но Горные породы и буровые работы
состоит из коленчатого вала 21, стойки 22 с башмаком и тормо за 23. Скорость передвижения станка 0,25 км!час.
Техническая характеристика бурового станка БС—110/25
Диаметр скважины, мм ............................................................. |
|
НО |
Наибольшая глубина бурения, м............................................ |
.... |
25 |
Мощность электродвигателя для бурения, кет |
10 |
|
Мощность электродвигателя передвижения и подъема, кет |
2,8 |
|
Число оборотов электродвигателей в 1 мин.......................... |
1460 |
|
Габариты станка, мм: |
|
3210 |
длина............................................................ |
|
|
ширина........................................................................................ |
|
2GOO |
высота ..................................................................................... |
|
3850 |
Вес станка, кг........................................................................................ |
|
1100 |
Вес комплекта штанг, кг................................................................ |
|
205 |
Ввиду того, что буровые станки вращательного действия применимы только в мягких породах, они распространены в сов ременной практике открытой разработки месторождений по-
Рис. 56. Принцип действия станка ударно-канат ного бурения:
а — первое положение; б — второе положение
лезных ископаемых значительно меньше, чем станки канатно-
ударного бурения.
Принцип работы станка канатно-ударного бурения заклю чается в следующем (рис. 56). В результате качательного дви жения балансирного (оттяжного) блока 7 буровой снаряд, сос тоящий из долота 1, штанги 2 и канатного замка 3, поднимает ся на высоту h (рис. 56, а), а затем падает на забой скважины, нанося удар по породе долотом (рис. 56, б). Буровой снаряд прикреплен к канату 4, перекинутому через головной блок 5,
|
Оборудование и инструмент для бурения скважин |
111 |
|||||||
находящийся |
на |
вершине |
|
|
|||||
мачты 6. Канат 4 |
прохо |
|
|
||||||
дит под балансирным бло |
|
|
|||||||
ком 7 и огибает направля |
|
|
|||||||
ющий ролик 8. Конец ка |
|
|
|||||||
ната закреплен на бара |
|
|
|||||||
бане 9. Качательное дви |
|
|
|||||||
жение балансирной |
рамы |
|
|
||||||
10 и балансирного ролика |
|
|
|||||||
7 осуществляется при по |
|
|
|||||||
мощи шатуна 11 и ше |
|
|
|||||||
стерни ударного механиз |
|
|
|||||||
ма 12, получающей вра |
|
|
|||||||
щение |
от |
главного |
вала |
|
|
||||
13. |
время |
бурения |
в |
|
|
||||
Во |
|
|
|||||||
скважину |
систематически |
|
|
||||||
подливают воду. При этом |
|
|
|||||||
разрушенная порода пере |
|
|
|||||||
ходит во взвешенное со |
|
|
|||||||
стояние, образуя в смеси |
|
|
|||||||
с водой шлам. Когда |
|
|
|||||||
шлам |
достигает |
опреде |
|
|
|||||
ленной густоты, его вы |
|
|
|||||||
черпывают |
из |
скважины |
|
|
|||||
желонкой. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Станки ударно-канат |
|
|
|||||||
ного |
бурения |
|
обычно |
|
|
||||
имеют |
гусеничный |
|
ход |
и |
|
|
|||
свободно |
передвигаются |
|
|
||||||
на уступе |
карьера. |
стан |
|
|
|||||
Основные |
части |
|
|
||||||
ка канатно-ударного бу |
|
|
|||||||
рения |
(рис. 57): рама |
1. Рис |
57. Конструктивная схема |
станка |
|||||
площадка 2, мачта 3, глав |
ударно-канатного бурения |
|
|||||||
ный |
распределительный |
|
|
||||||
вал 4, |
ударный механизм |
|
|
||||||
5, инструментальная лебедка 6, желоночная лебедка 7, ходовой механизм 8, лебедка для подъема мачты, механизм свертывания бурового инструмента 9, рукоять управления станком 10 и дви гатель 11.
Техническая характеристика станков ударно-канатного буре ния приведена в табл. 21.
Буровой инструмент (снаряд) ударно-канатного бурения со
стоит из канатного замка, ударной штанги и долота. Канатный
замок служит для надежного закрепления каната. Нижняя
112 Горные породы и буровые работы
часть замка имеет конусообразную полость с нарезкой для ввинчивания штанги. Средняя часть канатного замка имеет ква дратное сечение, приспособленное для ключа, которым свинчи вают части снаряда.
Техническая характеристика станков |
|
|
Таблица 21 |
|||||
ударно-канатного бурения |
||||||||
|
|
|
|
|
|
Марка станков |
|
|
Наименования |
|
|
|
|
|
|
||
показателей |
|
Уралец БУ-2 |
БС-1 |
|
УКС-20с |
|||
|
|
|
|
|
||||
Глубина бурения, |
м..................................... |
|
|
|
100 |
300 |
|
300 ' |
Диаметр скважины, мм |
....................... |
|
До 300 |
До 300 |
|
150-500 |
||
Вес бурового снаряда, кг ....................... |
|
550—1300 |
1700-2700 |
1С00 |
||||
Высота подъема снаряда |
над |
забоем, |
|
|
|
|
||
ММ ................................................................ |
|
|
|
450-1100 |
690—1200 |
450—1000 |
||
Число ударов в 1 мин........................... |
|
|
52—56 |
48—52 |
|
40—50 |
||
Мощность двигателя, кет .................. |
инстру- |
18,7 |
32 |
|
25,5 |
|||
Скорость подъема |
бурового |
|
|
|
— |
|||
мента, м/сек................................................ |
|
|
|
1,2—2,0 |
0,9 |
| |
||
Скорость подъема желонки, |
м/сек . |
1,35 |
1,6 |
‘ |
— |
|||
Высота мачты до оси головного |
бло- |
|
|
|
|
|||
ка, м............................................................ |
поднятой |
мачтой, |
П,6 |
15,1 |
|
12 |
||
Габариты станка с |
|
|
|
|
||||
м:......................................................................... |
|
|
|
|
|
7,0 |
|
|
длина |
..................................... |
|
|
|
6,0 |
|
5,8 |
|
ширина..................................... |
|
|
|
2,7 |
3,48 |
|
1.8 |
|
высота . . |
.'....................... |
|
|
12,0 |
15,0 |
|
12,3 |
|
Ход станка ................................................... |
|
|
|
Гусеничный |
Гусеничный |
— |
||
Скорость передвижения, |
км/час . . . |
0,9 |
0,9 |
|
— |
|||
Производительность станка по |
поро- |
|
12—20 |
|
|
|||
дам средней крепости, |
м/смену . . |
10—15 |
|
— |
||||
Долото является главной частью бурового снаряда, от ко торого в особенно большой мере зависит успех бурения. Доло то изготовляют из лучших сортов углеродистой стали. Конст рукции долотьев различной формы изображены на рис. 58. До
лото имеет г о л о в к у или резец 1 |
(нижний |
конец долота), |
|
тело 2, выемки для ключа <3, конус с винтовой |
нарезкой 4 |
(для |
|
скрепления со штангой) и каналы 5 для воды и шлама. |
Чаще |
||
всего применяют долота с головкой |
зубильной |
формы, а так |
|
же крестовые и копытные. Угол приострения головки долота зависит от крепости пород и их трещиноватости. Он колеблется в пределах от 90 до 120°. В твердых породах угол приострения
принимается больший, а |
в мягких — меньший. |
Вес |
долота со |
ставляет примерно 15% общего веса бурового инструмента. |
|||
Ударная штанга |
(рис. 58, д) служит |
для |
увеличения |
веса бурового снаряда. Она имеет в верхней части конус с вин товой нарезкой для соединения с канатным замком; в нижней
Оборудование и инструмент для бурения скважин |
113 |
|
части имеется коническое отверстие с резьбой, |
в которое ввер; |
|
тывается долото. Для захвата ключом штанга |
имеет |
квадрат^ |
ные выемки. Диаметр штанги колеблется от 0,67 до 0,8 диаметг ра скважины, длина — до 5,5—7 м.
Чистка скважины (т. е.
периодическое удаление шлама) производится же лонкой через каждые
1,5—2 м углубки в мяг-
Рис. 58. Буровой снаряд станка удар но-канатного бурения:
а — долото |
с |
головкой |
зубильной |
формы; |
б — долото |
с |
головкой |
крестовой |
формы; |
в — головка |
|
долота копытообразной фор |
||
мы; г —обычно применяемая конструкция долота для бурения взрывных скважин; д —* ударная штанга
Рис. 59. Желонка с
полусферическим кла паном
ких породах, через 1—1,2 м в породах ниже средней крепости,
через 0,7—0,9 м в породах средней крепости и через 0,5—0,6 м в крепких породах.
Желонка представляет собой трубу длиной 2,5—3 м и диа метром, составляющим около 0,75 — 0,8 диаметра скважины, с клапаном в нижней части и дужкой для подвешивания к канату.
Наиболее распространены желонки с полусферическим кла паном (рис. 59), который действует следующим, образом. При
8 В. В. Недин, Ш. И. Ибраев
114 Горные породы и буровые работы
опускании желонки в скважину, вследствие соприкосновения хвоста 1 клапана с забоем, полусферический клапан приподни
мается и открывает отверстие 2, через которое шлам устрем
ляется в желонку. При поднятии желонки клапан под действи ем своей тяжести и веса хвоста опускается, закрывает отверс
тие и шлам остается в желонке. На поверхности желонку ста вят так, чтобы хвост вошел внутрь желонки. Отверстие откры
вается и шлам вытекает из желонки. Для очистки скважины в ходе бурового процесса обычно делают 2-3 черпания. Полную чистку скважины производят только по окончании бурения. Пе ред чисткой в скважину заливают 2—3 ведра воды и после за
ливки некоторое время продолжают бурение.
Расход воды при бурении зависит от свойств буримых по род и составляет примерно 25—50 л на 1 м скважины диамет
ром 150 мм и 50—75 л при диаметре скважины 200 мм. С уве
личением трещиноватости пород расход воды возрастает. Бурение скважин следует производить при достаточном на
тяжении каната с максимальной частотой ударов и максималь ной высотой подъема бурового снаряда над забоем скважины,
допускаемой |
конструкцией |
станка и свойствами |
буримых по |
род. Бурение |
скважин до |
глубины 1—1,2 м |
производится |
при пониженной частоте ударов. Канат при этом должен быть натянут, чтобы не допускать сильных качаний бурового снаря да. При забуривании нет надобности в чистке скважины, так как шлам выжимается из скважины буровым снарядом и выли вается из нее.
Перед началом бурения снаряд устанавливают непосредст
венно на забой скважины или подвешивают над ним на высо те 2—5 см.
При небольшой глубине скважины, старом канате и жест ких (продолжительное время работающих) амортизаторах высота стояния снаряда над забоем должна быть небольшая. При значительной глубине скважины, новых канатах и нежест
ких амортизаторах высоту стояния снаряда над забоем скважи ны увеличивают.
Для обеспечения нормальной работы станка необходима тщательная смазка всех трущихся его механизмов. Механизмы
долбежного и подъемного устройств |
смазывают |
ежесменно, а |
механизмы гусеничного хода — перед |
передвижением станка. |
|
Производительность станка ударно-канатного бурения мож |
||
но определять по следующей формуле [33]: |
|
|
Р-————— м/смену, |
(41) |
|
где G — вес бурового снаряда, кг-, |
|
|
h — высота подъема инструмента, |
м\ |
|
Оборудование и |
инструмент для бурения скважин |
115 |
||
п — число ударов |
в |
1 минуту; |
|
|
Т — число часов в |
рабочей смене; |
|
||
псм — коэффициент |
использования времени смены на чистое |
|||
бурение (обычно чсм =0,7—0,8); |
|
|||
d — диаметр |
скважины, см\ |
|
||
а — удельный |
расход работы бурения на единицу теорети |
|||
ческого объема скважин, кГм!см2.
В табл. 22 приведены сведения о расчетной производительнос ти канатно-ударных станков типа «Уралец» БУ-2 в зависимос ти от удельной работы бурения на единицу объема по данным П. П. Назарова.
Таблица 22
Расчетная производительность канатно-ударных буровых станков |
|
||||||||||
|
|
«Уралец» БУ-2 |
(за 8-час. |
смену), лог. м |
|
|
|
||||
Наименование |
|
Категория по удельной работе бурения |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
показателей |
I |
II |
HI |
IV |
V |
VI |
VII |
VIII |
IX |
X |
|
|
|
||||||||||
Величина |
удель |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ной работы буре |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
ния, кГм/см3 |
5 |
7 |
10 |
14 |
19 |
27 |
35 |
50 |
70 |
100 |
|
Диаметры |
до - |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
лот, мм: |
|
56,3 |
47,0 |
35,3 |
26,4 |
19,0 |
13.6 |
9.3 |
6,5 |
4,6 |
2,8 |
150.................. |
|||||||||||
200, .... |
47,0 |
37.0 |
28,2 |
20,9 |
15,1 |
10,8 |
7,5 |
5.3 |
3,7 |
1г,5 |
|
230.................. |
40,0 |
31,1 |
23,3 |
17,1 |
12,4 |
8,9 |
6,3 |
4,4 |
3,1 |
2,1 |
|
Станки ударно-канатного бурения имеют ряд существенных недостатков по сравнению со станками вращательного дейст вия; основные из них следующие:
1) невозможность бурения скважин в любом |
направлении |
(можно бурить только отвесные вниз); |
J |
2)сложность обслуживания и необходимость промывки
скважин;
3)относительно низкая производительность и соответствен но высокая стоимость бурения.
Широкое распространение станков ударно-канатного буре ния в настоящее время объясняется затруднительностью буре ния скважин в крепких породах станками вращательного дей ствия, работающими по принципу электросверла: часто проис ходят поломки и быстро изнашивается буровой инструмент.
В последние годы усилия научных работников и конструкто
ров направлены к созданию новых станков и инструментов для
бурения скважин в карьерах при |
разработке крепких горных |
пород. |
1 , |
8*