2.5. Бурение скважин погружными пневмоудар никами

Этот способ бурения вертикальных и наклонных скважин применяется на карьерах небольшой и средней производственной мощности в основном при разработке крупноблочных трудновзрываемых пород. Простота конструкции и обслуживания, не­большая масса и высокая маневренность создают предпосылки для широкого применения буровых станков с погружными пневмоударниками на открытых горных работах.

Техническая характеристика станков с погружными пневмоударниками для бурения скважин диаметром 105—125 мм и глубиной 22 м, приведена ниже. Для этих станков используются сле­дующие типы пневмоударников: М-1900УК» П-105 и ГЫ25. Из­вестны зарубежные станки для бурения погружными пневмоударниками скважин диаметром до 850 мм.

Все станки самоходные на пневмоколесном и гусеничном ходу.

Государственным стандартом установлены три типоразмера станков пневмоударного бурения: СБУ-125, СБУ-160 и СБУ-200. Станки СБУ-160 и СБУ-200 должны иметь собственную компрес­сорную установку, а подача сжатого воздуха к станку СБУ-125 предусмотрена от передвижного компрессора. Для обеспечения нормальных санитарно-гигиенических условий труда пневмоударники на станках работают на воздушно-водяной смеси или для очистки запыленного воздуха на станках устанавливаются тка­невые рукавные фильтры.

Буровой станок 1СБУ-125, разработанный НИПИгормашем, представляет собой самоходную установку на гусеничном ходу с кабиной для бурильщика (рис. 2.10). Сменная производитель-

ность станка в породах с f = 10-12 достигает 26 м. В качестве рабочего органа станков применяются погружные пневмоударники с бесклапанным (рис. 2.11) и клапанным (рис, 2.12) воздухораспределением. Техническая характеристика погружных пневмо­ударников приведена в табл. 2.2.

Поршень-ударник в пневмоударнике совершает поступательно-возвратные движения под действием давления сжатой воздушно-водяной смеси и наносит удары по хвостовику долота с частотой 1500 ударов в минуту и более.

В качестве породоразрушающего инструмента при пневмоударном бурении применяют долота трехперые с опережающим лез­вием и крестовые (рис. 2.13, а), армированные стандартными пла­стинками твердого сплава ВК-ПВ, ВК-15.

В настоящее время в СССР и за рубежом создаются погружные пневмоударники с тяжелыми и длинными поршнями-ударниками с частотой до 1000 ударов в минуту с большой энергией единич­ного удара (15—25 Дж на 1 см диаметра долота). Эти пневмо­ударники эффективно бурят породы при использовании долот, армированных цилиндрическими вставками твердого сплава со сферической рабочей поверхностью (рис. 2.13, б), которые выдер­живают повышенные энергии единичного удара. Создаются за рубежом и в СССР погружные пневмоударники, работающие на повышенном давлении сжатого воздуха до 1,8 МПа. При этом используются дополнительные компрессоры, повышающие дав­ление воздуха от 0,5 до 1,8 МПа. Экспериментальные работы по­казали, что при этом наблюдается пропорциональный давлению воздуха рост чистой скорости бурения. Применение таких станков и пневмоударников будет эффективно при высококачественном буровом инструменте.

Механизм и закономерности разрушения породы при буре­нии погружными пневмоударниками те же, что и при работе бурильных молотков, но имеют некоторые отличия в связи с особенностями их конструк­ции. В связи с тем, что энергия удара пневмоударника на еди­ницу длины лезвия в среднем в 2 раза ниже, чем у буриль­ного молотка, объем разру­шения также существенно ниже, поэтому долота пневмоударни­ков больше изнашиваются на единицу длины пробуренной скважины. Для увеличения энергии удара на лезвие и, следовательно, скорости буре­ния, разница между диамет­рами цилиндра и долота пне­вмоударника должна быть ми­нимальной. Геометрические раз­меры поршня-ударника и до­лота выбираются примерно одинаковой длины, а форма — по возможности цилиндричес­кой с плавными переходами, что обеспечивает большую эффек­тивность разрушения породы.

С увеличением осевого уси­лия улучшаются условия пе­редачи энергии и эффектив­ность разрушения породы. Большие осевые усилия в то же время приводят к увеличению абразивного износа лезвий.

Кроме того, с увеличением осевого усилия возрастают сила трения долота о породу и потери энергии удара в шпоноч­ном узле соединения долота с цилиндром пневмоударника. Поэ­тому изменение скорости бурения с увеличением осевого усилия для пневмоударников со шпоночным соединением долота имеет максимум.

В пневмоударниках со шлицевыми соединениями до­лота, а также с круглыми шпонками такого уменьшения скорости бурения при увеличении осевого усилия не наблюдается. Реко­мендуется с увеличением коэффициента крепости пород с 4 до 16 для погружных пневмоударников типа М-32К и М-48 увеличивать

осевое усилие р_ос с 1 до 4 кН, частоту вращения я снижать со 120 до 45 мин ^-1, а давление воздуха р увеличивать с 0,4 до 0,7 МПа (рис. 2.14).