Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАПРАВЛЕННОГО БУРЕНИЯ ШПУРОВ

Изобретение относится к горному делу и предназначено для ориентации буровой машины, например переносного перфоратора, в заданном направлении бурения шпуров в горизонтальной плоскости, например, при бурении шпуров вертикальных призматических врубов, а также оконтуривающих шпуров по стенкам выработок. Для данных условий необходимо соблюдать паспортные горизонтальные углы наклона шпуров к плоскости забоя. Углы наклона врубовых шпуров составляют 60-70°, оконтуривающих - 80-85°. Отклонение направления шпуров от паспортных углов негативно влияет на параметры проходки выработки: врубовых шпуров - влечет уменьшение длины отрыва породы, а оконтуривающих шпуров - уменьшение или увеличение площади выработки.

Известно устройство для определения направления шпуров, включающее направляющий элемент, буровую штангу с втулкой и коронкой, при этом направляющий элемент непосредственно прикреплен к втулке, а буровая коронка размещена между соосно выполненных патрубков направляющего элемента на удалении от его оси не более радиуса буровой коронки (Патент РФ №2122100, МПК E21B 7/28, 1998 г.).

Недостатком данного устройства является то, что оно предназначено для направленного бурения шпуров, расположенных перпендикулярно к плоскости забоя.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является устройство для направленного бурения шпуров по ранее установленному реперу, содержащее совмещаемый с репером указатель в виде стержня, (А.с. №323545, МПК E21B 47/02, 1972).

Недостатком данного устройства является высокие затраты времени на установку устройства на буровой машине и ее ориентацию в заданном направлении.

Задачей изобретения является снижение трудозатрат на ориентирование буровой машины в заданном направлении бурения шпуров.

Поставленная задача достигается тем, устройство для направленного бурения шпуров с помощью буровой машины по ранее установленному реперу, содержащее совмещаемый с репером указатель в виде стержня, который снабжен линейной угломерной шкалой, проградуированной по формуле:

,

где L_α - длина отрезка, соответствующая величине угла (α);

α - величина угла, град.;

b - расстояние от оси буровой машины до репера;

L - длина по оси буровой машины от места забуривания шпура на плоскости забоя до репера,

кроме того стержень снабжен фиксатором, ползуном с упором, а с торца плоским основанием, расположенным перпендикулярно к стержню.

Использование предлагаемого устройства позволяет с минимальными затратами времени ориентировать буровую машину в заданном направлении.

Размещение угломерной шкалы на стержне и выполнение ее линейной позволяет с минимальными затратами времени установить на шкале с помощью ползуна, имеющего возможность перемещения по стержню, значение угла заложения шпура к плоскости забоя.

Расчет угловых отметок угломерной шкалы по приведенной формуле позволяет осуществить разметку шкалы с учетом длины применяемой при бурении шпуров длину буровой штанги.

Посредством упора, закрепленного на ползуне, устройство устанавливается на расположенный на буровой машине репер, от которого произведен расчет угломерной шкалы углов заложения шпуров.

Наличие плоского основания, присоединенного перпендикулярно к торцу стержня, обеспечивает положение стержня, а следовательно, и угломерной шкалы перпендикулярно к плоскости забоя.

Простота конструкции устройства определяется наличием трех конструктивных элементов - плоского основания, стержня, а также ползуна с упором.

Сущность изобретения поясняется чертежом. На фиг. 1 показан общий вид устройства и его положение в забое при ориентации буровой машины в заданном направлении бурения шпура. На фиг. 2 показан вид устройства с боку. На фиг. 3 показан вид устройства сверху. На фиг. 4 приведена схема расчета угловых отметок линейной угломерной шкалы.

Устройство содержит стержень 1, на который надет ползун 2, снабженный упором 3. К торцу стержня 1 присоединено плоское основание 4. На стержне 1 размещена линейная угломерная шкала 5.

При необходимости, ползун 2 на стержне 1 может фиксироваться стопором 6.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Например, при бурении врубовых шпуров вертикального призматического вруба.

В проходческом забое размещается буровая машина, например, переносной перфоратор 7, снаряженный буровой штангой 8. На буровой машине отмечается положение репера 9, например, на торце рукояти перфоратора 7 - точка D. Буровая штанга 8 устанавливается в точку проектного положения шпура на плоскости забоя (точка А). Далее перфоратор 7 со штангой 8 устанавливают в направлении бурения шпура в горизонтальной плоскости по проектному углу заложения шпура в горизонтальной плоскости - углу α.

Для этого используется стержень 1, на котором на угломерной шкале 5 устанавливается численное значение искомого угла α. Для этого ползун 2 перемещают по стержню 1 до численной отметки угла α на угломерной шкале 5, рассчитанной с учетом длины штанги 8, используемой для бурения шпуров. Ползун 2, при необходимости, закрепляют в этом положении на стержне 1 фиксатором 6. Затем стержень 1 размещают между забоем и буровой машиной таким образом, чтобы плоское основание 4 всей площадью упиралось в плоскость забоя, а упор 3 в репер 9, расположенный на буровой машине. Буровая машина в таком положении установлена по проектному углу заложения шпура в горизонтальной плоскости. Устройство убирают и осуществляют бурение шпура.

Угол наклона шпура в вертикальной плоскости можно установить с помощью известного прибора - угломера, имеющего угломерную шкалу в виде полукруга с отвесом.

Репер 9 может быть расположен на перфораторе, на любом удобном месте для проведения работ по ориентированию перфоратора при бурении шпура.

Расчет плоской угломерной шкалы 5 по приведенной формуле осуществляется на фактическое положение репера 9, в соответствии с положениями:

L_α=AС·sinα-DC; BD=L_α; AE=L; BD=BC-CD; BC=AC·sinα;

CD=b/cosα; AC=AE+EC; ED=b; EC=b/ctgα; EC=b/ctgα;

,

отсюда:

Устройство может быть использовано также в качестве тренажера для глазомерного ориентирования, например, переносного перфоратора по отношению к плоскости забоя.

Для этого выполняются перечисленные выше действия - буровая машина устанавливается по проектному углу заложения шпура в горизонтальной плоскости. Бурильщик глазомерно фиксирует положение буровой машины относительно плоскости забоя при данном угле наклона штанги. Количество повторов устанавливается экспериментально.

Устройство просто по конструкции, а его использование позволяет с минимальными затратами времени ориентировать буровую машину в заданном направлении.