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

41

и серийно выпускаются станки 2СБШ-200 (рис. 16), 2СБШ-200Н и СБШ-250МН (рис. 17); выпущены опытные образцы станков СБ11І320 (табл. 7). Эти станки на гусеничном ходу достаточно маневрены при большой массе, необходимой для создания высоких осевых

Рис. 18. Шарошечный станок СБШ-320

давлений на шарошечные долота (1000—2000 кгс на 1 см диаметра долота) и отличаются устройством вращательно-подающего меха­ низма — основного органа станка.

Осевое давление на забой в станках 2СБШ-200 создается при помощи двух гидроцилиндров подачи (рис. 19), которые через тра­ версу и зажимной патрон передают осевое давление буровому ставу. Вращение буровому ставу передается через тот же зажимной патрон

42

от вращателя через шестигранный шпиндель, внутри которого проходит буровой став. Подача производится на длину хода цилин­ дров, а затем патрон освобождает буровой став и цилиндры возвра­ щают патрон в первоначальное исходное верхнее положение, после чего буровой став снова захватывается патроном, и бурение про­ должается опять на длину подачи.

В станках СБШ-250МН осевое давление создается при помощи четырехкратной канатно-полиспастной подачи (рис. 20) на полную

ющими собой конструцию, сваренную из трех-четырех лап, на кон­ сольных осях которых на роликовых и шариковых опорах вращаются шарошки. Шарошки представляют собой конусы, на поверхности которых имеется несколько рядов (венцов) зубцов; при вращении долота зубцы перекатываются по забою и разрушают породу. Если зубья выполнены из одного материала с шарошкой, то долото назы­ вается з у б ч а т ы м , если зубья выполнены в виде запрессован­ ных или запаянных цилиндрических вставок твердого сплава с клино-

43

1

2

3

Рис. 20. Схема вращательно-пода­ ющего механизма:

1 — вращатель; 2 — гидрошинная муфта; 3 — траверса; 4 — канаты подачи; 5 — буровой став

ч

Рис. 21. Шарошечные долота:

сX— зубчатое*, б — штыревое; в — комбинированное

вой или сферической рабочей поверхностью, то долото называется

ш т ы р е в ы м .

Выпущены опытные партии комбинированных зубчато-штыревых долот, вооружение которых представлено чередующимися в венцах стальными зубцами и штырями твердого сплава. Такие долота предназначены для бурения перемежающихся по крепости пород и имеют индекс ТК, они не перспективны для бурения в горной промышленности.

Штыревые шарошечные долота с клиновыми зубками имеют

индекс ТЗ.

Область применения долота обозначена буквой в его марке: С—для средних пород, GT — для пород средней твердости, Т —для твердых, К — для крепких, ОК — для очень крепких пород. Долота, имеющие в лапах сверления для подачи сжатого воздуха или смазки в подшипники опор, имеют в марке букву П.

Таким образом, в марке долота дается полная информация о за- воде-изготовителе, диаметре долота, предпочтительной области при­ менения и особенности конструкции опоры. Некоторые марки долот

приведены в табл. 8.

Т а б л и ц а 8

Серийно выпускаемые шарошечные долота для бурения на карьерах

(К —Куйбышевский долотный завод; У —Дрогобычский долотный завод; Р — Поваровекий опытный завод; В—Верхне-Сергинский долотный завод; ГІП—Востокмашзавод); последняя буква П в шифре долота означает выполнение долота с продувкой опор шарошек.

В настоящее время зубчатые долота выходят из строя из-за износа вооружения, а штыревые в основном из-за заклинивания подшипни­ ков опор. Причем при заклинивании опоры даже одной шарошки из трех долото приходится заменять. А поскольку на карьерах пока недостаточно налажены службы восстановления долот, то стоимость бурения вследствие этого существенно возрастает. Инсти­ тутом ВНИИБТ и другими организациями ведутся работы по созда­ нию долот, в которых улучшены условия удаления разрушенной

46

породы с забоя. Их опора более надежна и выдерживает большие осевые нагрузки.

Удаление продуктов разрушения из скважины при шарошечном бурении производится сжатым воздухом или воздушно-водяной смесью. Для изготовления буровых штанг применяются стальные

Рис. 22. Механизм разрушения породы зуб­ цами шарошечного долота

бесшовные холоднотянутые, холоднокатаные или горячекатаные бесшовные трубы.

Механизм и закономерности разрушения пород при шарошечном бурении, установленные на основе большого числа экспериментов, показывают, что при вращательном движении долота разрушающие

V/F, М/Ч

\і6 ,м /ч

ная очистка забоя

элементы (зубки или штыри) внедряются в породу, как при ударном бурении (рис. 22, а). В некоторых случаях долота выполняются таким образом, чтобы зубки в момент внедрения в породу еще сме­ щались на некоторое расстояние параллельно забою скважины (долота со скольжением). При этом движении они могут срезать выступы породы (рис. 22, б), т. е. процесс разрушения получается анало­ гичным вращательно-ударному бурению.

47

Выбор рациональных режимов шарошечного бурения представ­ ляет собой технико-экономическую задачу нахождения зоны работы

Vf, Mh

станка, где при высокой производительности обеспечивается мини­ мальная стоимость бурения. Эта зона определяется экспериментально

48

условия на забое, когда разрушенная порода недостаточно эффек­ тивно удаляется с забоя и темп роста объема разрушения сни­ жается, а в некоторых случаях на кривой наблюдается максимум. При ухудшении условий очистки забоя эффективность разрушения

т. е. скорость бурения пропорциональна осевому давлению (рис. 24). Только в породах некрепких при больших осевых давлениях может наблюдаться выполаживание кривой. Таким образом, из условий разрушения целесообразно применять максимально возможные осе­ вые давления на долото. На практике принято выбирать максималь­ ное значение осевого давления на 1 см диаметра долота, исходя из прочности его элементов. Эта величина для разных типов долот составляет: для долот типа С, СТ 400—600 кгс/см; для долот типа Т 600—800 кгс/см; для долот типа К 800—1200 кгс/см; для долот типа'ОК 1200—2000 кгс/см.

С увеличением диаметра долота оно выдерживает большие удель­ ные нагрузки. Поэтому в крепких породах эффективно применение долот большего диаметра (269, 320 мм). На эти величины осевых давлений и создаются шарошечные станки. С увеличением крепости пород рациональные значения осевых давлений увеличиваются

(рис. 25).

Скорость вращения долота определяет частоту воздействия зуб­ ков долота на забой, и с ее увеличением скорость растет (рис. 26). Однако увеличение скорости вращения имеет следующие недостатки: требует соответствующего увеличения количества воздуха для очистки забоя, так как иначе порода не успевает удаляться с забоя и эффективность процесса разрушения снижается; резко снижается стойкость опор шарошечных долот (в 3—5 раз) из-за перегрева и закли­ нивания подшипников; резко увеличиваются вибрации на станке, что делает невозможным бурение на таких режимах. Поэтому при существующей технологии шарошечного бурения рекомендуются ориентировочные значения скоростей вращения, показанные на рис.25.

При определении рациональных скоростей вращения на карьере проводится отработка трех—пяти долот на различных скоростях вращения (например, 60, 100, 150, 200 об/мин) и определяются скорость бурения, сменная производительность станка, стойкость долот, расходы на 1 м бурения по статьям «машино-смена» и «шаро­ шечные долота» и строится график (рис. 27), из которого получают рациональные значения скорости вращения шарошечных долот при минимальной стоимости бурения. Обычно они находятся в пределах (80—150) об/мин. С увеличением крепости пород скорости вращения снижаются.

Перспективы совершенствования техники и технологии шарошеч­ ного бурения скважин включают следующие направления, которые в ближайшие годы будут широко использоваться при работе на карьерах.