PL216709B1 - Układ zmechanizowanego zestawu wiertniczego wychylno-obrotowego w wyrobisku górniczym - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest układ zmechanizowanego zestawu wiertniczego wychylno-obrotowego w wyrobisku górniczym kopalni głębinowej, celem prawidłowego prowadzenia w sposób bezpieczny i zmechanizowany operacji wiercenia otworów hydrauliczną wiertarką górniczą, zwłaszcza w miejscach zaburzeń górniczo-geologicznych, dla wykonania korytkowania w wyrobisku górniczym ścianowym, z zapewnieniem większego bezpieczeństwa i komfortu pracy oraz bez potrzeby przebywania załogi górniczej w strefie zagrożeń opadów ze stropu wyrobiska.

Dotychczas znane i stosowane rozwiązania układów i urządzeń do wiercenia otworów wiertarkami górniczymi nie zapewniały w warunkach eksploatacyjnych wyrobisk górniczych na dole kopalń głębinowych prawidłowego i bezpiecznego prowadzenia operacji związanych z nastawianiem i prowadzeniem wiertarki górniczej podczas wiercenia otworów, dla wykonania korytkowania w wyrobiskach górniczych ścianowych przy zabezpieczaniu przed opadami stropu, zwłaszcza w miejscach zaburzeń górniczo-geologicznych. Ponadto znane i stosowane rozwiązania urządzeń do podparcia wiertarek górniczych są wyposażone w siłowniki pneumatyczne o znacznym ciężarze i dużych gabarytach, cechujące się takimi zwłaszcza niedogodnościami, jak hałaśliwa praca eksploatacyjna, duże koszty inwestycyjne i eksploatacyjne oraz trudności transportowe.

Znane jest z polskiego opisu patentowego nr 196595 rozwiązanie przyrządu do wiercenia otworów wiertniczych, zwłaszcza do wiercenia udarowego lub udarowo-obrotowego, zawierającego koronkę wiertniczą z powierzchnią wiercenia lub urabiania, żerdź wiertniczą do przenoszenia napędu obrotowego i/lub udarowego i do wprowadzania płuczki wiertniczej lub też cieczy chłodzącej na koronkę wiertniczą oraz rurę osłonową, która wyznacza pustą przestrzeń między żerdzią wiertniczą i wnętrzem rury osłonowej oraz wspiera się na żerdzi lub też może być połączone z koronką wiertniczą. Przyrząd cechuje się tym, że w pozycji wiercenia rura osłonowa jest umieszczona w odstępie od przeciwległej do powierzchni urabiania strony tylnej koronki wiertniczej i że koronka w pozycji płukania wolnej przestrzeni między rurą osłonową i żerdzią wiertniczą może być doprowadzona do zetknięcia jej stroną tylną z przednim końcem rury osłonowej od strony koronki, dzięki czemu nawet grube kawałki materiału lub zwiercin mogą być odprowadzane łatwo i niezawodnie przez wolną przestrzeń między żerdzią i rurą osłonową.

Znane jest także z polskiego opisu patentowego nr 192606 rozwiązanie wiertarki do skał i ramy montażowej. Zgodnie z wynalazkiem na ramie montażowej są osadzone urządzenie udarowe i urządzenie obrotowe, przy czym ramą montażową manewruje się względem belki podającej za pomocą klocków ślizgowych przymocowanych do niej, a co najmniej urządzenie udarowe i/lub urządzenie obrotowe jest wymiennym modułem. Wynalazek dotyczy ponadto ramy montażowej, przenoszącej siły posuwu i siły odskokowe, skierowane na wiertarkę i na elementy podające. W skład ramy montażowej wchodzi równoległa do belki podającej, do której są zamocowane klocki ślizgowe oraz poprzeczna do niej podpora osiowa z urządzeniem udarowym i urządzeniem obrotowym.

Znane jest również z polskiego opisu patentowego nr 189235 rozwiązanie zespołu wznoszonego ramienia do wykonywania odwiertów, składającego się z korpusu głównego oraz elementu ramienia, który może zmieniać położenie od pozycji złożonej, w której zespół może zostać usunięty z odwiertu, do pozycji poziomej. Zespół wznoszonego ramienia może być wyposażony w układ cięcia hydrodynamicznego, zawierający narzędzie do hydraulicznego przecinania oraz giętki wiertniczy wąż ciśnieniowy tak, że ramię w stanie poziomym może zawierać w sobie co najmniej część układu cięcia hydrodynamicznego. W pozycji poziomej element ramienia może nakierowywać hydrauliczne narzędzie tnące w kierunku ściany odwiertu. Zespół jest wyposażony w co najmniej jeden czujnik do nadzorowania elementu ramienia lub układu cięcia hydrodynamicznego.

Także znane jest z polskiego opisu patentowego nr 180145 rozwiązanie manipulatora wiertniczego, zawierającego dwie wiertarki. Każda prowadnica wiertarki jest pośrednio osadzona na końcu rozsuwnego wysięgnika poprzez napęd wychylania poprzecznego prowadnicy, napęd wychylania podłużnego prowadnicy, napęd obrotu pary prowadnic oraz napęd wychylania pionowego pary prowadnic. Podstawę, w której jest umocowany początek wysięgnika, stanowi napęd wychylania wysięgnika. Napęd wychylania poziomego pary prowadnic jest hydrauliczno-mechanicznie sprzężony z dolnym napędem, znajdującym się w podstawie wysięgnika. Napęd wychylania pionowego pary prowadnic jest hydrauliczno-mechanicznie sprzężony z górnym napędem, znajdującym się w podstawie wysięgnika.

PL 216 709 B1

Ponadto znane jest z polskiego opisu patentowego nr 165910 rozwiązanie przenośnej wiertnicy dołowej, przeznaczonej do wiercenia otworów przewodami wiertniczymi w podziemiach kopalń przy dowolnym kącie pochylenia. W powyższej wiertnicy zastosowano mechanizm przegubowy płaski, gdzie jedno z ramion mechanizmu jest utwierdzone przez docisk stojakiem podporowym, natomiast drugie ramię stanowi przegubowo utwierdzony korpus wiertnicy. Korpus składa się z czterech prowadnic objętych obejmami. W prowadnicach są prowadzone dwa silniki hydrauliczne połączone nieruchomo względem siebie łączem. Silnik na końcówce wału ma osadzoną śrubę z gwintem zewnętrznym, skojarzoną z gwintem wewnętrznym wykonanym w prowadnicach i przy ruchu obrotowym silnika nadającą posuw osiowy przewodami wiertniczymi. Natomiast silnik nadaje ruch obrotowy przewodami wiertniczymi.

Powyżej opisane oraz inne znane i stosowane rozwiązania układów i urządzeń do wiercenia otworów wiertarkami górniczymi nie są w pełni przystosowane do prawidłowego i bezpiecznego prowadzenia w wyrobiskach dołowych kopalń głębinowych otworów wiertniczych, zwłaszcza przy wierceniu otworów w miejscach zaburzeń górniczo-geologicznych w wyrobiskach górniczych ścianowych z odpowiednim zabezpieczeniem przed opadaniem stropu. Powyższe rozwiązania wykazują szereg niedogodności eksploatacyjnych, wpływających na zaniżenie skuteczności działania wiertarek górniczych, zwłaszcza w trudnych warunkach górniczo-geologicznych kopalń głębinowych, z uwagi na duże gabaryty i znaczne ciężary oraz trudności przy ich transporcie dołowym oraz składowaniu. Dalszą niedogodnością jest powstawanie poważnych utrudnień, z powodu konieczności poniesienia dużych nakładów robocizny oraz znacznego usprzętowienia stosowanych zmechanizowanych urządzeń, zwłaszcza zasilanych droższą energią sprężonego powietrza, jak też charakteryzujących się hałaśliwą pracą i wibracjami w czasie ich eksploatacji.

Omówione powyżej niedogodności zostały poważnie ograniczone przez znane z polskiego opisu zgłoszenia wzoru użytkowego nr W. 116732 rozwiązanie urządzenia do podparcia wiertarki górniczej na dole kopalni głębinowej, zawierającego podporę teleskopową oraz wprowadzony przesuwnie w jej obudowę teleskop mechanicznego wysuwu, zakończony z dołu trójpalczastą stopą podporową. Do bocznej ściany obudowy podpory teleskopowej jest przymocowany cylinder siłownika hydraulicznego, którego tłoczysko wysuwane w górę jest zakończone uchwytem oczkowym wiertarki górniczej. Obudowa podpory teleskopowej ma w górnej części zabudowany z boku blok rozdzielacza hydraulicznego sterowania siłownika hydraulicznego, zaś w dolnej części ma zabudowany regulator zapadkowy wysokości mechanicznego wysuwu, sprzężony z otworami wykonanymi posobnie w teleskopie mechanicznego wysuwu. Obudowa podpory teleskopowej ma poniżej bloku rozdzielacza hydraulicznego sterowania siłownika hydraulicznego zamocowany z drugiego boku reduktor ciśnienia hydraulicznego, którego wlot jest podłączony do przewodu zasilającego emulsji olejowo-wodnej.

Powyżej opisane rozwiązanie nie zapewnia jednak w pełni uzyskania odpowiedniego bezpieczeństwa i komfortu pracy przy wykonywaniu wierceń do korytkowania w wyrobisku górniczym ścianowym, zwłaszcza w miejscach zaburzeń górniczo-geologicznych, w których struktura skał i węgla ma różne składniki, co staje się przyczyną dużych dodatkowych drgań świdra z koronką przenoszonych do wiertarki, co z kolei czyni prowadzenie operacji wiercenia w sposób uciążliwy i bardzo pracochłonny. Powstałe uciążliwości zwiększają znacznie stopień ryzyka z tytułu wypadków przy pracy wymagającej równocześnie dużego wysiłku fizycznego oraz nie ograniczają potrzeby przebywania załogi górniczej w strefie zagrożeń opadów ze stropu wyrobiska.

Pozostałe istniejące jeszcze niedogodności eksploatacyjne zostały w pełni wyeliminowane przez nowe rozwiązanie układu zmechanizowanego zestawu wiertniczego wychylno-obrotowego w wyrobisku górniczym, zawierającego hydrauliczną wiertarkę górniczą i łoże wiertnicze. Zgodnie z wynalazkiem układ ma hydrauliczną wiertarkę górniczą przymocowaną przegubowo wahliwie na suporcie korpusu wychyłowo-obrotowego łoża wiertniczego ze stopniem ruchu obrotowego w płaszczyźnie poziomej i stopniem ruchu wychylno-opuszczającego do wielkości kątów ± 45° w płaszczyźnie pionowej. Na końcu korpusu łoża wiertniczego jest zamocowane stałe gniazdo łożyska ślizgowego, przez które jest wprowadzony przewód wiertniczy. Natomiast korpus łoża wiertniczego jest przymocowany od czoła przegubowo do objemki obrotowej stojaka hydraulicznego oraz z dołu przegubowo poprzez regulowany mechanizm wychylania łoża wiertniczego do objemki stałej stojaka hydraulicznego.

Korzystnie stałe gniazdo łożyska ślizgowego jest zamocowane do korpusu łoża wiertniczego na wysięgniku o wysokości odpowiedniej do wysokości wylotu przewodu wiertniczego z hydraulicznej wiertarki górniczej.

PL 216 709 B1

Suport korpusu łoża wiertniczego, przesuwany swą ruchomą częścią po prowadnicach łoża wiertniczego, jest przypięty od dołu zamkniętym łańcuchem Galla wciągnika ręcznego z rączką i zapadką mechanizmu posuwu wiertarki.

Zastosowanie układu zmechanizowanego zestawu wiertniczego wychylno-obrotowego w wyrobisku górniczym według wynalazku umożliwia prawidłowe prowadzenie w sposób w pełni bezpieczny i zmechanizowany operacji związanych z wierceniem otworów hydrauliczną wiertarką górniczą, zwłaszcza w miejscach zaburzeń górniczo-geologicznych, dla wykonania korytkowania w wyrobisku górniczym ścianowym, z pełnym zapewnieniem znacznie większego bezpieczeństwa i komfortu pracy oraz bez potrzeby przebywania załogi górniczej w strefie zagrożeń opadami stropu podczas wykonywania prac wiertniczych. Celowe wprowadzenie lekkiej i zwartej konstrukcji układu zmechanizowanego zestawu wiertniczego, umożliwiającego przymocowanie jego łoża wiertniczego wraz z cichobieżną hydrauliczną wiertarką górniczą o dużej mocy do rozpartego stojaka hydraulicznego, pozwala na uzyskanie dodatkowej zabudowy stropu dla stanowiska z jednoosobową obsługą, zamiast dotychczas co najmniej czterech osób. Układ według wynalazku cechuje się prostą, stabilną i lekką konstrukcją, łatwą do transportu, montażu i demontażu oraz dużą swobodą w przestrzeni i w różnych kierunkach, jak też łatwym dostępem do zasilania hydraulicznego z każdego miejsca wyrobiska ścianowego, co daje pewność prowadzenia kierunku wiercenia przy korytkowaniu w miejscach zaburzeń geologicznych przez obsługę jednoosobową. Tak prowadzona cicha i komfortowa praca przy zminimalizowaniu drgań w czasie wiercenia pozwala na zlikwidowanie czynników powodujących zachorowalność na zespół wibracyjny.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładowym wykonaniu schematycznie na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia układ zmechanizowanego zestawu wiertniczego wychylno-obrotowego w wyrobisku górniczym, zamocowany rozłącznie do stojaka hydraulicznego w widoku z boku, zaś fig. 2 przedstawia szczegół połączenia korpusu łoża wiertniczego z objemką obrotową i objemką stałą stojaka hydraulicznego powyższego układu zmechanizowanego zestawu wiertniczego wychylnoobrotowego z wykrojem bocznym w widoku z boku.

Układ zmechanizowanego zestawu wiertniczego wychylno-obrotowego w wyrobisku górniczym według wynalazku zawiera hydrauliczną wiertarkę górniczą 1 z przewodem wiertniczym 2, przymocowaną przegubowo-wahliwie na suporcie 3 korpusu łoża wiertniczego 4 wychylno-obrotowego, posiadającego dwa stopnie ruchów własnych, a mianowicie stopień ruchu obrotowego w płaszczyźnie p oziomej oraz stopień ruchu wychylno-opuszczającego do wielkości kątów ±45° w płaszczyźnie pionowej. Korpus łoża wiertniczego 4 ma zamocowane na swym końcu stałe gniazdo łożyska ślizgowego 5, przez które jest wprowadzony przewód wiertniczy 2. Stałe gniazdo łożyska ślizgowego 5 jest zamocowane do korpusu łoża wiertniczego 4 na wysięgniku 5a o wysokości odpowiedniej do wysokości wylotu przewodu wiertniczego 2 z wiertarki górniczej 1, dla uzyskania w warunkach eksploatacyjnych skutecznej stabilizacji kierunku wiercenia oraz likwidacji drgań poprzecznych przewodu wiertniczego 2. Suport 3 korpusu łoża wiertniczego 4, przesuwany swą ruchomą częścią po prowadnicach 4a łoża wiertniczego 4, jest przypięty od dołu zamkniętym łańcuchem Galla 6a wciągnika ręcznego 6 wraz z rączką 6b i zapadką 6c mechanizmu posuwu wiertarki górniczej 1. Natomiast korpus łoża wiertniczego 4 jest przymocowany od czoła przegubowo do objemki obrotowej 7a stojaka hydraulicznego 8 oraz z dołu przegubowo poprzez regulowany mechanizm wychylania 9 łoża wiertniczego 4 do objemki stałej 7b stojaka hydraulicznego 8.

Działanie układu zmechanizowanego zestawu wiertniczego wychylno-obrotowego w wyrobisku górniczym według wynalazku jest bezpieczne, proste i niezawodne. Po przymocowaniu przegubowo do rozpartego stojaka hydraulicznego 8 korpusu łoża wiertniczego 4 wychylno-obrotowego jego objemką obrotową 7a oraz z dołu jego objemką stałą 7b poprzez regulowany mechanizm wychylania 9 łoża wiertniczego 4 instaluje się na suporcie 3 korpusu łoża wiertniczego 4 hydrauliczną wiertarkę górniczą 1 z przewodem wiertniczym 2, wprowadzonym przez zamocowane na wysięgniku 5a gniazdo łożyska ślizgowego 5. Rozparty stojak hydrauliczny 8 z przymocowanym układem zmechanizowanego zestawu wiertniczego wychylno-obrotowego stanowi dodatkową zabudowę stropu wyrobiska górniczego dla jednoosobowej obsługi wiertniczej zamiast dotychczasowej obsługi co najmniej czteroosobowej, wskutek czego uzyskiwane jest zwiększenie bezpieczeństwa pracy, zmniejszające zagrożenie opadów stropu tego wyrobiska górniczego. Uzyskana pewność prowadzenia kierunku wiercenia przy korytkowaniu, zwłaszcza w miejscach zaburzeń geologicznych, przy równoczesnej realizacji posuwu wzdłużnego wiercenia łańcuchem Galla 6a wciągnika ręcznego 6 mechanizmu posuwu wiertarki górniczej 1 i zmniejszeniu drgań przy wierceniu, pozwala na uzyskanie cichej, bezpiecznej i komfortowej

PL 216 709 B1 pracy wiertacza. Natomiast przystosowanie hydraulicznej wiertarki górniczej 1 do zasilania z magistrali hydraulicznej umożliwia łatwość dostępu do tego zasilania hydraulicznego z każdego miejsca wzdłuż wyrobiska górniczego ścianowego.

Claims (3)

1. Układ zmechanizowanego zestawu wiertniczego wychylno-obrotowego w wyrobisku górniczym kopalni głębinowej, zawierający hydrauliczną wiertarkę górniczą i łoże wiertnicze, znamienny tym, że ma hydrauliczną wiertarkę górniczą (1) przymocowaną przegubowo wahliwie na suporcie (3) korpusu wychyłowo-obrotowego łoża wiertniczego (4) ze stopniem ruchu obrotowego w płaszczyźnie poziomej i stopniem ruchu wychylno-opuszczającego do wielkości ±45° w płaszczyźnie pionowej, przy czym na końcu korpusu łoża wiertniczego (4) ma zamocowane stałe gniazdo łożyska ślizgowego (5), przez które jest wprowadzony przewód wiertniczy (2), natomiast korpus łoża wiertniczego (4) jest przymocowany od czoła przegubowo do objemki obrotowej (7a) stojaka hydraulicznego (8) oraz z dołu przegubowo poprzez regulowany mechanizm wychylania (9) łoża wiertniczego (4) do objemki stałej (7b) stojaka hydraulicznego (8).

2. Układ zmechanizowanego zestawu wiertniczego wychylno-obrotowego w wyrobisku górniczym według zastrz. 1, znamienny tym, że ma stałe gniazdo łożyska ślizgowego (5) zamocowane do korpusu łoża wiertniczego (4) na wysięgniku (5a) o wysokości odpowiedniej do wysokości wylotu przewodu wiertniczego (2) z hydraulicznej wiertarki górniczej (1).

3. Układ zmechanizowanego zestawu wiertniczego wychylno-obrotowego w wyrobisku górniczym według zastrz. 1, znamienny tym, że suport (3) korpusu łoża wiertniczego (4), przesuwany swą ruchomą częścią po prowadnicach (4a) łoża wiertniczego (4), jest przypięty od dołu zamkniętym łańcuchem Galla (6a) wciągnika ręcznego (6) wraz z rączką (6b) i zapadką (6c) mechanizmu posuwu wiertarki górniczej (1).