Шахтные бурильные установки

Шахтные бурильные установки предназначены для бурения шпуров в породах различной крепости при проведении горных выработок, строительстве тоннелей, а также при ведении очистных работ в рудниках.

Шпуры бурят вдоль оси выработки, в кровлю, бока и почву выработки. Бурильные установки полностью механизируют процесс бурения, улучшают санитарно-гигиенические условия работы и частично механизируют процессы заряжания шпуров и крепления выработки.

Разновидности бурильных установок

Бурильные установки разделяют на фронтальные и радиально-фронтальные. Фронтальными установками шпуры бурятся только вдоль оси выработки, радиально-фронтальными — вдоль оси выработки и перпендикулярно к ней.

По типу бурильных головок бурильные установки подразделяют на оборудованные бурильными головками вращательного (f < 8), вращательно-ударного (f = 8-14) и ударно-вращательного (f = 12-20 и более) действия.

Кроме того все бурильные установки подразделяют по роду потребляемой энергии:

• на пневматические,
• электрические,
• комбинированные;
• по типу ходовой части: пневмошинные колесно-рельсовые и гусеничные, а также по числу бурильных головок.

Устройство шахтной бурильной установки

Шахтная бурильная установка (рис. 1.11) состоит из следующих основных сборочных единиц:

• бурильной головки 3 с по датчиком 7,
• манипулятора 2,
• рамы с ходовой частью 4,
• привода б,
• пульта и системы, управления 5.

Податчики

Податчики предназначены для перемещения бурильных головок совместно с буровым инструментом с рациональным осевым усилием подачи на забой во время бурения шпуров и возврата их в исходное положение после окончания бурения.

Различают податчики постоянной длины, применяемые на бурильных установках фронтального и радиально-фронтального типов, когда линейные размеры выработки превышают длину податчика, и телескопические податчики, которыми обуривают забой выработки с полной раздвижностью податчика, а кровлю и боковые стенки — укороченными шпурами с помощью сложенного податчика.

В конструктивном плане податчики могут быть винтовыми, цепными, канатными и канатно-поршневыми. По типу привода различают податчики с приводом от двигателя и от цилиндра, по применяемой энергии — пневматические и гидравлические.

Характеристики податчиков

Податчики характеризуются следующими основными параметрами:

• длиной подачи 2—4,5 м;
• усилием подачи 1,5—20 кН;
• массой 30—850 кг (обычно 350 кг);
• скоростью подачи бурильной головки при бурении до 0,3 м/с,
• при обратном ходе — от 0,2 до 0,4 м/с.

Конструкции податчиков

В качестве примера рассмотрим некоторые наиболее характерные конструкции податчиков и принцип их работы. На рис. 1.12, а представлена схема винтового податчика постоянной длины.

• Податчик состоит из рамы 6, верхняя часть которой служит направляющей для салазок 5 бурильной головки 4.
• Внутри рамы в подшипниковых опорах 2 размещен винт 5, имеющий привод I.
• При вращении винта гайка 10, находящаяся в постоянном зацеплении с винтом и соединенная с салазками, обеспечивает поступательное движение бурильной головки на забой и обратный ход после окончания бурения шпура.
• Винт податчика выполняется с трапециевидной многозаходной несамотормозящейся резьбой.
• Рамы податчиков выполняются сварными из стального проката. Фирмы «Атлас Копко» (Швеция) и «ГарднерДенвер» (США) начали применять рамы податчиков из прессованных алюминиевых сплавов.
• Для сохранения прямолинейности буровой штанги в процессе бурения устанавливается неподвижный люнет 8, а при длине штанги более 5 м — подвижный люнет 7.
• В передней части рамы имеется упор 9, обеспечивающий фиксацию по датчика на забое выработки.

Телескопического податчик

Одна из конструкций телескопического податчика показана на рис. 1.12, б.

• Податчик состоит из нижней рамы 5 с винтом 3 и верхней рамы 8 с винтом 7.
• Винт 3, вращаясь с помощью привода 6, передает через шестерни 4 и 2 вращение винту 7.
• При вращении винта 3 возможны два варианта работы шестерни 4: или она не вращается (как указано на рисунке) и перемещается вдоль этого винта, вызывая перемещение верхней рамы 8 с бурильной головкой 1 относительно нижней рамы 5, или при сложенном податчике шестерни 4 вращается и через шестерню 2, винт 7 и гайку 9 вызывает движение бурильной головки по направляющей верхней рамы 8.

Манипулятор бурильных установок

Важный элемент бурильной установки — манипулятор, который предназначен для перемещения бурильной головки с податчиком в пространстве и ее фиксации в нужных точках для бурения шпуров.

К манипуляторам предъявляются следующие требования:

• высокие скорости перемещения;
• надежное закрепление бурильной головки в положении для бурения;
• обеспечение автоматического сохранения параллельности податчика в процессе манипуляций;
• возможность бурения наклонных шпуров под различными углами, определяемыми технологическими требованиями, и оконтуривающих шпуров с минимальными углами наклона (до 5°) к оси выработки.

Телескопический манипулятор

Рассмотрим конструкцию телескопического манипулятора УТМ-5 (рис. 1.13), применяемого на бурильных установках типоразмера УБШ-5.

Он состоит из опорного кронштейна 7, раздвижной рукояти 4, имеющей ход выдвижения 2 м, позиционера 5, направляющей рамы 6, цилиндров подъема стрелы 3 и поворота 7, устройства 2, обеспечивающего параллельность движения.

На рис. 1.13 показаны углы перемещения стрелы, позволяющие обуривать забой высотой 7,2 м и шириной до 7,3 м.

• На конце выдвижной части рукояти крепится позиционер 5, соединяющий рукоять 4 с направляющей рамой 6 податчика.
• На позиционере установлены цилиндры поворота направляющей рамы в горизонтальной и вертикальной плоскостях, а также механизм вращения для поворота бурильной машины на 180° относительно оси выработки, что обеспечивает бурение шпуров около почвы с минимальным наклоном в горизонтальной плоскости.

Основные параметры шахтных бурильных  установок

Основные параметры установок бурильных шахтных приведены в табл. 1.7.

Бурильные установки УБШ-121 (УБШ101), БК-2П, 2УБН-2П (УБШ208), СБКН-2М (УБШ207) относятся к малогабаритным.

Самой легкой из шахтных бурильных установок на пневмошинном ходу является установка УБШ-121, которая может применяться с малогабаритными погрузочно-транспортными машинами ПД-2 и ПД-3.

Преимущество установки — надвиг бурильных головок (перфораторов ПК60А) на забой при бурении. В этом случае установка имеет длину 7 м.

При транспортировании бурильные головки совместно с манипуляторами сдвигаются назад и длина установки составляет 4,75 м.

Установка БУР-2Б

Установка БУР-2Б на колесно-рельсовом ходу также имеет надвиг манипуляторов с бурильными головками БГА-1М на забой и снабжена площадкой для размещения в ней взрывника при заряжании шпуров.

Установка имеет захват, поддерживающий верхняки при креплении выработки.

УБШ-532Д (УБШ-501)

Для проведения выработок большой площади сечения (тоннелей, камер), а также для работы в очистных забоях при камерно-столбовой системе разработки применяется установка высокой энерговооруженности УБШ-532Д (УБШ-501).

Она оснащена тремя пневматическими бурильными головками и тремя телескопными манипуляторами, установленными на пневмошинном шасси с шарнирно-сочлененной рамой и дизельным приводом хода.

УБШ-322ДГ (УБШ-315)

Шахтная бурильная установка УБШ-322ДГ (УБШ-315) гидравлическая. Установка может эксплуатироваться при температуре до -26°С.

Она имеет две гидравлические бурильные головки и два манипулятора, которые установлены на пневмошинном шасси, аналогичном по конструкции шасси установки УБШ-532Д. Установка имеет две маслостанции с электроприводом, для питания которого служит кабельный барабан с запасом кабеля 100 м.

Зарубежными фирмами, производящими шахтные бурильные установки, являются: «Атлас Копко» и «Линден Алимак» (Швеция), «Ингерсол Рэнд» и «Гарднер Денвер» (США), «Тамрок» (Финляндия), ЗИГ (Швейцария), «Болер» (Австрия), «Секома» (Франция), «Фуракава» (Япония). Установки гидрофицированы.

В качестве бурильных головок используют гидровращатели, пневматические и гидравлические перфораторы, Ходовое оборудование может быть пневмошинным, гусеничным и колесно-рельсовым.

Все отечественные и зарубежные шахтные бурильные установки, имеющие пневмошинное, гусеничное и колесно-рельсовое ходовое оборудование, являются самоходными.

Видео — Буровой станок Sandvik DR410i