Гірнича бурильна установка

Гірнича бурильна установка, яка має транспортне шасі, засоби енергозабезпечення та приєднання до шахтної енергомережі, гідрокомунікацїї, пульт керування, робоче місце оператора, домкрати, маніпулятор з гідроциліндрами підйому, повороту, обертання та насування подавача, подавач з бурильною головкою, повзуном та буровим інструментом, гідроциліндр подачі, рухомі люнет і барабан, два поліспасти з напрямними роликами і U 1 3 відникових з'єднань. Відомі гірничі бурильні установки в яких механізм подачі бурильної головки має приводний двигун, редуктор та гвинт, наприклад бурильні установки фірм "Фурукава" (Японія) - модель JCP2-95 [1], "Інгер-солл Ренд" (США) - моделі 96RM та SAI2 ESF [2], "Банське Ставби" (Словакія) - модель PNV2 [3]. Недоліками вказаних технічних розробок є їх висока залежність від заштибовки подаючих гвинтів вибурюваною роздрібненою породою та, як наслідок, низька зносостійкість елементів механізму подачі, необхідність забезпечення відповідності довжини гвинта величині лінійного розміру бурової штанги (глибині буріння), велика розбіжність параметрів напірного зусилля на забій та його суттєва залежність від характеристик приводного двигуна. В свою чергу відомі бурильні установки фірм "Тамрок" (Фінляндія) - модель Мікроматік П02, Соло А605Р (та інші) [4-8] і "Дальман Ханіель" (Німеччина) - модель BFR2-23SK [9] в яких силовим органом (приводним двигуном) для подачі бурильної головки на обурювану поверхню забою є гідравлічний циліндр чи обертальний двигун з ланцюговою передачею зусилля. При цьому спеціалісти фірми "Тамрок" рекламують таке рішення наступним чином: "Новая цепная подача ЦП145 представляет собой уникальный стальной профиль, сконструированный и запатентованный фирмой... замену цепи легко делать" [6]; "Буровая установка Соло А605Р оснащена более прочным цепным податчиком" [7]. Але досвід експлуатації вказаних бурильних установок в умовах шахти ім. Засядько (м. Донецьк), Жезказганського комбінату (м. Жезказган, Республіка Казахстан) та інших споживачів виявив ряд суттєвих недоліків, А саме: низьку надійність ланцюгової передачі через швидкий знос ланок її ланцюга під дією хімічної агресивності обурюваних порід (вода-шлам-повітря) та їх заклинювання через цементуючу дію породного шламу; нестабільність напірного зусилля на забій і, як наслідок, імпульсивний рух бурильної головки та додаткові динамічні навантаження в конструкції подавача (явище типу "шіммі"); складність збереження попереднього натягу ланцюга. Найближчим із відомих рішень, взятих за найближчий аналог, по технічній суті, модульній конструкції, показниках призначення, складових частинах, функціональних можливостях, сфері використання з урахуванням забезпечення відповідності умовам експлуатації (рудникове нормальне - РН або вибухобезпечне - РВ) відповідають гірничі бурильні установки фірми "Атлас Копко" (Швеція) - базова модель Raildrill H 422/422-900 [10] та їх гідравлічні податчики серії ВМН - базова модель ВМН1100 [11]. Вказана бурильна установка має транспортне шасі (у варіантах: коліснорейкове, гусеничне або пневмошинне), засоби енергозабезпечення та підключення до шахтної енергомережі, гідрокомунікації, пульт керування, робоче місце оператора, домкрати, а також маніпулятор з гідроциліндрами підйому, повороту, обертання та насування подавача, подавая з закріпленою на повзуні бурильною 11605 4 головкою, буровим інструментом та гідроциліндрами подачі. Шток гідроциліндра подачі закріплено на рамі подавача, а корпус (гільзу) одним кінцем з'єднано з проміжним люнетом бурової штанги і роликом каната прямої подачі бурильної головки, (на забій), а на другому його кінці закріплено шланговий барабан з роликом каната зворотного руху бурильної головки (від забою). Пересування повзуна з бурильною головкою по рамі подавача здійснюється гідроциліндром з поліспастним канатним механізмом, завдяки чому швидкість руху циліндра подачі вдвічі менша швидкості руху повзуна з бурильною головкою, а величина ходу повзуна з бурильною головкою вдвічі більша за величину ходу циліндра подачі. Як свідчить аналіз опису конструкції найближчого аналога та його наглядне зображення подача робочої рідини до гідроциліндра подачі здійснюється через його корпус (гільзу), а тягові канати закріплені наступним чином [11]: "Один конец тягового троса механизма подачи (через который производится регулировка его натяжения) закреплен на натяжной рейке штырем, который можно вставить в любое из десяти отверстий рейки. Регулировка натяжения троса, производится поворотом (вращением) болта, ввинченного в торцевую пластину балки податчика..., резьба регулировочного болта надежно защищена от повреждений". Досвід експлуатації бурових установок фірми "Атлас Копко" (прототипу) в умовах Запорізького залізорудного комбінату (м. Дніпрорудний) при досить високій надійності машини в цілому виявив окремі недоліки її механізму подачі, незважаючи на рекламні заяви в проспектах [11], зокрема: подача робочої рідини до гідроциліндра подачі здійснюється через його корпус (гільзу) за допомогою гнучких рукавів високого тиску, і тому останні в процесі буріння рухаються разом зі згаданим корпусом, створюють звисаючу петлю (напуск) через що існує можливість їх пошкодження, особливо при бурінні бокових і нижніх оконтурюючих шпурів, так званих "раків", і таким чином зменшується надійність механізму подачі; відкриті різьбові частини гвинта механізму натягування канатів постійно засипаються, заливаються і заштибовуються цементуючим породним шламом, що вилітає, витікає і висипається з шпура під час його буріння, особливо при бурінні вертикальних і похилих шпурів, що суттєво знижує надійність цього механізму; тягові канати закріпляються на повзуні та рамі подавача з допомогою вилок, щік, пальців, хомутів, гвинтів і т.п., які приєднуються до кінців канатів спеціальним способом (заплітання, обжимання, заливання легкоплавким сплавом і т. ін.), що змушує споживача самостійно виконувати ці додаткові операції при заміні канатів, або замовляти у виробника установки канати з оснащеними кінцями, як запчастини. Задачею корисної моделі є підвищення надійності бурильної установки шляхом збереження стабільності її параметрів призначення при широкому діапазоні меж міцності обурюваних порід, а також розширення сфери її використання. Поставлена задача вирішується тим, що гірни 5 ча бурильна установка (Фіг.1), яка має транспортне шасі, засоби енергозабезпечення та підключення до шахтної енергомережі, гідрокомунікації, пульт керування, робоче місце оператора, домкрати, маніпулятор з гідроциліндрами підйому, повороту, обертання та насування подавача, подавач з бурильною головкою, повзуном та буровим інструментом, гідроциліндр подачі, рухомі та нерухомі люнет і барабан, два поліспасти з напрямними роликами і канатами, доповнена двопорожнинним штоком гідроциліндра подачі бурильної головки з буровим інструментом, парою натяжних храпових механізмів і клинових коушів для закріплення тягових канатів, вузлом приєднання гідравлічних рукавів до штока гідроциліндра подачі, при цьому внутрішня порожнина штока гідроциліндра подачі з'єднана з його поршневою порожниною 7, а зовнішня - зі штоковою порожниною, шток закріплено нерухомо на рамі подавача, а гідравлічні рукави приєднано до відповідних порожнин штоку, клинові коуші закріплено на повзуні подавача, причому один з коушів через канат і розміщений на корпусі рухомого люнета ролик поліспаста з'єднаний з першим натяжним храповим механізмом, а другий коуш через другий канат, і розміщений співвісно з шланговим барабаном ролик поліспаста, з'єднаний з другим натяжним храповим механізмом. Завдяки новим конструктивним елементам та їх з'єднанням у складі пропонованої гірничої бурильної установки забезпечується: надійність її роботи; зменшення впливу агресивності середовища гірничих виробок і продуктів процесу буріння на стабільність параметрів призначення установки; конструктивна завершеність за рахунок зменшення рухомих гідравлічних комунікацій; легкість ремонтних робіт. Крім того завдяки пропонованому рішенню ліквідується необхідність оснащення кінців тягових канатів спеціальними елементами (вилками, петлями, скобами і т.п.) для приєднання до повзуна і натяжного механізму. У пропонованому рішенні один кінець тягового каната закріплюється на повзуні з допомогою клинового коуша, а другий на барабані храпового механізму з допомогою витків тертя. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями і описом взаємодії складових елементів установки. На Фіг.1 зображена пропонована бурильна установка, у варіанті з колісно рейковим шасі, вид збоку. На Фіг.2 показана схема подавача з циліндро-канатним поліспастним приводом подачі бурильної головки. Бурильна установка працює наступним чином: Установку (Фіг.1) підключають до шахтної мережі живлення (стисненого повітря чи електроенергії) та водопостачання (використовується для виносу із шпура зруйнованої породи та для її пилоподавлення), виконують необхідні організаційно-технічні підготовчі операції і з допомогою шасі 1 переміщують до забою. З допомогою пульта керування 2 і маніпулятора 3 наводять і фіксують на точці буріння шпура подавач 4 з бурильною головкою 5, штангою 6 і коронкою 7. Далі вмикають обертаючий і ударний 11605 6 (у варіанті ударно-обертового буріння) механізми бурильної головки і механізм подачі бурильної головки. При подачі робочої рідини у внутрішню порожнину 8 (Фіг.2) двопорожнинного штоку гідроциліндра подачі його корпус (гільза) 9 рухається в бік забою і через канатний поліспаст (ролик 10 і канат 11) подає бурильну головку 5 зі штангою 6 і коронкою 7 на забій. При подачі робочої рідини у зовнішню порожнину 12 двопорожнинного штоку, корпус (гільза) 9 гідроциліндра подачі з закріпленим на ньому шланговим барабаном 13 і роликом 14 з допомогою каната 15 подає бурильну головку 5 зі штангою 6 і коронкою 7 у зворотний бік (від забою). Завдяки тому, що гідравлічні рукави 16, які забезпечують роботу механізму подачі, приєднані до нерухомого відносно рами подавача 4 двопорожнинного штоку гідроциліндра подачі, вони (рукави) не пересуваються під час буріння, не звисають утворюючи петлю напуску, і тому ймовірність їх пошкодження мінімальна. Цим значно підвищується надійність механізму подачі і установки в цілому. Циліндро-канатний механізм приводу механізму подачі дозволяє створювати регульовану величину зусилля, подачі і забезпечує необхідну глибину величини його регулювання у широкому діапазоні міцності порід, що буряться. Тягові канати 11 і 15 приєднуються до повзуна 17, на якому закріплена бурильна головка 5, і до храпових натяжних механізмів 18, 19 без спеціальних елементів (вилок, щік, серг і т.п.) за допомогою клинових коушів 20, 21 і витків тертя. Відсутність у натяжному механізмі відкритих різьбових елементів, які неминуче під час експлуатації засипаються, заштибовуються і т.п. цементуючою породною сумішшю, що витікає із шпура, підвищує його зносостійкість і стабільність величини попереднього натягу канату. Джерела інформації: 1. Furukawa Rock Drill, TUNNEL ACE, 2 BOOM CRAWLER JUMBO, Model JCP2-95. Рекламний проспект фірми Фурукава, 1990, Cable Address: FURUDRILL TOKYO, Telex: J22402. 2. 96RM Rampmaster. Рекламний проспект фірми Ingersoll-Rand, 1978, Philipsburg, New Jersey 08865. 3. PNV2 - Kolesovy vrtaci voz s dieselpohonom. Рекламний проспект, 1980, BANSKE STAVBY П.Р. 97174 PRIEVIDZA. Telex: 72274. 4. Гідравлічна бурильна установка Мікроматік Г102. Рекламний проспект фірми TAMROCK, 1992. Tampella Tamrock, SF 33310 Tampere, Finland, Телекс 22193 rock sf. 5. Буровые установки для современной разработки забоев. Рекламний проспект фірми TAMROCK, 2004. Tampella Tamrock, SF 33310 Tampere, Finland, Телекс 22193 rock sf. 6. Буровые установки для современной проходки туннелей. Рекламний проспект фірми TAMROCK, 2004. Tampella Tamrock, SF 33310 Tampere, Finland, Телекс 22193 rock sf. 7. Буровые установки с пневматическими перфораторами. Рекламний проспект фірми TAMROCK, 2000. Tampella Tamrock, SF 33310 Tampere, Finland, Телекс 22193 rock sf. 7 11605 8. Tamrock drils небольшие и среднеразмерные туннельные стрелы, 2000. Tampella Tamrock, SF 33310 Tampere, Finland, Телекс 22193 rock sf. 9. Bohrwagen Тур BFR2-235K. Dailmann-Haniel. Maschinen und Stalbau GmbH, 2000. Каталог запасних частин для бурильної установки BFR2-235K, фірми Дальман-Ханіель (поставка на шахту ім. Комп’ютерна верстка А. Крулевський 8 Засядько, м. Донецьк), 2000.03.15. 10. Underground rock excavation. Know-how and equipment. Produced by Atlas Copco MCT AB, Roctes Systems, S-10484 Stocholm, Sweden, 2004. 11. Гидравлические податчики Atlas Copco. Серия ВМН. ЗАО "Атлас Копко", Москва, 103050, ул. Тверская, 22а, факс (095) 209-00-60. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601