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PROCEDE DE FORAGE DE TROUS BANS DES VEINES DE CHARBON ET ANALOGUES A FORTE
PENTE, ET OUTIL DE FORAGE POUR LA REALISATION DE CE PROCEDE.
Le forage de trous dans des veines de charbon à forte pente, par exemple de plus de 45 , à partir d'une voie de base à une voie de tête, surtout en faible ouverture, présente les inconvénients suivants : lo- l'outil quitte le charbon et entame le toit ou le daine de la veine;
2 - l'outil, tournant dans un sens déterminé (à droite ou à gauche), dévie dans ce sens dans le plan de la veine;
3Q- la ligne de tiges actionnant la tête porte-outil n'est pas assez, flexible pour suivre les ondulations de la veine, et ceci d'autant plus qu'une grande partie de cette flexibilité est prise par la déviation dans le plan de la veine.
La présente invention concerne un procédé de forage permettant d'obvier à ces inconvénients: il consiste à forer des trous dans la veine au moyen d'une di plusieurs paires de têtes porte-outils montées à l'extrémité de lignes de tiges parallèles, les têtes porte-outils de chaque paire tournant en sens inverse l'une de l'autre.
Chaque tête porte-outils comprend, de préférence, une tête proprement dite, garnie de pics ou outils analogues, travaillant par l'avant et suivie d'un corps, supportant des molettes, sensiblement cylindriques, garnies de dents et travaillant par leur périphérie.
Les têtes porte-outils de chaque paire sont supportées par un guide commun, constitué par deux manchons parallèles, reliés entre eux par un voile et convenablement centrés par des pattes ou analogues dans les deux trous, sensiblement tangents, creusés par les deux têtes porte-outils correspondantes, - ces manchons étant traversés par les arbres servant à entraîner ces deux têtes porte-outils dans des sens opposés ,
Deux lignes de tiges, disposées parallèlement l'une à l'autre
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relient les deux têtes porte-outils à des broches, actionnées par un bloc moteur-réducteur de vitesse, permettant d'inverser le sens de rotation des deux têtes porte-outils, qui est monté dans un berceau, reposant sur un bâti et pouvant recevoir un mouvement d'avance sur celui-ci.
Avec cette disposition, on peut forer les trous dans les veines à forte pente en évitant la pénétration dans le toit ou le daine et en évitant toute déviation, due au sens de rotation de l'outil, dans le plan de la veine; on peut en outre inverser le sens de rotation des outils de la paire, de telle manière que les outils, pendant ce mouvement de rotation, se rapprochant l'un de l'autre à la partie supérieure des cercles qu'ils décrivent-(pour le forage au voisinage du toit), ou se rapprochant l'un de l'autre à la partie inférieure des cercles qu'ils décrivent (pour le forage au voisinage du daine).
Les dessins ci-joints représentent à titre d'exemple une forme de réalisation de l'invention.
La fig. 1 est une vue en coupe verticale, parties en vue extérieure, d'une foreuse selon l'invention en place pdur le forage dans une veine à forte pente;
La fig. 2 est une vue en plan de la foreuse;
La fig. 3 est une vue, à échelle agrandie, en coupe transversale suivant la ligne 3-3 de la fig.l, pour le forage de trous au voisinage du daine;
La fig. 3a est une vue, correspondant à la fig. 3; pour le forage de trous au voisinage du toit;
La fig. 4 est une vue en coupe longitudinale axiale de l'un des outils de forage;
La fig. 5 en est une vue en élévation d'extrémitéde gauche sur la fig. 4.
La fig. 6 en est une vue en coupe transversale suivant la ligne 6-6 de la fig. 4;
La fig. 7 est une vue en plan du guide de la paire de têtes porte-outils, avec une partie en coupe horizontale;
La fig. 8 en est une vue partielle en élévation de côté, et la fig. 9 en est une vue en élévation d'extrémité.
Comme représenté sur les fig, l, 2 et 3, pour le forage de trous dans une veine de charbon a à forte pente, d'une voie de base b à une voie de tête (non représentée), on utilise une paire de têtes porte-outils c, c, montées à l'extrémité de lignes de tiges parallèles d, d, et tournant en sens inverse l'une de l'autre. Les lignes de tiges d, d, aboutissent à des broches e,e, actionnées par un bloc moteur-réducteur de vitesse, ! qui est monté dans un berceau, pouvant coulisser sur un bâti g (constitué par un châssis formé de profilés), pour recevoir un mouvement d'avance à mesure de la progression de l'opération de forage. Ce mouvement d'avance peut, comme représenté sur la fig. 2, être commandé, pour chaque broche e par un levier à main h, agissant par un système de roue à rochet et cliquet.
Le bloc moteur-réducteur de vitesse entraîne les deux broches e, e, et par suite les deux lignes de tiges d, d et les têtes porte-outils c, c, dans des sens de rotation opposés; il permet également d'inverser à volonté les sens de rotation des deux têtes porte-outils c. C'est ainsi que, dans le cas du forage près du daine (fig. 1 et 3), les deux têtes porte-outils seront entraînées dans des sens de rotation (opposés) tels que les outils s'écartent les uns des autres à la partie supérieure des cercles décrits par eux, et se rapprochent l'un de l'autre à la partie inférieure de ces cercles;
il en résulte une réaction qui tend à maintenir les outils aussi près que possible du daine Au contraire, pour le forage de trous au voisinage du toit, on fera tourner les têtes porte-outils.2, c (fig. 3à) dans des sens opposés tels que les outils se rapprochent les uns des autres à
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la partie supérieure des cercles décrits par eux, en tendant ainsi à main- tenir les outils aussi près que possible du toit. ,
Chaque tête porte-outils .± comprend (fig..4, '5 'et 6), à trayant une tête proprement dite,c1 de forme générale triangulaire, supportée par un corps, constitué par une âme trêflée c2 sur laquelle sont'montées deux flasques d'extrémité c3, c4.
La tête c2 peut être rapportée sur le corps c2,c3, c4, par soudure, (comme représenté) ou par montage mécanique ou élastique ; elle est garnie de pics c5, engagés dans des logements de la tête triangulaire c1 et immobilisés par des vis à tête noyée c6.
Les flasques d'extrémité c3 c4 du corps de la tête porte-outils supportent des axes parallèles c7, sur lesquels peuvent tourner des molettes c8 ces dernières sont disposées à 120 l'une de l'autre et sont constituées par des cylindres, dont les extrémités sont légèrement coniques, afin de fa- ciliter leur engagement;leur surface extérieure est garnie de dents tail- lées droites ou hélicoïdales et étudiées pour broyer le charbon et refuser la roche. Le diamètre de la partie du corps portant les molettes c8 est de préférence légèrement plus grand que celui du travail des picy c5. ces der- niers sont disposés (fig. 5) de manière à décrire des cercles concentriques, suivant des trajectoires différentes.
Ils sont également disposés de maniè- re à permettre aux pics extérieurs (voir fig. Il,.) de travailler en retrait par rapport aux pics voisins du centre, afin de compenser dans une certaine mesure l'usure résultant d'une vitesse circonférentielle plus grande.
Sur le dessin, il est représenté à titre d'exemple 9 pics; il est bien entendu que ce nombre n'est pas limitatif. La flasque arrière.2.4 du corps comprend une partie tubulaire rapportée c9, formant manchon, pour l'accouplement de la tête porte-outils à l'arbre d'entraînement correspon- dant. Les deux têtes porte-outils c décrites ci-dessus, qui sont portées et actionnées par les deux lignes de tiges d, d, disposées parallèlement l'une à l'autre,et qui coupent, l'une à droite et l'autre à gauche, exé- cutent dans la veine de charbon a deux trous tangents ou sensiblement tangents (voir fig. 3 et 3a). Ces deux têtes porte-outils sont supportées par un guide 1, disposé à faible distance de ces têtes (fig. 1);ce guide (voir les fig. 7, 8 et 9) est constitué par deux manchons il, il, reliés par un voile i2.
Chacun de ces manchons ¯il est constitué par un tube, qui peut être cylindrique (comme représenté) ou non et qui est centré dans le trou creusé par la tête porte-outils .± correspondante, travaillant à l'avant de ce guide i, par des pattes i3 i3, ménagées longitudinalement sur la plus grande partie de la face supérieure ét de la face inférieure de chaque manchon. Ces pattes i 3 présentent la forme de socs, de dimensions décroissantes à partir du milieu du manchon vers ses extrémités (fig. 8),pour assurer un bon "décrottage" du toit ou du daine et pour permettre en même temps, par un certain jeu de bascule, la réaction des outils au contact des épontes.
Le voil i2, reliant les'deux manchons i1, i1 du guide, pré- sente extérieurement des dents de scie i4 et i5, pour agrandir son passage suivant la génératrice commune aux deux trous tangents creusés.par les têtes porté¯=outils c.
Chacun des manchons ou tubes i1,i1 est traversé par un ar- bre j servant à l'entraînement de la tête porte-outils correspondante (a gauche sur la fig. 7); cet arbre.! se termine (à droite sur la fig. 7) par un manchon i1 pour son accouplement à la ligne de tiges correspondante .si; cet arbre 1 est maintenu en position dans le tube ou manchon par un tube-entretoise i2 et par deux roulements à billes i3; ceux-ci sont, de leur c8té, maintenus par dès bagues filetées i4, vissées aux extrémités du manchon i et immobilisées par des écrous i5 et des rondelles i6. Les arbres,j, sont munis de filetages, à droite pour l'un, à gauche pour l'autre.
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Comme les têtes porte-outils c, c et leur guide i ont un plan de symétrie, il est possible de les utiliser en les faisant tourner dans l' un ou l'autre sens, mais toujours avec les deux têtes de la paire tournant dans des sens opposés, suivant que l'on cherche à maintenir le contact au daine (fig. 3) ou au toit (fig. 3a), comme expliqué ci-dessus.
La foreuse peut, au lieu d'une seule paire de têtes porte-outils en comprendre un plus grand nombre, actionnées deux à deux dans des sens de rotation opposés par des arbres d'entraînement et des lignes de tiges parallèles,avec un guide commun pour l'ensemble de ces organes .
Comme mentionné, ci-dessus, le bloc moteur-réducteur de vitesse-inverseur du sens de rotation, actionnant les broches et les têtes porteoutils, peut présenter toute construction appropriée de même que le dispositif d'avance de la foreuse sur le bâti de support g,
REVENDICATIONS 1. Procédé de forage de trous dans des veines de charbon ou analogues à forte pente, - ce procédé consistant à forer au moyen d'une ou plusieurs paires de têtes porte-outils montées à l'extrémité de lignés de tiges parallèles, les têtes porte-outils de chaque paire tournant en sens inverse l'une de l'autre.
2. Outil de forage pour la mise en oeuvre du procédé selon 1 caractérisé en ce qu'il consiste en une paire ôu plusieurs paires de têtes porte-outils, les têtes porte-outils de chaque paire étant animées d'un mouvement de rotation dans des sens opposés.
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PROCESS FOR DRILLING HOLES BANS OF COAL VEINS AND ANALOGUES TO STRONG
SLOPE, AND DRILLING TOOL FOR CARRYING OUT THIS PROCESS.
Drilling holes in steeply sloping coal seams, for example more than 45, from a base track to a head track, especially in small opening, has the following drawbacks: lo- the tool leaves coal and cut into the roof or doe of the vein;
2 - the tool, turning in a determined direction (to the right or to the left), deviates in this direction in the plane of the vein;
3Q- the line of rods actuating the tool holder head is not flexible enough to follow the undulations of the vein, and this all the more so as a large part of this flexibility is taken by the deviation in the plane of the vein.
The present invention relates to a drilling method making it possible to overcome these drawbacks: it consists in drilling holes in the vein by means of a number of pairs of tool-holder heads mounted at the end of lines of parallel rods, the tool heads of each pair rotating in the opposite direction to each other.
Each tool-holder head preferably comprises a head proper, furnished with picks or similar tools, working from the front and followed by a body, supporting rollers, substantially cylindrical, fitted with teeth and working through their periphery.
The tool-holder heads of each pair are supported by a common guide, consisting of two parallel sleeves, interconnected by a veil and suitably centered by tabs or the like in the two holes, substantially tangent, hollowed out by the two holder heads. corresponding tools, - these sleeves being crossed by the shafts serving to drive these two tool-holder heads in opposite directions,
Two rows of rods, arranged parallel to each other
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connect the two tool-holder heads to spindles, actuated by a motor-speed reducer unit, allowing the direction of rotation of the two tool-holder heads to be reversed, which is mounted in a cradle, resting on a frame and able to receive a move ahead of this one.
With this arrangement, it is possible to drill the holes in the veins with a steep slope, avoiding penetration into the roof or the doe and avoiding any deviation, due to the direction of rotation of the tool, in the plane of the vein; one can also reverse the direction of rotation of the tools of the pair, so that the tools, during this rotational movement, approach each other at the upper part of the circles they describe - (for drilling near the roof), or approaching each other at the bottom of the circles they describe (for drilling near the doe).
The accompanying drawings show by way of example one embodiment of the invention.
Fig. 1 is a vertical sectional view, parts in exterior view, of a drilling machine according to the invention in place for drilling in a steeply sloping vein;
Fig. 2 is a plan view of the drill;
Fig. 3 is a view, on an enlarged scale, in cross section taken along line 3-3 of FIG. 1, for the drilling of holes in the vicinity of the doe;
Fig. 3a is a view, corresponding to FIG. 3; for drilling holes in the vicinity of the roof;
Fig. 4 is a view in axial longitudinal section of one of the drilling tools;
Fig. 5 is a left end elevation view thereof in FIG. 4.
Fig. 6 is a cross-sectional view taken along the line 6-6 of FIG. 4;
Fig. 7 is a plan view of the guide of the pair of tool heads, with part in horizontal section;
Fig. 8 is a partial side elevational view thereof, and FIG. 9 is an end elevational view thereof.
As shown in Figs, 1, 2 and 3, for the drilling of holes in a coal seam a with a steep slope, from a base channel b to a head channel (not shown), a pair of heads is used. tool holders c, c, mounted at the end of lines of parallel rods d, d, and rotating in the opposite direction to each other. The lines of rods d, d, end in pins e, e, actuated by a motor unit-speed reducer,! which is mounted in a cradle, which can slide on a frame g (constituted by a frame formed of profiles), to receive an advance movement as the drilling operation progresses. This forward movement can, as shown in FIG. 2, be controlled, for each spindle e by a hand lever h, acting by a ratchet and ratchet wheel system.
The motor-speed reducer unit drives the two spindles e, e, and consequently the two lines of rods d, d and the tool heads c, c, in opposite directions of rotation; it also allows the directions of rotation of the two tool-holder heads to be reversed at will c. Thus, in the case of drilling near the doe (fig. 1 and 3), the two tool-holder heads will be driven in (opposite) directions of rotation such that the tools move apart from each other. the upper part of the circles described by them, and approach each other at the lower part of these circles;
this results in a reaction which tends to keep the tools as close as possible to the doe. On the contrary, for the drilling of holes near the roof, the tool-holder heads 2, c (fig. 3à) will be turned in one direction. opposites such that the tools move closer to each other to
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the upper part of the circles described by them, thus tending to keep the tools as close as possible to the roof. ,
Each tool-holder head ± comprises (fig..4, '5' and 6), with milking a head proper, c1 of generally triangular shape, supported by a body, consisting of a trefoil core c2 on which are'mounted two end plates c3, c4.
The head c2 can be attached to the body c2, c3, c4, by welding (as shown) or by mechanical or elastic assembly; it is furnished with peaks c5, engaged in the housings of the triangular head c1 and immobilized by countersunk screws c6.
The end flanges c3 c4 of the body of the tool-holder head support parallel axes c7, on which c8 knurling wheels can turn, the latter are arranged at 120 from each other and are formed by cylinders, whose the ends are slightly conical, in order to facilitate their engagement, their outer surface is furnished with straight or helical cut teeth and designed to crush coal and reject rock. The diameter of the part of the body carrying the c8 knurls is preferably slightly larger than that of the working of the c5 picy. the latter are arranged (fig. 5) so as to describe concentric circles, following different trajectories.
They are also arranged in such a way as to allow the outer peaks (see fig. II.) To work back from the peaks near the center, in order to compensate to a certain extent for the wear resulting from a higher circumferential speed. big.
In the drawing, 9 peaks are shown by way of example; it is understood that this number is not limiting. The rear flange 2.4 of the body comprises an attached tubular part c9, forming a sleeve, for coupling the tool holder head to the corresponding drive shaft. The two tool-holder heads c described above, which are carried and actuated by the two lines of rods d, d, arranged parallel to one another, and which cut, one to the right and the other on the left, run in the coal seam has two tangent or approximately tangent holes (see fig. 3 and 3a). These two tool-holder heads are supported by a guide 1, placed at a short distance from these heads (fig. 1); this guide (see fig. 7, 8 and 9) consists of two sleeves he, he, connected by a veil i2.
Each of these sleeves ¯ it consists of a tube, which may or may not be cylindrical (as shown) and which is centered in the hole made by the corresponding tool-holder head. ±, working at the front of this guide i, by lugs i3 i3, formed longitudinally over most of the upper face and the lower face of each sleeve. These lugs i 3 have the shape of plowshares, of decreasing dimensions from the middle of the sleeve towards its ends (fig. 8), to ensure a good "stripping" of the roof or the doe and to allow at the same time, by a certain rocking game, the reaction of the tools in contact with the wall.
The veil i2, connecting the two sleeves i1, i1 of the guide, has saw teeth i4 and i5 on the outside, to enlarge its passage along the generator common to the two tangent holes dug by the heads carried ¯ = tools c.
Each of the sleeves or tubes i1, i1 is crossed by a shaft j serving to drive the corresponding tool-holder head (on the left in FIG. 7); this tree.! ends (on the right in fig. 7) with a sleeve i1 for coupling to the corresponding line of rods .si; this shaft 1 is held in position in the tube or sleeve by a spacer tube i2 and by two ball bearings i3; these are, for their part, maintained by threaded rings i4, screwed to the ends of the sleeve i and immobilized by nuts i5 and washers i6. The shafts, j, are provided with threads, on the right for one, on the left for the other.
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As the tool heads c, c and their guide i have a plane of symmetry, it is possible to use them by rotating them in either direction, but always with both heads of the pair rotating in opposite directions, depending on whether one seeks to maintain contact with the doe (fig. 3) or the roof (fig. 3a), as explained above.
The drill can, instead of a single pair of tool heads include a greater number, operated in pairs in opposite directions of rotation by drive shafts and parallel rod lines, with a common guide for all of these organs.
As mentioned above, the motor unit-speed reducer-reverser of the direction of rotation, operating the spindles and the tool heads, can have any suitable construction as well as the device for advancing the drill on the support frame. g,
CLAIMS 1. A method of drilling holes in coal seams or the like with a steep slope, - this method consisting in drilling by means of one or more pairs of tool-holder heads mounted at the end of lines of parallel rods, the tool heads of each pair rotating in the opposite direction to each other.
2. Drilling tool for the implementation of the method according to 1 characterized in that it consists of a pair or several pairs of tool-holder heads, the tool-holder heads of each pair being driven in a rotational movement in opposite senses.