BRPI0612262A2

BRPI0612262A2 - guia de deslizamento para aparelho de perfuração de rochas

Info

Publication number: BRPI0612262A2
Application number: BRPI0612262-0A
Authority: BR
Inventors: John Peter Rubie
Original assignee: Rme Underground Pty Ltd
Priority date: 2005-06-30
Filing date: 2006-06-28
Publication date: 2012-09-04
Also published as: PL1945910T3; CN101213351B; EP1945910A4; CN101213351A; ZA200711086B; US7617884B2; CA2613824C; WO2007002987A1; US20080169113A1; AU2006265757A1; EP1945910A1; EP1945910B1; AU2006265757B2; CA2613824A1

Abstract

Pedido de Patente de Invenção para "GUIA DE DESLIZAMENTO PARA APARELHO DE PERFURAçãO DE ROCHAS". A presente invenção se refere a uma guia de deslizamento (1) para um aparelho de perfuração, sendo a referida guia de deslizamento (1) adaptada para suportar uma perfuratriz (6) de maneira deslizante, a referida guia de deslizamento (1) compreendendo um eixo telescópico (2) que possui um primeiro membro alongado (3) telescopicamente deslizante em relação a um segundo membro alongado oco (4); um primeiro trilho montado ou integrado ao segundo membro alongado oco (4) sobre o qual a referida perfuratriz (6) se movimenta; e sendo um segundo trilho removível (7) adaptado para encaixar-se em adjacência ao primeiro membro alongado (3) em uma configuração estendida, na qual o referido segundo trilho (7) fica lado a lado com o referido primeiro trilho (5), desta forma permitindo que a referida perfuratriz (6) deslize ao longo dos referidos primeiro (5) e segundo (7) trilhos.

Description

RELATORIO DESCRITIVO

Pedido de Patente de Invenção para "GUIA DE DESLIZAMENTO PARA APARELHO DE PERFURAÇÃO DE ROCHAS"

Campo Técnico

A invenção se refere a um aparelho e método de perfuração de rochas.

Esta invenção tem aplicação em particular, mas não exclusivamente, como um aparelho e método de perfuração de rochas para uso na construção de minas, e por razões de ilustração, faremos referência a esta aplicação. No entanto, deve ser entendido que esta invenção pode ser utilizada em outras aplicações, tais como na construção de túneis em geral, em fundações e similares.

Fundamentos

A exploração subterrânea de minérios, como a mineração de carvão e a mineração de rochas duras e macias, requer o desenvolvimento de caminhos subterrâneos na forma de túneis. Em todas as aplicações em rocha dura, o desenvolvimento dos caminhos é obtido através de um ciclo de perfurações, carregamentos, explosões e deslocamentos. No estágio de perfuração do ciclo, um arranjo de buracos é perfurado na extremidade fechada do caminho. Os furos são geralmente paralelos ao eixo do caminho.

No estágio de impacto, explosivos são postos nos buracos perfurados e conectados através de uma montagem de detonação. No estágio de explosão, os explosivos são detonados, e a explosão resultante fratura a rocha sólida. No estágio de deslocamento, uma escavadeira frontal escava a rocha fragmentada e a remove, içando-a até a superfície por meio de elevadores. Este ciclo de desenvolvimento é bem compreendido, e é atualmente o meio mais eficaz em termos econômicos de gerar caminhos subterrâneos em rochas duras.

Uma conseqüência inevitável deste método garantido é a fragmentação da rocha em excesso quanto ao formato da seção transversal do túnel. Esta fragmentação da rocha pode fazer com que o topo e/ou as paredes laterais do túnel se tornem instáveis. Grandes e pequenos fragmentos de rocha podem desprender-se das paredes posteriores ou laterais e cair sob a ação da gravidade. O tamanho das partículas vai do microscópico até alguns metros cúbicos. Partículas em queda maiores do que uma bola de tênis podem ser fatais para os funcionários.

Para proteger os trabalhadores em minas de partículas em queda maiores, é aplicado um procedimento de fixação e prisão. O processo requer a perfuração de buracos na 'parte de trás' (nas paredes e no teto) e a sustentação de redes quadradas, com aberturas tipicamente de 50 mm χ 50 mm até 150 mm χ 150 mm, de encontro à 'parte de trás'. Chumbadores e placas de retenção são inseridas através da junção e dentro dos furos perfurados. As partículas grandes são impedidas de cair pelos chumbadores, e as partículas menores são retidas ou apreendidas pelas redes.

As profundidades dos buracos de perfuração necessárias para o avanço da perfuração (perfuração que estende o comprimento do túnel) podem ser de até 5 metros, enquanto que as perfurações no teto e nas laterais do túnel para os chumbadores requerem uma profundidade de aproximadamente 3 metros.

As perfurações são geralmente feitas utilizando-se uma furadeira de percussão para rochas, montada em uma guia de deslizamento. O aço de perfuração (broca de perfuração) é sustentado em uma extremidade pela perfuratriz (furadeira), e na outra extremidade por uma guia de perfuração. Para brocas de perfuração longas, um reforço central é na maioria das vezes necessário. O comprimento total da montagem da guia de deslizamento necessário para a perfuração de um buraco de 5 metros é de aproximadamente 6,5 metros, sendo composto pelo aço de perfuração (broca), pela perfuratriz (furadeira), um carretei de mangueira de orientação, tipicamente montado atrás da perfuratriz, e pelos reforços de perfuração. As típicas seções transversais da mineração ficam na faixa de 3 metros χ 3 metros até 6 metros χ 6 metros. Em conseqüência, é difícil utilizar um mecanismo de guia de deslizamento com um comprimento pré-determinado para fazer os furos dos avanços de perfuração e também os furos para os chumbadores.

Uma solução para superar este problema é a provisão de duas máquinas diferentes, cada uma delas moldada com comprimentos laterais apropriados, ou, alternativamente, a utilização de uma única máquina com um mecanismo de acionamento dividido. O acionamento dividido consiste em uma guia de deslizamento montada sobre outra guia de deslizamento, permitindo-se que seja feito o ajuste do comprimento da guia de deslizamento. Estes acionamentos divididos são mecanismos bastante complicados, que requerem uma intensa manutenção, e, mecanicamente, são também bastante complicados e não confiáveis.

A presente invenção busca providenciar uma guia de deslizamento para um aparelho de perfuração que supere ao menos uma das desvantagens do estado da técnica.

Descrição Geral da Invenção

Um primeiro aspecto da presente invenção consiste em uma guia de deslizamento para um aparelho de perfuração, sendo a referida guia de deslizamento adaptada para sustentar de modo deslizante uma perfuratriz, compreendendo a referida guia de deslizamento um eixo telescópico que possui um primeiro membro alongado passível de deslizar telescopicamente com relação a um segundo membro alongado; um primeiro trilho montado ou integrado ao referido segundo membro alongado sobre o qual a referida perfuratriz se movimenta; e sendo que um segundo trilho removível é adaptado para encaixar-se adjacente ao referido primeiro membro alongado, em uma configuração estendida, na qual o referido segundo trilho fica lado a lado com o referido primeiro trilho, desta forma permitindo que a referida perfuratriz movimente-se ao longo dos referidos primeiro e segundo trilhos.

Preferivelmente, uma guia de profundidade se situa na extremidade livre do primeiro membro alongado, ou próxima a ela, e quando o referido segundo trilho removível se encaixa em adjacência ao primeiro membro alongado, ele é preso entre a referida guia de profundidade e o referido primeiro trilho pela retração do referido primeiro membro alongado.

Preferivelmente, a referida guia de profundidade fica disposta na extremidade livre do primeiro membro alongado, ou próxima a ela.

Preferivelmente, a referida perfuratriz movimenta-se ao longo do referido primeiro trilho através de um sistema de acionamento que compreende um cilindro de extensão de acionamento, e a referida perfuratriz movimenta-se ao longo do referido primeiro trilho a uma taxa de velocidade aproximadamente duas vezes maior do que a taxa de velocidade do referido cilindro de extensão.

Preferivelmente, o referido mecanismo de guia de trilhos é fixo ao referido cilindro de extensão de acionamento, e ao menos um trilho de acionamento desliza dentro do referido mecanismo de guia de trilhos, e o referido trilho de acionamento suporta um reforço central.

Preferivelmente, o reforço central se localiza no ponto médio entre a referida guia de profundidade e a referida perfuratriz, ou próximo a ele, na configuração estendida e na configuração não estendida do referido sistema de acionamento, e durante a movimentação por entre as duas configurações.

Um segundo aspecto da presente invenção consiste em um trilho removível para uma guia de deslizamento adaptado para suportar de modo deslizante uma perfuratriz de um aparelho de perfuração, a referida guia de deslizamento compreendendo um trilho fixo montado ou integrado a um eixo telescópico, a referida perfuratriz adaptada para deslizar ao longo do referido trilho fixo quando o referido eixo telescópico estiver em uma configuração retraída, e sendo o referido trilho removível adaptado para encaixar-se ao referido eixo telescópico, em associação lado a lado com o referido trilho fixo, quando o referido eixo telescópico estiver em uma configuração estendida, desta forma permitindo que a referida perfuratriz deslize ao longo do referido trilho fixo e do referido trilho removível.

Preferivelmente, o referido trilho removível é encaixado ao referido eixo telescópico ao ser prensado entre uma guia de profundidade localizada na extremidade móvel livre do referido eixo telescópico e o referido trilho fixo.

Breve Descrição dos Desenhos

A Fig. 1 é uma vista em perspectiva de uma guia de deslizamento para um aparelho de perfuração, de acordo com a primeira modalidade da presente invenção, com o membro alongado telescópico em uma posição totalmente retraída.

A Fig. 2 é uma vista desmontada da guia de deslizamento da Fig. 1 em uma posição estendida e mostrando um trilho removível. A Fig. 3 é uma vista em perspectiva da guia de deslizamento da Fig. 1 em uma posição estendida e com o trilho removível nela encaixado.

As Figs. 4 e 5 mostram vistas esquemáticas em elevação da operação do cilindro de acionamento do aparelho de perfuração da Fig. 1 em sua configuração curta.

As Figs. 6 e 7 mostram vistas esquemáticas em elevação da operação do cilindro de acionamento do aparelho de perfuração da Fig. 1 em sua configuração comprida.

Modos de Realização da Invenção

As Figs. 1 a 7 ilustram uma primeira modalidade de uma guia de deslizamento para um aparelho de perfuração que pode ser utilizado tanto para perfurações de avanço como para perfurações de chumbadores em aplicações da mineração.

A guia de deslizamento 1 compreende um eixo telescópico 2 que possui um primeiro membro alongado 3 telescopicamente deslizante com relação a um membro alongado oco 4. O primeiro membro alongado 3 é acionado por meios convencionais, tais como um atuador hidráulico para movimentar-se relativamente ao membro oco 4. Um primeiro trilho (ou suporte de deslizamento) 5 é montado ou integrado ao membro alongado oco 4. Uma perfuratriz (furadeira) 6 é adaptada para que seja suportada de maneira deslizante pelo primeiro trilho 5 para movimentar-se em uma direção paralela ao eixo longitudinal L. Uma guia de profundidade 8 localiza-se na extremidade livre do primeiro membro alongado 3.

Como mostrado na Fig. 2, o primeiro membro alongado 3 é telescopicamente estendível para uma configuração estendida. Nesta configuração, um segundo trilho removível 7 é adaptado para encaixar-se ao longo de seu comprimento adjacente ao primeiro membro alongado telescópico, e é posicionado entre a guia de profundidade (suporte de extremidade) 8 na extremidade livre do primeiro membro alongado 3 e do membro oco 4. Como mostrado na Fig. 3, o trilho removível 7 encaixa-se em associação lado a lado com o trilho 5, de forma que a perfuratriz 6 possa movimentar-se de maneira deslizante ao longo de ambos os trilhos primeiro 5 e removível 7. Durante o uso, para o encaixe do trilho removível 7, o membro alongado telescópico estende-se totalmente, e o trilho 7 cai em seu lugar adjacente ao membro alongado 3, que se retrai ligeiramente para travar (ou prender) o trilho 7 no lugar em sua configuração lado a lado com o trilho fixo 5.

Este trilho removível 7 garante que a perfuratriz 6 não ocasionará um desgaste desnecessário no membro alongado telescópico 3 à medida que a perfuratriz 6 movimenta-se ao longo dele. Além disso, durante o uso da guia de perfuração 1, o trilho 7 pode atuar como uma proteção contra pedras e detritos em queda, protegendo desta forma o membro alongado telescópico 3 estendido quando em sua configuração estendida. Ademais, caso o trilho 7 seja danificado durante a operação, será muito mais barata a substituição do trilho removível 7 do que seria o conserto e a manutenção do membro telescópico 3. Além disso, quando a extremidade frontal da guia de deslizamento 1 estiver apoiada de encontro a uma face rochosa (não mostrada), o trilho 7 sustentará uma porção substancial da carga, ao invés do membro alongado 3.

A perfuratriz 6 é operativamente movimentada por um cilindro de acionamento 10, não mostrado nas Figs. 1 a 3. Para que seja mais bem descrita a operação do cilindro acionamento 10, faremos referência adicional às Figs. esquemáticas 4 a 7.

O cilindro de acionamento de extensão 10 é montado de maneira que sua haste 12 seja fixada à parte de trás do membro oco 4. Duas guias de trilhos secundárias 13 são fixadas à extremidade oposta do cilindro 10, e dois trilhos paralelos 14 deslizam dentro dessas guias 13. Uma extremidade destes trilhos 14 é fixada ao reforço central 20 da perfuração e ao primeiro trilho (suporte de deslizamento) 5, que sustenta a extremidade do cilindro 10 e alinha o aço 9 da perfuração. Um sistema de cabos e polias (não mostrado por clareza) é empregado, o que é comum aos sistemas de acionamento convencionais, fazendo com que a perfuratriz 6 se movimente ao longo do primeiro trilho 5 a uma taxa de velocidade duas vezes maior do que a taxa de velocidade do cilindro 10.

Quando o acionador está em sua configuração curta como mostrado na Fig. 4, os trilhos 14, o reforço central 20 e o primeiro trilho (suporte de deslizamento) 5 ficam retraídos e seguros em relação ao cilindro 10, de modo que o reforço central 20 fique aproximadamente no meio do caminho entre a guia de profundidade 8 e a perfuratriz 6. À proporção que o cilindro 10 se estende, o reforço central 20 permanece no ponto médio entre a perfuratriz 6 e a guia de profundidade 8 (ver Fig. 5).

Quando o acionador está em sua configuração comprida com o segundo trilho removível 7 encaixado (ver Figs. 6 e 7), os trilhos 14, o reforço central 20 e o primeiro trilho (suporte de deslizamento) 5 ficam estendidos e seguros de forma que o reforço central 20 fique aproximadamente no meio do caminho entre a guia de profundidade 8 e a perfuratriz 6. À proporção que o cilindro 10 se estende, o reforço central permanece no ponto médio entre a perfuratriz 6 e a guia de profundidade 8, ou próximo a ele (ver Fig. 7).

Em uma modalidade adicional não mostrada, os trilhos 14 e o reforço central 20 não estão seguros e podem flutuar entre suas posições estendida e retraída. Em tal modalidade, os trilhos 14 e o reforço central 20 são restringidos para que permaneçam entre a perfuratriz 6 e a guia de profundidade 8 por meio de defletores montados na perfuratriz 6 e também na guia de profundidade 8.

Nas modalidades mencionadas acima, a vantagem consiste em que comprimento total da guia de deslizamento 1 pode ser variado. Quando a guia de deslizamento da presente invenção estiver na configuração curta como mostrado na Fig. 1, o aparelho de perfuração pode ser utilizado para chumbadores, enquanto que na configuração estendida como mostrado na Fig. 3, a guia de deslizamento pode ser utilizada para a perfuração de avanço.

Deve ser entendido que a operação de acionamento da perfuratriz 6 poderia, em outras modalidades não mostradas, empregar um dispositivo ou sistema de acionamento diferente do cilindro de acionamento 10 descrito acima com referência às Figs. 4 a 7.

Claims

1. Guia de deslizamento para aparelho de perfuração, sendo a referida guia de deslizamento adaptada para suportar uma perfuratriz de maneira deslizante, a referida guia de deslizamento compreendendo um eixo telescópico que possui um primeiro membro alongado telescopicamente deslizante com relação a um segundo membro alongado oco; um primeiro trilho montado ou integrado ao segundo membro alongado oco, ao longo do qual a referida perfuratriz se movimenta; e caracterizada por um segundo trilho removível ser adaptado para encaixar-se em adjacência ao primeiro membro alongado em uma configuração estendida, na qual o referido segundo trilho fica lado a lado com o referido primeiro trilho, desta forma permitindo que a referida perfuratriz deslize ao longo do primeiro e segundo trilhos.

2. Guia de deslizamento para aparelho de perfuração de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por uma guia de profundidade estar localizada na extremidade livre do primeiro membro alongado, ou próxima a ela, e pelo fato de que quando o segundo trilho removível é adaptado para encaixar-se em adjacência ao primeiro membro alongado, ele fica preso entre a referida guia de profundidade e o referido primeiro trilho pela retração do referido primeiro membro alongado.

3. Guia de deslizamento para aparelho de perfuração de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pela referida perfuratriz ser movimentada ao longo do referido primeiro trilho por um sistema de acionamento compreendendo um cilindro de acionamento de extensão, e pela referida perfuratriz movimentar-se ao longo do referido primeiro trilho a uma taxa de velocidade aproximadamente duas vezes maior do que a taxa de velocidade do cilindro de acionamento de extensão.

4. Guia de deslizamento para aparelho de perfuração de acordo com a reivindicação 3, caracterizada por um mecanismo de guia por trilhos ser fixo ao referido cilindro de acionamento de extensão, e sendo que ao menos um trilho de acionamento desliza dentro do referido mecanismo de guia por trilhos, e o referido trilho de acionamento suporta um reforço central.

5. Guia de deslizamento para aparelho de perfuração de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo reforço central localizar-se no ponto médio entre a referida guia de profundidade e a referida perfuratriz na configuração estendida e na configuração não estendida e durante a movimentação por entre as duas configurações.

6. Trilho removível para uma guia de deslizamento adaptada para suportar de maneira deslizante uma perfuratriz de um aparelho de perfuração, a referida guia de deslizamento compreendendo um trilho fixo montado ou integrado a um eixo telescópico, a referida perfuratriz sendo adaptada para deslizar ao longo do referido trilho fixo quando o referido eixo telescópico estiver em uma configuração retraída, e caracterizado pelo referido trilho removível ser adaptado para encaixar-se ao referido eixo telescópico em uma associação lado a lado com o referido trilho fixo quando o referido eixo telescópico estiver em uma configuração estendida, desta forma permitindo que a referida perfuratriz deslize ao longo do referido trilho fixo e do referido trilho removível.

7. Trilho removível de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo referido trilho removível encaixar-se ao referido eixo telescópico ao ser prensado entre um guia de profundidade localizado sobre a extremidade móvel livre do referido eixo telescópico e do referido trilho fixo.