Результат интеллектуальной деятельности: Тренажер глазомерного определения пространственного положения забуриваемых шпуров

Изобретение относится к горному делу и предназначено для определения пространственного положения взрывных шпуров.

Известно устройство для определения направления шпуров, состоящее из пластины в виде дуги с расположенной на ней угловой шкалой, имитатора буровой машины, включающего буровой молоток с телескопической опорой, телескопическую буровую штангу, выполненную с возможностью соединения с шаровой пятой шарового шарнира, закрепленного на плоскости забоя, а также источника света, соединенного с буровым молотком, при расположении в одной вертикальной плоскости оси источника света, бурового молотка, буровой штанги и шарового шарнира, при этом источник света расположен соосно с буровой штангой, пластина оснащена телескопическими стойками, состоящими из цилиндров со штоками, с размещенными на штоках метрическими линейками, а также на пластине размещены угломерная и угловая шкалы. (Патент РФ №2615193, МПК Е21В 47/022, 2017 Основным недостатком данного устройства является сложность конструкции, связанная с наличием пластины в виде дуги, на которую нанесены угломерная и угловая шкалы.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для определения направления забуриваемых шпуров, состоящее из пластины с угловой шкалой, имитатора буровой машины, включающего буровой молоток с буровой штангой, выполненной телескопической с возможностью соединения с шаровой пятой шарового шарнира, закрепленного на плоскости забоя, присоединенную к буровому молотку шарнирно телескопическую опору, соединенную с основанием, а также размещенного на верхней площадке бурового молотка кожуха, снабженного источником света и угломерной шкалой в виде полукруга с отвесом, при этом оси источника света, бурового молотка и буровой штанги расположены в одной вертикальной плоскости, при этом пластина выполнена плоской и установлена параллельно плоскости забоя, а угловая шкала, размещена на пластине (Патент РФ №2608370, МПК Е21В 47/02, 2017). Основным недостатком данного устройства является сложность конструкции, связанная с наличием пластины с нанесенной на нее шкалой.

Задачей изобретения является упрощение конструкции устройства.

Поставленная задача достигается тем, что тренажер глазомерного определения пространственного положения забуриваемых шпуров состоящее из имитатора буровой машины, включающего буровой молоток с буровой штангой, выполненной телескопической с возможностью соединения с шаровой пятой шарового шарнира, закрепленного на плоскости забоя, присоединенной к буровому молотку шарнирно телескопической опоры, соединенной с основанием, а также кожуха, размещенного на верхней площадке бурового молотка соосно с ним и снабженного угломерной шкалой в виде полукруга с отвесом, согласно изобретению, к поверхности кожуха перпендикулярно плоскости круговой угломерной шкалы прикреплена буссоль посредством муфты, с возможностью поворота вокруг оси муфты, отметка 0 буссоли ориентирована в направлении шарового шарнира, а буссоль снабжена центрирующим грузом, при этом все элементы устройства, кроме стрелки буссоли, выполнены из немагнитного материала.

Упрощение конструкции устройства обеспечивается наличием в устройстве буссоли, позволяющей непосредственно по ней определять углы заложения шпуров в горизонтальной плоскости независимо от расположения шарового шарнира на плоскости забоя.

Наличие буссоли, закрепленной перпендикулярно плоскости круговой угломерной шкалы с ориентированием отметки 0 буссоли в направлении шарового шарнира, позволяет оперативно определять азимутальные углы направления шпуров в горизонтальной плоскости.

Прикрепление буссоли к поверхности кожуха посредством муфты с возможностью поворота вокруг оси муфты и наличие центрирующего груза, обеспечивает постоянное положение буссоли в горизонтальном положении.

Так как все элементы устройства, кроме стрелки буссоли, выполнены из немагнитного материала, то это позволяет использовать для измерения азимутальных углов буссоль без искажения их величин.

Устройство поясняется чертежами. На фиг. 1 показан общий вид устройства; на фиг. 2 - вид устройства сверху; на фиг. 3 и 4 - схема соединения бурового молотка, кожуха; на фиг. 5 - схема размещения угломерной шкалы в виде полукруга на кожухе; на фиг. 6 - схема размещения буссоли и ее закрепление на кожухе; на фиг. 7 приведена схема расчета угла заложения шпура в горизонтальной плоскости.

Устройство содержит кожух 1, размещенный на верхней площадке бурового молотка 2, соединенного с буровой штангой 3, выполненной телескопической, на конце которой размещен шаровой шарнир 4. На кожухе 1 размещена угломерная шкала 5 в виде полукруга с отвесом 6 для определения углов в вертикальной плоскости. Также к кожуху 1 посредством муфты 7 присоединена с возможностью поворота вокруг оси муфты буссоль 8, снабженная центрирующим грузом 9. При этом отметка 0 буссоли ориентирована в направлении шарового шарнира 4. К нижней плоскости бурового молотка 2 с помощью шарнира 10 присоединена телескопическая опора 11, которая соединена с основанием 12.

Элементы устройства, например, кожух, закреплен, фиксатором 13, шток телескопической штанги стопором 14 штанги, шток телескопической опоры зажимом 15.

Работа тренажера осуществляется следующим образом.

На плоскости забоя 16 в соответствии с паспортным расположением шпура закрепляется шаровой шарнир 4. В забое устанавливается имитатор буровой машины, например переносного перфоратора, состоящего из бурового молотка 2, телескопической буровой штанги 3, телескопической опоры 11, соединенной с основанием 12, а посредством шарнира 10 с буровым молотком 2. Выдвижной шток буровой штанги 3 соединяется с шаровой пятой шарового шарнира 4, закрепленного на плоскости забоя 16. Выдвижением штока буровой штанги 3 устанавливается проектная длина штанги и фиксируется стопором 14. Затем на верхнюю плоскость имитатора бурового молотка 2 устанавливается кожух 1, который закрепляется фиксатором 13. На кожухе 1 размещают угломерную шкалу 5 в виде полукруга с отвесом 6. Также на кожух 1 посредством муфты 7 закрепляют буссоль 8, снабженную центрирующим грузом 9.

Тренажер подготовлен к работе.

Рассчитывают азимутальные углы заложения шпуров по отношению к плоскости забоя по значениям проектных углов наклона:

A_β=А_З-β

где А_β - значение азимутального угла наклона буровых штанг к плоскости забоя в горизонтальной плоскости, град.;

А_З - значение азимутального угла плоскости забоя, град.;

β - проектный угол наклона буровых штанг к плоскости забоя в горизонтальной плоскости, град.

Бурильщик устанавливает буровую машину относительно забоя по заданным углам наклона шпуров в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

Горизонтальный угол устанавливается по буссоли 8, перемещая буровую машину в горизонтальной плоскости пока стрелка буссоли не укажет расчетное значение азимутального угла (А_β), соответствующего значению заданного угла наклона шпуров в горизонтальной плоскости.

Значение в вертикальной плоскости устанавливается по отвесу 6 угломерной шкалы 5, для этого ослабляется зажим 15 телескопической опоры 11, буровая машина опускается вниз или поднимается вверх до положения проектного угла наклона шпура в вертикальной плоскости.

Бурильщик глазомерно фиксирует положение буровой машины относительно плоскости забоя.

Затем все действия повторяются для других углов наклона буровой машины.

Контроль навыков глазомерного пространственного ориентирования бурильщиком буровой машины может быть осуществлен следующим образом.

С устройства снимают буссоль 8 и отвес 6 угломерной шкалы 5. Бурильщик глазомерно ориентирует буровую машину по значениям заданных углов заложения шпура в горизонтальной и вертикальной плоскостях относительно плоскости забоя, выполняя действия, перечисленные выше. После этого на устройство устанавливают буссоль 8 и отвес 6 угломерной шкалы 5 и проверяют правильность ориентирования устройства.

Конструктивные размеры тренажера и продолжительность работы с ним определяются экспериментально.

Использование предлагаемого устройства позволяет осуществить обучение бурильщиков глазомерному ориентированию буровой машины относительно плоскости забоя по заданным углам наклона шпуров в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

Наличием в устройстве буссоли упрощает конструкцию устройства, а также снижает трудоемкость работы при обучении бурильщиков навыкам глазомерного определения направления бурения шпуров, так как обеспечивается оперативное определение углов заложения шпуров в горизонтальной плоскости.