RU2081286C1

RU2081286C1 - Roller-bit drilling machine

Info

Publication number: RU2081286C1
Application number: RU93053699A
Authority: RU
Inventors: Н.А. Карелин; В.Ф. Голосов; В.А. Макеев; В.А. Коршков; Л.Н. Болгов
Original assignee: Производственное объединение по буровому и транспортному оборудованию; Карелин Николай Аркадьевич
Priority date: 1993-11-26
Filing date: 1993-11-26
Publication date: 1997-06-10

Abstract

FIELD: mining industry; roller-bit drilling facilities. SUBSTANCE: machine has mast, drilling head with drilling tool, rope-and-pulley system with hydraulic cylinders with feed drive. Hydraulic control valve of feed drive hydraulic cylinders has control chambers for lifting and lowering of drill string. Compressor is connected with drilling tool by compressed air line. Hydraulic pump unit is connected with hydraulic cylinders of rope-and-pulley system drive unit and incorporates sections for feeding drill string and for round trip operations. Sensors of axial thrust and air pressure are connected respectively with feed drive hydraulic cylinders and compressed air line. Also provided are vibration and electric current sensors. Machine has comparison blocks with set-point devices for maximal and minimal axial thrust, and control unit. First inlets of comparison blocks of maximal and minimal axial thrust are connected to axial thrust sensor, second inlets are connected to corresponding set-point devices, inlets of control unit are connected respectively to comparison block of minimal axial thrust and through second logic unit "OR" to comparison block of maximal axial thrust. EFFECT: high efficiency.

Description

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к станкам шарошечного бурения. The invention relates to the mining industry, and in particular to cone drilling machines.

Известен станок шарошечного бурения, включающий мачту, канатно-полиспастную систему с гидроцилиндром привода подачи, буровую головку с буровым снарядом, связанный воздушной магистралью с буровым снарядом компрессор, сообщенную с гидроцилиндром привода подачи канатно-полиспастной системы маслонасосную станцию с секцией подачи бурового става и спуско-подъемных операций, датчик осевого усилия, соединенный с гидроцилиндром привода подачи, датчик силы тока [1]
Недостатком известного устройства является то, что при бурении мягких и мелкодисперсных пород скорость бурения ограничена производительностью насоса маслостанции, работающего на операцию бурения. Для увеличения скорости бурения требуется ставить более мощные маслостанции, что в большинстве случаев оказывается экономически нецелесообразным и ведет также к увеличению веса станка.A well-known roller-boring drilling machine, including a mast, a cable-and-pulley system with a hydraulic drive of a feed, a drill head with a drill, a compressor connected to the air line with a drill, an oil pump station with a feed section of a drill-and-drill section and a feed section lifting operations, axial force sensor connected to the hydraulic cylinder of the feed drive, current sensor [1]
A disadvantage of the known device is that when drilling soft and fine-grained rocks, the drilling speed is limited by the performance of the pump of the oil station operating for the drilling operation. To increase the drilling speed, it is necessary to install more powerful oil plants, which in most cases is economically impractical and also leads to an increase in the weight of the machine.

Известен станок шарошечного бурения, включающий мачту, буровую головку с буровым снарядом, канатно-полиспастную систему с гидроцилиндром привода подачи, гидрораспределитель гидроцилиндра привода подачи с управляющими камерами подъема и спускания бурового снаряда, связанный воздушной магистралью с буровым снарядом компрессор, сообщенную с гидроцилиндром привода подачи канатно-полиспастной системы маслонасосную станцию с секциями подачи бурового става и спуско-подъемных операций, датчики осевого усилия и давления воздуха, соединенные соответственно с гидроцилиндром привода подачи и воздушной магистралью, датчики вибрации и силы тока [2]
При применении известного устройства предусмотрена возможность включения в ручном режиме при бурении мягких и сильно разрушенных пород секции спуско-подъемных операций для увеличения скорости подачи бурового снаряда.A well-known roller-boring drilling machine, including a mast, a drill head with a drill, a wire-pulley system with a feed hydraulic cylinder, a hydraulic distributor of a feed drive hydraulic cylinder with control chambers for raising and lowering the drill, a compressor connected to the feed cylinder with a drill pipe -polaspastnoy system oil pump station with sections for supplying the drill stand and hoisting operations, axial force and air pressure sensors connected respectively with a hydraulic cylinder of the feed drive and the air line, vibration and current sensors [2]
When using the known device, it is possible to switch on and off sections in manual mode when drilling soft and heavily destroyed rocks to increase the feed rate of the drill.

Однако этой возможностью пользуются редко из-за высокой вероятности возникновения аварийной ситуации. However, this opportunity is rarely used due to the high probability of an emergency.

При включении в процессе бурения секции спуско-подъемных операций маслонасосной станции в ручном режиме машинист должен одновременно контролировать 4 параметра:
осевое усилие;
ток вращателя;
давление воздуха в воздушной магистрали;
вибрацию.When the section of the hoisting operations of the oil pump station is turned on during drilling in manual mode, the driver must simultaneously control 4 parameters:
axial force;
rotator current;
air pressure in the air line;
vibration

При достижении предельно допустимого значения любого из указанных параметров (это может произойти из-за повышения крепости пород, заклинивания бурового снаряда и зашламовывания долота, а также по ряду других причин) секция спуско-подъемных операций должна быть обязательно выключена. В противном случае может произойти аварийная ситуация. When the maximum permissible value of any of the specified parameters is reached (this may occur due to the increase in rock strength, jamming of the drill bit and sludging of the bit, as well as for a number of other reasons), the tripping section must be turned off. Otherwise, an emergency may occur.

Цель изобретения повышение производительности станка при бурении мягких и сильно разрушенных пород при одновременном повышении надежности бурения станком за счет обеспечения автоматического включения секции спуско-подъемных операций при значении осевого усилия ниже заданного минимального значения и выключения при превышении заданного максимального значения либо при превышении заданного значения одного из параметров: тока вращателя, давления воздуха и вибрации. The purpose of the invention is to increase the productivity of the machine when drilling soft and heavily destroyed rocks while increasing the reliability of drilling by the machine by automatically turning on the tripping section when the axial force value is below the specified minimum value and turned off when the specified maximum value is exceeded or when the specified value of one of the parameters: rotator current, air pressure and vibration.

На фиг. 1 представлено схематичное изображение устройства, на фиг 2-3 - алгоритм работы блоков при реализации устройства с применением ЭВМ. In FIG. 1 is a schematic representation of a device, FIGS. 2-3 shows an algorithm for operating blocks when implementing a device using a computer.

Станок шарошечного бурения включает мачту 1, буровую головку 2 с буровым снарядом 3, канатно-полиспастную систему 4 с гидроцилиндрами 5 привода подачи, гидрораспределитель 6 гидроцилиндров привода подачи с управляющими камерами подъема 7 и опускания 8 бурового снаряда, связанный воздушной магистралью 9 с буровым снарядом компрессор 10, сообщенную с гидроцилиндрами привода канатно-полиспастной системы маслонасосную станцию 11 с секциями 12, 13 подачи бурового става и спуско-подъемных операций, датчики 14, 15 осевого усилия и давления воздуха, соединенные соответственно с гидроцилиндрами привода подачи 5 и воздушной магистралью 9, датчики 16, 17 вибрации и силы тока. Станок снабжен блоками сравнения 18, 19 с задатчиками 20, 21 максимального и минимального осевого усилия и блоком 22 управления. Первые входы 23, 24 блоков сравнения максимального и минимального осевого усилия подключены к датчику 14 осевого усилия, вторые к соответствующим задатчикам, входы 26, 27 блока 22 управления соединены соответственно с блоком 19 сравнения минимального осевого усилия и через второй логический блок 28 "ИЛИ" с блоком 18 сравнения максимального осевого усилия, а выход 29 блока управления 22 соединен через первый логический блок 46 "ИЛИ" с секцией 13 спуско-подъемных операций маслонасосной станции 11. The cone drilling machine includes a mast 1, a drill head 2 with a drill 3, a wire rope pulley 4 with hydraulic cylinders 5 for a feed drive, a hydraulic distributor 6 for hydraulic cylinders for a feed with control chambers for raising 7 and lowering 8 drill bits, a compressor connected to the air line 9 with a drill string 10, the oil pump station 11, connected with the hydraulic cylinders of the cable-pulley system drive, with sections 12, 13 for feeding the drill stand and hoisting operations, sensors 14, 15 of axial force and air pressure, connected nennye respectively with drive cylinders 5 and supply air line 9, the sensors 16, 17 and the vibration current. The machine is equipped with comparison units 18, 19 with setters 20, 21 of maximum and minimum axial forces and a control unit 22. The first inputs 23, 24 of the maximum and minimum axial force comparing units are connected to the axial force sensor 14, the second to the respective control units, the inputs 26, 27 of the control unit 22 are connected respectively to the minimum axial force comparing unit 19 and through the second OR logic block 28 block 18 comparing the maximum axial force, and the output 29 of the control unit 22 is connected through the first logical block 46 "OR" with section 13 hoisting operations of the oil pump station 11.

Станок шарошечного бурения снабжен блоком 30 сравнения силы тока с задатчиком 31, соединенным через второй логический блок 28 "ИЛИ" с блоком 22 управления и блоком 32 сравнения давления воздуха с задатчиком 33, соединенным соответственно через второй логический блок 28 "ИЛИ" с блоком управления 22. The cone drilling machine is equipped with a current comparing unit 30 with a setter 31 connected via a second OR logic unit 28 to a control unit 22 and an air pressure comparing unit 32 with a setter 33 connected respectively through a second OR logical unit 28 to a control unit 22 .

Блок 34 сравнения вибрации с задатчиком 35 соединен через второй логический блок 28 "ИЛИ" с блоком управления 22. Block 34 comparing the vibration with the master 35 is connected through the second logical block 28 OR to the control unit 22.

Станок снабжен также блоком 36 сравнения осевого усилия при подъеме бурового става с задатчиком 37, блоком 38 управления операцией быстрого подъема, логическим блоком 39 "И" третьим логическим блоком 40 "ИЛИ", причем блоки 30, 32 сравнения силы тока и давления воздуха подсоединены через третий логический блок 40 "ИЛИ" к первому входу 41 логического блока 39 "И", ко второму входу 42 которого через первый логический блок 43 "НЕ" подсоединен выход блока 36 сравнения осевого усилия при подъеме бурового става, а блок 38 управления операцией быстрого подъема соединен с выходом 44 логического блока 39 "И". Выход блока 38 управления операцией быстрого подъема соединен с управляющей камерой 7 подъема бурового става гидрораспределителя 6, со вторым входом 45 первого логического блока 46 "ИЛИ", выход которого 47 соединен с секцией 13 спуско-подъемных операций маслостанции 11 и через второй логический блок 48 "НЕ" с управляющей камерой опускания бурового става 8 гидрораспределителя 6. The machine is also equipped with a unit 36 for comparing the axial effort when lifting the drill stand with a setter 37, a unit 38 for controlling the operation of quick lifting, a logical unit 39 "AND" the third logical unit 40 "OR", and the units 30, 32 comparing the current and air pressure are connected through the third logical block 40 "OR" to the first input 41 of the logical block 39 "AND", to the second input 42 of which through the first logical block 43 "NOT" is connected the output of the block 36 comparing the axial force when lifting the drill stand, and the block 38 controls the operation of rapid lifting connect nen with the output 44 of the logical block 39 "AND". The output of the quick lift operation control unit 38 is connected to the control chamber 7 for lifting the drill stem of the hydraulic distributor 6, to the second input 45 of the first logical block 46 "OR", the output of which 47 is connected to the section 13 of the hoisting operations of the oil station 11 and through the second logical block 48 " NOT "with the control chamber lowering the drill string 8 of the control valve 6.

Устройство может быть реализовано в виде отдельных блоков либо в составе микропроцессорной системы управления. The device can be implemented as separate units or as part of a microprocessor control system.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

При бурении мягких, а также мелкодисперсных разрушенных пород необходимый для бурения уровень осевого усилия может быть ниже заданного задатчиком 21 минимального осевого усилия. При этом на выходе блока 19 сравнения минимального осевого усилия появляется активный уровень, который поступает на вход 26 блока 22 управления, выход 29 которого соединен через первый логический блок 46 "ИЛИ" с секцией 13 спуско-подъемных операций маслонасосной станции 11, приводящее к увеличению скорости бурения. При этом происходит включение секции 13 спуско-подъемных операций маслонасосной станции 11. Блок 22 управления анализирует показания датчиков 14, 16, 15, 17 осевого усилия, вибрации, давления воздуха и силы тока. При превышении одним из параметров граничных уровней, задаваемых соответствующими задатчиками 20, 35, 33, 31, на одном из четырех входов второго логического блока 28 "ИЛИ" появляется активный уровень. Выход второго логического блока 28 "ИЛИ" поступает на второй 27 вход блока 22 управления, активный выход которого 29 поступает на первый 49 вход первого логического блока 46 "ИЛИ". When drilling soft, as well as finely dispersed destroyed rocks, the level of axial force necessary for drilling can be lower than the minimum axial force set by the setter 21. At the same time, an active level appears at the output of the minimum axial force comparing unit 19, which is fed to the input 26 of the control unit 22, the output 29 of which is connected through the first logical block 46 “OR” to the section 13 of the hoisting operations of the oil pump station 11, which leads to an increase in speed drilling. When this occurs, the inclusion section 13 of the hoisting operations of the oil pump station 11. The control unit 22 analyzes the readings of the sensors 14, 16, 15, 17 axial force, vibration, air pressure and current. When one of the parameters exceeds the boundary levels specified by the corresponding master 20, 35, 33, 31, an active level appears on one of the four inputs of the second logical block 28, "OR". The output of the second logical block 28 "OR" is fed to the second 27 input of the control unit 22, the active output of which 29 is supplied to the first 49 input of the first logical block 46 "OR".

При этом происходит выключение секции 13 спуско-подъемных операций маслонасосной станции. В случае превышения граничных уровней, задаваемых задатчиками давления воздуха или силы тока (зашламовывание долота или заклинивание бурового става), на выходах блоков сравнения 32 и 30 появляется активный уровень сигнала. С блоков сравнения 32 и 30 сигнал подается на входы третьего логического блока 40 "ИЛИ", выход которого соединен с первым входом 41 логического блока 39 "И". When this occurs, the shutdown section 13 of the hoisting operations of the oil pump station. In case of exceeding the boundary levels set by the air pressure or current strength adjusters (sludging of the bit or jamming of the drill head), an active signal level appears at the outputs of the comparison blocks 32 and 30. From the comparison blocks 32 and 30, the signal is supplied to the inputs of the third logical block 40 "OR", the output of which is connected to the first input 41 of the logical block 39 "AND".

Выход логического блока 39 "И" соединен с блоком 38 включения операции быстрого подъема. При этом выходной сигнал логического блока 38 "И" подается к управляющей камере подъема бурового става 7 гидрораспределителя 6, на вход второго логического блока 48 "НЕ", выход которого выключает управляющую камеру опускания бурового става 8 гидрораспределителя 6, и на второй вход 45 первого логического блока 46 "ИЛИ", выход которого 47 включает секцию 13 спуско-подъемных операций маслостанции 11. The output of the logical block 39 "And" is connected to the block 38 enable the operation of quick rise. In this case, the output signal of the logical block 38 "And" is fed to the control chamber for raising the drill stem 7 of the hydraulic distributor 6, to the input of the second logical unit 48 "NOT", the output of which turns off the control chamber for lowering the drill stem 8 of the hydraulic distributor 6, and to the second input 45 of the first logical block 46 "OR", the output of which 47 includes a section 13 of the hoisting operations of the oil station 11.

При подъеме бурового става в случае превышения рабочим давлением в гидросистеме значения, задаваемого задатчиком 37 (прихват бурового става), на выходе блока сравнения 36 появляется активный уровень, который через первый логический блок 43 "НЕ" поступает на второй 42 вход логического блока 39 "И" и выключает операцию быстрого подъема. Таким образом, предлагаемое техническое решение позволит повысить скорость бурения на мягких и мелкодисперсных разрушенных породах, одновременно обеспечивая надежность бурения станком, не допуская аварийных ситуаций. When the drill head rises in case the working pressure in the hydraulic system exceeds the value set by the setter 37 (sticking of the drill stem), an active level appears at the output of the comparison unit 36, which, through the first logical block 43 "NOT", enters the second 42 input of the logical block 39 "AND "and turns off the quick lift operation. Thus, the proposed technical solution will increase the drilling speed on soft and finely dispersed destroyed rocks, while ensuring the reliability of drilling by the machine, avoiding emergency situations.

Использованная литература
1. Инструкция по эксплуатации станка СБШ-250 МНА-32.References
1. Instruction manual for the machine SBSh-250 MNA-32.

2. Инструкция по эксплуатации станка СБШ-250-36. 2. Operating instructions for the machine SBSh-250-36.

Claims

1. Станок шарошечного бурения, включающий мачту, буровую головку с буровым снарядом, канатно-полиспастную систему с гидроцилиндром привода подачи, гидрораспределитель гидроцилиндров привода подачи с управляющими камерами подъема и опускания бурового снаряда, связанный воздушной магистралью с буровым снарядом компрессор, сообщенную с гидроцилиндром привода подачи канатно-полиспастной системы маслонасосную станцию с секциями подачи бурового става и спуско-подъемных операций, датчики осевого усилия и давления воздуха, соединенные соответственно с гидроцилиндром привода подачи и воздушной магистралью, датчики вибрации и силы тока, отличающийся тем, что он снабжен блоками сравнения с задатчиками максимального и минимального осевых усилий и блоком управления, причем первые входы блоков сравнения максимального и минимального осевых усилий подключены к датчику осевого усилия, вторые к соответствующим задатчикам, входы блока управления соединены соответственно с блоком сравнения минимального осевого усилия и через второй логический блок ИЛИ с блоком сравнения максимального осевого усилия, а выход блока управления через первый вход первого логического элемента ИЛИ соединен с секцией спуско-подъемных операций маслонасосной станции. 1. Roller-boring drilling machine, including a mast, a drill head with a drill, a wire rope pulley system with a feed hydraulic cylinder, a hydraulic distributor of feed drive hydraulic cylinders with control tools for raising and lowering the drill, a compressor connected to the feed hydraulic cylinder by an air line to the drill cable-haul system oil pump station with sections for supplying the drill stand and hoisting operations, axial force and air pressure sensors, connected to respectively, with a supply drive hydraulic cylinder and an air line, vibration and current sensors, characterized in that it is equipped with comparison units with maximum and minimum axial forces and a control unit, wherein the first inputs of the maximum and minimum axial forces comparison units are connected to the axial force sensor, the second to the respective controllers, the inputs of the control unit are connected respectively to the unit for comparing the minimum axial force and through the second logical unit OR to the unit for comparing maxim axial force, and the output of the control unit through the first input of the first logical element OR is connected to the round-trip operations of the oil pump station.

2. Станок по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен блоком сравнения силы тока с задатчиком, соединенным через второй логический блок ИЛИ с блоком управления. 2. The machine according to p. 1, characterized in that it is equipped with a unit for comparing the current strength with a master connected via a second logical OR block to a control unit.

3. Станок по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен блоком сравнения давления воздуха с задатчиком, соединенным соответственно через второй логический блок ИЛИ с блоком управления. 3. The machine according to p. 1, characterized in that it is equipped with a unit for comparing the air pressure with the master, respectively connected through the second logical unit OR to the control unit.

4. Станок по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен блоком сравнения вибрации с задатчиком, соединенным через второй логический блок ИЛИ с блоком управления. 4. The machine according to claim 1, characterized in that it is provided with a vibration comparison unit with a master connected via a second logical OR block to a control unit.

5. Станок по пп. 1 3, отличающийся тем, что он снабжен блоком сравнения осевого усилия при подъеме бурового става с задатчиком, блоком управления операцией быстрого подъема, логическим блоком И и третьим логическим блоком ИЛИ, причем блоки сравнения силы тока и давления воздуха подсоединены через третий логический блок ИЛИ к первому входу логического блока И, к второму входу которого через первый логический блок НЕ подсоединен блок сравнения осевого усилия при подъеме бурового става, блок управления операцией быстрого подъема соединен с выходом логического блока И и с управляющей камерой подъема бурового снаряда, через второй логический блок НЕ с управляющей камерой опускания бурового става гидрораспределителя и через второй вход первого логического блока ИЛИ соединен с секцией спускоподъемных операций маслонасосной станции. 5. The machine for PP. 1 to 3, characterized in that it is equipped with a unit for comparing the axial effort when lifting the drill string with a setter, a quick lift operation control unit, an AND logical unit and a third OR logical unit, wherein the current and air pressure comparison units are connected via a third OR logical unit to the first input of the logical block And, to the second input of which, through the first logical block, the axial force comparison unit is not connected when the drill stand is being lifted, the quick lift operation control unit is connected to the logic output And th block with the control cam and lifting the drill, through the second logic unit from the control chamber NOT lowering drilling rod of the control valve and through a second input of the first OR logic unit coupled to the tripping section oil pump station.