РАСШИРИТЕЛЬ ОБРАТНОГО ХОДА ДЛЯ БУРЕНИЯ ВОССТАЮЩИХ СКВАЖИН

Предлагаемая полезная модель относится к горной промышленности, а именно к расширителям обратного хода для бурения восстающих скважин в виде многолучевого ступенчатого корпуса, содержащим секционный буровой став с промежуточными опорными фонарями и шлицевую штангу-проставку.
Известен расширитель обратного хода для бурения восстающих скважин (патент РФ №190758 на полезную модель, МПК Е21В 7/28, E21D 3/00, (2006.01) опубл. 11.07.2019, Бюл. №20) содержащий полый секционный буровой став с промежуточными опорными фонарями, шлицевую штангу-проставку с форсунками нижнего яруса орошения, многолучевой ступенчатый корпус с режущим породоразрушающим инструментом, крепежный винт в резьбовом гнезде шлицевой штанги-проставки с продольным глухим каналом, который соединен с радиальными отверстиями, к которым прикреплены форсунки верхнего яруса орошения над последней ступенью многолучевого корпуса с максимальным диаметром расширения восстающей скважины.
Недостатками этого устройства являются интенсивное радиальное биение расширителя из-за консольного крепления его лучей и вероятность поломки штанги-проставки от знакопеременных изгибных деформаций, что вызвано отсутствием заднего опорного фонаря.
Наиболее близким по техническому решению к заявленной полезной модели является расширитель обратного хода РС-1 бурильных установок БГА-2 (Машины и инструмент для бурения скважин на угольных шахтах / М.С.Сафохин, И.Д. Богомолов, Н.М. Скорняков, A.M. Цехин. - М.: Недра, 1985, рис. 7.3, с. 130), включающий нижний и верхний корпуса-лучи с резцами, задний опорно-направляющий фонарь, закрепленных на буровом валу, крепежный винт, фиксирующий корпуса-лучи и фонарь от осевого перемещения относительно продольной оси расширителя.
Недостатком этой конструкции являются большие габаритные размеры корпусов-лучей и их масса, что затрудняет монтаж расширителя на верхнем штреке и его демонтаж в стесненных условиях при выходе расширителя обратного хода из устья разбуренной восстающей скважины.
Технический результат заявленной полезной модели заключается в упрощении монтажных операций в процессе забуривания расширителя обратного хода на верхнем штреке и демонтажных операций в стесненных условиях при выходе расширителя обратного хода из устья разбуренной восстающей скважины и повышении безопасности проведения монтажно-демонтажных работ.
Указанный технический результат достигается тем, что расширитель обратного хода для бурения восстающих скважин, содержащий полый секционный буровой став с опорным фонарем, штангу-проставку с форсунками нижнего яруса орошения, многолучевой ступенчатый корпус с режущими породоразрушающими инструментами, крепежный винт в резьбовом гнезде штанги-проставки, которая, согласно полезной модели, выполнена с наружными охватываемыми участками квадратного профиля, разделенными цилиндрическими буртиками, наружный диаметр которых превышает размер грани участка квадратного профиля, к поверхностям граней которого через разъемное в радиальном направлении замковое соединение жестко прикреплены по два полукорпуса-луча с породоразрушающими инструментами и с образующим грани-губки внутренним П-образным охватывающим профилем, грани-губки П-образного профиля конгруэнтны квадратному профилю штанги-проставки, параллельны друг другу и в собранном состоянии охватывают попарно противоположные грани соответствующих участков квадратного профиля штанги-проставки с возможностью прижатия к одному из двух разделительных цилиндрических буртиков и взаимного разворота относительно полукорпусов-лучей соседней ступени многолучевого ступенчатого корпуса с породоразрушающими режущими инструментами на установочно-ориентирующий угол а, при этом одна крепежная полуступица в каждом замковом соединении полукорпусов-лучеи с породоразрушающими инструментами имеет две проушины с четырьмя соосными сквозными отверстиями, а противоположная крепежная полуступица имеет два шипа с двумя сквозными отверстиями, выполненные с возможностью их совмещения с проушинами крепежной полуступицы, так, что оси соосных сквозных отверстий крепежных полуступиц при совмещении параллельны оси штанги-проставки и в них размещаются с возможностью извлечения цилиндроконические пальцы, а за последним цилиндрическим буртиком расположен цилиндрический ступенчатый участок штанги-проставки с резьбовым гнездом для крепления винтом корпуса-стакана подшипникового узла с полулучами и лыжами разъемного в радиальном направлении замкового соединения опорно-направляющего фонаря, при этом корпус-стакан выполнен в виде втулки со ступенчатым наружным охватываемым профилем, имеющим две лыски-канавки, которые образованы хордами окружности ступенчатого наружного охватываемого профиля корпуса-стакана, параллельны и противоположно расположены относительно друг друга на глубину, обеспечивающую жесткое присоединение разъемных в радиальном направлении двух внутренних охватывающих дуговых полуцилиндрических профилей крепежных полуступиц полулучей опорно-направляющего фонаря, при этом каждый внутренний охватывающий дуговой полуцилиндрический профиль выполнен в виде двух опорных дуг, сопряженных с ребром-фиксатором и конгруэнтных ступенчатому наружному охватываемому профилю ступенчатой втулки корпуса-стакана, включающего лыски-канавки, при этом одна крепежная полуступица полулуча опорно-направляющего фонаря имеет две проушины с четырьмя соосными сквозными отверстиями, а противоположная крепежная полуступица имеет два шипа с двумя сквозными отверстиями, при этом в разъемном в радиальном направлении замковом соединении полулучей опорно-направляющего фонаря шипы выполнены с возможностью размещения между проушинами, а оси сквозных отверстий крепежных полуступиц при совмещении крепежных полуступиц параллельны оси штанги-проставки и оси втулки со ступенчатым наружным охватываемым профилем корпуса-стакана и в них размещены с возможностью извлечения цилиндроконические пальцы.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 - общий вид расширителя; на фиг. 2 - вид А по стрелке на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез по Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - штанга-проставка; на фиг. 5 - разрез по В-В на фиг. 4; на фиг. 6 - разрез по Г-Г на фиг. 4; на фиг. 7 - схема выхода расширителя обратного хода из устья разбуренной восстающей скважины; на фиг. 8 - схема демонтажа съемного двухлучевого корпуса, оснащенного режущим инструментом; на фиг. 9 - схема демонтажа лучей опорно-направляющего фонаря.
2
3
4
Расширитель обратного хода для бурения восстающих скважин выполнен в виде многолучевого, многоступенчатого корпуса, например, трехступенчатого, и состоит (фиг. 1, 2, 3) из штанги-проставки 1, на которой с помощью замковых разъемных в радиальном направлении соединений 2 крепятся многолучевые, например, двухлучевые полукорпуса-лучи первой 3 и 3' диаметром D, второй 4 и 4' диаметром D и третьей 5 и 5' диаметром D ступеней, с возможностью взаимного разворота относительно друг друга соседних полукорпусов-лучей на установочно-ориентирующий угол α (фиг. 3). Полукорпуса-лучи первой 3 и 3', второй 4 и 4' и третьей 5 и 5' ступеней оснащены породоразрушающим режущим инструментом 6 и фиксаторами 7. На штанге-проставке 1 жестко крепятся форсунки орошения 8 и устанавливается с возможностью свободного вращения относительно штанги-проставки 1 корпус-стакан 9 опорно-направляющего фонаря. На корпусе-стакане 9 с помощью замкового разъемного в радиальном направлении соединения 10 крепится двухлучевой, опорно-направляющий фонарь, который включает съемные полулучи 11 и 11' с лыжами 12 и 12' одинаковой конструкции. Полукорпуса-лучи первой 3 и 3', второй 4 и 4' и третьей 5 и 5' ступеней с породоразрушающим режущим инструментом, а также корпус-стакан 9 с полулучами 11 и 11' с лыжами 12 и 12' закрепляются на штанге-проставке 1 винтом 13.
Штанга-проставка 1 (фиг. 4, 5) имеет участки, например три участка 14, 15, 16 с наружными охватываемыми квадратными профилями, которые разделены цилиндрическими буртиками 17, 18, 19, 20, наружный диаметр которых превышает размер грани участка квадратного профиля. Полукорпуса-лучи первой 3 и 3', второй 4 и 4' и третьей 5 и 5' ступеней с породоразрушающим режущим инструментом установлены на штанге-проставке 1 с возможностью прижатия к одному из двух разделительных цилиндрических буртиков 17, 18, 19, 20. Корпус-стакан 9 (фиг. 4, 6) фиксируется от осевого смещения относительно штанги-проставки 1 с помощью винта 13, втулок 21 и 22. Винт 13 закрепляется в резьбовом гнезде 23, которое находится внутри ступенчатого участка штанги-проставки 1 выше буртика 20. Корпус-стакан 9 выполнен в виде втулки со ступенчатым наружным охватываемым профилем, имеющим две лыски-канавки 24 и 25 (фиг. 4, 6), количество которых определяется количеством съемных полулучей 11 и 1 Г опорно-направляющего фонаря.
Корпус-стакан 9 (фиг. 4) установлен на двух подшипниках 26 и 27, защищенных от попадания штыба, утечек смазки крышками 28 и 29 с уплотнительными манжетами. Лыски-канавки 24 и 25 (фиг. 6) образованы хордами окружности ступенчатого наружного охватываемого профиля корпуса-стакана 9 параллельны и противоположно расположены относительно друг друга на глубину, обеспечивающую жесткое присоединение к ним разъемных в радиальном направлении полулучей 11 и 11' с лыжами 12 и 12' опорно-направляющего фонаря (фиг. 2).
При бурении работа полезной модели осуществляется следующим образом.
2
3
4
При разбуривании восстающей пилот-скважины с диаметра D, до диаметров D, D, D (фиг. 1, 7) полукорпуса-лучи 3 и 3', 4 и 4', 5 и 5' с породоразрушающим режущим инструментом производят ступенчатое разрушение забоя 30 (фиг. 7) восстающей скважины. При этом многолучевой ступенчатый расширитель обратного хода с породоразрушающим режущим инструментом приводится в действие буровым ставом 31 бурового станка 32 вращается вокруг оси скважины со скоростью n и перемещается в осевом направлении со скоростью V от верхнего к нижнему штреку. Разрушенная горная масса самотеком высыпается из устья 33 скважины и направляется ограждениями 34 и 35 бурового станка 32 на скребковый конвейер 36.
Демонтаж расширителя обратного хода производится на сопряжении скважины и нижнего штрека в три этапа: подготовительный, основной и заключительный.
На первом этапе выполняются подготовительные операции, которые включают крепление устья скважины анкерной крепью: бурение шпуров под анкерную крепь, установку сталеполимерных анкеров 37 с решетчатой затяжкой, шайбами и гайками, а также металлических планок «штрипс» W-образного профиля 38. Эти мероприятия и наличие опорно-направляющего фонаря с полулучами 11, 11' и лыжами 12, 12' обеспечивают безопасность при выполнении операций по демонтажу расширителя обратного хода.
2
3
4
На втором основном этапе разъемные полукорпуса-лучи 3 и 3' диаметром D, 4 и 4' диаметром D, 5 и 5' диаметром D с породоразрушающим режущим инструментом (фиг. 1, 7) демонтируются поочередно с выполнением одинаковых технологических операций. Количество циклов демонтажных операций определяется количеством ступеней расширителя обратного хода.
В частности, последовательность операций демонтажа разъемных полукорпусов-лучей 3 и 3' первой ступени меньшего диаметра выглядит следующим образом. Буровым станком 32 (фиг. 7) скважина разбуривается до момента выхода полукорпусов-лучей 3 и 3' первой ступени меньшего диаметра из восстающей скважины на нижний штрек в свободное пространство с зазором Д между буровым станком 32 и устьем 33 скважины. Далее буровой станок 32 выключается и производится разборка полукорпусов-лучей 3 и 3' (фиг. 1, 8). Вначале снимаются цилиндроконические пальцы 39 и 40, прикрепленные к полукорпусу-лучу 3 цепочками 41 и 42. Далее проушины 43 со сквозными соосными отверстиями 44 в крепежной полуступице 45, выполненной в виде П-образного внутреннего охватывающего профиля с гранями-губками 46 и 47 для захвата наружного охватываемого квадратного профиля 14 (фиг. 4) и шипы 48 с отверстиями 49 в крепежной полуступице 50, выполненной в виде П-образного внутреннего охватывающего профиля с гранями-губками 51 и 52 для захвата наружного охватываемого квадратного профиля 14 (фиг. 4), разъединяются по направлению К (фиг. 8). При этом грани-губки 46, 47, 51 и 52 выходят из контакта со стыковочными гранями 53 и 54 наружного охватываемого квадратного профиля 14 штанги-проставки 1. Аналогичным образом демонтируются разъемные полукорпуса-лучи 4 и 4', 5 и 5' с породоразрушающим режущим инструментом расширителя обратного хода.
На третьем, заключительном этапе демонтируется съемный многолучевой, например, двухлучевой опорно-направляющий фонарь (фиг. 9). Последовательность операций демонтажа опорно-направляющего фонаря расширителя обратного хода выглядит следующим образом.
Буровым станком 32 опорно-направляющий фонарь опускается до момента его выхода из скважины на нижний штрек в свободное пространство с зазором Д между буровым станком 32 и устьем 33 скважины (фиг. 7). Далее станок выключается и производится поочередный демонтаж полулучей 11 и 11' с лыжами 12 и 12' (фиг. 1) опорно-направляющего фонаря.
Вначале снимаются цилиндроконические пальцы 55 и 56, прикрепленные к лучу 11 с лыжами 12 цепочками 57 и 58 (фиг. 9).
Далее наружные проушины 59 с четырьмя сквозными соосными отверстиями 60 в крепежной полуступице 61, выполненной в виде двух внутренних охватывающих дуговых полуцилиндрических профилей 69, 70, сопряженных с ребром-фиксатором 65 крепежной полуступицы 61 выводятся из контакта по направлению Л с конгруэнтной гранью-губкой 67 лыски-канавки 24 (фиг. 4, 6), а также по направлению Л из контакта с конгруэнтными им наружными цилиндрическими охватываемыми профилями 73, 74 ступенчатой втулки корпуса-стакана 9 опорно-направляющего фонаря.
Затем два шипа 62 с двумя сквозными отверстиями 63 в крепежной полуступице 64, выполненной в виде двух внутренних охватывающих дуговых полуцилиндрических профилей 71, 72, сопряженных с ребром-фиксатором 66 крепежной полуступицы 64 выводятся из контакта по направлению Л с конгруэнтной гранью-губкой 68 лыски-канавки 25 (фиг. 4, 6), а также по направлению Л из контакта с конгруэнтными им наружными цилиндрическими охватываемыми профилями 73, 74 ступенчатой втулки корпуса-стакана 9 опорно-направляющего фонаря.
При этом полулучи 11 и 11' с лыжами 12 и 12' разъединяются по направлению Л (фиг. 9) и поочередно демонтируются.
Таким образом, конструктивное исполнение полезной модели позволяет упростить выполнение монтажно-демонтажных операций в процессе забуривания расширителя обратного хода на верхнем штреке и демонтажных операций в стесненных условиях при выходе расширителя обратного хода из устья разбуренной восстающей скважины и повысить безопасность проведения монтажно-демонтажных работ.