3.1.3. Експлуатація бурильних установок
Пересування бурильної установки.
Перед початком руху бурильної установки необхідно пересвідчитися в наступному:
- усі вимірювальні прилади дають нормальні покази;
- шланги і кабелі живлення відокремлені й укладені у відповідні місця;
- стріли-маніпулятори знаходяться в положенні готовності до транспортування;
- домкрати підняті;
- усі шляхи руху вільні від будь-яких перешкод;
- важіль вибору напрямку руху встановлений у бажаному положенні;
- запобіжне гальмо відключено;
- рульове керування працює нормально;
- робочі показники двигуна в умовах помірного навантаження та змінення обертів не виходять за межі припустимих.
Для початку руху слід користуватися першою передачею. Далі в процесі пересування вибирати діапазон швидкостей у відповідності з умовами руху, спостерігаючи при цьому за нормальною температурою трансмісії, яка не повинна перевищувати 900.
Важливо пам’ятати, що при русі по кривій для стріли потрібно мати більший простір у порівнянні із самою бурильною установкою, тобто стріла має більший радіус повороту. Він може бути зменшений поворотом стріли в напрямку до внутрішньої кривої.
Під час руху під ухил забороняється переводити важіль перемикання передач у нейтральне положення. Швидкість руху при цьому має бути невелика, стріла і подавальний пристрій повністю втягнуті, а останній опущений на свою опору. Рекомендується при спуску не використовувати гальма постійно – це спричиняє їхнє зношення та перегрівання.
Треба постійно стежити за стійкістю установки, пам’ятаючи про можливу небезпеку перекидання. Слід рухатися із повністю втягнутими стрілами і не повертати їх більше, ніж це дозволено.
Підготовка до роботи.
Після пересування бурильної установки необхідно перевірити:
- функціонування кнопки аварійної зупинки;
- роботу пристроїв запуску.
Потім треба забезпечити позиціонування установки всередині гірничої виробки на відстані приблизно 0,5-1 м від забою (рис.3.17) і простежити за розмотуванням кабелю.
Рис.3.17. Положення бурильної установки в
гірничій виробці під час буріння
Після цього потрібно задіяти запобіжне гальмо і переключитися на нейтральну передачу.
Перед зупинкою двигуна необхідно дати йому попрацювати декілька хвилин у режимі холостого ходу.
Перед початком буріння слід запровадити наступні заходи:
- пересвідчитися в безпечності умов буріння і нормальному положенні важелів і кнопок керування;
- очистити від бруду і приєднати шланг подачі води;
- перевірити рівень масла в гідробаку;
- переконатися у відповідності напруги в мережі електроживлення;
- перевірити силовий живильний кабель;
- запустити двигун маслостанції;
- установити домкрати;
- підняти захисний дах;
- запустити водяний насос і компресор;
- перевірити справність аварійного зупинника, температуру двигуна, тиск масла, роботу гальм, рух стріл і подавального пристрою, роботу перфоратора (удар, обертання, подавання), систему промивання (продування), стан шлангів і патрубків (наявність можливих витікань).
Процес буріння.
Процес ударно-поворотного буріння містить у собі чотири основних функціональних режими:
- удар з проникненням бурової коронки в породу;
- подача з підтриманням тісного контакту бурової коронки з породою;
- обертання (поворот) бурової коронки в нове положення перед наступним ударом;
- промивання (продування), очищення шпуру (свердловини) від бурового шламу.
Перераховані режими представлені на схемах рис.3.18.
Енергія удару, що надається поршню, передається до породи через бурові штанги і бурову коронку. Добуток енергії одиничного удару і частоти ударів називається потужністю удару. Одним із найважливіших моментів у бурінні є здатність бурильного обладнання передавати енергію удару. Існує максимальна кінетична енергія, яка може передаватися буровим обладнанням певного розміру. Вона обмежена міцнісними характеристиками обладнання й інструменту. При перевищенні цих параметрів бурового обладнання воно може швидко вийти з ладу.
Величина ударного зусилля залежить також від типу порід, в яких ведеться буріння. При бурінні м’яких порід використовують зусилля з нижньої частини робочого діапазону, твердих порід – з верхньої. Як правило, ця величина є компромісом між швидкістю проходки і довговічністю обладнання.
Призначення подачі – утримання хвостовика бурового поставу в положенні постійного контакту з перфоратором, а також бурової коронки в контакті з породою.
При збільшенні ударного впливу на породу зусилля подачі також повинно зростати. Оптимальна величина подавального зусилля визначається, крім того, типом породи, глибиною шпуру (свердловини), типорозмірами бурильного обладнання.
Гірнича порода, що схильна до розтріскування, повинна буритися при низьких значеннях зусиль удару і подавання. Оптимального значення зусилля подавання можна досягти за допомогою візуальних та акустичних ознак. Нормальна робота бурильної машини супроводжується:
- плавним переміщенням вперед перфоратора (без відскакування й ударів у люльку подавального пристрою);
- плавним обертанням бурової штанги (постійна кіль-кість обертів);
- щільним з’єднанням хвостовика (муфта не перегрі-вається, не димиться, не з’являються сині кольори мінливості);
- плавною швидкістю проходки;
- «дзвінкими» ударами (звук не має дзеленчання і не вібрує).
Збільшення зусилля подавання не веде до зростання швидкості проходки, воно тільки прискорить зношення бурової коронки. Це пояснюється тим, що коронка після удару має хоч на короткий час розвантажитися, «відпочити». При значних зусиллях притискання її до породи цього не
а |
|
б |
|
в |
|
г |
|
Рис.3.18. Основні функціональні режими
ударно-поворотного буріння
а - удар; б - подавання; в - обертання; г - промивання
відбуватиметься. Крім того, будуть спостерігатися викривлення осі шпуру (свердловини) і надлишкові згинальні деформації бурової штанги.
Надто мале зусилля подавання буде приводити до відсутності надійного контакту коронки з породою. У цьому випадку енергія удару буде повертатися буровій штанзі (замість того, щоби передаватися породі) й викликати ушкодження бурового поставу, перфоратора і подавального пристрою.
Основним призначенням обертання в ударно-поворотному бурінні є повертання бурової коронки в нове положення після кожного удару поршня. Оптимальна швидкість обертання визначається геометричною формою коронки, її розмірами, придатністю породи до буріння (з точки зору твердості, руйнування тощо), а також параметрами інших основних функцій буріння.
Низька швидкість обертання спричиняє великі втрати енергії внаслідок багаторазового повторного дроблення породи в забої і недостатньої швидкості проходки. Буровий шлам при цьому виходить назовні, здебільшого, у вигляді подрібненого порошку, а не осколків.
Навпаки, занадто висока швидкість обертання приводить до підвищеного зношення бурової коронки, оскільки руйнування породи відбувається , насамперед, за рахунок обертання, а не удару. Більш висока, в порівнянні з оптимальною, швидкість обертання є причиною надмірного затягування з’єднувальних муфт, що викликає певні труднощі під час розгвинчування.
Промивання призначено для видалення зі шпуру (свердловини) бурового шламу. Промивальна рідина потрапляє на дно шпуру (свердловини) через буровий постав і отвори в буровій коронці. Буровий шлам змішується з промивальною рідиною і евакуюється зі шпуру (свердловини) через простір між буровим поставом і стінками шпуру (свердловини).
Недостатнє промивання призводить до зниження швидкості проходки (за рахунок повторного подрібнення осколків), зменшення терміну служби бурової штанги, підвищення зношення коронки і зростання ймовірності заклинення бурових штанг.
Співвідношення між зазначеними параметрами буріння залежать від низки факторів, таких, як властивості породи, типу бурової коронки, діаметру шпуру (свердловини). Параметри буріння завжди мають бути відрегульовані у відповідності з поточними умовами буріння.
Бурильні установки, як правило, обладнані автоматичною системою протизаклинення бурильного поставу (рис.3.19). Ця система діє в ситуації, коли обертальний момент перевищує встановлене значення, наприклад, у разі появи тріщин у породі. Система буріння відстежує величину обертального моменту під час буріння (рис.3.19, а). Якщо вона перевищує встановлену межу, напрямок подачі змінюється (рис.3.19, б). Режим удару при цьому залишається ввімкненим. Коли величина обертального моменту стає менше контрольного, напрямок подачі після певної паузи відновлюється (рис.3.19, в). Одночасно ударна потужність буріння падає до половинного значення. Всі режими буріння досягають своїх нормальних значень після того, як опір породи входить у нормальні межі. Система протизаклинення може бути відрегульована у відповідності до типу гірничої породи.
Економічність і ефективність процесу буріння багато в чому залежать від того, як оператор використовує бурильну установку під час буріння. Нижче наведені деякі поради щодо раціональних прийомів буріння, що ілюструються схемами на рис.3.20:
а
б
в
Рис.3.19. Схема дії автоматичної системи протизаклинення бурильних установок
- планувати цикл буріння таким чином, щоб час буріння для кожної стріли був приблизно однаковим;
- по можливості розташовувати подавальний пристрій у полі зору оператора. Він повинен бачити бурові штанги під час буріння;
- перед початком і в процесі буріння щільно притискати буфер переднього торцю полозків подавального пристрою до породи. Для установки полозків слід використовувати циліндр висування подавального пристрою (рис.3.20, а);
- важливим етапом буріння є початкове забурювання, коли коронка може відхилятися від заданого напрямку (рис.3.20, б). Виправити цю ситуацію може тимчасове зниження параметрів буріння і достатньо довгий час забурювання. Якщо шпур (свердловина) продовжує відхилятися, напрямок полозків має бути скоректований у відповідності з напрямком шпуру (свердловини). У протилежному випадку неминучі додаткові напруження та зношення бурових штанг, перфоратора тощо;
- недостатній тиск у подавальному пристрої стає причиною малої швидкості проходки і підвищеного зношення перфоратора й бурових штанг. Надлишковий тиск приводить як до швидкого зношення, так і до відхилення шпурів (свердловин). Оптимальне значення тиску (це відноситься і до тиску удару) зручно підбирати за допомогою манометра. Звичайно, величина тиску має бути в межах 80-100 бар;
- для забезпечення достатнього промивання треба стежити, щоб промивальна рідина постійно витікала зі шпуру (свердловини) (рис. 3.20, в);
- під час буріння контурних шпурів потрібно уникати контакту вузлів стріли зі стінками виробки. Це може привести до механічних ушкоджень і недостатнього зусилля подавання;
- уникати буріння однією стрілою над іншою через небезпеку падіння уламків (рис.3.20, г);
а
б
в
Рис.3.20. Раціональні прийоми буріння
- для нормальної роботи системи гідравлічної паралельності необхідно, щоби циліндр додаткового нахилу подавального пристрою (для анкерного кріплення) був повністю втягненим (рис.3.20, д);
г
д
Рис.3.20. Раціональні прийоми буріння. Продовження
- вібрація шлангів перфоратора може означати, що діафрагма гідроакумулятора низького тиску ушкоджена або тиск заповнення гідроакумулятора невірний;
- вчасно замінювати бурові коронки. Падіння темпу проходки може означати надлишкове зношення або ушкодження коронки. Завжди рекомендується перевіряти стан коронки перед початком буріння. Заміна коронки стає необхідною коли зношення штирів досягає 1/3 їхнього діаметру (рис.3.21). Взагалі для забезпечення високого рівня продуктивності та зниження витрат на обладнання слід здійснювати заточку коронок через задані проміжки часу. Перед зняттям коронки необхідно вимкнути маслостанцію;
Рис.3.21. Схема зношення штирів бурової коронки
- при бурінні шпурів під анкерне кріплення слід повернути механізм додаткового нахилу подавального пристрою на 90º і використати обертання головки стріли для пересування від одного шпура до іншого. Для установки подавального пристрою необхідно застосовувати не підйом стріли, а циліндр висування пристрою (рис.3.22);
- при зупинці буріння (в кінці робочої зміни, на обідню перерву, для переміщення бурильної установки або з іншої
Рис.3.22. Схема буріння анкерних шпурів
причини) обов’язково слід продути повітрям перфоратор та бурильні штанги від води. Передній кінець подавального пристрою необхідно нахилити донизу для того, щоби вода могла витекти з пристрою (рис.3.23).
Можливі несправності та їхні ознаки.
Наведені у табл.3.4.
Рис.3.23. Злив води з подавального пристрою
при зупинці процесу буріння
Таблиця 3.4