Файл: Кутузов Б.Н. Взрывное и механическое разрушение горных пород учеб. пособие.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 09.04.2024

Просмотров: 160

Скачиваний: 5

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Рис. 159. Вращательно-подающий механизм станка 2СБШ-200:
1 — двигатель; 2 — редуктор; 3 — гидро­ цилиндры подачи; 4 — зажимной патрон;
S — штанга

Вращательно-подающий механизм станка (рис. 159) состоит из вращателя, патрона и гидроцилиндров подачи.

Для захвата бурильных штанг на верхнем конце шпинделя ро­ тора имеется автоматический гидропатрон.

Вращатель состоит из электродвигателя постоянного тока мощ­ ностью 50 кВт и двухскоростной коробки передач. Электродвигате­ лем управляют по схеме Г — Д, что позволяет регулировать ско­ рость вращения бурового инстру­ мента от 60 до 300 об/мин.

Продукты разрушения из сква­ жин удаляются сжатым воздухом, нагнетаемым двумя компрессорами производительностью 20 м3 /мин. Очистка воздуха от пыли происхо­ дит в циклонах и рукавных ткане­ вых фильтрах.

В настоящее время выпу­ скается более совершенный станок 2СБШ-200Н, позволяющий бурить наклонные скважины (рис. 158).

На карьерах США широко рас­ пространены станки шарошечного бурения с вращательно-подающим механизмом патронного типа (фирмы «Джой») для бурения сква­ жин диаметром 143—311 мм и глу­ биной до 76 м (см. табл. 37). Стан­ ки фирмы «Джой» имеют типовую конструкцию, но различаются между собой весом и мощностью (рис. 160)

Станки с вращательно-пода­

ющим механизмом шпиндельного типа. По такой схеме институтом Гипромашобогащение создан се­

рийно выпускаемый станок СБІН-250

(рис. 161)

для

бурения

скважин диаметром

243 мм на глубину

24—32 м

(см. табл. 37).

На мачте размещается вращатель с редуктором,

опорный узел

с буровым ставом,

механизм свинчивания

и развинчивания

штанг,

кассета со штангами, механизм подачи, пульт управления вспомога­ тельными операциями и другое оборудование.

Вращатель (рис. 162) состоит из электродвигателя мощностью 75 кВти двухскоростного редуктора.Механизм подачи состоит из двух гидроцилиндров и четырехкратной канатно-полиспастной системы.

В настоящее время серийно выпускается усовершенствованный станок СБШ-250МН с двигателем вращателя постоянного тока, работающем по системе Г—Д. Станок предназначен для бурения вертикальных и наклонных скважин.


Серийная опора шарошек состоит из трех подшипников (рис. 167), двух роликовых и одного замкового шарикового подшипника, кото­ рый удерживает каретку на оси.

В зависимости от крепости буримых пород различают зубчатые долота с индексами: М — для мягких, С — для средних, Т — для твердых пород, штыревые К — для крепких и ОК — для очень крепких. Штыревые долота с клиновыми зубками имеют индекс ТЗ (табл. 38). Долота, в опоры которых подается воздух для их охлажде­ ния и лучшей очистки, обозначают индексом ПВ. По числу шарошек различают долота одно-, двух-, трех- и четырехшарошечные.

Т а б л и ц а 38

Марки долота в зависимости от назначения

о

Для пород

 

д

средней

 

мм

твердости

Для твердых

иаметр

абразивных

лот,

с включением

пород

твердых и

 

 

 

 

пород

 

59

Ш-76Т

76

93

— .

В-93Т

97

В-97Т

112

—'

В-112Т

118

В-118Т

140

В-140Т

145

ЗВ-145Т

190

В-190СТП

В-190ТП

 

 

К-1900ТП

214

2К-214СТП

К-214ТП

243

 

АСТ-2143ТП

269

 

ОМ-269ТП

 

 

У-269ТП

295

320

 

 

Для твердых абразивных пород

Н-76ТЗ

В-97ТЗ

Ш-112ТЗ В-118ТЗ В-140ТЗ

Ш-145ТЗ

В-190ТЗП

2Н-190ТЗП

2К-214ТЗП

У-243ТЗП

У-269ТЗП Н-269ТЗП

У-295ТЗП

Для крепких хрупких и абразивных пород

Ш-59К

Ш-76К В-93К

—.

Ш-112К В-118К В-140К

Ш-145К В-190КП

Р-190КП

Для самых крепких и абразивных

пород

Ш-760К

В-970К

Ш- Ц20К

В-1180К

В-1400К Ш-1450К

К-190ОКП

7Р-190ОКП ОМ-190ОКП 2К - 2140КП ЗК - 2140КП 8Р - 2140КП 13Р-2140КП

Р - 2430КП В - 2430КП ЗУ - 2430КП Р - 2 6 9 0 К П У - 2 6 9 0 К П ОМ-2690КП У - 2950КП

Ш-320ОКП

Р-320ОКП

Двухшарошечные долота применяют для бурения скважин наи­ большего (до 100 мм) диаметра в подземных условиях.

На карьерах при бурении взрывных скважин применяют в основ­ ном трехшарошечные долота диаметром 190—320 мм.

Четырехшарошечные долота целесообразно применять для буре­ ния скважин диаметром 269—320 мм.


Средняя

проходка

на

долото

на

карьерах

изменяется

 

от 80

до 500 м в зависимости

от крепости пород. Основной причиной

замены

зубчатых

долот

является

износ зубков,

а

штыревых — за­

клинивание

подшипников

опор.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для подземного бурения скважин необходимо создание высоко­

качественных долот

малого диаметра

(до 100 мм).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В

настоящее

время

исследова­

 

 

 

 

 

 

 

тельские и проектно-конструктор-

 

 

 

 

 

 

 

ские

работы

по

созданию

более

 

 

 

 

 

 

 

стойких шарошечных долот сосре­

 

 

 

 

 

 

 

доточены в трех основных направ­

 

 

 

 

 

 

 

лениях: создание работоспособного

і ;! moo

 

 

 

 

 

 

зубчатого и штыревого вооружения

II

 

 

 

 

 

 

долот;

создание

работоспособной

 

 

 

 

 

 

опоры;

разработка долот

с улуч­

 

 

 

 

 

 

шенной

аэродинамической

 

харак­

о

 

WO

 

200

300

теристикой.

 

 

 

 

 

 

 

 

По данным ВНИИБТ для буре­

 

Лиаметр

долота, мм

 

Рис. 168. Теоретические

значения

ния

пород

с /

=

12 -г- 16 соотно­

шение

между

диаметром

перифе­

удельных

осевых давлений

при бу­

рении

шарошечными

долотами:

рийных

dn

и остальных

da

шты­

-Стр= 800 кгс/ом; 2 —

 

= 1200 кгс/смг ;

рей и долота D должно

выбирать­

3 — Ор = 1400

кгс/см»

 

ся по формулам:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d n

= (0,055- 0,06) D;

 

 

 

 

(XIII.1)

 

 

 

 

 

d0

= (0,045-0,05)/).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Параметры вооружения долот для бурения наиболее крепких по­ род должны быть изучены дополнительно. Как показали теоретиче­ ские исследования, удельные нагрузки на долото должны соста­ влять до 2500 кгс/см (рис. 168).

В области конструирования опор можно выделить следующие задачи: создание опоры, выдерживающей повышенные удельные давления в результате применения мощных роликовых подшипников, опор скольжения, разгруженных опор (рис. 169), в которых осевое давление передается непосредственно на тело шарошки; создание



Широко распространены на карьерах США зубчатые долота, боль­ шое разнообразие типов которых позволяет бурить скважину в поро­ дах от мягких до крепких и абразивных.

Зарубежные фирмы применяют комбинированную опору (рис.171),

состоящую

из большого роликового подшипника, располагаемого

у основания

цапфы, замкового

шарикового подшипника, размеща­

емого в средней части цапфы,

концевого подшипника скольжения

и торцовой пяты. Конец цапфы наплавляют твердым сплавом и шли­ фуют, а в шарошку запрессовывают втулку из антифрикционного материала.

§76. Процесс взаимодействия зубца шарошечного долота

спородой и определение скорости бурения

Впроцессе разрушения породы при бурении происходят поступа­

тельное движение зубка шарошечного долота с переменной скоростью о т ^тах Д° 0, вращательное движение зубка в процессе внедрения в породу и скольжение зубка по забою. Поворот зубка вокруг мгно­ венной оси вращения приводит к исключению из расчетов сил тре­ ния, а скольжение можно не учитывать в расчетах, так как в горной

 

 

Ось Вращения

шарошки

промышленности применяются до­

 

 

лота

чистого качения.

По

 

мере

 

 

 

 

 

внедрения зубка шарошки в поро­

 

 

 

 

 

ду на него действует почти линейно-

 

 

 

 

 

возрастающая сила, приложенная

 

 

 

 

 

на расстоянии х (рис. 172) от оси

 

 

 

 

 

вращения шарошки и

направлен­

 

 

 

 

 

ная вертикально вверх.

Абсолют­

 

 

 

 

 

ная

линейность

не соблюдается,

 

 

 

 

 

так как скорость внедрения зубка

 

 

 

 

 

меняется по синусоидальному

за­

 

 

 

 

 

кону.

 

 

 

 

 

 

Р и с .

172.

Внедрение зубков

шарош ­

 

Одновременно

в породу

могут

 

 

к и в породу

 

 

внедряться

несколько

зубков

(по

 

 

 

 

 

крайней мере, по

одному на

каж­

дой шарошке), поэтому можно принять,

что

максимальное усилие,

действующее на один зубок шарошки, будет

 

 

 

 

 

 

 

 

Р

— Р

К

%

 

 

 

(XIII.2)

где

Ки

 

' 1

L

OCJ1IIIS>

 

 

 

 

 

 

коэффициент, учитывающий взаимодействие тела шарошки

 

 

с породой через продукты

разрушения;

 

 

 

 

 

•£ — коэффициент,

учитывающий

одновременность

внедрения

 

 

в породу нескольких

зубков.

 

 

 

 

 

Часть

осевого усилия Рсс,

приложенного

к зубкам

шарошки,

будет все время приложено на расстоянии, равном расстоянию от точки касания очередным зубком неразрушенной породы до верти­ кальной прямой, проходящей через ось вращения (рис. 172).