БУРИЛЬНЫЙ МОДУЛЬ СТВОЛОВОЙ БУРИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ
DRILLING MODULE OF SHAFT DRILLING RIG

Изобретение относится к горному делу. Предназначено для увеличения производительности буровых работ при проведении вертикальных стволов, проходимых буровзрывным способом. Повышение производительности достигается за счет расширения зоны обуривания ствола посредством увеличения радиуса буровых работ предлагаемого бурильного модуля.
Известны стволовые бурильные установки БУКС-2м, БУКС-1у2, БУКС-1у2м, БУКС-1у3 и БУКС-1у4 по Н.А.Малевич «Машины и комплексы оборудования для проходки вертикальных стволов». - М.: Недра, 1975, с.22-27. Эти бурильные установки по конструктивному устройству близки между собой. Они имеют разное количество бурильных машин, определяемое цифрой в индексации. Бурильные установки БУКС-2м и БУКС-1у2м используются для бурения шпуров глубиной не менее 2,7 м при проведении вертикальных стволов небольшой глубины. В БУКС-2м для распора бурильных машин при бурении используется станина, а установка бурильных машин для бурения под заданным углом производится «вручную». В БУКС-1у2м процесс изменения угла бурения шпура осуществляется механизированным способом посредством сложной конструкции манипулятора. Для распора бурильных машин в процессе бурения используется раздвижная колонна.
Остальные бурильные установки имеют конструктивное устройство, аналогичное БУКС-1у2м и используются в основном при проведении стволов средней и большой глубины. При этом глубина бурения шпуров достигает 4,5 м.
Недостатками рассматриваемых стволовых бурильных установок являются: во-первых, сложность конструкции манипулятора для изменения углов установки бурильных машин; во-вторых, отсутствие возможности автономной работы (отдельно друг от друга) бурильных машин; в-третьих, шарнирное соединение бурильных установок с рукоятью рычажного рабочего оборудования или с тельфером стволовой погрузочной машины с центральной подвеской привело к созданию дополнительного узла - раздвижной колонны, обеспечивающей распор бурильных машин между забоем и местом крепления в процессе бурения, что привело к утяжелению бурильных установок.
Наиболее близкой по конструктивному устройству является бурильная установка буропогрузочной машины (установки) КС-4, известная по Н.А.Малевич «Машины и комплексы оборудования для проходки вертикальных стволов». - М.: Недра, 1975, с.80-83. Эта установка имеет стреловидный манипулятор, который при помощи гидродомкрата, расположенного в той же плоскости, что и стрела манипулятора, имеет возможность углового перемещения в вертикальной плоскости. На стреле манипулятора с периодической заменой монтируются бурильная машина или двухчелюстной грейфер. Установка бурильной машины под заданным углом производится вторым гидродомкратом, шарнирно связанным со стрелой манипулятора и с кронштейном бурильной машины или рукоятью двухчелюстного грейфера. Поворот стреловидного манипулятора совместно с бурильной машиной или грейфером по ширине прямоугольной выработки осуществляется при помощи реечного гидродомкратного механизма. Кроме перечисленных узлов и элементов буропогрузочной машины (установки) КС-4 в ее состав в качестве основы входит корпус, состоящий из основания, перекрытия и распорных гидростоек.
2
Рассматриваемая бурильная машина (установка) обеспечивает бурение шпуров в породах крепостью до f=15 и в выработках прямоугольной формы сечением от 5 до 9 м в проходке и глубиной до 1,7 м.
2
Наличие гидродомкратного реечного механизма поворота стреловидного манипулятора усложняет кинематику бурильной установки, а также не позволяет использовать ее в стволах круглого сечения площадью от 16 до 62 м в проходке. Она не может обеспечить глубину бурения от 2,5 до 4,5 м, которая применяется при проведении вертикальных стволов.
Главным недостатком рассматриваемой буропогрузочной машины КС-4 (более правильно - комплекса) является то, что даже при небольшом отставании от груди забоя невозможно выполнять как буровые, так и погрузочные работы из-за жесткой связи между узлами и элементами, входящими в ее состав, а также отсутствие маневренности при выполнении буровых и погрузочных работ.
На основании вышеизложенного имеется необходимость в разработке конструктивной схемы бурильного модуля для стволовых бурильных установок, обеспечивающего автономность (независимость) работы отдельных бурильных машин стволовых бурильных установок и, таким образом, позволяющего повысить производительность стволовых бурильных установок в процессе проведения вертикальных стволов различной глубины.
Задачей настоящего изобретения является разработка конструкции бурильного модуля для стволовой бурильной установки, позволяющего осуществлять эффективное бурение шпуров при высокой маневренности бурильной машины с возможностью автономного перемещения в пространстве в вертикальном и в горизонтальном направлениях, а также при осуществлении процесса бурения шпуров.
Согласно изобретению поставленные задачи достигаются тем, что бурильный модуль стволовой бурильной установки, включающий бурильную машину, манипулятор, три гидродомкрата и монтажную плиту, отличается тем, что бурильная машина шарнирно смонтирована на переднем конце стрелы стреловидного манипулятора, выполненного в виде двухвилочного шарнирного кронштейна, обеспечивающего направленный угловой радиальный поворот ее в плоскости оси стрелы манипулятора. Угловой поворот бурильной машины осуществляется при помощи отдельного гидродомкрата, связанного одинарными шарнирами со стрелой манипулятора и направляющей балкой бурильной машины. При этом стрела стреловидного манипулятора вторым концом посредством шарового или карданного шарнира присоединена к монтажной плите и имеет возможность угловых поворотов в вертикальной и горизонтальной плоскостях при помощи двух управляющих гидродомкратов, которые расположены под пространственными углами друг к другу. Управляющие гидродомкраты присоединены при помощи шаровых или карданных шарниров к монтажной плите, а посредством одинарных шарниров - к стреле стреловидного манипулятора.
Существенными отличиями являются:
1. Возможность широкого маневрирования бурильной машиной в горизонтальной и вертикальной плоскостях за счет поворотов стреловидного манипулятора.
2. Жесткая направленность движения при поворотах бурильной машины осуществляется за счет применения шарнирного соединения, выполненного в виде двухвилочного шарнирного кронштейна смонтированного на конце стрелы манипулятора.
Сущность изобретения поясняется чертежами.
Фиг.1. Общая конструктивная схема бурильного модуля стволовой бурильной установки.
Фиг.2. Конструктивное устройство бурильного модуля (вид А фиг.1).
Фиг.3. Общее конструктивное устройство стрелы манипулятора.
Фиг.4. Общий вид монтажной плиты.
На фиг.1 представлена общая конструктивная схема бурильного модуля стволовой бурильной установки. Он состоит из стреловидного манипулятора 1, включающего стрелу 2 и два управляющих гидродомкрата 3. На внешнем конце стрелы 2 шарнирно смонтирована бурильная машина 4. Бурильная машина 4 связана со стрелой 2 при помощи шарнирного соединения 5, выполненного в виде двухвилочного шарнирного кронштейна, обеспечивающего направленное угловое перемещение бурильной машины 4 при помощи гидродомкрата поворота 6. Бурильная машина 4 состоит из следующих основных частей: направляющей балки 7, стрелы 8, бурильной головки 9 и буровой штанги 10. Стрела 2 стреловидного манипулятора 1 присоединена к монтажной плите 11 при помощи шарового или карданного шарнира 12. Оба управляющих гидродомкрата 3 к монтажной плите 11 присоединены также карданными или шаровыми шарнирами 13.
На фиг.1 приведены два положения бурильного модуля: I - вертикальное положение бурильной машины 4 при горизонтальном положении стрелы 2 стреловидного манипулятора 1. Это положение соответствует бурению шпуров при среднем расстоянии от места расположения стволовой бурильной установки до забоя ствола; II - вертикальное положение бурильной машины 4 и наклонное положение стреловидного манипулятора 1 со стрелой 2 при максимальном расстоянии до забоя ствола, осуществляемое при помощи управляющих гидродомкратов 3. Положения I' и I” - возможные положения бурильной машины 4 при ее угловых поворотах относительно стрелы 2.
На фиг.2 представлен вид А (фиг.1) бурильного модуля стволовой бурильной установки. I - исходное (среднее) положение бурильного модуля стволовой бурильной установки; I' и I" - возможные положения бурильного модуля при его угловых поворотах в горизонтальной плоскости при помощи управляющих гидродомкратов 3.
На фиг.3 представлена общая конструктивная схема стрелы 2 стреловидного манипулятора 1 (фиг.1). На стреле 2 смонтированы кронштейны 14 одинарных шарниров для присоединения к стреле 2 управляющих гидродомкратов 3 (фиг.1 и 2), на конце стрелы располагается двухвилочный кронштейн 5.
На фиг.4 представлена монтажная плита 11 (фиг.1 и 2) с размещенными на ней гнездами под шаровые шарниры 12 и 13, предназначенными для присоединения к ней стрелы 2 и управляющих гидродомкратов 3 стреловидного манипулятора 1.
Принцип работы бурильного модуля стволовой бурильной установки.
Среднее (исходное) положение бурильного модуля представлено на фиг.1, когда стрела 2 стреловидного манипулятора 1 находится в горизонтальном положении, а бурильная машина 4 - в вертикальном (положение I). В зависимости от назначения шпуры могут буриться под разными углами (положения бурильной машины 4 - I' и I"). При этом жесткая направленность движения бурильной машины 4 обеспечивается двухвилочным шарнирным кронштейном 5. Угловой поворот бурильных машин 4 осуществляется гидродомкратом 6. В том случае, когда бурение шпуров в забое ствола из среднего положения невозможно - бурильная установка, связанная жестко кинематически с элементами или узлами стволовой погрузочной машины, смонтированной под нижним этажом проходческого полка - бурение шпуров в забое ствола продолжается благодаря маневренности стреловидного манипулятора 1 бурильного модуля, стрела 2 совместно с бурильной машиной 4 занимают положение II (фиг.1). Поворот стрелы 2 совместно с бурильной машиной 4 в вертикальной плоскости осуществляется синхронно работающими управляющими гидродомкратами 3.
Маневренность стреловидного манипулятора 1 позволяет значительно расширить зону обуривания в стволе с одного положения стволовой бурильной установки. Стрела 2 стреловидного манипулятора 1 может занимать различное положение I' и I” (фиг.2) при помощи управляющих гидродомкратов 3, работающих в противоположных направлениях.