RU2304686C1

RU2304686C1 - Drilling rig

Info

Publication number: RU2304686C1
Application number: RU2005138747/03A
Authority: RU
Inventors: Виктор Григорьевич Чикин (RU); Виктор Григорьевич Чикин
Original assignee: Виктор Григорьевич Чикин
Priority date: 2005-12-12
Filing date: 2005-12-12
Publication date: 2007-08-20
Also published as: RU2005138747A

Abstract

FIELD: mining, particularly drilling rigs for blast-hole drilling in mine tunnel roof.

SUBSTANCE: drilling rig comprises movable rotator installed on guiding mounting and provided with feeding device. The feeding device includes friction pulley and flexible member passing over the friction pulley. The flexible member includes working and idle branches. The idle branch is connected to tightening device. Guiding mounting includes two telescopic parts, namely post and body. Minor pulleys are secured to body ends. Working branch end is fastened to the post so that working branch serially passes over lower and upper minor pulleys and turns over friction pulley. The tightening device is installed on the post. The post and the body are provided with devices, which prevent mutual post and body rotation and control rotator and body movement order.

EFFECT: increased efficiency of blast-hole drilling in mine tunnel roof in the case of large roof height difference.

4 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к конструкциям устройств, предназначенных для бурения шпуров в кровле горных выработок.The invention relates to the mining industry, in particular to the design of devices designed for drilling holes in the roof of mine workings.

Известны установки для бурения шпуров под анкерную крепь, содержащие направляющую колонку, установленный на ней подвижно в продольном направлении вращатель с приводом подачи, включающим ведущий барабан, на который наматывается канат, конец которого соединен с корпусом колонки, и механизм расцепления кинематической связи каната с приводом подачи [1, 2].Known installations for drilling holes for anchor support, containing a guide column mounted on it movably in the longitudinal direction of the rotator with a feed drive, including a driving drum, on which a rope is wound, the end of which is connected to the column body, and a mechanism for uncoupling the kinematic connection of the rope with the feed drive [12].

Недостатком известных установок является то, что рукоятка управления механизмом расцепления подачи находится непосредственно на вращателе, поэтому для возврата вращателя, находящегося после бурения у самой кровли, необходимо достать рукой до рукояти, что не просто при большой высоте выработки. Кроме этого, высоту подъема ограничивает также канатоемкость барабана, и особенно отрицательную роль играет тот факт, что при намотке каната на барабан в несколько слоев, да еще «внавал», резко изменяется диаметр навивки каната, а значит резко изменяется скорость подачи и нарушается режим бурения. Принципиальная схема со сравнительно небольшой высотой подачи [1], т.е. где при небольшом объеме намотки каната на барабан указанные выше недостатки были еще терпимы, была реализована на практике [3]. Схема же с увеличенной высотой подачи, где требовался большой объем подачи многослойной навивки каната «внавал» на барабан [2], вследствие категорично проявивших себя указанных выше недостатков, не нашла своей практической реализации.A disadvantage of the known installations is that the handle for controlling the feed disengaging mechanism is located directly on the rotator, therefore, to return the rotator located after drilling near the roof, it is necessary to reach the handle with your hand, which is not easy at a high working height. In addition, the rope tightness of the drum also limits the lifting height, and the fact that when winding the rope onto the drum in several layers, and even “lined it”, the diameter of the winding of the rope sharply changes, which means that the feed speed sharply changes and the drilling mode is violated. . Schematic diagram with a relatively small feed height [1], ie where with a small amount of rope winding on the drum, the above disadvantages were still bearable, was implemented in practice [3]. However, the scheme with an increased feed height, where a large supply volume of a multilayer rope winding was required “lodged” on a drum [2], owing to the above-mentioned flaws categorically manifested, did not find its practical implementation.

Наиболее близким техническим решением является буровой станок, содержащий установленный на направляющей колонке вращатель с приводом подачи, включающим шкив трения, и охватывающий шкив трения гибкий элемент, имеющий рабочую и холостую ветвь, соединенную с натяжным устройством [4].The closest technical solution is a drilling rig, comprising a rotator mounted on a guide column with a feed drive including a friction pulley and a flexible element covering a friction pulley having a working and idle branch connected to the tension device [4].

Средства бурения, выполненные на принципе этого технического решения, т.е. когда шкив трения может перематывать через себя канат любой длины, обеспечивают практически любую длину подачи без изменения диаметра навивки, а значит и без нарушения режима бурения. Вследствие того, что рукоять управления находится постоянно в нижней части колонки, высоту последней можно выполнить очень большой, в зависимости от высоты выработки в зоне бурения. Это достоинство особенно ценно в местах с очень большой высотой кровли, например в зоне обвала породы.Drilling tools made on the principle of this technical solution, i.e. when a friction pulley can rewind a rope of any length through itself, provide almost any feed length without changing the diameter of the winding, and therefore without violating the drilling mode. Due to the fact that the control stick is constantly at the bottom of the column, the height of the latter can be made very large, depending on the height of the working in the drilling zone. This advantage is especially valuable in places with a very high roof height, for example in the zone of rock collapse.

Основным недостатком указанных средств бурения является низкая эффективность их эксплуатации в выработках с частым и резким изменением высоты кровли, например при походке выработок в зоне геологических дислокаций. Высота выработки в этих случаях в результате обрушений изменяется иногда от 1,5 до 4,0 и более метров, а значит, приходится постоянно изменять высоту направляющей колонки.The main disadvantage of these drilling tools is the low efficiency of their operation in the workings with frequent and sharp changes in the height of the roof, for example, when the workings walk in the zone of geological dislocations. The height of the output in these cases as a result of collapse sometimes varies from 1.5 to 4.0 and more meters, which means that the height of the guide column must be constantly changed.

Целью изобретения является повышение эффективности бурения шпуров в кровле выработки при резких и больших перепадах ее высоты.The aim of the invention is to increase the efficiency of drilling holes in the roof of the mine with sharp and large differences in its height.

Поставленная цель достигается тем, что направляющая колонка выполнена в виде телескопически сопряженных частей - стойки и корпуса, на концах которого установлены блочки, конец рабочей ветви закреплен на стойке так, что рабочая ветвь, огибая последовательно нижний и верхний блочки, перематывается через шкив трения, а натяжное устройство при этом установлено на стойке, причем стойка и корпус снабжены устройствами, исключающими их относительный поворот и регулирующими последовательность продольных перемещений вращателя и корпуса.This goal is achieved by the fact that the guide column is made in the form of telescopically mating parts — a rack and a body, at the ends of which blocks are installed, the end of the working branch is fixed to the rack so that the working branch, enveloping the lower and upper blocks in series, is rewound through the friction pulley, and the tensioner is mounted on the rack, and the rack and housing are equipped with devices that exclude their relative rotation and regulate the sequence of longitudinal movements of the rotator and the housing.

В отличие от известных рекомендуемая конструкция буровых станков обеспечивает возможность бурения шпуров большой глубины в кровле выработок большой высоты (до 5 и более метров) с почвы выработки. Существующие переносные буровые станки для выполнения этой операции требуют наличие специальных полков.In contrast to the well-known, the recommended design of drilling rigs makes it possible to drill holes of great depth in the roof of workings of great height (up to 5 or more meters) from the working soil. Existing portable drilling rigs require special regiments to complete this operation.

На фигуре 1 изображен продольный разрез (принципиальная схема) станка в исходном положении; на фигуре 2 - сечение А-А на фиг.1; на фигуре 3 - сечение В-В на фиг.1; на фигуре 4 изображено положение станка в момент завершения бурения шпура.The figure 1 shows a longitudinal section (schematic diagram) of the machine in its original position; figure 2 is a section aa in figure 1; figure 3 is a section bb in figure 1; the figure 4 shows the position of the machine at the time of completion of the drilling of the hole.

Буровой станок содержит направляющую колонку, состоящую из телескопически смещающихся друг относительно друга стойки 1 и выполненного из трубы корпуса 2 (фиг.1). На трубе подвижно в продольном направлении установлен вращатель 3 с буровой штангой 4, поддерживаемый люнетом 5. На промежуточном валу вращателя установлен шкив трения 6, который, вращаясь, перематывает через себя рабочую ветвь каната 9р, т.е. ветвь, которая обеспечивает подачу. Холостая ветвь 9х, которая сматывается со шкива трения 6, обеспечивает предварительный натяг витков каната на шкиве, для чего она соединена с натяжным устройством. Рабочая ветвь закреплена своим концом в верхней части стойки 1 и уходит в специальном продольном пазу В, выполненном в корпусе 2, вниз. Далее рабочая ветвь огибает закрепленный на корпусе 2 нижний блочок 7, затем установленный в верхней части блочок 8 и далее, сделав несколько витков через шкив трения 6, сматывается с него уже в виде холостой ветви 9х. Обеспечивающее натяжение холостой ветви 9х натяжное устройство содержит шарнирно установленные на стойке 1 пружину 10 и рычаг 11. Стойка и корпус снабжены устройством, исключающим их взаимный проворот, выполненным в виде выступа А на стойке 1 и паза В на корпусе 2. Поперечное сечение выполненного на стойке 1 выступа А конгруэнтно поперечному сечению продольного паза В (фиг.2), выполненного вдоль всей длины корпуса 2 (фиг.3). Корпус станка и стойка снабжены устройством, которое при необходимости исключает возможность перемещения вращателя 3 вдоль корпуса 2, а также перемещение корпуса 2 относительно стойки 1, выполненным в виде фиксаторов. Конструктивное исполнение фиксаторов может быть самым различным, в том числе, например в виде эксцентриковых зажимов фрикционного действия или в виде входящих в отверстия сопрягаемых деталей пальцев, поэтому на чертежах они условно не показаны.The drilling rig contains a guide column, consisting of a rack 1 telescopically displaced relative to each other and made of a pipe of the housing 2 (Fig. 1). A rotator 3 with a drill rod 4, supported by a lance 5, is movably mounted on the pipe in the longitudinal direction. A friction pulley 6 is installed on the intermediate shaft of the rotator, which, while rotating, rewinds the working branch of the rope 9p, i.e. a branch that provides feed. The idle branch 9x, which is wound from the friction pulley 6, provides a preliminary tightness of the rope turns on the pulley, for which it is connected to the tensioner. The working branch is fixed with its end in the upper part of the rack 1 and goes down in a special longitudinal groove B, made in the housing 2. Next, the working branch goes around the lower block 7 fixed on the body 2, then the block 8 installed in the upper part and then, having made several turns through the friction pulley 6, it is wound off from it in the form of a single branch 9x. Providing tension to the idle branch 9x, the tensioning device comprises a spring 10 and a lever 11 pivotally mounted on the stand 1, the stand and the housing are equipped with a device that prevents their mutual rotation, made in the form of a protrusion A on the stand 1 and a groove B on the body 2. The cross section made on the stand 1 protrusion And congruent to the cross section of a longitudinal groove B (figure 2), made along the entire length of the housing 2 (figure 3). The machine body and the rack are equipped with a device that, if necessary, eliminates the possibility of moving the rotator 3 along the body 2, as well as the movement of the body 2 relative to the rack 1, made in the form of clamps. The design of the clamps can be very different, including, for example, in the form of eccentric clamps of frictional action or in the form of fingers joined into the holes of the mating parts, therefore, they are conventionally not shown in the drawings.

Принцип действия и последовательность работы станка заключаются в следующем.The principle of operation and the sequence of the machine are as follows.

Установленный на почве выработки станок ориентируют на ось предполагаемого шпура в кровле выработки. При этом корпус 2 и вращатель 3 находятся в нижнем исходном положении (станок собран) (фиг.1). Под действием пружины 10 холостая ветвь 9х натянута, а рукоять 11 находится в нижнем положении. Включением вращателя 3 приводятся во вращение штанга 4 и шкив трения 6. Вследствие того, что холостая ветвь находится в натянутом состоянии, плотно прижимая витки трения к шкиву, последний перематывает через себя рабочую ветвь каната. Осуществляется подача бурового инструмента. В зависимости от технологической ситуации, путем включения соответствующих фиксаторов, можно обеспечить необходимый вариант подачи, основными из которых являются следующие.The machine installed on the working ground is oriented on the axis of the proposed hole in the working roof. In this case, the housing 2 and the rotator 3 are in the lower initial position (the machine is assembled) (figure 1). Under the action of the spring 10, the idle branch 9x is stretched, and the handle 11 is in the lower position. By turning on the rotator 3, the rod 4 and the friction pulley 6 are driven into rotation. Due to the fact that the idle branch is in tension, tightly pressing the friction coils to the pulley, the latter rewinds the working branch of the rope. Drilling tool is being fed. Depending on the technological situation, by switching on the corresponding clamps, it is possible to provide the necessary supply option, the main of which are the following.

Вариант 1. Сначала подается вверх корпус относительно стойки, а затем вращатель вверх относительно корпуса.Option 1. First, the housing moves upward relative to the rack, and then the rotator upwards relative to the housing.

Вариант 2. Сначала подается вверх вращатель относительно корпуса, а затем корпус с расположенным вверху вращателем подается относительно стойки вверх.Option 2. First, the rotator is fed upward relative to the housing, and then the housing with the rotator located at the top is fed upward relative to the rack.

Вариант 3. Вращатель относительно корпуса и корпус относительно стойки поднимаются одновременно.Option 3. The rotator relative to the housing and the housing relative to the rack are raised simultaneously.

После завершения бурения шпура на полную глубину при большой высоте выработки основные узлы станка занимают относительное положение, при котором вращатель 3 находится в верхнем конце корпуса 2, а корпус 2, в свою очередь, вышел вверх относительно стойки 1. В этом положении основная часть рабочей ветви каната уже перемотана через шкив и в виде холостой ветви 9х соединяет вращатель с натяжным устройством, расположенным в нижней части стойки 1. Для возврата вращателя 3 с буровой штангой вниз поворачиваем рукоять 11 вверх (против часовой стрелки согласно чертежа) (фиг.4). Натяжение холостой ветви 9х ослабляется, теряется контакт витков трения со шкивом, и вся система опускается вниз.After drilling a hole to full depth at a high working height, the main components of the machine occupy a relative position in which the rotator 3 is located in the upper end of the housing 2, and the housing 2, in turn, comes up relative to the rack 1. In this position, the main part of the working branch the rope has already been rewound through the pulley and in the form of a blank branch 9x connects the rotator to the tensioner located at the bottom of the rack 1. To return the rotator 3 with the drill rod down, turn the handle 11 up (counterclockwise with publicly drawing) (Figure 4). The tension of the idle branch 9x is weakened, the contact of the friction turns with the pulley is lost, and the whole system goes down.

Сравнение рекомендуемого бурового станка с базовым объектом, а именно с используемыми в настоящее время станками с многоступенчатыми телескопическими пневмоцилиндрами, показывает, что применение рекомендуемой конструкции обеспечивает бурение шпура за один проход, без замены штанг при любой высоте выработки, т.к. в исходном положении вращатель находится внизу, у самой почвы выработки.Comparison of the recommended drilling rig with the base object, namely with the currently used machines with multi-stage telescopic pneumatic cylinders, shows that the use of the recommended design ensures drilling of the hole in one pass, without replacing the rods at any working height, because in the initial position, the rotator is at the bottom, near the excavation soil itself.

Источники информацииInformation sources

1. Авт. свид. СССР №443167, кл. Е21С 11/00, 1972.1. Auth. testimonial. USSR No. 443167, cl. E21C 11/00, 1972.

2. Авт. свид. СССР №700646, кл. Е21С 11/00, 1979.2. Auth. testimonial. USSR No. 700646, cl. E21C 11/00, 1979.

3. Каретников В.Н., Клейменов В.Б., Нуждихин, А.Г. Крепление капитальных и подготовительных горных выработок. Справочник - М., Недра, 1989 г. - с.480-481.3. Karetnikov VN, Kleimenov VB, Nuzhdikhin, A. G. Fastening of capital and preparatory mine workings. Reference book - M., Nedra, 1989 - p. 480-481.

4. RU 2256761 С1, 2004 г.4. RU 2256761 C1, 2004.

Claims

1. A drilling rig comprising a rotator mounted movably on a guide column with a feed drive including a friction pulley and a flexible element covering a friction pulley having a working and idle branch connected to a tension device, characterized in that the guide column is made in the form of telescopically mating parts - racks and cases, at the ends of which blocks are installed, the end of the working branch is fixed on the rack so that the working branch, enveloping the lower and upper blocks in series, is rewound through the friction pulley, and the tensioner is mounted on the rack.

2. The drilling rig according to claim 1, characterized in that the rack and body are equipped with a device that excludes their relative mutual rotation.

3. The drilling rig according to claim 1, characterized in that the stand and body are equipped with a device that makes it possible to fix their relative longitudinal movement.

4. The drilling rig according to claim 1, characterized in that the casing is equipped with a device that makes it possible to fix the longitudinal movement of the rotator.