[go: up one dir, main page]

RU2762658C1 - Large diameter well construction device - Google Patents

Large diameter well construction device Download PDF

Info

Publication number
RU2762658C1
RU2762658C1 RU2021119673A RU2021119673A RU2762658C1 RU 2762658 C1 RU2762658 C1 RU 2762658C1 RU 2021119673 A RU2021119673 A RU 2021119673A RU 2021119673 A RU2021119673 A RU 2021119673A RU 2762658 C1 RU2762658 C1 RU 2762658C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
hammer
hammers
hub
frame
separate unit
Prior art date
Application number
RU2021119673A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Михаил Александрович Ланцевич
Самуил Яковлевич Левенсон
Александр Борисович Фокин
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела им. Н.А. Чинакала Сибирского отделения Российской академии наук (ИГД СО РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела им. Н.А. Чинакала Сибирского отделения Российской академии наук (ИГД СО РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела им. Н.А. Чинакала Сибирского отделения Российской академии наук (ИГД СО РАН)
Priority to RU2021119673A priority Critical patent/RU2762658C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2762658C1 publication Critical patent/RU2762658C1/en

Links

Images

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/28Enlarging drilled holes, e.g. by counterboring
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21CMINING OR QUARRYING
    • E21C25/00Cutting machines, i.e. for making slits approximately parallel or perpendicular to the seam
    • E21C25/16Machines slitting solely by one or more rotating saws, cutting discs, or wheels
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21CMINING OR QUARRYING
    • E21C27/00Machines which completely free the mineral from the seam
    • E21C27/20Mineral freed by means not involving slitting
    • E21C27/24Mineral freed by means not involving slitting by milling means acting on the full working face, i.e. the rotary axis of the tool carrier being substantially parallel to the working face
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21DSHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D3/00Raising shafts, i.e. working upwards from the bottom

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)

Abstract

FIELD: mining.
SUBSTANCE: invention relates to the mining industry, in particular to devices for the construction of large-diameter wells in underground mining of mineral deposits. The device includes a rock cutting tool with working bodies in the form of hammer rotors, equipped with separate drives installed on at least two consoles of the frame, equipped with a centering device directed into the pilot borehole, mounted on a hollow drive shaft rigidly connected to the frame. Each hammer rotor contains separate units, including a hub equipped with at least two hammers freely swinging on axles. Each hammer rotor is assembled with a turn of each subsequent separate unit relative to the adjacent previous separate unit by an angle equal to half the angle between the hammers in one separate unit. The hub is made with hammer swing limiters so that the front cutting edge of each hammer, under the action of centrifugal force, takes a position on the radius of the hub.
EFFECT: increasing efficiency due to the nodal assembly of hammer rotors, which ensures their different lengths for the construction of wells of the required diameter and reduced dynamic loads on the bearing supports, as well as due to the power fixation of the rotating hammers in the most favorable position before each subsequent breaking of the rock.
4 cl, 7 dwg

Description

Техническое решение относится к горной промышленности, а именно - к устройствам для сооружения скважин большого диаметра при подземной разработке месторождений полезных ископаемых.The technical solution relates to the mining industry, namely, to devices for the construction of large-diameter wells in the underground mining of mineral deposits.

Известна головка для вращательного бурения восстающей выработки в горной породе по патенту RU №2707217, E21B 7/28, E21B 10/26, E21D 3/00, опубл. 25.11.2019 в бюл. №33, содержащая корпус, устанавливаемый на приводном валу и имеющий монтажную поверхность, проходящую радиально наружу от вала, множество опор, расположенных на монтажной поверхности для установки с возможностью вращения соответствующих шарошек на корпусе. При этом она содержит по меньшей мере один направляющий блок, прикрепленный к корпусу с выступанием из монтажной поверхности в положении вблизи опоры или на расстоянии от нее, причем направляющий блок имеет по меньшей одну направляющую поверхность, выставленную пересекающей монтажную поверхность, для содействия перемещению выбуренного материала от монтажной поверхности, при этом направляющий блок выполнен отдельным от опор и образован не за одно целое с ними.Known head for rotary drilling of rising workings in the rock under the patent RU No. 2707217, E21B 7/28, E21B 10/26, E21D 3/00, publ. 11/25/2019 in bul. No. 33, comprising a housing mounted on a drive shaft and having a mounting surface extending radially outward from the shaft, a plurality of supports located on the mounting surface for rotationally mounting corresponding cones on the housing. Moreover, it contains at least one guide block attached to the body with a protrusion from the mounting surface in a position near the support or at a distance from it, and the guide block has at least one guide surface exposed crossing the mounting surface to facilitate the movement of drilled material from mounting surface, while the guide block is made separate from the supports and is not formed in one piece with them.

Общими признаками аналога с заявляемым техническим решением являются: корпус, устанавливаемый на приводном валу, выполняющим роль центрирующего устройства, вставленного в пилот-скважину, и имеющий монтажную поверхность, проходящую перпендикулярно приводному валу, опоры, расположенные на монтажной поверхности для установки с возможностью вращения соответствующих породоразрушающих инструментов - шарошек, обеспечивающих разбуривание пилот-скважины проходкой с нижнего горизонта в сторону верхнего горизонта.The general features of an analogue with the claimed technical solution are: a housing mounted on the drive shaft, acting as a centering device inserted into the pilot well, and having a mounting surface that runs perpendicular to the drive shaft, supports located on the mounting surface for rotationally mounting the corresponding rock-cutting tools - cones, providing drilling of a pilot well by driving from the lower horizon towards the upper horizon.

Недостатком данной головки, оснащенной большим количеством шарошек для вращательного статического бурения восстающей выработки в горной породе, является то, что она обладает большой массой и для ее подъема, прижима к забою и вращения требуется буровое оборудование, обладающее большой мощностью и, следовательно, большими энергозатратами. При этом шарошки забиваются разрушенными частицами горной породы, что снижает скорость разбуривания пилот-скважины и требует увеличения силы прижима головки к забою, это приводит к еще большим энергозатратам и снижению эффективности.The disadvantage of this head, equipped with a large number of cones for rotary static drilling of rising workings in the rock, is that it has a large mass and to lift it, press it against the bottom and rotate it requires drilling equipment with high power and, therefore, high energy consumption. In this case, the cutters are clogged with destroyed rock particles, which reduces the speed of drilling the pilot well and requires an increase in the pressing force of the head to the bottomhole, this leads to even greater energy consumption and a decrease in efficiency.

Наиболее близким по технической сущности и совокупности существенных признаков является устройство для сооружения скважин большого диаметра, реализующее способ сооружения скважин большого диаметра по патенту RU №2709863, E21C 27/22, E21D 3/00, E21C 25/16, опубл. 23.12.2019 в бюл. №36, содержащее породоразрушающий инструмент, установленный в нижней части бурильной колонны и оборудованный центрирующим устройством, направленным в пилот-скважину, при этом применяют породоразрушающий инструмент в виде по меньшей мере двух блоков подвижных элементов, оснащенных отдельными двигателями для вращения валов упомянутых подвижных элементов, причем подвижные элементы выполнены в виде молотковых роторов.The closest in technical essence and set of essential features is a device for the construction of large-diameter wells, which implements the method of construction of large-diameter wells according to the patent RU No. 2709863, E21C 27/22, E21D 3/00, E21C 25/16, publ. 12/23/2019 in bul. No. 36, containing a rock cutting tool installed in the lower part of the drill string and equipped with a centering device directed into the pilot borehole, while using a rock cutting tool in the form of at least two blocks of movable elements equipped with separate motors to rotate the shafts of said movable elements, and movable elements are made in the form of hammer rotors.

Общими признаками прототипа с заявляемым техническим решением являются: породоразрушающий инструмент с рабочими органами в виде молотковых роторов, снабженных отдельными приводами и установленных по меньшей мере на двух консолях рамы, оснащенной центрирующим устройством, направленным в пилот-скважину.The general features of the prototype with the claimed technical solution are: a rock cutting tool with working bodies in the form of hammer rotors, equipped with separate drives and installed on at least two frame consoles equipped with a centering device directed into the pilot well.

Основным недостатком известного устройства для сооружения скважин большого диаметра является то, что из описания не ясна его конструктивная схема, в первую очередь породоразрушающего инструмента и его расположение внутри сооружаемой скважины. Концевые молотки роторов, которые должны формировать боковую поверхность сооружаемой скважины, физически это выполнить не могут, так как режущие кромки вращающихся молотков геометрически ее не касаются. Молотки роторов свободно подвешены на осях и во время отбойки горной породы будут отклоняться от радиуса вращающегося молоткового ротора. Центробежные силы стремятся вытянуть их вдоль радиуса, однако под действием момента сил это приводит к раскачиванию молотков и какой его кромкой будет выполняться последующая отбойка не определено. При нанесении удара задней кромкой молотка разрушение материала горной породы будет не эффективным. К тому же это вызовет ударные нагрузки на оси подвески молотков, которые передадутся на подшипниковые опоры молоткового ротора и создадут вибрационные нагрузки на устройство. Это приведет к уменьшению срока службы отдельных деталей породоразрушающего инструмента, что снизит его межремонтный период и, следовательно, значительно снизит эффективность работы устройства.The main disadvantage of the known device for the construction of large-diameter wells is that the description does not make it clear its structural scheme, primarily the rock-cutting tool and its location inside the well being constructed. The end hammers of the rotors, which are supposed to form the lateral surface of the well being constructed, cannot physically do this, since the cutting edges of the rotating hammers do not geometrically touch it. The rotor hammers are freely suspended on the axles and during rock breaking will deviate from the radius of the rotating hammer rotor. The centrifugal forces tend to stretch them along the radius, however, under the action of the moment of forces, this leads to the swinging of the hammers, and it is not determined which edge of it will be used for subsequent breaking. When striking with the trailing edge of the hammer, the destruction of the rock material will be ineffective. In addition, this will cause shock loads on the hammer suspension axles, which will be transferred to the bearing arrangements of the hammer rotor and create vibration loads on the device. This will lead to a decrease in the service life of individual parts of the rock cutting tool, which will reduce its overhaul period and, therefore, significantly reduce the efficiency of the device.

Проблема заключается в создании работоспособного эффективного устройства для сооружения скважин большого диаметра, использующего в качестве породоразрушающего инструмента молотковые роторы, за счет их узловой сборки, обеспечивающей их разную длину для сооружения скважин требуемого диаметра и уменьшенные динамические нагрузки на подшипниковые опоры, а также за счет силовой фиксации вращающихся молотков в наиболее благоприятном положении перед каждой последующей отбойкой горной породы.The problem lies in the creation of a workable effective device for the construction of large-diameter wells, using hammer rotors as a rock cutting tool, due to their nodal assembly, which ensures their different lengths for the construction of wells of the required diameter and reduced dynamic loads on bearing supports, as well as due to power fixation rotating hammers in the most favorable position before each subsequent breaking of the rock.

Решение проблемы достигается тем, что в устройстве для сооружения скважин большого диаметра, включающем породоразрушающий инструмент с рабочими органами в виде молотковых роторов, снабженных отдельными приводами и установленных по меньшей мере на двух консолях рамы, оснащенной центрирующим устройством, направленным в пилот-скважину, согласно техническому решению центрирующее устройство смонтировано на полом приводном валу, жестко связанном с рамой, при этом каждый молотковый ротор содержит отдельные узлы, включающие ступицу, снабженную по меньшей мере двумя свободно качающимися на осях молотками, причем отдельные узлы каждого молоткового ротора собраны с разворотом каждого последующего отдельного узла относительно соседнего с ним предыдущего отдельного узла на угол, равный половине угла между молотками в одном отдельном узле, при этом ступица выполнена с ограничителями качания молотков таким образом, чтобы передняя режущая кромка каждого молотка под действием центробежной силы заняла положение на радиусе ступицы.The solution to the problem is achieved by the fact that in a device for the construction of large-diameter wells, including a rock cutting tool with working bodies in the form of hammer rotors, equipped with separate drives and installed on at least two consoles of a frame equipped with a centering device directed into the pilot well, according to the technical solution, the centering device is mounted on a hollow drive shaft rigidly connected to the frame, while each hammer rotor contains separate units, including a hub equipped with at least two hammers freely swinging on the axes, and the individual units of each hammer rotor are assembled with a turn of each subsequent individual unit relative to the previous separate unit adjacent to it by an angle equal to half the angle between the hammers in one separate unit, while the hub is made with hammer swing limiters so that the front cutting edge of each hammer under the action of centrifugal force takes n Position on the radius of the hub.

Предложенное техническое решение дает возможность практически реализовать эффективный способ сооружения скважин большого диаметра при разработке и добыче полезных ископаемых, в котором в качестве породоразрушающего инструмента используют молотковые роторы с пониженными динамическими нагрузками на подшипниковые опоры. Причем молотки перед нанесением удара по массиву горной породы занимают оптимальное фиксированное положение и отбойку ведут только передними режущими кромками, что также уменьшает динамические нагрузки на сопрягаемые детали.The proposed technical solution makes it possible to practically implement an effective method for constructing large-diameter wells in the development and production of minerals, in which hammer rotors with reduced dynamic loads on bearing supports are used as a rock cutting tool. Moreover, the hammers, before striking the rock mass, occupy an optimal fixed position and are hammered only by the front cutting edges, which also reduces the dynamic loads on the mating parts.

Сборка молоткового ротора из отдельных узлов упрощает его изготовление и техническое обслуживание. К тому же позволяет, добавляя или уменьшая количество отдельных узлов, изменять длину молоткового ротора, тем самым сооружать скважину требуемого диаметра. Это расширяет технологические возможности устройства, значительно повышая его эффективность.Assembling the hammer rotor from separate assemblies simplifies manufacturing and maintenance. In addition, it allows, by adding or reducing the number of individual units, to change the length of the hammer rotor, thereby constructing a well of the required diameter. This expands the technological capabilities of the device, significantly increasing its efficiency.

Разворот, при сборке молоткового ротора, каждого последующего отдельного узла относительно соседнего с ним предыдущего отдельного узла на угол, равный половине угла между молотками в одном отдельном узле, располагает молотки в шахматном порядке, что способствует уменьшению величины динамических нагрузок на подшипниковые опоры молоткового ротора, возникающих в момент нанесения удара каждым молотком по горному массиву в виде реактивной силы на ось подвески, а также из-за появления дисбаланса, связанного со смещением центров масс отдельных узлов от оси вращения молоткового ротора, вызванным отскоком молотков и поворотом их на некоторый угол после отбойки горной породы. Это увеличивает межремонтный период устройства и, следовательно, повышает его надежность и эффективность.The turn, when assembling the hammer rotor, of each subsequent separate unit relative to the adjacent previous separate unit at an angle equal to half the angle between the hammers in one separate unit, positions the hammers in a staggered manner, which helps to reduce the magnitude of the dynamic loads on the bearing supports of the hammer rotor that arise at the moment each hammer strikes the rock mass in the form of a reactive force on the suspension axis, as well as due to the appearance of an imbalance associated with the displacement of the centers of mass of individual nodes from the axis of rotation of the hammer rotor, caused by the rebound of the hammers and turning them at a certain angle after breaking the rock breed. This increases the overhaul period of the device and, consequently, increases its reliability and efficiency.

Ступица выполнена с ограничителями качания молотков таким образом, чтобы передняя режущая кромка каждого молотка под действием центробежной силы заняла положение на радиусе ступицы. Центробежные силы, действующие на центры масс вращающихся и отклонившихся после нанесения удара молотками по горной породе, создают моменты силы, постоянно стремящиеся прижать их к ограничителям качания, тем самым обеспечивая наиболее благоприятное положение молотков перед нанесением последующих ударов по горному массиву только передними режущими кромками, что значительно снижает динамические нагрузки на оси подвески молотков и, следовательно, подшипниковые опоры молоткового ротора. Это также повышает надежность и эффективность.The hub is made with hammer swing limiters so that the front cutting edge of each hammer, under the action of centrifugal force, takes a position on the radius of the hub. Centrifugal forces acting on the centers of mass rotating and deflected after striking the rock with hammers create moments of force that constantly tend to press them against the swing limiters, thereby ensuring the most favorable position of the hammers before applying subsequent blows to the rock mass only by the front cutting edges, which significantly reduces the dynamic loads on the hammer suspension axles and, consequently, the bearing arrangements of the hammer rotor. It also improves reliability and efficiency.

Целесообразно консоли рамы сместить параллельно радиусу сооружаемой скважины в плоскости, перпендикулярной оси полого приводного вала, и симметрично оси полого приводного вала. На консолях монтируются молотковые роторы, т.е. в сущности смещают их таким образом, чтобы молотки на одном конце каждого молоткового ротора касались боковой поверхности пилот-скважины, а на втором конце молотки формировали боковую поверхность сооружаемой скважины большого диаметра и выступающие элементы концевого отдельного узла с головками стяжек не соприкасались с забоем и не препятствовали отбойке горной массы. Таким образом смещение молотковых роторов относительно радиуса сооружаемой скважины обеспечивает беспрепятственное формирование боковой поверхности скважины большого диаметра.It is advisable to displace the frame consoles parallel to the radius of the well under construction in a plane perpendicular to the axis of the hollow drive shaft and symmetrically to the axis of the hollow drive shaft. Hammer rotors are mounted on the consoles, i.e. in essence, they are displaced in such a way that the hammers at one end of each hammer rotor touch the lateral surface of the pilot well, and at the other end the hammers form the lateral surface of the large diameter well under construction and the protruding elements of the end separate unit with the tie heads do not come into contact with the bottom and do not interfere breaking the rock mass. Thus, the displacement of the hammer rotors relative to the radius of the well being constructed ensures the unhindered formation of the lateral surface of a large diameter well.

Целесообразно для вращения каждого молоткового ротора применить пневмодвигатель, подвешенный к раме с помощью кронштейна, оборудованного силовым валом с ведущим звеном передачи привода, при этом для подачи сжатого воздуха в пневмодвигатель приспособить бурильную колонну, полый приводной вал и рукав. Эксплуатация устройства для сооружения скважин большого диаметра, оснащенного молотковыми роторами, имеющими каждый отдельный привод от пневмодвигателей, обеспечивающих им вращательное - главное движение, приводит к накоплению молотками кинетической энергии, которая расходуется на ударную, наименее энергоемкую отбойку горной породы. Это позволяет использовать буровое оборудование, обладающее небольшой мощностью, достаточной для поднятия породоразрушающего инструмента к забою, без усилий прижима осуществлять подачу на забой и обеспечивать его вращение бурильной колонной - вспомогательное движение обкатки. Это значительно снижает энергетические параметры всей буровой установки, т.е. повышает эффективность и надежность устройства при снижении его стоимости.It is advisable to rotate each hammer rotor using an air motor suspended from the frame using a bracket equipped with a power shaft with a drive transmission drive link, while adapting a drill string, a hollow drive shaft and a sleeve to supply compressed air to the pneumatic motor. The operation of a device for the construction of large-diameter wells, equipped with hammer rotors, each having a separate drive from pneumatic motors, which provide them with a rotational - main movement, leads to the accumulation of kinetic energy by hammers, which is spent on impact, the least energy-intensive rock breaking. This allows the use of drilling equipment with a small power, sufficient to lift the rock cutting tool to the bottom, without pressing efforts to feed to the bottom and ensure its rotation by the drill string - an auxiliary rolling motion. This significantly reduces the energy parameters of the entire drilling rig, i.e. increases the efficiency and reliability of the device while reducing its cost.

Целесообразно молотки, формирующие боковую поверхность сооружаемой скважины большого диаметра, выполнить Г- образными. Выступы на молотках Г- образной формы при отбойке горной породы на забое и формировании боковой поверхности сооружаемой скважины исключают соприкасание головок стяжек молотковых роторов с горным массивом и позволяют беспрепятственно сооружать скважину большого диаметра.It is advisable to make the hammers forming the lateral surface of the well under construction with a large diameter L-shaped. L-shaped protrusions on hammers when breaking rock at the bottom and forming the lateral surface of the well being constructed exclude the contact of the heads of the hammer rotor screeds with the rock mass and make it possible to construct a large-diameter well without hindrance.

Сущность технического решения иллюстрируется примером конкретного исполнения устройства для сооружения скважин большого диаметра и чертежами фиг. 1 - 7. На фиг. 1 представлено устройство для сооружения скважин большого диаметра в рабочем положении; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1 в увеличенном масштабе и повернутый; на фиг. 3 - вид Б на фиг. 2 в увеличенном масштабе; на фиг. 4 - сечение А-А на фиг. 2 в увеличенном масштабе; на фиг. 5 - сечение Б-Б на фиг. 4 повернуто; на фиг. 6 - выносной элемент I на фиг. 1 в увеличенном масштабе с разрезом; на фиг. 7 - сечение В - В на фиг. 6. Круговыми стрелками вокруг вертикальной оси на фиг. 1 и 2 показано направление вращения бурильной колонны - движение обкатки; прямолинейной стрелкой на фиг. 1 показана подача устройства на забой; круговыми стрелками вокруг горизонтальных осей на фиг. 1, 3, 4 и 7 показано вращательное - главное движение молотковых роторов.The essence of the technical solution is illustrated by an example of a specific implementation of a device for the construction of large-diameter wells and the drawings of FIG. 1-7. FIG. 1 shows a device for the construction of large-diameter wells in working position; in fig. 2 - view A in fig. 1 zoomed in and rotated; in fig. 3 - view B in fig. 2 on an enlarged scale; in fig. 4 - section A-a in fig. 2 on an enlarged scale; in fig. 5 - section B-B in fig. 4 rotated; in fig. 6 - remote elementI in fig. 1 on an enlarged scale with a section; in fig. 7 - section V - V in fig. 6. The circular arrows around the vertical axis in FIG. 1 and 2 show the direction of rotation of the drill string - running-in movement; the straight arrow in FIG. 1 shows the supply of the device to the bottom; circular arrows around the horizontal axes in FIG. Figures 1, 3, 4 and 7 show the rotary - main movement of the hammer rotors.

Устройство для сооружения скважин большого диаметра (далее - устройство) включает породоразрушающий инструмент с рабочими органами в виде молотковых роторов 1 (фиг. 1 и 2), снабженных отдельными приводами и установленных подшипниковыми опорами 2, 3 по меньшей мере на двух консолях 4 (фиг. 1 - 4) рамы 5, центрирующее устройство 6 (фиг.1 - 3), направленное в пилот-скважину 7 (фиг. 1), смонтированное на полом приводном валу 8 (фиг. 1, 3), жестко связанном с рамой 5. Каждый молотковый ротор 1 смонтирован из отдельных узлов 9 (фиг. 1 и 2), включающих ступицу 10, снабженную по меньшей мере двумя свободно качающимися на осях 11 молотками 12 (фиг. 3, 4 - 6). Отдельные узлы 9, две подшипниковые опоры 2 и 3 (фиг. 1, 2) и ведомое звено 13 (фиг. 6, 7) передачи привода каждого молоткового ротора 1 собраны с использованием центрирующих втулок 14 и стяжек 15 (фиг. 4 - 7). Причем каждый молотковый ротор 1 (фиг. 1 и 2) собран с разворотом каждого последующего отдельного узла 9 относительно соседнего с ним предыдущего отдельного узла 9 на угол, равный половине угла между молотками 12 (фиг. 3, 4 - 6) в одном отдельном узле 9. Ступица 10 выполнена с ограничителями 16 качания молотков 12 (фиг. 4) таким образом, чтобы передняя режущая кромка 17 (фиг. 3, 4) каждого молотка 12 под действием центробежной силы заняла положение на радиусе ступицы 10.The device for the construction of large-diameter wells (hereinafter referred to as the device) includes a rock cutting tool with working bodies in the form of hammer rotors 1 (Fig. 1 and 2), equipped with separate drives and installed bearing supports 2, 3 on at least two consoles 4 (Fig. 1 - 4) of the frame 5, the centering device 6 (Fig. 1 - 3) directed into the pilot borehole 7 (Fig. 1), mounted on the hollow drive shaft 8 (Fig. 1, 3), rigidly connected to the frame 5. Each hammer rotor 1 is assembled from separate units 9 (Figs. 1 and 2), including a hub 10 equipped with at least two hammers 12 freely swinging on axes 11 (Figs. 3, 4 - 6). Separate units 9, two bearing supports 2 and 3 (Fig. 1, 2) and driven link 13 (Fig. 6, 7) drive transmission of each hammer rotor 1 are assembled using centering bushings 14 and ties 15 (Fig. 4 - 7) ... Moreover, each hammer rotor 1 (Fig. 1 and 2) is assembled with a turn of each subsequent separate unit 9 relative to the adjacent previous separate unit 9 at an angle equal to half the angle between hammers 12 (Figs. 3, 4 - 6) in one separate unit 9. The hub 10 is made with limiters 16 of the swing of the hammers 12 (Fig. 4) so that the front cutting edge 17 (Fig. 3, 4) of each hammer 12, under the action of centrifugal force, takes a position on the radius of the hub 10.

Консоли 4 рамы 5 смещены параллельно радиусу сооружаемой скважины 18 в плоскости, перпендикулярной оси полого приводного вала 6, и симметрично оси полого приводного вала 6 (фиг. 1 и 2).The consoles 4 of the frame 5 are displaced parallel to the radius of the well under construction 18 in a plane perpendicular to the axis of the hollow drive shaft 6, and symmetrically to the axis of the hollow drive shaft 6 (Figs. 1 and 2).

Вращение каждого молоткового ротора 1 осуществляется пневмодвигателем 19, подвешенным к раме 5 с помощью кронштейна 20 (фиг. 1, 3 и 6), оборудованного силовым валом 21 (фиг. 6) с ведущим звеном 22 передачи привода (фиг. 6 и 7), связанного цепью 23 с ведомым звеном 13 передачи привода, причем передача привода защищена герметичным кожухом, выполненным из двух частей 24 и 25 (фиг. 1, 2 и 7). При этом для подачи сжатого воздуха в пневмодвигатель 19 приспособлены бурильная колонна 26, полый приводной вал 8 и рукав 27 (фиг. 1 и 3).The rotation of each hammer rotor 1 is carried out by an air motor 19 suspended from the frame 5 by means of a bracket 20 (Figs. 1, 3 and 6), equipped with a power shaft 21 (Fig. 6) with a leading link 22 of the drive transmission (Figs. 6 and 7), connected by a chain 23 with a driven link 13 of the drive transmission, and the drive transmission is protected by a sealed casing made of two parts 24 and 25 (Figs. 1, 2 and 7). In this case, a drill string 26, a hollow drive shaft 8 and a sleeve 27 are adapted to supply compressed air to the pneumatic motor 19 (Figs. 1 and 3).

Молотки 28, формирующие боковую поверхность 29 сооружаемой скважины 18 большого диаметра (фиг. 1 и 2), выполнены Г- образными. Причем молотки 28, как и молотки 12 (фиг. 3) под действием центробежных сил прижимаются к ограничителям 16 (фиг. 4) качания молотков 28 и их передние режущие кромки 17 (фиг. 3) занимают положение на радиусе ступицы 10.Hammers 28, forming the lateral surface 29 of the well under construction 18 of large diameter (Fig. 1 and 2), are made L-shaped. Moreover, the hammers 28, like the hammers 12 (Fig. 3), under the action of centrifugal forces are pressed against the limiters 16 (Fig. 4) of the swing of the hammers 28 and their front cutting edges 17 (Fig. 3) occupy a position at the radius of the hub 10.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Устройство размещают в транспортно-сортировочной выработке под ранее пробуренной пилот-скважиной 7 и бурильную колонну 26 свинчивают с полым приводным валом 8 (фиг. 1 и 3). Бурильную колонну 26 вместе с устройством поднимают к верхней границе транспортно-сортировочной выработки, направляют центрирующее устройство 6 в пилот-скважину 7, что предотвращает смещение сооружаемой скважины большого диаметра от проектной траектории. Далее через бурильную колонну 26, полый приводной вал 8 и рукава 27 подают сжатый воздух в каждый пневмодвигатель 19 (фиг. 1), выходной вал (не обозначен) которого вращает силовой вал 21 кронштейна 20 (фиг. 6). Далее посредством каждой передачи привода, включающей ведущее звено 22, цепь 23 и ведомое звено 13, молотковые роторы 1 (фиг. 1, 2) получают вращательное движение - главное движение. Молотки 12 и 28 (фиг. 3 и 4) под действием моментов сил, создаваемых центробежными силами (не показано), прижаты к ограничителям 16 качания этих молотков и все передние кромки 17 молотков 12 и 28 (фиг. 3, 4) занимают положение на радиусе ступиц 10. Молотковые роторы 1 готовы к отбойке горной породы. На буровом станке (не показано) включается вращение бурильной колонны 26 (фиг. 1), задающее вспомогательное движение - движение обкатки породоразрушающего инструмента, затем включается подъем бурильной колонны 26 - движение подачи на забой. Молотковые роторы 1, имеющие вращательное - главное движение и вспомогательное - движение обкатки (фиг. 1), движением подачи на забой подводятся к верхней границе транспортно-сортировочной выработки и всеми молотками 12 и 28, обладающими запасом кинетической энергии, ведут отбойку горной массы ударами передней режущей кромки 17 (фиг. 3) всех молотков 12 и 28, сооружают скважину 18 большого диаметра (фиг. 1). При этом молотковые роторы 1, смонтированные на консолях 4 (фиг. 1 и 2), смещенных параллельно радиусу сооружаемой скважины 18 в плоскости, перпендикулярной к оси полого приводного вала 6 и симметрично оси полого приводного вала 6, молотками 12 на одном конце разрушают боковую поверхность пилот-скважины 7, а на втором конце Г - образные молотки 28 формируют боковую поверхность 29 сооружаемой скважины 18 большого диаметра и выступающие элементы концевого отдельного узла 9 с головками стяжек не соприкасаются с забоем и не препятствуют отбойке горной массы. Таким образом смещение молотковых роторов 1 относительно радиуса сооружаемой скважины 18 обеспечивает беспрепятственное формирование боковой поверхности 29 скважины 18 большого диаметра. После разбуривания пилот-скважины 7 на требуемую высоту устройство опускают вниз и перемещают в транспортно-сортировочной выработке на новую позицию.The device is placed in the transport and sorting workings under the previously drilled pilot borehole 7 and the drill string 26 is screwed to the hollow drive shaft 8 (Figs. 1 and 3). The drill string 26 together with the device is raised to the upper boundary of the transport and sorting workings, the centering device 6 is directed into the pilot borehole 7, which prevents the displacement of the large diameter well under construction from the projected trajectory. Then, through the drill string 26, the hollow drive shaft 8 and the sleeves 27, compressed air is supplied to each pneumatic motor 19 (Fig. 1), the output shaft (not indicated) of which rotates the power shaft 21 of the bracket 20 (Fig. 6). Further, by means of each drive transmission, including the driving link 22, the chain 23 and the driven link 13, the hammer rotors 1 (Figs. 1, 2) receive a rotary motion - the main motion. Hammers 12 and 28 (Fig. 3 and 4), under the action of moments of forces created by centrifugal forces (not shown), are pressed against the swing limiters 16 of these hammers and all the leading edges 17 of hammers 12 and 28 (Fig. 3, 4) occupy a position on radius of hubs 10. Hammer rotors 1 are ready for rock breaking. On the drilling rig (not shown), the rotation of the drill string 26 (Fig. 1) is turned on, which sets the auxiliary movement - the movement of the rock cutting tool rolling, then the lifting of the drill string 26 is switched on - the movement of the feed to the bottom. Hammer rotors 1, which have a rotary - the main movement and an auxiliary - the running-in movement (Fig. 1), by the feed movement to the bottom are brought to the upper boundary of the transport-sorting workings and all the hammers 12 and 28, which have a reserve of kinetic energy, break the rock mass by blows from the front cutting edge 17 (Fig. 3) of all hammers 12 and 28, a well 18 of large diameter is constructed (Fig. 1). In this case, hammer rotors 1, mounted on consoles 4 (Fig. 1 and 2), displaced parallel to the radius of the well under construction 18 in a plane perpendicular to the axis of the hollow drive shaft 6 and symmetrically to the axis of the hollow drive shaft 6, with hammers 12 at one end destroy the lateral surface pilot borehole 7, and at the second end L-shaped hammers 28 form the side surface 29 of the well under construction 18 of large diameter and the protruding elements of the end separate unit 9 with tie heads do not come into contact with the bottom and do not interfere with the breaking of the rock mass. Thus, the displacement of the hammer rotors 1 relative to the radius of the well under construction 18 ensures the unimpeded formation of the lateral surface 29 of the well 18 of large diameter. After drilling out the pilot well 7 to the required height, the device is lowered down and moved to a new position in the transport and sorting tunnel.

Далее цикл работы оборудования повторяется.Further, the cycle of equipment operation is repeated.

Таким образом, применяя предлагаемое устройство, оборудованное наименее энергоемким широкозахватным породоразрушающим инструментом ударного действия - молотковыми роторами 1, оснащенными отдельными пневмодвигателями 19, обеспечивающими вращательное - главное движение молотковых роторов 1, собранных из отдельных узлов 9, позволяет использовать маломощное буровое оборудование и реализовать эффективный способ сооружения скважин 18 большого диаметра требуемой величины в горных породах различной крепости при подземной разработке.Thus, using the proposed device, equipped with the least energy-intensive wide-cut rock cutting tool of impact action - hammer rotors 1, equipped with separate pneumatic motors 19, providing rotary - the main movement of hammer rotors 1, assembled from separate units 9, allows the use of low-power drilling equipment and implement an effective method of construction wells 18 of large diameter of the required size in rocks of various strengths in underground mining.

Claims (4)

1. Устройство для сооружения скважин большого диаметра, включающее породоразрушающий инструмент с рабочими органами в виде молотковых роторов, снабженных отдельными приводами и установленных по меньшей мере на двух консолях рамы, оснащенной центрирующим устройством, направленным в пилот-скважину, отличающееся тем, что центрирующее устройство смонтировано на полом приводном валу, жестко связанном с рамой, при этом каждый молотковый ротор содержит отдельные узлы, включающие ступицу, снабженную по меньшей мере двумя свободно качающимися на осях молотками, причем каждый молотковый ротор собран с разворотом каждого последующего отдельного узла относительно соседнего с ним предыдущего отдельного узла на угол, равный половине угла между молотками в одном отдельном узле, при этом ступица выполнена с ограничителями качания молотков таким образом, чтобы передняя режущая кромка каждого молотка под действием центробежной силы заняла положение на радиусе ступицы.1. A device for constructing large-diameter wells, including a rock cutting tool with working bodies in the form of hammer rotors, equipped with separate drives and installed on at least two consoles of a frame equipped with a centering device directed into a pilot well, characterized in that the centering device is mounted on a hollow drive shaft rigidly connected to the frame, while each hammer rotor contains separate units, including a hub equipped with at least two hammers freely swinging on the axes, and each hammer rotor is assembled with a turn of each subsequent separate unit relative to the adjacent previous separate unit knot by an angle equal to half the angle between the hammers in one separate unit, while the hub is made with hammer swing limiters so that the front cutting edge of each hammer under the action of centrifugal force takes a position on the radius of the hub. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что консоли рамы смещены параллельно радиусу сооружаемой скважины в плоскости, перпендикулярной оси полого приводного вала, и симметрично оси полого приводного вала.2. The device according to claim. 1, characterized in that the frame consoles are displaced parallel to the radius of the well being constructed in a plane perpendicular to the axis of the hollow drive shaft, and symmetrically to the axis of the hollow drive shaft. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что для вращения каждого молоткового ротора применен пневмодвигатель, подвешенный к раме с помощью кронштейна, оборудованного силовым валом с ведущим звеном передачи привода, при этом для подачи сжатого воздуха в пневмодвигатель приспособлены бурильная колонна, полый приводной вал и рукав.3. The device according to claim 1, characterized in that an air motor is used to rotate each hammer rotor, which is suspended from the frame by means of a bracket equipped with a power shaft with a driving link of the drive transmission; shaft and sleeve. 4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что молотки, формирующие боковую поверхность сооружаемой скважины большого диаметра, выполнены Г-образными.4. The device according to claim 1, characterized in that the hammers forming the lateral surface of the well under construction of large diameter are made L-shaped.
RU2021119673A 2021-07-06 2021-07-06 Large diameter well construction device RU2762658C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021119673A RU2762658C1 (en) 2021-07-06 2021-07-06 Large diameter well construction device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021119673A RU2762658C1 (en) 2021-07-06 2021-07-06 Large diameter well construction device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2762658C1 true RU2762658C1 (en) 2021-12-21

Family

ID=80039409

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021119673A RU2762658C1 (en) 2021-07-06 2021-07-06 Large diameter well construction device

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2762658C1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1488917A (en) * 1966-08-09 1967-07-13 Gelsenkirchener Bergwerks Ag Machine intended for making fixtures or similar devices
SU545744A1 (en) * 1975-01-23 1977-02-05 Государственный научно-исследовательский институт горнохимического сырья Mine Driving Device
SU1514943A1 (en) * 1988-01-04 1989-10-15 Криворожский горнорудный институт Reverse-run hole expander
SU1714136A1 (en) * 1989-12-25 1992-02-23 Пермский Проектно-Конструкторский И Экспериментальный Институт Горного Машиностроения "Пермгипрогормаш" Device for driving holes of large diameter
RU190758U1 (en) * 2019-04-22 2019-07-11 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева" (КузГТУ) REVERSE EXTENSIONER FOR DRILLING RISING WELLS
RU2709863C1 (en) * 2019-06-05 2019-12-23 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела им. Н.А. Чинакала Сибирского отделения Российской академии наук Method of construction of wells with large diameter

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1488917A (en) * 1966-08-09 1967-07-13 Gelsenkirchener Bergwerks Ag Machine intended for making fixtures or similar devices
SU545744A1 (en) * 1975-01-23 1977-02-05 Государственный научно-исследовательский институт горнохимического сырья Mine Driving Device
SU1514943A1 (en) * 1988-01-04 1989-10-15 Криворожский горнорудный институт Reverse-run hole expander
SU1714136A1 (en) * 1989-12-25 1992-02-23 Пермский Проектно-Конструкторский И Экспериментальный Институт Горного Машиностроения "Пермгипрогормаш" Device for driving holes of large diameter
RU190758U1 (en) * 2019-04-22 2019-07-11 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева" (КузГТУ) REVERSE EXTENSIONER FOR DRILLING RISING WELLS
RU2709863C1 (en) * 2019-06-05 2019-12-23 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела им. Н.А. Чинакала Сибирского отделения Российской академии наук Method of construction of wells with large diameter

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104453704B (en) A kind of hydraulic drill rig top hammer formula impact rotary power head
US20140083775A1 (en) Rotary impact drill and double-layer drilling rod mechanism
CN105971492B (en) A kind of magnetic base torsion impact drilling tool
CN110886579B (en) Continuous wall down-the-hole hammer drill
CN105672873A (en) High-frequency torsion and axial bidirectional impactor
CN102449257A (en) Method and apparatus for drilling large-diameter hole in ground
CN112483005A (en) Rock breaking drill bit for downhole drilling tool
CN104763324A (en) Large-diameter hole forming construction equipment for core drilling rock entering and construction method thereof
CN109026028A (en) A kind of rock roadway in coal mine mechanical rock breaking method
RU2762658C1 (en) Large diameter well construction device
CN103216227A (en) Boring machine with reciprocating direct-impact effect
CN208010276U (en) A kind of rotary impact tool of the underground based on magnetic force
KR20120094714A (en) Bit of hammer for drilling the ground
CN202520220U (en) Top hydraulic impact drilling machine
CN202745868U (en) Boring machine with reciprocating direct-impact effect
CN112855031B (en) Hydraulic percussion drill bit with rolling teeth
CN210460490U (en) High-frequency circumferential impact type screw drilling tool structure
CN112983250A (en) Mountain region rock breaking percussion drill
CN101737010A (en) Bit Integrated impact, revolution and dry type slag discharge
CN217300457U (en) Rock breaking integrated machine
CN114704282B (en) Rock breaking integrated machine and rock breaking method
KR100205694B1 (en) Pneumatic rock drill and pneumatic hammer used therein
CN115929214A (en) Hanger and impact cutting tooth rock embedding barrel drill comprising same
CN103835713A (en) Cutting device of heading machine
CN114075923A (en) Hydraulic DTH Hammer Biting Pile Combination Bit