Устройство и принцип действия

Шахтная бурильная установка (рис.51) состоит из следующих основных сборочных единиц: бурильной головки 3 с податчиком 1, манипулятора 2, рамы с ходовой частью 4, привода 6, пульта и системы управления 5.

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

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

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

По датчики характеризуются следующими основными параметрами: длиной подачи 2-4,5 м; усилием подачи 1,5—20 кН; массой 30—850 кг (обычно 350 кг); скоростью подачи бурильной головки при бурении до 0,3 м/с, а при обратном ходе-от 0,2 до 0,4 м/с.

В качестве примера рассмотрим некоторые наиболее_ характерные конструкции податчиков и принцип их работы. На рис. 2, а представлена схема винтового податчика постоянной длины

Рис.51. Шахтная бурильная установка

Податчик состоит из рамы 6, верхняя часть которой служит направляющей для салазок 5 бурильной головки 4. Внутри рамы в подшипниковых опорах 2 размещен винт 3, имеющий привод 1. При вращении винта гайка 10, находящаяся в постоянном зацеплении с винтом и соединенная с салазками, обеспечивает поступательное движение бурильной головки на забой и обратный ход после окончания бурения шпура. Винт податчика выполняется с трапециевидной многозаходной несамотормозящейся резьбой. Рамы податчиков выполняются сварными из стального проката. Фирмы "Атлас Копко" (Швеция) и "Гарднер Денвер" (США) начали применять рамы податчиков из прессованных алюминиевых сплавов.

Для сохранения прямолинейности бу-ровой штанги в процессе бурения устанавливается неподвижный люнет 8, а при длине штанги более Зм-подвижный люнет 7. В передней части рамы имеется упор 9, обеспечивающий фиксацию податчика на забое выработки.

Рис.52 Податчики для перемещения бурильных головок:

a -винтовой податчик постоянной длины; б—винтовой телескопный податчик.

Одна из конструкций телескопического податчика показана на рис.52, б.

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

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

Манипуляторы являются составной частью шахтной бурильной установки. Они предназначаются для перемещения бурильной машины в пространстве и ее фиксации в нужном месте забоя в положении для бурения шпуров.

Основными элементами современных манипуляторов являются: осно-вание, стрела и позиционер. Основание служит для крепления манипулятора к раме установки. Стрела позволяет устанавливать бурильную машину в различные части забоя выработки. Позиционер служит для крепления бурильной машины на манипуляторе, придания ей нужного направления при бурении, а также для раскрепления ее в забое.

В качестве привода манипуляторов служат гидравлические цилиндры, пневматические цилиндры или двигатели с червячными редукторами и винтами. Неоспоримыми преиму-ществами гидроприводов являются бы-строта действия, жесткость установки элементов манипулятора и малые раз-меры.

Поскольку положение тела в пространстве определяется жестко координатами, число степеней свободы и, следовательно, число приводов в манипуляторах должны быть такими же. В некоторых манипуляторах число приводов может быть меньше, но технологические возможности таких приводов ограничены.

Манипулятор должен обеспечивать перемещение в горизонтальной и вертикальной плоскостях, изменение угловой координаты оси инструмента в вертикальной (наклон бурильной машины) и горизонтальной (поворот бурильной машины) плоскостях, перемещение бурильной машины на забой (подвигание и распор); вращение бурильной машины, при котором она обращается к стенке выработки своим наименьшим размером, с целью максимального приближения оси шпура к контуру выработки.

Приводы манипуляторов, обеспечивающие эти движения, могут быть разбиты на четыре группы: подвигания, поворота, наклона и вращения.

Анализ конструктивных схем манипуляторов различных типов показал, что на их технологические свойства влияют следующие конструктивные признаки: расположение в кинематической цепи манипулятора приводов, осуществляющих их основные движения; взаимное расположение стрелы и бурильной машины, степень автоматизации управления.

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

Рассмотрим манипуляторы, выпускаемые отечественной промышленностью.

Например конструкцию телескопического манипулятора УТМ-5 (рис.53), применяемого на бурильных установках типоразмера УБШ-5. Он состоит из опорного кронштейна 1, раздвижной рукояти 4, имеющей ход выдвижения 2 м, позиционера 5, направляющей рамы 6, цилиндров подъема стрелы 3 и поворота 7, устройства 2, обеспечивающего параллельность движения.

На рис. 3 показаны углы перемещения стрелы, позволяющие обуривать забой высотой 7,2 м и шириной до 7,3 м. На концевыдвижной части рукояти крепится позиционер 5, соединяющий рукоять 4 с направляющей рамой 6 податчика. На позиционере установлены цилиндры поворота направляющей рамы в горизонтальной и вертикальной плоскостях, а также механизм вращения для поворота бурильной машины на 180° относительно оси выработки, что обеспечи­вает бурение шпуров около почвы с минимальным наклоном в горизонтальной плоскости.

Манипулятор УВМ-3 (рис.54) предназначен для бурения фронтальных и радиально-фронтальных шпуров установками УБШ-3 и УБШ-4. Верхняя и боковая части забоя могут быть обурены с применением этого манипулятора без его вращения. Вращателем рекомендуется пользоваться для установки манипуля­тора при обуривании шпуров в почве, а также в центральной части забоя. Имеется возможность использования манипулятора в качестве вращающейся стрелы, что удобно при обуривании оконтуривающих шпуров свода выработки.

При движении рукояти сохраняется параллельность податчика исходному положению. Манипулятор обеспечивает установку податчика в положение, перпендикулярное к оси выработки, для обуривания кровли, почвы и боков веерными и параллельными шпурами.

Наличие складывающейся рукояти позволяет получить зону обуривания шириной 1,3 м, что дает возможность пробурить за одну установку машины два ряда шпуров (рис.55).

Манипулятор УВМ-3 позволяет подвести переднюю часть податчика к рабочему месту машиниста для замены коронки, что освобождает его от необходимости выполнять эту операцию в призабойной зоне выработки.

Рассмотрим манипуляторы зарубежных стран:

Наилучших результатов в конструировании манипуляторов дос-тигла шведская фирма «Атлас Копко». Ею выпускается шесть типов мани-пуляторов том числе:

Манипулятор BUT2 является простей-шим и самым легким. Он имеет три привода: подъем стрелы, наклон податчика и вращение. При всех движениях сохраняется параллельность податчика. Манипулятор предназначен для обуривания забоев малых площадей сечений
параллельными шпурами, не требующих анкерной крепи.

Манипулятор BUT6E представляет собой вращающуюся стрелу с
телескопной рукоятью. Он обеспечивает обуривание забоя па­раллельными веер-ными шпурами.

Манипулятор BUT30B оснащен простой быстродействующей системой,
обеспечивающей точную установку бурильной машины и сохранение
ее параллельности.

Финская фирма «Тамрок» выпускает манипуляторы легкого, среднего и тяжелого типов [23].

В настоящее время фирма выпускает новый манипулятор ZRS100H.

Сведения о манипуляторах фирмы «Атлас Копко» и фирмы «Тамрок» табл. 1.

Бурильные установки УБШ-121 (УБШ101), БК-2П, 2УБН-2П (УБ1Ш08), СБКН-2М (УБШ207) относятся к малогабаритным. Самой легкой из шахтных бурильных установок на пневмошинном ходу является установка УБШ-121, которая может применяться с малогабаритными погру-зочно-транспортными машинами ПД-2 и ПД-3. Преимущество установки - надвиг бурильных головок (перфораторов ПК60А) на забой при бурении. В этом случае установка имеет дли­ну 7 м. При транспортировании бурильные головки совместно с манипу-ляторами сдвигаются назад и длина установки составляет 4,75 м.

Основные параметры установок бурильных шахтных приведены в табл. 2.

Установка БУР-2Б на колесно-рельсовом ходу также имеет надвиг манипуляторов с бурильными головками БГА-Ш на забой и снабжена площадкой для размещения в ней взрывника при заряжании шпуров. Установка имеет захват, поддерживающий верхняки при креплении выработки.

Для проведения выработок большой площади сечения (тоннелей, камер), а также для работы в очистных забоях при камерно-столбовой системе разработки применяется установка высокой энерговооруженности УБШ-532Д (УБШ-501). Она оснащена тремя пневматическими бурильными головками и тремя телескопными манипуляторами, установленными на пневмошинном шасси с шарнирно-сочлененной рамой и дизельным приводом хода.

Рис. 53 Манипулятор УТМ-5 бурильных установок

Рис. 54 Манипулятор УВМ-3

1- вращатель; 2- цилиндр складывания рукоятей; З- рукоять; 4- шарнир; 5- цилиндр наклона податчика; 6-направляющая рама; 7 цилиндр надвигания податчика; 8- цилиндр подъема стрелы; 9- цилиндр поворота стрелы; 10- цилиндр поворота податчика.

Рис. 5. Рабочее положение манипулятора УВМ-3 при бурении шпуров в кровле выработки

Шахтная бурильная установка УБШ-322ДГ (УБШ-315) гидравлическая. Установка может эксплуатироваться при температуре до -26°С. Она имеет две гидравлические бурильные головки и^два манипулятора, которые установлены на пневмошинном шасси, аналогичном по конструкции шасси установки УБШ-532Д. Установка имеет две масло станции с электроприводом, для питания которого служит кабельный барабан с запасом кабеля 100 м.

Зарубежными фирмами, произ-водящими шахтные бурильные устано-вки, являются: "Атлас Копко" и "Линден Алимак" (Швеция), "Ингерсол Рэнд" и "Гарднер Денвер" (США), "Тамрок" (Финляндия), ЗИГ (Швейцария), "Болер" (Австрия), "Секома" (Франция), "Фу-ракава" (Япония). Установки гидрофицированы. В качестве бурильных головок используют гидровращатели, пневматические и гидравлические перфораторы, Ходовое оборудование может быть пневмошинным, гусеничным и колесно-рельсовым.

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

Параметры манипуляторов фирмы «Атлас Копко» и фирмы «Тамрок»

Таблица 1

Тип манипулятора	BUT2	BUT6E	R315	BUT10C	витзов	BUT15E
Длина с бурильной машиной, м		4,19		6,05	6,25	7,45
Ход штока телескопа, мм	— •			—	—
Величина надвигания бурильной машины, мм
Площадь обуриваемого забоя, м
Масса манипулятора, кг

Дата добавления: 2014-11-18