Файл: Кутузов, Б. Н. Взрывные работы учебник.pdf

Перфораторы делятся на ручные, телескопные и колонковые. На карьерах применяются легкие (18—20 кг) и средней массы (20— 25 кг) ручные перфораторы (рис. 9) для бурения шпуров в негабари­ тах и подбуривания завышенной подошвы.

При бурении поршень-ударник 1, помещенный в цилиндре 2, совершает поступательно-возвратные движения. При рабочем ходе (вправо) поршень наносит удар по хвостовику бура 3, удерживае­ мого в перфораторе буродержателем 4. При холостом ходе (влево) поршень с помощью геликоидального стержня 5 храпового устройства 6 поворачивается на некоторый угол, поворачивая при этом через

поворотную и соединительную муфту 7 буровой инструмент. Воздухораспределение производится устройством 8, в которое сжатый воздух поступает через крышку перфоратора 9. Вода для промывки подается по шлангу 10, а все узлы перфоратора стягиваются бол­ тами 11. Бурение перфораторами на карьерах должно производиться с промывкой шпуров водой или с отсосом пыли.

Колонковые перфораторы массой 100 кг и более применяют для бурения шпуров и скважин на уступах. Принципиально колон­ ковые перфораторы по устройству аналогичны ручным.

Колонковые перфораторы (табл. 6) монтируются на подающих механизмах, установленных на буровых каретках (тележках) (рис. 10). Отличаются от ручных большей массой, энергией удара и возмож­

Примечания. 1. Взамен легких перфораторов намечен к выпуску перфоратор ПР-12.

2.Взамен перфораторов средней массы намечено выпускать перфоратор ПР-25.

ВСССР выпускаются три типа колонковых перфораторов: лег­ кие — массой до 40 кг, средние — массой от 40 до 50 кг и тяжелые — массой более 50 кг.

Буровой инструмент. В качестве инструмента при ударно­ поворотном бурении применяются цельные и составные буры. Наи­ более широко распространены составные буры. Цельный бур пред­ ставляет собой стержень из специальной буровой стали, имеющий с одного конца, предназначенного для разрушения породы в забое, головку. Хвостовик бура помещают в поворотную буксу перфора­ тора. Составные буры (рис. 11) имеют штангу с хвостовиком и съем­ ную коронку. Съемные коронки имеют резьбовое или конусное, под углом 3°30', соединение со штангой.

Для бурения мягких пород угол приострения лезвия должен составлять 90°, для пород средней крепости 100—110° и для крепких пород 120°. В зависимости от крепости и строения пород применяют коронки различной формы. Наибольшее распространение имеют

36

мощными перфораторами применяют составные штанги с резьбой веревочного профиля (рпс. 13), что существенно упрощает нх вос­ становление, соединение с коронками и между собой посредством муфт.

Рис. 12. Коронки для бурения перфораторами

Механизм и закономерности разрушения породы при бурении перфораторами состоит в следующем. При ударе поршня по хвосто­ вику бура энергия удара передается по буру в виде волны, распро­ страняющейся по штанге со скоростью 5000 м/с и в виде движения всего бура, исходя из классической теории удара.

Скорость бура определяется коэффициентом восстановления при соударении и соотношением масс бура и поршня. При внедрении

Рис. 13. Штанги веревочного профиля

лезвия в породу вокруг него (рис. 14, а) образуется зона тонко измель­ ченной породы. При достаточной энергии контур зоны разрушения в сечении имеет форму элемента окружности, к которой примыкает зона трещиноватости с породой, разрушенной трещинами на стол­ бики — сектора. Трещины у поверхности забоя изгибаются и, выходя на поверхность, образуют зону скола. При внедрении инструмента размеры зон измельченной породы и трещиноватости увеличиваются не постепенно, а дискретно, на одно, два, три зерна, из которых состоит разрушаемая порода. При хрупких породах их разрушение может происходить также под влиянием волны напряжений, которая, распространяясь по штанге, при плотном контакте лезвия с поро-

38

дои переходит в породу и производит разрушение. После этого лезвие поворачивают на такой угол, что при следующем ударе происходит внедрение инструмента и скол секторов породы между двумя смежными ударами (рис. 14, б).

Скорость бурения перфоратором зависит от осевого давления, давления сжатого воздуха, диаметра и глубины буримых шпуров. С увеличением осевого давления скорость бурения достигает макси­ мума благодаря лучшей передаче энергии от поршня через бур породе (рис. 15), а затем пер­ форатор начинает работать неустойчиво, так как крутя­ щий момент на буре стано­ вится недостаточным для пре­ одоления силы трения бура о забой. При бурении перфо-

ратором следует работать на предельных осевых давлениях.

С увеличением давления воздуха увеличивается сила, действу­ ющая на поршень, увеличиваются его скорость и частота ударов. Скорость -бурения при этом также растет. Однако вместе с этим увеличиваются шум, вибрации и число поломок перфоратора и, осо­ бенно, инструмента. Поэтому рекомендуется применять при бурении давление сжатого воздуха 5—7 кгс/см2.

С увеличением диаметра коронки (шпура) в единицу времени требуется разрушить объем породы, увеличивающийся пропорцио­ нально площади забоя. Поэтому приближенно можно принять, что скорость бурения обратно пропорциональна квадрату диаметра, т. е.

39

бура, ухудшения условий очистки забоя и увеличения необходимой величины крутившего момента скорость бурения снижается. Поэтому в технических характеристиках перфораторов приводится макси­ мальная глубина шпуров, при которой скорость бурения снижается незначительно.

§ 7. Бурение скважин шарошечными долотами

Бурение шарошечными долотами является одним из самых распро­ страненных и перспективных способов проходки вертикальных и на­ клонных скважин диаметром 160—320 мм в породах с / ^ 6.

Буровые станки. В настоящее время на основе опытных образцов станков БШ-150, БСШ-1м, БСШ-2м, БСВ-1Е, П-25 и других созданы

Т а б л и ц а 7

Техническая характеристика шарошечных станков для бурения скважин на карьерах

40