Результат интеллектуальной деятельности: ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ПРОФИЛЬНЫХ НАДРЕЗОВ В ШПУРАХ

Предлагаемое изобретение относится к горному делу, а именно к инструментам для бурения шпуров при разрушении горных пород, к инструментам для бурения профильных шпуров, в т.ч. и к инструментам для выполнения надрезов в пробуренных шпурах.

Известен инструмент для бурения шпуров с профильными углублениями (авт. свид. СССР №945354, кл. E21B 10/40 от 14.01.1984 г.), включающий корпус, в пазах которого закреплены профильные твердосплавные вставки для выполнения надрезов в шпурах, каналы подачи воздуха (жидкости) для продувки (промывки) шпура и элементы для связи корпуса с буровой штангой. Недостатком данного инструмента является то, что область его применения ограничена только монолитными или слаботрещиноватыми горными породами, т.к. при наличии в горной породе трещин с любой пространственной ориентацией происходит заклинивание твердосплавных вставок в трещине, что приводит к значительным трудностям при извлечении инструмента из шпура.

Наиболее близким техническим решением является устройство для нанесения профильных углублений на стенках шпуров по авт. свид. СССР №939763 от 17.12.1980 г. по кл. E21C 37/00, включающее корпус с закрепленными профильными твердосплавными вставками, кондуктор для ввода инструмента в шпур, каналы подачи воздуха для продувки (промывки) шпура и элементы (конусное гнездо) для соединения корпуса с буровой штангой.

Недостатком данного инструмента-прототипа является то, что происходит заклинивание инструмента при извлечении его из шпура, что приводит к значительным затратам труда и времени либо к потере инструмента. Причиной заклинивания является прихват твердосплавных вставок в трещинах горной породы.

Таким образом, известное устройство-прототип имеет ограниченную область применения и низкую эксплуатационную надежность.

Целью настоящего изобретения является расширение эксплуатационной возможности и эффективности инструмента для выполнения профильных надрезов в пробуренных шпурах как при буровзрывной проходке горных выработок, так и при добыче гранитных блоков на карьерах.

Указанная цель достигается тем, что в пазах корпуса размещены упругие элементы, контактирующие с передним торцом твердосплавных вставок и со стенками пазов, твердосплавные вставки установлены с возможностью продольного перемещения в пазах, опорная поверхность которых выполнена с наклоном в направлении к кондуктору инструмента.

Изобретение поясняется чертежами, представленными на фиг. 1…4. На фиг. 1 схематично показан общий вид инструмента, поясняющий схему размещения твердосплавных вставок на наклонной опорной поверхности пазов. На фиг. 2 показан вид по стрелке Б, т.е. со стороны кондуктора, на фиг. 3 показан вид сверху на инструмент, т.е. вид по стрелке А, поясняющий схему закрепления твердосплавных вставок на корпусе. На фиг. 4 показано сечение А-А, поясняющее расположение твердосплавных вставок в пазах.

Предлагаемый инструмент включает корпус 1, который имеет конструктивный элемент 2, например резьбу или конусное гнездо, для соединения с буровой штангой (на чертеже не показана). С противоположной стороны корпус имеет кондуктор 3 для ввода инструмента в устье пробуренного шпура. Внутренний канал 4 предназначен для подачи сжатого воздуха (или промывочной жидкости) для продувки (промывки) шпура. На поверхности кондуктора 3 выполнены углубления 5 для выхода шлама из шпура при выполнении надрезов. В корпусе инструмента выполнены продольные пазы 6, опорная поверхность 7 которых выполнена с наклоном, образующим угол «α» в направлении к кондуктору 3. В пазах 6 размещены с возможностью перемещения твердосплавные профильные вставки 8, удерживаемые прижимными пластинами 9, которые закрывают пазы 6 и имеют продольный вырез, контактирующий с твердосплавными вставками 8.

Между стенками пазов 6 и передним торцом 10 твердосплавных вставок 8 размещены упругие элементы 11, например стальные фасонные пружины сжатия или пневмопружины, или пневмосильфоны и т.д. Каналы 12 предназначены для продувки (промывки) опорной поверхности 7 в пазах 6, а крепежные элементы 13, например винты, удерживают пластины 9 на корпусе 1 инструмента.

Работа предлагаемого инструмента осуществляется следующим образом. Инструмент закрепляется посредством элемента 2, например конуса, на буровой штанге, которая соединяется известным способом с ударным механизмом, например с пневмоперфоратором или отбойным молотком (на чертеже не показаны). Затем инструмент кондуктором 3 вводится в пробуренный шпур. Твердосплавные вставки 8 ориентируются в направлении, по которому необходимо выполнить профильные надрезы на стенке шпура, и включается ударный механизм.

Инструмент перемещается под действием ударных нагрузок к забою шпура. Профильные твердосплавные вставки 8, удерживаемые в пазах 6 пластинами 9, выполняют на стенке шпура профильные надрезы. Буровой шлам, образующийся при выполнении надрезов, удаляется через углубления 5 из шпура сжатым воздухом (водой), подаваемым в шпур по каналу 4. Через каналы 12 осуществляется также и продувка (промывка) опорной поверхности 7 в пазах 6.

При подходе инструмента к забою шпура выключается ударный механизм и начинается процесс извлечения инструмента из шпура. При отсутствии трещиноватости в горной породе (т.е. на стенках шпура) инструмент вручную легко извлекается из шпура. Если инструмент заклинивается в шпуре, например при наличии трещиноватости, то при извлечении его из шпура происходит перемещение твердосплавных вставок 8 по опорной поверхности 7. Упругий элемент 11, взаимодействующий со стенками пазов 6 и с передним торцом 10, сжимается и не препятствует перемещению вставок 8. Благодаря тому, что опорная поверхность 7 пазов 6 выполнена с наклоном под углом «α» в направлении к кондуктору 3, уменьшается размер высоты твердосплавных вставок 8 (размер их «вылета»), и инструмент легко извлекается из зоны заклинивания (прихвата). Затем твердосплавные вставки 8 под действием упругого элемента 11 перемещаются к торцу 10, т.е. в исходное положение, инструмент переставляется в следующий шпур, и процесс повторяется.

Благодаря тому, что в пазах 6 корпуса 1 размещены упругие элементы 11, контактирующие с передним торцом 10 твердосплавных вставок 8 и со стенками пазов 6, а твердосплавные вставки 8 установлены с возможностью продольного перемещения в пазах 6, опорная поверхность 7 которых выполнена с наклоном в направлении к кондуктору 3 расширяется область применения предложенного инструмента и повышается его эксплуатационная надежность.