102 Горные породы и буровые работы
■ На Сокольном свинцово-цинковом руднике при бурении трех
шарошечными долотьями ДШ-10 в породах с коэффициентом крепости 14—18 достигнута [34] максимальная производитель ность 17 м/смену, стойкость долота при этом составила 6,5 м.
б
Рис. 49. Шарошечные долотья:
а — двухшарошечное долото ДШ-7; б — трехшарошечное долото ДТП-IQ
3. Ударно-вращательное бурение взрывных скважин
За последние годы в СССР было разработано несколько стан
ков ударно-вращательного действия для бурения взрывных
скважин в подземных выработках; БЭС-2Б, БМК-2М и БА-100. Приведем краткие данные о наиболее совершенном из них — станке БА-109.
Этот бурильный агрегат, впервые примененный в 1955 г. на рудниках Темир-Тау и комбината КМАруда, был разработан Западно-Сибирским филиалом АН СССР [17]. Он предназначен
для бурения глубоких взрывных скважин диаметром около 100 мм и глубиной до 50 м по породам и рудам с коэффициентом крепо сти 10—20 по шкале Протодьяконова. Конструкция станка позво ляет бурить скважины любого направления.
Обший вид агрегата БА-100 приведен на рис. 50. Он состоит из станка .установленного на распорной колонке 1, става штанг 2 с двойной муфтой 3 и пневматического молотка 4 с буровой ко ронкой 5. При бурении став штанг с закрепленным на нем молот ком приводится станком во вращение и подается на забой сква
Оборудование и инструмент для бурения скважин |
103 |
жины. Сжатый воздух для работы молотка и вода для промывки скважины поступают в став через двойную муфту, находящуюся на его свободном конце. Собственно станок состоит из сварной
Рис. 50. Бурильный агрегат БА-100
станины, смонтированного на ней электропривода, сообщающе го вращение пустотелому шпинделю, и пневмоподатчика с двумя
цилиндрами для продольной подачи шпинделя. На конце шпин деля находится кулачковый патрон 6 для зажима штанг. В кон струкции станка предусмотрен штангодержатель 7 для перехва та става патроном шпинделя при вертикальном и наклонном бу
рении. Двухшарнирное крепление станка на колонке позволяет
бурить скважины любого направления. Устанавливают направ
104 Горные породы и буровые работы
ление по двум лимбам. Станок легко поднимают и опускают по
колонке с помощью ручной лебедки 8. На пульте управления 9
смонтированы: кран для пуска молотка, кран управления пнев
моподатчиком, регулятор усилия подачи. Обслуживание машины
и управление ее работой осуществляются просто. Штанга состо
ит из двух труб: наружной, по которой подается воздух, и внут
ренней— для подачи воды. Наружные трубы штанг имеют на конечники с конической резьбой, чем обеспечивается быстрое соединение штанг при наращивании става. Внутренние водяные трубы соединяются без резьбы, так как они имеют уплотняющие
резиновые кольца.
Рис. 51. Пневматический ударник М-1700
Важным элементом станка, отличающим его от других устройств для бурения глубоких скважин, является автоматизи рованное устройство для ускоренной выдачи става штанг.
Ударным механизмом агрегата служит пневматический моло ток М-1700 (1700 ударов в минуту при величине работы удара 9 кГм). Ствол молотка (рис. 51) выполнен в виде толстостенной трубы, в стенках которой выфрезерованы каналы для воздуха и
воды, а снаружи насажена стальная рубашка с тонкими стенка ми. Внутри ствола находятся ударники воздухораспределитель ное устройство с пластинчатым клапаном. В передней части ство ла закреплена буровая коронка.
Институт горного дела АН СССР провел на руднике им. Губ кина комбината КМАруда сравнительные испытания станков
ударно-вращательного действия. Некоторые результаты этих испытаний, полученные при бурении горизонтальных скважин,
приведены в табл. 19. Бурение проводилось в подземных усло виях по абразивным, монолитным микрокварцитам с коэффи циентом крепости 16—18 по шкале Протодьяконова.
Как следует из данных табл. 19, показатели работы станка БА-100 превосходили показатели других станков подобного типа.
Советские специалисты работают над дальнейшим усовер шенствованием буровых агрегатов ударно-вращательного дейст вия.
Для бурения глубоких взрывных скважин в крепких поро дах Криворожским заводом «Коммунист» создан погружной пер форатор ПШ-20 [2] ударно-поворотного действия.
Таблица 19
Результаты сравнительных испытаний станков ударно вращательного действия для подземного бурения взрывных скважин
|
Марка станка |
|
||
Наименования |
|
БЭС- |
БМК- |
|
показателей |
БА-100 |
|||
2М |
25 |
|||
Глубина скважин, м ...................... |
50 |
30 |
31 |
|
Диаметр скважин, мм: |
103,6 |
|
|
|
начальный................................... |
115,5 |
108,2 |
||
конечный.......................................... |
97,4 |
114,1 |
96,6 |
|
Средняя стойкость коронок, м |
1,64 |
0,6 |
1,0 |
|
Фактическая сменная производи- |
|
|
|
|
тельность, пог. м: |
|
|
|
|
средняя ....................................... |
13,7 |
2,68 |
з,о |
|
максимальная................................. |
18,7 |
4,22 |
6,38 |
|
Средняя часовая |
производитель |
|
|
|
|
ность без учета |
простоев, |
пог. м |
2,21 |
0,54 |
0,56 |
Техническая скорость за |
чистое |
|
|
|
|
время бурения, мм/мин: |
|
55,8 |
17.8 |
20,0 |
|
средняя ....................................... |
|
|
|||
максимальная |
.......................... |
|
75,6 |
29,4 |
34,6 |
Перфоратор ПШ-20 предназначен для бу
рения восстающих глубоких скважин диамет ром 90 мм и глубиной до 50 м под углом от 5
до 90° к горизонту в крепких и средней крепо
сти породах с коэффициентом крепости по Протодьяконову 10—14.
Перфоратор (рис. 52) состоит из следую щих основных узлов: ударного механизма, по воротного механизма, воздухораспределитель ного устройства, водопромывной системы и хвостовика. Размещены эти узлы внутри го ловки /, цилиндра 2, патрона 3 и держателя 4, которые соединяются между собой при помо щи резьбы. Для предотвращения от самоотвинчивания применены стопорные шайбы. Цилиндр 2 разделен полумуфтами 5 и 6 на две полости, работающие, как самостоятельные ци линдры, в которых двигаются два поршня 7 ударника. При помощи воздухораспредели тельного механизма сжатый воздух направля ется в цилиндр попеременно то с одной, то с
106 Горные породы и буровые работы
другой стороны поршня. Такая конструкция цилиндра увеличи вает силу удара. Поворотный механизм состоит из винта с ус
тановленными в его вырезах крылатками, храпового кольца, поворотной буксы 8, грандбуксы 9. Воздухораспределение осу ществляется посредством откидного клапана 10. Воздухораспре делительный механизм отличается от стандартного наличием в
Рис. 53. Установка для бурения перфоратором ПШ-20
клапанной коробке 11 каналов, которые служат для подвода сжа того воздуха во вторую полость цилиндра при рабочем ходе пор шня-ударника. Для подачи воды в канал хвостовика 12 служит водяная трубка 13. Хвостовик 12 снабжен резьбой для навинчи вания коронки. При извлечении перфоратора из скважины хвос товик удерживается от выпадания буродержателем 4.
В процессе бурения перфоратор ПШ-20 входит в скважину. Возможность этого обеспечивается цилиндрической, без высту
пающих частей, его формой и тем, что диаметр коронки боль ше диаметра корпуса. Перфоратор соединен со ставом штанг, по дающих его в скважину по мере продвижения забоя последней.
Перфоратор ПШ-20 устанавливают на распорной винтовой колонке ВК-30 (рис. 53) с ручным податчиком ПРВ-2 (или с пневмоподатчиком ПП-3). Общий вес установки 82 кг.
В отличие от буровых агрегатов ударно-вращательного дей ствия перфоратор ПШ-20 имеет поворотный механизм обычно го типа, поворачивающий коронку на некоторый угол во время обратного хода поршня. Такое устройство позволило избавить ся от отдельного сложного и тяжелого привода для вращения,
какой имеется, например, у станков БЭС-2 и БА-100. Перфора
тор ПШ-20 работает целиком на сжатом воздухе, тогда как для работы станков БЭС-2 и БА-100 требуется иметь в забое два
Оборудование и инструмент для бурения скважин |
107 |
вида энергии (электрическую и пневматическую). Ударно-пово ротный режим бурения ПШ-20 в значительной степени умень шает износ коронки по сравнению с износом при ударно-враща тельном бурении.
Для удаления из скважины шлама и подавления пыли пер форатор ПШ-20 снабжен промывочным устройством. Оно сос тоит из держателя ДП-1, водя ной коммуникации, водяного вентиля и деталей, вмонтиро ванных в перфоратор для осе вой подачи воды к буру. Упра вляют перфоратором при по мощи пускового крана, смон тированного в держателе. Сма зка — автоматическая (имеет
ся фильтр-автомасленка). Для бурения перфоратором
ПШ-20 предназначена буро
вая коронка АК-90 (рис. 54) с
одним опережающим и двумя боковыми лезвиями. Штанги
состоят из двух труб и соеди няются между собой муфтами.
В табл. 20 даны технические характеристики различных по
Рис. 54. Буровая коронка для пер форатора ПШ-20
гружных перфораторов. Для сравнения там же приведена харак
теристика колонкового перфоратора ПК-60.
При промышленных испытаниях перфораторов ПШ-20 сред
несменная скорость бурения по крепким железным рудам сос
тавляла 5—6 пог. м.
Таблица 20
Техническая характеристика погружных перфораторов
|
|
|
|
Марка |
|
Колонковый |
|
Наименования |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
пер-1 оратор |
||
показателей |
|
БА-100 БЭС-2 |
БМК-2 |
ПШ-20 |
пк-оо |
||
Вес, кг............................................................. |
мм |
|
16 |
32 |
16 |
20 |
60 |
Наружный диаметр, |
|
85 |
106 |
90 |
80 |
— |
|
Диаметр цилиндра, |
мм .......................... |
|
58 |
72 |
65 |
69 |
100 |
Число ударов в 1 мин.............................. |
|
1700 |
1150 |
1750 |
1700 |
1450 |
|
Работа удара, кгм |
................................... |
м3/мин . . |
9 |
8,5 |
3,6 |
6 |
12 |
Расход сжатого воздуха, |
3 |
3 |
3,5 |
3 |
5 |
||
Общий вес бурового агрегата, кг . . |
300 |
400 |
420 |
82 |
120 |
||
Перфораторы БА-100, |
БЭС-2 и |
БМК-2 |
обслуживают 2 |
человека, а |
|||
ПШ-20 и ЕК-60-один человек.
108 Горные породы и буровые работы
Изготовлены опытные образцы еще более мощного погруж ного перфоратора ПШ-50 для бурения взрывных скважин диа метром 150 мм. Основные расчетные данные ПШ-50 следую щие: вес 50 кг, работа удара 16 кгм, число ударов 2400 в 1 мин. В настоящее время опытные образцы ПШ-50 испытываются на рудниках Кривбасса.
Институтом Гипрорудмаш в Кривбассе создан 'агрегат АБ
для ударно-вращательного бурения (в рудах малой и сред
ней крепости) взрывных скважин диаметром 85 мм и глубиной
до 50 м.
В мягких рудах агрегат может работать вращательным спо собом, а в рудах средней крепости — ударно-вращательным спо собом.
|
|
Техническая характеристика агрегата АБ |
|
|||
Глубина бурения, |
м...................................................................... |
|
50 |
|||
Диаметр бурения, |
мм............................................................... |
95—75 |
||||
Диаметр буровых штанг,мм ...................................................... |
|
32 |
||||
Подача инструмента назабой |
пневмати- |
|||||
|
чсская |
|||||
Длина подачи, мм |
|
................................................................... |
|
800 |
||
Давление сжатого воздуха ........................................, ати |
|
5 |
||||
Максимальное осевое ....................................давление, кг |
. ........................... |
785 |
||||
Число оборотов шпинделя, об/мин. |
290 |
|||||
Двигатель — пневматический, ротационный: |
|
|||||
мощность, л. с...................................................... |
|
4 |
|
|||
число оборотов ................................................в 1 мин |
|
2600 |
||||
Пневмоударник: |
|
в 1 мин |
|
|
||
число |
ударов ....................................................... |
|
4600 |
|||
работа |
удара, ......................................................... |
кгм |
|
12,9 |
||
мощность, л. с................................................................... |
|
|
12,95 |
|||
расход воздуха ............................................., м3/мин |
|
14,9 |
||||
Высота, |
мм |
.................................................................................. |
|
|
2000-2500 |
|
Длина, |
мм...................................................................................... |
|
|
|
1780 |
|
Ширина, мм................................................................................. |
|
|
|
695 |
||
Рес станка, |
кг............................................................................. |
|
|
|
190 |
|
Вес распорной колонки ................................................., кг |
|
80 |
||||
Выпущен также |
(и успешно прошел испытания на шахте им. |
|||||
Коминтерна в Кривбассе) агрегат |
АБВ вращательного дейст |
|||||
вия для бурения в мягких горных породах скважин |
диаметром |
|||||
85 мм и глубиной до 40 м. |
|
|
||||
§2. Бурение скважин на открытых разработках
Всовременных механизированных карьерах отбойка усту пов чаще всего производится скважинами вращательного (в
мягких породах) и ударно-канатного (в крепких породах) бу рения.
Кинематическая схема самоходного станка вращательного бу рения БС-110/25, выпускаемого Карпинским заводом, приведе
на на рис. 55.
Оборудование и инструмент для бурения скважин |
109 |
||
Вращение электродвигателя 1 |
через шестерни |
(с |
косыми |
зубьями) 2—5 редуктора станка |
передается буровым |
штангам |
|
и резцу. Подъем буровых штанг |
осуществляется |
при |
помощи |
лебедки 8, каната и полиспаста, состоящего из подвижного бло
ка 6 и неподвижного 7. Вращение барабана лебедки осуществ-
Рис. 55. Кинематическая схема станка БС-110/25
ляется от электродвигателя 9 через шестерни 10—15 (тоже с ко сыми зубьями) трехступенчатого редуктора передвижения стан ка и подъема. Включение барабана лебедки производится лен точным фрикционом 16, а торможение—ленточным тормозом
17. Механизм шагания станка приводится в движение от вала
трехступенчатого редуктора через звездочки 18 и 19 при помо щи цепи 24. Включение механизма шагания производится ку лачковой муфтой 20, соединяющей звездочку 18 с валом редук
тора. Механизм шагания (кривошипно-крейцкопфного типа)