ГИДРОПРИВОДНОЙ СТАНОК ДЛЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИН
HYDRAULICALLY OPERATED WELL BORING MACHINE

Предлагаемое изобретение относится к области буровой техники, а именно к станкам с принудительной подачей бурильного инструмента для проходки скважин различного назначения в угольных пластах и мягкой породе.
Известна бурильная машина установки БУ-1, получившая широкое применение в отечественной горной промышленности (см. Маркович Н.М., Маршев B.C., Званский Г.Е. Вращательно-ударные установки для бурения шпуров. - М.: Недра, 1964 г, с.20-22, рис.14). Машина оснащена многозвенными механизмами вращения и подачи бурильного инструмента. Механизм подачи содержит станину с направляющими для перемещения буровой головки, ходовой винт, установленный в подшипниках на станине, охватывающий винт ходовую гайку, закрепленную в корпусе головки, несколько ступенчатых передач и приводной пневмодвигатель винта. Машина используется для вращательно-ударного бурения шпуров. Для бурения скважин машина не применима.
Известен буровой станок установки БВУ для бурения скважин (см. Сафокин М.С., Богомолов И.Д. и др. Машины и инструмент для бурения скважин на угольных шахтах. - М.: Недра, 1985 г., с.29-31, рис.2,15). Станок включает в себя вращатель и податчик бурового става. Привод их осуществляется от пневмодвигателей через зубчатые редукторы. Перемещение каретки вращателя по направляющим рамы производится винтовой парой, состоящей из ходового винта и гайки. Последняя соединена с кареткой вращателя.
Винтовые податчики получили широкое применение в буровых станках благодаря простой конструкции, надежности в работе и возможности регулирования скорости и усилия подачи за счет мягкой характеристики приводного двигателя (см. Михайлов Ю.И., Кантович Л.И. Горные машины и комплексы. - М.: Недра, 1975 г. с.83).
Вместе с этим известное исполнение винтового механизма перемещения бурильного инструмента имеет конструктивный недостаток, выражающийся в том, что осевое усилие подачи ходовой гайки и реакция забоя образуют пару сил. Плечом этой пары является расстояние между осями винтового податчика и бурового става. Момент пары сил увеличивает силы трения в направляющих буровой головки, износ сопряженных поверхностей винтовой пары и увод скважины в сторону от заданного направления из-за искривления ее осевой линии.
Из известных технических решений наиболее близким к заявляемому объекту является буровой станок БШ-2м (см. Сафокин М.С., Коршунов А.Н. и др. - М.: Недра, 1972 г., с.392-400, рис.VI), выбранный в качестве прототипа. Этот станок состоит из вращателя, механизмов подачи, устройства подхвата, распорных домкратов, пульта управления и бурильного инструмента. Вращатель содержит пневмодвигатель, соединительную муфту, зубчатый планетарный редуктор и патрон, соединенный с буровым ставом. Механизмы подачи инструмента имеют в своем составе реверсивный пневмодвигатель, трехступенчатый зубчатый редуктор, в котором две последние ступени повторяются дважды, два винтовых податчика с ходовыми гайками, закрепленными на корпусе редуктора вращателя. Ходовые винты податчиков расположены в трубах, выполняющих функции также цилиндрических направляющих для перемещения вращателя в процессе бурения. Устройство для подхвата смонтировано на верхней траверсе станка и служит для поддержания бурового става, находящегося в скважине, при наращивании очередной штанги. Устройство оборудовано двумя пневмоцилиндрами, которые своими штоками приводят в движение два сектора, охватывающих буровой став. Раскрепление станка в выработке осуществляется двумя винтовыми распорными домкратами с ручным приводом.
Оси ходовых винтов двух податчиков и расположенная между ними ось бурового става лежат в одной плоскости, поэтому реакция бурового става забоя и суммарное усилие подачи от двух винтов действуют по одной прямой линии и не образуют пару сил с опрокидывающим моментом. Недостатком данного бурового станка является сложность конструкции, большие габариты и масса станка.
Техническая задача предлагаемого изобретения - упрощение конструкции бурового станка, уменьшение его габаритов и массы.
Этот технический результат достигается тем, что ходовые винты выполнены как цилиндрические направляющие с износостойкой наружной поверхностью с необходимой чистотой и точностью диаметрального размера, с расположенными на них втулками-подшипниками скольжения, соединенными с корпусом буровой головки. На шпинделе закреплено зубчатое колесо, находящееся в зацеплении с ведущей шестерней, посаженной на вал гидромотора. Привод ходовых винтов осуществляется гидромоторами напрямую.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображен общий вид гидроприводного станка для бурения скважин.
Станок содержит несущую раму 1, установленные на раме в подшипниках ходовые винты подачи инструмента 2, буровую головку вращателя 3, перемещающуюся по винтам как по цилиндрическим направляющим при помощи втулок-подшипников скольжения 4. Наружная цилиндрическая поверхность винтового выступа резьбы винтов 2 выполнена с необходимой чистотой и точностью диаметрального размера и подвергнута термообработке, что создает требуемый характер сопряжения с втулками-подшипниками скольжения 4 и придает ей свойство износостойкости при эксплуатации. Охватывающие винты ходовые гайки 5 соединены с корпусом головки 3. Станок включает в себя также шнековый буровой став 6, зажимное устройство 7 подхвата находящегося в скважине става, гидросистему и пульт дистанционного управления бурением. Подшипниковые узлы ходовых винтов 2 выполнены с двумя подшипниками качения: радиальным и упорным. Привод винтов осуществляется напрямую от реверсивных гидромоторов 8 через соединительные муфты 9. Шнековый буровой став 6 одним концом соединен с бурильной коронкой 10, взаимодействущей с забоем, другим - со шпинделем 11 - вращателем инструмента. Шпиндель установлен в буровой головке 3 на радиальных и упорном двустороннего действия подшипниках качения. На шпинделе 11 закреплено цилиндрическое колесо 12 с внутренними зубьями, находящееся в зацеплении с ведущей шестерней 13. Последняя посажена на вал гидромотора 14.
Работает станок следующим образом. По окончании бурения скважины на полную глубину хода буровой головки 3 по ходовым винтам 2 буровой инструмент останавливается и включается зажимное устройство 7. Шпиндель 11 отсоединяется от бурового става 6 и головка 3 перемещается в направлении отхода в исходное положение. Устанавливается очередная шнековая штанга, которая соединяется одним концом с буровым ставом 6, другим - со шпинделем 11, отключается зажимное устройство 7 и бурение скважины возобновляется.
Кинематические цепи привода рабочих органов гидроприводного станка упрощены до предела, что существенно уменьшает габариты и массу заявляемой конструкции. Это позволяет использовать предлагаемый станок как навесное оборудование (постоянное или съемное) на проходческий комбайн для бурения разгрузочных скважин на выбросоопасных угольных пластах. При этом привод станка может осуществляться от гидросистемы комбайна.
Другим вариантом использования заявляемой конструкции является бурение скважин со стрелы манипулятора буровой тележки, на которой располагается также собственная насосная маслостанция для гидропривода станка. При этом буровой став может быть как шнековым, так и нешнековым, состоящим из обычных гладких штанг. В последнем случае очистка скважины от буровой мелочи производится водой, воздухом или воздушно-водяной смесью.