RU2494213C2

RU2494213C2 - Machine for underground well drilling

Info

Publication number: RU2494213C2
Application number: RU2010144731/03A
Authority: RU
Inventors: Иван Николаевич Присяжнюк; Сергей Владимирович Цивилев; Анатолий Васильевич Яковенко
Original assignee: Иван Николаевич Присяжнюк
Priority date: 2010-11-01
Filing date: 2010-11-01
Publication date: 2013-09-27
Also published as: RU2010144731A

Abstract

FIELD: mining.

SUBSTANCE: machine comprises a bearing frame, a drilling head within a hydromotor, a cylindrical reducer and a pressing cartridge; hydraulic cylinders of head and drilling tool feed along guides, a fixed pressing cartridge and a device of frame rotation in the vertical plane. The machine design comprises pipe oil lines - movable and fixed, which produce telescopic connections between each other, and movable hydraulic blocks, which are connected by traction rods with the body of the cylindrical reducer, and with oil line sleeves with the hydromotor and the pressing cartridge of the head.

EFFECT: higher efficiency of underground well drilling due to higher compactness of machine placement in a mine and increased duration of operation of its oil-driven equipment.

5 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области буровой техники и может быть использовано для проходки скважин различного назначения на подземных горных работах.The present invention relates to the field of drilling equipment and can be used for sinking wells for various purposes in underground mining.

Известен буровой станок СБГ-200 (см. в книге - Машины и инструмент для бурения скважин в угольных шахтах. / Сафохин М.С., Катанов Б.А. и др. М: Недра, 1972, стр.31-34, рис.16, 17), который содержит вращатель в составе: гидродвигатель, зубчатый редуктор и шлицевой вал; две зубчатые передачи и два зажимных патрона, попеременно приводимых в сцепление с буровым ставом; четыре гидроцилиндра подачи бурового инструмента; траверсу с зацепленными на ней консольно направляющими и две распорные стойки. Гидродвигатель, зубчатый редуктор, шлицевой вал и гидроцилиндры подачи расположены на траверсе, которая устанавливается в нужном положении по высоте на распорных стойках при помощи подъемного механизма. Гидроцилиндры, работая попарно, обеспечивают непрерывную подачу вращающегося бурового става. Станок содержит также дистанционный пульт управления и гибкие маслопроводные рукава высокого давления, соединяющие исполнительные узлы и механизмы с маслостанцией.The well-known drill rig SBG-200 (see. In the book - Machines and tools for drilling wells in coal mines. / Safokhin MS, Katanov B.A. et al. M: Nedra, 1972, pp. 31-34, rice .16, 17), which contains a rotator consisting of: a hydraulic motor, a gear reducer and a splined shaft; two gears and two chucks alternately engaged with the drill stand; four hydraulic cylinders for drilling tool feed; traverse with cantilever guides engaged on it and two spacers. The hydraulic motor, gear reducer, spline shaft and feed hydraulic cylinders are located on the traverse, which is installed in the desired height position on the struts using a lifting mechanism. Hydraulic cylinders, working in pairs, provide a continuous supply of a rotating drill stand. The machine also contains a remote control panel and flexible oil-conducting high-pressure hoses connecting the actuating units and mechanisms with the oil station.

Недостатком этого бурового станка является сложность конструкции и недостаточная надежность работы. Это следует из того, что станок содержит шлицевой вал - изделие, сложное и дорогое в изготовлении; три зубчатые передачи - две из них расположены параллельно; четыре гидроцилиндра подачи, из которых два на протяжении всего цикла работают вхолостую, а консольность направляющих снижает устойчивость процесса бурения, вызывает вибрацию и способствует уводке скважины в сторону от заданного направления. Кроме того, станок ничем не защищен от попадания воды с буровым шламом из скважины на исполнительные узлы и механизмы.The disadvantage of this drilling rig is the design complexity and lack of reliability. This follows from the fact that the machine contains a splined shaft - a product that is complex and expensive to manufacture; three gears - two of them are located in parallel; four feed cylinders, two of which are idle throughout the cycle, and the cantilever of the guides reduces the stability of the drilling process, causes vibration and helps to draw the well away from a given direction. In addition, the machine is in no way protected from the ingress of water with drill cuttings from the well to the actuating units and mechanisms.

Из известных технических решений наиболее близким к заявляемому объекту является станок для бурения скважин по патенту Российской Федерации №2304687 М кл. E21B 3/02, выбранный в качестве прототипа. См. также журналы: «Уголь» - №5 - 2008, с.32; «Уголь» - №12 - 2008, с.26, 27. Буровой станок содержит несущую раму из металлопроката; подвижную буровую головку в составе гидромотора, одноступенчатого цилиндрического редуктора и зажимного патрона, расположенную на цилиндрических направляющих; гидроцилиндры подачи буровой головки вместе с бурильным инструментом; неподвижный зажимной патрон, установленный на передней торцевой пластине рамы, и распорные стойки. На задний конец штанги бурового става навинчена сальниковая муфта для подачи воды в забой. На боковинах рамы закреплены конусные цапфы, которые в соединении с подшипниковыми обоймами образуют поворотное устройство, позволяющее поворачивать раму в вертикальной плоскости на требуемый угол расположения скважины.Of the known technical solutions closest to the claimed object is a machine for drilling wells according to the patent of the Russian Federation No. 2304687 M class. E21B 3/02, selected as a prototype. See also the magazines: “Coal” - No. 5 - 2008, p.32; “Coal” - No. 12 - 2008, p.26, 27. The drilling rig contains a supporting frame made of rolled metal; a movable drill head comprising a hydraulic motor, a single-stage cylindrical gearbox and a chuck, located on cylindrical guides; drill head feed cylinders along with a drilling tool; a fixed chuck mounted on the front end plate of the frame, and spacers. An stuffing box is screwed onto the rear end of the drill string to supply water to the face. Conical trunnions are fixed on the sidewalls of the frame, which, in connection with the bearing cages, form a rotary device that allows the frame to be rotated in a vertical plane to the desired angle of the well.

Станок включает в себя также дистанционный пульт управления, расположенный на маслостанции, и гибкие маслопроводные рукава высокого давления. Два рукава осуществляют подвод/отвод жидкости между гидромотором и неподвижной гидропанелью (НГП), установленной на раме станка; два рукава осуществляют подвод/отвод жидкости между подвижным зажимным патроном и НГП; один рукав дренажный - отводит жидкость от гидромотора в НГП. Гидрорукавам придана форма выпуклой дуги, возвышающейся над станком, что позволяет их подвижным концам совершать перемещения вместе с буровой головкой на величину хода подачи.The machine also includes a remote control located at the oil station, and flexible high-pressure oil-conducting hoses. Two sleeves carry out the supply / discharge of fluid between the hydraulic motor and the stationary hydraulic panel (NGP) mounted on the frame of the machine; two sleeves carry out the inlet / outlet of the fluid between the movable clamping chuck and NGP; one sleeve is drainage - removes fluid from the hydraulic motor in the oil and gas industry. The hydraulic hoses are given the shape of a convex arc towering above the machine, which allows their movable ends to move together with the drill head by the size of the feed stroke.

Недостатком известного бурового станка являются расположенные по выпуклой дуге над станком гибкие маслопроводные рукава высокого давления. Такое расположение гидрорукавов ограничивает вертикально-подъемные перемещения станка в горной выработке и мешает выполнять работу по бурению скважин. Вместе с этим перегибы подвижного конца маслопроводных рукавов с частотой движений буровой головки уменьшают продолжительность их эксплуатации.A disadvantage of the known drilling rig are flexible oil-conducting high pressure hoses located in a convex arc above the rig. This arrangement of hydraulic hoses limits the vertical-lifting movements of the machine in the mine and interferes with the work of drilling wells. Along with this, the excesses of the moving end of the oil-conducting sleeves with the frequency of movement of the drill head reduce the duration of their operation.

Техническим результатом настоящего изобретения является повышение эффективности подземного бурения скважин за счет большей компактности размещения станка в горной выработке и увеличения продолжительности эксплуатации его маслопроводного оборудования.The technical result of the present invention is to increase the efficiency of underground drilling due to the greater compactness of the placement of the machine in the mine and increase the duration of operation of its oil-conducting equipment.

Этот технический результат достигается тем, что в конструкцию бурового станка введены трубные маслопроводы - подвижные и неподвижные, образующие между собой телескопические соединения, поддерживаемые промежуточными опорами, и подвижные гидроблоки, соединенные тягами с корпусом цилиндрического редуктора, а маслопроводными рукавами с гидромотором и зажимным патроном головки.This technical result is achieved by the fact that pipe oil pipelines are introduced into the design of the drilling rig - movable and fixed, forming telescopic connections between themselves, supported by intermediate supports, and mobile hydraulic units connected by rods to the housing of the cylindrical gearbox, and oil-conducting sleeves with a hydraulic motor and a chuck head.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен буровой станок, общий вид; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - разрез В-В на фиг.2; на фиг.5 - разрез Г-Г на фиг.1.The essence of the invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a drilling rig, a General view; figure 2 is a section aa in figure 1; figure 3 is a section bB in figure 1; figure 4 - section bb in figure 2; figure 5 - section GG in figure 1.

Станок для подземного бурения скважин содержит несущую раму 1 из металлопроката (фиг.1), подвижную буровую головку в составе гидромотора 2, одноступенчатого цилиндрического редуктора 3 и зажимного патрона 4, расположенную на цилиндрических направляющих 5; гидроцилиндры подачи 6 буровой головки вместе со штангами става с бурильным инструментом 7 и неподвижный зажимной патрон 8, установленный на передней торцевой пластине рамы. На задний конец штанги бурового става навинчена сальниковая муфта 9 для подачи воды в забой. На боковинах рамы закреплены конусные цапфы 10, которые в соединении с подшипниковыми обоймами образуют поворотное устройство, позволяющее поворачивать раму в вертикальной плоскости на требуемый угол расположения скважин.The underground drilling machine includes a supporting frame 1 made of rolled metal (FIG. 1), a movable drill head comprising a hydraulic motor 2, a single-stage cylindrical gearbox 3 and a chuck 4 located on cylindrical guides 5; feed hydraulic cylinders 6 of the drill head together with the stave rods with the boring tool 7 and a stationary clamping chuck 8 mounted on the front end plate of the frame. An stuffing box 9 is screwed onto the rear end of the drill stand rod to supply water to the face. Conical trunnions 10 are fixed on the sidewalls of the frame, which, in connection with the bearing cages, form a rotary device that allows the frame to be rotated in a vertical plane to the desired angle of the wells.

На раме 1 станка установлена неподвижная гидропанель 11, соединенная с маслостанцией и пультом управления набором гидрорукавов высокого давления. Между гидропанелью 11 и гидромотором 2 движение жидкости происходит двумя параллельными потоками - напорным и сливным, через неподвижные 12 и подвижные 13 трубные маслопроводы (фиг.2), подвижный гидроблок 14 и гидрорукава 15 высокого давления (фиг.1). Неподвижные 12 и подвижные 13 трубные маслопроводы образуют между собой телескопические соединения (см., например, книгу: Башта Т.М. Машиностроительная гидравлика. Справ. пособие. Изд-во «Машиностроение», М., 1971; стр.525-526, рис.312. Схема телескопического соединения труб), поддерживаемые промежуточной опорой 16. Движение подвижного гидроблока 14 синхронно движению буровой головки станка за счет тяги 17, соединенной одним концом с корпусом редуктора 3, другим - с гидроблоком 14 (фиг.1, 4).A fixed hydraulic panel 11 is mounted on the frame 1 of the machine, connected to the oil station and the control panel for a set of high-pressure hydraulic hoses. Between the hydraulic panel 11 and the hydraulic motor 2, the fluid flows in two parallel flows - pressure and drain, through the fixed 12 and movable 13 oil pipe lines (Fig. 2), the movable hydraulic unit 14 and the high-pressure hose 15 (Fig. 1). Fixed 12 and movable 13 oil pipelines form telescopic connections between themselves (see, for example, the book: TM Bashta Engineering Hydraulics. Handbook. Mechanical Engineering Publishing House, Moscow, 1971; pp. 525-526, Fig. 312. Scheme of telescopic connection of pipes) supported by an intermediate support 16. The movement of the movable valve body 14 is synchronous with the movement of the drill head of the machine due to the rod 17 connected at one end to the gear housing 3 and the other to the valve body 14 (Figs. 1, 4).

Между гидропанелью 11 и зажимным патроном 4 движение жидкости происходит также двумя параллельными потоками - напорным и сливным, через неподвижные 18 и подвижные 19 трубные маслопроводы (фиг.3), подвижный гидроблок 20 и гидрорукава 21 высокого давления (фиг.1). Неподвижные 18 и подвижные 19 трубные маслопроводы образуют между собой телескопические соединения, поддерживаемые промежуточной опорой 22 (фиг.3, 5). Движение подвижного гидроблока 20 синхронно движению буровой головки станка за счет тяги 23, соединенной одним концом с корпусом редуктора 3, другим - с гидроблоком 20. Для создания необходимой стойкости к истиранию при перемещении гидроблоков 14, 20 опорным пластинам 24, 25 приданы свойства закаленной стали. Слив дренажной жидкости от гидромотора 2 в сливной бак на маслостанции происходит через гидрорукав 26, подвижный гидроблок 20 (фиг.1), подвижную и неподвижную части трубного маслопровода 27 (фиг.5) и неподвижную гидропанель 11.Between the hydraulic panel 11 and the chuck 4, the fluid movement also occurs in two parallel flows - pressure and drain, through the fixed 18 and movable 19 oil pipe lines (Fig. 3), the movable hydraulic unit 20 and the high-pressure hose 21 (Fig. 1). Fixed 18 and movable 19 oil pipe lines form telescopic interconnections supported by an intermediate support 22 (FIGS. 3, 5). The movement of the movable valve body 20 is synchronous with the movement of the drill head of the machine due to the rod 23 connected at one end to the gear housing 3, and the other to the valve body 20. To create the necessary abrasion resistance when moving the valve bodies 14, 20, the supporting plates 24, 25 are given the properties of hardened steel. The drainage fluid from the hydraulic motor 2 is drained into the drain tank at the oil station through the hydraulic hose 26, the movable valve body 20 (Fig. 1), the movable and fixed parts of the oil pipe 27 (Fig. 5), and the stationary hydraulic panel 11.

Цикл работы станка для подземного бурения скважин включает в себя следующие рабочие операции. С пульта управления поступает сигнал в гидросистему, и рабочая жидкость по напорным трубопроводам поступает в зажимной патрон 3 и гидромотор 2 буровой головки. Одновременно с этим по сливному трубопроводу от гидромотора жидкость поступает в сливной бак. Гидроцилиндры подачи 6 начинают осуществлять рабочий ход при бурении скважины. Бурение продолжается, пока буровая головка не совершит установленный ход подачи. После этого вращение гидромотора прекращается, подвижный патрон 3 разжимается, неподвижный зажимной патрон 8 сцепляется со штангой бурового става, гидроцилиндры 6 реверсируются и перемещают буровую головку в исходное положение. По окончании холостого хода патрон 8 разжимается, патрон 3 сцепляется со штангой и бурение возобновляется.The cycle of the machine for underground drilling includes the following operations. From the control panel, a signal is supplied to the hydraulic system, and the working fluid through pressure pipelines enters the chuck 3 and the hydraulic motor 2 of the drill head. At the same time, the liquid enters the drain tank through the drain pipe from the hydraulic motor. The supply hydraulic cylinders 6 begin to carry out a working stroke while drilling a well. Drilling continues until the drill head completes the set feed course. After that, the rotation of the hydraulic motor is stopped, the movable chuck 3 is unclenched, the stationary clamping chuck 8 is engaged with the rod of the drill stand, the hydraulic cylinders 6 are reversed and the drill head is moved to its original position. At the end of idling, the cartridge 8 is expanded, the cartridge 3 is engaged with the rod and drilling is resumed.

Claims

An underground well drilling machine comprising a bearing frame, a drill head comprising a hydraulic motor, a cylindrical gearbox and a chuck, hydraulic cylinders for supplying the drill head and boring tool along cylindrical guides, a fixed chuck, a device for rotating the frame in the vertical plane and a stuffing box for flushing cooling water into the face, characterized in that pipe oil pipelines are introduced into the design of the machine - movable and fixed, forming telescopic interconnected supported by intermediate supports, and mobile hydroblocks connected by rods to the housing of the cylindrical gearbox, and oil-conducting sleeves with a hydraulic motor and a chuck head.