Файл: Катанов Б.А. Станки вращательного бурения на угольных разрезах учебное пособие для учебно-курсовой сети и для подготовки квалифицированных рабочих на производстве.pdf

Б. А. КАТАНОВ, М. С. САФОХИН | Экземпляр

I Чк Г. 3ftЛ

СТАНКИ ВРАЩАТЕЛЬНОГО БУРЕНИЯ НА УГОЛЬНЫХ

РАЗРЕЗАХ

Одобрено ученым советом Государственно­ го комитета Совета Министров СССР по профессионально-техническому образованию в качестве учебного пособия для учебнокурсовой сети и для подготовки квалифи­

цированных рабочих на производстве.

ГОСУДАРСТВЕННОЕ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО

ЛИТЕРАТУРЫ ПО ГОРНОМУ ДЕЛУ

Москва 1960

АННОТАЦИЯ

В книге приводятся описания конструкций стан­ ков вращательного бурения БС-110/25м, СВБ-2, прис­ пособления для вращательного бурения ПВБ-150, станков с шарошечными долотами и буровых стан­ ков, применяемых за рубежом; рассматривается бу­ ровой инструмент и электрооборудование станков; обобщается опыт эксплуатации и организации работ при бурении скважин этими машинами.

Книга является учебным пособием для учащихся учебно-курсовой сети и горнопромышленных школ, а также может служить руководством по уходу и эксплуатации для машинистов станков вращатель­ ного бурения.

ПРЕДИСЛОВИЕ

В исторических решениях XXI съезда КПСС, утвердившего контрольные цифры развития народного хозяйства СССР на

1959—1965 гг., поставлена задача дальнейшего увеличения до­ бычи угля в нашей стране. Особое внимание обращается на развитие открытого способа добычи угля, удельный вес кото­

рого в СССР составил в 1958 г. 20%. К 1965 г. намечено уве­ личить добычу угля открытым способом на 35—37%.

Увеличение добычи угля открытым способом непосредственно связано с дальнейшим расширением механизации основных и вспомогательных производственных процессов. В общем ком­ плексе производственных процессов на открытых горных рабо­ тах значительное место занимают буровзрывные работы.

Вскрышные породы и почти весь уголь подвергаются пред­ варительному рыхлению взрывными работами. Отбойка породы

иугля производится колонковыми зарядами в скважинах диа­ метром 110—200 мм. Скважины бурятся станками вращатель­ ного и ударно-канатного бурения, а бурение шпуров—электро­ сверлами. В 1956 г. из общего объема работ было пробурено станками вращательного бурения 57,3%, электросверлами 21,4%

истанками ударно-канатного бурения 21,3%.

Широкое распространение вращательного бурения на уголь­ ных разрезах объясняется рядом его преимуществ по сравне­ нию с ударно-канатным: более высокая производительность

(в 2—4,5 раза); возможность бурения в различных направле­ ниях— вертикальном, наклонном и горизонтальном. Для буре­ ния взрывных скважин на угольных разрезах широко приме­ няются станки вращательного бурения БС-110/25м, СВБ-2 и приспособление для вращательного бурения ПВБ-150 к станку

3

БУ-2, а также внедряются станки шарошечного бурения и дру­

гие новые машины. Эффективное использование буровых стан­ ков в значительной степени зависит от квалификации обслу­ живающего персонала, которому необходимо хорошо знать устройство станков, уметь ими управлять, осуществлять над­ лежащий уход, а также уметь их ремонтировать.

Дальнейшее внедрение средств вращательного бурения на

разрезах даст возможность повысить производительность труда рабочих, снизить трудоемкость и. стоимость буровзрывных

работ.

I. КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О СТАНКАХ ДЛЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИН НА УГОЛЬНЫХ РАЗРЕЗАХ

Вдореволюционной России широко распространенным ме­ тодом буровзрывных работ на разрезах был метод шпуровых зарядов с весьма трудоемким и малопроизводительным руч­ ным 'бурением шпуров.

ВСССР этот метод в 1930—1933 гг. был заменен более

совершенным.

Внастоящее время бурение скважин диаметром 100—250 мм

иглубиной до 40 м на открытых горных работах в СССР про­ изводится главным образом ударным или вращательным спо­

собом. Высокочастотное и шарошечное бурение, а также

прожигание скважин широкого распространения пока не полу­

чили.

Наиболее старым и универсальным является ударно-канат­ ный способ бурения скважин. В настоящее время этот способ

имеет весьма широкое распространение, особенно в горной промышленности.

Достоинства ударно-канатного бурения: возможность буре­ ния пород различной крепости; значительный (до 300 мм) диа­ метр скважин; возможность применения на высоких уступах.

Основные недостатки ударно-канатного бурения: относи­ тельно низкая производительность; возможность бурения только вертикальных скважин; необходимость иметь воду для очистки скважины.

На разрезах СССР распространены станки ударно-канат­ ного бурения типа БУ-2 («Уралец») и БС-1.

Основанием станка БУ-2 (рис. .1) является рама 1, на ко­

торой смонтировано все оборудование станка. Рама опирается

:на тележку гусеничного хода 2. На заднем конце рамы рас­ положен двигатель 3, передающий через ременную передачу движение на главный вал 4, рабочий барабан 5 и ударный механизм станка, состоящий из балансирной шестерни 6, ша­ туна 7 и балансира 8. На передней части рамы укреплена мачта 9 с головным блоком 10 и желоночным блоком И.

5

Рис. 1. Станок ударно-канатного бурения БУ-2

6

Рабочий канат 12 с барабана 5 проходит через блок 13,

пропускается под оттяжным блоком 14 балансира и, обогнув головной блок мачты, крепится к канатному замку 15.

При вращении шестерни 6 балансирная рама приводится

в качательное движение и при помощи оттяжного ролика от­ тягивает канат вниз, производя подъем инструмента над за­ боем, или освобождает его, вызывая этим падение бурового снаряда на забой. По мере углубления скважины производится сматывание рабочего каната с барабана 5. Продукты разру­ шения буримой породы, перемешиваясь с подливаемой в сква­ жину водой, образуют шлам, который время от времени вы­ черпывается желонкой. Подъем желонки из скважины осу­ ществляется лебедкой, приводимой в движение от главного вала через фрикционную передачу. Опускание мачты (в транс­ портное положение) и ее подъем производятся специальной ручной лебедкой.

Более совершенный станок ударно-канатного бурения БС-4

относится к станкам тяжелого типа. По сравнению с БУ-2 все его узлы конструктивно усилены. Кроме того, изменена кине­ матическая схема ряда передач и механизированы все вспо­ могательные операции.

Станок имеет два желоночных барабана. Один из них слу­ жит для подъема желонки, а другой — для различных вспо­ могательных работ.

Станки шнекового вращательного бурения в последнее время получают все большее распространение для бурения по поро­ дам слабым и средней крепости. Эти станки обеспечивают в 3— 4 раза большую производительность, чем ударно-канатные станки при бурении скважин в сравнительно слабых породах (с коэффициентом крепости f=l—5 по шкале проф.. Протодьяконова), не требуют воды и делают возможным бурение необ­

ходимых в ряде случаев наклонных скважин. В силу этих

причин шнековое вращательное бурение получает все большее распространение на угольных разрезах, где крепость пород

вбольшинстве случаев сравнительно невелика.

Сувеличением крепости пород производительность шнеко­

вых буровых станков резко падает, удельный расход бурового инструмента увеличивается и применение этих станков стано­

вится экономически нецелесообразным, хотя таким способом и удается бурить скважины по породам с коэффициентом кре­ пости /=8—10.

Впервые в СССР работы по созданию станков вращатель­ ного бурения проводились в 4940—1941 гг. рабочим-изобрета­ телем В. П. Матушкиным на Богословских угольных разрезах

(ныне трест Вахрушевуголь). В 1946 г. ЦЭМ комбината Свердловскуголь был изготовлен станок конструкции В. П. Ма­ тушкина (рис. 2), смонтированный'на базе танкетки (с исполь­ зованием рамы, гусеничного хода, муфты сцепления и коробки

7

скоростей). Станок предназначался для бурения вертикальных

скважин по углю диаметром 150 мм и длиной до 30 м.

Вращение буровому инструменту 1 передавалось от двига­ теля 2 мощностью 22 кет через коробку скоростей 3, кониче­ ский редуктор 4, вертикальный вал 5 и подвесной редуктор 6, смонтированный на подвижной направляющей каретке ,7. По­ дача бурового инструмента осуществлялась под действием веса

ПИВ--------

Рис. 2. Станок вращательного бурения конструкции В. П. Матушкина

самого бура и каретки. Подъем инструмента из скважины про­ изводился при помощи лебедки 8 с электродвигателем 9 мощ­ ностью 3,8 кет через систему блоков 10.

Вследствие ряда конструктивных недостатков и отсутствия базы для изготовления, станок широкого распространения не получил.

В 1943 г. инж. А. И. Левковский внедрил приспособление (редуктор) к ударно-канатным станкам, позволившее бурить вращательным способом скважины по углю диаметром 150 мм

и глубиной до 25 м.

8

Рис. 3. Комбинированный станок инженера

А. И Левковского

9

Станок инж. А. И. Левковского (рис. 3) монтируется на стан­ ке ударно-канатного бурения обычной конструкции. К мачте

станка при помощи специальных хомутов прикреплены направ­

ляющие 1. В направляющих укреплен электродвигатель с ре­ дуктором для вращательного бурения, который может опус­ каться и подниматься. Редуктор состоит из двух пар цилинд­ рических колес 2—3, 4—5 и вращает шпиндель 6 со скоростью 250 об/мин. На конце шпиндельного вала закреплен фрикцион 7.

Рис. 4. Буровой станок ПБС-110

Диск фрикциона имеет удлиненную втулку 8, оканчивающуюся гнездом для закрепления хвостовика бура. Редуктор болтами соединен с электродвигателем 9. Вследствие наличия ряда кон­ структивных недостатков, малой мощности двигателя и несо­ вершенства бурового инструмента это приспособление широкого применения не получило.

В 1944—1946 гг. производилась работа по созданию станка легкого типа. В 1946 г. на разрезе № 3 треста Вахрушевуголь был изготовлен и применен станок ПБС-110, а в 1947 г. Кар­ пинским заводом угольного машиностроения было освоено про­

изводство такого станка. Станок ПБС-110 (рис. 4) был пред­ назначен для бурения по углю и мягким породам скважин диаметром ПО—125 мм и глубиной до 25 м.

Рама станка трубчатой конструкции состоит из полозьев 1

и стоек 2, скрепленных поперечиной 3 с башмаками и подко­ сами 4. По стойкам рамы перемещается вращатель 5 с элек­ тродвигателем 6 и редуктором 7. Буровой инструмент 8 полу­ чает вращение от шпинделя редуктора 9. Вращатель с инстру­ ментом поднимается ручной лебедкой 10 при помощи каната 11, закрепленного одним концом на барабане лебедки. Другой ко­ нец каната пропущен через блок 12 и закреплен на верхней

поперечине рамы.

10

Достоинства станка ПБС-110— простота устройства, проч­ ность, малый вес и невысокая стоимость. Основные его недо­

статки— немеханизированные перемещение и подъем бурового става.

На Коркинском разрезе № 2 И. И. Ильченко усовершен­ ствовал станок ПБС-110, заменив ручную лебедку механической с приводом от отдельного электродвигателя мощностью 5,5 кет. Барабан лебедки имел диаметр 100 мм и вращался со ско­

ростью 91 об)мин. Однако, несмотря на это, лебедка была кон­ структивно недоработана.

В тресте Вахрушевуголь по предложению механика участка разреза № 1 И. П. Мельникова заменили ручную лебедку для подъема редуктора механическим узлом и изготовили приспо­ собление для наклонного бурения.

Станок ПБС-110 с приспособлением для наклонного буре­ ния (рис. 5) имеет следующее устройство: на удлиненный

шпиндель вала 1 станка свободно насажен барабан 2, имею-, щий с одной стороны цилиндрический диск 3 ленточного тор­ моза 4, а с другой — конусный диск 5 фрикциона. Барабан соединяется со шпинделем при помощи фрикциона, муфта вклю­ чения 6 которого насажена на шпинделе.

Подъем подвески с редуктором и электродвигателем осу­ ществляется канатом 7, один конец которого закреплен на барабане, а другой — пропущен через направляющий блок 8

(укреплен'ный на нижней обойме 9), два Люка 10 на верхней поперечине, блок на подвеске И и присоединен к вспомогатель­

без включения механического подъемника. Включение ле­ бедки при подъеме подвески производится при помощи ры­ чага 13 фрикциона. Торможение, а также спуск бурового инструмента осуществляются ленточным тормозом, управляемым рычагом 14.

В станке ПБС-110 с приспособлением для наклонного буре­ ния стойка 15 станка перенесена на середину полозьев и со­ единяется с ними шарнирами. Угол наклона станка регули­ руется двумя тягами—верхней 16 и нижней 17, соединен­

ными между собой трубой 18 с внутренней нарезкой. Угол наклона фиксируется при помощи составных штанг из труб

19 и 20.

Штанги соединяются пальцами 21 через отверстия в трубах. На рис. 5 пунктиром показано положение рамы станка при бурении под углом 65°. Недостатком станка такой конструкции являлось неизбежное вращение бурового инструмента во время

его подъема, что влекло за собой засыпание части скважины штыбом. Эти модернизированные станки широкого распростра­

нения не получили.

11