Схема ударно вращательного бурения
2.3 Способы бурения скважин
По способу воздействия на горные породы различают механическое и немеханическое бурение.
При механическом бурениибуровой инструмент непосредственно воздействует на горную породу, разрушая ее, а при немеханическом разрушение происходит без непосредственного контакта с породой источника воздействия на нее.
Немеханические способы(гидравлический, термический, электрофизический) находятся в стадии разработки и для бурения нефтяных и газовых скважин в настоящее время не применяются.
Промышленное применение находят только способы механического бурения — ударное и вращательное.
2.3.1 Ударное бурение
Ударное бурение. Из его всех разновидностей наибольшее распространение получило ударно-канатное бурение (Рисунок 2.7).
Буровой снаряд, который состоит из долота 1, ударной штанги 2, раздвижной штанги-ножниц 3 и канатного замка 4 , спускают в скважину на канате 5, который, огибая блок 6, оттяжной ролик 8 и наравляющий ролик 10, сматывается с барабана 11 бурового станка. Скорость спуска бурового снаряда регулируют тормозом 12. Блок 6 установлен на вершине мачты 18. Для гашения вибраций, возникающих при бурении, применяются амортизаторы 7.
Кривошип 14 при помощи шатуна 15 приводит в колебательное движение балансирную раму 9. При опускании рамы оттяжной ролик 8 натягивает канат и поднимает буровой снаряд над забоем. При подъеме рамы канат опускается, снаряд падает, и при ударе долота о породу последняя разрушается.
Рисунок 2.7 —Схема ударно-канатного бурения
По мере накопления на забое разрушеной породы (шлама) возникает необходимость в очистке скважины. Для этого с помощью барабана поднимают буровой снаряд из скважины и многократно спускают в нее желонку 13 на канате 17, сматываемом с барабана 16. В днище желонки имеется клапан. При погружении желонки в зашламленную жидкость клапан открывается и желонка заполняется этой смесью, при подъеме желонки клапан закрывается. Поднятую на поверхность зашламленную жидкость выливают в сборную емкость. Для полной очистки скважины приходится спускать желонку несколько раз подряд.
После очистки забоя в скважину опускают буровой снаряд, и процесс бурения продолжается.
При ударном бурении скважина, как правило, не заполнена жидкостью. Поэтому, во избежание обрушения породы с ее стенок, спускают обсадную колонну, состоящую из металлических обсадных труб, соединенных друг с другом с помощью резьбы или сварки. По мере углубления скважины обсадную колону продвигают к забою и периодически удлиняют (наращивают) на одну трубу.
Ударный способ более 50 лет не применяется на нефтегазовых промыслах России. Однако в разведочном бурении на россыпных месторождениях, при инженерно-геологических изысканиях, бурении скважин на воду и т.п. находит свое применение.
2.3.2 Вращательное бурение скважин
При вращательном бурении разрушение породы происходит в результате одновременного воздействия на долото нагрузки и крутящего момента. Под действием нагрузки долото внедряется в породу, а под влиянием крутящего момента скалывает ее.
Существует две разновидности вращательного бурения — роторный и с забойными двигателями.
При роторном бурении(Рисунок 2.8) мощность от двигателей 9 передается через лебедку 8 к ротору 16 — специальному вращательному механизму, установленному над устьем скважины в центре вышки. Ротор вращает бурильную колонну и привинченное к ней долото 1. Бурильная колонна состоит из ведущей трубы 15 и привинченных к ней с помощью специального переводника 6 бурильных труб 5.
Следовательно, при роторном бурении углубление долота в породу происходит при движении вдоль оси скважины вращающейся бурильной колонны, а при бурении с забойным двигателем — невращающейся бурильной колонны. Характерной особенностью вращательного бурения является промывка
При бурении с забойным двигателемдолото 1 привинчено к валу, а бурильная колонна — к корпусу двигателя 2. При работе двигателя вращается его вал с долотом, а бурильная колонна воспринимает реактивный момент вращения корпуса двигателя, который гасится невращающимся ротором (в ротор устанавливают специальную заглушку).
Буровой насос 20, приводящийся в работу от двигателя 21, нагнетает буровой раствор по манифольду (трубопроводу высокого давления) 19 в стояк — трубу 17, вертикально установленную в правом углу вышки, далее в гибкий буровой шланг (рукав) 14, вертлюг 10 и в бурильную колонну. Дойдя до долота, промывочная жидкость проходит через имеющиеся в нем отверстия и по кольцевому пространству между стенкой скважины и бурильной колонной поднимается на поверхность. Здесь в системе емкостей 18 и очистительных механизмах (на рисунке не показаны) буровой раствор очищается от выбуренной породы, затем поступает в приемные емкости 22 буровых насосов и вновь закачивается в скважину.
В настоящее время применяют три вида забойных двигателей — турбобур, винтовой двигатель и электробур (последний применяют крайне редко).
При бурении с турбобуром или винтовым двигателем гидравлическая энергия потока бурового раствора, двигающегося вниз по бурильной колонне, преобразуется в механическую на валу забойного двигателя, с которым соединено долото.
При бурении с электробуром электрическая энергия подается по кабелю, секции которого смонтированы внутри бурильной колонны и преобразуется электродвигателем в механическую энергию на валу, которая непосредственно передается долоту.
Рисунок 2.8 — Схема вращательного бурения
studfile.net
3. Машины ударно-вращательного бурения.
Ударно-вращательный способ бурения совмещает в себе признаки ударного и вращательного бурения резанием. При этом способе удары высокой энергии осуществляются погружным ударником (преимущественно пневматическим). На эти удары накладываются относительно небольшие осевое усилие и момент вращения. Порода разрушается ударом долота, а оставшиеся гребешки срезаются при его повороте.
3.1. Станки ударно-вращательного бурения погружными пневмоударниками.
Станки ударно-вращательного бурения предназначены для проходки вертикальных и наклонных скважин по крепким, очень крепким и абразивным породам с коэффициентом крепости f = 6 - 18.
Таблица 3.1.
Техническая характеристика станков ударно-вращательного бурения
| Параметры | Модель бурового станка | ||||
| 2СБУ-100-32 | 3СБУ-100-32 | СБУ-100-35 | СБУ-125-24 | СБУ-125У-52 | |
| Диаметр скважины, мм | 100 | 85, 100, 125 | 100, 125 | 125 | 125 – 160 |
| Глубина бурения по вертикали, м | 32 | 32 | 35, 50 | 24, 32 | 52 |
| Угол наклона скважины, градус | 0, 15, 30 | Манипулятор | 0, 15, 30 | 0, 15, 30 | 0 - 30 |
| Длина буровой штанги, мм | 950 | 950 | 950 | 2930 | 4250 |
Станок СБУ-125У-52 (см. рис.3.1.) на гусеничном ходу 1, балансирно связанным с рамой платформы 2, имеет мачту 3, вращатель 4, пневмоцилиндр 5 подачи бурового става и кассету 6 со штангами.
Рис. 3.1. Буровой станок СБУ-125У-52
1 – гусеничный ход; 2 – платформа; 3 – мачта; 4 – вращатель;
5 – пневмоцилиндр подачи; 6 – кассета; 7 – долото; 8 – пневмоударник;
9 – штанга; 10 – кабина; 11 – задний гидродомкрат;
12 – передний гидродомкрат; 13 – кузов.
Разрушение породы на забое скважины осуществляется долотом 7, установленным в пневмоударнике 8, соединенном со штангой 9. Процессом бурения машинист управляет из кабины 10. Горизонтирование станка обеспечивается тремя гидродомкратами – одним задним 11 и двумя передними 12. В кузове 13 расположены маслостанция системы управления приводами и вспомогательные механизмы.
Станки типа СБУ выпускаются с механизмами подачи двух видов – с пневмоцилиндром (см. рис.3.1.) и с пневмодвигателем (см. рис.3.2.).
Рис. 3.2. Кинематическая схема вращательно-подающего механизма
станка СБУ-125-24
1 – электродвигатель; 2 – редуктор; 3 – буровой став; 4 – переходник;
5 – пневмоударник; 6 – долото; 7 – втулочно-роликовая цепь; 8 – звездочка;
9 – пневмодвигатель; 10 – редуктор; 11 – направляющие.
В последнем случае вращательно-подающий механизм состоит из электродвигателя 1, который сообщает вращение через редуктор 2 буровому ставу 3, переходнику 4, пневмоударнику 5 и долоту 6. Подающий механизм содержит две втулочно-роликовые цепи 7, концы которых крепятся к коромыслу вращателя. Привод цепи осуществляется звездочкой 8 от пневмодвигателя 9 через двухступенчатый редуктор 10. Буровой став перемещается вдоль мачты по направляющим 11 при включении двигателя 9.
Комплект бурового инструмента для ударно-вращательного бурения состоит из буровых штанг, переходника, погружного пневмоударника и долота. Буровая штанга служит для передачи крутящего момента от вращателя к долоту и одновременно выполняет функции подачи сжатого воздуха к пневмоударнику и забою скважины. Переходник соединяет став буровых штанг с пневмоударником. Он имеет унифицированные со штангой муфту и ниппель и более короткую длину трубы.
При ударно-вращательном бурении буровой машиной является погружной пневмоударник, в котором поршень совершает возвратно-поступательное движение и при рабочем ходе наносит удар по хвостовику бурового инструмента. Погружной пневмоударник выполняется без встроенного поворотного устройства и работает на сжатом воздухе или воздушно-водяной смеси. Вращение и подача пневмоударника на забой осуществляется через буровую штангу от установленных вне скважины вращателя и податчика.
Выпускаются пневмоударники с бесклапанной и с клапанной (см. рис.3.3.) системами воздухораспределения.
Рис. 3.3. Пневмоударник с клапанной системой воздухораспределения.
1 – корпус; 2 – ударник; 3 – клапанная коробка; 4 – клапан; 5 – переходник;
6 – сетка; 7 – долото; 8 – шпонка; 9 – верхняя камера; 10 – нижняя камера;
11 - отверстие; 12, 13, 14, 15 – каналы.
Корпус 1 пневмоударника представляет собой толстостенный цилиндр. Внутри корпуса находятся ударник 2 и клапанная коробка 3. Клапанная коробка имеет седла, между которыми движется клапан 4. Клапанная коробка прижимается к торцевой проточке корпуса с помощью переходника 5, который соединяется с буровой штангой. Внутрь переходника вставлена сетка 6 для очистки сжатого воздуха от посторонних примесей. В передней части пневмоударника находится долото 7, которое крепится в корпусе с помощью шпонки 8.
Пневмоударник работает следующим образом. Сжатый воздух по буровой штанге поступает в переходник и затем через сетку проходит к клапанной коробке. Далее воздух под клапаном проходит в верхнюю камеру 9. Под действием давления сжатого воздуха ударник 2 начнет двигаться вниз. Воздух, находящийся в нижней камере 10, будет выходить через выхлопные отверстия 11 наружу. Ударник, пройдя нижней кромкой отверстия 11, начнет сжимать воздух, находящийся в нижней камере 10. Давление сжатого воздуха будет передаваться по каналам 12 и 13 на клапан 4. После того, как откроются выхлопные отверстия 11, клапан 4 перекинется в нижнее положение, а ударник, перемещаясь вниз, нанесет удар по долоту и начнет перемещаться вверх за счет отскока от долота и под действием сжатого воздуха, который после перекидки клапана поступает по каналам 12 и 13 в нижнюю камеру 10.
При движении вверх ударник будет сжимать воздух, оставшийся в камере 9 и давление передастся на клапан 4. Когда ударник откроет отверстия 11, давление в канале 13 упадет почти до атмосферного и произойдет перекидка клапана в верхнее положение. Сжатый воздух при этом снова будет поступать в верхнюю камеру, и цикл повторится.
Удаление буровой мелочи производится сжатым воздухом, который проходит по каналам 14 и 15 вдоль корпуса пневмоударника к забою скважины.
Хвостовик долота закрепляют в пневмоударнике шпонкой или шариковым замком. Лыска на хвостовике позволяет долоту смещаться в осевом направлении, что необходимо для обеспечения запуска пневмоударника прижатием долота к забою и открытия каналов перемещения поршня.
Долота с опережающим лезвием БК-155 (рис.3.4.а) применяют для забуривания скважины.
Они состоят из головки 1 с опережающим лезвием 2 и тремя твердосплавными лезвиями 8 и хвостовика 3. Хвостовик служит для передачи импульса от пневмоударника и крутящего момента через твердосплавные лезвия к забою скважины.
Наибольшее распространение имеют четырехперые Х-образные долота К-105КА и К-130К (см. рис.3.4.б) с осевым каналом 4 для продувки забоя скважины. При бурении погружными пневмоударниками также широко применяют долота типа КНШ (рис.3.4.в), армированные штырями 6 из карбида вольфрама со сферической рабочей поверхностью.
Рис. 3.4. Долота для ударно-вращательного бурения:
а – БК-155; б – К105КА; в – КНШ-110
1 – головка; 2 – опережающее лезвие; 3 – хвостовик; 4 – осевой канал;
5 – лыска; 6 – штыри; 7 – шариковый замок; 8 – твердосплавное лезвие.
Для сохранения высокой скорости бурения штыри долота требуют периодической заточки.
studfile.net
Машины ударно-вращательного бурения.
Ударно-вращательный способ бурения совмещает в себе признаки ударного и вращательного бурения резанием. При этом способе удары высокой энергии осуществляются погружным ударником (преимущественно пневматическим). На эти удары накладываются относительно небольшие осевое усилие и момент вращения. Порода разрушается ударом долота, а оставшиеся гребешки срезаются при его повороте.
Станки ударно-вращательного бурения погружными
Пневмоударниками.
Станки ударно-вращательного бурения предназначены для проходки вертикальных и наклонных скважин по крепким, очень крепким и абразивным породам с коэффициентом крепости f = 6 - 18.
Таблица 3.1.
Техническая характеристика станков ударно-вращательного бурения
| Параметры | Модель бурового станка | ||||
| 2СБУ-100-32 | 3СБУ-100-32 | СБУ-100-35 | СБУ-125-24 | СБУ-125У-52 | |
| Диаметр скважины, мм | 85, 100, 125 | 100, 125 | 125 – 160 | ||
| Глубина бурения по вертикали, м | 35, 50 | 24, 32 | |||
| Угол наклона скважины, градус | 0, 15, 30 | Манипулятор | 0, 15, 30 | 0, 15, 30 | 0 - 30 |
| Длина буровой штанги, мм |
Станок СБУ-125У-52 (см. рис.3.1.) на гусеничном ходу 1, балансирно связанным с рамой платформы 2, имеет мачту 3, вращатель 4, пневмоцилиндр 5 подачи бурового става и кассету 6 со штангами.
Рис. 3.1. Буровой станок СБУ-125У-52
1 – гусеничный ход; 2 – платформа; 3 – мачта; 4 – вращатель;
5 – пневмоцилиндр подачи; 6 – кассета; 7 – долото; 8 – пневмоударник;
9 – штанга; 10 – кабина; 11 – задний гидродомкрат;
12 – передний гидродомкрат; 13 – кузов.
Разрушение породы на забое скважины осуществляется долотом 7, установленным в пневмоударнике 8, соединенном со штангой 9. Процессом бурения машинист управляет из кабины 10. Горизонтирование станка обеспечивается тремя гидродомкратами – одним задним 11 и двумя передними 12. В кузове 13 расположены маслостанция системы управления приводами и вспомогательные механизмы.
Станки типа СБУ выпускаются с механизмами подачи двух видов – с пневмоцилиндром (см. рис.3.1.) и с пневмодвигателем (см. рис.3.2.).
Рис. 3.2. Кинематическая схема вращательно-подающего механизма
станка СБУ-125-24
1 – электродвигатель; 2 – редуктор; 3 – буровой став; 4 – переходник;
5 – пневмоударник; 6 – долото; 7 – втулочно-роликовая цепь; 8 – звездочка;
9 – пневмодвигатель; 10 – редуктор; 11 – направляющие.
В последнем случае вращательно-подающий механизм состоит из электродвигателя 1, который сообщает вращение через редуктор 2 буровому ставу 3, переходнику 4, пневмоударнику 5 и долоту 6. Подающий механизм содержит две втулочно-роликовые цепи 7, концы которых крепятся к коромыслу вращателя. Привод цепи осуществляется звездочкой 8 от пневмодвигателя 9 через двухступенчатый редуктор 10. Буровой став перемещается вдоль мачты по направляющим 11 при включении двигателя 9.
Комплект бурового инструмента для ударно-вращательного бурения состоит из буровых штанг, переходника, погружного пневмоударника и долота. Буровая штанга служит для передачи крутящего момента от вращателя к долоту и одновременно выполняет функции подачи сжатого воздуха к пневмоударнику и забою скважины. Переходник соединяет став буровых штанг с пневмоударником. Он имеет унифицированные со штангой муфту и ниппель и более короткую длину трубы.
При ударно-вращательном бурении буровой машиной является погружной пневмоударник, в котором поршень совершает возвратно-поступательное движение и при рабочем ходе наносит удар по хвостовику бурового инструмента. Погружной пневмоударник выполняется без встроенного поворотного устройства и работает на сжатом воздухе или воздушно-водяной смеси. Вращение и подача пневмоударника на забой осуществляется через буровую штангу от установленных вне скважины вращателя и податчика.
Выпускаются пневмоударники с бесклапанной и с клапанной (см. рис.3.3.) системами воздухораспределения.
Рис. 3.3. Пневмоударник с клапанной системой воздухораспределения.
1 – корпус; 2 – ударник; 3 – клапанная коробка; 4 – клапан; 5 – переходник;
6 – сетка; 7 – долото; 8 – шпонка; 9 – верхняя камера; 10 – нижняя камера;
11 - отверстие; 12, 13, 14, 15 – каналы.
Корпус 1 пневмоударника представляет собой толстостенный цилиндр. Внутри корпуса находятся ударник 2 и клапанная коробка 3. Клапанная коробка имеет седла, между которыми движется клапан 4. Клапанная коробка прижимается к торцевой проточке корпуса с помощью переходника 5, который соединяется с буровой штангой. Внутрь переходника вставлена сетка 6 для очистки сжатого воздуха от посторонних примесей. В передней части пневмоударника находится долото 7, которое крепится в корпусе с помощью шпонки 8.
Пневмоударник работает следующим образом. Сжатый воздух по буровой штанге поступает в переходник и затем через сетку проходит к клапанной коробке. Далее воздух под клапаном проходит в верхнюю камеру 9. Под действием давления сжатого воздуха ударник 2 начнет двигаться вниз. Воздух, находящийся в нижней камере 10, будет выходить через выхлопные отверстия 11 наружу. Ударник, пройдя нижней кромкой отверстия 11, начнет сжимать воздух, находящийся в нижней камере 10. Давление сжатого воздуха будет передаваться по каналам 12 и 13 на клапан 4. После того, как откроются выхлопные отверстия 11, клапан 4 перекинется в нижнее положение, а ударник, перемещаясь вниз, нанесет удар по долоту и начнет перемещаться вверх за счет отскока от долота и под действием сжатого воздуха, который после перекидки клапана поступает по каналам 12 и 13 в нижнюю камеру 10.
При движении вверх ударник будет сжимать воздух, оставшийся в камере 9 и давление передастся на клапан 4. Когда ударник откроет отверстия 11, давление в канале 13 упадет почти до атмосферного и произойдет перекидка клапана в верхнее положение. Сжатый воздух при этом снова будет поступать в верхнюю камеру, и цикл повторится.
Удаление буровой мелочи производится сжатым воздухом, который проходит по каналам 14 и 15 вдоль корпуса пневмоударника к забою скважины.
Хвостовик долота закрепляют в пневмоударнике шпонкой или шариковым замком. Лыска на хвостовике позволяет долоту смещаться в осевом направлении, что необходимо для обеспечения запуска пневмоударника прижатием долота к забою и открытия каналов перемещения поршня.
Долота с опережающим лезвием БК-155 (рис.3.4.а) применяют для забуривания скважины.
Они состоят из головки 1 с опережающим лезвием 2 и тремя твердосплавными лезвиями 8 и хвостовика 3. Хвостовик служит для передачи импульса от пневмоударника и крутящего момента через твердосплавные лезвия к забою скважины.
Наибольшее распространение имеют четырехперые Х-образные долота К-105КА и К-130К (см. рис.3.4.б) с осевым каналом 4 для продувки забоя скважины. При бурении погружными пневмоударниками также широко применяют долота типа КНШ (рис.3.4.в), армированные штырями 6 из карбида вольфрама со сферической рабочей поверхностью.
Рис. 3.4. Долота для ударно-вращательного бурения:
а – БК-155; б – К105КА; в – КНШ-110
1 – головка; 2 – опережающее лезвие; 3 – хвостовик; 4 – осевой канал;
5 – лыска; 6 – штыри; 7 – шариковый замок; 8 – твердосплавное лезвие.
Для сохранения высокой скорости бурения штыри долота требуют периодической заточки.
Дата добавления: 2017-02-13; просмотров: 3088;
Похожие статьи:
poznayka.org
Станки вращательного бурения шарошечными долотами
Министерство Образования и Науки Республики Казахстан
Карагандинский Государственный Технический Университет
Кафедра: Горных машин
Реферат
На тему: Станки ударно-вращательного бурения
Выполнил: студент гр. ГД-12-4
Джураев Юрий
Приняла:
Абдугалиева Г.Б.
Караганда 2014
Для разведки, вскрытия или добычи твердых, жидких и газообразных полезных ископаемых, а также для различных вспомогательных целей в горных породах бурят вертикальные, горизонтальные или наклонные шпуры и скважины.
Бурение — процесс сооружения горной выработки цилиндрической формы путем разрушения горных пород в торцевом забое.
Буровой станок — буровая машина, установленная на самоходной платформе или передвижной раме, применяемая для бурения взрывных и разведочных скважин и шпуров при открытой и подземной разработке полезных ископаемых, при сплошных камерных и особенно этажно-камерных и блоковых системах разработки для бурения скважин.
Шпуром принято называть искусственное цилиндрическое углубление в горных породах диаметром до 75 мм и глубиной до 5 м.
Скважиной называют искусственное цилиндрическое углубление в горных породах диаметром более 75 мм и глубиной более 5 м.
Бурение производится с помощью буровой установки — комплекса оборудования, включающего буровую вышку (мачту), силовой привод, механизм передвижения, оборудование для механизации спуско-подъемных операций и очистки скважин и др.
Для ведения буровзрывных работ бурят шпуры или скважины, в которые помещают взрывчатое вещество (ВВ).
В общей технологии открытых горных работ буровзрывные работы являются одним из основных и трудоемких производственных процессов. На долю буровзрывных работ приходится в среднем от 16 до 32 % всех затрат, необходимых для добычи твердых полезных ископаемых.
В нашей стране ежегодно бурятся десятки миллионов метров взрывных скважин и шпуров, и с каждым годом объемы бурения растут.
От качества рыхления горных пород зависят производительность погрузочного и транспортного оборудования, его долговечность и эффективность эксплуатации.
Дальнейшее развитие буровой техники предусматривает: создание станков для бурения скважин диаметром до 400 мм шарошечными долотами; разработку новых способов бурения; совершенствование автоматизации управления режимами бурения и вспомогательными операциями; снижение времени на спуско-подъемные операции в 1,5—2 раза; осуществление бурения взрывных скважин глубиной до 18—24 м без наращивания буровых штанг; разработку невращающихся буровых ставов; использование стабилизаторов и амортизаторов; совершенствование и внедрение на станках шарошечного бурения электровибробуров; освоение новых типов шарошечных долот и дополнительных устройств к ним и более интенсивное применение станков комбинированного бурения.
Характеристики буровых станков
диаметр бурения — до 200 мм
глубина бурения — до 52 м
частота вращения инструмента — до 3,3 с-1
крутящий момент — до 10 кН
скорость подачи — до 0,4 м/с
усиление подачи — до 200 кН
размер блина штанги — до 4250 м
скорость передвижения станка — до 1,36км/ч
давление на грунт — до 0,1МПа
мощность двигателей установленная — до 337кВт
габариты в рабочем положении: длина — до 10300 мм, ширина — до 4900 мм, высота — до 18200мм
масса — до48,2т
Классификация буровых станков
буровые станки вращательного бурения шарошечными долотами
буровые станки вращательного бурения резцовыми коронками
буровые станки ударно-вращательного бурения б
уровые станки комбинированного бурения
буровые станки ударно-канатного бурения
Буровые станки классифицируются по характеру (способу) разрушения горной породы, типу привода и назначению (рис. 1).
Рис. 1. Классификация буровых станков для открытых работ
Бурение горной породы можно производить механическим и немеханическим способами. Механический способ реализуется в машинах ударного, вращательного, ударно-вращательного бурения, когда разрушение горной породы производится инструментом под действием прикладываемых к нему силовых нагрузок.
Ударный способ бурения осуществляется в результате нанесения ударов инструмента по породе. Удары можно наносить по хвостовику бура, лезвие которого, внедряясь, разрушает некоторый объем породы. После каждого удара буровой инструмент принудительно поворачивается и постепенно разрушает породу по всему сечению скважины. Этот способ бурения используется в бурильных машинах — перфораторах.
Для бурения скважин в сложных горно-геологических условиях с перемежающимися' породами различной крепости и структуры высоты на забой под действием собственного веса. Ударом создаются большие удельные нагрузки на лезвие коронки, что более эффективно для разрушения хрупких горных пород. Поворот инструмента происходит под действием упругих сил закручивания каната, на котором подвешен буровой инструмент. Так осуществляется бурение станками ударно-канатного бурения.
При вращательном способе бурения разрушение забоя скважины скалыванием, смятием, истиранием осуществляется вращающимся инструментом с приложением к нему значительной осевой нагрузки. Этот способ реализуется в станках вращательного бурения шарошечными долотами и резцовыми коронками.
При ударно-вращательном способе бурения буровой инструмент непрерывно вращается вокруг своей оси и по нему наносятся удары. Осевое усилие прикладывается к инструменту для нейтрализации сил отдачи, действующих на него в момент удара. Этот способ применяется в станках ударно-вращательного бурения с погружными пневмо-ударниками. Немеханическим (физическим) способом производится термическое, взрывное, гидравлическое, электро-гидрав-лическое, ультразвуковое и комбинированное бурение. При этом способе бурения силовые нагрузки на горную породу передаются через жидкую или газообразную среду. Несмотря на создание новых немеханических способов бурения, механический способ является преобладающим.
По типу привода буровые станки делятся на электрические и тепловые, работающие от двигателя внутреннего сгорания (ДВС).
По назначению буровые станки делятся на машины для бурения шпуров и небольших скважин и для бурения скважин среднего и большого диаметра.
Основные параметры буровых станков — диаметр, глубина и угол наклона пробуриваемой скважины.
Наибольшее распространение на открытых горных работах получили станки вращательного бурения шарошечными долотами, которыми выполняется около 80 % всех объемов бурения. Остальные 20 % объема выполняются станками вращательного бурения резцовыми коронками, ударно-вращательного и комбинированного бурения. Кроме того, на открытых горных работах еще находятся в эксплуатации станки ударного бурения.
К станкам вращательного бурения относятся станки шарошечного бурения, предназначенные для бурения вертикальных и наклонных скважин в породах средней крепости и крепких. Разрушение породы осуществляется шарошечным долотом, во время вращения которого при постоянном усилии подачи зубья шарошек скалывают и раздавливают горную породу.
Рис. 2. Конструктивная схема станка вращательного бурения шарошечными долотами
Станки шарошечного бурения (рис. 2.) имеют шарошечное долото /, укрепленное на конце штанги 2. Вращатель 3 сообщает штанге вращение, а механизм подачи 4 подает ее на забой. Разрушенная горная порода удаляется сжатым воздухом или водовоздушной смесью, поступающей в скважину по пустотелым буровым штангам.
На станках имеются гидро- и пневмосистемы, пылеулавливающие установки, машинное помещение, электрооборудование, кабина машиниста с пультом управления и ходовое оборудование. Станки шарошечного бурения позволяют бурить с высокой производительностью в разнообразных горно-геологических условиях. Отличаются эти станки между собой конструкцией вращательно-подающего механизма, определяющего частоты вращения и скорости подачи инструмента, величинами осевых усилий подачи, крутящих моментов и др.
Станки вращательного бурения резцовыми коронками
Сущность бурения этими станками заключается в следующем. Буровой инструмент вращается от двигателя через редуктор и одновременно подается на забой механизмом подачи или под действием веса привода вращателя и бурового става, состоящего из последовательно соединенных шнековых штанг и резцовой головки. Эти станки часто называют станками шнеко-вого бурения.
Шнековая штанга выполняется в виде стержня, к наружной поверхности которого по винтовой линии приварена стальная лента. Резцовая головка представляет собой корпус с двумя или несколькими перьями и хвостовиком. Режущие кромки перьев армируются пластинками твердых сплавов или наплавкой твердого сплава. Хвостовик служит для присоединения резцовой головки к шнековой штанге.
Станки вращательного бурения резцовыми коронками (рис. 3) имеют вращатель 1, своими лапами скользящий по вертикальным направляющим 2. Подъем вращателя производится лебедкой с помощью подъемного каната, образующего полиспаст 3. В патроне вращателя укрепляется шнековая штанга 4 с прикрепленной к ней коронкой 5. Разрушенная порода удаляется из скважины на поверхность шнеком.
Рис. 3. Конструктивная схема станка вращательного бурения резцовыми коронками
Такие станки могут бурить вертикальные, наклонные и горизонтальные скважины только по мягким породам.
Существуют станки вращательного бурения горизонтальных скважин и машины для шнекобуровой выемки угля из тонких пластов .мощностью от 0,6 до 2 м. Основная их особенность состоит в наличии механизма подачи. В нашей стране такие станки распространения пока не получили и имеются лишь в единичных экземплярах.
Станки ударного бурения
К станкам ударного бурения относятся станки ударно-канатного бурения. Ударный способ бурения используется также в перфораторах, которые применяются на карьерах для бурения шпуров в негабаритных кусках горной породы, при добыче декоративного камня и др.
Станки ударно-канатного бурения находят преимущественное применение при проходке скважин на воду, гидрогеологических, водопонижающих и взрывных скважин, а также при геологической разведке россыпных и других месторождений.
Этими станками бурят вертикальные скважины диаметром 200—900 мм на глубину 50— 500 м в породах различных категорий крепости.
Рис. 4. Конструктивная схема станка ударно-канатного бурения
Станки ударно-канатного бурения (рис. 4.) имеют тяжелый (1000—3000 кг) буровой снаряд U подвешенный на канате 2. Кри-вошипно-шатунный механизм 3 с помощью оттяжного блока 4 периодически поднимает и опускает буровой снаряд, который лезвием долота, имеющим форму клина, наносит удары по породе забоя. Накапливаемая при падении кинетическая энергия при ударе долота по породе расходуется на ее разрушение. Привод всех механизмов осуществляется через главный вал 5 от двигателя 6 с помощью муфт и шкивов, что позволяет независимо включать любой механизм станка.
Для получения скважины круглого сечения и равномерного разрушения породы в забое долото с ударной штангой после каждого удара во время его подъема над забоем скважины поворачивается на угол от 15 до 60°. При подъеме бурового снаряда канат натягивается и раскручивается, что приводит к поворачиванию бурового снаряда. При ударе снаряда о забой натяжение каната ослабевает и замок, соединяющий канат со штангой (долотом), поворачивается под действием закручивающих усилий каната.
По мере углубления скважины увеличивают свободную длину каната. Во время бурения в скважину подается вода. Разрушенная порода находится во взвешенном состоянии, образуя с водой шлам, удаляемый из скважины с помощью специального инструмента — желонки.
Чистка скважин при бурении крепких пород производится через 0,4—0,9 м, при бурении слабых пород — через 0,9—1,5 м и более.
Основной недостаток станков этого типа — малая частота ударов (45—60 мин"1) ограничи&ающая их производительность. Увеличить частоту ув&рвв въвош&жт так как продолжительность падения бурового снаряда зависим от ускорения свободного падения и высоты ирд>ъё*т инструмента (0,8—1 м).
studfile.net
Основные виды буровых установок - АлтайБурМаш
Станки ударно-канатного бурения предназначены для бурения вертикальных разведочных или дренажных скважин по породам любой крепости глубиной до 300 м. В настоящее время на карьерах при бурении крепких пород их вытеснили шарошечные станки и ударно-вращательного бурения погружными пневмоударниками, а при бурении пород ниже средней крепости — станки вращательного бурения резцовыми коронками.
Основной недостаток ударно-канатных установок — малая частота ударов (40—50 мин), ограничивающая их производительность. Увеличить же частоту невозможно, так как продолжительность падения бурового снаряда зависит от сопротивления шламовой смеси, высоты его подъема и ускорения свободного падения.
Рисунок 1 – Схема станка ударно-канатного бурения.
Станок ударно-канатного бурения (рис. 1) имеет тяжелый буровой инструмент 1 (массой 2000—3000 кг и диаметром до 300 мм), который поднимается на канате 2, огибающем головной блок мачты станка 3, оттяжной 4 и направляющий 5 блоки, барабан 6 лебедки подъема. Оттяжной блок 4 установлен на балансире 7, который под действием кривошипно-шатунного механизма 8, 9, приводимого в действие от главного вала через шестерню 10, совершает колебания вокруг оси направляющего блока 5. При спуске балансира (положение I) буровой снаряд падает с высоты 0,6—1,0 м и разрушает породу. По мере углубления скважины вращают барабан 6, сматывают канат, давая возможность буровому снаряду опускаться ниже.
Во время бурения в скважину подливают воду. Разрушенная порода переходит во взвешенное состояние, образуя с водой шлам, который периодически удаляется из скважины желонкой, представляющей собой отрезок трубы со скобой для крепления подъемного каната сверху и с хвостовиком, имеющим клапан, который открывается при опускании на шлам. Скорость подъема оттяжного блока 4 в положение II должна быть достаточной, чтобы не препятствовать свободному падению бурового снаряда, но и не слишком высокой, чтобы блок не начинал опускаться вниз прежде, чем снаряд ударит по породе; падение бурового снаряда происходит под действием собственного веса. Канат, на котором подвешен буровой снаряд, должен быть такой длины, чтобы свободно висящий снаряд лезвием долота в нижнем положении не доходил до породы на несколько миллиметров. Внедрение долота во время бурения в породу будет сопровождаться сжатием амортизатора 11, на котором установлен блок 3. При этом в момент остановки бурового снаряда канат будет натянут и снаряд начнет плавно подниматься вверх под действием усилия амортизатора и опускающегося оттяжного блока 4. Если канат будет короче, чем необходимо, то значительная часть энергии удара через амортизатор передастся станку, станок будет испытывать большие динамические нагрузки и скорость бурения снизится.
Также нежелательна излишняя длина каната, так как дает ему слабину: оттяжной блок сначала опускается, не поднимая бурового снаряда, а затем резко дергает канат, что приводит к динамическим ударам на станке.
Станки ударно-вращательного бурения погружными пневмоударниками.
Станки ударно-вращательного бурения типа СБУ предназначены для проходки вертикальных и наклонных скважин в трудновзрываемых породах с коэффициентом крепости f= 6...20. Данные станки применяются при выполнении работ на стесненных рабочих площадках открытых горных работ и строительных объектах в сложных горно-геологических условиях.
На территории Российской Федерации станки изготовляются Кыштымским машзаводом в различных модификациях с условными диаметрами 100(125) и 125(160) мм: СБУ-100Н-35, СБУ-100Г-32 (СБУ-110П-35), 2СБУ-100-32М, ЗСБУ-100-32, СБУ-100ГА-50, СБУ125-24, СБУ-125А-32 и СБУ-125У-52.
Станки 2СБУ-100-32 и СБУ-100ГА50 имеют общий принцип конструкции, но отличаются глубиной бурения, мощностью пневмоударника и способом перемещения.
Станок ЗСБУ-100-32 (рис.2) имеет гидрофицированный привод всех основных механизмов — гусеничного хода, поворота кассеты на ось бурения вращателя подачи бурового става, а также манипулятора мачты, позволяющего устанавливать ее под заданным углом в пространстве забоя.
Рисунок 2 - Станок ударно-вращательного бурения ЗСБУ-100-32: 1 — рабочий орган;; 2 — кузов; 3 — ходовая часть; 4— манипулятор; 5 – кассета.
Вращатель жестко крепится болтами к направляющей плите мачты 19 и включает акксиально-поршневой гидромотор 1 вращателя, закрепленный на разъемном корпусе одноступенчатого редуктора 5.
Вращение от гидромотора через зубчатую муфту 2—3—4 передается на вал-шестерню 8, находящуюся в зацеплении с зубчатым колесом 18, посаженным на шлицах на ступицу 10. Во внутренней полости ступицы подвижно на шлицах установлен шпиндель 11, в нижней части которого крепится переходник 14, жестко соединенный болтами с фланцем 12. Чтобы предотвратить осевое смещение переходника, в кольцевую проточку шпинделя уложено разъемное кольцо 13. Для соединения со штангами в нижней части переходника имеется резьба. Вал-шестерня редуктора крепится в двух шариковых подшипниках 6 и 7, а ступица шпинделя — в двух конических роликоподшипниках 9 и 24.
Станки вращательного бурения резцовыми долотами
Станки вращательного бурения резцовыми долотами предназначены для бурения вертикальных и наклонных взрывных скважин по углю и породам с коэффициентом крепости f<6 и имеют модификации СБР-160А24, 2СБР-160-25 и СБР-160Б-32 (рис.3), отличающиеся глубиной бурения и второстепенными деталями.
Машины состоят из следующих основных узлов и систем: рама с кузовом и кабина машиниста; многоопорный гусеничный ходаэ с электроприводом; мачта с направляющими для перемещения бурового става и вращателя; кассета для хранения шнеков; механизм свинчивания-развинчивания; гидроцилиндры выравнивания станка и подъема мачты; механизм подачи бурового става на забой; компрессорная станция; гидро-пневмосистема; электрическая часть и кабельный барабан. Компрессорная установка станка используется при шнекопневматической очистки скважины от буровой мелочи. Привод станка — электрический.
Вращение буровому ставу передается от вращателя 1 с трехскоростным асинхронным двигателем М2 и двухступенчатым редуктором (изменение частоты вращения двигателя — ступенчато, переключением числа пар его полюсов).
Быстрый спуск — подъем бурового става 25 осуществляется электродвигателем М5 через муфту 9 двухступенчатого редуктора выходной вал редуктора, который через зубчатую муфту связан с барабаном 10. При этом гидродвигатель МП, использующийся для медленной подачи става на забой при бурении, отключается электромагнитной муфтой 7 и не работает.
Рисунок 3 – Станок режуще-вращательного бурения СБР-160Б-32: 1 — вращатель; 2 — мачта; 3 — гидроцилиндры подъема и опускания мачты; 4 — кабина; 5 — ходовая часть; б — кузов; 7 — кабельный барабан; 8 — рама станка; 9 — кассета.
При работе МП нормально замкнутый тормоз 8 расторможен, а ротор двигателя М5 вращается вхолостую. Замыкание тормоза 8 позволяет удерживать буровой став на весу. Скорость МП регулируется дросселем с пульта управления.
Кроме принудительной подачи става на забой имеется возможность его опускания под действием собственного веса при разомкнутом тормозе 8.
Подъемный канат 4 от барабана 10 через блоки 3, 2, 21 и блоки 22, 24, закрепленные на каретке вращателя 1, поднимают последний, так как канат другим концом закреплен в мачте у его натяжного устройства 18. Напорный канат 5 от барабана 10, блоки б, 2, 12 передает усилие подачи каретке вращателя через блоки 23 и 20, установленные на корпусе, огибает блоки 15 и закрепляется на натяжном гидроцилиндре 19. При сматывании с барабана одной ветви каната, другая наматывается на место смотанного.
Подача штанг на ось бурения осуществляется из кассеты 16, поворачиваемой храповым механизмом 17 с приводом от гидроцилиндра. При сборке—разборке буровой снаряд удерживается вилкой 14 с гидроприводом.
Рисунок 4 – Станок шарошечного бурения 6СБШ-200-32: 1 — кабина машиниста; 2 — передний домкрат выравнивания станка; 3 — гидроцилиндры наклона мачты; 4 — гусеничные тележки; 5 — задний домкрат выравнивания станка; б — задняя опора мачты; 7—кабельный барабан; 8— телескопический подкос мачты; 9—мачта.
Станки вращательного бурения шарошечными долотами
Станки вращательного бурения шарошечными долотами типа СБШ предназначены для бурения взрывных скважин на открытых горных разработках в сухих, обводненных, трещиноватых и монолитных породах с коэффициентом крепости f= 6…18 и состоят из следующих основных узлов: гусеничный ход с индивидуальным приводом на каждую гусеницу; платформа с машинным отделением; мачта с рабочим органом, состоящим из кабины машиниста; механизм вращения и подачи бурового става; маслостанция, компрессорная установкс и электрооборудование; механизм свинчивания-развинчивания штанг; сепаратор или кассета для штанг; пылеулавливающая установка или емкость для воды; гидро- и пневмосистема и кабельный барабан. Подъем и опускание мачты осуществляется с помощью двух гидроцилиндров, а горизонтирование станка— с помощью трех или четырех гидродомкратов. Станки 3СБШ-200--60 и 6СБШ-200-32 (рис. 14) являются модификациями выпускавшихся ранее станков СБШ-200-32 и 2СБШ-200-40 и имеют также патронную схему ВПМ, мачту с открытой передней панелью, тиристорный привод механизма вращения бурового става и хода, кабельный барабан и штангу увеличенной длины до 12 м против 8 м, вертлюг с отдельным приводом шпинделя, что позволяет одновременное свинчивание верхнего и нижнего ниппелей буровой штанги при свинчивании—развинчивании стык, сокращающее затраты времени на выполнение вспомогательных операций. Система пылеулавливания — сухая, кабина машиниста установлена на пружинных амортизаторах.
Станки СБШ-200 всех моделей изготавливаются в России Бузулукским заводом тяжелого машиностроения, а на Украине - Барвенковским заводом.
Станок СБШ250МНА-32 (рис.5) предназначен для бурения вертикальных и наклонных скважин в сухих и обводненных, а также трещиноватых породах.
Рисунок 5 – Станок шарошечного бурения СБШ-250МНА-32: 1 — мачта; 2 — машинное отделение; 3 — гусеничные тележки; 4 — бак пылеподавляющей системы; 5—кабина машиниста; 6 —электродвигатели хода; 7—гидродомкраты.
К основным конструктивным особенностям станка относятся: наличие верхнего привода вращения бурового става, непрерывная подача бурового става на всю длину (8 м) штанги, механизация операций по сборке и разборке бурового става, воздушно-водяная система пылеподавления при бурении.
Станок выпускается Воронежским заводом горно-обогатительного оборудования.
Все узлы рабочего органа смонтированы в мачте. Основные из них — вращательно-подающий механизм, кассета секторного типа с тремя штангами, верхний ключ с гидроприводом, механизм развинчивания штанг.
Мачта представляет собой сварную пространственную ферму, на нижней обвязке установлены гидроцилиндры канатно-поршневой системы подачи, механизм развинчивания штанг и верхний ключ, а на верхней обвязке, которой смонтирована опора блока- механизм подачи. Вдоль мачты идут направляющие для каретки вращателя и натяжной каретки гирлянды. Внутри мачты располагается кассетирующее устройство для удержания штанг и подачи их на ось скважины при наращивании бурового става. Заваливание мачты осуществляется двумя гидроцилиндрами. В рабочих положениях мачта закрепляется специальным механизмом, расположенным на консолях машинного отделения.
Подвод электроэнергии к двигателю вращателя и подача воздушно-водяной смеси для продувки скважины выполняются с помощью гибкой гирлянды, в которой объединены кабель, воздушный и водяной рукава.
Свинчивание и развинчивание штанг и шарошечного долота осуществляется шпинделем. Гидравлическая схема станка обеспечивает создание осевого усилия на долоте, перемещение бурового става, разбор и наращивание бурового става, свинчивание и развинчивание штанг и долота, подвод и отвод штанг в кассету, подъем и опускание мачты и горизонтирование станка на трех гидродомкратах.
Источник
abm22.ru
Машины ударно-вращательного и вращательно-ударного бурения
Машины ударно-вращательного и вращательно-ударного бурения предназначены для бурения шпуров и скважин в породах средней крепости и крепких. Бурение этими машинами основано на комбинированном способе разрушения породы, объединяющем основные свойства ударного и вращательного воздействия на породу. При этом внедрение бурового инструмента в породу происходит в основном под действием удара, а лучшему скалыванию или срезанию породы способствует значительный крутящий момент, непрерывно прикладываемый к буровому инструменту мощным вращателем. Благодаря этому появляется возможность значительно уменьшить усилие подачи по сравнению с вращательным режимом бурения, что уменьшает истирание бурового инструмента при одновременном увеличении скорости бурения по сравнению с ударно-поворотным бурением. В зависимости от крепости породы основной объем разрушения может происходить как под действием удара, так и благодаря вращению инструмента. Соответственно преобладанию затрат энергии на основное разрушение и принято различать ударно-вращательное и вращательно-ударное бурение.
Машины вращательно-ударного и ударно-вращательного бурения состоят из независимо работающих ударного и вращательного механизмов, смонтированных п одним корпуса или в разных. Основной отличительной чертой машин ударно-вращательного действия является наличие специально сконструированного погружного ударного механизма – пневмоударника, уходящего в; скважину вместе с буровой коронкой и обеспечивающего ей внедрение в породу в основном за счет ударов. Машины вращательно-ударного бурения оборудуют ударным механизмом, остающимся вместе с вращателем вне скважины. При этом ударный механизм выполняет вспомогательные функции относительно основного вращательного механизма.
В большинстве ударно-вращательных и вращательно-ударных буровых машин ударные механизмы используют пневматическую энергию, а вращательные и подающие–пневматическую, электрическую или гидравлическую. Основными преимуществами ударно-вращательных буровых машин являются сохранение энергии удара на буровой коронке независимо от глубины скважины и возможность приложения к буровому инструменту большого крутящего момента. Машины вращательно-ударного действия создают буровому инструменту высокий крутящий момент, однако поворот бура у них не согласован с движением поршня-ударника. Поэтому машины ударно-вращательного действия обычно применяют для бурения глубоких скважин, а машины вращательно-ударного действия – для бурения неглубоких эксплуатационных скважин или шпуров.
Машины ударно-вращательного бурения. При ударно-вращательном бурении буровой машиной является погружной ппевмо-ударник, которому через штанги передаются вращение и подача м на забой от установленных вне скважины вращателя и податчика. По ГОСТ 13879–73 погружные пневмоударники выпускают четырех основных типоразмеров соответственно для бурения скважин диаметром 105, 125, 160 и 200 мм с ударной мощностью не менее 2,2; 3,1; 4,3 и 5,8 кВт при давлении сжатого воздуха 0,5 МПа.
Первые два типоразмера пневмоударников рассчитаны на бурение пород с коэффициентом крепости f = 6÷20, а другие два – с коэффициентом крепости f = 12÷20 при расходе воздуха на 1 кВт не более 2,3 м3/мин. Частота ударов в минуту составляет 1700—2500.
Рассмотрим конструкцию и принцип работы машины ударно-вращательного действия на примере пневмоударника П1-75 (рис. 41, а). Он состоит из цилиндра 2, в котором перемещается поршень 3, передней головки 5, в которую вставляется буровая коронка 4, закрепляемая шпонкой 6, и задней головки 1. Воздухо-распределение в пневмоударниках осуществляется так же, как в перфораторах. В пневмоударнике П1-75 применено, например, самораспределение сжатого воздуха поршнем. При холостом ходе поршня 3 сжатый воздух поступает через заднюю головку и каналы 12 в переднюю полость 13 цилиндра. Из задней полости 7 цилиндра в это же время происходит выхлоп по проточке 11 и выхлопным отверстиям 10. При рабочем ходе поршня впуск сжатого воздуха в заднюю полость цилиндра происходит по каналам 9, в то время как из передней полости происходит выхлоп.
Продувка скважин осуществляется отработанным воздухом через продувочный канал 8.
В качестве бурового инструмента пневмоударников наибольшее распространение получили долотчатые, крестовые и трехлег* вийные буровые коронки с опережающим лезвием (рис. IV.41, б).
Машины вращательно-ударного бурения применяются в основном для бурения шпуров и скважин при проведении выработок большого сечения. Основной отличительной чертой этих машин является большой крутящий момент, развиваемый специальным вращателем, работающим независимо от ударного механизма, но смонтированным в одном корпусе с ним.
Комплект из бурильной машины и автоподатчика называют бурильными установками. Эти машины классифицируют на отдельные группы по следующим признакам:
Рис. IV.4). Пневмоударник П1-75 (а) с трехлезвийной буропой коронкой (б)
по частоте ударов — с частотой ударов в минуту 5000—7000 и 2500—4000;
по энергии удара — с энергией до 50 Дж и 60—80 Дж;
по числу скоростей привода вращателя — одно-, двух- и трех-скоростные;
по конструкции привода подачи — с автоматическим регулированием осевого усилия и без регулирования последнего.
Остальные параметры вращательно-ударных бурильных машин обычно следующие: давление сжатого воздуха 0,4—0,6 МПа, расход воздуха 10—14 м3/мин, диаметр коронки 42 мм, длина шпура до 4 м; способ очистки и расход промывочной жидкости практически одинаковы во всех конструкциях.
Вращательно-ударные машины состоят из следующих основных частей: бурильной головки, механизма подачи, штанги и буровой коронки. Например, бурильная машина БУ1 (рис. IV.42) состоит из пневматического двигателя /, редуктора подачи 2, клапана 3, крана концевого выключателя 4, бурильной головки 5, подвижного люнета 6, распорного домкрата 7, буровой штанги 8 и буровой коронки 9. Бурильная головка 5 перемещается с помощью механизма подачи по направляющей балке и производит бурение шпура на заданную глубину, после чего автоматическим или ручным включением механизма подачи на обратный ход отводится в начальное положение.
Вода к бурильному инструменту подводится через муфту боковой промывки.
Подвижной люнет 6 служит для поддержания прямолинейности штанги 8 в процессе бурения шпура.
Масса бурильных установок вместе с ходовым колесным или гусеничным оборудованием составляет 2—3 т.
В качестве рабочего инструмента применяют коронки, аналогичные коронкам для перфоратора и имеющие несимметричную заточку. При этом для бурения пород мягких и ниже средней крепости передний угол у заточки лезвия принимается равным 10—15°, а для крепких пород — 20—25°. Угол заточки задней грани р = 45 ч-60°.
Основными параметрами бурильных машин этой группы являются энергия единичного удара, число ударов за один оборот бурового инструмента, частота вращения и величина усилия подачи бурового инструмента.
При этом особое значение имеет правильный выбор энергии единичного удара, которая должна быть достаточна для обеспечения объемного разрушения породы. Так, для пород с коэффициентом крепости/= 10-г-12и/= 14-1-16 энергию единичного удара рекомендуется принимать равной соответственно 40—50 и 70—80 Дж. При увеличении коэффициента крепости породы более 12 рекомендуется увеличивать частоту ударов на один оборот бурового инструмента с 20 до 30, а величину усилия подачи уменьшать с 12 до 8 кН.
П
ри уменьшении крепости породы основное внедрение инструмента и объемное разрушение породы происходят под действием крутящего момента и осевого усилия, а ударная нагрузка носит лишь вспомогательный характер.
Теория работы и основы расчета ударного механизма в машинах ударно-вращательного и вращательно-ударного бурения аналогичны описанным для перфораторного (ударно-поворотного) бурения (см. § 2 гл. 3).
studfile.net
Принцип и теория ударно-вращательного бурения
БУРОВЗРЫВНЫЕ РАБОТЫ
Ударно-вращательное бурение является в принципе вращательным бурением, но таким, при котором буровой инструмент, кроме воздействия большого статического осевого усилия и крутящего момента, подвергается еще воздействию динамических нагрузок — ударов. Благодаря этому резец (коронка) лучше внедряется в породу и снимает более толстую стружку. В результате этого производительность ударно-вращательного бурения (в породах с коэффициентом крепости f = 64-14) больше, а энергетические затраты на единицу длины или объема шпура меньше, чем при вращательном или при ударном бурении.
Если статическое осевое усилие Р значительно превосходит силу отдачи, возникающую в момент удара, то резец будет внедряться в породу не только в момент удара, но и на протяжении всего интервала между смежными ударами, и поверхность забоя в этом интервале будет наклонной (рис. 85, а). Если статическое осевое усилие достаточно лишь для преодоления сил отдачи, то поверхность забоя в интервале между соседними ударами не будет иметь наклона (рис. 85, б). В первом случае имеет место ударно-вращательное бурение, во втором — вращательно-ударное. Последний вид бурения менее производителен, чем первый. Применять его можно в породах очень крепких (f > 14), где статическое осевое усилие, практически достижимое при бурении шпуров (Р 1500 кГ), не может обеспечить внедрение резца в породу. В этом случае в целях уменьшения трения и износа коронок осевое усилие устанавливают в 300—500 кГ, крутящий момент сохраняют на уровне 2500 — 3000 кГсм, а энергию удара целесообразно увеличить до 7— 9 кГм [25].
Рациональная область применения ударно-вращательного бурения — породы с коэффициентом крепости f = 64-14. В породах менее крепких более экономично вращательное бурение электрическими буровыми машинами. В породах с коэффициентом крепости f > 14 ударно-вращательное бурение превосходит ударное бурение по скорости бурения на одну машину, но приблизительно равноценно ему по производительности труда бурильщика и по стоимости бурения 1 ж шпура [25].
S
А
------ а
| А Рис. 85. Схемы, поясняющие принцип ударно-вращательного вращательно-ударного бурения |
Глава XI
Средства огневого взрывания
Для огневого взрывания служат капсюли-детонаторы, огнепроводный шнур и средства его поджигания. Капсюль-детонатор представляет собой гильзу 1 (рис. 15), в которой запрессовано небольшое количество инициирующего ВВ. Гильзы делают из плотной бумаги …
Ручные пневмосверла и гидросверла
Пневмосверла предназначены для бурения шпуров по углю в шахтах, опасных по газу или пыли, а также в шахтах, разрабатывающих крутопадающие пласты, где забойные машины работают на пневматической энергии. Для бурения …
БУРОВЗРЫВНЫЕ РАБОТЫ
П. я. ТАРАНОВ Основной экономической задачей советского народа на ближайшие 20 лет является, как это указано в Программе КПСС, принятой XXII съездом партии, создание материально-технической базы коммунизма. Решение этой задачи …
msd.com.ua
