Классификация способов бурения. Ударный способ бурения: особенности станков, буров, технологий.

В зависимости от геологических и гид­рогеологических условий выработок и их глубины применяют те или иные спо­собы бурения, которые можно подразделить на две основные группы.

К первой группе относятся ударный (ударно-канатный), ударно-вращатель­ный, вращательный, а также вибрацион­ный способы бурения, при которых по­роду разрушают механически, воздейст­вуя на нее породоразрушающими инстру­ментами.

Ко второй группе относятся термиче­ский, взрывной,гидравлический и элект­рогидравлический способы, при которых для бурения используются физико-хими­ческие методы разрушения горных пород.

Ударный (ударно-канатный) способ заключается в том, что буровой снаряд массой 1000...3000 кг падает с опреде­ленной высоты в забой скважины и раз­рушает породу благодаря развивающей­ся при его падении живой силе удара. После каждого удара буровой снаряд поворачивается на некоторый угол, вследствие чего создаются условия для равномерного разрушения всей площади забоя скважины. Во время бурения в

скважину периодически подают воду и образовавшийся шлам вычерпывают же­лонкой.

Станками ударно-канатного бурения бурят скважины в неоднородных и разно-прочных грунтах диаметром до 400 мм и глубиной до 50 м. Из-за сравнительно невысокой производительности станки ударно-канатного бурения вытесняются более производительными станками удар­но-вращательного и вращательного буре­ния.

Принцип ударного бурения использо­ван в пневматических бурильных молот­ках (ручных и колонковых перфорато­рах), которые широко применяются для бурения шпуров диаметром 32...40 и 50...75 мм в полускальных и скальных грунтах.

Ударно-канатные буровые станки (БУ-20-2м, БУ-20-2у, БС-1м) используют только в разнородных и разнопрочных грунтах, а также для бурения разведоч­ных скважин при диаметре их 150... ...350 мм и глубине до 50 м. Из-за отсутст­вия резервов увеличения мощности и производительности эти станки для бу­рения взрывных скважин в однородных грунтах не применяются.

68.

Вращательный способ бурения; особенности станков, буров, технологий.

Вращательное бурение заключается в том, что буровой снаряд из штанг шнеко-вого типа с резцовой коронкой, прижа­тый к забою скважины за счет массы стан­ка, получает вращение.от двигателя стан­ка. Резцы коронки при вращении в забое скважины срезают породу, которая в виде мелочи непрерывно удаляется из скважины спиральными витками штанг.

Вращательное бурение скважин осу­ществляется в основном станками шне-кового бурения, а в отдельных случаях, для бурения разведочных скважин в осо­бо вязких абразивных грунтах (для по­лучения керна),— станками алмазного и дробового бурения.

Преимущества вращательного буре­ния — достаточно высокая скорость бу­рения в плотных и полускальных грун­тах и непрерывность процесса, воз­можность бурения как вертикальных, так и наклонных скважин.

Для вращательного бурения скважин применяют самоходные бурильные и бу-рильно-крановые установки (рис. IV. 1, е). Бурильный инструмент входит в толщу породы вращательно-поступательным движением по направлению своей оси. Различают два способа вращательного бурения: колонковый и роторный. В станках колонкового и роторного буре­ния для очистки скважины и охлаждения бурового инструмента применяют гли­нистый раствор. Циркулируя в скважи­не, раствор проникает в буримую породу, что предотвращает обрушение стенок скважины, не имеющих обсадных труб.

При колонковом способе в нижней части бурового снаряда уста­навливают колонковую трубу, которую при помощи переходников соединяют с кольцевой коронкой, армированной рез­цами из твердых сплавов или алмазами (рис. IV. 1, ж, 38, 39). Сначала выбури­вают кольцевой забой, а остающийся не­тронутым столбик породы (керн) входит в колонковую трубу, вместе с которой его извлекают на поверхность. Иногда при колонковом бурении вместо армирован­ных применяют дробовые коронки (рис. IV. 1, ж, 40). В этом случае для разру­шения породы в забой скважины насы­пают чугунную или стальную дробь.

При роторном способе бу­рильные трубы вращает специальный вращатель-ротор, устанавливаемый не­посредственно над устьем скважины. Ротор имеет отверстие, через которое

пропущена ведущая штанга квадратного сечения. Для разрушения крепких пород при роторном бурении чаще всего приме­няют шарошечные (рис. IV. 1, ж, 41) и уступчатые долота (рис. IV. 1, ж, 43), которые разрабатывают грунт по всей площади забоя скважины. Шарошечные долота позволяют достичь высоких удельных давлений на забой, что повы­шает производительность и позволяет разрушать скальные породы.

69.