Устройство для бурения сопряженных шпуров

(51) 21 7/28 (2011.01) 21 25/58 (2011.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ горной породе полостей правильной формы в обычном режиме бурения шпуров - достигается тем,что в устройстве для бурения сопряжнных шпуров,включающем направляющий элемент в виде трубы,переходник, соединенный с буровой коронкой и буровой штангой, упорный буртик и втулку,соединнную с направляющим элементом согласно изобретению, направляющий элемент снабжен разрезной втулкой, выполненной с лепестками в виде цанги, с наружным диаметром, равным диаметру неизношенной буровой коронки, с продольным пазом, обращенным к коронке, концы лепестков цанги имеют коническую форму и выполнены с возможностью сжимания под действием осевого усилия, приложенного к наружной части цанги. Между упорным буртиком и втулкой установлена пружина.(72) Ольшанский Евгений Николаевич Тамбиев Петр Геннадьевич Никитин Олег Григорьевич(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БУРЕНИЯ СОПРЯЖЕННЫХ ШПУРОВ(57) Изобретение относится к устройствам для ударно - вращательного бурения сопряжнных(прилегающих) шпуров и скважин, и может быть использовано в горном деле при образовании в горных породах полостей для плоских зарядов или плоскостей обнажения, предназначенных для взрывных работ. Технический результат упрощение эксплуатации устройства, возможность создания в Изобретение относится к устройствам для ударно - вращательного бурения сопряжнных(прилегающих) шпуров и скважин, и может быть использовано в горном деле при образовании в горных породах полостей для плоских зарядов или плоскостей обнажения, предназначенных для взрывных работ. Известно устройство для бурения прилегающих шпуров, включающее буровую коронку и буровую штангу, на которой закреплено упорное кольцо и установлена втулка, соединнная с направляющим элементом, а между упорным кольцом и втулкой установлена пружина. Направляющий элемент выполнен цилиндрической формы тонкостенным из упругого материала с наружным диаметром большим диаметра шпура, с вогнутой стенкой,обращенной к коронке, и продольным разрезом с противоположной стороны(предварительный патент РК 3805, кл. 21 С 9/00, 1996). Недостатком этого устройства является высокое сопротивление перемещению направляющего элемента в шпуре и невозможность предотвращения его застревания, проворачивания элемента и отклонения шпуров от заданного направления бурения, при этом требуются дополнительные затраты на подготовку к бурению. Кроме того,необходима переделка буровой штанги для закрепления на ней упорного кольца, что снижает е прочность. Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство для бурения сопряжнных шпуров, включающее направляющий элемент,выполненный в виде трубы с наружным диаметром,меньшим диаметра шпура, буровой инструмент,переходник, соединенный с буровой коронкой и буровой штангой, упорный буртик и втулку,соединнную с направляющим элементом. Устройство содержит скалыватель, расположенный между направляющим элементом и буровым инструментом, соединнный с направляющей трубой замком с клином. На направляющей трубе установлены резцы (патент РФ 2077649, кл. 21 7/28, 1997). Указанное устройство позволяет избежать переделки штанги и тем самым сохранить е прочность. Недостатком этого устройства является отклонение шпуров от заданного направления бурения, искривление шпуров, нарушение их параллельности и расположения в одной плоскости,а также дополнительные затраты на подготовку к бурению. Причиной отклонения шпура от заданного направления бурения становится неточное забуривание. Использование отрезка трубы (ломика) меньшего диаметра, чем диаметр пионерного шпура, подкладывание под него посторонних предметов различной толщины, формы и прочности не позволяет забурить сопряжнный шпур точно в заданном месте. В результате устье сопряжнного шпура смещается в ту или другую сторону от оси шпура. Это становится причиной отклонения шпура от заданного направления бурения и нарушения параллельности шпуров. Причиной искривления шпура становится отсутствие соосности направляющей трубы и пионерного шпура. Так как диаметр трубы значительно меньше диаметра шпура (иначе она не может быть помещена в шпур, пробуренный изношенной коронкой) в процессе бурения труба проседает, задирается вверх или смещается в сторону под действием нагрузок, создаваемых буровым инструментом. Соответственным образом буровая коронка отклоняется от оси бурения и шпур искривляется. В результате параллельность шпуров также нарушается. Искривление шпура увеличивается при упирании торца направляющей трубы в неровность,образующуюся на внутренней поверхности пионерного шпура от вращения и поступательного перемещения буровой коронки. При этом возникает изгибающий момент с плечом, равным расстоянию между осями бурения, искривляющий сопряжнный шпур. Последующее использование такого шпура в качестве пионерного увеличивает искривление. Отрицательным моментом в применении устройства является проворачивание направляющей трубы в результате реакции на вращение буровой штанги с коронкой. Вслед за проворачиванием трубы происходит отклонение буровой коронки от плоскости, в которой должна располагаться полость. Соответственно этому отклоняются все последующие шпуры. Это ведт к изменению формы полости, ухудшению качества взрывных работ. Устройство неудобно в применении и требует дополнительных затрат на подготовку к бурению. После бурения пионерного шпура буровой инструмент необходимо отвести в сторону, в пионерный шпур поместить ломик, подобрать по толщине и форме кусочек дерева или горной породы и подложить под ломик, подвести буровой инструмент и одеть на ломик направляющую трубу,произвести забуривание сопряжнного шпура на глубину 8-10 см, отвести буровой инструмент,убрать ломик и достать с глубины 8-10 см кусочек дерева или горной породы. Затем подвести буровой инструмент, ввести направляющую трубу в устье забуренного шпура и добурить шпур до конца. Поскольку для создания полости необходимо пробурить несколько сопряжнных шпуров,подготовка к бурению требует значительных дополнительных затрат. Недостатком устройства также является наличие резцов и скалывателя,соединнного с направляющей трубой замком с клином. Это усложняет устройство, увеличивает вероятность его поломки, затрудняет работу бурового инструмента,наделяя его несвойственной ему функцией. Задачей изобретения является создание устройства, позволяющего бурить сопряженные шпуры параллельно, прямолинейно и в одной плоскости, не требующего дополнительных затрат на подготовку к бурению. Технический результат упрощение эксплуатации устройства, возможность создания в горной породе полостей правильной формы в обычном режиме бурения шпуров - достигается тем,что в устройстве для бурения сопряжнных шпуров,включающем направляющий элемент в виде трубы,переходник, соединенный с буровой коронкой и буровой штангой, упорный буртик и втулку,соединнную с направляющим элементом, согласно изобретению, направляющий элемент снабжен разрезной втулкой, выполненной с лепестками в виде цанги, с наружным диаметром, равным диаметру неизношенной буровой коронки, с продольным пазом, обращенным к коронке, концы лепестков цанги имеют коническую форму и выполнены с возможностью сжимания под действием осевого усилия, приложенного к наружной части цанги. Между упорным буртиком и втулкой установлена пружина. Условием эффективности подобного устройства является его способность образовывать в горной породе полости правильной формы, путм бурения прямолинейных параллельных шпуров,располагающихся в одной плоскости, а также отсутствие дополнительных затрат на подготовку к бурению. Предлагаемое устройство позволяет забуривать шпур в точно заданном месте без отклонения от оси бурения и бурить прямолинейные параллельные сопряжнные шпуры, располагающиеся в одной плоскости. Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображено помещнное в шпур устройство,продольный разрез на фиг.2 - общий вид устройства в изометрии на фиг. 3 - поперечный разрез пионерного и сопряжнного шпуров по А-А на фиг. 4 - поперечный разрез комплекта сопряжнных шпуров, образующих полость в горной породе. Устройство для бурения сопряженных шпуров содержит переходник 1 к буровой штанге 2,соединенный с буровой коронкой 3. Переходник 1 находится во втулке 4,соединенной с направляющим элементом в виде трубы 5 с помощью накладки 6 и перемычки 7. Направляющий элемент 5 снабжен разрезной втулкой, выполненной с лепестками 10 в виде цанги 9, с наружным диаметром, равным диаметру неизношенной буровой коронки 3. Продольный паз 8 обращен к коронке 3, концы лепестков 10 цанги 9 имеют коническую форму, образованную скосами 11 под углом 30-45. Лепестки 10 цанги выполнены с возможностью сжимания под действием осевого усилия,приложенного к наружной части цанги. Переходник 1 снабжн упорным буртиком 12 и пружиной 13, расположенной между буртиком 12 и втулкой 4. Труба 5 направлена в пионерный шпур 14. С помощью устройства бурится комплект сопряжнных шпуров, представляющий собой полость 15 (фиг. 4). Устройство работает следующим образом. Обычным способом бурят пионерный шпур 14,после чего на буровую штангу 2 надевают предлагаемое устройство, прикрепляя к ней переходник 1. Направляющий элемент в виде трубы 5 подводят к устью шпура 14 таким образом, чтобы лепестки 10 цанги 9 находились в зоне отверстия. Подают штангу 2 вперед и начинают бурение. При этом за счет скосов 11 лепестки 10 самоцентрируются по оси пионерного шпура 14 и цанга 9 входит в его устье. Буровая коронка 3 наводится точно на ось бурения сопряженного шпура и бурит его от начала и до конца. При этом цанга 9 перемещается соосно оси шпура 14, которая становится шаблоном для оси сопряженного шпура. При встрече с локальными неровностями лепестки 10 наезжают на них за счет скосов 11, пружинят,упруго деформируясь вовнутрь, и затем снова возвращаются в исходное положение. При этом направляющая труба 5 перемещается соосно оси шпура 14, удерживая коронку 3 на оси бурения сопряженного шпура, обеспечивая тем самым его прямолинейность и параллельность шпуру 14. Направляющая труба 5 наджно удерживается от проворачивания ее в плоскости, перпендикулярной оси бурения. Лепестки 10 в процессе продольного перемещения цанги 9 врезаются острыми ребрами в микронеровности шпура, удерживая трубу 5 от проворачивания. В результате сопряженный шпур бурится в заданной плоскости, точно выдерживая форму полости. Добуривание шпура до заданной глубины производится автоматически. После упора лепестков 10 в дно шпура 14 пружина 13 сжимается и сопряжнный шпур добуривается до глубины,равной глубине шпура 14. Затем предлагаемое устройство извлекают из шпуров и пробуренный сопряженный шпур используют как пионерный для бурения следующего сопряженного шпура. Порядок бурения повторяют. Таким образом бурят комплект сопряженных шпуров 15, получая полость правильной формы, выполненную путем бурения на одинаковую глубину прямолинейных параллельных шпуров, лежащих в одной плоскости. Предлагаемое устройство позволяет решить поставленную техническую задачу, обеспечить,бурение прямолинейных параллельных сопряжнных шпуров, лежащих в одной плоскости,на заданную глубину. Прямолинейность сопряжнных шпуров обеспечивается конструктивными элементами устройства, а именно цангой 9, выполненной диаметром, равным диаметру неизношенной буровой коронки 3, с лепестками 10 и скосами 11. Это позволяет точно забуривать шпур по заданной оси бурения и выдерживать заданное направление независимо от локальных неровностей пионерного шпура 14, являющегося шаблоном для копирования направления бурения. Параллельность сопряжнных шпуров обеспечивается соосностью осей направляющий трубы 5 и пионерного шпура 14, соблюдаемого в 3 процессе перемещения трубы 5 и выдерживаемого с помощью элементов центрирования в виде лепестков 10 цанги 9. При изнашивании буровой коронки 3 диаметр шпура 14 уменьшается. При этом лепестки 10 цанги 9 сжимаются и направляющая труба 5 продолжает перемещаться соосно оси шпура 14. Расположение шпуров в одной плоскости обеспечивается конструкцией лепестков 10,выполненных путм разрезов трубы 5, и за счт получившихся при этом острых ребер,стабилизирующих трубу 5 от проворачивания в процессе ударно - вращательного бурения. Одинаковая глубина бурения обеспечивается путем сжатия пружины 13 и добуривания шпура буровой коронкой 3, которая перемещается в продольной выемке 8 трубы 5, бращенной к буровой коронке 3. Устройство просто в эксплуатации и не требует дополнительных затрат на подготовку к бурению. Введение и центрирование направляющей трубы 5 производится бурильщиком автоматически с одновременным началом бурения сопряжнного шпура. Весь процесс бурения осуществляется с одного захода. Таким образом, предлагаемое устройство способно автоматически приспосабливаться к любым условиям, которые могут возникнуть в процессе бурения сопряжнных шпуров в горной породе, и обеспечивает создание полости правильной формы при отсутствии дополнительных затрат на бурение. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Устройство для бурения сопряжнных шпуров, включающее направляющий элемент в виде трубы, переходник, соединенный с буровой коронкой и буровой штангой, упорный буртик и втулку, соединнную с направляющим элементом,отличающееся тем, что направляющий элемент снабжен разрезной втулкой, выполненной с лепестками в виде цанги, с наружным диаметром,равным диаметру неизношенной буровой коронки, с продольным пазом, обращенным к коронке, концы лепестков цанги имеют коническую форму и выполнены с возможностью сжимания под действием осевого усилия, приложенного к наружной части цанги. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что между упорным буртиком и втулкой установлена пружина.