книги из ГПНТБ / Повышение эффективности термического и механического бурения

изводительности; высокой прочности и износостойкости режущих кромок породоразрушающего инструмента; экономичности, с точки зрения энергетических затрат и минимальной стоимости бурения 1 м шпура (скважины); удовлетворительных санитарно-гигиени­ ческих условий труда на рабочем месте.

Исследования динамики работы породоразрушающего инстру­ мента в зависимости от режимных параметров позволили устано­ вить условия работы, при которых выполняются вышеперечислен­ ные требования. Породоразрушающий инструмент новой формы позволяет, на соответствующих режимах бурения, получить высо­ кую скорость бурения, минимальную объемную работу разрушения

стинках, не превышающих предел прочности твердого сплава; вы­ боре вполне определенной геометрии режущих кромок породораз­ рушающего инструмента, позволяющей получение на предельно до­ пустимых нагрузках однородного напряженного состояния режу­ щих кромок бурового инструмента.

В связи с этим наивыгоднейшими режимами бурения инстру­ ментом новой формы необходимо считать те (табл. 44), при кото­ рых обеспечивается высокая скорость бурения, минимальная объ­ емная работа разрушения пород и удовлетворительная прочность и стойкость режущих кромок породоразрушающего инструмента.

При бурении коронками новой формы на наивыгоднейших ре­ жимах скорость бурения с увеличением усилия подачи возрастает (рис. 67) по линейному закону и выражается уравнением

— Р р ) .

где ka — коэффициент пропорциональности, численно равный тан­ генсу угла наклона а прямой v = f(Pn) к оси абсцисс; Ри— усилие подачи, Н; Рр— минимально необходимое усилие подачи, при ко­ тором начинается разрушение породы, Н.

значения, что оказывает благоприятное влияние на прочность режу­ щих кромок бурового инструмента.

Анализ результатов исследования динамики работы напряжен­ ного состояния твердосплавной пластинки бурового инструмента

метром 56 мм), так как с увеличением осевого усилия до величин, не превышающих предел прочности твердого сплава на сжатие, частота нагружения и нестационарность нагрузки уменьшаются соответственно в 1,5—2 раза, что оказывает существенное влияние на прочность режущих кромок бурового инструмента при перемен­ ных нагрузках.

3. Разрушение крепких горных пород на забое скважины необ­ ходимо производить буровым инструментом с углом заточки резца 85—90° и передним отрицательным углом 15—20°, так как при этом во всей твердосплавной пластинке возникает однородное напря­ женное состояние — сжатие. Увеличение угла заточки твердосплав­ ной пластинки позволяет уменьшить величину коэффициента кон­ центрации напряжений в 1,1—1,3 раза, увеличить разрушающую нагрузку и число циклов изменения напряжений до полного износа.

4.Бурение крепких горных пород необходимо вести на наивы­ годнейших режимах, при которых напряжения по передней грани режущей кромки твердосплавной пластинки равны нулю, а нор­ мальные напряжения по задней грани режущей кромки не превы­ шают предела прочности твердого сплава на сжатие.

5.Необходимо создать также буровые станки, которые обеспе­ чили бы наивыгоднейшие режимы бурения, подведение к забою более высоких энергий и плавное регулирование частоты вращения породоразрушающего инструмента.

В Р А Щ А Т Е Л Ь Н О Е Б У Р Е Н И Е С К В А Ж И Н И Ш П У Р О В В П Р О М Ы Ш Л Е Н Н Ы Х У С Л О В И Я Х

34. Б У Р Е Н И Е В З Р Ы В Н Ы Х И Р А З В Е Д О Ч Н Ы Х С К В А Ж И Н

До настоящего времени бурение взрывных и разведочных сква­ жин в подземных условиях на шахтах СУБРа по известнякам с коэффициентом крепости 8— 10 и красному бокситу с коэффици­ ентом крепости 4—6 осуществлялось станками НКР-ЮО. Произ­ водительность бурения скважин станками НК.Р-100 по этим поро­ дам за смену составляет 18,4—26 м.

На шахтах Стебниковского калийного комбината бурение взрывных скважин по песчано-глинистым сланцам, каинитам и песчаникам с коэффициентом крепости 5— 10 осуществляется элек­ тросверлами ЭБГ-1 и резцами РП. Производительность бурения одним станком за смену, обслуживаемым двумя рабочими, состав­ ляет 92 м.

Институтом геохимической механики АН УССР разработаны новый породоразрушающий инструмент, рациональные режимы бурения им скважин и шпуров и технико-эксплуатационные требо­ вания на проектирование принципиально новых станков вращатель­ ного бурения во взрывобезопасном исполнении. Станки СВБ-50В по техническим условиям ИГТМ АН УССР разработаны институ­ том Гипроникель (г. Ленинград) и изготовлены опытным заводом этого института.

Станок СВБ-50В состоит из рамы-податчика, беспатронного гидравлического вращателя, гидравлического штангодержателя, специального элеватора для разборки бурового снаряда, гидрав­ лических стоек, рамы-основания и гидростанции. Управление стан­ ком дистанционное. Беспатронная длинноходовая система подат­ чика, наличие специального элеватора для разборки снаряда и

Гидрофикация станка позволяет перестраивать диапазоны вра­ щения бурового снаряда и крутящего момента, что очень важно при бурении пород различной крепости и использовании породо­ разрушающего инструмента разных типов. Конструктивные осо­ бенности станка СВБ-50В позволили при бурении взрывных и раз­ ведочных скважин в породах с коэффициентом крепости до 10— 12 коронками конструкции ИГТМ АН УССР коэффициент использо­ вания рабочего времени смены на чистое бурение повысить до 0,37—0,48 (вместо 0,16—0,2) при бурении станками СБГ-1, НКР-Ю0 и сверлами ЭБГ-1 и получить среднюю производительность за смену 100—250 м при средней механической скорости бурения (9,65—58,34) • ІО“3 м/с.

На шахте № 13 СУБРа скважины глубиной от 30 до 109 м под углом наклона от —80° до —30° к горизонтам бурили коронками конструкции ИГТМ АН УССР диаметром 56 мм на станке СВБ-50В по известнякам лежачего бока (f = 8—10), висячего бока (/ = 6—10) и красным бокситам (f = 4—6). Скважины бурили при усилиях подачи 40—70 кН и частоте вращения коронки 200 об/мин. Средняя механическая скорость бурения по известнякам соста­ вила 9,65 -ІО“3 м/с, максимальная — 21,67 НО-3 м/с, а при бурении скважин по бокситам средняя механическая скорость колебалась от 21,67 • ІО-3 до 41,67 • ІО“3 м/с.

Производительность бурения станком СВБ-50В за смену со­ ставила 104 м, т. е. в 4 раза выше производительности бурения, станком НКР-100. Стойкость коронки на одну заточку составила

круговому вееру осуществлялось коронками новой формы конструк­ ции ЙГТМ АН УССР электросверлами ЭБГ-1 и буровым станком СВБ-50В. Буримые породы представлены калийной солью (галит, сильвинит, каинит, карналлит, полигалит и лангбейнит), предел прочности на сжатие которой равен 30—60 мН/м2, песчаниками (14,6—102,5 мН/м2), алевролитами и аргиллитами.

Средняя скорость бурения взрывных скважин коронками новой формы Д-2СУ на электрогидравлических сверлах ЭБГ-1 составила 27- ІО-3—32,2- ІО“3 м/с.

Падение скорости бурения коронками, армированными сплавом

ставила 3,3—4,7 кВт. С увеличением глубины скважины до 50 м потребляемая мощность возрастает до 7,2 кВт (табл. 45).•

• При бурении взрывных скважин электрогидравлическими свер­ лами ЭБГ-1 с применением серийно выпускаемых резцов РП коэф­ фициент использования рабочего времени смены на чистое бурение составляет 0,16, а при бурении коронками Д-2СУ — 0,21. Это объ­ ясняется тем, что износостойкость, а следовательно, и прочность коронок Д-2СУ в 4 раза выше износостойкости коронок РП; зат­ раты рабочего времени на спуско-подъемные операции меньше. До полного износа средняя износостойкость коронок Д-2СУ соста­ вила 210 м, а коронок РП — 50 м.

Производительность бурения взрывных скважин диаметром 42 • 10—3 м на сверлах ЭБГ-1 коронками Д-2СУ при коэффициенте

Таким образом, применение резцов Д-2СУ. вместо РП позво­ лило повысить производительность бурения взрывных скважин на

24,6%.

Наивыгоднейшими режимами бурения взрывных скважин в по­ родах Стебниковского калийного комбината, по мнению авторов, необходимо считать Рп = 15—20 кН и пОб = 180—350 об/мин для резцов Д-2СУ и Рп = 20—30 кН и nog = 180—350 об/мин для рез­ цов Д-ЗС.

С глубиной скважины, средняя механическая скорость бурения коронками новой формы характеризуется значительным падением (от 29,2- ІО-3 до 16,7 - 10_3—20,0- 10~3 м/с) от 0 до 6 м. С увеличе­ нием глубины скважины средняя механическая скорость бурения снижается очень медленно.и характеризуется высокими показате­ лями (16,7 *10—3— 10-ІО“3 м/с). Объясняется это явлением быст­ рого нарастания площадки притупления режущих кромок до опре­ деленного значения, после которого прирост площадок притупле­ ния во времени весьма мал. Это позволяет при значительной глубине скважины осуществлять бурение с высокими постоянными удельными нагрузками, обеспечивающими объемное разрушение породы, и получить проходку на одну заточку 25—40 м при высо­ кой конечной скорости.

Скорость бурения скважин коронками новой формы во времени характеризуется кривой второго порядка, имеющей большой угол наклона к оси абсцисс. Изменение угла наклона во времени не­ значительное, что позволяет осуществлять бурение скважины в те­ чение продолжительного времени (более 30—40 мин) с высокой скоростью без смены породоразрушающего инструмента для за­ точки, а следовательно, увеличить время чистого бурения за счет сокращения затрат на спуско-подъемные операции.

В промышленных условиях определены режимы бурения креп­ ких горных пород коронками торцового резания, применение ко­ торых обеспечивает получение высоких показателей как по ско­

(табл. 47), которые предназначены для вращательного бурения шпуров в породах с коэффициентом крепости до 8 и' глубиной до