Вопрос №4. Станки и агрегаты ударно-вращательного бурения: назначения, конструкции, буровой инструмент.
Машины ударно-вращательного бурения предназначены для бурения скважин в породах средней крепости и крепких. Бурение этими машинами основано на комбинированном способе разрушения породы, объединяющем основные свойства ударного и вращательного бурения. При этом буровой инструмент в породу внедряется в основном под действием удара, а лучшему скалыванию породы способствует значительный крутящий момент, непрерывно прикладываемый к буровому инструменту мощным вращателем. Вследствие этого в этих режимах появляется возможность значительно уменьшить усилие подачи по сравнению с вращательным способом, что уменьшает истирание бурового инструмента. Кроме того, увеличивается скорость бурения, по сравнению с ударным способом. Машины ударно-вращательного бурения состоят из независимо работающих ударного и вращательного механизмов. Основная отличительная особенность машин ударно-вращательного действия — наличие специально сконструированного погружного ударного механизма пневмоударника, перемещаемого в скважине вместе с буровой коронкой и обеспечивающего ей внедрение в породу, в основном, за счет ударов.
В большинстве ударно-вращательных буровых машин ударные механизмы используют пневматическую энергию, а вращательные и подающие - пневматическую, электрическую или гидравлическую. Основные преимущества ударно-вращательных буровых машин сохранение энергии удара на буровой коронке независимо от глубины скважины и возможность приложения к буровому инструменту большого крутящего момента. У машин ударно-вращательного бурения, которые обычно применяют для бурения глубоких эксплуатационных и разведочных скважин, ударным механизмом служит погружной пневмоударник, которому через штанги передается крутящий момент и усилие подачи на забой.
Погружные пневмоударники вращаются вместе со ставом штанг, вынесенным вращателем, и работают на воздушно-водяной смеси, что значительно упрощает их конструкцию. Пневмоударник ПП105-2,2 (рис. 1.8) состоит из цилиндра 2, в котором перемещается ударник 3; передней головки 5. в которую вставляется буровая коронка 6, закрепленная шпонкой 4; и переходника /.
Рис. 1.8. Пневмоударник 1105-2.2
Воздухораспределение в пневмоударниках осуществляется с помощью кольцевых клапанов, как и в пневматических перфораторах, и с помощью золотников по схеме "золотник на поршне".
Схема воздухораспределения "золотник на поршне" применена в пневмоударнике ПП105-2.2 (пневмоударник для подземных горных работ, диаметр скважины 105 мм, ударная мощность 2,2 кВт). Водо-воздушная смесь, поступая в ударник через переходник / (рис. 1.8), направляется поочередно через радиальные каналы 7 и 5 в поршне-ударнике 3 в правую и левую части цилиндра 2 и заставляет поршень-ударник совершать возвратно-поступательные перемещения и наносить удары по хвостовику долота (буровой коронки) 6.
Весь отработанный воздух проходит к забою скважины, что позволяет эффективно очищать забой от буровой мелочи.
В пневмоударниках М29Т и ПП 105-2,4 с клапанными воздухорас-пределением воздух для очистки забоя скважины поступает из камеры обратного хода. При снижении усилия подачи долото отходит вперед и открывает блокировочные окна. В этот момент работа ударного механизма прекращается и происходит интенсивная продувка скважины.
Пневмоударники с индексом "П" предназначены для открытых горных работ, с индексом "ПП" - для подземных.
В качестве бурового инструмента пневмоударников применяются долота трехперые, крестовые).. Элементами долота (рис. 1.9, а) являются: хвостовик 1, корпус 2, головная часть 3. Головная часть армируется пластинками 4 твердого сплава ВК8В, BKI0KC, ВК11В и ВК15.
Наибольшее распространение для подземных работ получили до-лога К100В (рис. 1.9, 6) с тремя боковыми лезвиями и центральным опережающим, для открытых работ - Х-образные долота KI05K (рис. 1.9, в) с отстающей центральной частью.
Для изготовления корпусов долот применяют стали 40ХН,40ХН2МА. К буровому инструменту относятся также и штанги, на которые насажен пневмоударник, передающие крутящий момент от вращателя станка к долоту. Штанги - пустотелые и изготовляются из сталей марок 35ГС или 36Г2С.
