Бурильные машины. Проходческие комбайны. Очистные и проходческие комплексы и агрегаты (стр. 3 из 7)
 Рис. 3.18. Переносная бурильная установка УПБ1А |
| 1 9 |
Распорные колонки на сегодняшний день используются в основном для установки буровых станков НКРЮОМА с погружным пневмоударником. Распорная колонна представляет собой трубу с винтовым распором в кровлю и почву выработки. По стойке перемещается кронштейн, который крепится на стойке в нужном положении хомутом. На трубчатом кронштейне также хомутом крепится сам буровой станок.
1.3.4. Бурильные головки
Колонковые перфораторы, поскольку предназначались не только для бурения шпуров, но и небольших скважин, были более мощными и тяжелыми машинами, чем переносные перфораторы. Они требовали значительных усилий подачи, и бурение ими с рук было невозможно, поэтому их устанавливали на специальные салазки автоподатчиков, которые в свою очередь устанавливались на специальных винтовых распорных колонках, что и определило первоначальное название данного класса перфораторов.
Широкое применение на шахтах самоходной техники привело к тому, что колонковые перфораторы получили распространение на шахтных буровых установках и стали называться "бурильная головка". Отличительной особенностью буровых головок является наличие независимого вращения бура.
Принципиальная схема вращательно-ударной бурильной головки приведена на рис. 3.20. Сжатый воздух от крана управления через штуцер 27, трубку 2, полость 25, каналы задней буксы 4 и продольные каналы цилиндра 6 поступает в расточку 22 передней буксы 7, откуда через проточку на штоке ударника подается в камеру обратного хода 22. В камеру прямого хода 14 воздух проходит через каналы задней буксы 4 и проточку 5 на хвостовике поршня- ударника. Выхлоп сжатого воздуха производится через выхлопное отверстие 13. Ударный механизм закрыт кожухом, который снижает уровень шума. При увеличении усилия подачи амортизатор 3 сжимается, и выпускной клапан 16 открывается полностью.
Вращатель состоит из пневматического шестереночного двигателя 7, трех пар зубчатых колес, передающих через шпиндель 8 крутящий момент хвостовику 10. Мощность пневмодвигателя 1,2 кВт. Вода в бур подается через сальниковую муфту 9.
 |
В настоящее время широкое применение находят гидравлические бурильные головки (гидравлические перфораторы). Это практически новый класс машин для вращательно-ударного и ударно-вращательного бурения шпуров и скважин в крепких породах. Серийное производство гидравлических бурильных головок начинается с 1970 г. В России разработка конструкций гидравлических бурильных головок велась Кузнецким машиностроительным заводом совместно с Карагандинским политехническим институтом. Серийное изготовление гидравлических бурильных головок требует значительно более высокого технического уровня производственной базы и, следовательно, больших капитальных затрат. Отсутствие производственной базы и финансирования сдерживает организацию серийного производства гидроперфораторов в России. Зарубежные фирмы, производящие буровую технику, почти все уже не-сколько десятилетий серийно изготавливают гидроперфораторы.
Конструктивная схема гидравлической бурильной головки приведена на рис. 3.21. В корпусе бурильной головки совершает возвратно-поступательное движение поршень-ударник 11, который при рабочем ходе наносит удар по хвостовику 1, имеющему внутреннюю резьбу для соединения с буровой штангой. Уплотнения 8 предотвращают утечку масла из ударного механизма. Управление потоком рабочей жидкости осуществляется золотником 12. Регулировка длины хода поршня-ударника осуществляется поворотом пробки 9, которая открывает один из трех каналов 10, подводящих рабочую жидкость из цилиндра к камере переключения золотника 12. Вращение бура осуществляет гидродвигатель 14 через муфту 25, зубчатые колеса 16,4 и патрон 3. Бурильная головка оснащена гидравлическим амортизатором, защищающим механизмы перфоратора от воздействия возвращающихся по буровой штанге ударных волн. Отраженные ударные импульсы воздействуют на упорную втулку 5 и подпятник 6, вытесняя рабочую жидкость из полости 7 в аккумулятор 13. Аккумулятор 13, заполненный азотом под давлением 11 МПа, сглаживает пульсации рабочей жидкости в напорной магистрали. Для защиты ударного механизма от загрязнения и для его охлаждения в переднюю часть бурильной головки подается насыщенный маслом сжатый воздух под давлением 0,2 МПа, который выходит в атмосферу через отверстие 17. Для удаления из шпура буровой мелочи в хвостовик через муфту боковой промывки 2 подают воду под давлением 0,6 Мпа.
Рис. 3.21. Конструктивная схема гидравлического перфоратора фирмы «Атлас Копко» (Швеция)
Гидроперфораторы имеют целый ряд преимуществ перед пневматическими перфораторами:
1) повышается в 1,5-2 раза скорость бурения за счет увеличения энергии удара (при равных габаритных размерах и массе давление энергоносителя современного гидроперфоратора 15-25 MПa);
2) уменьшаются в 3-5 раз удельные энергозатраты;
3) увеличивается стойкость бурового инструмента за счет формирования гидроударником более рационального ударного импульса;
4) повышается в 3-4 раза КПД передачи энергии (системы насос- гидроударник по сравнению с системой компрессор-пневмоударник);
5) уменьшается уровень шума в забое на 5-15 % за счет отсутствия выхлопа отработанного воздуха;
6) появляется возможность автоматического обеспечения оптимальных режимов бурения в горных породах с различными физико-механическими свойствами за счет регулирования энергии удара, частоты ударов, частоты вращения и усилия подачи буровой штанги; отсутствие масляного аэрозоля в забое выработки, что улучшает санитарно-гигиенические условия и видимость в забое.
Внедрение на рудниках гидравлического бурового оборудования влечет за собой значительное увеличение первоначальных затрат, но они довольно быстро окупятся за счет высокой производительности бурения и экономии энергии.
1.4. Шахтные бурильные установки
Шахтные бурильные установки нашли широкое применение в горнорудной, угольной и строительной отраслях промышленности для бурения шпуров в породах различной крепости при проходке выработок и добыче полезных ископаемых со шпуровым взрыванием массива горной породы, Шахтные бурильные установки полностью механизируют технологический процесс бурения шпуров.
К шахтным бурильным установкам предъявляются следующие требования: они должны полностью обуривать всю площадь забоя, быть простыми в управлении, быть транспортабельными по выработкам, отвечать требованиям техники безопасности и санитарным нормам по пыли, шуму, освещенности забоя и вибрации, быть во взрывобезопасном исполнении при работе в угольных шахтах.
Шахтная бурильная установка (рис. 3.25) состоит из следующих основных функциональных узлов: бурильной головки 7, податчнка 2, манипулятора 3, пульта управления 4, верхних тележек 5 и гусеничного хода 6. Производители шахтных бурильных установок обычно стремятся унифицировать присоединительные элементы основных функциональных узлов различного конструктивного исполнения, что значительно расширяет область применения конкретного типоразмера буровой установки.
Рис. 3.25. Шахтная бурильная установка СБУ-2М
Габаритные параметры шахтных бурильных установок зависят от размеров проводимых горных выработок и определяются типоразмерным рядом, установленным соответствующим ГОСТом. ГОСТ регламентирует шесть типоразмеров бурильных установок с зоной бурения от 2x2,2 м до 10x9,4 м. Первые три типоразмера шахтных буровых установок применяют обычно при проведении подготовительных выработок, а три последних применяют на очистных работах в рудных шахтах, при строительстве железнодорожных и гидротехнических тоннелей.
Буровые станки для бурения глубоких скважин получили широкое распространение при подземной добыче полезных ископаемых. При подземной добыче более половины всей добываемой руды в странах СНГ отделяется от массива с помощью скважинных зарядов. На рудных шахтах буровые станки используются не только для бурения взрывных скважин на очистных работах, но и для бурения различных технологических скважин (дренажных, вентиляционных, для транспортирования закладочного материала и др.).
Буровые станки применяются также для бурения скважин различного назначения и технологических выработок на угольных шахтах. Специфика горно-геологических и горнотехнологических условий угольных шахт требует использования принципиально отличных по конструкции буровых станков.
1.5.1. Станки для бурения скважин на рудных шахтах
Буровые станки можно классифицировать по типу механизма перемещения: несамоходные и самоходные, которые, в свою очередь, можно подразделить на пневмоколесные и гусеничные.