SU419050A3

SU419050A3 -

Info

Publication number: SU419050A3
Application number: SU1604853A
Authority: SU
Priority date: 1969-12-30
Filing date: 1970-12-30
Publication date: 1974-03-05
Also published as: ZM14970A1; ZA708724B; GB1344821A

Description

Изобретение относитс к бурению, главным образом нри добыче полезных ископаемых.The invention relates to drilling, mainly in the extraction of minerals.

Известны способы бурени , в соответствии с которыми режущему инструменту сообщают осевое давление и вращательио-ударное или только вращательное движение.Drilling methods are known, according to which axial pressure and rotator-shock or only rotational movement are reported to the cutting tool.

Предлагаемый способ бурени отличаетс от известных тем, что режущему инструменту (буровой колонке) сообщают колебательное движение вокруг его продольной оси.The proposed drilling method differs from those known in that the cutting tool (drill string) is reported to oscillate around its longitudinal axis.

На режущий ииструмент можно одновременно воздействовать ударной или вибрационной нагрузкой. Целесообразно, чтобы амилитуда колебаний, сообщаемых режущему инструменту , не превышала 22 Ч. Дл подрубки пробуренного отверсти целесообразно прекратить осевое давление на режущий инструмент и увеличить амплитуду его колебаний свыше 22 1/2°.The cutting tool can be simultaneously affected by shock or vibration. It is advisable that the amilitid of oscillations imparted to the cutting tool does not exceed 22 hours. For cutting the drilled hole, it is advisable to stop the axial pressure on the cutting tool and increase its amplitude above 22 1/2 °.

Предлагаемый способ обладает всеми преимуществами известного вращательиого или вращательио-ударного бурени и имеет дополнительное преимущество: куски породы, отбитые при предыдущем ударе, отвод тс в сторону , так что режущий инструмент всегда воздействует на новую поверхность породы, что сокращает износ режущего ииструмента.The proposed method has all the advantages of a known rotary or rotary percussion drilling and has an additional advantage: pieces of rock rejected during the previous blow are retracted to the side, so that the cutting tool always acts on the new surface of the rock, which reduces wear on the cutting tool.

На фиг. изображено бурильное устройство , примен емое в предлагаемом способе; на фиг. 2-4 - три вида режущего инструментаFIG. depicts a drilling device used in the proposed method; in fig. 2-4 - three types of cutting tools

или буровой короики; на фиг. 5 - отверстие, образованное бурильиым устройством с режущим инструментом, изображенным на фиг. 2; на фиг. 6 - подрубка пробуренного отверсти ; на фиг. 7 - конец бурильного устройства с ударным узлом, вид сбоку; на фиг. 8 - то же, вид сверху; на фиг. 9 - конец бурильного устройства с колебательным узлом, вид сбоку; на фиг. 10 - то же, вид сверху; наor drill coroic; in fig. 5 shows a hole formed by a drilling device with a cutting tool shown in FIG. 2; in fig. 6 - hemming of the drilled hole; in fig. 7 - the end of the drilling device with a shock unit, side view; in fig. 8 - the same, top view; in fig. 9 - end of the drilling device with an oscillatory unit, side view; in fig. 10 - the same, top view; on

фиг. И - схема гидравлической системы бурильного устройства.FIG. And - diagram of the hydraulic system of the drilling device.

Бурильное устройство, примен емое в предлагаемом способе, предназначено дл бурени или вырубки породы, например, при разработке месторождени полезных ископаемых. Устройство состоит из основани 1, которое может приводитьс в движеиие собственным или посторонним двигателем, источника энергии 2, стрелы 3, смонтированной над основанием 1 и источииком энергии 2, колебательного узла 4 на одном конце стрелы 3, ударного узла 5 на другом конце стрелы 3, буровой штанги 6 и режущего инструмента (коронки) 7, прикрепленного к буровой штанге 6.The drilling device used in the proposed method is intended for drilling or cutting rock, for example, in the development of a mineral deposit. The device consists of a base 1, which can be driven by its own or an external motor, energy source 2, boom 3 mounted above base 1 and energy source 2, oscillatory unit 4 at one end of boom 3, impact unit 5 at the other end of boom 3, drill rod 6 and cutting tools (crowns) 7 attached to the drill rod 6.

Колебательный узел 4 установлен неподвижно на стреле 3, но ударный узел 5 может передвигатьс вдоль стрелы по направлению к колебательному узлу 4 и от него - при по мощи канатов и шкивов с гидравлическимThe oscillating unit 4 is fixedly mounted on the boom 3, but the impact unit 5 can move along the boom towards the oscillatory unit 4 and away from it with the help of ropes and pulleys with hydraulic

управлением.management.

Колебательный узел 4 (фиг. 9 и 10) представл ет собой обычный гидравлический привод неполноноворотного типа, ротор которого вызывает круговое движение буровой штанги 6. Привод колебательного узла 4 установлен на платформе 8, прикренлеиной к стреле 3 с помощью болтов или методом сварки, причем стрела 3 имеет решетчатую конструкнию.The oscillating unit 4 (FIGS. 9 and 10) is a conventional semi-rotary type hydraulic drive whose rotor causes circular movement of the drill rod 6. The oscillating unit 4 is mounted on a platform 8, attached to the boom 3 using bolts or a welding method, and the boom 3 has a lattice design.

С каждой стороны колебательного узла 4 имеетс нодшинник 9, укрепленный на нлатформе 8 и служаш,ий дл сн ти нагрузки с ротора привода. Бурова штанга 6 проходит через нодшинники 9, а также через трубу 10, прикрепленную к ротору привода сваркой или как-либо иначе, Труба 10 имеет внутреннее отверстие некруглого сечени , например шестиугольного, и бурова штанга имеет соответствуюш ,ую форму, так что движение колебательного узла 4 передаетс буровой штанге 6. Труба 10 имеет деталь И, св занную с уиором 12 на нрилегаюшем нодшиннике 9 так, что .можно прекратить колебательное движение ротора привода и штанги 6.On each side of the oscillating unit 4 there is a node 9, fastened on the platform 8 and serves to relieve the load from the rotor of the drive. The drill rod 6 passes through the nodes 9, as well as through the pipe 10 attached to the drive rotor by welding or otherwise. The pipe 10 has an internal opening of a non-circular cross section, such as a hexagonal, and the drill rod has a corresponding, so-called movement, so that the oscillating unit 4 is transmitted to the drill rod 6. The pipe 10 has a detail AND associated with the wire 12 on the adjacent shaft 9 so that it is possible to stop the oscillatory movement of the drive rotor and the rod 6.

С другого конца бурова штанга 6 входит в муфту 13 (фиг. 7) удариого узла о так, что она подвергаетс воздействию норшневого .молотка 14, который приводитс в действие от гидравлического двигател 15. Поршневой молоток может приводитьс в действие кулачком с пружиной, при этом последний работает от гидравлического двигател 15.At the other end of the drill rod 6 enters the sleeve 13 (FIG. 7) of the impact unit so that it is exposed to a norsing hammer 14, which is driven by a hydraulic motor 15. A piston hammer can be driven by a cam with a spring, the latter is powered by a hydraulic engine 15.

Ударный узел 5 смонтирован на нлатформе 16, скольз ш,ей вдоль стрелы 3, дл чего нлатфор .ма 16 имеет кромки 17, захватываюшие но бокам стрелу 3.Impact unit 5 is mounted on the platform 16, slide, along the boom 3, for which the platform 16 has edges 17, but the boom 3 is gripping on the sides.

Платформа 16 или стрела 3 могут и.меть ролики или подобное устройство дл обеспечени их взаимного перемегцени .Platform 16 or boom 3 may also have rollers or the like to ensure their mutual re-megazan.

Платформа 16 имеет прикрепленный к одному ее концу канат 18, ироход нхий вокруг враш,аюш,егос шкива 19, укрепленного на скобе 20 в конце стрелы 3. Канат 18 огибает шкив 21, укрепленный на скобе 22, установленной иа поршне гидравлического цилиндра 23 двойного действи . Затем канат идет вдоль стрелы 3, где он нрикренл етс к платформе 16 через нат жное устройство 24. С другой стороны платформы 16 прикреплепы два конца каната 25, которые проход т вдоль стрелы 3 в направлении к колебательному узлу 4. Далее канат 25 идет вокруг двух шкивов 26 (фиг. 9), укрепленных на скобах 27 стрелы 3, и затем - обратно вдоль стрелы 3 и вокруг двух других шкивов 28 (по одному с каждой стороны шкива 21), укрепленных на скобах 22 цилиндра 23. Затем канат 25 направл етс вдоль стрелы 3 снова в направлении к колебательному узлу 4, а петл каната 25 надеваетс на шкив 29, установленный на нат жном устройстве 30, нрикренленном к стреле 3.The platform 16 has a rope 18 attached to one end of it, and a nkhiy rover around a vrash, ayush, egos pulley 19 fastened to a clevis 20 at the end of the boom 3. Rope 18 bends around a pulley 21 fastened to a clevis 22 mounted on a double-acting hydraulic cylinder 23 . The rope then goes along the boom 3, where it is threaded to the platform 16 through the tensioning device 24. On the other side of the platform 16, two ends of the rope 25 are attached, which run along the boom 3 in the direction of the oscillatory node 4. Next, the rope 25 goes around two pulleys 26 (FIG. 9) fixed to the brackets 27 of the boom 3, and then back along the boom 3 and around two other pulleys 28 (one on each side of the pulley 21) fixed to the brackets 22 of the cylinder 23. Then the rope 25 is guided along the boom 3 again in the direction of the oscillatory node 4, and wearing the loop of the rope 25 It is mounted on a pulley 29 mounted on a tensioning device 30 crimped to the boom 3.

Таким образом, цилиндр 23 с одной стороны вызывает перемещение платформы 16 в нанравлении от колебательного узла 4 с помощью одного каната, а с другой стороны перемещает нлатформу 16 но нанравлению к колебательному узлу 4 с помощью двух кана10В .Thus, the cylinder 23, on the one hand, causes the platform 16 to move in direction from the oscillatory unit 4 with a single rope, and on the other hand, moves the nlatform 16 but the direction to the oscillatory unit 4 with the help of two channels 10V.

Стрела укреплена шарнирно в точке 31 так, что она может перемещатьс в вертикальное положение или в ноложение .между горизонтальным и вертикальным под действием гидравлического цилиндра 32.The boom is articulated at point 31 so that it can move to a vertical position or to a position between horizontal and vertical under the action of the hydraulic cylinder 32.

На фиг. 4 изображена кругова коронка 33 со вставками 34 из твердого сплава (карбидаFIG. 4 shows a circular crown 33 with inserts 34 of hard alloy (carbide

вольфра.ма). Эта коронка может сниматьс и прочно закренл тьс иа буровой штанге 6, а при колебании вырубает или бурит круглые отверсти .tungsten.ma). This crown can be removed and firmly fastened to the drill rod 6, and when vibrating it cuts or drills round holes.

Па фиг. 2 изображена удлиненной формыPa figs. 2 shows an elongated shape.

главна коронка 35, смонтированна на буровой штанге 6. Коронка снабжена вставками 36 из твердого снлава и имеет впереди направл ющий конус 37. Коронка может использоватьс в таком виде, или же на направл ющем конусе 37 может быть нлотно насажена кругла направл юща головка 38 со вставками 39 из твердого сплава.the main crown 35 is mounted on the drill rod 6. The crown is provided with inserts 36 made of hard metal and has a guide cone 37 in front. The crown can be used in this form, or a round guide head 38 with inserts can be gently fitted on the guide cone 37 39 of hard alloy.

Направл юща головка 38 находитс в центре главной коронки 35, котора можетThe guide head 38 is located in the center of the main crown 35, which can

иметь форму эллипса, трапеции, пр моугольника , нродолговатую или овальную фор.му. Главна коронка 38 вырубает или бурит пр моугольные отверсти , если колебани не превышают 22 1/2°.be in the shape of an ellipse, trapezium, rectangle, or a little embossed or oval shape. The main crown 38 cuts or drills rectangular holes if the oscillations do not exceed 22 1/2.

У коронки, изображенной на фиг. 3, направл юща голозка 40 находитс не в центре главной коронки 41, а смещена относительно ее центральной оси. Эта коронка работает, в основном, так же, как коронка, изображенна The crown shown in FIG. 3, the guide bush 40 is not located in the center of the main crown 41, but is offset from its central axis. This crown works, basically, just like a crown, depicted

па фиг. 2.pas figs. 2

Вставки из твердого снлава выступают над новерхностью головок.Inserts of solid metal are above the surface of the heads.

Направл юща головка служит при бурении дл создани «второго лезви перед коронкой и облегчени работы всего инструмента в цело.м. Направл ющие головки, кроме того, обеспечивают точность бурени .The guide head, when drilled, serves to create a second blade in front of the crown and to facilitate the work of the entire tool as a whole. The guide heads also provide accurate drilling.

Форма и расположение вставок завис т от твердости породы, которую предстоит бурить.The shape and location of the inserts depends on the hardness of the rock to be drilled.

Вставки, расноложеиные по окружности, лучще работают благодар колебательному круГОВО .Л1У движению режущего инструмента или коронки. Они обеспечивают посто иное выравнивание отверсти .The inserts, which are circular in circumference, work better due to the oscillating circular motion of the cutting tool or the crown. They ensure permanent hole alignment.

Вставки из карбида вольфрама или твердого сплава расиолагают таким образо.м, чтобы они обрабатывали боковые поверхности отверсти , а не часть, предварительно обработанную направл ющей головкой. Это обеспечивает полную обработку отверсти и предотвращает новреждение коронки.The inserts made of tungsten carbide or hard alloy are designed in such a way that they process the side surfaces of the hole, and not the part previously processed by the guide head. This ensures complete hole machining and prevents damage to the crown.

Вставки из карбида вольфра.ма или другого твердого материала в главной коронке имеют скругленные или конусные боковые стороны.Inserts made of tungsten carbide or other hard material in the main crown have rounded or tapered sides.

Это делаетс дл нредотвращени воз.можности застоноривани из-за нротивоположно направленных ударов.This is done to prevent the possibility of stoning due to opposite blows.

На фиг. 5 и 6 изображены отверсти , пробуренные коронкой, изображеииой иа фиг. 2.FIG. 5 and 6 show holes drilled by a crown, fig. 2

Если коронка совершает колебани иод угломIf the crown oscillates with an angle

22 1/2°, направл юща головка 38 пробуривает круглое отверстие 42, а коронка 35 - отверстие 43 пр моугольного сечени . При этом бурова и1танга б подвергаетс вибрапионному , ударному действию или осевому давлепию.22 1/2 °, the guide head 38 drills a round hole 42, and the crown 35 a hole 43 of rectangular cross section. At the same time, the sturgeon and the yoke b are subjected to vibratory, shock or axial pressure.

Если величитта амплитуды качени инструмента превышает 22 1/2°, тогда главна коронка 35 вырубает отверстие «бабочку или, если колебани достаточные, - круглое отверстие 44.If the magnitude of the rolling tool amplitude exceeds 22 1/2 °, then the main crown 35 cuts the hole of the butterfly or, if the oscillations are sufficient, a round hole 44.

Если колебани производ тс с увеличенной амплитудой в течение максимального поворота на 90°, то вырубаетс отверстие большего диаметра, эквивалетттного большей осп главной коронки 35. При работе с более твердыми породами, где пли.тен етс удаоное действие , осевое движение инструмента или коронки вперед и назад обеспечиваетс без давлени вперед ппи подрубке. Это делаетс дл того, чтобы боковые лезви располагались правильно дл облегчени вырубки.If the oscillations are made with an increased amplitude during a maximum rotation of 90 °, then a hole of a larger diameter, equivalent to a larger pock of the main crown 35, is cut. When working with harder rocks, where the plutonic action or axial movement of the tool or crown is advanced and back is provided without pressure forward. This is done so that the side blades are positioned correctly to facilitate cutting.

Колебание иттструмента или коронки при бурении означает, что вставки из твепдого металла непрерывно воздействуют па свежую поверхность породы, благодар чему удаетс избежать затупл ющего действи породы и, следовательно, увеличить срок службы инструмеита или коронки.The oscillation of the tool or bit when drilling means that the hard metal inserts continuously affect the fresh surface of the rock, thereby avoiding the blunting effect of the rock and, consequently, increasing the service life of the tool or the bit.

Направл юща головка может вран;атьс независимо от качающегос движени главной коронки. В этом случае направл юща головка будет смонтирована на внутренней буровой штанге, имеющей свой вран ающий, ударный или вибрапионный поивод.The guide head can lie; regardless of the swinging movement of the main crown. In this case, the guide head will be mounted on the inner drill rod, which has its own lie, shock, or vibrator pion.

Направл юща головка всегда работает впереди главной.The guide head always runs in front of the main one.

Главна головка приводитс в колебательное движение, но может также подвергатьс ударному воздействию и осевому давлению, которые могут при желании прилагатьс к направл юигей головке.The head is oscillating, but it can also be subjected to shock and axial pressure, which can, if desired, be applied to the direction of the head.

Направл ютца головка может быть выдвинута на любое рассто ние вперед но отноптению к главной головке.The guide head can be pushed forward at any distance from the main head.

Вышеописаниое бурилыюе устройство может примен тьс также при разработке жильных или нластовых месторождений, как и при обычном бурении с подрубкой и выравгтив нием отверсти .The drilling device described above can also be used in the development of vein or nlast deposits, as well as in conventional hole cutting and hole drilling.

Гидравлическа система управлени (фиг. 11) содержит бак 45 с жидкостью, котора под действием насоса 46 подаетс но трубам или шлангам к первой части системы: предохранительному клапану 47, клапану 48, регулируюш ,ему поток жидкости, контрольному кланану 49 и двигателю 15 дюлотка. С этой частью системы соединен манометр 50, а клапан 48, регулирующий поток жидкости, определ ет скорость двигател 15 и, следовательно , ударную силу, воздействующую на буровую штангу 6. Втора часть системы содержит предохранительиый клапан 51, клапан 52, регулирующий поток жидкости Е, контрольный клапан 53 колебательного узла 4,клапан 54, определ ющий направление движени двигател 55 пт1нвода. ппечохпанительнг тй клапан 56. расположенный лтежду нриводом и клапаном 57, и манометр 58, соединенный с этой частью сттстел1Ы.The hydraulic control system (Fig. 11) contains a liquid tank 45, which, by the action of a pump 46, is supplied to pipes or hoses to the first part of the system: a safety valve 47, a valve 48, which regulates the fluid flow, a control clan 49 and a 15-cylinder engine. A pressure gauge 50 is connected to this part of the system, and a valve 48 regulating the flow of fluid determines the speed of the engine 15 and, therefore, the impact force acting on the drill rod 6. The second part of the system contains a safety valve 51, a valve 52 regulating the flow of fluid E, the control valve 53 of the oscillating unit 4, the valve 54, which determines the direction of movement of the 55 55 engine. A valve 56 is located on the side of the drive with a valve and a valve 57, and a pressure gauge 58 connected to this part of the body.

Регулипующий поток жидкости клапан 52 сообнтаетс с контрольным клапаном 59, св занчыл через клапан 60 с цилиндром 32, унравл юпитм положением стрелы 3, и через редукционньтй клапан 61 и обратный клапан 62 - с лтанометг о4 63 н цилиндром 23, управлптон1 ,нм двнженн ми каретки 16.The fluid flow regulating valve 52 communicates with the control valve 59, connected through valve 60 to cylinder 32, adjusted the position of the boom 3, and through reduction valve 61 and non-return valve 62 - from valve o4 63 to cylinder 23, control 1, nm of the carriage sixteen.

Насос 46 приводитс в действие, и цилиндрPump 46 is driven and cylinder

23, колебательный узел 4 и двигатель 15 молотка привод5ттс в действие гидравлически под управление г клапанов 48 и 52, регулиру;о1них поток так. что бурова штанга 6 движетс по направлению к новерхности породы,23, the oscillating unit 4 and the engine 15 of the hammer are driven hydraulically under the control of the valves 48 and 52, regulating their flow so. that the drill string 6 is moving towards the surface of the rock,

одновремепно подверга сь колебательному и осевому удартюму действн м.at the same time subject to oscillatory and axial accentuation of real.

Бурова Н1танга н вырубной инструмент или головка легко отвод тс назад по окончании опеоании.Burov Ntanga cutting tool or head is easily retracted at the end of the operation.

Бурова нттанга пола , как это обычно делаетс дл пропускани потока воздуха, удал ющего буровую мелочь, при этом буровые головки соответствующие отверсти дл воз.духа.A floor drill, as is usually done for air flow, which removes drilling fines, while the drill heads have corresponding air holes.

Головка может состо ть только из главной головки без наконечника, т. е. она может состо ть только одной из вышеупом нутых оделей продолговатой без направл юптей головки и наконечника дл нее.The head can consist only of the main head without a tip, i.e. it can consist of only one of the above-mentioned patterns of an elongated head without a direction and a tip for it.

Предмет изобретени Subject invention

. Способ . в соответствии с котопымн на режущий П1стр мент создают осевое. Way in accordance with the coopymn on the cutting P1str ment create an axial

давление, о т л н ч а ю щ и и с тем, что режуптему ннстрлЛенту сообтцают колебательноеpressure, about t of l of a nch yu and also with the fact that rezuptemu nnstrlentu sobttsayut oscillating

движенне его продольной оси.moving its longitudinal axis.

2.Способ по п. 1. от л ич а ю нт и и с тем. что на режун.1ий инструмент одновременно2. The method according to claim 1. from l ich and you nnt and and so. what is the cutting tool

воздействуют ударной или вибрационной нагрузкой .affected by shock or vibration.

3.Способ по пп. 1 и 2. отличаю щ и и с тем. что a плптyдa колебаний, сообщаемых режунтему иистру тенту, не превышает 22 1/2°.3. Method according to paragraphs. 1 and 2. I distinguish n and in order. that a plptuda of oscillations reported to the rezuntem and his awning does not exceed 22 1/2 °.

4. Способ по пп. 1 п 2. отличающийс тем. что дл подрубки пробуренного отверсти прекраптают осевое давление на режупинг инструмент и увеличивают амплитуду его колебаний свыше 22 /2°.4. The method according to paragraphs. 1 p. 2. different in that. that for cutting the hole drilled, the axial pressure on the cutting tool is ceased and the amplitude of its oscillations is increased above 22/2 °.

jX «2 jX "2

22

Фиг.$ 21 25Fig. $ 21 25