Оборудование и инструмент для бурения скважин |
97 |
податчиками-в большинстве вибрационного типа. Бурение сква
жин ведется с боковой промывкой. Глубина взрывных скважин при рассматриваемом способе бурения обычно не превышает 18—21 м, достигая в отдельных случаях 30 м.
Специальные опыты, проведенные в Швеции, показали, что бурить перфоратором скважины глубиной более 30 м затрудни тельно из-за сложности удаления буровой мелочи.
В самое последнее время на некоторых зарубежных рудниках
начали применять для бурения взрывных скважин глубиной до 15—18 м ручные перфораторы с пневмоподдержками. Свинчива ющиеся штанги в этих случаях изготовляют из стали уменьшен ного диаметра (22,2 мм).
Для устранения основного недостатка перфораторного буре ния глубоких скважин, заключающегося в резком понижении
скорости бурения с глубиной из-за увеличения массы штанг, инженером А. К. Сидоренко еще за несколько лет до Великой
Отечественной войны была предложена конструкция перфорато ра, входящего в скважину. При работе перфоратора в скважине скорость бурения с глубиной практически остается неизменной.
На этой основе у нас в СССР родился новый вид ударно-враща тельного бурения и созданы советские погружные перфо раторы для бурения глубоких взрывных скважин.
2. Станки для вращательного бурения скважин
На рудниках СССР применяется несколько типов станков для вращательного подземного бурения. Рассмотрим принцип дей ствия станка такого типа — марки НИГРИ-4— конструкции
Криворожского горнорудного научно-исследовательского инсти тута [4].
Кинематическая схема станка НИГРИ-4 представлена на рис. 44. Связь между электродвигателем и вращательно-подаю-
щим механизмом осуществляется коническими шестернями 1 и 2, одна из которых насажена на вал электродвигателя, а дру гая— на втулку вращения 4 вращательно-подающего механизма.
Наличие такой связи допускает бурение под любым углом к горизонту. Через втулку вращения, имеющую три шпонки (вы ступы), проходит пустотелый шпиндель 12, имеющий соответ
ственно три паза. Буровые штанги проходят через шпиндель и
закрепляются зажимным патроном 5. Таким образом, штанги
получают вращательное движение от электромотора через кони ческие шестерни 1 и 2, втулки вращения 4 и шпиндель 12. Подача шпинделя с буровым инструментом и создание осевого давления на коронку осуществляются гайкой подачи 13, в которую ввинчи вается вторая половина шпинделя, имеющая ленточную левую нарезку. Гайка подачи получает вращение от втулки 4 через си-
7 В. В. Недин, Ш. И. Ибраев
98 Горные породы и буровые работы
стему, состоящую из шестерен 3, 6, 9 и 14, промежуточного валика 7 и фрикционной муфты 8. Шестерня 3 посажена на втул ку 4 наглухо и всегда вращается вместе с ней, а шестерня 14 укреплена на гайке подачи 13. Если гайка подачи 13 и шпиндель 12 вращаются с одинаковыми скоростями — подачи нет. Если гайка подачи вращается с числом оборотов, большим числа обо
ротов шпинделя, последний, имея левую нарезку, вывинчивается
Рис. 44. Кинематическая схема станка для под земного вращательного бурения НИГРИ-4
из гайки — осуществляется ход 'вперед. При числе оборотов гай ки подачи, меньшим числа оборотов шпинделя, последний ввин чивается в нее — осуществляется ход назад. Регулирование ско рости и усилия подачи в зависимости от крепости пород произ водится с помощью фрикционной муфты 8, которая, кроме того, позволяет плавно включать и выключать механизм подачи и пре дохраняет станок от поломок. Реверсирование и регулирование скорости шпинделя при обратном ходе осуществляются посред ством второй фрикционной муфты 10. Управление обеими фрик ционными муфтами производится посредством маховичка 11.
Станок НИГРИ-4 предназначен для бурения скважин любо го направления на различной высоте от подошвы выработки.
Другой тип бурового станка — марки ГП-1 — показан на
рис. 45. Станок установлен на колонке. По принципу действия этот станок аналогичен вышеописанному.
Буровой инструмент станка вращательного бурения (рис. 46) состоит из коронки 1, колонковой трубы 2, переходника 3, буро вых штанг 4 и сальника 5. Промывочная вода проходит по цен-
Оборудование и инструмент для бурения скважин |
94 |
тральному каналу бурового снаряда. Коронка изготовлена из от*
резка трубы с толщиной стенки 6,5—8 мм.
На подземных рудниках СССР для вращательного бурения
взрывных скважин применяют в настоящее время в основном коронки, армированные
твердыми сплавами, ко торые дают хорошие ре зультаты при бурении в породах с коэффициентом
крепости 4—8 по шкале Протодьяконова. В поро
дах с коэффициентом кре
пости 4—6 производитель ность доходит до 20 пог. м
скважины в смену.
В более крепких поро дах применяют враща тельное бурение дробью. Этот метод пригоден для бурения скважин только вертикально вниз. Разру шение породы при дробо вом бурении производит ся чугунной или стальной
дробью диаметром |
2—- |
Рис. 45. |
Схема |
бурового |
станка |
ГП-1; |
||||
4 мм, |
засыпаемой в |
сква |
1 — электродвигатель; 2 — вращательно-подающий |
|||||||
жину. |
Буровой |
снаряд |
механизм; |
3 — штанги; 4— колонковая |
труба |
с |
||||
коронкой; |
5 — шланг |
для |
воды; |
6 — кабель; |
7—< |
|||||
для |
дробового |
бурения |
|
распорная |
колонка |
|
|
|||
изображен на рис. 47. |
|
|
|
|
|
|
|
|||
На рис. 48 показана установка в подземной выработке станка |
||||||||||
дробового бурения |
типа |
ВЖР |
(Высокогорского |
железного, |
||||||
рудника). Станок ВЖР позволяет бурить вертикальные скважи
Рис. 46. Буровой инструмент станка вращательного бурения
ны диаметром 115—130 мм из выработок сечением 2X2,2 м. Все вращающиеся детали его смонтированы на роликоподшипниках.
Станок оборудован автоматической подачей, обеспечивающей возможность обслуживания бригадой из двух человек одновре менно двух станков, работающих рядом.
Производительность станка ВЖР в породах с коэффициент
7*
100 |
Горные породы и буровые работы |
том крепости |
14—18 по шкале Протодьяконова составляет |
1 —1,5 пог. м в смену. |
|
Технические |
характеристики отечественных станков враща |
тельного бурения даны в табл. 18.
Для бурения взрывных скважин в крепких породах на отече ственных подземных рудниках применяют также шарошечное
Рис. |
47. Буровой |
снаряд |
при |
Рис. 48. |
Буровой |
станок ВЖР для |
|||
|
дробовом бурении: |
|
|
дробового |
бурения: |
||||
/ — дробовая |
коронка; |
2 — колонко |
1—станок; |
2 — шкив для автоматической |
|||||
вая |
труба; |
3— переходник; |
4— |
подачи; 3 |
и |
6 — блочки; |
4— груз; 5 — трос; |
||
шламовая труба; 5 — колонна |
буро |
7 — элеватор; 8 — канат; |
9 — шланг от на |
||||||
|
|
вых штанг |
|
|
|
соса; 10 — сальник |
|||
бурение. Рабочим инструментом при этом способе является шарошечное долото. Для подземного бурения взрывных скважин применяют двух- и трехшарошечные долотья. Каждая шарошка представляет собой конус, на поверхности которого впаяны зуб ки из твердого сплава ВК-11 или ВК-15.
Двухшарошечное долото ДШ-7 (рис. 49, а) имеет две сталь ные лапы 1 с цапфами, на которые насаживаются конические шарошки 2. Лапы, соединенные вместе, образуют корпус долота. На верхней части корпуса долота имеется замковая резьба для
соединения с буровой штангой. Конические шарошки 2 свободно вращаются в цапфах лап. На конических поверхностях шарошек впаяны (припоем Л-62) по тридцать два цилиндрических зубка 5 диаметром 12 мм и высотой 14 мм, расположенных по четырем окружностям. Шариковая опора 3 шарошки состоит из 14 сталь ных шариков диаметром по 9 мм. Шарики введены через отвер стие, 4 в лапе. Последнее закрывается металлическим пальцем
Оборудование и инструмент для бурения скважин ЮГ
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица |
1g |
|
|
Техническая характеристика станков |
вращательного |
бурения |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
Марки станков |
|
|
|
||
Показатели |
Станок |
|
ГП-1 |
СБ-4 |
ЗИФ-150 |
КА-2М |
ВЖР |
||||
|
|
|
инж. НИГРИ-4 |
300 |
|||||||
|
|
|
Миняйло |
|
|
|
|
|
|
|
|
Глубина бурения, м |
50 |
50 |
100 |
50 |
150 |
300 |
100 |
||||
Диаметр |
сква- |
|
46—85 |
36—66 |
100-150 |
116 |
55-115 |
115 |
|||
жин, мм .... 85—120 |
|||||||||||
Направление сква- |
Гориз. |
Любое |
Любое |
Любое |
Любое |
Верт. |
Верт. |
||||
жин....................... |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
50-80 |
|
вниз |
вниз |
|
Диаметр штанг, мм |
42 |
33 |
33,5 |
42 |
42 |
50 |
|||||
Число оборотов |
296 |
580 |
250—710 |
100 |
120-750 140-180 до |
150 |
|||||
шпинделя в 1 мин. |
|||||||||||
Длина подачи, мм |
300 |
520 |
400 |
|
150-350 |
300 |
400 |
||||
Вид |
потребляемой |
|
Электр. |
Электр. Электр. Дизель- |
Любой |
Электр. |
|||||
энергии |
.... Электр. |
||||||||||
Мощность двигате- |
|
|
|
|
|
мотор |
|
|
|
||
|
5,8 |
2,2 |
14 |
- |
— ■ |
11 |
|||||
ля, кеш .... 3,7—5,8 |
|||||||||||
То же. л. с. . . . |
— |
— |
— |
|
20 |
15 |
|
|
|||
Габаритные |
разме- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ры, |
мм> |
|
1160 |
1030 |
800; |
100 |
2500 |
2018 |
1800 |
2370 |
|
длина .... |
|||||||||||
ширина. . . . |
460 |
640 |
700: |
900 |
800 |
802 |
1090 |
1060 |
|||
высота .... |
930 |
1700: |
1500; |
1300 |
1568 |
1360 |
1025; |
||||
|
|
|
|
200 |
2000 |
1280 |
900 |
750 |
1400 |
||
Вес станка, |
кг . . |
223 |
210 |
300; 60С |
1098 |
||||||
который закрепляется электросваркой. При вращении вокруг оси
долота конические шарошки катятся по забою скважины и свои
ми зубьями разрушают породу.
Трехшарошечное долото ДШ-10 изображено на рис. 49, б. Поскольку три шарошки вписываются в тот же диаметр, что и две шарошки предыдущего долота, объем разрушаемой породы за один рейс, а следовательно, и чистая скорость бурения увели чиваются в 1,2 раза. Износоустойчивость долота возрастает в 1,5
раза. Опытными работами установлено, что сменная производи тельность бурения при применении трехшарошечного долота
увеличивается в 1,6—1,8 раза.
Производительность шарошечного бурения в значительной степени зависит от величины осевого давления на забой скважи
ны, поэтому при шарошечном бурении применяются станки, спо собные обеспечить большую осевую нагрузку. Обычные станки
вращательного бурения для этой цели .мало пригодны.