Техническая характеристика буровых станков с погружными пневмоударниками

Показатели	Станки
	СБУ-125	СБУ-160	СБУ-200
Диаметр скважины, мм Глубина бурения, м Угол наклона скважины, градус Максимальное осевое давление, кН Частота вращения бурового става, об/мин Тип пневмоударника Число ударов пневмоударника в минуту Суммарный расход воздуха, м3/мин Масса станка, т Коэффициент крепости буримых пород	105, 125 22 15—104 13 27, 40, 80 МП-7 1650 8 4,6 10—16	155 19 60—90 24 25, 50 МП-7 М-1900УК 2500 13 29 12—20	200 22 90 50 0—55 П-200 - 20 45 12—20

1700—2200 в минуту. С увеличением крепости пород и диаметра скважин скорость вращения бурового става уменьшается.

Норильским горно-металлургическим комбинатом на базе стан­ка НБС-2 (СБУ-160) создан двухшпиндельный буровой станок НБС-5, обеспечивающий одновременное бурение двух рядом распо­ложенных скважин диаметром 155—165 мм. При взрыве такие скважины работают как одна скважина большого диаметра. При­менение двухшпиндельного бурения на Норильском комбинате по­зволило улучшить показатели буровых работ.

Перспективным для бурения скважин диаметром 150 мм и боль­ше является испытываемый в настоящее время комбинированный способ, соединяющий пневмоударное и шарошечное бурение.

К достоинствам станков с погружными пневмоударниками от­носятся: возможность бурения вертикальных, горизонтальных и наклонных скважин; относительная простота конструкции станков; возможность автоматизации управления процессом бурения; воз­можность многошпиндельного бурения скважин.

Таблица П.5

Скорость бурения пневмоударниками и стойкость коронок (по И. М. Кузнецову)

Коэффициент крепости буримых пород	Характеристика пород	Пробурено скважин на одну заточку, м	Механическая скорость бурения, мм/мин
12—16 12—14 6—12 6—10	Весьма абразивные Слабоабразивные Абразивные сложного строения То же	4,7 50 14,8 15,9	50 100 70 85

Недостатки — низкая стойкость коронок и резкое снижение производительности при бурении глубоких скважин в обводненных породах.

Огневое бурение скважин

При механических способах бурения скважин с увеличением крепости и абразивности горных пород скорость бурения уменьшается и более быстро изнашивается породоразрушающий инстру­мент. В результате этого стоимость бурения скважин резко увеличивается. При огневом бурении порода разрушается газовыми струями, образующимися в результате сгорания жидкого горючего с окислителем; скорость бурения с увеличением крепости пород обычно повышается. Поэтому огневое бурение скважин применяют в крепких и весьма крепких горных породах, имеющих кварцевую основу. Им производят до 2% общего объема буровых работ. Про­ производительность станков огневого бурения в крепчайших породах и 5—10 раз выше по сравнению с ударно-канатными станками.

Сущность огневого бурения скважин заключается в следующем. Высокотемпературная газовая струя, выбрасываемая из реактив­ной горелки со сверхзвуковой скоростью, быстро прогревает тон­кий слой породы в забое скважины. В результате разности терми­ческих напряжений, возникающих в соседних слоях породы из-за неравномерности ее нагревания, а также значительных напряже­ний в среде, вызванных неравномерностью расширения отдельных кристаллов, происходит растрескивание породы. Разрушенная по­рода струей газов и пара выносится из скважины.

Наиболее интенсивно разрушаются при огневом бурении крепкие монолитные породы, имеющие в своем составе много кварца (кварциты, граниты, песчаники и др.). В сильнотрещиноватых породах огневое бурение малоэффективно, так как проникновение газовых потоков в трещины значительно повышает теплопровод­ность породного массива. Также плохо поддаются огневому буре­нию слабые породы, имеющие большую упругую деформацию, за­трудняющую создание разрушающих напряжений в массиве.

В настоящее время на карьерах СССР применяют два типа станков огневого бурения: СБО-1 и СБО-2, работающие на керо­сине и окислителе-кислороде и приспособленные для бурения вер­тикальных скважин глубиной до 20 м (табл. П.6).

Затраты на кислород достигают 30—50% общих затрат на бу­рение скважин. Поэтому замена кислорода сжатым воздухом яв­ляется основным направлением дальнейшего совершенствования огневого бурения скважин.

Рабочий орган станка огневого бурения состоит из реактивной горелки, буровой штанги и подводящего устройства.

Конструкция горелки показана на рис. II.9. Через форсунку f смесь распыленного керосина и газообразного кислорода посту­пает в камеру сгорания 2. Образовавшиеся внутри камеры сгора­ния газообразные продукты выбрасываются со скоростью 1800—

Показатели	Станки
	СБО-1 (СБО-1Б)	СБО-2 (СБО-160/20)
Диаметр скважины, мм Максимальный диаметр расширенной скважины, мм Глубина бурения, м Частота вращения горелки, об/мин Рабочая скорость подъема и опускания горелки, м/ч Наружный диаметр горелки, мм Установленная мощность электродвигателей, кВт Скорость передвижения станка, км/ч Средний расход рабочих компонентов: кислорода, м3/ч керосина, кг/ч воды, м3/ч Масса станка, т, Коэффициент крепости буримых пород	250 400 19 6—30,4 1,9—14,4 145 80 0,6 240 125 3,6 40 16—20	200 500 20 3,8-38 3,9—39 135 111 0,6 350 150 3,5 43 16—20

2000 м/с через сопло 3 в виде огненных струй. Обычно применяют горелки с тремя эксцентрично расположенными соплами. Темпера­тура газов в камере сгорания достигает 2500—3500 °С. Для охлаж­дения горелки в корпусе ее имеются каналы 4, в которые посту­пает вода, выходящая наружу через отверстия 5.

Горелка при помощи переходника 6 соединяется с буровой штангой из толстостенной цельнотянутой трубы. Внутри штанги размещены трубопроводы для подвода к горелке кислорода, керо­сина и воды.

Во время бурения горелка вместе со штангой непрерывно вра­щается (10—20 об/мин) и выбрасываемые из сопел горелки струи периодически нагревают различные участки породы в забое сква­жины. При малой частоте вращения горелки порода в забое сква­жины начинает плавиться и процесс бурения нарушается. Расстоя­ние от среза сопла горелки до забоя скважины регулируется авто­матически и в зависимости от свойств буримых пород изменяется в пределах 60—150 мм.

Кислород к станку огневого бурения 1 (рис. 11.10) подается по шлангам 2 высокого давления от передвижных кислородных реци­пиентов 3 или передвижных цистерн с жидким кислородом, гази­фицируемым перед подачей к станку. Керосин подвозят автоци­стернами, из которых его перекачивают в расходный бак, установ­ленный в кузове станка. Вода поступает к станку по шлангу из передвижного резервуара 4.

Особенностью огневого способа бурения является возможность расширения скважины (для размещения заряда ВВ) при замедле-

нии скорости подачи рабочего органа в скважину. Однако опыт применения огневого бурения на карьерах показал, что такой спо­соб расширения скважины нерационален. Значительно больший эффект достигается при бурении скважин минимального диаметра па полную глубину при максимальной скорости бурения и после­дующем разбуривании нижней части скважины (табл. П.7).

В настоящее время в карьере ЮГОКа, широко применяющем огневое бурение в крепких породах, скважины бурят следующим образом. Вначале пробуривают скважину диаметром 180—200 мм при максимальной скорости бурения (в зависимости от типа по­род) 6—12 м/ч. Затем на проектной глубине скважины делают вруб, выдерживая рабочий орган над забоем скважины в течение 5—10 мин. После этого разбуривают нижнюю часть скважины до диаметра 350—450 мм путем перемещения рабочего органа снизу вверх со скоростью 10—16 м/ч. При этом, несмотря на уменьшение

Таблица II.7

Рациональные скорости бурения и разбуривания (по Н. И, Ляхову)

Породы	Коэффициент крепости по М. М. Про-тодьяконову	Ско­рость буре­ния, м/ч	Скорость разбури­вания, м/ч	Диаметр расширен­ной сква­жины, мм
Магнетитовые роговики монолитные Гематито-магнетитовые роговики тонко­полосчатые со слабой трещиноватостью Магнетитовые и гематито-магнетитовые роговики средней и выше средней трещиноватости Магнетито-карбонатные роговики силь­нотрещиноватые Карбонатно-силикатно-магнетитовые ро­говики трещиноватые с прослойками сланца	18-20 18—20 18 16 16	12 10 8 6 4	13 13 13 14 15	395 364 314 280 247

средней скорости бурения по сравнению со скоростью бурения скважин малого диаметра, стоимость обуривания 1 м³ горных по­род в результате расширения сетки скважин снизилась более чем в три раза.

К достоинствам огневого способа бурения скважин относятся: высокая производительность бурения в крепких и весьма крепких горных породах, отсутствие разрушающего инструмента, возмож­ность расширения скважин, возможность автоматизации управле­ния процессом бурения.

Недостатками огневого бурения скважин являются большая энергоемкость, сложность оборудования, возможность использова­ния только в определенных породах.