PL216815B1 - Układ ręcznej wiertarki górniczej z przepłuczką otworu wiertniczego - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest układ ręcznej wiertarki górniczej z przepłuczką otworu wiertniczego, zwłaszcza w wyrobiskach górniczych kopalń metanowych, dla bezpiecznego prowadzenia z napędem hydraulicznym lub z napędem pneumatycznym otworów wiertniczych bez zakleszczenia wiertła, szczególnie przy kotwieniu trasy kolejek spągowych, wierceniu otworów dla sond, względnie przy wykonywaniu otworów wyprzedzających przy trudno urabialnych skałach.

Dotychczas znane i stosowane rozwiązania ręcznych wiertarek górniczych nie zapewniały w warunkach eksploatacyjnych wyrobisk górniczych w podziemiach kopalń głębinowych, prawidłowego i bezpiecznego prowadzenia otworów wiertniczych bez zakleszczenia wiertła, zwłaszcza przy kotwieniu trasy kolejek spągowych, wierceniu otworów dla sond lub przy wykonywaniu otworów wyprzedzających przy trudno urabialnych skałach, z uwagi na znaczne utrudnienia dla zastosowania przepłuczki wodnej w otworze wiertniczym.

Znane jest z polskiego opisu patentowego nr 183735 rozwiązanie wiertarki udarowo-nawrotnej, z poruszanym w obie strony w obudowie tłokiem udarowym, w której na wchodzącej w komorę tłoka udarowego rurze sterującej prowadzona jest tuleja sterująca, której położenie osiowe wyznacza kierunek ruchu urządzenia. Aby można było zmienić kierunek ruchu komora nawrotna jest połączona z biegnącym w rurze sterującej przewodem powietrza sterującego, zaś komora biegu przedniego jest poprzez otwór połączona z wnętrzem rury sterującej, która doprowadza powietrze robocze do komory tłoka udarowego. Wskutek tego tuleja sterująca jest przemieszczana w jednym kierunku za pomocą powietrza sterującego, zaś w drugim kierunku za pomocą powietrza roboczego.

Znane jest także z polskiego opisu patentowego nr 180145 rozwiązanie manipulatora wiertniczego, zawierającego dwie wiertarki. Każda prowadnica wiertarki jest pośrednio osadzona na końcu rozsuwnego wysięgnika poprzez napęd wychylania poprzecznego prowadnicy, napęd wychylania podłużnego prowadnicy, napęd obrotu pary prowadnic oraz napęd wychylania pionowego pary prowadnic. Podstawę, w której jest umocowany początek wysięgnika, stanowi napęd wychylania wysięgnika. Napęd wychylania poziomego pary prowadnic jest hydrauliczno-mechanicznie sprzężony z dolnym napędem, znajdującym się w podstawie wysięgnika. Napęd wychylania pionowego pary prowadnic jest hydrauliczno-mechanicznie sprzężony z górnym napędem, znajdującym się w podstawie wysięgnika.

Znane jest również z polskiego opisu patentowego nr 165910 rozwiązanie przenośnej wiertnicy dołowej, przeznaczonej do wiercenia otworów przewodami wiertniczymi zakończonymi świdrami gryzakowymi w podziemiach kopalń przy dowolnym kącie pochylenia. Powyższa wiertnica jest napędzana silnikami hydraulicznymi zasilanymi emulsją wodnoolejową lub innymi emulsjami stosowanymi w górnictwie. W powyższej wiertnicy zastosowano mechanizm przegubowy płaski, gdzie jedno z ramion mechanizmu jest utwierdzone przez docisk stojakiem podporowym, natomiast drugie ramię stanowi przegubowo utwierdzony korpus wiertnicy. Korpus składa się z czterech prowadnic objętych obejmami. W prowadnicach są prowadzone dwa silniki hydrauliczne połączone nieruchomo względem siebie łączem. Silnik na końcówce wału ma osadzoną śrubę z gwintem zewnętrznym, zaś ta śruba skojarzona jest z gwintem wewnętrznym wykonanym w prowadnicach i przy ruchu obrotowym silnika nadaje posuw osiowy przewodami wiertniczymi. Silnik nadaje ruch obrotowy przewodami wiertniczymi.

Także znane jest z polskiego opisu wzoru użytkowego nr 57926 rozwiązanie ręcznej wiertarki hydraulicznej, zawierającej trójelementową obudowę, która integruje wszystkie funkcje urządzenia. Segment środkowy obudowy stanowi bezpośrednio korpus dla elementów silnika zębatego. Z kolei pokrywa przednia stanowi równocześnie obudowę dla przekładni zębatej, a pokrywa tylna zaopatrzona jest w kanały odciążające i przeciekowe.

Ponadto znane jest z polskiego opisu zgłoszenia wynalazku nr P.352007 rozwiązanie wiertnicy stojakowej przenośnej, zwłaszcza do wiercenia otworów w węglu, składającej się z kolumny, podstawy, silnika i dźwigni sterującej. Kolumna posadowiona jest na podstawie stabilizującej, zaś w części górnej ma wysuwany element rozporowy. Pomiędzy podstawą stabilizującą a wysuwnym elementem rozporowym ma wahliwą prowadnicę z obwodowym łańcuchem współpracującym z silnikiem napędowym organu urabiającego, która na jednym końcu ma mechanizm przesuwu silnika napędowego, zaś na drugim końcu podtrzymkę organu urabiającego. Mechanizm przesuwu silnika napędowego ma zapadkę z wprowadzoną dźwignią, która sprzężona jest z ramieniem połączonym z zespołem sterującym uruchamiającym obroty silnika napędowego.

PL 216 815 B1

Opisane powyżej oraz inne znane i stosowane rozwiązania ręcznych i/lub przenośnych wiertarek górniczych nie są w pełni przystosowane do prawidłowego i bezpiecznego prowadzenia w wyrobiskach podziemnych kopalń głębinowych otworów wiertniczych, szczególnie przy wierceniu otworów w spągu dla kotwienia trasy kolejki spągowej, przy wierceniu otworów dla sond, względnie przy wykonywaniu otworów wyprzedzających przy trudno urabialnych skałach, zwłaszcza w warunkach zagrożenia metanowego. Powyższe rozwiązania wykazują szereg niedogodności eksploatacyjnych, wpływających na zaniżenie skuteczności działania ręcznych wiertarek górniczych, zwłaszcza w trudnych warunkach górniczo-geologicznych kopalń głębinowych. Znaczne utrudnienia dają wiercenia ręczną wiertarką górniczą otworów w spągu dla kotwienia trasy kolejki spągowej, lub otworów dla sond, z uwagi na częste przypadki zakleszczenia wiertła zwiercinami, doprowadzające do wyrwania wiertarki z rąk obsługującego, powodując zagrożenie powstania wypadku. Dalszą niedogodnością jest powstawanie poważnych utrudnień w oczyszczaniu otworów wiertniczych od zakleszczonych w nich zwiercin, a koniecznych do prowadzenia prac kotwiarskich. Również powstaje wyraźne zagrożenie bezpieczeństwa pracy przy nadmiernym rozgrzaniu niechłodzonego raczka wiertła w czasie prac wiertniczych bez prowadzenia przepłuczki otworu wiertniczego, zwłaszcza w warunkach zagrożenia metanowego. Natomiast prowadzenie wiercenia otworów z przepłuczką przy pomocy kotwiarki hydraulicznej lub kotwiarki powietrznej ma ograniczone możliwości zastosowania, z uwagi na znaczne usprzętowienie i ciężary tych agregatów, co powoduje powstawanie dużych kłopotów w zakresie ich obsługi i szybkości przemieszczania.

Powyższe niedogodności zostały wyeliminowane przez nowe rozwiązanie układu ręcznej wiertarki górniczej z przepłuczką otworu wiertniczego, zwłaszcza w wyrobiskach górniczych kopalń metanowych, zawierającego ręczną wiertarkę górniczą z napędem hydraulicznym lub napędem pneumatycznym oraz żerdź wiertniczą z raczkiem. Zgodnie z wynalazkiem ręczna wiertarka górnicza jest sprzężona mechanicznie poprzez urządzenie przepłuczkowe z żerdzią wiertniczą. Do głowicy napędowej ręcznej wiertarki górniczej jest przyłączony swym końcem wałek napędzający, wkręcony swym drugim gwintowanym końcem do jednego końca umieszczonego obrotowo w łożyskach wewnątrz obudowy urządzenia przepłuczkowego wałka rozdzielającego, który ma wzdłuż osi wewnętrzny otwór rozszerzony z obu stron i nagwintowany, a do którego drugiego końca jest wkręcona śruba z wewnętrznym otworem i wkręconą do jej nagwintowanej wewnątrz główki żerdzią wiertniczą z raczkiem. Wałek rozdzielający ma w swej środkowej zawężonej części wykonane w osi poprzecznej symetrycznie trzy otwory wlewowe wody przepłuczkowej. Korzystnie obudowa urządzenia przepłuczkowego ma wykonany w środkowej części swej ściany zewnętrznej otwór, zakryty przymocowaną trwale mufą, podłączoną poprzez zawór wodny do rurociągu przeciwpożarowego.

Zastosowanie układu ręcznej wiertarki górniczej z przepłuczką otworu wiertniczego według wynalazku zarówno z napędem hydraulicznym, względnie z napędem pneumatycznym, umożliwia w pełni bezpieczne prowadzenie otworów wiertniczych bez zakleszczenia wiertła, stanowiącego żerdź wiertniczą z raczkiem, a zwłaszcza prowadzenia otworów wiertniczych w spągu przy kotwieniu kolejek spągowych lub wierceniu otworów dla sond, względnie przy wykonywaniu otworów wyprzedzających w trudno urabialnych skałach. Celowe wprowadzenie lekkiej konstrukcji urządzenia przepłuczkowego do szybkiego i bezpiecznego sprzężenia mechanicznego pomiędzy głowicą napędową ręcznej wiertarki górniczej i żerdź wiertniczą z raczkiem, a podłączonego poprzez zawór wodny do rurociągu przeciwpożarowego, pozwala na bardziej skuteczne i bezpieczne prowadzenie z przepłuczką otworów wiertniczych, z jednoczesnym wyeliminowaniem zakleszczenia żerdzi wiertniczej z raczkiem w otworze wiertniczym, przy skutecznym wypłukiwaniu samoczynnym zwiercin z tego otworu wiertniczego. Równocześnie następuje pozytywne zwilżanie urabianej skały oraz chłodzenie raczka i płuczenie ścianki otworu wiertniczego, co jest bardzo ważne dla wykonania kotwi wklejanej, jak również stanowi pełne zabezpieczenie przy prawidłowym i znacznie wydajniejszym wykonywaniu otworów wiertniczych w warunkach zagrożenia metanowego.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony schematycznie w przykładowym wykonaniu na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia układ ręcznej wiertarki górniczej z napędem hydraulicznym, połączonej z żerdzią wiertniczą poprzez urządzenie przepłuczkowe, zasilane z rurociągu przeciwpożarowego, fig. 2 przedstawia powyższe urządzenie przepłuczkowe w przekroju podłużnym w widoku z boku, fig. 3 przedstawia wałek rozdzielający powyższego urządzenia przepłuczkowego w widoku z boku, natomiast fig. 4 przedstawia przekrój poprzeczny wzdłuż otworów wlewowych wałka rozdzielającego powyższego urządzenia przepłuczkowego w widoku z dołu.

PL 216 815 B1

Układ ręcznej wiertarki górniczej z przepłuczką otworu wiertniczego według wynalazku ma ręczną wiertarkę górniczą 1 sprzężoną mechanicznie poprzez urządzenie przepłuczkowe 2 z żerdzią wiertniczą 3. Do głowicy napędowej ręcznej wiertarki górniczej 1 z napędem hydraulicznym, zasilanym z rurociągu ciśnieniowego 4, jest przyłączony swym końcem wałek napędzający 5, wkręcony swym drugim gwintowanym końcem do wałka rozdzielającego 6, umieszczonego z obu stron symetrycznie obrotowo w łożyskach 7 w obudowie urządzenia przepłuczkowego 2. Wałek rozdzielający 6 ma wzdłuż osi otwór wewnętrzny, rozszerzony i nagwintowany z obu stron, do którego z drugiej strony jest wkręcona śruba 8 z wewnętrznym otworem i nagwintowaną wewnątrz główką 8a, do której jest wkręcona żerdź wiertnicza 3 z raczkiem 3a. Wałek rozdzielający 6 ma w swej środkowej zawężonej części 6a wykonane w osi poprzecznej symetrycznie trzy otwory wlewowe wody przepłuczkowej. Obudowa urządzenia przepłuczkowego 2 jest w kształcie wydrążonego walca, do którego z obu boków w osi wzdłużnej są wkręcone pokrywy obudowy 2a z wewnętrznymi otworami, dociskające z zewnątrz łożyska 7 z uszczelkami 9 i zablokowane wkrętami 2b. Obudowa urządzenia przepłuczkowego 2 ma wykonany w środkowej części swej ściany zewnętrznej otwór, zakryty przymocowaną trwale mufą 2c, podłączoną poprzez zawór wodny 10 do rurociągu przeciwpożarowego 11.

Układ ręcznej wiertarki górniczej z przepłuczką otworu wiertniczego według wynalazku stanowi lekki i w pełni przydatny zestaw wiertniczy z napędem hydraulicznym, względnie z napędem pneumatycznym, do sprawnego oraz bezpiecznego prowadzenia otworów wiertniczych w podziemiach kopalń głębinowych, zwłaszcza metanowych. Po sprzężeniu mechanicznym ręcznej wiertarki górniczej 1 posobnie z urządzeniem przepłuczkowym 2 i z żerdzią wiertniczą 3 podłącza się mufę 2c urządzenia przepłuczkowego 2 do rurociągu przeciwpożarowego 11 poprzez zawór wodny 10, którym po uruchomieniu ręcznej wiertarki górniczej 1 otwiera się i reguluje dopływ wody przepłuczkowej do otworów wlewowych i otworu wewnętrznego wałka rozdzielającego 6 urządzenia przepłuczkowego 2. Stąd odpowiedni strumień wody przepłuczkowej wypływa poprzez żerdź wiertniczą 3 z raczkiem 3a do otworu wiertniczego, powodując samoczynne wypłukiwanie z niego zwiercin, pozytywne zwilżanie urabianej skały oraz chłodzenie raczka 3a i płuczenie ścianki tego otworu wiertniczego. Równocześnie przy stosowaniu zasady zwiększonego nacisku i zmniejszonych obrotach ręcznej wiertarki górniczej 1 z przepłuczką przy wierceniu otworów w twardszych skałach, natomiast zmniejszonego jej nacisku i zwiększonych obrotach przy wierceniu otworów w słabszych skałach, uzyskuje się optymalne parametry pracy układu według wynalazku oraz zwiększa się jego wydajność i efektywność.

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Układ ręcznej wiertarki górniczej z przepłuczką otworu wiertniczego, zwłaszcza w wyrobiskach górniczych kopalń metanowych, zawierający ręczną wiertarkę górniczą z napędem hydraulicznym lub napędem pneumatycznym oraz żerdź wiertniczą z raczkiem, znamienny tym, że ma ręczną wiertarkę górniczą (1) sprzężoną mechanicznie poprzez urządzenie przepłuczkowe (2) z żerdzią wiertniczą (3), przy czym do głowicy napędowej ręcznej wiertarki górniczej (1) ma przyłączony swym końcem wałek napędzający (5), wkręcony swym drugim gwintowanym końcem do jednego końca umieszczonego obrotowo w łożyskach (7) wewnątrz obudowy urządzenia przepłuczkowego (2) wałka rozdzielającego (6), który ma wzdłuż osi wewnętrzny otwór, rozszerzony i nagwintowany z obu stron, a do którego drugiego końca ma wkręconą śrubę (8) z wewnętrznym otworem i wkręconą do jej nagwintowanej wewnątrz główki (8a) żerdzią wiertniczą (3) z raczkiem (3a), natomiast wałek rozdzielający (6) ma w swej środkowej zawężonej części (6a) wykonane w osi poprzecznej trzy otwory wlewowe wody przepłuczkowej.
2. 2. Układ ręcznej wiertarki górniczej z przepłuczką otworu wiertniczego według zastrz. 1, znamienny tym, że ma w obudowie urządzenia przepłuczkowego (2) wykonany w środkowej części jej zewnętrznej ściany otwór, zakryty przymocowaną trwale mufą (2c), podłączoną poprzez zawór wodny (10) do rurociągu przeciwpożarowego (11).