Pierwszenstwo: Zgloszenie ogloszono: 30.05.1973 Opis patentowy opublikowano: 09.12.1974 72846 KI. 5c,l/06 MKP £21f 1/06 Twórcywynalazku: Stanislaw Malaczynski, Miroslaw Lezon, Jerzy Buraczynski Uprawniony z patentu tymczasowego: Glówne Biuro Studiów i Projektów Górniczych, Katowice (Polska) Sposób glebienia szybów metoda wiercenia i urzadzenie do tego sposobu Przedmiotem wynalazku jest sposób i urzadzenie do wiercenia pionowych szybów wydobywczych, pomocniczych i wentylacyjnych.Sposób i urzadzenie bedace przedmiotem wynalazku znajdzie zastosowanie do wiercenia szybów w kopal¬ niach wegla kamiennego oraz w kopalniach innych kopalin, w których transport urobku, zjazd zalogi i doprowa¬ dzenie powietrza odbywa sie szybami pionowymi.Znany jest sposób wiercenia szybów pelnym przekrojem, polegajacy na wierceniu obrotowym na calej powierzchni dna otworu.W sklad urzadzen do wiercenia szybów tym sposobem wchodza: wieza wiertnicza z urzadzeniami dzwigo¬ wymi, graniatka, obrotowy stól wiertniczy z przekladnia i silnikiem elektrycznym, wiertnicze rury sluzace zarazem do odprowadzenia pluczki oraz glowica urabiajaca skale. Wydobywanie zwiercin z dna szybu odbywa sie za pomoca pluczki doprowadzanej z odstójnika do szybu a nastepnie do dna szybu. Po zmieszaniu sie ze zwiercinami pluczka wyplywa przewodem wiertniczym i skierowana jest do odstójnika.Inny znany jest sposób wiercenia szybów polegajacy na wielostopniowym zwiercaniu dna szybu za pomoca swidrów i koron gryzakowych. Gryzaki osadzone obrotowo w glowicy tocza sie po dnie szybu przy odpowiednio duzym nacisku powodujac kruszenie skaly. Ruch obrotowy glowicy przenoszony jest z powierzchni za pomoca przewodu wiertniczego, a ruch obrotowy gryzaków jest uzyskiwany bezposrednio na dole od turbiny hydraulicz¬ nej.W przytoczonych sposobach wiercenia szybów naped przyrzadu wiertniczego znajduje sie na powierzchni, co wymaga dlugich zerdzi zwlaszcza przy szybach glebokich. Przy niesprzyjajacych warunkach wiercenia zachodzi niebezpieczenstwo skrecenia i urwania zerdzi, a co za tym idzie i zagwozdzenie szybu. Równiez ujemna strona znanych sposobów wiercenia jest koniecznosc wywierania na przyrzady urabiajace duzych nacisków co powoduje nadmierne tarcie w lozyskach i prowadzeniach. Przy wierceniu szybów jednym frezem pelnym przekrojem przenoszone sa znaczne momenty obrotowe, co wymaga ciezkich urzadzen przenoszacych ruch obrotowy. Ponadto wedlug opisanych sposbów wiercenia przy zastosowaniu zerdzi i duzych nacisków na przyrzad urabiajacy wystepuje sklonnosc do skrzywienia szybów. Rozwiercanie szybu majace na celu wyprosto¬ wanie szybu przy opisanych wyzej sposobach wiercenia jest bardzo utrudnione.2 72846 Celem wynalazku jest uproszczenie i modernizacja konstrukcji urzadzenia wiertniczego a przez to uzyskanie wiekszej niezawodnosci pracy urzadzenia, zwiekszenie zdolnosci urabiania skal oraz zwiekszenie zakresu glebokosci wiercenia szybu.Sposób i urzadzenie do glebienia szybów wedlug wynalazku polega na wierceniu szybu pelnym przekro¬ jem urzadzeniem urabiajacym wyposazonym w tarcze obrotowe z nozami napedzane indywidualnymi silnikami hydraulicznymi. . • - - Pompa hydrauliczna podajaca ciecz do silników hydraulicznych wraz z silnikiem elektrycznym miesci sie w szczelnym zbiorniku umieszczonym w szybie bezposrednio nad urzadzeniem urabiajacym. Zbiornik wraz z urzadzeniem urabiajacym opuszczany jest na dno szybu na linach stalowych za pomoca kolowrotów umieszczonych na powierzchni obok otworu wierconego szybu. Wymagany nacisk na urzadzenie urabiajace jest wywolywany obciazalnikami równiez opuszczanych do szybu na linach stalowych za pomoca osobnych kolowrotów ustawionych na powierzchni. Dosc tarcz obrotowych ich rozmieszczenie w glowicy przyrzadu urabiajacego tak sa dobrane by objely swym zasiegiem mozliwie cala powierzchnie dna glebionego szybu.Proces glebienia szybu przy odpowiednio dobranych srednicach tarcz i ich rozmieszczeniu w zaleznosci od srednicy wierconego szybu jest nastepujacy: tarcze obrotowe zaopatrzone w noze tnace obracajac sie wokól swej osi wykonuja na calej powierzchni dna szybu szereg otworów o nieznacznej glebokosci, nastepnie cale urzadzenie urabiajace wraz z obciazalnikami jest unoszone na linach do góry na wysokosc taka by noze tnace wystawaly z wywierconych uprzednio otworów. Wówczas nastepuje obrót glowicy z tarczami wokól swej osi pionowej o okreslony kat po czym glowica zostaje opuszczona na dno szybu a obracajace sie tarcze z nozami skrawajacymi!, wykonuja nowe otwory przesuniete do poprzednich o kat równy katowi skretu glowicy.W rezultacie przy powtarzajacych sie cyklach ruchów glowicy nastepuje zglebienie szybu na calej powierzchni przekroju poprzecznego.Usuwanie zwiercin z dna szybu odbywa sie metoda tradycyjna przez stosowanie obiegu pluczki.Dla zapewnienia prostolijnosci wierconego szybu sluza prowadzenia boczne wylozone drewnem opierajace sie o sciany wywierconej czesci szybu. Równiez dla pionowego prowadzenia urzadzenia wiertniczego przewidzia¬ ny jest otwór wyprzedzajacy w srodku szybu. Trzy tarcze skrawajace srodkowe obnizone od pozostalych tarcz skrawajacych rozmieszczonych po obwodzie glowicy wykonuja nieznaczne wglebienie (otwór wyprzedzajacy) w srodku szybu dla centrycznego ustawiania sie urzadzenia wiertniczego w ósi szybu.Korekte skrzywienia szybu przeprowadza sie przez regulacje nacisku na urzadzenie wiertnicze. W tym celu za pomoca jednego lub dwu kolowrotów podnosi sie jednostronnie obciaznik spoczywajacy nad urzadzeniem wiertniczym. Rozklad wielkosci nacisków na urzadzenie wiertnicze wskazuja dynamometry tensometryczne, których czujniki sa zabudowane pod stopami lozysk kól kierujacych zabudowanych na wiezy ustawionej nad szybem.Kable doprowadzajace energie elektryczna do silnika napedzajacego pompe hydrauliczna, sterowniczy i pradów slabych dla zdalnych wskazan aparatury kontrolno-pomiarowej opuszczane sa do szybu wraz z lina stalowa nosna do której sa one mocowane. Lina stalowa nawija sie na beben wciagarki a kable na osobne obrotowe bebny ustawione na zrebie szybu.Zasadnicza zaleta sposobu i urzadzenia do glebienia szybu wedlug wynalazku jest przeniesienie napedu z powierzchni bezposrednio nad glowice przyrzadu wiercacego. Przenoszace naped uprzednio z powierzchni rury pluczkowe sa stosowane obecnie tylko do odprowadzenia pluczki oraz do obrotu o kilka stopni glowicy nieobciazonej, nie sa narazone na uszkodzenie lub urwanie, moga byc wykonane o cienszej grubosci scianki i o lzejszych laczeniach. Nie grozi tez zagwozdzenie szybu w wypadku urwania sie rury. Uzyskuje sie przez to wieksza pewnosc pracy agregatu wiercacego oraz unika sie skrzywien szybu jakie wystepowaly uprzednio przy wierceniu.Nastepna zaleta urzadzenia wedlug wynalazku jest zastosowanie zamiast jednej, kilku tarcz obrotowych z nozami napedzanych osobnymi silnikami hydraulicznymi. Rozklad momentów obrotowych jest wówczas korzystniejszy, konstrukcja urzadzenia wiercacego jest lzejsza i przy tym nie wystepuja znaczne naciski na elementy ruchome urzadzenia.Tarcze obrotowe zaopatrzone w noze tnace wykonuja, obracajac sie szereg koncentrycznych rowków w caliznie. Przy zmianie polozenie tarcz — przez uniesienie glowicy, skrecenie jej o pewnien kat i opuszczenie — nastepuje wycinanie czesciowo na istniejacych rowkach nowych rowków a tym samym wystepuje wówczas oprócz strugania calizny i jej wykruszanie. Proces glebienia szybów przy zastosowaniu tej metody wiercenia zostaje znacznie przyspieszony.Zastosowanie kolowrotów z bebnami mieszczacymi dlugie odcinki lin daje nastepna zalete umozliwiajaca zwiekszenie glebokosci szybów wierconych. Urzadzenie wiercace moze byc opuszczone na linach do glebokosci 1000 m.3 72 846 Podwieszenie obciazalników na linach i kolowrotach daje mozliwosc doboru i regulacji nacisku na urzadzenie wiercace.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedsta¬ wia przekrój podluzny, fig. 2 - widok z góry, fig. 3 — przekrój poprzeczny nad tarczami skrawajacymi, fig. 4 — przekrój poprzeczny przez zbiornik powietrzny, fig. 5 — schemat rozmieszczenia nozy w tarczy, fig. 6- widok nacietych rowków przez noze w górotworze.Urzadzenie wiertnicze, skladajace sie z aksjonalnej pompy hydraulicznej wysokiego cisnienia 1, napedzanej silnikiem elektrycznym 2, zbiornika cisnieniowego 3, z siedmiu silników hydraulicznych 4 i z trzech silników hydraulicznych 5 oraz tarcz obrotowych 6 i 7; opuszcza sie na dno wierconego szybu na czterech linach stalowych 8 za pomoca czterech kolowrotów 9. Srednica wierconego szybu wynosi 3,6 m. Zbiornik cisnieniowy 3 na cisnienie 72 atn posiada szczelny wlaz 10 umozliwiajacy montaz urzadzen i okresowa konserwacje, oraz sciany wewnetrzne zbiornika posiadaja zebra 11 dla odprowadzenia ciepla podczas pracy pompy i silnika.W zbiorniku 3 oprócz pompy 1 i silnika elektrycznego 2 sa zabudowane: zbiornik oleju z filtrem 12, wentylator z silnikiem 13 sluzacy dla przemieszczania powietrza, wewnatrz zbiornika i tablice rozdzielcza 14.Liny stalowe 8 i 16 prowadzone sa na kolach kierowniczych 18 zabudowanych na wiezy stalowej 19 posadowionej nad wylotem szybu. Pod lozyskami 20 kól kierujacych znajduja sie czujniki tensometryczne 21 przy pomocy których okresla sie wielkosc i rozklad nacisków na urzadzenie wiercace w szybie.Za pomoca kolowrotów 9 i 17 urzadzenie wiertnicze i obciazalnik opuszcza sie do szybu dla wiercenia i wyciaga dla wymiany nozy tnacych 37, uzupelnienia oleju w obiegu hydraulicznych napedów i przegladu okresowego silnika elektrycznego pompy i silników hydraulicznych. Oprócz tego za pomoca kolowrotów 17 w czasie procesu wiercenia jest unoszone urzadzenie wiercace i obciazalnik na wysokosc taka, by noze tnace wystawaly ponad calizne urabiana i bylo umozliwione skrecanie glowicy z tarczami obrotowymi o okreslony kat a nastepnie opuszczenie jej dla wiercenia otworów przy nowym polozeniu tarcz obrotowych z nozami skrawajacymi.Dla okresowych obrotów w jedna i druga strone urzadzenia wiercacego i obciazalników wokól osi o maksymalny kat wynoszacy 60° sluzy przekladnia slimakowa 22 napedzana silnikiem elektrycznym mocy N = 15 kW, graniatka 23 oraz rury pluczkowe 24, które glównie sluza do odprowadzenia z dna szybu zwiercin zmieszanych z pluczka. Ciag rur pluczkowych 24 w szybie zawieszony jest na linie stalowej 25 napedzanej kolowrotem 26. Skrety rur wokól osi pionowej odbywaja sie w lozysku 27 zabudowanym pod zawiesiem 28.Ruch posuwisty rury pluczkowej w glowicy urzadzenia wiercacego i przeciwciezaru jest umozliwiony przez zabudowanie pierscienia 29 ograniczajacego obrót rury w glowicy.W celu zwiekszenia szybkosci przeplywu pluczki w obrebie glowicy umozliwiajace uniesienie zwiercin do wlotu rury pluczkowej sluzy odpowiednia wyksztalcona czasza 30. Na powierzchni wyplyw pluczki z rury jest skierowany do zamknietego koryta 31.Dla prowadzenia urzadzenia wiertniczego w pionie sluza cztery prowadnice 32 wylozone drewnem. Oprócz tego przewiduje sie dla prowadzenia centrycznego glowicy z tarczami obrotowymi otwór wyprzedzajacy wykonywany przez trzy tarcze srodkowe 7, które sa obnizone w stosunku do pozostalych tarcz obrotowych skrawajacych 6.Na rys. fig. 6 uwidocznione sa schematy wzajemnego przenikania sie rowków wywierconych przy dwóch polozeniach tarcz obrotowych, tj. wywierceniu otworów przy jednym polozeniu tarcz, nastepnie jej uniesieniu, skreceniu o kat 25° i opuszczaniu oraz wywierceniu otworów przy drugim polozeniu tarcz. Powstale w ten sposób romby w urabianej caliznie dna szybu, na rysunku zaciemnione, beda kruszone, a romby — na rysunku nie zaciemnione, beda strugane.Doprowadzenie energii elektrycznej do silnika elektrycznego 2 oraz do silnika elektrycznego wentylatora 13 mieszczacych sie w zbiorniku 3 sluzy kabel elektryczny rozwijany z bebna 33 ustawionego na powierzchni.Kabel opuszczony bedzie do szybu wraz z lina stalowa 34 do której co pewien odcinek mocowany jest uchwytami. Lina stalowa 34 napedzana jest osobnym kolowrotem 35. Na linie stalowej 34 opuszczane sa jeszcze kabel sterowniczy i kabel wielozylowy pradów slabych dla aparatury kontrolno-pomiarowej rozwijajacy sie z bebna 36.Ze zbiornika 3 zdalnie przekazywane sa nastepujace wskazania aparatury kontrolno-pomiarowej: tempera¬ tury powietrza wewnatrz zbiornika, temperatry i cisnienia oleju w obiegu hydraulicznym temperatury lozysk pompy i silnika elektrycznego.Osobny uklad elektroniczny jest przewidzany dla zdalnego wskazywania poziomu ustawienia glowicy urzadzenia wiercacego.Wskazniki i aparatura sterujaca zabudowana jest w pulpicie zdalnego sterowania znajdujacego sie na powierzchni w pomieszczeniu wiezy stalowej.4 72 846 PL PL