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

расположением породоразрушающих лезвий, конструктивно анало­

в виде впаянных в тело цилиндрических, круглых или восьмигран­ ных штырей твердого сплава ВК8В. В результате уменьшения общей площади контакта резца с породой удается бурить породы с / = 6. Недостаток этих резцов в однократном использовании;

Рис. 190. Резцы со сменными элементами для вращательного буре­ ния на карьерах

заводского изготовления (более высокого качества) легко заменяются

врезце и им можно пробурить несколько тысяч метров скважин. Различие отдельных конструкций резцов состоит в исполнении

режущих элементов в виде напаянных пластинок, круглых враща­ ющихся дисков из твердого сплава и в виде зубков режущей цепи врубовых машин (рис. 190, в, г), весьма перспективных благодаря их индустриальному изготовлению.

применяют три разновидности алмазов — карбонаты, балласы и борты.

К а р б о н а т ы имеют скрытокристаллическое строение, не­ правильную сферическую форму. Цвет черно-зеленый, черно-желтый со смолистым блеском. Камни плотностью 3,2—3,4 г/см3 вязкие, шарообразной формы.

Б а л л а с ы имеют также шарообразную форму, радиально лу­ чистое кристаллическое строение и весьма твердую оболочку, плот­ ность которой 3,4—3,5 г/см3 . При нарушении целостности оболочки буровые свойства балласов снижаются.

тору -максимальной твердости вставкой алмазов имеют в 2—3 раза более высокую стойкость, чем резцы с произвольной вставкой алма­ зов. В настоящее время выпускают резцы керновые со сплошными режущими кольцами (рис. 191, а), секторные керновые (рис. 191, б), бескерновые вогнутые (рис. 191, в) и ступенчатые (рис. 191, г).

Наиболее широко применяются керновые резцы с плоским тор­ цом и бескерновые — ступенчатые и вогнутые.

Алмазный резец состоит из корпуса и вставок (или матриц), в ко­ торых закреплены алмазы. Различают однослойные и многослойные

матрицы алмазных резцов. Для однослойных матриц применяют более

забою.

Для сухого бурения шпуров применяют витые штанги, изготовля­ емые из полосовых сталей ромбического (рис. 192, а), прямоуголь­ ного (рис. 192, б) и круглого (рис. 192, в) сечений. При бурении в мягких породах с большой скоростью следует применять штанги

/860

в крепких породах — с малым шагом и малой глубиной спирали. При вращательном бурении шпуров с промывкой водой приме­

няют шестигранные или круглые штанги с центральным отверстием диаметром 6—8 мм. Соединение резцов со штангами аналогично соеди­ нениям инструмента для ударного бурения. Воду для промывки обычно подают с помощью муфт, надеваемых на конец буровой штанги.

Штанги изготавливают из труб с ниппельными соединениями с цилин­ дрической или конической резьбой.

Буровую мелочь при вращательном бурении на карьерах удаляют шнековыми штангами (рис. 193), представляющими собой трубы с навитой на них стальной спиралью, армированной по торцу твердо­ сплавной наплавкой.

§ 82. Теоретические основы вращательного бурения

Наиболее значительными в области разработки теоретических основ вращательного бурения являются исследования В. Г. Михай­ лова, О. Д. Алимова, Э. О. Миндели, И- А. Остроушко, В. В. Цари­ цина, М. Г. Крапивина. Ав­ торы стремились определить необходимые величины осе­ вого давления, скорости вра­ щения, крутящего момента при разрушении породы, чтобы дать научное обосно­ вание применяемым режимам бурения и параметрам созда­ ваемых сверл и инструмента.

За каждое вращение резца лезвие с забоя снимает слой толщиной h. Под действием осевого давления Р о с инстру­ мент внедряется в породу,

которая затем разрушается в результате совместного действия кру­ тящего момента Мкр и осевого давления (рис. 194).

Кинематика работы резца может быть представлена следующим образом. Внедрению резца препятствует сопротивление породы в двух направлениях нормально к задней и передней граням резца (соответ­ ственно N-L и N2). Кроме того, имеет место сопротивление сил трения по задней и передней граням (Fx и F 2 ) .

Сила N-L определяется по формуле

где сгск — предел прочности породы на скалывание, кгс/см2 ; SCK — площадь контакта на передней грани, см2 .

Силы трения F1 и F2 определяются по формулам

(XIV.3)