Буровий снаряд для видобутку корисних копалин з керованої трисвердловинної виробки

Реферат: Буровий снаряд для видобутку корисної копалини з керованої трисвердловинної виробки містить корпус, укомплектований електробурами, направляючими механізмами спуску і траєкторії буріння, нагнітачем повітря і поверхневим пультом керування. Корпус бурового снаряда виконаний у вигляді пустотілої труби, до якої ззовні прикріплені нерухомі направляючі полози і гідравлічні домкрати з рухомими полозами, що роздільно приводяться в дію електродвигуном і масляним насосом. Буровий снаряд укомплектований трьома електробурами, оснащеними буровими головками, закріпленими навколо корпусу на вершинах рівнобедреного трикутника. Між буровими головками і корпусом електробурів до корпусу бурового снаряда прикріплений забірник шламу з ежектором. Направляючий механізм траєкторії буріння виконаний знімним і прикріплений в передній частині бурового снаряда до електробурів, половинчасті циліндри якого ззовні армовані твердосплавним матеріалом і зафіксовані підпружиненими елементами. В передній частині бурового снаряда на корпусі закріплений ежектор забірника шламу і в хвостовій частині - розподільник повітря. Між розподільником повітря і направляючим механізмом траєкторії буріння встановлені в контейнері датчики азимуту, зенітного кута і горизонтального положення бурового снаряда. В хвостовій частині бурового снаряда закріплений механізм направляючого спуску з транспортним і робочим положенням функціонування. UA 103429 U (12) UA 103429 U UA 103429 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Буровий снаряд належить до гірничої промисловості, зокрема до галузі буріння, і може бути використаний для видобутку корисних копалин з керованої трисвердловинної виробки, здійснюючи суцільну виробку складної форми в поперечному перерізі, шляхом механічного дроблення руди з продувкою вибою повітрям і забезпечення прилягаючого вибурювання руди з копіюванням попереднього профілю траєкторії виробки, що формує камерну систему відробки шахтного поля. Відомий агрегат реактивно-турбінного буріння, що включає кілька турбобурів, змонтованих на траверсі, і вагообважнювачі, що стягнуті між собою розпірними втулками з розташуванням між турбобурами вагообважнювачів, що з'єднані між собою розпірною гвинтовою втулкою, який споряджений ексцентричними перевідниками, котрі встановлені між двигунами і траверсою, що дозволяє бурити гірські виробки заданого діаметру долотами різних розмірів, а також здійснювати буріння виробок різного діаметру одним і тим же агрегатом [Агрегат реактивнотурбинного бурения. Ав. св. СССР № 185815, бюл. № 18, 1966]. Однак такий агрегат неефективний у експлуатації через складну технологію ремонтних робіт, оскільки заміна турбобурів, їх валів і розрізних вкладишів пов'язана з повним або частковим демонтажем агрегату, при цьому набір вагообважнювачів залишається незакріпленим, що вимагає дотримання підвищених вимог техніки безпеки як при ремонті, так і під час експлуатації агрегату. Крім цього, такий агрегат призначений для буріння тільки вертикальних виробок, що звужує межі його використання. Найбільш близьким до корисної моделі, що заявляється, за технічною суттю є агрегат реактивно-турбінного буріння свердловин великого діаметра і стволів шахт, що містить турбобури, котрі встановлені на траверсі і розміщені своїми ніпелями у гніздах, скріплені з траверсою за допомогою стяжок, що мають різьбові втулки, при цьому ніпель кожного турбобура і відповідне йому гніздо в напрямній плиті виконані конічними, кільцева втулка виконана з кільцевим виступом в нижньому торці і має висоту, більшу від висоти напрямної плити, розміщеної на кільцевому виступі втулки [Агрегат реактивно-турбинного бурения. Ав. св. СССР № 669060, бюл. № 23, 1979]. Однак цей відомий агрегат хоч і спрощує технологію ремонтних робіт і підвищує техніку безпеки під час експлуатації і під час проведення ремонтних робіт, проте також передбачений для буріння тільки вертикальних свердловин великого діаметра і не може застосовуватися для проведення суцільних виробок складної форми в поперечному перерізі. В основу корисної моделі, що заявляється, поставлено задачу розробити новий агрегат буровий снаряд для видобутку корисних копалин з керованої трисвердловинної виробки шляхом конструктивних рішень з застосуванням електробурів і їх конструктивним розміщенням забезпечити можливість проведення трисвердловинної виробки великого діаметра з конфігураційними виступами, що можуть бути базовими елементами в управлінні траєкторією буріння і формування камерної системи відробки шахтного поля та застосовуватися для проведення суцільних виробок складної форми в поперечному перерізі. Поставлена задача вирішується тим, що в буровому снаряді для видобутку корисної копалини з керованої трисвердловинної виробки, що містить корпус, укомплектований електробурами, направляючими механізмами спуску і траєкторії буріння, нагнітачем повітря і поверхневим пультом керування, згідно з корисною моделлю, корпус виконаний у вигляді пустотілої труби, до якої ззовні прикріплені нерухомі направляючі полози і гідравлічні домкрати з рухомими полозами, що роздільно приводяться в дію цими домкратами через важелі електродвигуном і масляним насосом, і утворюють конфігураційні виступи, з властивістю гасіння вібраційної дії, буровий снаряд укомплектований трьома електробурами, оснащеними буровими головками, з властивістю зміни напряму і швидкості обертання, закріпленими навколо корпусу на вершинах рівнобедреного трикутника таким чином, що дві бурові головки лежать на вершинах в одній площині дроблення руди, а третя - висунута до переду, між буровими головками і корпусом електробурів до корпусу бурового снаряда прикріплений забірник шламу з ежектором таким чином, що вали електробурів, пронизуючи забірник шламу, мають можливість вільного обертання, направляючий механізм траєкторії буріння виконаний знімним і прикріплений в передній частині бурового снаряда до електробурів, половинчасті циліндри якого ззовні армовані твердосплавним матеріалом і зафіксовані підпружиненими елементами, з властивістю вільного копіювання попередньої виробки, крім того в передній частині бурового снаряда на корпусі закріплений ежектор забірника шламу і в хвостовій частині - розподільник повітря, з властивістю нагнітання повітря на пустотілі вали і електробури до бурових головок, між розподільником повітря і направляючим механізмом траєкторії буріння встановлені в контейнері датчики азимуту, зенітного кута і горизонтального положення бурового снаряду, і в 1 UA 103429 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 хвостовій частині бурового снаряда закріплений механізм направляючого спуску з транспортним і робочим положенням функціонування. Саме конструктивне виконання корпусу у вигляді пустотілої труби, до якої ззовні прикріплені нерухомі направляючі полози і гідравлічні домкрати з рухомими полозами, що утворюють конфігураційні виступи, з властивістю гасіння вібраційної дії, компонування бурового снаряда трьома електробурами з пропонованим розміщенням бурових головок, ежектора забірника шламу і розподільника повітря з властивістю нагнітання повітря на пустотілі вали і електробури до бурових головок, і, особливо, знімного направляючого механізму траєкторії буріння та механізму направляючого спуску, що має транспортне і робоче положення, наявності датчиків азимуту, зенітного кута і горизонтального положення бурового снаряда надає можливість проведення трисвердловинної виробки великого діаметра з конфігураційними виступами, що можуть бути базовими елементами в управлінні траєкторією буріння і формування камерної системи відробки шахтного поля та застосовуватися для проведення суцільних виробок складної форми в поперечному перерізі. Таким чином створено нове комплексне технічне рішення, достатнє для виконання поставленої задачі корисної моделі. Суть корисної моделі пояснюють креслення. На фіг. 1 наведено конструктивну будову бурового снаряда для видобутку корисних копалин з трисвердловинної виробки, на фіг. 2 - те ж по місцю розрізу А-А, що характеризує конструкцію направляючого механізму траєкторії буріння, і на фіг. 3 - те ж в місці розрізу В-В, конструктивне розміщення центрів електробурів у трисвердловинній виробці. Буровий снаряд (фіг. 1) укомплектований трьома електробурами 4 (2 шт.) і 18, закріпленими навколо пустотілої труби-корпусу (15 фіг. 2 і фіг. 3). Центри електробурів розміщені на вершинах рівнобедреного трикутника (розріз В-В, фіг. 3) з основою, яка визначає горизонтальну лінію положення бурового снаряда. Оснащеність електробурів буровими головками 22 і 23 (2 шт.) забезпечує одержання суцільної трисвердловинної виробки 14 з конфігураційними виступами 17. Дві бурові головки 23 (2 шт.) на вершинах горизонтальної основи лежать в одній площині дроблення руди, третя бурова головка 22 електробура 18 висунута до переду. Напрями і швидкість обертання бурових головок в окремо взятому електробурі можна змінювати. Між буровими головками 22 і 23 і корпусами електробурів 4 і 18 до труби-корпусу 15 прикріплений забірник шламу 21 з ежектором (на кресл. не наведено). Вали 16 електробурів 4 і 18 вільно обертаються, пронизуючи забірник шламу 21. В передній частині бурового снаряда до електробурів 4 (горизонтальної основи) прикріплений знімний направляючий механізм траєкторії буріння 1. Половинчасті циліндри 20 (розріз А-А, фіг. 2) ззовні армовані твердосплавним матеріалом і зафіксовані підпружиненими елементами 19, що надає вільності в копіюванні профілю попередньої виробки. Конструкція направляючого механізму траєкторії буріння 1 розділяє простір виробки, що виробляється, від виробленої в інтервалі "бурові головки - корпуси електробурів". В хвостовій частині бурового снаряда на трубі-корпусі 15 закріплений розподільник повітря 5, який направляє нагнітальне повітря на пустотілі вали 16 електробурів 4 і 18 до бурових головок 22 і 23 та ежектор забірника шламу 21. Датчики азимуту, зенітного кута і горизонтального положення бурового снаряда знаходяться в контейнері 12, який встановлений (зі сторони горизонтальної основи, фіг. 3, між направляючим механізмом траєкторії буріння 1 і розподільником повітря 5. До труби-корпусу 15 (зі сторони горизонтальної основи) прикріплені нерухомі направляючі полози 13 і гідравлічні домкрати 3 (4 шт.) з рухомими полозами 2 (4 шт.). Полози 2 і 13 бурового снаряда облягають конфігураційні виступи 17 виробок. Вібраційна дія полозів на конфігураційні виступи, яка може привести до їх розтріскування і руйнування, гаситься розмірами полозів і конструктивною підвіскою. Приведення в дію рухомих полозів 2 (4 шт.) здійснюється гідравлічними домкратами 3 через важелі (на кресл. не наведено), завдяки роботі електродвигуна 10 і масляного насоса 11. Управління окремо взятим рухомим полозом 2 (4 шт.) роздільне і виконується з поверхневого пульта (на кресл. не наведено). Для спуску бурового снаряда і процесу буріння застосовують бурильну колону із двох гнучких концентричних труб 6 і 8. Кабельні секції живлення і управління 7 прокладають в міжтрубному просторі гнучкої бурильної колони. Механізм направляючого спуску 9 закріплений в хвостовій частині бурового снаряда. Механізм 9 має два положення - робоче і транспортне. Під час операції спуску бурового снаряда механізм знаходиться в постійному контакті з колоною свердловинної ферми. Посадка 2 UA 103429 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 полозів 2 і 13 бурового снаряда на лещата направляючого клина свердловинної ферми (на кресл. не наведено) скеровує механізм направленого спуску 9 в транспортне положення. Інформативна характеристика режиму роботи електробурів, напрям профілю траєкторії буріння, а також корегування їх параметрів та показників здійснюється виключно через поверхневий пульт управління. Буровий снаряд працює так. На шахтній свердловині з технологічною колоною діаметром 3,0-3,5 м і виробленим біконусним циліндром в продуктивному пласті виконують фіксацію свердловинної ферми зі спускною колоною в заданому інтервалі, при цьому направляючий клин свердловинної ферми залишають в вертикальному положенні. Для першої виробки в рудному пласті буровий снаряд не комплектують направляючим механізмом траєкторії буріння 1. При зафіксованому механізмі направленого спуску 9 на колоні свердловинної ферми здійснюють спуск бурового снаряда. Посадку полозів 2 і 13 снаряда на лещата направляючого клина фіксують на поверхневому пульті управління і переводять механізм направляючого спуску 9 в транспортне положення. Плавний поворот направляючого клина з одночасним переміщенням гнучкої колони вниз направляє буровий агрегат в робоче положення. При цьому направляючий клин індивідуально фіксує заданий напрям в біконусному циліндрі. Включають подачу повітря і, тільки при виході повітря на поверхню, запускають в роботу електробури. Запуск в роботу електробурів здійснюють почергово. Першим виключають електробур 17 з висунутою до переду буровою головкою 22. Напрям обертання довільний, при цьому напрям обертання бурових головок 23 (2 шт.) взаємопротилежний: "вліво-вправо" або "вправо-вліво". Повітря нагнітають по міжтрубному простору гнучкої бурильної колони 6 і 8, через розділювач повітря 5, порожнисті вали 16 електробурів 4 і 18 до бурових головок 22 і 23. Частину повітря з розділювача 5 подають на ежектор забірника-шламу 21. Дія ежектора спрямовує направлений рух відпрацьованого повітря з-під бурових головок 22 і 23, збагаченого шламом руди, в кільцевий простір труби-корпусу 15 і по внутрішній гнучкій колоні виноситься на поверхню. Витрати повітря із розрахунку одержання швидкості вихідного потоку не менше 10-15 м/с. Оберти валів електробурів бурового снаряда і осьове навантаження на бурові головки при виході з направляючого клина занижені. Поглиблення буровим снарядом призупиняють при знаходженні полозів 2 і 13 на конфігураційних виступах 17 виробки, і тоді виконують виміри даних профілю траєкторії буріння. Профіль траєкторії першої виробки характеризується зенітним та азимутальним кутами, горизонтальною лінією відносно шахтного стовбура свердловини. Проводка виробки буровим снарядом з дотриманням проектного профілю досягається завдяки злагодженим діям рухомих полозів 2 і 13 і напрямом обертання бурових головок 22 і 23. У випадках потреби пониження по абсолютній величині зенітного кута виробки рухомі полози 2 хвостової частини трохи піднімають буровий снаряд, для росту зенітного кута працюють полози передньої частини снаряда. Для зміни азимутного кута профілю траєкторії виробки вправо - напрям обертання бурових головок 22 і 23 переводять вправо, і навпаки. Вирівнювання бурового снаряда по горизонтальній лінії виконують в комбінованому варіанті дії полозів і напряму обертання бурових головок. Трохи підняття рухомих полозів 2 лівої сторони бурового снаряда з обертанням бурових головок: лівої 23 вправо, а двох інших 22 і 23 вліво вирівнює положення виробки, яка була з креном на ліву сторону. Таку ж операцію здійснюють в точності до навпаки. Заміри профілю траєкторії виробки проводять через кожних 10-20 метрів буріння. Після досягнення виробкою проектної відмітки, очистку залишеного шламу руди виконують в процесі підйому бурового снаряда. Наступну операцію вибурювання руди проводять нижче першої пробуреної виробки (розріз А-А). При непорушеній зафіксованій свердловинній фермі направляючий клин зміщують вниз на висоту першої виробки. Дану операцію скеровують з поверхневого пульта управління. Буровий снаряд комплектують направляючим механізмом траєкторії буріння 1. Послідовність технологічних операцій спуску бурового снаряда і його фіксацію на направляючому клині здійснюють аналогічно. Заходження половинчастих циліндрів 21 направляючого механізму траєкторії буріння 1 в першу виробку (розріз А-А) контролюють на поверхневому пульті. Завдяки направляючому механізму траєкторії буріння 1 вибурюють другу прилягаючу виробку 14 (розріз А-А) з копіюванням профілю траєкторії першої виробки. Озброєння бурових головок, швидкість їх обертання, осьове навантаження на буровий снаряд позволяє вибурювати руду за фракційним розміром шламу близько до перероблюваного. 3 UA 103429 U 5 10 15 20 25 30 35 Завдяки незмінному положенню свердловинної ферми, а тільки переміщення направляючого клина "вниз" дозволяє розробляти продуктивний пласт на всю потужність, виробка одержує форму камери. Зміщення свердловинної ферми на розрахункову величину міжкамерного цілика формує камерну систему відробки шахтного поля. Буровий снаряд продукує шлам подрібненої руди з продуктивністю 8,0-25,0 т/год. Довжина вироблених камер досягає 250-800 метрів. Таким чином, використання пропонованого бурового снаряда для видобутку корисних копалин з керованої трисвердловинної виробки з застосуванням електробурів і їх конструктивним розміщенням забезпечує можливість проведення трисвердловинної виробки великого діаметра з конфігураційними виступами, що можуть бути базовими елементами в управлінні траєкторією буріння і формування камерної системи відробки шахтного поля і застосовуватися для проведення суцільних виробок складної форми в поперечному перерізі. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Буровий снаряд для видобутку корисної копалини з керованої трисвердловинної виробки, що містить корпус, укомплектований електробурами, направляючими механізмами спуску і траєкторії буріння, нагнітачем повітря і поверхневим пультом керування, який відрізняється тим, що корпус бурового снаряда виконаний у вигляді пустотілої труби, до якої ззовні прикріплені нерухомі направляючі полози і гідравлічні домкрати з рухомими полозами, що роздільно приводяться в дію цими домкратами через важелі електродвигуном і масляним насосом, і утворюють конфігураційні виступи, з властивістю гасіння вібраційної дії, буровий снаряд укомплектований трьома електробурами, оснащеними буровими головками, з властивістю зміни напряму і швидкості обертання, закріпленими навколо корпусу на вершинах рівнобедреного трикутника таким чином, що дві бурові головки лежать на вершинах в одній площині дроблення руди, а третя - висунута до переду, між буровими головками ікорпусом електробурів до корпусу бурового снаряда прикріплений забірник шламу з ежектором таким чином, що вали електробурів, пронизуючи забірник шламу, мають можливість вільного обертання, направляючий механізм траєкторії буріння виконаний знімним і прикріплений в передній частині бурового снаряда до електробурів, половинчасті циліндри якого ззовні армовані твердосплавним матеріалом і зафіксовані підпружиненими елементами, з властивістю вільного копіювання попередньої виробки, крім того, в передній частині бурового снаряда на корпусі закріплений ежектор забірника шламу і в хвостовій частині - розподільник повітря, з властивістю нагнітання повітря на пустотілі вали і електробури до бурових головок, між розподільником повітря і направляючим механізмом траєкторії буріння встановлені в контейнері датчики азимуту, зенітного кута і горизонтального положення бурового снаряда, і в хвостовій частині бурового снаряда закріплений механізм направляючого спуску з транспортним і робочим положенням функціонування. 4 UA 103429 U Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5