книги из ГПНТБ / Эстеров, Я. Х. Буровзрывные работы на транспортном строительстве учебник

Подвижная (промежуточная) каретка служит для подъема и раз­ борки става при бурении.

Каретка подвешивается на канате и перемещается по специальным направляющим мачты. Штанга на винтовой резьбе соединяется с введен­ ным в каретку вертлюгом, вращающимся на подшипниках.

Вращатель, установленный на мачте, является основным узлом ра­ бочего органа станка и служит для вращения бурового става, подачи его на забой и подъема при заклинивании инструмента в скважине.

Подача става на забой осуществляется двумя пневмоцилиндрами. Ход штоков цилиндров подачи (ход перехвата) 600 мм. В режиме бурения с давлением и бурения с противодавлением усилие подачи можно менять в пределах от нуля до 2400 кгс путем изменения давле­

ния сжатого воздуха в цилиндрах подачи.

Электродвигатель вращателя позволяет получать две скорости вра­ щения бурового става: для забуривания и бурения.

Буровой став содержит три штанги диаметром 114 мм, соединенные на конусной резьбе, и переходник длиной 1 м, в который ввинчивается пневмоударник. Переходник служит разбурником при обратном ходе става штанг.

Движением рукоятки автомата-распределителя достигается выпол­ нение следующих процессов: спуск става, бурение с давлением, буре­ ние с противодавлением, подъем става, включение патрона для спуско­ подъемных операций при помощи лебедки, зажим става неподвижным патроном для свинчивания бурового инструмента и затяжки стыков штанг.

Спуск отава и бурение происходят при подъеме подвижного патрона до верхнего положения и упора (нажима), в шток верхнего концевого датчика-выключателя.

Система пылеподавления включает бак, эжектор, насосную уста­ новку и шланги.'

Гидросистема станка включает лопастный насос, опорные домк­ раты, домкрат мачты, гидрозамки, гидроключ, маслопроводы и панель с органами дистанционного управления и контрольной гидроаппара­ турой. Эта система служит для установки рабочего органа в рабочее и транспортное положение, для горизонтирования — приведения станка в горизонтальное положение, подъема, опускания и разборки става штанг.

Электросистема станка состоит из девяти электродвигателей (уста­ новленных у компрессоров, водяного и масляного насосов, вентиля­ тора, вращателя, лебедки и гусениц), а также гибкого четырехжильного кабеля для подключения напряжения, пусковой аппаратуры, аппара­ туры защиты двигателей и компрессоров и внутренней электропроводки.

Рабочий инструмент для станков пневмоударного бурения можно разделить на исполнительный (пневмоударники), породоразрушающий (коронки) и вспомогательный (штанги, забурники, переходники).

П н е в м о у д а р н и к и выпускают различных типов. Пневмо­ ударник МП-3 применяют для бурения скважин диаметром 105 мм. Для проходки скважин диаметром 155 мм применяют пневмоударник М-32К. - _ .

40

Рис. 18. Схема бесклапанного пневмоударника П-125:

Существенными недостатками указанных пневмоударников явля­ ются: неблагоприятное соотношение масс ударников в них и масс до­ лот (не превышающее 0,6); клапанная система пропуска воздуха в ра­ бочие камеры; отсутствие центрального выпуска воздуха на забой скважины; шпоночное соединение ударника с коронкой.

Клапаны в ударниках быстро изнашиваются и ухудшают их работу, а соединительная шпонка часто заклинивает инструмент. Боковой выпуск воздуха из пневмоударника приводит к заклиниванию его при проходке сильноразрушенных и мягких прослоев, к плохой очистке забоя скважины и потере скорости бурения, а также затрудняет буре­ ние обводненных скважин.

Эффективное использование энергии удара достигается при отно­ шении масс ударника (движущей части исполнительного инструмента) и долота, близком к единице.

Кроме того, для разных пород различна эффективная структура энергии удара (соотношение скорости и массы собственно ударника).

В настоящее время промышленностью выпускаются пневмоударни­

41

Рис. 19. Бесшпоночное соединение коронки К-125 с пневмоударником П-125:

1 — шарики подшипника ка­

статки устранены. Соотношение масс ударника и коронки в них

ный выхлоп на забой скважины через каналы в коронке, улучшающий

Стойкость коронок К-125 с иксообразным расположением лезвий при работе на пневмоударниках П-125 в 2 раза и более превосходит стой­ кость серийных трехперых коронок с опережающим лезвием.

Техническая характеристика пневмоударников приведена в табл.-6. Пневмоударник П-125 (рис. 18) имеет беззолотниковую систему воздухораспределения с центральным подводом (воздушно-водяной Смеси) в рабочие камеры цилиндра и с центральным выхлопом его на

забой скважины через буровую коронку.

Корпус пневмоударника имеет форму цилиндра, внутри которого боек под действием поступающего сжатого воздуха совершает возврат­ но-поступательное движение.

Управление подачей сжатого воздуха в рабочие камеры цилиндра и выхлопом из них осуществляется движущимся ударником и распре­ делительным штоком. Ударник, совершая движение внутри цилиндра, наносит удары по хвостовику коронки, которым разрушается порода

взабое скважины.

Впневмоударниках типа МП-3 крутящий момент передается коронке через поперечную шпонку, которая также удерживает коронку от вы­ падания.

Рис. 20. Буровые коронки для пневмоударного бурения:

а — трехперая с опережающим лезвием; б — четырехперая иксообразная; / — лезвие; 2 — пластинки твердого сплава; 3 — корпус; 4 — паз для крепежной чеки; 5 — винтовая соедини­ тельная канавка (паз); 6 — центральный (выхлопной) канал

42

Рис. 21. Штанга для бурового станка СБМК.-5:

/ — ниппель; • 2 — стальная труба; 3 — муфта

В пневмоударниках типа П-125 соединение с коронкой осуществлено через подшипник качения: внешней обоймой для шариков служит пе­ редняя часть корпуса 7 (рис. 19), внутренней — втулка 4, в которой крепится хвостовик коронки 8. Это повышает надежность, прочность,

Ш т а н г и для буровых станков СБМК-5 и БМК-4 (рис. 21) имеют ниппель 1 и муфту 3 с ленточной резьбой, приваренные к стальной трубе 2 диаметром 89 мм. Длина штанг 960 мм. Для станков 1СБУ-125 штанги длиной 2500 мм изготовляют из труб диаметром 89 мм, для установок «Урал-64» штанги длиной 6000 мм изготовляют из цельнотянутых труб диаметром 114мм.

§10. БУРОВЫЕ МАШИНЫ И СТАНКИ ДЛЯ ВРАЩАТЕЛЬНОГО БУРЕНИЯ

Буровая машина БТС-60 предназначена для бурения вертикальных шпуров в сезонномерзлых грунтах. Ходовой и энергетической базой машины (рис. 22) является трактор Т-74. На нем установлены генера­ тор 5, направляющие стрелы 10 с каретками 1, редукторы 2 привода муфтовых вращателей 6, лебедки подъема 8 (левая и правая), элект­ рооборудование, противовесы 3 и направляющие воронки 4. Буровые штанги вставляют хвостовиком в муфты вращателей и укрепляют в них шплинтом.

Привод генератора осуществляется от вала отбора мощности трак­ тора через муфту и повышающий редуктор.

43

Схема действия машины сле­ дующая: генератор питает то­ ком два электродвигателя 9, ко­ торые передают вращение буро­ вой штанге с резцом через двух­ скоростной редуктор. Углубле­ ние вращающегося инструмента в шпуре происходит под тяже­ стью электродвигателя и редук­ тора, являющихся вместе с муф­ товым вращателем рабочим ор­ ганом машины. Осевое усилие штанги, создаваемое массой электродвигателя и редуктора, составляет около 300 кгс.

Электродвигатель и редуктор

двигатель мощностью 1,7 кВт. Электродвигатели лебедок подъема по­ лучают питание также от генератора, который вместе с редуктором прикрыт металлическим кожухом.

Вал отбора мощности имеет муфту включения, управляют которой из кабины трактора. Скорость вращения буровой штанги изменяют рукояткой 7 перемены передач, помещенной на редукторе.

Из транспортного положения в рабочее и обратно машину перево­ дят при помощи лебедок подъема и опускания редукторов с вращателя­ ми. Управляют лебедками с выносного пульта.

Направляющая воронка для буровой штанги имеет отверстие, сов­ мещенное с осью вращателя при всех его фиксируемых положениях. Поворот направляющей воронки строго согласуется с поворотом редук­ тора и вращателя.

Техническая характеристика машины БТС-60 приведена ниже.

Наличие генератора и четырех двигателей усложняет эксплуата­ цию машины БТС-60. Ее недостатком является также неполное (сезон­ ное) использование в течение года.

Минтрансстрой запланировал выпуск в 1974 г. машин БТСМ для бурения шпуров глубиной до 2,5 м в мерзлых грунтах. Привод двух рабочих органов машины осуществляется от двигателя трактора через цепную механическую передачу. На период отсутствия мерзлого грун­ та к рабочим органам машины взамен шнековых буров крепятся два

пневмоударника П-105 для работы в скальных породах или два шаро­ шечных долота со штангами.

Буровой станок СВБ-2М предназначен для бурения вертикальных и наклонных скважин диаметром 160. мм в слабоабразивных породах V и VI групп в условиях карьерных разработок.

Действие станка происходит по следующей схеме. Электроэнергия из внешней сети поступает в электродвигатель рабочего органа и в электродвигатель гидронапорного механизма. Первый из двигателей

Рис. 23. Буровой.станок СВБ-2М для вращательного бурения:

а — вид сбоку; б — вид спереди; в вид сверху

45

става; два винтовых домкрата 9 для выравнивания станка; пусковую аппаратуру 10\ гидросистему 12 с электродвигателем, гидроцилиндры.

Станок имеет подъемное устройство в виде лебедки 11 с валом при­ вода от ходового двигателя (через редуктор). Это устройство исполь­ зуется при установке мачты в транспортное положение и обратно.

Передвижение станка от скважины к. скважине происходит собст­ венным ходом, перемещение в другой забой с использованием тягача. Всеми механизмами управляют из кабины машиниста.

Рабочим инструментом станка является став шнековых штанг с ре­ жущим долотом.

Техническая характеристика станка СВБ-2М дана ниже.

46

Рабочим инструментом для машин и станков вращательного буре­ ния являются резцовые коронки и долота и шнековые штанги. Ко­ ронки отличаются от долот меньшим размером диаметра ( 8 0 мм), имеют чаще всего форму двухперых головок с прорезью в централь­ ной части и скошенными режущими кромками (рис. 24). Такая конст­ рукция позволяет достигать максимального давления на забой. Для получения наибольшей скорости бурения необходимо, чтобы площадь контакта резца с породой была минимальной, что достигается заточкой инструмента и уменьшением длины режущей кромки коронки. Рабо­ чую часть резцовых коронок армируют пластинками твердого сплава ВК-8, ВК-9 или ВК-15.

Коронки и штанги для машин БТС-60 делают разъемными или свар­ ными. Штанги длиной 1,8 м выполняют из труб диаметром 25 мм с на­ варенной по спирали полоской стали. Диаметр штанг 60 мм, диаметр резцов 65 мм.

Штанги для станков СВБ-2М выполняют из цельнотянутых труб 2 (рис. 25) с навивкой на них стальной спиральной полосы 3. В концы труб-запрессовывают, и закрепляют сваркой втулки и штыри с отвер­ стиями для соединительного болта. Болтовое соединение использовано также для прикрепления к штанге долота 4 и бурового става к патрону вращателя (на штыре 1).

Долота -для станков типа СВБ-2М выполняют с наклонными лез виями и армируют твердым сплавом. Недостатком двухперых долот является большая площадь контакта их лезвий с породой. Для умень­ шения этого недостатка некоторые резцы изготовляют с прерывистым лезвием из впаянных цилиндрических твердосплавных штырей.. Од­ нако такие долота могут быть использованы только один раз (до износа

47

от врубовых машин (рис. 26, б), позволяющих использовать индустри­ альный принцип изготовления режущих элементов и обеспечить до­ стижение оптимальных показателей при бурении.

§ 11. ПЕРФОРАТОРЫ И ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ПЕРФОРАТОРНОГО БУРЕНИЯ

Все перфораторы, используемые на открытых разработках, отно­

обозначающее массу перфоратора в килограммах, обычно входит в обоз­ начение его марки. Например, марка ПР20Л означает: «перфоратор ручной с массой 20 кг ленинградский».

Перфоратор представляет собой пневматический поршневой меха­ низм, дополненный устройствами для поворота и удержания бура, продувки и промывки шпуров. Поворот бура связан с ходом поршня и происходит автоматически.

Из выпускаемых ручных перфораторов для открытых разработок в условиях транспортного строительства наиболее пригодны перфора­ торы ПРЗОС, ПР30, ПРЗОРШ и ПР20Л. Конструкция их в основном одинакова. Сжатый воздух от воздушного шланга подается в перфора­ тор (рис. 27) по патрубку 7 через воздушный кран 6, снабженный по­ воротной рукояткой 5 и, попадает в золотниковую коробку, располо­ женную внутри перфоратора. Эта коробка служит для изменения на­ правления подачи сжатого воздуха при рабочем и холостом ходах, что осуществляется автоматически перемещением золотника. При ■изменении направления подачи сжатый воздух попеременно поступает с одной или другой стороны от поршня-ударника, приводя его в воз­ вратно-поступательное движение в цилиндре 2. В конце рабочего хода поршень наносит удар по хвостовику буровой штанги, вставляемой в буксу перфоратора и удерживаемой буродержателем 3.

При обратном (холостом) ходе ударник под действием поворотного винта и храпового механизма поворачивается на некоторый угол и по­ ворачивает буксу, а с ней и буровую штангу.

Рис. 27. Перфоратор ПРЗО

48

Основные технические данные о перфораторах различных марок приведены в табл. 7.

Инструментом для перфораторов служит с о с т а в н о й б у р (рис. 28), имеющий съемную коронку 1, корпус штанги 2 и - хвосто­

49