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
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).