О
ж
Рис. 41. Ловильный инструмент
а — отбойная штанга; б — ловильные ножницы; в — ловильный |
колокол; г — канаторезка; д — ловильные ерши; |
е — ловильная вилка с собачкой; |
ж — ловильный патрон |
Ловильная вилка с собачкой (рис. 41, е) предназначена для лов ли желонки. К одной из ножек вилки 1 шарнирно прикреплена со бачка 2; другой конец собачки свободно лежит в выемке второй ножки вилки. При опускании собачка пропускает дужку желонки, а при подъеме запирает ее, благодаря чему желонку вытаскивают. Длина вилки 1 100 мм\ вес 93 кг.
Ловильный патрон (рис. 41, ж) применяется для ловли частей снаряда, имеющего резьбу. Вверху патрон имеет наружную коническую резьбу. В нижнюю внутреннюю коническую расточку патрона 1 вставляются плашки с насечкой 2, изготовленные по форме вылавливаемой части инструмента и разрезанные вдоль на три части (рис. 41, ж, разрез /—/).
Плашки прижимаются к конической внутренней поверхности патрона пружиной 3. При опускании клапана на застрявшую в скважине часть снаряда плашки свободно пропускают его внутрь клапана, а при подъеме зажимают и удерживают во время вытас
кивания. Насечки с наружной стороны плашек служат для лучше
го захвата резьбы застрявшего снаряда.
Причины, вызывающие аварии с буровыми снарядами при буре нии скважин, могут быть следующие: небрежная сборка снаряда, бурение тупым долотом, изношенность каната, невнимательность при бурении, особенно в слабых породах. Аварии по причинам, не зависящим от рабочего, могут происходить от внезапного обвала стенки скважины, застревания снаряда в трещинах, и т. п.
Для предотвращения аварий необходимо проверить исправ
ность снаряда и рабочего каната. При систематическом застрева нии долота в породе следует немедленно приостановить бурение и заменить долото. В начале каждой смены все оборудование тща тельно осматривают, опробуют и немедленно устраняют выявлен ные дефекты. При авариях прежде всего надо выяснить, условия, в которых находится застрявший снаряд, для чего в скважину опускают переносную электрическую лампочку и осматривают ха
рактер аварии. В зависимости от характера аварии ловильные ра боты организуются следующим образом.
При обрыве каната его верхний, оставшийся в скважине конец поднимают и присоединяют к канатному замку, в который ввинчи
вают однорогий или двурогий ерш. В случае, если причиной обрыва каната является захват снаряда породой, то ловильный инструмент
собирается в следующем порядке (снизу вверх): ерш, ловильные ножницы, штанга, канатный замок. Спуск и подъем инструмента производятся несколько раз, пока ерш не зацепит канат; если не удастся вытащить инструмент за оборванную часть каната исполь зуют ножницы и натяжку талями; .если канат обрывается с ерша — его вырезают канаторезкой и приступают к ловле оставшегося сна ряда другими инструментами.
Если канат оборвался или обрезан у самой головки, а снаряд не застрял в породе, тогда канатный замок вытаскивают ловильным колоколом. В случае захвата канатный замок ловят ловильным патроном с плашками, соответствующими шейке канатного замка.
91
Для надежного захвата застрявшего снаряда ловильный инстру мент сбрасывают с высоты 3—4 м, давая канату слабину на
0.5—1 м.
Аварии с ударной штангой происходят в результате отвинчива ния штанги от канатного замка, поломки штанги в резьбе или по
целому месту. Если оставшийся снаряд не прихвачен в скважине, то его достают ловильным колоколом или ловильным патроном.
Аварии с долотом могут являться следствием отвинчивания или
поломки резьбы. Если долото свернулось с резьбы и находится в
центре скважины, то его вытаскивают ловильным колоколом или
патроном. Если долото привалилось к стенке скважины, то его сначала ставят по центру отводными крючками, подбрасывая в скважину щебень и песок с глиной, а потом вытаскивают. Если до лото завалено породой, прибегают к обработке его боковыми или эксцентричными долотами (шподами). После обработки долото
стараются поставить в вертикальное положение, а затем достают ловильным инструментом.
Причиной аварии желонки может быть обрыв каната или дужки, а также захват желонки породой. При обрыве каната его вылавливают ершом. Если канат оборвался у дужки, то желонку вылавливают ловильной вилкой с собачкой. Если желонка сильно засыпана и вытащить ее невозможно, то желонку разрубают и вытаскивают по частям пауками.
Паук делают из куска трубы, концы которой нарезают лентами и чуть подгибают внутрь. При ударах по такой трубе концы ее подгибаются, и мелкие части снаряда захватываются вместе с грунтом. Труба должна быть как можно большего диаметра, но меньше диаметра скважины.
В случаях сильного захвата бурового снаряда породой место захвата промывают, для чего в скважину опускают заливочные трубы и по ним нагнетают воду. Чтобы струя воды была сильной,
конец спущенной трубы заделывают на конус. При сильных захва
тах применяют двойную тягу: за канат и за ловильные штанги с использованием гидравлических домкратов и талей.
Пробуриваемые на карьерах скважины для взрывания имеют, как правило, незначительную глубину, поэтому при сильных за хватах снаряда рекомендуется применять так называемое «обури вание», для чего рядом со скважиной с захваченным снарядом почти вплотную к ней пробуривают новую скважину, а затем отбойной штангой выбивают в нее прихваченный снаряд, который извлекают обычным способом.
Меры безопасности. К работе на буровом станке допу скаются лица, сдавшие экзамен по установленному техническому минимуму. Для тщательного наблюдения за состоянием механиз мов станка и точного выполнения правил его эксплуатации при двухили трехсменной работе обязательно организуется прием — сдача станка сменяющимися бригадами. Машинист станка отве чает за соблюдение правил безопасности всеми членами бригады. При работающем электродвигателе станка машинист должен на
92
ходиться у рычагов управления. Поручать управление станком своему помощнику можно только в тех случаях, когда бурят сква
жину на глубине не менее 3 м.
Безотказная и плавная работа станка обеспечиваемся правиль ным уходом за ним. Фрикционные муфты, смонтированные на главном валу, регулируют так, чтобы не было буксования или на гревания дисков (смазывание дисков или посыпание их кани фолью недопустимо). Рабочий канат смазывается мазутом.
Тормозная лента на шкиве рабочего барабана должна быть отрегулирована. Тормозные колодки желоночного барабана регу лируют так, чтобы при включении барабана в работу они осво
бождали шкив, а при выключении плотно прижимались к шкиву для торможения.
Желоночный барабан смазывают жидким маслом через отвер стия во втулках барабана. При работе нередки случаи, когда рычаг желоночного барабана «заедает», т. е. барабан не выклю чается на холостой ход. В момент такого заедания необходимо быстро выключить мотор. При частых случаях заедания небходимо выдвинуть подшипники желоночного барабана или сменить де ревянные колодки фрикционного шкива и сделать деревянный шкив большего диаметра.
Неисправность тормозов при движении станка на подъемах или у откосов может привести к аварии.
Во время сборки бурового снаряда следует обращать внимание
на чистоту резьбы и исправность ее. Нельзя допускать смазки резьбы снаряда, так как это неизбежно ведет к самоотвертыванию снаряда в скважине. Грязь с резьбы снимают стальными щетками,
а резьбу исправляют трехгранным напильником. Снаряд с не исправной резьбой (до конца не завертывающейся) отправляют в ремонт.
Необходимо следить за тщательной смазкой станка. Смазка должна быть густая. К трущимся поверхностям смазку подают при помощи пресс-масленок. Детали ударного и подъемного устройства смазывают ежесменно, детали гусеничного хода — перед передвижением станка.
Приступая к работе на станке, необходимо: проверить наличие
ограждения всех передач и вращающихся частей станка, отрегу лировать механизмы, произвести крепежный ремонт, тщательно проверить и отрегулировать тормоза фрикционных муфт-, проверить состояние инструментального каната и его крепление в канатном замке и надежность соединения частей бурового снаряда, прове рить исправность бурового электрического кабеля и прочность при соединения его к электрической аппаратуре станка, обратить особое внимание на прочность присоединения одного конца зазем
ляющей жилы кабеля к корпусу станка, а другого ее конца к за земляющей сети карьера. Доступ к станку должен быть свобод ным, и рабочая площадка не должна загромождаться посторон ними предметами. Воспрещается смазывать или ремонтировать
станок во время работы.
93
Одежда обслуживающих станок лиц не должна иметь разве вающихся пол, оттопыривающихся карманов и т. п., которые могут быть захвачены вращающимися частями бурового станка.
Работать на станке можно только в рукавицах, а включать электродвигатель и переносить кабель только в резиновых перчат ках. Запрещается при сборке бурового снаряда держать долото руками и опускать на него штангу, а также забуривать скважину без направляющей трубы.
Глава V
СТАНКИ ВРАЩАТЕЛЬНОГО БУРЕНИЯ СКВАЖИН
§ 21. Принцип вращательного бурения скважин
При вращательном бурении буровой инструмент непрерывно вращается и одновременно имеет поступательное движение по на правлению своей оси. Наконечник бура (долото, коронка и т. п.) под влиянием статической нагрузки, действующей вдоль оси, по гружается в породу, а при своем вращении скалывает ее по всей
окружности забоя скважины. Таким образом, каждая точка, лежа
щая на режущей кромке долота, совершает одновременно два вида движения: вращательное по кругу радиуса, равного расстоя нию от центра оси вращения, и поступательное в направлении, перпендикулярном к плоскости этого круга, т. е. каждая точка при бурении описывает в пространстве винтовую линию. Так как по
ступательное движение для всех точек долота одинаково, то шаг
винтовой линии постоянен и не зависит от расстояния до оси вра щения. Наоборот, угол подъема винтовой линии для каждой точки будет различным: он будет тем больше, чем ближе данная точка расположена к оси вращения. В центре, если режущая кромка долота проходит через ось вращения, угол подъема будет равен 90°.
Таким образом, на долото при вращательном бурении действуют две силы: Pi — нагрузка или усилие подачи и горизонтальная сила
Р2— усилие резания. При бурении долотами режущего типа при ходится преодолевать сопротивление горных пород вдавливанию и сопротивление чистому скалыванию. Сила Р2 обычно меньше Pi. При этом виде бурения большое значение имеет сила трения, которая очень велика и распределяется на небольшой площади. Поэтому износ долота на передней грани при бурении почти неза метен, в то время как по кромке долота он идет очень интенсивно.
Линейная скорость продвижения забоя скважины при враща тельном бурении прямо пропорциональна осевой нагрузке и обрат но пропорцирнальна твердости породы, т. е. сопротивлению породы вдавливанию.
Скорость бурения прямо пропорциональна числу оборотов в единицу времени или окружной скорости до некоторого критиче
94
ского значения. За пределами критического числа оборотов глу бина разрушения уменьшается, что ведет к замедлению скорости бурения по сравнению с увеличением числа оборотов.
Основной причиной уменьшения как глубины разрушения за один оборот, так и связанной с ней скорости бурения является то, что, начиная с некоторого критического значения, время действия в каждом данном мгновенном положении недостаточно и силы снимаются раньше, чем деформация и разрушение породы прои
зойдут до конца.
Значение критического числа оборотов зависит от прочности горных пород и от вида бурения. Чем крепче порода, тем меньше величина критического числа оборотов. При шарошечном бурении на некотором интервале скорость бурения растет быстрее, чем число оборотов. В этом случае глубина разрушения за один оборот возрастает в связи с повышением динамического давления, кото
рое при шарошечном бурении пропорционально числу оборотов. При дробовом и алмазном бурении скорость прямо пропор
циональна числу оборотов в очень широком интервале, даже при бурении крепких пород.
К достоинствам вращательного бурения по сравнению с ударно канатным следует отнести: высокую производительность (в 3—4 и даже более раз), меньшую стоимость буровых работ, возможность
бурения не только вертикальных, но и наклонных скважин, что особенно важно при высоких уступах на открытых работах, а так же в подземных условиях, малый вес станков и простоту обслужи вания. Недостатки вращательного бурения: ограниченный диаметр скважин— 120—150 -илц невозможность применения для бурения твердых пород, вследствие низкой стойкости резцов. В результате этого вращательное бурение на открытых работах первоначально применялось по углю, мягким и средним породам (VIII—IX кате
гории). В последнее время созданы новые станки (см. §■ 31), по зволившие распространить вращательное бурение на крепкие и весьма крепкие породы.
§ 22. Устройство станков вращательного бурения и буровой
инструмент для открытых разработок
Для вращательного бурения применяются буровые станки не скольких видов. Для бурения по углю, мягким и средним породам
получили распространение станки: ПБС-110, БС-110/25 и СВБ-2.
Станок ПБС-110 один из первых был применен на открытых горных работах. Станок состоит из рамы, установленной на салаз
ках. По стойкам рамы может перемещаться подвеска с редуктором и электродвигателем. На шпинделе редуктора укреплен переход ник, к которому крепят буровые спиральные штанги с резцом на конце. Бурение скважины происходит за счет разрушения породы резцом, вращающимся вместе со штангами. Буровая мелочь под нимается на верх по винтовой линии штанги. Однако этими стан-
95