3 Буровые машины

Буровые машины в строительстве применяют для образования отверстий в грунте, называемых шпурами при диаметре до 80 мм, скважинами при диаметре 250— 300 мм и ямами при диаметре до 2 м. В горном деле в шпуры и скважины закладывают взрывчатые вещества при разрыхлении мерзлых и скальных грунтов. В строительстве шпуры служат в качестве технологических отверстий в бетоне, а скважины — для установки свай, опор дорожных знаков, опор энергомагистралей и линий связи. Ямы больших диаметров предназначены для установки мачт линий электропередач или для установки блоков колодезных облицовок.

Станок ударно-канатного бурения (рис. 4 а) производит бурение посредством долота, закрепленного в ударной штанге, которая связана с канатным замком. Подъемный канат, огибая верхний блок мачты, балансирный ролик и направляющий блок, навивается на барабан лебедки. При включении барабана рабочий инструмент поднимается из скважины, а в процессе работы постепенно опускается, преодолевая силу затяжки тормоза. Балансирный ролик посредством балансира и шатуна фиксируется в определенном положении. При вращении кривошипа балансирный ролик совершает качательное движение. При движении балансирного ролика вниз долото со штангой поднимается вверх, а при подъеме — штанга падает вниз и внедряет долото в грунт. В процессе работы долото совершает поворотные движения благодаря свойству стального каната раскручиваться под нагрузкой-и скручиваться после снятия нагрузки. Грунт из Скважины периодически удаляется желонкой, представляющей собой трубу с обратным клапаном в нижней части. Вследствие низкой производительности станки ударно-канатного бурения применяются редко.

Рисунок 4 – станки ударно-канатного и вращательного типа

Станок ударно-вращательного действия (рис. 4 б) сочетает в себе механизмы, позволяющие рабочему инструменту одновременно выполнять два движения - ударное и вращательное. Вращательное движение передается от электродвигателя, а ударное - от пневмоударника. Станок предназначен для бурения скважин диаметром 100 - 105 мм и глубиной до 30 м. В этом станке электродвигатель, пневмоударник, буровые штанги, а также пусковая аппаратура, состоящая из магнитного пускателя и воздушного крана, смонтированы на станине. Станину изготовляют из двух параллельных труб диаметром 50 мм, жестко скрепленных между собой. В нижней части станины расположены регулировочные винты, обеспечивающие установку станка в вертикальной плоскости, а в верхней — укреплен блок ручной лебедки, посредством которой по трубам передвигаются салазки с механизмом вращения. Устойчивое состояние станка обеспечивается противовесом, а правильное направление ударника — хомутом. Электродвигатель вместе с планетарным редуктором обеспечивают частоту вращения ударника в пределах 22-25 об/мин. Электроэнергия к двигателю подается по кабелю; сжатый воздух к пневмоударнику поступает по буровым штангам через сальник, к которому присоединяется гибкий шланг 6 от воздухопровода. Пыль из скважины отводится по стальной трубе.

Бурильная машина, смонтированная на шасси грузового автомобиля (рис.5 а), состоит из рабочего оборудования, системы привода и управления. Рабочим органом машины является бур, состоящий из штанги на нижнем конце которой укреплены две или более копающие лопасти с рыхлящим наконечником. Режущие кромки лопастей и наконечника наплавлены износостойкими сплавами. Во время работы одновременно с вращением штанга совершает осевое движение вниз с помощью гидроцилиндра. При подъеме штанги вверх разрыхленный грунт разбрасывается лопастями в стороны. За 3—5 приемов выкапывается яма глубиной 1,5— 1,8 м. Для копания ям различных диаметров машина снабжена сменными копающими лопастями. Движение на штангу от коробки отбора мощности передается посредством карданного вала, промежуточной передачи и редуктора вращения штанги.

Рисунок 5 – Бурильная машина

а — рабочее оборудование на базе грузового автомобиля; б — кинематическая схема привода рабочего оборудования на базе КрАЗ-257

Станки термического бурения представляют собой самоходные гусеничные установки, рабочим органом которых являются огнеструйные горелки. Установка состоит из горелки, вентилятора, системы питания и подъемной лебедки, обеспечивающей опускание горелки канатом по мере разработки скважины. В процессе работы термобур вращается в муфте с частотой вращения от 2 до 30 об/мин. Термический способ бурения основан на том, что при высокой температуре горные породы разрушаются. В горелку по гибкому шлангу одновременно подается топливо (керосин, бензин) из сосуда, кислород из баллона и вода из бака. Топливо распыляется форсункой и сгорает в камере сгорания в чистом кислороде, при этом температура повышается до 3500 °С, а давление до 0,8—1 МПа (8—10 кгс/см2). Образовавшиеся в результате сгорания газы вырываются из отверстий сопла со скоростью 1800—2000 м/с и ударяются в забой, разрушая грунт. Температура на поверхности грунта достигает 1500—1800 °С. Вода, подаваемая в рубашку для охлаждения горелки, через радиальные отверстия выходит в скважину и испаряется. Образующаяся парогазовая смесь со скоростью 20—30 м/с выходит из скважины и выносит вместе с собой разрушенную породу. Частицы грунта отводятся от скважины направленным потоком воздуха, создаваемого вентилятором. Такие установки применяются для бурения скважин глубиной 15—20 м, диаметром 0,25—0,3 м. Скорость проходки скважин в твердых грунтах не превышает 2—11 м/ч.