Установочно-подающие механизмы для переносных перфораторов

  Для облегчения труда бурильщика и интенсификации процесса бурения шпуров применяют пневмоподдержки и переносные бурильные установки. Производительное бурение шпуров по крепким породам требует создание осевого усилия до 1200 Н, что бурильщику физически невозможно реализовать. Пневмоподдержки и предназначены для подачи переносных перфораторов и поддержания их на определенной высоте забоя при бурении горизонтальных и наклонных шпуров в горных породах.

  Пневматическая поддержка с подвижным штоком (рис. 3.17) при бурении шпура упирается в почву выработки упором, а на выдвижном штоке имеется держатель, к которому крепится перфоратор 1 с буровой штангой 2. При подаче сжатого воздуха в пневмоцилиндр поддержки она начнет раздвигаться с осевым усилием Рос. На оси держателя перфоратора усилие раздвижки пневмоподдержки разложится на вертикальную и горизонтальную составляющие. Вертикальная составляющая будет компенсировать силу веса перфоратора, а горизонтальная составляющая вместе с усилием бурильщика будут создавать усилие подачи перфоратора на забой. По мере бурения шпура пнвмоподдержка будет раздвигаться, а угол ее наклона а уменьшаться (положение П), что приведет к увеличению усилия подачи и уменьшению вертикальной силы.

  Пневмоподдержки конструктивно могут быть выполнены с подвижным штоком или с подвижным корпусом пневмоцилиндра и иметь одинарную или телескопическую раздвижность. Поддержки с телескопической раздвижностью более компактны и имеют больший ход раздвижности. Пневмоподдержки могут быть также реверсивными и нереверсивными. Под-держки с одинарной раздвижностью, выдвижным корпусом и реверсивные изготавливает Екатеринбургский завод горноспасательного оборудования, а телескопические пневмоподдержки (УБТУ-1) - ОАО АК «Туламашзавод». Поддержки УБТУ-1 дают возможность бурить и восстающие шпуры.

Облегчает труд бурильщика и переносная бурильная установка УПБ-1А (рис. 3.18). Эта установка состоит из трубчатой рамы 3, по которой перемещаются ползуны 7 канатно-поршневого податчика 5. В нижней части рамы находится удлинитель 6 с опорной пятой. В верхней части рамы имеется пневмоцилиндр 2, шток которого осуществляет распор рамы в кровлю и почву выработки. К ползунам 7 крепится кронштейн с канатно-поршневым податчи- ком и перфоратором 1. Перемещение кронштейна с податчиком по раме производится лебедкой 8. На заднем фланце податчика установлен пульт управления 9 перфоратором и податчиком. В передней части податчика установлен люнет 4 для центрирования буровой штанги.

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.

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.