книги из ГПНТБ / Катанов Б.А. Станки вращательного бурения на угольных разрезах учебное пособие для учебно-курсовой сети и для подготовки квалифицированных рабочих на производстве

VIII. ЗАРУБЕЖНЫЕ СТАНКИ ВРАЩАТЕЛЬНОГО БУРЕНИЯ

За рубежом ударно-канатное бурение также постепенно заменяется вращательным. В последнее время в США наряду с широкоприменяемыми станками для шнекового бурения вер­ тикальных, наклонных и горизонтальных скважин получают распространение станки вращательного бурения с шарошечными

долотами, которые используются преимущественно для бурения

крепких пород. Учитывая большие достоинства шарошечного бурения, зарубежные фирмы стали выпускать самоходные стан­ ки для вращательного бурения скважин с шарошечными доло­

тами и с продувкой скважин сжатым воздухом. Наибольшее распространение получили станки 58-ВН Чемпион Джой, 50-R Бюсайрус и Хеви-вейт Чемпион.

1. БУРОВОЙ СТАНОК 58-ВН

Станок 58-ВН (рис. 72) предназначен для бурения на от­ крытых разработках взрывных скважин в крепких породах. Для бурения используют трехшарошечные долота диаметром 165—487 мм. Вращение бурового става осуществляется со ско­ ростью 10, 30, 50 <и 80 об1мин. Буровые штанги — толстостенные

бесшовные трубы, снабженные конусной резьбой. Длина штанги 3050 и 6100 мм. Осевое давление на буровой инструмент обес­

ризонтальном положении станок устанавливается с помощью трех гидравлических домкратов, два из которых расположены

в передней части станка и один сзади. Станок смонтирован на гусеничном ходу (ширина гусениц 457 мм, расстояние между гусеницами 2400 мм) и перемещается со скоростью 8 км/час.

Гусеничный ход приводится двигателем мощностью 40 л. с. Этот же двигатель используется для вращения бурового става.

Станок 58-ВН имеет длину 8150 мм, ширину 3500 мм, вы­ соту мачты 12 450 мм, общий вес 24 т.

129

Очистка скважины от буровой мелочи производится сжатым воздухом, подаваемым во внутренние каналы штанг от ком­ прессора производительностью 14,1 м^/мин. Давление воздуха составляет 6—7 ати. Мощность электродвигателя компрессора

станка. Привод станка осуществляется по системе генератор-

двигатель, что позволяет плавно регулировать подачу бурового инструмента и изменять скорость вращения в зависимости от крепости пород, не прекращая бурения.

Шарошечное долото 1 соединяется с пустотелой десятимет­ ровой штангой 2 с наружным диаметром 176 мм при помощи замка с конической резьбой. Верхний конец штанги укреп­ ляется в шпинделе 3 редуктора 4. Последний перемещается по мачте станка, с которой он имеет зубчато-реечное зацепление.

130

Вращение бурового инструмента производится электродвигате­ лем 5. Передача давления на буровой инструмент осущест­

вляется гидравлическим способом с усилием до 22,5 т. На раме

станка помещается преобразовательный агрегат 6. Двигатель агрегата мощностью 100 л. с., напряжением 4000 в вращает два генератора и возбудитель мощностью 5 л. с. Один генератор питает двигатель 8 мощностью 25 л. с. подъемной лебедки и гусеничного хода, а другой осуществляет вращение бурового става. Для удаления буровой мелочи на раме смонтированы два компрессора с двигателями 7 'переменного тока мощностью по 125 л. с. каждый. Производительность одного компрессора

14,6 м3!мин, давление 7 ати.

Для установки станка в рабочее положение служат три гидравлических домкрата 9. Ход поршня каждого домкрата 1280 мм, диаметр опорного башмака 1312 мм.

Гидравлическая система станка состоит из двух масляных насосов, каждый из которых приводится в движение электро­ двигателем мощностью 5 л. с. Насосы приводят в действие привод нажатия на буровой став и гидравлические домкраты 9.

Буровые штанги устанавливаются на обойме держателя 10, который служит для механического подвода штанг к шпинделю

при их наращивании и разъединении. Операция наращивания штанги занимает при этом не более одной минуты.

Буровая мелочь удаляется из скважины струей сжатого воздуха аналогично станку 58-ВН.

Гусеничный ход станка имеет цепные передачи. Каждая гусеница включается фрикционом, сблокированным с тормозом.

3. СТАНОК ВРАЩАТЕЛЬНОГО БУРЕНИЯ ХЕВИ-ВЕЙТ ЧЕМПИОН

Фирма Джой Мэньюфекчуринг К0 выпускает станки враща­ тельного бурения Хеви-вейт Чемпион с продувкой забоя сква­ жины сжатым воздухом. Диаметр буримой скважины состав­ ляет от 156 до 185 мм.

Для бурения применяются шарошечные долота, показавшие хорошие результаты при бурении нефтяных скважин.

Вращение от электрического или дизельного двигателя пере­ дается буровой штанге с помощью четырехскоростной коробки передач, что позволяет легко изменять число оборотов в зави­ симости от крепости буримых пород. Увеличению скорости бурения также способствуют гидравлически регулируемое осе­ вое усилие до 13,5 т и непрерывное удаление из забоя скважины буровой мелочи сжатым воздухом. Станок снабжен буровыми

штангами диаметром 100 мм и длиной от 3 до 12 м. Подъемное

132

устройство имеет двухцилиндровый гидравлический домкрат с диаметром цилиндров 150 мм и величиной хода 1225 мм.

Станок смонтирован на гусеничном ходу. Ширина гусениц 400 мм; при необходимости сна может быть увеличена вдвое. Управление каждой гусеницей

ка на месте работы служат

гидравлические домкраты. Вес станка около 19 т.

Станки успешно применя­ ются на открытых разработках горнорудной и угольной про­ мышленности Америки, Англии

и Франции.

На угольных разрезах За­ падной Виргинии скорость бу­ рения составила при примене­ нии этого станка 144 м в день против 30 м при бурении стан­

ком ударно-канатного бурения.

На угольных разрезах Нортумберленда (Англия) скорость бурения скважин ко­ ронками диаметром 185 мм в течение пяти недель составила 15 м/час при средней глубине 15,3 м. Бурение велось по слою песчаника и глинистого сланца.

4.СТАНОК С ДЛИННЫМ БУРОВЫМ СТАВОМ

Буровой станок (рис. 74)

применяется для вращатель­ ного бурения вертикальных

скважин в некрепких породах.

буровой став перемещается в вертикальном направлении по на­

правляющим мачты. Вращение бурового става производится через редуктор электродвигателем мощностью 100 л. с. Скорость

вращения става составляет 50 об/мин. Подъем и опускание бу­ рового става осуществляется лебедкой, приводимой в действие

гидравлическим двигателем.

Для подачи воздуха к буровой коронке станок снабжен двумя компрессорами .производительностью 14,4 м3/мин. Ста­ нок имеет гусеничный ход, проводимый от двух электродвига­ телей.

При бурении станок устанавливают в горизонтальном поло­ жении при помощи четырех гидравлических домкратов. Вес станка около 80 т.

Скорость бурения различных (пород этим станком составила:

глины 1,18—1,51 м/мин, сланца 1,2—1,5 м/мин.

нии вертикальных скважин 4250 мм. Вес станка с полным оборудованием 13,8 пг.

6. БУРОВОЙ СТАНОК VV11R

Чехословацкий буровой станок VV11R (рис. 76) предна­

значен для бурения вертикальных скважин диаметром 110—

134

180 мм и глубиной до 15 м на открытых работах. Станок смон­ тирован на тракторе ДТ-54. Рама станка складная и легко

размещается на тракторе. Двигатель трактора с гидравличе­ ской передачей является одновременно приводом станка. Мощ­

в рабочем положении: длина 4450 мм, ширина

1865 мм, высота 6500 мм. Вес 6,5 т.

7. СТАНКИ ГОРИЗОНТАЛЬ­

НОГО БУРЕНИЯ

скважин. Станок смонтирован на пневматическом ходу, на ра­

ме которого размещаются буровое оборудование и управле­ ние. В середине несущей рамы расположена буровая каретка,

перемещаемая вверх и вниз (до 2,8 м) двумя гидравлическими домкратами. Такое перемещение позволяет установить буровую каретку для бурения наклонных скважин под углом до 30°.

Буровой став приводится во вращение через редуктор элек­ тродвигателем мощностью 25 л. с. и имеет скорость вращения 250 об/мин. Движение привода бурового става с редуктором и двигателем по направляющим каретки осуществляется при помощи гидравлических домкратов с длиной хода 2,75 м. Дли­ на бурового става составляет 2,44 м. Для бурения по крепким

породам применяют буровой став из усиленных труб.

Для облегчения операции сборки и разборки бурового става

Рис. 7'7. Станок для вращательного бурения

горизонтальных и наклонных скважин

установлено механическое приспособление — кран-укосина гру­

зоподъемностью 0,5 т. Вес бурового станка 12,5 т.

Другой американский станок показан на рис. 78. Станок

шнеко-бурового типа <и предназначен для бурения горизонталь­ ных или вертикальных скважин диаметром до 300 мм на глу­

бину 45 м в породах различной 'крепости.

Станок может монтироваться на автомашине иди на специ­ альной тележке с двигателем. Приводом станка служит дви­ гатель внутреннего сгорания мощностью 60 л. с. или электро­ двигатели. На направляющей раме станка сверху установлен двигатель, а в хвостовой части закреплены передаточный и хра-

Рис. 79. Буровой станок на стреле экскаватора

повой механизмы, к которым подсоединен гидравлический домкрат с ходом поршня 875 мм. Длина рамы 3,6 м, ширина 0,61 м. Редуктор главного привода соединен с буровым ставом цепной передачей, которая помещена в масляную ванну.

Рабочий орган станка может быть снабжен либо буровыми

коронками режущего типа, либо шарошечными долотами. Для

удаления штыба применяются буровые штанги со шнеками. Для подъема и опускания бурового станка установка обо­

рудована четырьмя подъемными домкратами.

В Англии для бурения горизонтальных скважин диаметром 150 мм на различной высоте откоса создана конструкция буро­

вого станка, устанавливаемого на стреле экскаватрра (рис. 79), что позволяет быстро изменять его местоположение. Станок смонтирован на платформе, которая шарнирно закреплена на конце стрелы. Задний конец платформы поддерживается спе­ циальной опорой. Высота установки бурового станка произво­ дится путем подъема или опускания стрелы. Выравнивание

платформы осуществляется за счет изменения длины поддер­ живающей опоры.

137

Буровой инструмент приводится в действие от двигателя

внутреннего сгорания через реверсируемую передачу. Подача станка на забой осуществляется при помощи двух зубчатых колес, входящих в зацепление с рейками, закрепленными в

швеллерах, на которых установлен станок. Скорость бурения

до 1,8 м!мин, скорость вращения бурового става от 15 до

400 об1мин в зависимости от крепости пород и диаметра

скважины.

8. ШНЕКО-БУРОВЫЕ МАШИНЫ

Одной из разновидностей станков для шнекового вращатель­ ного бурения скважин на угольных разрезах являются шнеко­ буровые машины, широко применяемые за рубежом для выемки угля из тонких попутных пластов, для доработки угольных пла­ стов в бортах разрезов и для самостоятельной разработки пластов небольшой мощности. В ряде случаев этими маши­ нами производится выемка целиков, оставляемых между раз­ резами и подземными выработками.

По принципу действия шнеко-буровая машина аналогична станку для шнекового бурения горизонтальных и наклонных

скважин.

Выемка угля выбуриванием широко применяется в США, где созданы машины со шнеками диаметром до 1,3 м, позво­ ляющие бурить скважины на глубину 60 м. В ряде случаев шнеко-буровыми машинами удается выбуривать скважины диа­ метром до 1,52 м. Эффективность шнеко-бурового способа

выемки возрастает с увеличением глубины бурения, которая определяется параметрами машины, крепостью угля, проч­ ностью бурового инструмента и рядом других факторов. Мак­ симальная возможная глубина в настоящее время достигает

65м.

Количество шнеко-буровых машин в США и объем добыва­

емого ими угля из года в год возрастают.

Наиболее благоприятны для выемки шнеко-буровым спосо­ бом пласты небольшой мощности с горизонтальным залеганием и с устойчивыми покрывающими породами. При этом возможна

также и разработка наклонных пластов.

Схема работы шнеко-буровой машины показана на рис. 80. Пласт, подготавливаемый к выемке, разбивается разрезными траншеями на отдельные выемочные поля. Затем в траншее устанавливается шнеко-буровая машина с конвейером-перегру­ жателем, подающим добытый машиной уголь на устанавливае­ мый в траншее магистральный ленточный конвейер или в автосамосвал. Скважины выбуриваются последовательно на близком расстоянии одна возле другой с оставлением предохранитель­ ных целиков, величина которых зависит от устойчивости по­ крывающих пород и крепости угля и составляет обычно 0,1 —

138