Реферат: Бурильные машины. Проходческие комбайны. Очистные и проходческие комплексы и агрегаты

В переводе с латинского перфоратор означает пробивать, прокалывать, пробуривать. На сегодняшний день к перфораторам относят бурильные машины для бурения шпуров и скважин в породах выше средней крепости (f > 8) ударным, ударно-вращательным и вращательно-ударным способами.

По способу применения перфораторы можно подразделить на переносные, телескопные и колонковые (бурильные головки). Переносные перфораторы (более раннее название - руч­ные) в свою очередь по массе можно разделить на легкие - до 18 кг, средние - 18...25 кг и тя­желые - более 25 кг. В горной промышленности в основном нашли применение средние и тя­желые переносные перфораторы, которые работают с пневмоподдержек или других установочно-подающих устройств. Без вспомогательных устройств переносными перфораторами можно бурить шпуры сверху вниз (при проходке стволов шахт).

Телескопные перфораторы предназначены для бурения восстающих шпуров снизу вверх при проходке восстающих выработок или шпуров под анкерную крепь. Подача перфора­тора на забой осуществляется специальным податчиком (телескопом).

Колонковые перфораторы в том конструктивном исполнении, в котором они применя­лись ранее, а настоящее время не используются. Их заменили бурильные головки.

По роду используемой энергии перфораторы подразделяются на пневматические, гид­равлические и электрические. Электрические перфораторы в горной промышленности пока не нашли применения.

По способу распределения энергоносителя перфораторы можно разделить на три груп­пы: клапанные, золотниковые и бесклапанные, когда распределение энергоносителя произво­дит сам поршень-ударник.

По конструкции механизма поворота бура перфораторы можно разделить на две груп­пы: с автоматическим зависимым и независимым вращением буровой штанги.

По способу очистки шпура от бурового шлама различают перфораторы: с осевой или боковой промывкой шпура водой; с отсосом пыли и с продувкой шпура сжатым воздухом. По­следний способ очистки шпура от буровой мелочи санитарными нормами запрещен к исполь­зованию в подземных условиях. Однако может быть применен в тех условиях, где невозможно использовать воду (в зоне вечной мерзлоты) или в конце бурения для очистки шпура от буро­вого шлама и более полного использования глубины шпура.

1.3.1. Переносные перфораторы

Устройство переносного пневматического перфоратора рассмотрим на примере перфоратора ПП63В. Этот перфоратор (рис. 3.7) состоит из цилиндра (корпуса) 3, передней головки 11 и крышки 1. В цилиндре возвратно-поступательно движется поршень-ударник 8. Цилиндр, передняя головка и крышка соединены между собой стяжными болтами 18 с гайкой 17.На крышке 1 имеется штуцер 20, через который подводится сжатый воздух к воздухораспределительному устройству, расположенному внутри цилиндра, а вода подводится через штуцер 21.

Рис. 3.4. Перфоратор ПП63В

Между воздухораспределительной коробкой 2 и крышкой 1 помещено устройство для поворота бура, состоящее из геликоидального стержня 6 и храпового кольца 14 с собачками 15.

Геликоидальный стержень 6 проходит через воздухораспределительную коробку 2 и гайку 7 поршня-ударника 8, входя, таким образом, внутрь последнего. В передней головке 11 помещаются разъемные шлицевая 9 и поворотная 10 буксы. Шлицы поршня-ударника 8 нахо­дятся постоянно в зацеплении с шлицами буксы 9. Букса 10 имеет шестигранное отверстие, в которое вставляется хвостовик бура 12 , удерживаемый в буксе 10 буродержателем 13.

По оси перфоратора проходит промывочная трубка 16 и входит в канал хвостовика бура на 60-70 мм. Через эту трубку вода поступает к забою шпура для очистки его от разрушенной породы.

Воздухораспределительный механизм служит для подачи сжатого воздуха в правую или левую часть цилиндра. Если сжатый воздух поступает в левую часть цилиндра, то поршень-ударник, двигаясь слева направо, совершает рабочий ход, в конце которого шток поршня- ударника наносит удар по хвостовику бура. При обратном ходе (сжатый воздух поступает в правую часть цилиндра) поршень движется по нарезкам геликоидального стержня, фиксируе­мого храповым механизмом, поворачиваясь при этом на некоторый угол. Отработанный воздух выходит через выхлопное отверстие 4 и глушитель шума от выхлопа воздуха 5.

Перфоратор оборудуется виброгасящим устройством 19 , которое выполнено в виде сварной рамы соответствующей конструкции и системы пружин.

Телескопический перфоратор (рис. 3.5) состоит из двух функциональных узлов, объединенных в единое целое: пневматического телескопического податчика 1 и перфоратора 2. Податчик представляет из себя полый цилиндр, в котором перемещается поршень 8 со штоком 9. Шток оснащен упором 10 для фиксации телескопного перфоратора на опорной поверхности. Для управления подачей на перфораторе имеется рукоятка 7 с кнопкой для сброса сжатого воздуха из телескопа.

Сам перфоратор по конструкции принципиально анало­гичен переносным перфораторам, но имеет некоторые конст­руктивные особенности, учитывающие специфику работы. Так, буродержатель заменен буксой 4, которая соединена с поворот­ной буксой и препятствует попаданию бурового шлама внутрь перфоратора. Хвостовик бура изготовляется без буртика, и глу­бину посадки хвостовика в поворотной буксе ограничивает промежуточный боек 3. Для предотвращения попадания в ствол перфоратора стекающего по буру шлама имеется постоянная продувка работающего и выключенного перфоратора осущест­вляемая но специальной трубке 6, расположенной концентрично промывочной трубке 5.

Рис. 3.5. Телескопный перфоратор ПТ48А

Для условий, где использование воды для очистки шпу­ра от буровой мелочи затруднено, разработаны и изготовляются однотелескопные и двухтелескопные (УБ2Т-С) перфораторы с пылеотсосом.

1.3.2. Погружные пневмоударники

Для бурения глубоких скважин на рудных шахтах широкое применение нашли погружные пневмоударники. По принципу работы они аналогичны переносным перфораторам, но конструктивно более просты, так как в них отсутствует встроенный механизм поворота. Пневмоударник в процессе бурения находится в скважине, что обеспечивает незначительное изменение энергии удара на буровой коронке при бурении глубоких скважин. Механизмы вращения и подачи пневмоударника вынесены в выработку. Крутящий момент, усилие подачи и энергоноситель (воздушно-водяная смесь) передаются пневмоударнику через став бурильных труб. По способу распределения энергоносителя пневмоударники обычно бывают с клапанным и бесклапанным (поршнем-ударником) распределением.

Пневмоударник (рис. 3.6) состоит из цилиндрического корпуса 2, в котором перемещается поршень-ударник 3, передней головки 8, в которую вставляется буровое долото 9 и фиксируется шпонкой 7 переходника 1. Во время холостого хода поршня-ударника воздушно-водяная смесь поступает через переходник 1 и каналы 5 в переднюю полость 6 корпуса. Из задней полости корпуса 4 в это время происходит выхлоп отработанного энергоносителя через отверстие 11. При рабочем ходе поршня-ударника впуск воздушно-водяной смеси в задную полость корпуса 4 происходит по каналам 10, а из передней полости в в это время происходит выхлоп через отверстия 11. При холостом ходе поршня-ударника после перекрытия выхлопных отверстий 11 по каналам 12 отработанная воздушно-водяная смесь вытесняется в камеру 13, в которой создается давление до 1 МПа. Это давление увеличивает ускорение и энергию удара поршня при рабочем ходе.

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Рис. 3.6. Пневмоударник ПП-105-2,2

1.3.3. 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.

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.