Способы и средства бурения шпуров и скважин

метки: Бурение, Ультразвуковой, Порода, Скважина, Применять, Помощь, Горный, Бурят

Способы и средства бурения шпуров и скважин

Классификация способов и средств бурения шпуров и технологических скважин

Процесс образования цилиндрических полостей (выработок) в горной породе носит название бурения. Цилиндрическую полость диаметром до 75 мм и глубиной до 5 м называют шпуром. Цилиндрическую полость диаметром более 75 мм при глубине до 5 м или любого диаметра при глубине более 5 м называют скважиной.

Способы бурения шпуров и скважин можно подразделить на два вида. К первому виду относят механические способы бурения, ко второму — физические способы (огневой, термомеханический, плазменный, электротермический).

При механическом бурении разрушение породы на забое шпура или скважины осуществляют внедрением в породу под действием механических усилий твердых тел — инденторов, при этом кристаллографическая структура разрушенных пород не меняется.

По характеру работы инструмента в забое и приложению силовых нагрузок механическое бурение можно разделить на следующие четыре способа: вращательный, вращательно-ударный, ударно-вращательный и ударный (рис. 1).

Рис. 1. Классификация способов механического бурения.

При вращательном бурении разрушение породы на забое скважины происходит благодаря движению инструмента, имеющего форму резца, по винтовой линии. Такое движение является результатом сочетания вращательного и поступательного движений. Вращательно-поступательное движение инструмента на забое шпура или скважины осуществляется за счет приложения к буровому инструменту значительного крутящего момента (Мкр) и больших усилий (F ).

Ударные нагрузки при этом отсутствуют.

Бурение долотами шарошечного типа многие исследователи относят к ударному бурению, так как зубья долота, перекатываясь по забою скважины, имеют движение, сходное с движением ударного инструмента.

В горной практике скважины бурят долотами, вращающимися с небольшой частотой (1—1,5 с-1), а следовательно, с малыми скоростями приложения нагрузок (менее 0,6 м/с).

При этом порода разрушается в результате статического раздавливания, характерного для вращательного бурения.

При ударном бурении инструмент, заточенный в виде клина, внедряется в породу под действием кратковременного ударного усилия, направленного по оси скважины. При этом осевое статическое усилие, необходимое для того, чтобы инструмент находился в контакте с забоем скважины, отсутствует или очень незначительно. Инструмент после совершения удара отскакивает от забоя и может быть повернут на некоторый угол для нанесения удара по новому месту на забое. Крутящий момент, необходимый для поворота инструмента, имеет незначительную величину.

«Бурение нефтяных и газовых скважин» :«Бурение наклонно-направленных ...

... обсадных колонн. Этот тип иногда используют для бурения направленной скважины с целью глушения другой, фонтанирующей, скважины. Он так­же рационален, когда необходимо развести забои скважин при бурении ... скважины и фильтра, поверхностное оборудование и бурильный инструмент, режимы бурения ... в создании проекта на сооружение на­правленной скважины. Направленная скважина представляет собой сложное ...

Если механизм вращения бурового инструмента и ударный механизм совмещены в одном корпусе, то такие машины носят название перфораторов. Механизм вращения приводится в действие благодаря энергии поршня при обратном его ходе. Такой принцип построения бурильной головки реализован в перфораторах с геликоидальной парой. Эти машины относят к классу машин ударно-поворотного действия. Перфораторы, у которых вращение инструмента производится с помощью отдельного двигателя с редуктором, носят название перфораторов с независимым вращением бура.

Ударные механизмы могут следовать в скважину за буровым инструментом. Они называются погружными.

По роду подводимой энергии бурильные машины подразделяют на пневматические, гидравлические и электрические.

Удаление буровой мелочи из шпуров и скважин при бурении производится сжатым воздухом, водой, воздушно-водяной смесью или вакуумом. Поэтому подразделяют бурение с промывкой, продувкой, с воздушно-водяной смесью и бурение с пылеотсосом.

При бурении шпуров (скважин) с продувкой применяют пылеулавливающие устройства. Бурить без пылеулавливания запрещается.

Промывка у перфораторов может быть центральной или боковой. При центральной промывке вода подается к буру через бурильную головку по специальной трубке, а при боковой — в бур через муфту, которая встраивается в переднюю часть бурильной головки.

Некоторые авторы считают, что существует еще ударно-поворотный способ бурения, и относят к нему бурение перфораторами. Однако можно показать, что при бурении перфораторами реализуется ударный способ бурения.

Условимся относить в группу машин, реализующих ударный способ бурения, все машины, у которых ударная забойная мощность составляет 90 % и более общей мощности, расходуемой на забое, т. е. у них Ny ? 10Nв.

При вращательно-ударном бурении режущая часть коронки внедряется в породу под действием осевого усилия и ударной нагрузки с одновременным вращением инструмента, благодаря чему происходит скалывание породы. Такой вид бурения позволяет подвести к забою наибольшее количество энергии, в силу чего вращательно-ударное бурение отличается высокой производительностью. В машинах вращательно-ударного действия мощность механизма вращения значительно больше мощности механизма ударного. Для такого вида бурения справедливо соотношение Nв>Nу. Вращательно-ударное бурение применяют для пород с f=6…14.

При бурении пород более высокой крепости разрушение происходит преимущественно за счет ударной нагрузки. На вращение инструмента при этом затрачивается меньшая мощность, а осевое усилие приходится уменьшать, так как большое осевое усилие в таких породах не способствует внедрению в них инструмента и вызывает повышенный его износ. Таким образом, в крепких породах целесообразно применять ударно-вращательное и ударное бурение.

При ударно-вращательном бурении буровой инструмент благодаря энергии вращения производит очистку забоя от разрушенных, но не отделившихся от массива частиц породы и разрушение небольшой части породы резанием.

Физические способы разрушения горной породы относятся к новым методам бурения и в настоящее время находятся в процессе исследований, промышленных экспериментов и внедрения отдельных типов машин.

Устройство машин и механизмов вращательного и ударного бурения

... породы. Машины вращательного бурения предназначены для бурения шпуров и скважин по углю и породам с использованием в режиме резания. Горная порода при вращательном бурении (сверлении) разрушается спиральными слоями за счет сообщения буровому инструменту ...

Из электрофизических способов разрушения породы наиболее известны: ультразвуковой, электроимпульсный и высокочастотный.

Огневой (термический) способ бурения получил наибольшее распространение из всех физических способов и применяется для прожигания скважин диаметром до 300 мм и глубиной до 30 м. Разрушение породы происходит за счет термонапряжений, возникающих при нагреве породы высокотемпературными газовыми струями (2000—2500° С), вылетающими из сопел горелки со скоростью до 2000 м/с. Под действием этих напряжений тонкий слой породы растрескивается и под механическим воздействием газовых струй разрушается на мелкие частицы, которые транспортируются из скважины паро-газовой смесью. Наиболее эффективной областью применения являются породы, имеющие кремнистое основание, или породы с низким коэффициентом теплопроводности, которые растрескиваются раньше, чем начинается их плавление.

Ультразвуковой способ бурения основывается на принципе совместного воздействия на горную породу высокочастотных ультразвуковых колебаний, накладываемых на инструмент, и кавитационного эффекта в промывочной жидкости. При ультразвуковом способе горная порода разрушается за счет высокочастотных колебаний, которые создаются магнитострикционным вибратором.

Гидравлический способ бурения основан на действии струй воды (небольшого диаметра — 0,8…1 мм), подаваемой на забой под высоким давлением (до 2000 кгс/см2) и со сверхзвуковой скоростью для разрушения горной породы.

Электроимпульсный способ — в основе способа лежит использование электрогидравлического эффекта, который позволяет превращать энергию электрического разряда в механическую. Электроимпульсный способ бурения осуществляется подачей высокого напряжения на контакты электрической цепи, расположенные на забое скважины, заполненной водой. При этом происходит пробой межэлектродного промежутка с образованием газового канала в месте пробоя. Давление в канале искры в зависимости от параметров разрядного контура достигает 6000— 15 000 кгс/см2. Расположение искрового канала в непосредственной близости от породы приводит к ее разрушению.

При высокочастотном способе разрушения создаются электрические или магнитные поля высокой частоты, под действием которых горная порода нагревается и растрескивается с отделением тонких чешуек, что и может быть использовано для бурения скважин.

Взрывобурение может осуществляться с помощью патронов, жидких или твердых взрывчатых веществ и струйным способом. В первом случае в промывочную жидкость, циркулирующую по опущенным до забоя скважины трубам, с определенной частотой подаются патроны с жидкими или твердыми ВВ, взрывающиеся от удара о забой. Во втором случае по специальным трубкам из емкостей к дозирующим приспособлениям забойного взрывобура поступают жидкие компоненты ВВ (горючее и окислитель), которые затем подаются на забой и с помощью инициатора (сплава калия и натрия) взрываются.

Термомеханическое бурение относится к комбинированному способу разрушения горной породы. Сущность этого способа заключается в том, что с помощью высокотемпературных газовых струй в поверхностном слое забоя скважины создается предвари-тельное напряженное состояние, благодаря которому значительно облегчается последующее разрушение породы механическим воздействием (шарошечным долотом или другим буровым инструментом).

Автоматизация управления процессом бурения скважин

... спецификой специальности АТПиП. Глава 1.Описание технологического процесса бурения 1.1 Буровая скважина и ее элементы Буровой скважиной называется цилиндрическая горная выработка в земной коре, характеризуемая относительно малым диаметром по сравнению с ее ...

Проводимые промышленные испытания станков комбинированного бурения дали увеличение производительности на 30…50% по сравнению с чисто шарошечным бурением.

Области применения различных способов бурения

Вращательный способ бурения. Вращательное бурение резанием реализуется бурильными головками вращательного действия, к которым относятся сверла и станки. Указанное оборудование изготавливают с электрическим, пневматическим или гидравлическим приводами. Наибольшее распространение получили электрические приводы. Электрическая энергия, как более дешевая (в 15— 20 раз), предпочтительнее пневматической. Однако применение пневматического привода оправдано в шахтах, опасных по внезапным выбросам угля или газа. В особо опасных условиях, например при добыче нефти подземным способом в случаях необходимости бурения глубоких скважин, применяют станки с гидравлическим приводом. Воду к таким станкам под давлением подают по трубам от насосов, которые устанавливают в местах, определяемых правилами безопасности.

Электрические вращательные головки используют для бурения пород слабой и средней крепости (f<8).

Ведутся исследования по применению указанных машин для бурения в более крепких породах. Машины для бурения шпуров резцами в соединении с витыми штангами называют сверлами.

По виду применяемой энергии сверла подразделяют на электрические (электросверла), пневматические и гидравлические.

Электросверла подразделяют на ручные и колонковые. Колонковые электросверла имеют механическую или гидравлическую подачу. Заводы выпускают все электросверла во взрывобезопасном исполнении. Наибольшее распространение в горной промышленности получили ручные электросверла, которые применяют для бурения шпуров глубиной 1,5—3 м по углю и слабым породам с f<3 (каменная соль, сланцы).

Диаметр шпуров 40—45 мм. Ручные электросверла выпускают массой 12—24 кг, частота вращения шпинделя 5—20 с-1. Мощность электродвигателя не превышает 1,6 кВт. При бурении ручным электросверлом подача инструмента на забой осуществляется рабочим вручную, величина усилия подачи при этом составляет 200—250 Н. Скорость бурения 0,2— 1 м/мин.

Для бурения шпуров и скважин большей глубины (до 10 м) или в более крепких углях (антрацитах) и породах применяют колонковые электросверла. Масса таких электросверл 28—140 кг (без колонн и бурового инструмента).

Мощность электродвигателя 1,4—4,8 кВт. Частота вращения шпинделя сверла при наличии сменных шестерен варьирует в широких пределах (1—17 с-1).

Современные подающие устройства развивают усилия подачи до 16 кН.

Заводы выпускают также пневматические сверла массой 10— 15 кг мощностью на шпинделе 1,5—2 кВт и вращающим моментом 25—50 Н·м. Сверла выпускают для бурения с руки и пневмодержки.

Для бурения скважин в породах с f ? 8 применяют станки вращательного действия, выпускаемые с электрическим и пневматическим приводами. Масса станка 200—400 кг. Частота вращения шпинделя 2,5—3 c-1. Мощность двигателя 3—8 кВт. Осевое усилие 0,5—1,5 кН. Глубина бурения скважин диаметром 60—80 мм равна 60—70 м.

Для бурения резцами в мягких породах может быть применен любой станок, предназначенный для дробового или алмазного бурения.

Для бурения алмазами применяют специальные станки. Коронка для сплошного или кернового бурения, армированная алмазами, при вращении разрушает породу забоя скважины, которая потом выносится на поверхность водой. Алмазную коронку подают на забой с помощью буровых штанг, вращение и осевое перемещение которым передается от станка. Станки для алмазного бурения отличаются портативностью, большой частотой вращения (7—50 с-1).

Мощность двигателя 2,5—12 кВт. Масса станка 50— 300 кг. Такими станками бурят скважины диаметром 33—93 мм и глубиной до 100 м.

На открытых горных работах при вращательном бурении резанием используют инструменты из резцовых коронок со шнековым буровым ставом. Диаметр скважины 115—160 мм. Для бурения скважин диаметром 115 мм применяют легкие станки массой до 2 т с ходовым устройством шагающего типа. Скважины диаметром 125—160 мм бурят станками 2СБР-125-30, СБР-160А-24 (ГОСТ 20078—74).

Станки оборудованы гусеничным ходом. Масса станка до 12 т. Мощность вращателя 40 кВт. Частота вращения бурового инструмента 2—3 с-1.

Станки для бурения долотами шарошечного типа с воздушной очисткой скважин нашли наибольшее распространение в горной промышленности. На открытых горных работах такими станками бурят скважины диаметром 160—320 мм, глубиной до 40 м. Частота вращения долота 1—3 с-1. Масса станка 20—130 т. Такие станки применяют для бурения взрывных скважин по породам f=6…18.

Ударный способ. В практике разработки рудных месторождений полезных ископаемых наибольшее распространение имеет ударное бурение переносными перфораторами с пневмодержками и телескопными перфораторами (ГОСТ 18093—79).

Переносными перфораторами бурят шпуры диаметром 30—55 мм, глубиной до 4 м, а телескопными—скважины диаметром 40—85 мм, глубиной до 25 м. Перфораторами бурят скважины в породах с f=6…20 и выше.

Вращательно-ударный способ. Машины вращательно-ударного действия появились в последние двадцать лет. Из-за необходимости создания высокого осевого усилия машины этого типа имеют большую массу и высокую стоимость. Бурение такими машинами ведут с колесных или гусеничных установок. Бурят шпуры диаметром 40—65 мм, глубиной до 4 м. Глубину бурения шпуров определяют длиной податчика, так как бурение производят цельными штангами. Опыт показывает, что машины этого типа целесообразно применять для бурения в породах с f=6…12.

Ударно-вращательный способ. При отбойке руды методом глубоких скважин в подземных условиях бурят скважины глубиной до 50 м, диаметром 85—160 мм. Бурят такие скважины буровыми станками с погружными пневмоударниками. Станок состоит из механизма вращательного действия и пневмоударника, подаваемого в скважину с помощью штанг. Благодаря тому, что ударное бурение не требует больших силовых нагрузок, указанные станки имеют небольшую массу. Станки просты в изготовлении, удобны в эксплуатации. Их широко применяют при бурении скважин диаметром 85—125 мм.

На открытых разработках широко используют станки ударно-вращательного действия для бурения скважин диаметром 105— 160 мм и глубиной до 40 м в породах с f=10…20. Станки с погружными пневмоударниками выполняют как на колесном, так и на гусеничном ходу.

К машинам ударно-вращательного действия относят и мощные колонковые перфораторы с независимым вращением бура. Такими перфораторами бурят глубокие взрывные скважины диаметром 46—85 мм, глубиной до 30 м в породах с /=6—20. Колонковые перфораторы устанавливают на колонках или передвижных установках.

В соответствии с изложенным области применения способов бурения шпуров и скважин можно подразделить следующим образом:

Р- осевое усилие на инструмент, Мкр- крутящий момент,

Nв- мощность на вращение, Nу — ударная мощность.

Nв=f [Mкр(Р)]

Nу=0 — вращательный;

• Nв>Nу —вращательно-ударный;

• Nу >Nв—ударно-вращательный;

• Ny ? 10Nв —ударный.

Машины вращательного бурения

При вращательном бурении (сверлении) разрушение горной породы происходит спиральными слоями за счет постоянного сообщения буровому инструменту (резцу) осевого усилия подачи и крутящего момента. В связи с этим при вращательном бурении почти не образуется пыли и шума, а процесс разрушения породы идет непрерывно, что в породах ниже средней, а иногда и средней крепости делает его более эффективным. Весьма положительной чертой вращательного бурения является также возможность широкого использования электрической энергии, которая в 6—15 раз дешевле пневматической. Стоимость же капитальных затрат на приобретение и монтаж оборудования при использовании электрической энергии по сравнению с пневматической снижается почти в 100 раз. В последнее время проводятся большие работы по расширению области применения вращательного бурения на средние и крепкие породы.

Машины вращательного бурения предназначены для бурения шпуров и скважин по углю и породам с использованием в режиме резания. Горная порода при вращательном бурении (сверлении) разрушается спиральными слоями за счет сообщения буровому инструменту осевого усилия подачи, крутящего момента и движении инструмента по винтовой линии.

Машины вращательного бурения подразделяются на ручные и колонковые сверла, применяемые в основном для бурения шпуров по углю и породам ниже средней и средней крепости, станки для бурения разведочных и взрывных скважин по породам любой крепости и гезенко-бурильные и сбоечные машины. Последние применяются для бурения подземных вертикальных и наклонных выработок диаметром до 1000—1500 мм по мягким и средней крепости породам.

Ручные горные сверла предназначены для бурения шпуров диаметром до 50 мм по углям всех категорий крепости и слабым породам (f < 3).

Современные горные сверла по способу подачи бурового инструмента на забой подразделяют на сверла с ручной и механической подачей; по роду потребляемой энергии — на электрические, пневматические и гидравлические и по типу управления — с непосредственным и дистанционным управлением.

Электросверло СЭР19-2М применяют для бурения шпуров по углю и мягким породам. Электрический ток подводится к пусковому устройству (выключателю) гибким кабелем, один конец которого подсоединен к штепсельной вилке пускателя. Сверло включается нажатием на пусковой рычаг, расположенный в правой рукоятке сверла.

Электросверла ЭР14Д-2М и ЭР18Д-2М имеют дистанционное управление. В конструкции сверла ЭРП18Д-2М предусмотрен приводимый от редуктора сверла барабанчик с тросом, который обеспечивает механическую подачу сверла на забой по мере углубления буримого шпура.

Технические данные ручных электросверл приведены в табл. 1.1.

Пневматические ручные сверла применяют для бурения шпуров по углю и породам с коэффициентом крепости f до 3 по шкале проф. М.М. Протодьяконова в шахтах, где применение электроэнергии запрещено Правилами безопасности. Технические данные ручных пневмосверл приведены в табл. 1.

В корпусах сверл размещены ротационный двигатель, редуктор, пусковое устройство и глушитель шума. В крышке корпуса расположена масляная камера. Сверла СРЗМ и СРЗБ имеют устройство для промывки шпура, состоящее из муфты боковой промывки и специального переходника.

Гидравлические сверла СГР, в отличие от пневматических, оборудуются гидроприводом, выполненным в виде гидротурбин, и пока не получили распространения в горной промышленности, но в ряде случаев могут оказаться весьма целесообразными, например, при гидродобыче полезного ископаемого.

Таблица 1

Параметры	СЭР19-2М	ЭР14Д-2М	ЭР18Д-2М	ЭРП18Д-2М
Диаметр шпура, мм	До 50	43	43	43
Глубина бурения, м	3	3	3	4
Частота врашения шпинделя, c-1	10; 12,5; 16	14,3	10	5
Номинальный вращающий момент шпинделя, Н м	9	10,6	19,9	40
Номинальная мощность на шпинделе, кВт	1,2	1	1,4	1,4
Масса, кг	16,5	16	17	24

Таблица 2

Параметры	СРЗ	СРЗМ	СРЗБ
Диаметр шпура, мм	36….50	36….50	36….50
Глубина бурения, м	?3	?3	?3
Номинальное давление сжатого воздуха, МПа	0,5	0,5	0,5
Крутящий момент на шпинделе, Н м	68,8	68,8	35,8
Эффективная мощность, кВт	2,57	2,57	2,57
Масса сверла, кг	13,5	13,5	12,5

Пневматические и гидравлические сверла отличаются значительной простотой конструкции, надежностью и безопасностью в работе, а также возможностью плавного регулирования частоты вращения рабочего инструмента, что в ряде случаев делает их более выгодными, чем электрические, и обеспечивает перспективность дальнейшего развития и совершенствования.

Колонковые сверла и бурильные головки предназначаются для бурения шпуров (диаметром до 50 мм) в породах средней и выше средней крепости (f до 8) и крепких углях. В связи с этим они выполняются более мощными, чем ручные, имеют значительно большие массу и усилие подачи, и для бурения всегда устанавливаются на специальных распорных колонках или манипуляторах.

Рис. 1. Кинематическая и гидравлическая схемы колонкового сверла ЭБГП-1

В настоящее время колонковые сверла выпускаются с гидравлической подачей. Кинематическая и гидравлическая схемы сверла ЭБГП-1 noказаны на рис. 1. Крутящий момент от асинхронного электродвигателя 10 с короткозамкнутым ротором, имеющего мощность 2,5 кВт, через пары шестерен 9, 4, 5 и 3 передается вращающей втулке 2 и дальше через шпонки — шпинделю 1. Шпиндель имеет две частоты вращения — 2,84 и 5,25 с’1. Частота вращения изменяется переключением блока шестерен 6 на шестерни 5 или 7. Подача шпинделя 1 на забой на величину 900 мм производится при помощи двух гидроцилиндров 8, обеспечивающих усилие подачи до 15 кН и скорость подачи до 0,023 м/с. Гидронасос 12 приводится во вращение от электродвигателя 10 через пару шестерен 11. Забирая масло через фильтр 16 из резервуара 17, гидронасос подает его через предохранительный клапан 13 к распределительному крану 14. Перемещая рукоятку 15 крана 14 в продольном направлении, можно подавать масло в поршневую или штоковую полость гидроцилиндров 8 и изменять тем самым направление осевого перемещения шпинделя 1 сверла и бурового инструмента.

При вращении рукоятки 15 сжимается или разжимается пружина плунжера клапана, чем регулируется осевое усилие на шпинделе. Масса сверла составляет 130 кг.

Машины вращательного бурения с большим ходом подачи бурового инструмента (2-3 м) основаны на применении бурильных головок, которые являются мощными приводами для вращения бурового инструмента и, следовательно, могут использоваться для бурения только в комплекте с податчиками, устанавливаемыми на поддерживающих приспособлениях. В качестве поддерживающих приспособлений для тяжелых бурильных машин с податчиками наиболее часто используют манипуляторы, устанавливаемые на специальных буровых тележках, погрузочных или других горных машинах. Разделение приводов вращателя и податчика дает возможность обеспечить независимость их работы и получить на буровом инструменте большие крутящие моменты и осевые усилия.

Электрическая вращательная бурильная головка УБШ204 (рис. 2) состоит из электродвигателя 7, мощного редуктора 7, являющегося корпусом головки, шпинделя 75 и муфты 14, Крутящий момент от ротора электродвигателя через две пары шестерен 19, 2 и 3, 18 передается на шлицевый вал 17 с переключаемым блоком шестерен 16. Блок шестерен может соединяться с шестерней 4 и передавать крутящий момент на шпиндель 75 через шестерню 5 или входить в зацепление с шестернями 6 или 9, обеспечивая при этом три частоты вращения главного вала 8. Поскольку главным валом воспринимаются не только большие крутящие моменты, но и большие осевые усилия, передняя шейка его оборудована опорным роликовым, и упорным шариковым подшипниками 11 и 10. В передней части редуктора на шпинделе 75 насажена водоподающая муфта 14, которая оборудована манжетными и сальниковыми уплотнениями и удерживается от вращения упорами 13, прижимаемыми пружинами 72. Бурильная головка монтируется на плите, которая перемещается по направляющим податчика.

Бурильной головкой УБШ204 оснащается установка бурильная электрическая БУЭ1М конструкции ЦНИИподземмаша при бурении шпуров по породам с коэффициентом крепости f=4…8. Бурильная головка снабжена асинхронным электродвигателем мощностью 7,5 кВт и обеспечивает три частоты вращения шпинделя 2,92; 6,73 и 12,6 c-1. В зависимости от крепости буримых пород производится переключение частоты вращения шпинделя.

Податчик состоит из направляющей балки, выполненной из двух швеллеров, на которой закреплен реечно-цепной механизм подачи с приводом от двух гидроцилиндров. Максимальная скорость подачи 0,13 м/с, усилие подачи до 17 кН, ход подачи 3000 мм. Бурильная головка с податчиком установлена на манипуляторе, размещенном на самоходном шасси, передвигающемся по рельсовому пути. Установка БУЭ1М предназначена для бурения шпуров при проведении горизонтальных подготовительных выработок сечением от 6 до 10 м2.

Бурильные установки БУА-ЗС и БУА-ЗС-02, на гусеничном ходу, предназначены для бурения шпуров в забоях горизонтальных и наклонных до + 10° выработок.

Установка БУА-ЗС имеет односкоростную электрическую бурильную головку с частотой вращения шпинделя 20 с-1 и предназначена для работы в камерах и очистных забоях сланцевых шахт при высоте выработок 1,7-2,8 м и коэффициенте крепости сланца f= 2-4.

Установка БУА-ЗС-02 оснащена двухскоростной бурильной головкой с частотой вращения шпинделя 5,3 и 11,6 с-1 и предназначена для проведения подготовительных выработок сечением 8…18 м2 в свету по породам с коэффициентом крепости до 8 по шкале проф. М.М. Протодьяконова.

Мощность двигателя вращателей и принципиальная конструкция податчика бурильных головок установок БУА-ЗС и БУА-02 такие же, как и установки БУЭ1М. Максимальные усилия подачи 9,8 кН, скорость подачи вращателя 0,25 м/с.

Рабочий инструмент ручных и колонковых сверл (рис. 3, а) состоит из витых 1 или сплошных буровых штанг и резцов 5. У буровой штанги различают тело буровой шганги 2 и головку 3 с отверстием для крепления резца 5 с помощью крепежного штифта 4.

Рис. 3. Буровой инструмент ручных и колонковых сверл

Штанги изготовляют из углеродистой стали марок У7А, У8, а также из конструкционной стали 35ХГСА круглого, ромбического и прямоугольного сечений с навивкой на них спирального выступа или свивкой буровой стали в виде спирали, для выноса из шпура буровой мелочи.

Съемные резцы (рис. 3, б, в, г) состоят из корпуса 7, хвостовика 7 для крепления резца в штанге, и перьев 2, заканчивающихся режущими лезвиями. Буровые резцы двух основных типов РУ (см. рис. 3, в) и РП (см. рис. 3, б, г) соответственно для бурения по углю и породе изготовляют из стали У7 и армируют пластинками 8 (см. рис. 13, г) из твердого сплава ВК-6, ВК-8 или ВК-8В.

Различают переднюю грань резца 3, образующую с основной плоскостью передний угол резца И и заднюю грань 6, образующую с условной плоскостью резания (перпендикулярной к основной плоскости) главный задний угол резца г. Передний угол И может изменяться в пределах ±15°, обычно принимают равным 0°, Задний угол резца, предотвращающий трение задней гранью о плоскость забоя, в резцах типов РУ и РП принят равным соответственно 25 и 18°. Пересечение передней я задней граней резца образует режущую кромку, характеризуемую углом заострения или заточки резца д. Режущие кромки пера резца подразделяют на главные режущие кромки 4, образующие внешний или концевой угол резца ц и кромки рассечки 5, образующие угол рассечки ш. Угол рассечки обычно принимают равным 90±6°, а концевой угол — 140±4°. Для уменьшения трения о стенки шпура резцу придается угол конусности щ, равный 2-3°. Диаметр наиболее распространенных РУ и РП соответственно равен 43, 45 и 41 мм.

Для бурения шпуров электрическими вращательными бурильными головками в бурильных установках БУЭ1М и БУА-ЗС-02 применяют круглые буровые штанги с наружным диаметром 32 мм и каналом для промывки шпура диаметром 9 мм с резцами БИ-741 или РП-42.

Специальные требования техники безопасности. К таким требованиям для машин вращательного бурения, применяемых в шахтах, опасных по газу и пыли, относятся необходимость специального покрытия элементов бурильных машин сплавами, не дающими искрения при соударении и фрикционном трении.

Рукоятки ручных электросверл и кожух вентилятора, а также все части, с которыми контактирует рабочий в процессе бурения, должны быть защищены надежным изоляционным покрытием, целостность которого должна проверяться перед спуском в шахту и началом работы. Все токоведущие части бурильных машин должны быть надежно заземлены, а работа ручными электросверлами разрешается только в защитных резиновых перчатках. Все движущиеся элементы бурильных машин (шпиндели, цепи по датчиков и др.) должны иметь надежную защиту для предотвращения травмирования рабочего. Разрешается пользоваться только полностью исправными бурильными машинами и инструментом и только убедившись в безопасности рабочего места. Не допускаются работа тупыми резцами и поддержание вращающейся штанги руками.

Осмотр, проверку, мелкий ремонт или наладку бурильной машины и инструмента разрешается производить только после отключения их от сети и полной остановки двигателя.

Машины ударного бурения

Отбойные молотки относятся к ручным машинам ударного действия и предназначены для отбойки угля, слабых пород и руд, дробления крупных кусков и образования лунок при креплении выработок и прокладке водосборных канавок. В отечественной горной промышленности отбойные молотки начали применяться с 1904 г. и в настоящее время получили широкое распространение при проходческих, очистных и подготовительных и строительных работах.

В последние годы наибольшее распространение получили пневматические отбойные молотки МО-5П, МО-6П, МО-7П, имеющие одинаковую конструкцию и отличающиеся в основном габаритами и массой.

Отбойный молоток МО-6П (рис. 4) представляет собой ствол 10 с рукояткой 1. Внутри ствола находится ударник 12 и воздухораспределительное устройство, состоящее из клапанной коробки 7, кольцевого клапана 8 и седла клапана 9.

Узел рукоятки с пусковым устройством состоит из собственно рукоятки 7, пружины 2, вентиля 3, промежуточного звена 5 и футорки 4. Промежуточное звено навинчено на ствол и стопорится фиксатором, удерживаемым от выпадания стопорным кольцом 6.

Хвостовик пики вставляется в буксу ствола и удерживается концевой пружиной 13.

При нажатии на рукоятку 1 вентиль 3 перемещается и открывает доступ сжатого воздуха к клапанному воздухораспределительному устройству, с помощью которого воздух поступает по каналам 11 поочередно в камеры прямого и обратного хода ударника, заставляя его совершать возвратно-поступательное движение.

Рабочим инструментом отбойного молотка служит пика, которая изготовляется из обычной буровой стали с цилиндрическим хвостовиком и буртиком, предназначенным для удержания ее концевой пружиной от выпадания из отбойного молотка.

Острие пики имеет обычно коническую или пирамидальную форму.

Рис. 4. Отбойный молоток МО-6П

бурение шпур сверло отбойный

Рабочий действует отбойным молотком как рычагом, отбивая уголь, руду. Для отбойки слабых или трещиноватых подрод используются пики длиной 300-400 мм, для крепких или вязких пород — длиной 150-300 мм.

Молоток выключается автоматически при снятии усилия с рукоятки.

В настоящее время промышленностью выпускаются молотки МО-2, МО-3 и МО-1 (табл. 1.10).

Снижение вибрации в современных отбойных молотках по сравнению с ранее выпускавшимися достигнуто благодаря уменьшению массы и диаметра ударника; применения буферной камеры холостого хода; установки резинового амортизатора, отделяющего рукоятку от остальных деталей молотка. Молотки снабжаются глушителями шума.

Отбойные молотки смазываются 2—3 раза в смену. Для этого отвинчивается воздухоподводящий рукав и через футорку в молоток заливается 30 — 40 г смазки. Затем, продув рукав с помощью сжатого воздуха, подсоединяют его с помощью ниппеля к молотку.

Производительность труда при работе отбойными молотками в значительной мере зависит от организации труда в бригаде и ухода за отбойным молотком. Необходимо, чтобы пика была хорошо заточена. При сильном нагреве хвостовика пику необходимо заменить, чтобы не произошло ее заклинивания в буксе.

Нужно постоянно следить за плотностью резьбового соединения ствола и промежуточного звена.

Рабочий, использующий отбойный молоток, должен хорошо знать конструкцию молотка и правила его эксплуатации. Разрешается работать только исправным молотком. Вставляя пику в молоток, необходимо держать ее в сторону, направляя к породе, для предотвращения травмирования себя и окружающих при случайном включении молотка.

Не реже 1 раза в 1 мес в мастерской должно производиться техническое обслуживание молотка с его разборкой и промывкой деталей.

Таблица 3

Параметры	МО-1	МО-2	МО-3
Энергия удара, Дж	30	36,5	42,5
Частота ударов, с-1	25	23	19
Расход сжатого воздуха, м3/с	0,019	0,019	0,019
Масса, кг	7,2	7,7	8

Литература

[Электронный ресурс]//URL: https://inzhpro.ru/referat/ultrazvukovoe-burenie/

1.Бартоломей А.А. Механика грунтов — М.: АСВ, 2008.-302с.

2.Далматов Б.И. и др. Механика грунтов — М.-СПб.: АСВ. 2009. — 201с.

3.Ухов С.Б. «Механика грунтов, основания и фундаменты» [С.Б.Ухов и др.]. — М.: Высшая школа, 2007. — 565с.

4.Цытович Н.А. Механика грунтов. — М.: Высшая школа, 2006. — 288с