Тренажер определения направления забуриваемых шпуров относительно плоскости забоя
Владельцы патента RU 2560762:
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет" (RU)
Изобретение относится к горному делу и предназначено для определения пространственного положения взрывных шпуров. Предложен тренажер, состоящий из кожуха, источника света, угломерной шкалы в виде полукруга с отвесом, и пластины. При этом тренажер дополнительно снабжен имитатором буровой машины, включающим буровую штангу с буровым молотком и присоединенную к нему шарнирно опору, соединенную с основанием. Причем оси источника света, бурового молотка и буровой штанги расположены в одной вертикальной плоскости, а на пластине размещена угловая шкала, проградуированная по приведенному математическому выражению. Кроме того, буровая штанга выполнена телескопической, с возможностью соединения с шаровой пятой шарового шарнира, закрепленного на плоскости забоя. Опора бурового молотка выполнена телескопической, а пластина выполнена в виде дуги. Технический результат заключается в возможности обучения глазомерному расположению буровой машины относительно плоскости забоя. 3 з.п. ф-лы, 7 ил.
Изобретение относится к горному делу и предназначено для определения пространственного положения взрывных шпуров.
Известно устройство для определения направления шпуров, содержащее основание, шарнир и установленную на основании угломерную шкалу (А.с. СССР №667670, МПК Е21В 47/02, 1979 г.).
Недостатком данного устройства является то, что оно не позволяет определять углы заложения шпуров в горизонтальной плоскости.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для определения направления забуриваемых шпуров, содержащее кожух, источник света, угломерную шкалу в виде полукруга с отвесом, пластину (Патент РФ №2011814, МПК Е21В 47/02, 1994 г. ).
Недостатками данного устройства является невозможность использования для обучения глазомерному расположению буровой машины относительно плоскости забоя.
Задачей изобретения является обеспечение обучению глазомерного расположения буровой машины относительно плоскости забоя.
Поставленная задача достигается тем, что тренажер, состоящий из кожуха, источника света, угломерной шкалы в виде полукруга с отвесом, пластины, дополнительно снабжен имитатором буровой машины, включающим буровую штангу с буровым молотком и присоединенную к нему шарнирно опору, соединенную с основанием, при этом оси источника света, бурового молотка и буровой штанги расположены в одной вертикальной плоскости, а на пластине размещена угловая шкала, проградуированная по формуле:
где Lβ - длина дуги, соответствующая величине горизонтального угла β;
R - величина радиуса дуги угловой шкалы, равная расстоянию расположения пластины от шарового шарнира;
β - величина горизонтального угла, град.
Буровая штанга выполнена телескопической с возможностью соединения с шаровой пятой шарового шарнира, закрепленного на плоскости забоя.
Опора бурового молотка выполнена телескопической. Пластина выполнена в виде дуги.
Наличие имитатора буровой машины, включающего буровую штангу с присоединенным с ней буровым молотком и опору, шарнирно соединенную с основанием, позволяет смоделировать реальные условия работы переносного перфоратора. Наличие основания обеспечивает устойчивое положение буровой машины и свободное перемещение ее относительно плоскости забоя.
Соединение опоры с буровым молотком посредством шарнира обеспечивает вертикальность опоры под действием собственного веса при изменении длины опоры.
Выполнение буровой штанги телескопической с возможностью соединения с шаровой пятой шарового шарнира, закрепленного на плоскости забоя, позволяет изменять углы наклона штанги в вертикальной и горизонтальной плоскостях без перемещения условной точки забуривания шпура по отношению к контрольной шкале. Это обеспечивает точность измерения пространственных углов заложения шпура.
Выполнение опоры телескопической позволяет, изменяя длину опоры при неизменном положении шарового шарнира на плоскости забоя, имитировать реальные углы наклона шпуров в вертикальной плоскости, принятые в соответствии с паспортами БВР.
Выполнение пластины в виде дуги и размещение на ней угловой шкалы обеспечивает равномерность делений угловой шкалы, нанесенной на пластину, и позволяет получить численное значения угла заложения шпура в горизонтальной плоскости по точке, указанной световым лучом.
Расположение в одной вертикальной плоскости осей источника света, бурового молотка и буровой штанги обеспечивает соответствие горизонтальных углов наклона буровой штанги к плоскости забоя и луча источника света.
Угловая шкала, проградуированная по приведенной формуле, позволяет перевести соответствующие углам наклона штанги к плоскости забоя линейные величины в угловые отметки на шкале.
Устройство поясняется чертежами. На фиг. 1 показан общий вид устройства; на фиг. 2 показано размещение пластины и угловой шкалы на пластине; на фиг. 3 - вид устройства сверху; на фиг. 4 и 5 показано соединение бурового молотка, кожуха и источника света; на фиг. 6 - размещение угломерной шкалы в виде полукруга на кожухе; на фиг. 7 приведена расчетная схема работы устройства.
Устройство содержит кожух 1, на котором размещен источник света 2. На кожухе 1 расположена угломерная шкала 3 в виде полукруга с отвесом 4 для определения углов в вертикальной плоскости. Кожух 1 размещен на верхней площадке бурового молотка 5, соединенного с буровой штангой 6, выполненной телескопической, на конце которой размещен шаровой шарнир 7. При этом расположены в одной вертикальной плоскости оси источника света 2, бурового молотка 5 и буровой штанги 6. К нижней плоскости бурового молотка 5 с помощью шарнира 8 присоединена телескопическая опора 9, которая жестко под прямым углом соединена с основанием 10. В комплект тренажера также входит пластина 11 в виде дуги, на которой размещена угловая шкала 12 для определения углов заложения шпуров в горизонтальной плоскости.
Элементы устройства закрепляются, например, с помощью: кожух на буровой машине фиксатором 13, шток телескопической штанги стопором 14 штанги, шток телескопической опоры зажимом 15.
В качестве источника света можно использовать, например, лазерную световую указку.
Работа тренажера осуществляется следующим образом.
На плоскости забоя 16 в соответствии с паспортным расположением шпуров, например врубовых шпуров, закрепляются шаровые шарниры 7. В забое устанавливается имитатор буровой машины, например переносного перфоратора, состоящего из бурового молотка 5, телескопической буровой штанги 6, телескопической опоры 9, соединенной посредством шарнира 8 с основанием 10. Выдвижной шток буровой штанги 6 соединяется с шаровой пятой шарового шарнира 7, закрепленного на плоскости забоя 16. Выдвижением штока буровой штанги 6 устанавливается проектная длина штанги и фиксируется стопором 14 штанги, а выдвижением штока опоры 9 буровая машина устанавливается в горизонтальном положении и фиксируется зажимом 16 опоры.
Затем на верхнюю плоскость имитатора бурового молотка 5 устанавливается кожух 1, который закрепляется фиксатором 13. К кожуху 1 присоединяется источник света 2. При этом совмещены в одной вертикальной плоскости оси источника света 2, бурового молотка 5 и буровой штанги 6. На кожухе 1 размещают угломерную шкалу 3 в виде полукруга с отвесом 4.
На расстоянии R от шарового шарнира 7 до угловой шкалы 12 устанавливают пластину 11, выполненную в виде дуги. На это значение радиуса R рассчитана угловая шкала 12, размещенная на пластине 11.
Тренажер подготовлен к работе.
Далее бурильщик перемещает буровую машину относительно плоскости забоя, пока луч света 17 не укажет на угловой шкале 12 искомое значение угла заложения шпура в горизонтальной плоскости. Бурильщик глазомерно фиксирует положение буровой машины в горизонтальной плоскости относительно забоя при данном угле наклона.
Для определения угла наклона шпура в вертикальной плоскости ослабляется зажим 15 телескопической опоры 9, буровая машина опускается вниз или поднимается вверх до положения проектного угла наклона шпура в вертикальной плоскости, устанавливаемого по отвесу 4 угломерной шкалы 3. При этом шток телескопической опоры или вдвигается, или выдвигается из цилиндра опоры. Соединение опоры 9 с буровым молотком 5 посредством шарнира 8 обеспечивает вертикальность опоры при изменении ее длины. Конечное положение опоры фиксируется зажимом 15.
Бурильщик глазомерно фиксирует положение буровой машины в вертикальной плоскости относительно забоя при данном угле наклона.
Затем все действия повторяются для других углов наклона буровой машины.
Контроль глазомерного пространственного ориентирования бурильщиком буровой машины может быть осуществлен следующим образом.
Бурильщик, при отключенном источнике света 2, глазомерно ориентирует буровую машину по значениям заданных углов заложения шпура в горизонтальной и вертикальной плоскостях относительно плоскости забоя, выполняя действия, перечисленные выше. После этого включают источник света 2 и по световому лучу 17 на угловой шкале 12 устанавливают фактическое значение угла наклона буровой штанги в горизонтальной плоскости. А по отвесу 4 по угломерной шкале 3 - фактическое значение угла наклона буровой штанги 6 в вертикальной плоскости.
Конструктивные размеры тренажера и продолжительность работы с ним определяются экспериментально.
Использование предлагаемого устройства позволяет осуществить обучение бурильщиков глазомерному ориентированию буровой машины относительно плоскости забоя по заданным углам наклона шпуров в горизонтальной и вертикальной плоскостях.
1. Тренажер определения направления забуриваемых шпуров относительно плоскости забоя, состоящий из кожуха, источника света, угломерной шкалы в виде полукруга с отвесом, пластины, отличающийся тем, что тренажер дополнительно снабжен имитатором буровой машины, включающим буровую штангу с буровым молотком и присоединенную к нему шарнирно опору, соединенную с основанием, при этом оси источника света, бурового молотка и буровой штанги расположены в одной вертикальной плоскости, на пластине размещена угловая шкала, проградуированная по формуле:
где Lβ - длина дуги, соответствующая величине горизонтального угла β;
R - величина радиуса дуги угловой шкалы, равная расстоянию расположения пластины от шарового шарнира;
β - величина горизонтального угла, град.
2. Тренажер по п. 1, отличающийся тем, что буровая штанга выполнена телескопической с возможностью соединения с шаровой пятой шарового шарнира, закрепленного на плоскости забоя.
3. Тренажер по п. 1, отличающийся тем, что опора бурового молотка выполнена телескопической.
4. Тренажер по п. 1, отличающийся тем, что пластина выполнена в виде дуги.
