книги из ГПНТБ / Ударно-канатное бурение И. П. Зорин, А. М. Стороженко. 1960- 12 Мб

Долото (рис. 32) применяют для бурения, исправления скважин и ловильных работ. Важнейшая часть долота, непо­

угол) — между образующими лезвия и телом долота; угол приострения а — между боковыми гранями лезвия долота; контур лезвия долота, имеющий прямую, вогнутую или выпуклую кон­ фигурацию и характеризуемый углом р — между лезвием' и линией, проведенной через нижнюю часть долота.

Долота целесообразно изготовлять с широкими и глубокими каналами для воды и шлама; такие долота обеспечивают боль­ шую скорость бурения, так как оказывают меньшее сопротив­ ление при падении бурового снаряда (особенно в густом шламе), позволяют иметь в скважине больше шлама и сокращают число чисток скважины.

Большое значение имеют также длина и вес долота. Длин­ ное и тяжелое долото дает удар более резкий и сильный, чем короткое и легкое. Длина наиболее распространенных в настоя­

По форме головки различают долота простые (или зубиль­ ные), крестообразные и фасонные; на практике больше приме­ няют первые и последние.

Зубильные долота (рис. 32, а) высокопроизводительны при бурении плотных однородных пород. В трещиноватых породах они часто заклиниваются, что приводит к искривлению сква­ жин. При бурении пород с крепкими включениями они дают рикошетные удары («отбой»), также приводящие к искривле­ нию скважин. В последнем случае применяют крестообразные долота.

В настоящее время заводы выпускают два типа зубильных

На производительность труда при бурении в значительной степени влияет угол приострения лезвия долота, который в за­ висимости от крепости, трещиноватости и других физических свойств пород колеблется в пределах от 70 до 140°. В крепких

69

70

породах угол приострения должен быть большой (ПО—120°, а

иногда и 140°), в породах средней крепости — меньше (90—105°),

используют преимущественно при бурении скальных трещино­ ватых пород.

Копытообразное долото имеет передовое центральное лез­ вие 1 (подобное лезвию зубильного долота) и отстающие от него на 12—15 мм боковые (так называемые округляющие) лезвия 2, снижающие нагрузку на передовое. При бурении плот­ ных пород используется только передовое лезвие, боковые же служат для измельчения крупных частиц породы (скорость бурения в этом случае такая же, как и при зубильном долоте). При встрече с трещиной или контактом пород боковые лезвия легко засекают наклонную поверхность. Таким образом, если параметры элементов головки выбраны соответственно кре­ пости буримых пород, копытообразные долота оказываются универсальными и весьма производительными. Однако заправка их сложна и может производиться только машинным спо­ собом.

Пирамидальное долото (рис. 32, д) применяется главным образом при бурении глинистых пород — для сбивания в сто­ рону встречаемых крупных галечников и небольших валунов.

Копьевидное долото (рис. 32, з) хорошо зарекомендовало ■себя при бурении сернистых руд на Магнитогорском руднике. Оно не изнашивается по длине лезвия (по размеру В), так как лезвие сходит на клин под значительным тупым углом, не позволяющим долоту заклиниваться в породе. Недостатки копьевидного долота — трудность заправки (на Магнитогор­ ском руднике производится вручную) и сильный «отбой», полу­ чаемый при бурении крепких трещиноватых пород.

Причины и характер износа долот. Во время работы срабатываются грани 1 долота и уменьшается его диа­ метр (рис. 32, а). Из точки 2 угол перемещается в точку 3, лезвие начинают дробить и скалывать породу только по цен­ тральной площадке 3—3. Разрушение по периферии скважины производится только за счет смятия породы поверхностями из­ ношенного долота, причем производительность бурения резко падает.

Обычно долото считают затупившимся, когда его диаметр уменьшается на 4—6 мм\ лезвие долота, имёющее вначале ясно выраженный угол приострения, при этом округляется, а острие срабатывается и несколько сплющивается.

Износ долот находится в прямой зависимости от крепости и абразивности пород, а также от качества стали долота и его

71

термической обработки. В табл. 14 приведена примерная стой­

В нормальных условиях долото весом 160 кг заправляется 70—80 раз, пока полностью не изнашивается. На одну за­ правку (с учетом износа) расходуется ' 1—1,4 кг металла. До­ лото бракуют при длине 600—700 мм и весе 65—80 кг. Таким образом, общий расход долотной стали с учетом отбраковки почти удваивается.

Марки стали, применяемые для изготовления долот, и их

72

Экспериментальными работами, проведенными проф. П. А. Слесаревым, установлено, что наибольшая стойкость до­ лот и высокая производительность станков достигается при изготовлении долот из стали С63 [39].

Буровые ножницы или яссы (рис. 30,6) в общем снижают производительность бурения. Тем не менее, для обес­ печения безаварийных условий работы их в обязательном по­ рядке применяют при бурении скважин глубиной более 20—25 м в трещиноватых и сильно вязких породах. Благодаря ножни­ цам заклинившееся долото можно освободить выколачи­ ванием, что значительно эффективнее вытаскивания. Кроме того, при этом способе предотвращаются продольный изгиб и поломки штанг.

При ударе верхнее звено ножниц свободно движется в ниж­ нем. В случае заклинивания долота в трещине, ножницы уда­ рами подошвы верхнего звена о верх нижнего легко освобож­ дают долото. Рабочий ход ножниц составляет в среднем 200 мм\ вес их, в зависимости от диаметра штанги, —145—230 кг. По­ скольку звенья ножниц при работе подвергаются сильным уда­ рам в своих замках, особенно при ловильных работах, то сталь, идущая на изготовление ножниц, должна обладать достаточной устойчивостью и высокой вязкостью. Ножницы изготовляют из прокатной стали Ст. 5 и Ст. 6 и подвергают обязательному от­ жигу. Иногда ножницы изготовляют при помощи электросварки.

§ 5. РЕЗЬБОВОЕ КОНУСНОЕ СОЕДИНЕНИЕ

По сравнению с прямым резьбовым стыком конусное со­ единение (рис. 33) имеет существенные преимущества:

1) благодаря заклиниванию витков нарезки при свинчива­ нии оно становится более прочным; более прочен и стык, так как шток 1, несущий резьбу, в месте наибольшего напряжения (у своего основания) имеет наибольший диаметр; прочность патрона 2 достигается его постепенным утолщением по направ­ лению снизу вверх;

2)при порче части резьбы стык легко разъединяется, а при

еевозобновлении потери металла оказываются незначитель­ ными, так как для этого достаточно несколько углубить патрон или увеличить длину стыка, не отрезая патрона;

3)резьбовое соединение податливо.

Надежная работа бурового снаряда может быть обеспечена при наличии прочного и плотного резьбового соединения.

Величина допусков при обработке должна давать такое резьбовое коническое соединение, при котором ударная на­ грузка передается только на кольцевую поверхность стыка А—А частей бурового снаряда, а резьба создает нажим, обеспечиваю­ щий плотность соединения. Зазора между торцом’ штанги и торцом долота не должно быть.

73

При определении качества выполнения резьбового соедине­ ния проверяют: диаметр большего основания конуса — калиб­ ром или микрометром; высоту конуса и конусность — контроль­

этого условия и отступление от установленных допуском раз­ меров приводит к быстрому расстройству резьбового соедине­ ния и вызывает аварии бурового инструмента в скважине.

ГОСТа на резьбовые соединения бурового инструмента пока нет. Для унификации рекомендуется пользоваться нормалями, разработанными институтом Уралгипроруда (табл. 16, рис. 33) и получившими применение на карьерах Урала.

Конусность резьбы по нормалям 1956 г. принята равной 1 : 5 и соответствует значениям конусности по ГОСТ. При большей конусности долото легче свинчивается со штанги и чаще ло­ мается. На Первоуральском руднике при уменьшении конус­ ности резьбового соединения с 1 :4 до 1 : 5,3 число аварий резко сократилось.

Расчеты показали, что при диаметре основания резьбового конуса 120 мм, весе снаряда 1300 кг и диаметре стержня 170 мм максимальное напряжение смятия достигает 22 кг!мм2. При весе снаряда 2530 кг, диаметре стержня 190 мм и пределе те­ кучести стали марки Ст. 5 28 кг!мм2 напряжение смятия будет около 25,7 кг!мм2.

74

Таблица 16

При самовращающихся канатных замках и буровых кана­ тах левой свивки направление нарезки принимается правое. Буровой снаряд при работе все время поворачивается по ча­ совой стрелке, левая резьба привела бы к развинчиванию его частей и в конечном счете — к аварии.

§6. ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЙ БУРОВОЙ ИНСТРУМЕНТ

ИОСНОВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Инструмент для чистки скважин. Для чистки взрывных скважин от шлама во время их бурения применяют желонки двух основных типов: простые с плоским клапаном и

Корпус желонки представляет собой трубу длиной 2—3 м и диаметром, равным 0,75—0,85 диаметра головки долота.

Недостаток желонок с шаровым и полусферическим клапа­ ном заключается в том, что при их помощи нельзя полностью очистить скважины от шлама. «Мертвое» пространство имеет высоту, равную длине хвоста клапана. Для более полного вы­ черпывания воды и шлама из скважин перед заряжанием их

75

3

выдерживать следующую зависимость длины счалки от диа метра каната:

изготовляемые в рудничных ремонтных мастерских при помощи механических вальцов. Трубы эти делают из стальных листов толщиной 3—5 мм и длиной 1,5 м с наложением стыкового продольного шва электросваркой. Для получения более длин­ ных труб сваривают в длину две-три 1,5-метровые трубы. Стои­ мость тонкостенных труб примерно в два раза ниже заводских, они легче по весу и могут быть быстро изготовлены.

78