бляется в горную породу, разрушая и раздвигая ее в стороны. Усилия наконечнику передаются ударным способом или статическим нагружением, для чего пенетратор раскрепляется анкерами в стенки скважины и нагружается гидравлически.
Данные испытаний на удар показывают, что для углубления пенетратора диаметром 20 см в осадочную породу средней крепости потребуется давление 900—4500 тс. Необходимость использования такого высокого давления делает применение пенетраторов непре рывного действия малоэффективными, за исключением образования скважин в слабых породах.
Рис. 200. Схема индук |
Рис. 201. Схема химиче |
Рис. 202. Схема пенетра |
|
|
ционного бура: |
ской буровой установки: |
тора непрерывного дей |
1 |
— индукционная катушка; |
1 — слой |
катализатора; |
2 , |
ствия: |
2 |
— механический расшири |
3 — емкости с активным хи |
1 — рабочий |
наконечник; |
тель; |
з — зона индукцион |
мическим |
веществом; 4 |
— |
2 — распорные домкраты |
ного |
разрушения; 4 — элек |
провода электродетонаторов; |
трические кабели; 5 — про |
размещенных в разрушаемых |
|
|
|
|
мывочный агент |
изолирующих слоях 5 |
|
|
|
Пенетратор вокруг скважины создает зону разрушенной породы, имеющую диаметр, больший диаметра пенетратора. Это позволит использовать вначале пенетратор небольшого диаметра и расширять механическим бурением зону разрушенной породы до требуемого диаметра.
Ультразвуковые буровые установки (рис. 203) применяются для бурения твердых материалов (алмазы и керамика) и могут использо ваться для бурения горных пород. Эти установки используют магнитострикционные или электрострикционные сердечники для создания колебания излучателей с частотами 20—30 кГц.
Ультразвуковые установки разрушают горную породу вслед ствие кавитации жидкости и абразивного износа. Кавитация сначала разрушает более мягкие минералы; затем образуются микротрещины и происходит отделение более крупных частей в виде шелушения.
Под ультразвуковые инструменты обычно вводятся суспензии твер дых абразивов: карбида бора или карборунда. Турбулентность и ка витация вокруг вибрирующих излучателей притягивают частички под излучатели, где они с большой скоростью направляются к гор ной породе. Исследования, проведенные в Институте акустики Академии наук СССР, показывают, что главными факторами, раз рушающими горную породу, являются высокоскоростные удары абразивных частиц; кавитация играет вторичную роль.
Максимальная скорость разрушения ультразвуковым инстру ментом составляет 0,244 м/ч в драгоценных камнях и 1,2 м/ч в стекле.
Рис. 203. |
Схема ультразвукового |
Рис. 204. Схема |
искрового |
бура: |
|
бура: |
|
1 — невращающийея |
электрод; г |
— враща |
1 — магнитострикционный сердечник; г |
— |
ющийся электрод; 3 — промывочная |
жидкость |
катушка; 3 |
— электрические кабели; 4 |
■— |
|
|
|
промывочная жидкость; 5 — суспензия на |
|
|
|
забое из разрушенной породы, абразива и |
|
|
|
|
воды |
|
|
|
|
Скорость бурения увеличивается с увеличением твердости абразив ных частиц и амплитуды вибрации излучателя. Установлено, что наилучшей промывочной жидкостью является вода, позволяющая получать скорости в три раза большие, чем смазочные масла, и в 15 раз большие, чем тонкие масла.
Вследствие низких скоростей бурения, низкого выхода мощности применение ультразвуковых буровых установок ограничено образо ванием отверстий малого диаметра (порядка нескольких милли метров) в крепких и хрупких образцах горных пород.
Искровые установки. В искровых или электрогидравлических установках используются обладающие большим запасом энергии искры для разрушения и удаления из скважин горной породы. Искры, длящиеся 21—50 мкс, вызываются высоковольтными конден саторами (0,1—10 мкф), заряженными до 30—70 кВ. Конденсаторы
разряжаются от 1 до 10 раз в секунду, вызывая пульсирующие давле ния, превышающие 7000 кгс/см3.
Энергия, выделяемая при образовании каждой искры (1000 кгс-м), приблизительно равна энергии взрыва 2 г тротила.
Разработана конструкция радиальной искровой установки (рис. 204), в которой искры образуются между вращающимся цен тральным электродом и наружным, расположенным по периферии скважины. Скорость бурения скважин диаметром 4—5 см соста вила 0,18 м/ч в диабазе, 0,61 м/ч в мраморе и 3 м/ч в сланце. Скорость искрообразования в этой установке составляла две искры в секунду при напряжении разряда 25—30 кВ, давая выход мощности 0,12— 0,17 кВт.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.Единые правила безопасности при взрывных работах. М., «Недра», 1972. 318 с.
2.Кутузов Б. Н. Взрывное и механическое разрушение горных пород.
М., «Недра», 1973. 300 с.
3.Кутузов Б. Н. «Теория, техника и технология буровых работ». М., «Недра», 1972. 308 с.
4.Росси Б. Д., Поздняков 3. Г. Справочник «Промышленные взрывча тые вещества и средства взрывания. М., «Недра», 1971. 176 с.
5.Перечень рекомендуемых промышленных взрывчатых веществ. М., «Недра», 1971. 31 с.
6. Технические правила ведения взрывных работ на дневной поверхности.
М., «Недра», 1972. 239 с.
7.Технические правила ведения взрывных работ в энергетическом стро ительстве. М., «Энергия», 1972. 207 с.
8- Eng. and mining Journal, 1968, v. 169, N 5.
