Устройство для бурения шпуров некруглой формы, включакадее буровую тангу с коронкой и промывочным отверстием, ударное кольцо, соединенноекоронкой-расширителем, подвижно становленной на штанге, отлиающееся тем, что, с целью повышения скорости бурения, соединение коронки-расширителя с ударным кольцом выполнено шарнирным, а буровая штанга снабжена кулачком, контактирующим с коронкой-расширителем.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что соединение коронки-расширителя с ударным кольцом выполнено в виде шарового шарнира.

3.Устройство по п. 1, о т л и чающееся тем, что соединение коронки-рйсширителя с ударным кольцом выполнено в виде цилиндрического шарнира.

4.Устройство по пп. 1-3, отличающееся тем, что кулачок уста

новлен на буровой штанге в диаметрально противоположном направлении промывочному отверстию.

5. Устройство по пП. 1-3, о т, л и ч а ю щ а е с я.тем, что, с целью исключения попадания бурового шлама в зону работы кулачка, х ч онка-расширитель снабжена уплотнением.

Источники инфop 4aции, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 506310, кл. Е 21 В 5/00, 1971.

2.Дубинин В.Г. Исследование влияния формз шпура на эффективность взрывания шпуровых зарядов. - Физико-твхни ческие проблемы разработки полезшх ископаелых 1974, 6, с.104-106.