книги из ГПНТБ / Ассонов В.А. Буровзрывные работы учебное пособие для горных техникумов

Ловильная вилка с собачкой (рис. 41, е) предназначена для лов­ ли желонки. К одной из ножек вилки 1 шарнирно прикреплена со­ бачка 2; другой конец собачки свободно лежит в выемке второй ножки вилки. При опускании собачка пропускает дужку желонки, а при подъеме запирает ее, благодаря чему желонку вытаскивают. Длина вилки 1 100 мм\ вес 93 кг.

Ловильный патрон (рис. 41, ж) применяется для ловли частей снаряда, имеющего резьбу. Вверху патрон имеет наружную коническую резьбу. В нижнюю внутреннюю коническую расточку патрона 1 вставляются плашки с насечкой 2, изготовленные по форме вылавливаемой части инструмента и разрезанные вдоль на три части (рис. 41, ж, разрез /—/).

Плашки прижимаются к конической внутренней поверхности патрона пружиной 3. При опускании клапана на застрявшую в скважине часть снаряда плашки свободно пропускают его внутрь клапана, а при подъеме зажимают и удерживают во время вытас­

кивания. Насечки с наружной стороны плашек служат для лучше­

го захвата резьбы застрявшего снаряда.

Причины, вызывающие аварии с буровыми снарядами при буре­ нии скважин, могут быть следующие: небрежная сборка снаряда, бурение тупым долотом, изношенность каната, невнимательность при бурении, особенно в слабых породах. Аварии по причинам, не зависящим от рабочего, могут происходить от внезапного обвала стенки скважины, застревания снаряда в трещинах, и т. п.

Для предотвращения аварий необходимо проверить исправ­

ность снаряда и рабочего каната. При систематическом застрева­ нии долота в породе следует немедленно приостановить бурение и заменить долото. В начале каждой смены все оборудование тща­ тельно осматривают, опробуют и немедленно устраняют выявлен­ ные дефекты. При авариях прежде всего надо выяснить, условия, в которых находится застрявший снаряд, для чего в скважину опускают переносную электрическую лампочку и осматривают ха­

рактер аварии. В зависимости от характера аварии ловильные ра­ боты организуются следующим образом.

При обрыве каната его верхний, оставшийся в скважине конец поднимают и присоединяют к канатному замку, в который ввинчи­

вают однорогий или двурогий ерш. В случае, если причиной обрыва каната является захват снаряда породой, то ловильный инструмент

собирается в следующем порядке (снизу вверх): ерш, ловильные ножницы, штанга, канатный замок. Спуск и подъем инструмента производятся несколько раз, пока ерш не зацепит канат; если не удастся вытащить инструмент за оборванную часть каната исполь­ зуют ножницы и натяжку талями; .если канат обрывается с ерша — его вырезают канаторезкой и приступают к ловле оставшегося сна­ ряда другими инструментами.

Если канат оборвался или обрезан у самой головки, а снаряд не застрял в породе, тогда канатный замок вытаскивают ловильным колоколом. В случае захвата канатный замок ловят ловильным патроном с плашками, соответствующими шейке канатного замка.

91

Для надежного захвата застрявшего снаряда ловильный инстру­ мент сбрасывают с высоты 3—4 м, давая канату слабину на

0.5—1 м.

Аварии с ударной штангой происходят в результате отвинчива­ ния штанги от канатного замка, поломки штанги в резьбе или по

целому месту. Если оставшийся снаряд не прихвачен в скважине, то его достают ловильным колоколом или ловильным патроном.

Аварии с долотом могут являться следствием отвинчивания или

поломки резьбы. Если долото свернулось с резьбы и находится в

центре скважины, то его вытаскивают ловильным колоколом или

патроном. Если долото привалилось к стенке скважины, то его сначала ставят по центру отводными крючками, подбрасывая в скважину щебень и песок с глиной, а потом вытаскивают. Если до­ лото завалено породой, прибегают к обработке его боковыми или эксцентричными долотами (шподами). После обработки долото

стараются поставить в вертикальное положение, а затем достают ловильным инструментом.

Причиной аварии желонки может быть обрыв каната или дужки, а также захват желонки породой. При обрыве каната его вылавливают ершом. Если канат оборвался у дужки, то желонку вылавливают ловильной вилкой с собачкой. Если желонка сильно засыпана и вытащить ее невозможно, то желонку разрубают и вытаскивают по частям пауками.

Паук делают из куска трубы, концы которой нарезают лентами и чуть подгибают внутрь. При ударах по такой трубе концы ее подгибаются, и мелкие части снаряда захватываются вместе с грунтом. Труба должна быть как можно большего диаметра, но меньше диаметра скважины.

В случаях сильного захвата бурового снаряда породой место захвата промывают, для чего в скважину опускают заливочные трубы и по ним нагнетают воду. Чтобы струя воды была сильной,

конец спущенной трубы заделывают на конус. При сильных захва­

тах применяют двойную тягу: за канат и за ловильные штанги с использованием гидравлических домкратов и талей.

Пробуриваемые на карьерах скважины для взрывания имеют, как правило, незначительную глубину, поэтому при сильных за­ хватах снаряда рекомендуется применять так называемое «обури­ вание», для чего рядом со скважиной с захваченным снарядом почти вплотную к ней пробуривают новую скважину, а затем отбойной штангой выбивают в нее прихваченный снаряд, который извлекают обычным способом.

Меры безопасности. К работе на буровом станке допу­ скаются лица, сдавшие экзамен по установленному техническому минимуму. Для тщательного наблюдения за состоянием механиз­ мов станка и точного выполнения правил его эксплуатации при двухили трехсменной работе обязательно организуется прием — сдача станка сменяющимися бригадами. Машинист станка отве­ чает за соблюдение правил безопасности всеми членами бригады. При работающем электродвигателе станка машинист должен на­

92

ходиться у рычагов управления. Поручать управление станком своему помощнику можно только в тех случаях, когда бурят сква­

жину на глубине не менее 3 м.

Безотказная и плавная работа станка обеспечиваемся правиль­ ным уходом за ним. Фрикционные муфты, смонтированные на главном валу, регулируют так, чтобы не было буксования или на­ гревания дисков (смазывание дисков или посыпание их кани­ фолью недопустимо). Рабочий канат смазывается мазутом.

Тормозная лента на шкиве рабочего барабана должна быть отрегулирована. Тормозные колодки желоночного барабана регу­ лируют так, чтобы при включении барабана в работу они осво­

бождали шкив, а при выключении плотно прижимались к шкиву для торможения.

Желоночный барабан смазывают жидким маслом через отвер­ стия во втулках барабана. При работе нередки случаи, когда рычаг желоночного барабана «заедает», т. е. барабан не выклю­ чается на холостой ход. В момент такого заедания необходимо быстро выключить мотор. При частых случаях заедания небходимо выдвинуть подшипники желоночного барабана или сменить де­ ревянные колодки фрикционного шкива и сделать деревянный шкив большего диаметра.

Неисправность тормозов при движении станка на подъемах или у откосов может привести к аварии.

Во время сборки бурового снаряда следует обращать внимание

на чистоту резьбы и исправность ее. Нельзя допускать смазки резьбы снаряда, так как это неизбежно ведет к самоотвертыванию снаряда в скважине. Грязь с резьбы снимают стальными щетками,

а резьбу исправляют трехгранным напильником. Снаряд с не­ исправной резьбой (до конца не завертывающейся) отправляют в ремонт.

Необходимо следить за тщательной смазкой станка. Смазка должна быть густая. К трущимся поверхностям смазку подают при помощи пресс-масленок. Детали ударного и подъемного устройства смазывают ежесменно, детали гусеничного хода — перед передвижением станка.

Приступая к работе на станке, необходимо: проверить наличие

ограждения всех передач и вращающихся частей станка, отрегу­ лировать механизмы, произвести крепежный ремонт, тщательно проверить и отрегулировать тормоза фрикционных муфт-, проверить состояние инструментального каната и его крепление в канатном замке и надежность соединения частей бурового снаряда, прове­ рить исправность бурового электрического кабеля и прочность при­ соединения его к электрической аппаратуре станка, обратить особое внимание на прочность присоединения одного конца зазем­

ляющей жилы кабеля к корпусу станка, а другого ее конца к за­ земляющей сети карьера. Доступ к станку должен быть свобод­ ным, и рабочая площадка не должна загромождаться посторон­ ними предметами. Воспрещается смазывать или ремонтировать

станок во время работы.

93

Одежда обслуживающих станок лиц не должна иметь разве­ вающихся пол, оттопыривающихся карманов и т. п., которые могут быть захвачены вращающимися частями бурового станка.

Работать на станке можно только в рукавицах, а включать электродвигатель и переносить кабель только в резиновых перчат­ ках. Запрещается при сборке бурового снаряда держать долото руками и опускать на него штангу, а также забуривать скважину без направляющей трубы.

Глава V

СТАНКИ ВРАЩАТЕЛЬНОГО БУРЕНИЯ СКВАЖИН

§ 21. Принцип вращательного бурения скважин

При вращательном бурении буровой инструмент непрерывно вращается и одновременно имеет поступательное движение по на­ правлению своей оси. Наконечник бура (долото, коронка и т. п.) под влиянием статической нагрузки, действующей вдоль оси, по­ гружается в породу, а при своем вращении скалывает ее по всей

окружности забоя скважины. Таким образом, каждая точка, лежа­

щая на режущей кромке долота, совершает одновременно два вида движения: вращательное по кругу радиуса, равного расстоя­ нию от центра оси вращения, и поступательное в направлении, перпендикулярном к плоскости этого круга, т. е. каждая точка при бурении описывает в пространстве винтовую линию. Так как по­

ступательное движение для всех точек долота одинаково, то шаг

винтовой линии постоянен и не зависит от расстояния до оси вра­ щения. Наоборот, угол подъема винтовой линии для каждой точки будет различным: он будет тем больше, чем ближе данная точка расположена к оси вращения. В центре, если режущая кромка долота проходит через ось вращения, угол подъема будет равен 90°.

Таким образом, на долото при вращательном бурении действуют две силы: Pi — нагрузка или усилие подачи и горизонтальная сила

Р2— усилие резания. При бурении долотами режущего типа при­ ходится преодолевать сопротивление горных пород вдавливанию и сопротивление чистому скалыванию. Сила Р2 обычно меньше Pi. При этом виде бурения большое значение имеет сила трения, которая очень велика и распределяется на небольшой площади. Поэтому износ долота на передней грани при бурении почти неза­ метен, в то время как по кромке долота он идет очень интенсивно.

Линейная скорость продвижения забоя скважины при враща­ тельном бурении прямо пропорциональна осевой нагрузке и обрат­ но пропорцирнальна твердости породы, т. е. сопротивлению породы вдавливанию.

Скорость бурения прямо пропорциональна числу оборотов в единицу времени или окружной скорости до некоторого критиче­

94

ского значения. За пределами критического числа оборотов глу­ бина разрушения уменьшается, что ведет к замедлению скорости бурения по сравнению с увеличением числа оборотов.

Основной причиной уменьшения как глубины разрушения за один оборот, так и связанной с ней скорости бурения является то, что, начиная с некоторого критического значения, время действия в каждом данном мгновенном положении недостаточно и силы снимаются раньше, чем деформация и разрушение породы прои­

зойдут до конца.

Значение критического числа оборотов зависит от прочности горных пород и от вида бурения. Чем крепче порода, тем меньше величина критического числа оборотов. При шарошечном бурении на некотором интервале скорость бурения растет быстрее, чем число оборотов. В этом случае глубина разрушения за один оборот возрастает в связи с повышением динамического давления, кото­

рое при шарошечном бурении пропорционально числу оборотов. При дробовом и алмазном бурении скорость прямо пропор­

циональна числу оборотов в очень широком интервале, даже при бурении крепких пород.

К достоинствам вращательного бурения по сравнению с ударно­ канатным следует отнести: высокую производительность (в 3—4 и даже более раз), меньшую стоимость буровых работ, возможность

бурения не только вертикальных, но и наклонных скважин, что особенно важно при высоких уступах на открытых работах, а так­ же в подземных условиях, малый вес станков и простоту обслужи­ вания. Недостатки вращательного бурения: ограниченный диаметр скважин— 120—150 -илц невозможность применения для бурения твердых пород, вследствие низкой стойкости резцов. В результате этого вращательное бурение на открытых работах первоначально применялось по углю, мягким и средним породам (VIII—IX кате­

гории). В последнее время созданы новые станки (см. §■ 31), по­ зволившие распространить вращательное бурение на крепкие и весьма крепкие породы.

§ 22. Устройство станков вращательного бурения и буровой

инструмент для открытых разработок

Для вращательного бурения применяются буровые станки не­ скольких видов. Для бурения по углю, мягким и средним породам

получили распространение станки: ПБС-110, БС-110/25 и СВБ-2.

Станок ПБС-110 один из первых был применен на открытых горных работах. Станок состоит из рамы, установленной на салаз­

ках. По стойкам рамы может перемещаться подвеска с редуктором и электродвигателем. На шпинделе редуктора укреплен переход­ ник, к которому крепят буровые спиральные штанги с резцом на конце. Бурение скважины происходит за счет разрушения породы резцом, вращающимся вместе со штангами. Буровая мелочь под­ нимается на верх по винтовой линии штанги. Однако этими стан-

95

ками нельзя пользоваться при бурении горизонтальных и наклон­

ных скважин, так как он не самоходен и его трудно передвигать от скважины к скважине. Чтобы станок нашел широкое примене­ ние, в нем были сделаны некоторые конструктивные изменения,

обеспечивающие возможность бурения наклонных и горизонталь­ ных скважин и облегчающих передвижение его от скважины к скважине.

Карпинский машиностроительный завод выпускает усовершен­ ствованные станки БС-110/25, имеющие шагающий ход и механи­ зированный подъем подвески с буровым .инструментом с помощью специальной лебедки. Лебедка подъема и механизм шагания имеют общий привод.

Станок БС-110/25 состоит (рис. 42,а}: из рамы / с перемещаю­ щейся подвеской 2, которая имеет электродвигатель 3 и редуктор 4,

укрепленные на раме 5. Канат подвески 6 наматывается на бара­ бан лебедки, свободно сидящей на конце вала редуктора 7.

Управление лебедкой осуществляется рукояткой 8. Механизм ша­ гания 9 укреплен на салазках станка и состоит из рамы 10, опор­

ной стойки 11, коленчатого вала 12, звездочки 13 и цепной пере­

дачи. Последняя закреплена на нижнем конце опорной стойки И.

При вращении коленчатого вала опорная стойка становится пя­ той 14 на землю и, несколько приподняв один конец станка, пере­ двигает его на один шаг вперед или назад. Направление шагания

изменяется в зависимости от направления вращения электродви­ гателя. Если станок надо повернуть под углом, то при помощи

специальных рукояток приподнимают станок с одной стороны в

(штангам и резцу). Подъем буровых штанг производится на ка­

лем 22 через косозубые шестерни 23—28 трехступенчатого редук­

тора. Число оборотов барабана 18,5 об/мин. Включение барабана лебедки производится ленточным фрикционом 29, а торможение— ленточным тормозом 30. От вала трехступенчатого редуктора через звездочки 31 и 32 при помощи цепи 33 приводится в действие

10 об/мин, что при шаге 410 мм за один оборот обеспечивает ско­ рость передвижения станка 0,25 км/час. При вращении коленча­ того вала приходит в движение стойка, связанная шарнирно с шей-

96

Рис. 42. Станок БС-110/25

а — общий вид; б — кинематическая схема

кой вала и, посредством крейцкопфного механизма, соединенная с рамой механизма шагания. Станок имеет кнопочное управление при помощи двух магнитных пускателей. Подъем подвески и пере­ движение станка осуществляются электродвигателем мощностью 2,8 кет; электродвигатель для бурения имеет мощность 10 кет.

Самоходный станок на гусеничном ходу СВБ-2 предназначен для вращательного бурения вертикальных и наклонных скважин глубиной до 25 м диаметром до 150 мм. Станок имеет мачту, опи­ рающуюся цапфами на верхнюю обвязку рамы станка. Мачта сва­ рена из двух швеллеров и двух труб. Последние служат направ­ ляющими для перемещения подвески станка. Подъем и опускание мачты производятся лебедкой и подъемным канатом. Во время подъема и опускания мачты подвеску закрепляют штырем в ниж­ нем ее положении.

Подвеска состоит из корпуса, фланцевого электродвигателя и

редуктора; она опускается под тяжестью собственного веса, а под­ нимается лебедкой станка через тройной полиспаст. Для предот­ вращения переподъема подвески в верхней части мачты устанав­ ливается выключатель.

Гусеничный ход приводится в движение электродвигателем через зубчатые передачи, звездочки и цепь.

Рама станка с установленными на ней механизмами и мачтой

имеет крышу и боковые щиты. . Рама опирается на гусеничную тележку в трех точках: одной посередине передней (балансирной)

оси и двумя на заднюю опорную ось.

98

Силовое оборудование состоит из двух электродвигателей: один для перемещения и подъема мощностью 14 кет и другой для вра­ щения (вертикального) мощностью 40 кет. Электродвигатели при­ водятся в движение с помощью магнитных пускателей; энергия

подается через кабели trill ЗХ254-1,ХЮ, длина кабеля 100 м, срок службы около 2 лет. В табл. 17 дана техническая характери­ стика станков вращательного бурения для открытых разроботок.

Станки этого типа обслуживаются двумя рабочими.

Буровой инструмент для вращательного бурения скважин в мяг­

ких и средних породах состоит из набора штанг и резцов (рис. 43). Штанги 1 делают из трубы диаметром 51 мм, к которой прива­ ривается винтовая спираль 2. Витки спирали изготовляются из полосовой стали толщиной 4—5 мм. С одной стороны штанги имеется хвостовик 3, ас противоположной стороны патрон 4.

В последний вставляется хвостовик другой штанги или хвостовик резца 5, крепление которых осуществляется при помощи пальца 6 с шайбой 7 и шплинта 8. Крепление хвостовика штанги и шпин­ деля редуктора такое же, как и соединение штанг, но в переходной муфте шпинделя паз сделан сквозным, благодаря чему соедине-

Рис. 43. Буровой и вспомогательный инструмент при вращательном буре­ нии скважин