RU2169840C1 - Machine to drill upward holes - Google Patents

Abstract

FIELD: mining and construction industries. SUBSTANCE: invention deals with directional boring of upward large- diameter holes in rocks of various hardness. Machine to drill upward large-diameter holes has driving actuator with rock-breaking tools, driving caterpillar trolleys and unit of their outward thrust in the form of cylinder mounted for interaction with link-and- lever mechanisms coupled to trolleys. Rock-breaking tools are mounted for interaction with springy members anchored on actuator. Unit of outward thrust is equipped with springs interacting with cylinder and link-and-level mechanisms, each carrying tie unit with mechanism changing its length. Rock-breaking tools can be connected to springy members. Machine can include separable hole reamers and laser finder system. EFFECT: diminished dynamic loads on drive of actuator, increased maneuverability and expanded field of application of machine. 3 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к средствам механизации подготовительных работ при подземной добыче полезных ископаемых и предназначено для направленного проведения восстающих скважин по породам различной крепости. The invention relates to means of mechanization of preparatory work in underground mining and is intended for the directional conduct of rising wells in the rocks of various strengths.

Известна сбоечно-буровая машина (Авт. св. СССР N 1680974, кл. E 21 C 27/24, 30.09.91, бюл. N 36), содержащая приводной исполнительный орган с породоразрушающими инструментами, приводные гусеничные тележки и узел их распора, связанный с тележками шарнирно-рычажными механизмами. В этой машине велики динамические воздействия на трансмиссию исполнительного органа и не предусматривается управление узлом распора гусеничных тележек, что снижает надежность машины и сужает сферу ее применения. A well-known drilling and drilling machine (Aut. St. USSR N 1680974, class E 21 C 27/24, 09/30/91, bull. N 36), containing a drive Executive body with rock cutting tools, drive tracked carts and the site of their expansion, associated with trolleys, articulated lever mechanisms. This machine has great dynamic effects on the transmission of the executive body and does not provide for the control of the thrust unit of tracked carts, which reduces the reliability of the machine and narrows the scope of its application.

Наиболее близкой к изобретению является сбоечно-буровая машина, содержащая приводной исполнительный орган с породоразрушающими инструментами, приводные гусеничные тележки и узел их распора в виде цилиндра, установленного с возможностью взаимодействия с шарнирно-рычажными механизмами, связанными с тележками (Авт. св. СССР N 101918, E 21 D 13/04). В этой машине трансмиссия исполнительного органа также подвергается высоким динамическим воздействиям, а изменение направления движения машины осуществляется путем изменения положения исполнительного органа относительно продольной оси, что не обеспечивает требуемую маневренность машины. Closest to the invention is a drilling and drilling machine containing a drive actuator with rock cutting tools, drive caterpillar carts and a thrust unit in the form of a cylinder mounted to interact with articulated link mechanisms associated with the carts (Aut. St. USSR N 101918 , E 21 D 13/04). In this machine, the transmission of the executive body is also subjected to high dynamic effects, and a change in the direction of movement of the machine is carried out by changing the position of the executive body relative to the longitudinal axis, which does not provide the required maneuverability of the machine.

Задача изобретения состоит в том, чтобы снизить уровень динамических воздействий на привод исполнительного органа и повысить степень управляемости машиной с целью расширения сферы ее применения. The objective of the invention is to reduce the level of dynamic effects on the drive of the executive body and to increase the degree of controllability of the machine in order to expand its scope.

Эта задача решается буровой машиной для проведения восстающих скважин, содержащей приводной исполнительный орган с породоразрушающими инструментами, приводные гусеничные тележки и узел их распора в виде цилиндра, установленного с возможностью взаимодействия с шарнирно-рычажными механизмами, связанными с тележками, у которой породоразрушающие инструменты установлены с возможностью взаимодействия с закрепленными на исполнительном органе упругими элементами, а узел распора дополнительно снабжен пружинами, имеющими возможность взаимодействия с цилиндром и шарнирно-рычажными механизмами, каждый из которых содержит устройство отклонения тележки в виде регулируемой тяги с механизмом изменения ее длины. При этом породоразрушающие инструменты могут быть непосредственно соединены с упругими элементами. This problem is solved by a drilling machine for uprising wells, containing a drive actuator with rock cutting tools, caterpillar drive trolleys and a thrust unit in the form of a cylinder mounted to interact with articulated link mechanisms associated with trolleys, in which the rock cutting tools are installed with the possibility interactions with elastic elements fixed to the executive organ, and the thrust unit is additionally equipped with springs that can be interconnected odeystviya with the cylinder and the hinged-lever mechanisms, each of which comprises a trolley deflection device in the form of an adjustable thrust with a mechanism for altering the length. In this case, rock cutting tools can be directly connected to the elastic elements.

Машина может быть снабжена расширителем скважины, работающим при обратном ходе. The machine may be equipped with a borehole expander operating in reverse.

Для визирования положения машины в проходимой скважине она может быть оборудована лазерным устройством. To visualize the position of the machine in the well passed, it can be equipped with a laser device.

На фиг. 1 показана принципиальная схема предлагаемой машины; на фиг. 2 - исполнительный орган; на фиг. 3 - узел распора с шарнирно-рычажным механизмом; на фиг. 4 - проведение скважины с помощью предлагаемой машины. In FIG. 1 shows a schematic diagram of the proposed machine; in FIG. 2 - executive body; in FIG. 3 - thrust unit with a linkage mechanism; in FIG. 4 - holding a well using the proposed machine.

Буровая машина предназначена для бурения снизу вверх сплошным забоем восстающих скважин под углом 45-90^o диаметром 0,8 м с последующим расширением обратным ходом до 1,5 м. Все приводы и системы регулирования машины выполнены гидравлическими.The drilling machine is designed to drill from bottom to top with the continuous face of rising wells at an angle of 45-90 ^{o with a} diameter of 0.8 m, followed by expansion with a reverse stroke of up to 1.5 m. All drives and control systems of the machine are hydraulic.

Машина содержит приводной исполнительный орган 1 планетарного типа с породоразрушающими инструментами 2, выполненными в виде ударных кулаков с зубками, установленных на корпусе 3 исполнительного органа. Инструменты 2 связаны с корпусом 3 с помощью закрепленных на нем упругих элементов 4. Возможен также вариант (на чертежах не показан), при котором инструменты 2 непосредственно не соединены с упругими элементами 4. Упругая связь между инструментами 2 и корпусом 3 исполнительного органа позволяет значительно снизить динамические нагрузки на корпус 2 и, следовательно, на элементы трансмиссии, при этом разрушение забоя производится за счет инерционных сил. The machine contains a drive actuator 1 of the planetary type with rock cutting tools 2, made in the form of shock fists with teeth mounted on the housing 3 of the actuator. The tools 2 are connected to the housing 3 by means of elastic elements 4 mounted on it. A variant is also possible (not shown in the drawings), in which the tools 2 are not directly connected to the elastic elements 4. The elastic connection between the tools 2 and the body 3 of the actuator can significantly reduce dynamic loads on the housing 2 and, therefore, on the transmission elements, while the destruction of the bottom is due to inertial forces.

Перемещение машины по скважине обеспечивается гусеничным ходовым устройством, которое содержит три гусеничные тележки 5, расположенные под углом 120^o, и прижимаемые к стенкам скважины с помощью узла распора 6. При этом каждая тележка 5 связана с узлом распора 6 соответствующим шарнирно-рычажным механизмом 7.The movement of the machine along the well is ensured by a caterpillar undercarriage, which contains three caterpillar trolleys 5 located at an angle of 120 ^° and pressed against the walls of the borehole with the help of the head 6. In this case, each car 5 is connected to the head of the head 6 with a corresponding articulated lever mechanism 7.

Узел распора 6 выполнен в виде пакетов пружин 8, обеспечивающих усилие до нескольких тонн, передаваемое через тарелки 9 на рычаги 10 прижатия тележек к стенкам скважины. Кроме того, узел распора содержит дистанционно управляемый гидроцилиндр 11 с поршнем 12, взаимодействующий с пружинами 8 с одной стороны и соединенный с тарелкой 9 с другой стороны, при этом шток 13 гидроцилиндра 11 связан с противоположной тарелкой 9. The node of the spacer 6 is made in the form of packages of springs 8, providing a force of up to several tons, transmitted through the plates 9 to the levers 10 pressing the carts to the walls of the well. In addition, the thrust node contains a remotely controlled hydraulic cylinder 11 with a piston 12, interacting with the springs 8 on one side and connected to the plate 9 on the other hand, while the rod 13 of the hydraulic cylinder 11 is connected to the opposite plate 9.

Шарнирно-рычажный механизм каждой тележки включает регулируемую тягу 14, снабженную, например, винтовым устройством 15, обеспечивающим изменение ее длины. Привод винтового устройства 15 осуществляется дистанционно управляемым гидроцилиндром 16. Регулируя длину тяги 14, производят отклонение тележки относительно оси проходимой скважины, в результате чего осуществляется поворот всей машины. The hinge-lever mechanism of each trolley includes an adjustable rod 14, equipped with, for example, a screw device 15, providing a change in its length. The drive of the screw device 15 is carried out remotely controlled by a hydraulic cylinder 16. By adjusting the length of the rod 14, the trolley is deflected relative to the axis of the well being passed, as a result of which the entire machine is rotated.

Управление машиной производится дистанционно с пульта 17, расположенного в выработке. The machine is controlled remotely from the remote control 17 located in the mine.

Предлагаемая машина работает следующим образом. The proposed machine operates as follows.

Машину на стартовой тележке 18 устанавливают в выработке, откуда должна проводиться скважина. Там же размещают энергоблок 19 и пульт управления 17. Затем производят забуривание машины в кровлю выработки на глубину, достаточную для ее автономной работы. После этого стартовую тележку 18 убирают, а машина двигается самостоятельно. При этом распор гусеничных тележек 5 обеспечивается усилием пружин 8. Если этого усилия недостаточно, в поршневую полость гидроцилиндра 11 подают давление, в результате чего гидроцилиндр раздвигается, создавая дополнительное усилие на приводных рычагах 20 и, следовательно, увеличивая усилие распора гусеничных тележек 5. The machine on the starting trolley 18 is installed in the excavation, where the well should be drawn from. The power unit 19 and the control panel 17 are also placed there. Then, the machine is drilled into the roof of the mine to a depth sufficient for its autonomous operation. After that, the starting carriage 18 is removed, and the car moves independently. In this case, the spacing of the tracked trucks 5 is provided by the force of the springs 8. If this force is not enough, pressure is applied to the piston cavity of the hydraulic cylinder 11, as a result of which the hydraulic cylinder moves apart, creating additional force on the drive arms 20 and, therefore, increasing the thrust of the tracked trucks 5.

Для изменения направления движения машины увеличивают или уменьшают длину соответствующей тяги с помощью винтового устройства 15, приводимого гидроцилиндром 16, благодаря чему соответствующая тележка 5 отклоняется в ту или другую сторону относительно продольной оси машины, обеспечивая ее поворот. To change the direction of movement of the machine, the length of the corresponding rod is increased or decreased with the help of a screw device 15 driven by the hydraulic cylinder 16, due to which the corresponding carriage 5 is deflected in one direction or another relative to the longitudinal axis of the machine, ensuring its rotation.

При аварийной ситуации, когда необходимо быстро вывести машину из скважины, подают давление в штоковую полость гидроцилиндра 11, в результате чего он перемещается, сжимая пружины 8 и выводя их из взаимодействия с приводными рычагами 20. При этом происходит опускание гусеничных тележек 5, контактирование гусениц со стенками скважины прекращается и машина под действием собственной тяжести выходит из скважины. In an emergency, when it is necessary to quickly bring the machine out of the well, pressure is supplied to the rod cavity of the hydraulic cylinder 11, as a result of which it moves, compressing the springs 8 and removing them from interaction with the drive levers 20. In this case, the caterpillars 5 are lowered, the tracks are contacted with the walls of the well cease and the machine, under the action of its own gravity, exits the well.

Исполнительный орган машины выполнен сменным. Например, на машину может быть установлен исполнительный орган 21, работающий при обратном ходе и осуществляющий расширение скважины и/или придающий ей необходимую форму сечения, например прямоугольную. The executive body of the machine is removable. For example, an executive body 21 can be installed on the machine, operating during the reverse stroke and expanding the well and / or giving it the necessary section shape, for example, rectangular.

Машина может быть оборудована визирующим, например, лазерным устройством (не показано), позволяющим контролировать направление хода машины, а также может быть снабжена средствами пылеподавления и удаления газа из проходимой скважины или линиями связи, подачи воды и др. The machine can be equipped with a laser sighting device, for example, (not shown) that allows you to control the direction of the machine, and can also be equipped with dust suppression and gas removal tools from a drilled hole or communication lines, water supply, etc.

Предлагаемая конструкция позволяет повысить надежность работы машины за счет значительного снижения динамических нагрузок на элементы трансмиссии исполнительного органа, расширить область применения на породы высокой крепости, использовать машину при аварийных работах, увеличить маневренность машины и повысить ее управляемость. The proposed design allows to increase the reliability of the machine due to a significant reduction in dynamic loads on the transmission elements of the executive body, to expand the field of application for rocks of high strength, use the machine during emergency operations, increase the maneuverability of the machine and increase its controllability.

Claims (4)

1. Буровая машина для проведения восстающих скважин большого диаметра, содержащая приводной исполнительный орган с породоразрушающими инструментами, приводные гусеничные тележки и узел их распора в виде цилиндра, установленного с возможностью взаимодействия с шарнирно-рычажными механизмами, связанными с тележками, отличающаяся тем, что породоразрушающие инструменты установлены с возможностью взаимодействия с закрепленными на исполнительном органе упругими элементами, а узел распора дополнительно снабжен пружинами, имеющими возможность взаимодействия с цилиндром и шарнирно-рычажными механизмами, каждый из которых содержит устройство отклонения тележки в виде регулируемой тяги с механизмом изменения ее длины. 1. A drilling machine for holding large diameter uprising wells, comprising a drive actuator with rock cutting tools, caterpillar drive trolleys and a spacer assembly thereof in the form of a cylinder mounted to interact with articulated link mechanisms associated with the trolley, characterized in that the rock cutting tools are installed with the possibility of interaction with elastic elements fixed to the executive body, and the thrust unit is additionally equipped with springs with the possibility of interaction with the cylinder and articulated lever mechanisms, each of which contains a device for deflecting the trolley in the form of an adjustable rod with a mechanism for changing its length. 2. Машина по п.1, отличающаяся тем, что породоразрушающие инструменты соединены с упругими элементами. 2. The machine according to claim 1, characterized in that the rock cutting tools are connected with elastic elements. 3. Машина по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена сменным расширителем скважины. 3. The machine according to claim 1, characterized in that it is equipped with a replaceable well expander. 4. Машина по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена лазерным визирующим устройством. 4. The machine according to claim 1, characterized in that it is equipped with a laser sighting device.

Images