RU2012814C1

RU2012814C1 - Drilling tool

Info

Publication number: RU2012814C1
Authority: RU
Inventors: В.Г. Чикин; Г.М. Андрейченко
Original assignee: Чикин Виктор Григорьевич
Priority date: 1991-02-25
Filing date: 1991-02-25
Publication date: 1994-05-15

Abstract

FIELD: mining industry; blast hole drilling. SUBSTANCE: drilling tool is provided with a guiding bushing disposed on a drilling string inner section for longitudinal motion. A hole in a rest is made congruent to guiding bushing surface. The bushing may be installed and fixed in the rest hole. EFFECT: enlarged operating capabilities. 2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к конструкциям бурового инструмента, предназначенного для бурения шпуров при проходке и креплении горных выработок. The invention relates to the mining industry, in particular to the construction of a drilling tool for drilling holes during the sinking and fastening of mine workings.

Известен буровой инструмент, включающий телескопическую штангу, состоящую из внутренней и наружной частей, и запорное устройство. Указанным инструментом можно производить бурение на глубину, превышающую ход подачи бурильной машины, исключая при этом операции по замене и наращиванию штанг. Known drilling tool, including a telescopic rod, consisting of internal and external parts, and a locking device. The indicated tool can be drilled to a depth exceeding the feed rate of the drilling machine, excluding the operation of replacing and building rods.

Недостатками аналога является низкая производительность операции бурения, определяемая большой продолжительностью вспомогательных ручных операций, а также необходимость присутствия обслуживающего персонала непосредственно у бурильной машины, т. е. в зоне незакрепленной кровли выработки, что определяет большую вероятность травматизма. Наличие указанных недостатков определяется тем, что запорное устройство выполнено в виде двух съемных полуцилиндров, устанавливаемых между раздвижными частями штанги, что затрудняет применение средств механизации. The disadvantages of the analogue are the low productivity of the drilling operation, determined by the long duration of the auxiliary manual operations, as well as the need for the presence of maintenance personnel directly at the drilling machine, i.e., in the area of an unsecured working roof, which determines a high probability of injury. The presence of these disadvantages is determined by the fact that the locking device is made in the form of two removable half-cylinders installed between the sliding parts of the rod, which complicates the use of mechanization means.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является буровой инструмент, включающий люнет бурильной машины, установленную в отверстие люнета телескопическую бурильную штангу, выполненную из наружной секции и установленную с возможностью продольного перемещения в ее полости внутренней секции, на свободном конце которой закреплен хвостовик бурильной штанги, и узел фиксации относительного продольного перемещения секцией бурильной штанги. The closest in technical essence to the claimed one is a drilling tool, including a drill stand, installed in the hole of a lance a telescopic drill rod, made from the outer section and installed with the possibility of longitudinal movement in its cavity of the inner section, on the free end of which is attached the shank of the drill rod, and a unit for fixing relative longitudinal movement by the drill rod section.

Наряду с таким положительным фактором, как возможность дистанционного изменения длины бурового инструмента, обеспечивающая безопасность труда бурильщика, указанная конструкция телескопической бурильной штанги имеет существенный недостаток, суть которого заключается в следующем. При бурении собранной штангой последняя в процессе подачи проходит сквозь отверстие в люнете. Диаметр этого отверстия такой же, как и диаметр наружной секции штанги, что исключает ее радиальное биение и обеспечивает нормальные условия работы телескопического узла и оптимальные режимы бурения. После телескопической раздвижки секции штанги и заглубления ее наружной секции в шпур сквозь отверстие люнета проходит уже внутренняя секция штанги. Вследствие более меньшего диаметра внутренней секции, по сравнению с наружной, между ней и внутренней поверхностью отверстия люнета образуется зазор, величина которого равна толщине стенки наружной секции. Штанга в этом случае "теряет" свою радиальную опору, появляются радиальные колебания, а это приводит к уменьшению ее продольной устойчивости. Происходит отклонение от оптимальных режимов бурения, это снижает как надежность работы телескопического узла бурового инструмента, так и производительность бурильной машины в целом. Следующим недостатком конструкции прототи- па является то, что раздвижка телескопа штанги при отсутствии энергоносителя может быть осуществлена обратным ходом бурильной машины при зажатой в люнете наружной части (трубы). Последнее приводит к повышенному износу и деформациям трубы бурового инструмента, что также снижает надежность работы устройства в целом. Along with such a positive factor as the ability to remotely change the length of the drilling tool, ensuring the safety of the driller, this telescopic drill rod design has a significant drawback, the essence of which is as follows. When drilling with an assembled rod, the latter passes through the hole in the rest during feeding. The diameter of this hole is the same as the diameter of the outer section of the rod, which eliminates its radial runout and ensures normal working conditions of the telescopic unit and optimal drilling conditions. After telescoping the section of the rod and deepening its outer section into the hole, the inner section of the rod passes through the hole of the lunette. Due to the smaller diameter of the inner section, compared with the outer, a gap is formed between it and the inner surface of the lunette’s hole, the value of which is equal to the wall thickness of the outer section. The rod in this case "loses" its radial support, radial vibrations appear, and this leads to a decrease in its longitudinal stability. There is a deviation from the optimal drilling conditions, this reduces both the reliability of the telescopic assembly of the drilling tool and the productivity of the drilling machine as a whole. Another disadvantage of the prototype design is that the telescope extension of the rod in the absence of energy can be carried out by the reverse stroke of the drilling machine with the outer part (pipe) clamped in the rest. The latter leads to increased wear and deformation of the pipe of the drilling tool, which also reduces the reliability of the device as a whole.

Целью изобретения является повышение надежности работы бурового инструмента. The aim of the invention is to increase the reliability of the drilling tool.

Поставленная цель достигается тем, что буровой инструмент снабжен размещенной на внутренней секции бурильной штанги с возможностью продольного перемещения направляющей втулкой, а отверстие в люнете выполнено конгруэнтным поверхности направляющей втулки, которая установлена с возможностью размещения и фиксации в нем. This goal is achieved by the fact that the drilling tool is provided with a guide sleeve placed on the inner section of the drill rod with the possibility of longitudinal movement, and the hole in the lance is made congruent to the surface of the guide sleeve, which is installed with the possibility of placement and fixing in it.

Рекомендуемая конструкция бурового инструмента, включающего телескопическую штангу, снабженную направляющей втулкой, и удерживающие (ориентирующие) ее узлы бурильной машины, в отличие от существующих устройств, дают возможность использования бурильных машин с высоким усилием подачи, чем обеспечивается повышение производительности операции бурения. The recommended design of the drilling tool, including a telescopic rod equipped with a guide sleeve, and the drilling machine holding (orienting) it nodes, unlike existing devices, make it possible to use drilling machines with a high feed force, thereby increasing the productivity of the drilling operation.

На фиг. 1 приведен продольный разрез инструмента при бурении собранной штангой; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - продольный разрез инструмента при бурении с раздвижным телескопом штанги. In FIG. 1 shows a longitudinal section of a tool when drilling an assembled rod; in FIG. 2 is a section AA in FIG. 1; in FIG. 3 is a section BB in FIG. 1; in FIG. 4 is a longitudinal section of a tool when drilling with a telescoping rod telescope.

Конструкция бурового инструмента включает раздвижную буровую штангу, содержащую наружную часть, выполненную в виде трубы 1 (см. фиг. 1-4) с закрепленным на ней резцом, и внутреннюю секцию 2, выполненную с некруглым (например, шестигранным) профилем сечения и осевым каналом 3 (фиг. 2 и 3). На свободном конце внутренней секции 2 закреплен хвостовик 4, конструкция которого обеспечивает передачу крутящего момента от шпинделя бурильной машины и подачу промывочной жидкости. На внутренней секции 2, между трубой 1 и хвостовиком 4, установлена направляющая втулка 5, которая может свободно перемещаться вдоль секции 2, а также свободно вращаться относительно нее, без существенного радиального зазора. На наружной поверхности направляющей втулки 5 выполнена кольцевая канавка 10, внутренний диаметр которой равен наружному диаметру трубы 1. Штанга бурового инструмента одним концом, фиксируется через хвостовик 4 в шпинделе, а другим концом, где закреплен резец, в люнете 6 бурильной машины. На корпусе люнета 6 смонтирован фиксатор, включающий подвижный шток 7 и пружину 8. Под действием пружины 8 шток 7 занимает положение, при котором он постоянно введен в гнездо 9 так, что его конец не достает до трубы 1 (фиг. 1). Полость гнезда конгруэнтна наружной поверхности направляющей втулки 5. Корпус люнета 6 неподвижно закреплен на раме бурильной машины. The design of the drilling tool includes a sliding drill rod containing an outer part made in the form of a pipe 1 (see Fig. 1-4) with a cutter fixed to it, and an inner section 2 made with a non-circular (for example, hexagonal) sectional profile and an axial channel 3 (Figs. 2 and 3). At the free end of the inner section 2, a shank 4 is fixed, the design of which provides the transmission of torque from the spindle of the drilling machine and the supply of flushing fluid. On the inner section 2, between the pipe 1 and the shank 4, a guide sleeve 5 is installed, which can freely move along the section 2, as well as freely rotate relative to it, without a significant radial clearance. An annular groove 10 is made on the outer surface of the guide sleeve 5, the inner diameter of which is equal to the outer diameter of the pipe 1. The rod of the drilling tool at one end is fixed through the shank 4 in the spindle, and at the other end, where the cutter is fixed, in the rest 6 of the drilling machine. A lock is mounted on the body of the lunette 6, including a movable rod 7 and a spring 8. Under the action of the spring 8, the rod 7 occupies a position in which it is constantly inserted into the socket 9 so that its end does not reach the pipe 1 (Fig. 1). The cavity of the nest is congruent on the outer surface of the guide sleeve 5. The body of the lunette 6 is fixedly mounted on the frame of the drilling machine.

Работа всего устройства осуществляется следующим образом. The operation of the entire device is as follows.

Забуривание и начальное бурение шпура осуществляется собранной штангой. Крутящий момент от вращателя бурильной машины через хвостовик 4 передается на внутреннюю секцию 2, а далее через профильное сопряжение (фиг. 3) конгруэнтных поверхностей на наружную секцию 1 с закрепленным на ней резцом. Усилие подачи при этом передается посредством упора торца хвостовика 4 в торец направляющей втулки 5 и далее в торец трубы 1 (фиг. 1). Drilling and initial drilling of the hole is carried out by the assembled rod. The torque from the rotator of the drilling machine through the shank 4 is transmitted to the inner section 2, and then through the profile pairing (Fig. 3) of the congruent surfaces to the outer section 1 with a cutter fixed to it. The feed force is transmitted by stopping the end of the shank 4 to the end of the guide sleeve 5 and then to the end of the pipe 1 (Fig. 1).

По окончании бурения шпура на длину хода подачи бурильной машины направляющая втулка 5 входит в гнездо 9 люнета 6. При этом втулка 5 отжимает шток 7 фиксатора, доходит до упора в буртик люнета 6, занимая положение, в котором выполненная на втулке 5 кольцевая канавка 10 располагается напротив штока 7. Под действием пружины 8 шток 7 заходит в кольцевую канавку 10 втулки 5; удерживая последнюю в гнезде люнета 6 от смещения в осевом направлении (вниз согласно рисунка). Обратным ходом вращателя бурильной машины выводят внутреннюю секцию 2 из трубы 1, которая удерживается от смещения вниз втулкой 5, и после срабатывания замка (на рисунке условно не показан) телескопического устройства штанги переключают подачу на ход вперед, т. е. продолжают бурение шпура раздвинутой штангой. При этом шток внутренней секции 2 удерживается от радиального биения направляющей втулкой 5, чем облегчается работа узла телескопического устройства. Проходя сквозь втулку 5, внутренняя секция обеспечивает подачу наружной секции (трубы 1) на ход вперед. At the end of drilling the borehole for the length of the feed stroke of the drilling machine, the guide sleeve 5 enters the socket 9 of the lunette 6. In this case, the sleeve 5 presses the lock rod 7, reaches the stop in the shoulder of the lunette 6, occupying the position in which the annular groove 10 is made on the sleeve 5 opposite the rod 7. Under the action of the spring 8, the rod 7 enters the annular groove 10 of the sleeve 5; holding the latter in the socket of the lunette 6 from displacement in the axial direction (down according to the figure). By reverse rotation of the rotator of the drilling machine, the inner section 2 is withdrawn from the pipe 1, which is held back by the sleeve 5 and, after the lock has been triggered (not shown conventionally in the figure), the telescopic rods switch the feed forward, that is, they continue drilling the drill hole with the extended rod . In this case, the rod of the inner section 2 is kept from radial runout by the guide sleeve 5, which facilitates the operation of the telescopic unit. Passing through the sleeve 5, the inner section provides the outer section (pipe 1) to move forward.

По сравнению с прототипом, рекомендуемое конструктивное решение бурового инструмента за счет исключения радиального биения обеспечивает более надежную работу телескопического узла штанги и более высокую устойчивость бурового инструмента на продольный изгиб. Это дает возможность использования более высоких режимов бурения, а значит, и обеспечения более высокой производительности бурильной машины. Compared with the prototype, the recommended structural solution of the drilling tool due to the exclusion of radial runout provides more reliable operation of the telescopic rod assembly and higher resistance of the drilling tool to longitudinal bending. This makes it possible to use higher drilling modes, and, therefore, to ensure higher productivity of the drilling machine.

Сравнение бурового инструмента с базовым объектом, используемым в настоящее время буровым инструментом в виде набора буровых штанг различной длины, которые меняются по мере увеличения глубины шпура при его бурении, показывает, что рекомендуемая конструкция исключает применение ручного труда, значительно сокращает удельный вес вспомогательных операций по обслуживанию средств бурения восстающих шпуров, чем обеспечивается повышение эксплуатационной производительности бурильных установок по сравнению с применением базового объекта 2-3 раза, это дает ориентировочный экономический эффект в 15 тыс. руб. на одну бурильную установку. Кроме этого, уменьшается утомляемость обслуживающего персонала и обеспечивается безопасность его работы. (56) Авторское свидетельство СССР N 415362, кл. Е 21 В 17/00, 1971. Comparison of the drilling tool with the base object currently used by the drilling tool in the form of a set of drill rods of various lengths, which change as the depth of the hole increases while drilling, shows that the recommended design eliminates the use of manual labor, significantly reduces the proportion of auxiliary maintenance operations means of drilling rising holes, which ensures an increase in the operational productivity of drilling rigs in comparison with the use of the base object 2- 3 times, this gives an estimated economic effect of 15 thousand rubles. per drill rig. In addition, the fatigue of maintenance personnel is reduced and the safety of its work is ensured. (56) Copyright certificate of the USSR N 415362, cl. E 21 B 17/00, 1971.

Авторское свидетельство СССР N 1180481, кл. Е 21 В 17/07, 1984. USSR author's certificate N 1180481, cl. E 21 B 17/07, 1984.

Claims

1. A DRILLING TOOL, comprising a drill lanyard, a telescopic drill rod installed in the lumen hole, made from the outer section and installed with the possibility of longitudinal movement in its cavity of the inner section, on the free end of which the drill stem is fixed, and a unit for fixing the relative longitudinal movement of the sections drill rod, characterized in that, in order to increase the reliability of the drilling tool, it is provided with a drill rod located on the inner section zhnosti longitudinal movement of the guide sleeve and the hole in the backrest executed congruent surface of the guide sleeve, which is mounted with the possibility of accommodating and fixing therein.

2. The tool according to claim 1, characterized in that the outer diameter of the guide sleeve is larger than the outer diameter of the outer section of the drill rod.