холостом ходе. Буровая коронка имеет одно опережающее и два
основных лезвия, армированные пластинками твердого сплава.
Сменная производительность перфоратора в крепких породах (XI и XII категорий твердости) —5—6 м скважины диаметром 70 мм
при давлении 5—6 ат. Скорость бурения на глубине 16—17 м со
ставила 48 мм/мин; средний расход воздуха 3,2 м31мин. С 1956 г. на основе производственных испытаний заводом «Коммунист» вы пускается погружной перфоратор ПШ-50, предназначенный для бурения скважин глубиной до 50 м и диаметром до 150 мм.
Установка«ПШ-50 (рис. 54) состоит из перфоратора 1, ручного винтового податчика 2, держателя, 3, буровой штанги 4, фильтр-
Рис. 54. Установка для бурения перфоратором ПШ-50
автомасленки 5, винтовой распорной колонки 6, коронки 7. Кроме
того, на колонке устанавливается пневмоподатчик. Ручной винто
вой податчик предназначен для подачи перфоратора на забой в
процессе бурения; пневмоподатчик служит для быстрого извлече
ния перфоратора из скважины при смене коронки. Устройство пер форатора ПЩ-50 сходно с устройством перфоратора ПШ-20, но
буровая штанга состоит из одной трубы, по которой подается сжа тый воздух; вода поступает в перфоратор по шлангу 8. Коронка
перфоратора имеет одно опережающее лезвие и два основных. Ско рость бурения в породах XI и XII категорий твердости при диа
метре скважин 150 мм, давлении сжатого воздуха 5 ат и числа ударов 2 200 уд/мин составила 40 мм/мин. Расход сжатого воздуха около 10 M3ilMUH.
Техническая характеристика погружных перфораторов дается в табл. 22.
125
|
|
|
|
|
|
Таблица 22 |
|
Техническая характеристика |
погружных |
перфораторов |
|||
|
|
|
|
Единица |
Марки перфораторов |
|
|
|
Параметры |
|
|
|
|
|
|
|
измерения |
ПШ-20 |
ПШ-50 |
|
|
|
|
|
|
||
Вес перфоратора с колонкой и пневмо |
кг |
82 |
256 |
|||
ударником ... . . |
... |
|||||
Длина перфоратора ............................... |
мм |
760 |
738 |
|||
Диаметр цилиндра ................................ |
» |
60 |
110/112 |
|||
Наружный диаметр перфоратора . . |
80 |
140 |
||||
Работа |
удара............................. • . . . |
кгм |
6 |
16 |
||
Число ударов |
бура ... |
.... |
уд/мин |
1 770 |
2 400 |
|
Число оборотов |
об/мин |
100 |
80 |
|||
Расход |
сжатого |
воздуха ..... |
л«3/мин |
3,2 |
10 |
|
Расход |
воды при давлении |
3 ат . |
л/мин |
5 |
5 |
|
Диаметр скважин |
|
мм |
90 |
150 |
||
Глубина |
бурения |
|
м. |
50 |
50 |
|
§ 31. Новые отечественные и зарубежные буровые станки |
||||||
Учитывая |
крайнюю |
необходимость значительного |
повышения |
|||
производительности труда при бурении скважин, за последнее вре
мя как в СССР, так и за рубежом отыскиваются пути, по которым должно направляться совершенствование буровых машин. Ниже дается описание некоторых новых станков, характеризующих те направления, в которых решаются эти задачи как в СССР, так и за границей.
Для вращательного бурения в крепких и весьма крепких поро дах сконструированы станки, работающие при помощи шарошеч ного долота с продувкой сжатым воздухом для удаления буровой
мелочи, и станки с погружными перфораторами.
Станок СВБК-150 — самоходный, |
гусеничный, |
предназначен |
||
для бурения вертикальных скважин |
диаметром 150 мм и глуби |
|||
ной до 25 м; осевое усилие на забой — 8 |
т. Вес станка с |
комплек |
||
том бурового инструмента—17 т. |
|
трактора |
С-80; |
предназ |
Станок БТС-2 — самоходный на базе |
||||
начен для бурения скважин диаметром до 225 мм с углом наклона
к вертикали от 0 до 90°; осевое усилие — до |
10 т. Производитель |
ность бурения при диаметре 150 мм и глубине 10 м в породе XII |
|
категории твердости составила 32 пог. м |
и XIV категории — |
21 пог. м в смену. Вес станка—15,5 т. |
|
Станок БСШ-1 сконструирован институтом Гипроуглеавтоматизация для бурения в породах до XII категории твердости под углом 65—90° к горизонту; диаметр скважин до 214 мм, глубина
до 35 м; осевое усилие до 15 т; общий вес около 20 т.
Станок БМ 150 К с погружным перфоратором сконструирован
Институтом горного дела Сибирского отделения АН СССР сов
местно с Магнитогорским заводом горнорудного оборудования.
126
Он применяется на открытых горных работах при бурении верти кальных, наклонных и горизонтальных скважин диаметром 150 мм и глубиной до 20 м.
Станок представляет собой самоходную установку на гусенич
ном ходу. На раме станка установлены механизм вращения и ав
томатическая подача. На нижнем конце става буровых штанг укрепляется погружной перфоратор с буровой коронкой. Перфо ратор имеет 2200 уд/мин. На раме станка устанавливаются так
же два компрессора производительностью 9 м31мин каждый. Сменная производительность такого станка составляет в поро
дах IX—X категорий твердости 60—70 м, в породах XI—XII кате
горий более 21 м. Вес около 15 т.
Станок УВБ-25 сконструированный и изготовленный централь ным конструкторским бюро Министерства геологии и охраны недр
СССР по заказу треста Союзвзрывпром, предназначен для вибровращательного бурения скважин на открытых работах (рис. 55).
Рис. 55. Станок УВБ-25
127
Сущность вибро-вращательного бурения заключается в том, что вращающиеся от электродвигателя буровые штанги с рабочим на
конечником вибрируют от специального механизма—вибромолота.
Таким образом, порода в забое скважины разрушается совместным действием удара и вращения наконечника. Станок установлен на гусеничном ходу и имеет три электродвигателя: один мощностью 14 кет для приведения в действие вибромолота, второй — мощ ностью 7 кет для вращения бурового инструмента, свинчивания и развинчивания штанг и третий — мощностью 7 кет для привода
промывочного насоса и ходового механизма. Станок предназначен
для бурения скважин диаметром 140— 150 мм и глубиной до 25 м
на открытых разработках. Подача бурового инструмента механи
ческая и в зависимости от заданного машинистом давления на за бой самоустанавливающаяся. Скорость подачи 0,48 м?мин. Подъем бурового инструмента осуществляется лебедкой грузоподъемно
стью 3 т.
Буровой инструмент станка — трехшарошечное долото, но станок может работать и с другими видами наконечников. Очистка скважин от буровой мелочи и охлаждение долота производится сжатым воздухом; при бурении в водоносных породах предусмот рена очистка скважины промывочной водой, подаваемой насосом,
установленным на раме станка.
Станок может бурить скважины с углом наклона от 90 до 60°. Ниже приводится техническая характеристика станка:
Вес станка....................................... |
.1 |
6 860 кг |
Число вибраций в 1 минуту . |
480, 1 750 и 2 000 |
|
Число оборотов бурового инстру |
27—40 об/мин |
|
мента ......................................................... |
|
|
Рабочий ход подачи.................... |
|
1 700 леи |
Давление на забой скважины . |
. до 4 500 кг |
|
Расход воздуха.............................. |
5.6 м3/м |
|
Скорость передвижения станка |
. |
1 км1чае |
Станок имеет кнопочное управление. Опытные работы показа ли, что скорость чистого бурения пород XII и XIII категорий твер дости равна 2,82 м)час.
Станок ВС-1 имеет жесткую винтовую подачу, обеспечивающую осевое давление до 5000 кг при числе оборотов шпинделя 80 об/'мин. Длина подачи 300 мм, вес 250 кг. Станок предназначен для шарошечного бурения скважин диаметром 135 мм и глубиной до 60 м в подземных условиях.
На рис. 56 показана кинематическая схема станка ВС-1. От
электродвигателя I вращательное движение передается через кли ноременную передачу 2 на червяк 3 и далее через червячную ше
стерню 4 жестко сидящую на вращающейся втулке 5, шпинделю
6 через скользящую шпонку 7. Подача станка производится с по мощью винта 8, соединенного со шпинделем через упорные шари коподшипники 9 и гайку 10, которая получает движение от храпо вого рычага 11 через червячную пару 12 и 13. В патронах 14 кре
пятся штанги 15, несущие шарошечное долото 16.
128
Недостатки станка: ручная подача бурового инструмента, ма
лый ход шпинделя и небольшая мощность двигателя — 5,2 кет. Новейшими заграничными буровыми машинами являются стан
ки ударно-вращательного бурения и станки с погружными пер фораторами.
Рис. 56. Кинематическая схема станка ВС-1
Буровой станок 100-54 (Зальцгиттер, Ф'-’Г) является ударно
вращательным. Он состоит из вращателя н пневмоударника пере мещаемых салазками при помощи винта, который приводится в
движение реверсивным шестеренчатым вмодвигателемпн* |
подачи. |
Ход подачи ограничивается установленными на салазках |
автома |
тическим переключателем направления вращения электродвигателя. Бур направляется люнетом1, установленным на передке салазок. Для укрепления салазок у забоя служат два пневмоцилиндра.
Устройство системы автоматического регулирования нажимного
усилия работает следующим образом (рис. 57): действующая на бур 1 сила сопротивления буримой породы передается винту пода чи 2 через ходовую гайку 3 и через подвижной в продольном на правлении передний подшипник винта на рычаг 4, удерживаемый
мощной пружиной 5. При возрастании сопротивления породы раз рушению винт подачи, преодолевая усилие пружины, смещается вправо, и, воздействуя на золотниковое устройство 6, регулирует поступление сжатого воздуха в двигатель, вызывая тем самым
Рис. 57. Схема автоматического регулирования осевого усилия в машине V-90
1 Люнет — приспособление, служащее дополнительной опорой.
9 Зак. 571 |
129 |
уменьшение скорости подачи. При незначительной крепости породы винт сдвигается под действием пружины, и золотник открывает до ступ в двигателе большему количеству сжатого воздуха, благода ря чему скорость подачи повышается.
Для вращения бура применен шестеренчатый косозубый двига
тель мощностью 5,5 кет. Редуктор между двигателем и ведущим патроном, в который вставляется шестигранный хвостовик бура, двухступенчатый.
Пневмоударник, укрепленный на заднем фланце редуктора,
имеет пластинчатое воздухораспределительное устройство, число ударов 3 500 в 1 минуту; при 5 ат — работа удара 4 кем. Мощность прямозубого электродвигателя подачи при 5 ат 2,6 кет, а скорость подачи 8 mi'muh. Общий расход воздуха составляет 13 м3/мин; осе
вое усилие станка примерно 1 500 кг. Скорость вращения при бу рении пород различной твердости будет (в об/мин): твердых 100,
средних 200 и мягких 350.
Для очистки скважин промывкой предусмотрен боковой подвод воды к буровой штанге.
Станок СБВ-1 предназначен для бурения вертикальных и на
клонных скважин диаметром 100 мм на открытых разработках в. породах различной твердости. Конструкция станка позволяет про изводить бурение без взращивания штанг на глубину 6,5 м.
Станок работает |
по принципу ударно-вращательного |
бурения |
и имеет вращатель |
сходный с конструкцией вращателя |
станка |
БА-100 и пневмоударник типа М-1 900. Мачта высотой около 8 м
установлена подвижно и может занимать различные положения в зависимости от направления буримой скважины. Подъем и опус кание вращателя осуществляется пневматической лебедкой. Дав ление на забой скважины 300 кг: вес станка— 1 800 кг.
Бурение производится с продувкой сжатым воздухом или с промывкой водой. Станок несамоходный и установлен на колес
ном |
ходу. |
конструкция |
станка |
|
В |
настоящее время разрабатывается |
|||
СБВ-1 на гусеничном ходу. Расчетная производительность |
станка |
|||
в известняках IX—X категории твердости около 40 м в |
смену. |
|||
В буровом станке ДК-Е (ФРГ) фирмы |
Хаусхерр |
применен |
||
ударный механизм с двумя противоположно движущимися поршня
ми, расположенными впереди электродвигателя-вращателя. Этот
электродвигатель передает вращение промежуточному валу через редуктор и шестигранную скользящую муфту. Промежуточный вал пропущен в отверстие шпинделя, по заплечикам которого поршни
ударного механизма наносят удары. В шпинделе помещается ко нусный хвостовик бура. Для амортизации продольных колебаний буровой штанги у переднего шарикоподшипника шпинделя помеще ны мощные тарельчатые пружины. Воду для промывки подводят к шпинделю через муфту в передней части станка.
Применение двухпоршневого ударного механизма с мотылько вым золотником позволил значительно повысить частоту ударов и одновременно снизить отдачу, благодаря чему удалось добиться
по
спокойной работы станка. При расчетном давлении, равном 5 ат, мощность электродвигателя вращения 5 кет, число ударов 6 000 в
1 минуту, работа удара составляет 4 кгм. Мощность электродвига теля подачи 2 кет, а максимальная скорость подачи 6 м/мин. Наи
большее осевое усилие равно 1 500 кг, в зависимости от скорости проникновения бура в породу, осевое давление меняется автома тически.
Ввиду необходимости значительных осевых усилий бурение ударно-вращательными станками возможно только с соответству ющих установочных приспособлений. Фирмы Зальцгиттер, Хаусхерр, Нюссе и Грефер, изготовляющие указанные станки, устанав ливают такие приспособления на буровые тележки с гусеничным или колесным ходом, имеющие пневматическое или гидравлическое управление манипулятором и с дистанционным пуском и остановом
бурового станка. Форма коронок, применяемых при ударно-враща тельном бурении, сходна с формой резцов для вращательного буре
ния. Диаметр коронок — от 40 до 80 мм, скорость бурения таких станков в породах X—XI категорий твердости и при глубине шпу ров до 2,5 м составляет 0,5—0,6 м^мин.
Буровой агрегат фирмы Хэлсо—Стенуик (Бельгия) предназна
чен для бурения скважин диаметром 100 мм, глубиной до 50 м на открытых горных работах. Основные узлы: вращатель, мачта, хо довое устройство на колесном ходу, буровые штанги, пневмоудар ник с коронкой. Вращатель перемещается вверх и вниз по направ ляющим мачты.
Буровой инструмент состоит из короткого бура с коронкой диа метром 100 мм и штанг, соединяемых муфтами. Коронка крестовой формы армируется твердыми сплавами. Станок позволяет бурить вертикальные и наклонные скважины. Очистка скважин произво дится сжатым воздухом. Производительность бурения в крепких порфиритах XI и XII категорий около 8 м/смену. Наличие воды в скважинах затрудняло их бурение пневмоударником.
Станок обслуживается бригадой из двух человек: бурильщика и помощника; последний обслуживает два станка.
Достоинством бурового агрегата являются простота конструк ции и высокая производительность по сравнению с ударно-канат ным станком (примерно в 4 раза выше). Станок может быть при способлен для бурения с промывкой.
Буровой агрегат «Кворимастер» (QDS) представляет собой са
моходную буровую установку для открытых горных работ и служит
для бурения скважин диаметром 152 мм и глубиной 21 м. Станок, оборудованный мощным погружным перфоратором с поршнем диаметром 200 мм, имеет два компрессора общей производитель
ностью 21,6 мЧмин при давлении сжатого воздуха 7—10 ат.
Скорость бурения в известняках IX категории твердости состав ляет 15 м'час, в породах X категории твердости — 9 м!час, а в по родах XII категории средняя скорость бурения составляет 1,8 мЫас при диаметре скважин 152 мм. Станок «Кворимастер» можно пере оборудовать для бурения шарошечными долотами, заменив пер-
9: |
131 |