Сборно-разборное устройство для обуривания забоев при проходке горизонтальных горных выработок
Владельцы патента RU 2453673:
Учреждение Российской академии наук Институт проблем комплексного освоения недр Российской академии наук (УРАН ИПКОН РАН) (RU)
Изобретение относится к горному делу, а именно к проходке горизонтальных горных выработок буровзрывным методом при подземной разработке месторождений полезных ископаемых и строительстве подземных сооружений. Сборно-разборное устройство содержит опорную систему, включающую в себя трубчатые распорные штанги и буровую систему, состоящую из направляющего желоба, ручного перфоратора с пневмоподдержкой с передвижным упором для нее и съемный буродержатель, соединяемые в рабочем положении в единую конструкцию путем закрепления направляющего желоба буровой системы на распорных штангах опорной системы. Опорная система выполнена в виде двух комплектов распорных штанг, установленных в выработке горизонтально в вертикальной плоскости, параллельной забою выработки, на расстоянии друг от друга, равном длине направляющего желоба буровой системы за вычетом суммарной длины упора для пневмоподдержки и буродержателя, при этом трубчатые распорные штанги опорной системы состоят из двух плотно входящих друг в друга трубчатых элементов, длиной, равной 0,75 ширины выработки, с соосно просверленными по всей их длине отверстиями. Один из трубчатых элементов (пассивный) заострен с одного конца, а другой (активный) имеет на одном конце гайку и распорный винт с ленточной резьбой. Направляющий желоб имеет по всей длине осевой линии дна желоба отверстия, диаметр которых равен диаметру отверстий в трубчатых элементах распорных штанг опорной системы, просверленные с шагом, равным 0,2 хода подачи пневмоподдержки, и снабжен с наружной части дна направляющего желоба двумя разъемными поворотными передвижными муфтами для его соединения с распорными штангами. Передвижной упор для пневмоподдержки и буродержатель выполнены в виде вкладышей в направляющий желоб. Упор для пневмоподдержки имеет коническое углубление с обоих торцов, а буродержатель оборудован с верхней стороны разъемной пружинной муфтой с внутренним диаметром, равным диаметру буровой штанги. Обеспечивает снижение затрат на буровые работы, комфорт и безопасность условий труда бурильщиков при сохранении высокого уровня производительности бурения. 2 з.п. ф-лы, 9 ил.
Изобретение относится к горному делу, в частности к проходке горизонтальных горных выработок буровзрывным методом при подземной разработке месторождений полезных ископаемых и строительстве подземных сооружений.
Известно устройство для обуривания забоев горных выработок в виде ручного перфоратора, снабженного пневмоподдержкой [1]. Главным недостатком данного устройства являются большие физические и вибрационные нагрузки на бурильщика в процессе обуривания забоя.
Наиболее близким по технической сущности устройства и достигаемому результату является устройство в виде вертикальной распорной колонки с податчиком и перфоратором [2]. Недостатком этого устройства является его достаточно высокая стоимость, значительный вес оборудования при его ручной переноске в забое, необходимость частых перестановок и сложность бурения контурных шпуров в забое, особенно по почве и кровле выработки, а также необходимость сменного комплекта буров различной длины из-за неполного использования длины хода податчика.
Целью изобретения является снижение затрат на буровые работы при проведении горизонтальных горных выработок буровзрывным методом, обеспечение комфортных и безопасных условий труда бурильщиков при сохранении высокого уровня производительности бурения.
Указанные цели достигаются с помощью сборно-разборного устройства для обуривания забоев при проходке горизонтальных горных выработок буровзрывным методом, содержащим опорную систему, состоящую из трубчатых распорных штанг, и буровую систему, включающую в себя направляющий желоб, ручной перфоратор с пневмоподдержкой, упор для пневмоподдержки и буродержатель, при этом опорная система выполнена в виде двух комплектов распорных штанг, установленных в выработке горизонтально в вертикальной плоскости, параллельной забою выработки, на расстоянии друг от друга, равном длине направляющего желоба буровой системы за вычетом суммарной длины упора для пневмоподдержки и буродержателя, связанных в единую конструкцию путем закрепления на распорных штангах каждого комплекта направляющего желоба буровой системы. При этом трубчатые распорные штанги опорной системы состоят из двух плотно входящих друг в друга трубчатых элементов, длиной, равной 0,75 ширины выработки, с соосно просверленными по всей их длине, в плоскости диаметра, отверстиями, расстояние между центрами которых равно ширине направляющего желоба буровой системы, причем один из трубчатых элементов (пассивный) заострен с одного конца, а другой (активный) имеет на одном конце гайку и распорный винт с ленточной резьбой. Направляющий желоб буровой системы имеет внутреннюю ширину и высоту боковых стенок, равную диаметру пневмоподдержки, а длину его определяют по формуле
Lж=L1+L2+L3+L4,
где Lж - длина направляющего желоба буровой системы, м; L1 - длина бура с буровой коронкой, м; L2 - длина ручного перфоратора, м; L3 - длина пневмоподдержки в сложенном состоянии, м; L4 - суммарная длина упора для пневмоподдержки и буродержателя, м. По всей длине направляющего желоба, вдоль его осевой линии, сверлят отверстия, диаметр которых равен диаметру отверстий в трубчатых элементах распорных штанг опорной системы. Расстояние между этими отверстиями в дне желоба делают кратным длине хода пневмоподдержки и принимают равным 0,2 этой величины. Для закрепления направляющего желоба на распорных штангах переднего и заднего комплекта направляющий желоб имеет разъемные поворотные передвижные муфты. Упор для пневмоподдержки и буродержатель выполняют в виде вкладышей в направляющий желоб. Длину каждого из этих вкладышей принимают равной расстоянию между отверстиями в дне желоба. С нижней стороны буродержателя и упора для пневмоподдержки устанавливают фиксирующий штифт, длиной не менее толщины дна направляющего желоба и диаметром, равным диаметру отверстий в нем. При этом упор для пневмоподдержки имеет коническое углубление с обоих торцов, а буродержатель оборудуют с верхней стороны разъемной пружинной муфтой с внутренним диаметром, равным диаметру применяемой буровой штанги.
Одним из вариантов сборно-разборного устройства для обуривания забоев при проходке горизонтальных горных выработок буровзрывным методом является его оснащение несколькими буровыми системами. Кроме того, вариантом сборно-разборного устройства является выполнение направляющих желобов складывающимися из двух равных частей, соединенных по дну желоба шарниром и оборудованных боковыми запорами.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена схема установки сборно-разборного устройства в выработке в проекции на вертикальную плоскость; на фиг.2 изображена схема установки сборно-разборного устройства в выработке в проекции на горизонтальную плоскость; на фиг.3 изображена распорная штанга опорной системы; на фиг.4 изображена буровая система; на фиг.5 изображен поперечный разрез направляющего желоба буровой системы; на фиг.6 изображена установка упора для пневмоподдержки в направляющем желобе; на фиг.7 изображена установка буродержателя в направляющем желобе; на фиг.8 изображен вариант сборно-разборного устройства при наличии нескольких буровых систем; на фиг.9 изображен вариант складывающегося направляющего желоба буровой системы.
Сборно-разборное устройство состоит из опорной системы 1 и буровой системы 2, жестко связанных вследствие наличия разъемных поворотных передвижных муфт 3, закрепляющих направляющий желоб 4 буровой системы 2 на трубчатых распорных штангах 5 (фиг.1, 2). Опорная система 1 представлена комплексом распорных штанг 5, каждая из которых состоит из двух плотно входящих друг в друга пассивного 6 и активного 7 трубчатых элементов с соосно просверленными в плоскости их диаметров отверстиями 8, в которые при раздвижении штанги вставляют фиксирующий штифт 9 известной конструкции, например цилиндрический штифт с плоской шляпкой. Пассивный трубчатый элемент 6 распорной штанги 5 с одного конца заострен одним из известных способов, например кузнечным. Активный трубчатый элемент 7 распорной штанги 5 с одного конца снабжен распорным устройством 10 известной конструкции, например гайкой с выдвижным штоком с ленточной резьбой (домкратной парой) (фиг.3). Буровая система 2 состоит из ручного перфоратора 11 известной конструкции, например ПП-63, с пневмоподдержкой 12 известной конструкции, например П-1, направляющего желоба 13 из любого известного и подходящего по прочности материала, например из стеклопластика, передвижного упора 14 для пневмоподдержки 12 и буродержателя 15, располагаемых на противоположных сторонах направляющего желоба 13, а также из буровой штанги 16 известной конструкции, например шестигранной, с буровой коронкой 17 также известной конструкции, например ККП. Направляющий желоб 13 имеет внутреннюю ширину дна 18 и высоту боковых стенок 19, равную диаметру пневмоподдержки 12, а длину, равную сумме длин буровой штанги 16 с буровой коронкой 17, ручного перфоратора 11, пневмоподдержки 12 в сложенном состоянии, упора 14 для пневмоподдержки 12 и буродержателя 15 (фиг.4, 5). Вдоль осевой линии дна 18 направляющего желоба 13 по всей его длине просверлены отверстия 20 с диаметром, равным диаметру отверстий 8 в трубчатых распорных штангах 5. Расстояние между этими отверстиями 20 составляет 0,2 длине хода подачи пневмоподдержки. С наружной стороны дна 18 на противоположных концах направляющего желоба 13 закреплены известным способом, например с помощью болтов, две разъемные поворотные передвижные муфты 3. Эти муфты закрепляют направляющий желоб 13 на распорных штангах 5 опорной системы 1. С дальней от обуриваемого забоя 21 стороны направляющего желоба 13 установлен упор 14 для пневмоподдержки 12, который выполнен в виде вкладыша в направляющий желоб 13, снабженного с обоих торцов коническими углублениями 22 и фиксирующим штифтом 23 упора 14 для пневмоподдержки 12 в нижней части (фиг.6). На ближнем к обуриваемому забою 21 конце направляющего желоба 13 установлен буродержатель 15, предназначенный для фиксации положения буровой штанги 16, особенно на начальной стадии бурения. Буродержатель 15 выполнен в виде вкладыша в направляющий желоб 13, снабженного с верхней стороны пружинной муфтой 24, а с нижней - фиксирующим штифтом 25 (фиг.7). Для увеличения производительности буровых работ и уменьшения затрат времени на них на одной опорной системе 1 может быть несколько буровых систем 2, количество которых определяется паспортом бурения (фиг.8). Для упрощения транспортирования сборно-разборного устройства, особенно при проходке выработок небольшого сечения по рудным телам сложной формы направляющий желоб 13 выполняют складным из двух равных частей 26, соединенных по дну 18 направляющего желоба 13 шарниром 27 известной конструкции. На боковых стенках 19 направляющего желоба 13 устанавливают боковые запоры 28 известной конструкции, обеспечивающие жесткость направляющего желоба 13 в разложенном состоянии.
Работает устройство следующим образом. В забой выработки устройство доставляют в разобранном виде и собирают в рабочее положение перед началом бурения шпуров в забое. Собирают трубчатые распорные штанги опорной системы, для чего вставляют друг в друга пассивные и активные трубчатые элементы. Собирают в выработке опорную систему сборно-разборного устройства в виде двух комплектов распорных штанг, установленных горизонтально в вертикальной плоскости между бортами выработки. Ближний к забою комплект устанавливают от него на расстоянии, равном половине длины ручного перфоратора буровой системы. Дальний от забоя комплект - на расстоянии, равном длине направляющего желоба буровой системы. При установке каждую распорную штангу раздвигают за счет движения трубчатых элементов до упора в борта выработки и фиксируют это положение путем введения в одно из соосных отверстий в штанге штифта. Затем штангу распирают за счет использования распорного устройства на активном трубчатом элементе. Количество распорных штанг в каждом комплекте зависит от проектного паспорта обуривания забоя. Собирают одну или несколько буровых систем и устанавливают их на штанги опорной системы, фиксируя положение путем использования имеющихся разъемных поворотных передвижных муфт. Буровую штангу фиксируют в буродержателе, а пневмоподдержку упирают в упор для нее и начинают бурение шпура. Если глубина шпура более длины хода подачи пневмоподдержки, то выдвинутый на полную длину шток ставят в начальное положение, перемещают упор для пневмоподдержки на необходимую величину, фиксируют его положение за счет имеющегося штифта и повторяют цикл бурения шпура. После завершения буровых работ сборно-разборное устройство разбирают в обратном порядке и транспортируют в безопасное место на время взрывных работ и уборки горной массы в забое. При использовании складных направляющих желобов в стесненных условиях выработок малого сечения сборку буровой системы начинают с приведения этих желобов в рабочее состояние путем их раскрытия и фиксации с помощью боковых запоров.
Источники информации
1. Донченко А.С., Донченко В.А. Справочник механика рудной шахты: в 2 кн. М.: Недра, 1991. Кн.1. 367 с. (Стр.74, 79-80).
2. Там же (Стр.55-58, прототип).
1. Сборно-разборное устройство для обуривания забоев при проходке горизонтальных горных выработок буровзрывным методом, содержащее опорную систему, включающую в себя трубчатые распорные штанги и буровую систему, состоящую из направляющего желоба, ручного перфоратора с пневмоподдержкой с передвижным упором для нее и съемный буродержатель, соединяемые в рабочем положении в единую конструкцию путем закрепления направляющего желоба буровой системы на распорных штангах опорной системы, отличающееся тем, что опорная система выполнена в виде двух комплектов распорных штанг, установленных в выработке горизонтально в вертикальной плоскости, параллельной забою выработки, на расстоянии друг от друга, равном длине направляющего желоба буровой системы за вычетом суммарной длины упора для пневмоподдержки и буродержателя, при этом трубчатые распорные штанги опорной системы состоят из двух плотно входящих друг в друга трубчатых элементов длиной, равной 0,75 ширины выработки, с соосно просверленными по всей их длине, в плоскости диаметра, отверстиями, расстояние между которыми равно ширине направляющего желоба буровой системы, причем один из трубчатых элементов (пассивный) заострен с одного конца, а другой (активный) имеет на одном конце гайку и распорный винт с ленточной резьбой; направляющий желоб буровой системы с внутренней шириной и высотой боковых стенок, равной диаметру пневмоподдержки, а длиной, определяемой по формуле:
Lж=L1+L2+L3+L4,
где Lж - длина направляющего желоба буровой системы, м;
L1 - длина бура с буровой коронкой, м;
L2 - длина ручного перфоратора, м;
L3 - длина пневмоподдержки в сложенном состоянии, м;
L4 - суммарная длина упора для пневмоподдержки и буродержателя, м;
имеет по всей длине осевой линии дна желоба отверстия, диаметр которых равен диаметру отверстий в трубчатых элементах распорных штанг опорной системы, просверленные с шагом, равным 0,2 хода подачи пневмоподдержки, и снабжен с наружной части дна направляющего желоба двумя разъемными поворотными передвижными муфтами для его соединения с распорными штангами опорной системы, передвижной упор для пневмоподдержки и буродержатель выполнены в виде вкладышей в направляющий желоб с длиной, равной расстоянию между отверстиями в дне желоба, снабжены с нижней стороны буродержателя и упора для пневмоподдержки фиксирующим штифтом длиной не менее толщины дна направляющего желоба и диаметром, равным диаметру отверстий в дне желоба, при этом упор для пневмоподдержки имеет коническое углубление с обоих торцов, а буродержатель оборудован с верхней стороны разъемной пружинной муфтой с внутренним диаметром, равным диаметру буровой штанги.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно имеет несколько буровых систем.
3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что направляющий желоб буровой системы выполнен складывающимся из двух равных частей, соединенных по дну желоба шарниром и оборудованных боковыми запорами.
