Глава 3

скоростью (на порядок и более меньшей, чем при ударном бурении) и порода разрушается за счет статического раздавливания, как и при резании. При перекатывании шарошки по забою под действием значительных осевых усилий ее штыри 1 последовательно вдавливаются в по­роду и на ее поверхности образуются лунки выкола (рис. 3.1, б). Под штырем в лунке образу­ется ядро из мелко раздробленной и спрессованной породы 2, в результате чего глубина выко­ла h практически всегда больше глубины внедрения штыря h_b.

Рис. 3.1. Способы бурения: а - вращательный; б - штыревыми шарошками; в - ударный; г - вращательно-ударный; д - ударно-вращательный; Р_ос - статическое осе­вое усилие; Р_ул - ударный импульс; М_кр - кру­тящий момент; h ~ глубина внедрения инстру­ мента; со - угловая скорость вращения шарошки

Параметры расстановки штырей на поверхности шарошки выбирают так, чтобы проис­ходило сплошное разрушение породы по поверхности забоя. Шарошечное бурение дает воз­можность бурить более крепкие породы (с/>8) вращательным способом. Однако шарошечные буровые станки пока не получили широкого распространения на подземных горных работах.

Ударное (ударно-поворотное) бурение производится клиновым буровым инструментом. Под действием ударного импульса лезвие буровой коронки внедряется в породу, образуя ради­альные канавки (рис. 3.1, в). Секторы породы между канавками разрушаются за счет скалы­вающих напряжений. Перед ударом буровой инструмент незначительным осевым усилием по­дачи прижимается к груди забоя, а поворот бурового инструмента на некоторый угол (15...20°) после каждого удара для разрушения всей площади забоя шпура или скважины осуществляется крутящим моментом.

Кратковременная и значительная динамическая нагрузка на буровую коронку создает большие удельные нагрузки в месте контакта лезвия коронки с породой, что дает возможность бурить крепкие и абразивные породы. Существенным недостатком этого метода бурения явля-

103

Глава 3

ется относительно низкая производительность из-за цикличности воздействия бурового инст­румента на разрушаемую породу.

Вращательно-ударный способ бурения является комбинированным, сочетающим реза­ние с одновременным приложением к буровому инструменту ударной нагрузки. При враща-тельно-ударном бурении непрерывно вращающаяся буровая коронка, лезвия которой имеют форму асимметричного клина, внедряется в породу под действием значительного осевого уси­лия и ударного импульса (рис. 3.1, г). Ударная нагрузка способствует более эффективному вне­дрению режущей кромки коронки в породу, а значительный постоянно действующий крутящий момент производит скалывание основного объема породы передней гранью буровой коронки. В бурильных головках вращательно-ударного действия мощность вращателя значительно пре­вышает мощность ударного механизма (Nb>N_y). Наиболее эффективно вращательно-ударный способ бурения может быть применен в породах с/= 6-1-12.

При ударно-вращательном способе бурения на коронку действуют аналогичные силы, что и в выше описанном, но соотношение их принципиально другое. При этом способе бурения внедрение лезвия в породу и разрушение ее основного объема происходит за счет ударного им­пульса; постоянный крутящий момент вращает буровую коронку и зачищает грудь забоя от гребешков породы, остающихся между соседними лунками выкола, а постоянное, относитель­но небольшое осевое усилие только прижимает буровой инструмент к забою (рис. 3.1, д).

Ударно-вращательное бурение применяют в крепких породах с/= 124-18, но в весьма крепких и абразивных породах происходит интенсивное истирание лезвий буровой коронки.

3.2. Горные сверла

Горные сверла применяются для бурения шпуров и скважин вращательным способом по углю и горным породам с/<8. Горные сверла можно классифицировать по следующем признакам: по роду применяемой энергии - на электрические, пневматические и гидравлические; по способу подачи бурового инструмента на забой - на сверла с ручной и механи­ческой подачей.

Ручные сверла предназначены для бурения шпуров диаметром до 50 мм и глубиной до 3 м по углю и мягким породам (f< 3).

Ручное электросверло СЭР-19М (рис. 3.2) состоит из асинхронного электродвигателя / и двухступенчатого редуктора 6. Управление сверлом осуществляется с помощью выключателя 4 и вмонтированной в рукоятку 7 клавиши. Двигатель охлаждается вентилятором 2, смонтиро­ванным на валу ротора двигателя, а поверхность корпуса сверла сделана ребристой. Вентиля­тор закрыт затыльной крышкой 3 с окнами для всасывания воздуха. Для обеспечения безопас­ной работы сверла затыльная крышка сверла 3 и рукоятки 7 сверла покрываются слоем диэлек­трического материала. В передней части сверла в корпусе редуктора имеется шпиндель 5, в ко­торый вставляется хвостовик буровой штанги.

Запитываются электросверла от трехфазной сети напряжением 127 В, а в цепи дистан­ционного управления - 36 В.

Отечественная промышленность выпускает ручные электросверла, аналогичные по кон­структивной схеме, описанной выше, и отличаются они лишь электрическими параметрами двигателя и кинематической схемой редуктора.

104