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

спокойной работы станка. При расчетном давлении, равном 5 ат, мощность электродвигателя вращения 5 кет, число ударов 6 000 в

1 минуту, работа удара составляет 4 кгм. Мощность электродвига­ теля подачи 2 кет, а максимальная скорость подачи 6 м/мин. Наи­

большее осевое усилие равно 1 500 кг, в зависимости от скорости проникновения бура в породу, осевое давление меняется автома­ тически.

Ввиду необходимости значительных осевых усилий бурение ударно-вращательными станками возможно только с соответству­ ющих установочных приспособлений. Фирмы Зальцгиттер, Хаусхерр, Нюссе и Грефер, изготовляющие указанные станки, устанав­ ливают такие приспособления на буровые тележки с гусеничным или колесным ходом, имеющие пневматическое или гидравлическое управление манипулятором и с дистанционным пуском и остановом

бурового станка. Форма коронок, применяемых при ударно-враща­ тельном бурении, сходна с формой резцов для вращательного буре­

ния. Диаметр коронок — от 40 до 80 мм, скорость бурения таких станков в породах X—XI категорий твердости и при глубине шпу­ ров до 2,5 м составляет 0,5—0,6 м^мин.

Буровой агрегат фирмы Хэлсо—Стенуик (Бельгия) предназна­

чен для бурения скважин диаметром 100 мм, глубиной до 50 м на открытых горных работах. Основные узлы: вращатель, мачта, хо­ довое устройство на колесном ходу, буровые штанги, пневмоудар­ ник с коронкой. Вращатель перемещается вверх и вниз по направ­ ляющим мачты.

Буровой инструмент состоит из короткого бура с коронкой диа­ метром 100 мм и штанг, соединяемых муфтами. Коронка крестовой формы армируется твердыми сплавами. Станок позволяет бурить вертикальные и наклонные скважины. Очистка скважин произво­ дится сжатым воздухом. Производительность бурения в крепких порфиритах XI и XII категорий около 8 м/смену. Наличие воды в скважинах затрудняло их бурение пневмоударником.

Станок обслуживается бригадой из двух человек: бурильщика и помощника; последний обслуживает два станка.

Достоинством бурового агрегата являются простота конструк­ ции и высокая производительность по сравнению с ударно-канат­ ным станком (примерно в 4 раза выше). Станок может быть при­ способлен для бурения с промывкой.

Буровой агрегат «Кворимастер» (QDS) представляет собой са­

моходную буровую установку для открытых горных работ и служит

для бурения скважин диаметром 152 мм и глубиной 21 м. Станок, оборудованный мощным погружным перфоратором с поршнем диаметром 200 мм, имеет два компрессора общей производитель­

ностью 21,6 мЧмин при давлении сжатого воздуха 7—10 ат.

Скорость бурения в известняках IX категории твердости состав­ ляет 15 м'час, в породах X категории твердости — 9 м!час, а в по­ родах XII категории средняя скорость бурения составляет 1,8 мЫас при диаметре скважин 152 мм. Станок «Кворимастер» можно пере­ оборудовать для бурения шарошечными долотами, заменив пер-

форатор пневматическим ротационным двигателем. Трехшарошеч­

ное долото может иметь диаметр до 170 мм.

Буровая установка «Дриллмастер» предназначена для бурения на открытых горных разработках вертикальных скважин диамет­ ром от 108 до 158 мм, глубиной до 40 м. Установка имеет гусенич­ ный ход, мачту, компрессор, дизельный двигатель, пылеулавливаю­

щее устройство, пневматическую лебедку, буровые штанги и пнев-

152 мм, армированным твердым

сплавом, или штангами с трехшаро­ шечным долотом (рис. 58,6) диамет­ ром 156 мм, вращаемым пневмати­ ческим двигателем.

Буровая мелочь из скважины удаляется сжатым воздухом и по­ ступает в центробежный коллектор. На станке «Дриллмастер» установ­

лен компрессор производительно­

стью 13 м^мин.

Скорость бурения погружным

Станок 58ВН (Чемпион Джой) предназначен для шарошечного бурения скважин диаметром 169 мм глубиной до 20 м на открытых

горных работах. Станок устанавливается на гидравлических дом­

кратах, приводимых в движение электродвигателями мощностью

3,6 кет. Станок имеет четыре скорости врашения— 10, 30, 50 и 80 об/мин. Буровой инструмент —трехшарошечное долото. Элект­

родвигатель вращения имеет мощность 30 кет. Очистка, скважин производится сжатым воздухом. Станок имеет гусеничный ход; вы­ сота мачты станка 12,45 м, вес. станка 24 т. Производительность станка в породах средней твердости до 94 м[смену.

Глава VIII

БУРО- И ДОЛОТОЗАПРАВОЧНЫЕ РАБОТЫ

§ 32. Буровая сталь

Материалом для изготовления буров и долот служит буровая сталь, содержащая 0,75—1,1% углерода.

132

Кроме железа и углерода, в состав буровой стали входят марга­ нец, кремний и очень небольшое количество серы и фосфора.

Буры обычно изготовляются из стали марок У-7А, У-8А, У-9А и У-10А.

Для изготовления долот рекомендуется сталь С-63. Химический состав различных марок стали дается в табл. 23.

Таблица 23

Химический состав различных марок стали

,Содержание %

Буровая сталь имеет сечение круглое, шестигранное или вось­

нагревание, заправка, отжиг и охлаждение, цементация, если при­

133

меняется), закалка, приемка буров. При заправке затупленных бу­ ров рубка стали исключается.

Подготовительные работы. Все затупленные буры, доставляемые в бурозаправочную мастерскую, тщательно очища­ ются от породы, рассортировываются по длине, размеру и форме головки и размерам буровой стали. После сортировки буры, для

которых требуется изготовление хвостовиков, складываются в одну

группу; буры, у которых обнаружены сплющивание, поломки или трещины, откладываются в другую группу для обрубки поврежден­ ной части. Остальные буры, подобранные по размерам, диаметру и форме головки по длине, устанавливаются в стойки.

При изготовлении комплектов новых буров различной длины

важно знать, на какую длину должна быть обрублена сталь для каждого бура. Сталь надо обрубать с некоторым запасом, который пойдет на изготовление головки бура и хвостовика.

Заготовку из нового куска буровой стали следует делать только для самых длинных буров. Запас других видов буров должен по­ полняться из постепенно укорачивающихся длинных буров.

Сталь рубят вручную или на станке, если последний имеет соответствующее приспособление. При ручной работе сталь в месте

разрубки нагревается до температуры 550°, после чего разрубается зубилом на наковальне. Затем концы заготовок для буров долж­ ны быть выправлены.

Нагревание буров. Буровую сталь перед заправкой и закалкой нагревают в кузнечном горне или в пламенных печах, работающих на жидком топливе (нефтяных горнах). Обычные кузнечные горны применяют лишь при ручной заправке буров.

Достоинствами нефтяных горнов по сравнению с кузнечными являются: небольшие размеры, высокая производительность, луч­ шее качество нагрева, так как сталь не соприкасается с продукта­ ми горения, содержащими серу, и т. д.

Нефтяной горн НП-1 (рис. 59) состоит из корпуса, топочного пространства, трубопроводов (для сжатого воздуха и нефти) и

форсунки. Вес горна 1 070 кг. Корпус 1 горна представляет собой ящик из соединенных болтами чугунных плит, поддерживаемый

опорами (стойками) 2. Корпус имеет предохранительный щит 3.

Топочное пространство выложено огнеупорным кирпичом. Буры укладывают на специальной подставке 4. У топочного простран­

ства помещена трубка 5 с отверстиями или узкой щелью для про­ пуска сжатого воздуха из воздухопроводной магистрали 6. Это устройство, называемое охладителем, создает воздушную завесу,

которая, с одной стороны, позволяет нагревать бур только на такой длине, какая необходима для ковки, а с другой, отклоняет пламя внутрь топочной камеры. Топливо из нефтепровода попадает в то­ почную камеру через форсунку. Вместе с нефтью в форсунку по­ ступает сжатый воздух. При нагревании буров необходимо следить,

чтобы в топке не было синего или бесцветного пламени, указы­ вающего на слишком большой приток воздуха и на образование

в горне окислительной атмосферы.

134

Нефтяной горн расходует воз­ духа 0,5—0,7 м3/‘мин, нефти 6 — 9 кг/час и в зависимости от диа­ метра буровой стали может на­

греть за 1 час 250—350 буров.

Температурный режим нагре­ вания стали оказывает большое

влияние на качество изготовляе­

мых буров. Высококачественной заправки и закалки буров можно добиться только при строгом со­ блюдении правильного режима нагревания стали. Нагревать сталь следует постепенно. С этой целью надо предварительно подо­ гревать буры у загрузочного от­ верстия горна. Не следует поме­

щать холодный бур непосредст­

Рис. 59. Нефтяной горн

венно в горн с максимальной тем-

пературой нагрева, так как при большой разности температур наружного и внутреннего слоев стали в буре образуются трещины.

Максимальная температура нагревания зависит от содержания в стали углерода С и составляет примерно (в град.):

Для приблизительного определения температуры нагрева может

служить следующая шкала цветов раскаленной стали (в град.):

Более точно температуру измеряют термоэлектрическим пиро­ метром. Действие этого прибора основано на способности спая двух разнородных металлов развивать при нагревании электро­ движущую силу. Для измерения температур при заправке и закал­ ке буров могут быть применены термопары: платина — платино-

иридий с пределом измерения температуры 1 200°, никель — нихром с пределом измерения температур 1 100° и др.

135

Термоэлектрический пирометр (рис. 60) состоит из термопары с проводами 1 гальванометра 2 со шкалой 3 для от­ счета температуры,' электродвигателя 4, приводящего в действие тройное реле 5, трехлампового индикатора 6 и провода электро­ сети 7.

Рис 60. Термоэлектрический пирометр

Для измерения температуры нагрева бура можно также поль­ зоваться магнитными индикаторами, действие которых основано на свойстве стали при достижении критической темпера­ туры— терять магнитные свойства. Магнитный индикатор пред­

ставляет собой свободно подвешенный подковообразный магнит,

заключенный в латунную коробку со снимающейся’ крышкой. В нижней части крышки имеется полочка, на которую помещается нагретая часть бура. Если головка бура недостаточно нагрета, то она притянет магнит, вследствие чего замыкается электрическая

цепь и индикаторная лампочка загорается. При нормальной тем­ пературе нагрева головка бура теряет свои магнитные свойства, магнит не притягивается, лампочка начинает мигать и затем гаснет.

Продолжительность нагрева буров перед закалкой зависит глав­

восстановительным, видимым, слегка коптящим, так чтобы холод-

136

ный металлический предмет, внесенный в это пламя, немедленно покрылся налетом сажи.

В настоящее время в бурозаправочном деле применяют э л ек т- рические печи, которые имеют следующие преимущества: рав­ номерность нагрева, легкость регулирования температуры, простоту обслуживания, точность контроля; чистоту в мастерской. В топоч­ ной камере электрической печи на выступах огнеупорных кирпичей укладываются нагревательные элементы в виде лент 1,2X12 мм из сплава №2 Академии наук СССР и.термопара с пределом измере­ ния температур до 1 200°. Топочное пространство имеет высоту

90 мм. Для охлаждения буров и предохранения рабочего от дейст­ вия высокой температуры ниже загрузочного отверстия располо­ жена труба для подачи сжатого воздуха. Производительность пе­

чи — 60—80 буров в час, мощность 42 кет, расход энергии на один бур 0,7 кет, вес печи 830 кг.

Заправка буров. Буры заправляют вручную или механи­ ческим способом, причем ручную заправку применяют только при небольшом расходе буров.

Для ручной заправки буров применяют следующий инструмент

(рис. 61): пробойник 1 для пробивания отверстия, оправник 2 для формования перьев головки бура, зубило 3 для обрубки стали, мат­ рицы 4 для формования головок буров, шаблон 5 для контроля размеров головок и набор кузнечного инструмента (кувалды, мо­ лотки и т. д.).

Рис. 61. Инструмент для ручной заправки буров

При ручной заправке, процесс строится в такой последователь­ ности: нагревание, высадка головки на наковальне, ковка и выруб­ ка для получения формы головки, доводка головки до нужных размеров путем легких и быстрых ударов молотком с проверкой

по шаблону. Механическую заправку выполняют на специальных бурозаправочных станках, приводимых в действие сжатым возду­ хом.

Бурозаправочный станок БСГ-1 (рис. 62) состоит из трех ос­

новных частей: двух станин—нижней неподвижной 1, верхней подвижной крестовины 2 и горизонтального пневматического мо­ лотка, укрепленного на кронштейне, соединенном с неподвижной

137

станиной 1. Нижняя станина состоит из двух частей: верхней части (наковальни) 3 и нижней части 4, служащей резервуаром для сжатого воздуха. Эти части соединяются между собой болта­

ми 5. В нижней части станины движется поршень 6. На наковаль­ не укреплены при помощи пластинчатых зажимов 7 и болтов с гай­ ками нижние половины заправочных инструментов, зажимных формовочных и калибровочных матриц и ножа для рубки стали.

Рис. 62. Бурозаправочный станок БСГ-1

Поршень 6 при помощи штока 8 жестко соединен с крестовиной

2, на нижней поверхности которой при помощи пластинчатых за­ жимов 9 с болтами и гайками укреплены верхние половины зажим­ ных, формовочных и калибровочных матриц и ножа для рубки стали 10. Сжатый воздух поступает через золотниковую коробку

И и при помощи золотника 12 направляется в верхнюю или ниж­ нюю часть цилиндра. Если сжатый воздух направляется золотни­ ком в нижнюю часть цилиндра, то давлением на нижнюю (мень-

138

тую) поверхность поршня последний поднимается вверх, а вместе с поршнем поднимается и крестовина.

Когда воздух будет направлен золотником в верхнюю часть ци­ линдра, то воздух станет давить на верхнюю (большую) поверх­ ность поршня; в этот момент нижняя часть цилиндра будет сооб­ щаться с атмосферой, и находившийся в нижней части цилиндра воздух выйдет наружу. Поршень с большой скоростью падает вниз и увлекает за собой крестовину, которая при падении наносит

сильный удар по наковальне. Чтобы предохранить цилиндр и пор­ шень от ударов во время рабочего хода, выпускной канал сделан так, что небольшая часть воздуха при выхлопе остается в цилиндре и смягчает удар. Впускные же каналы рассчитаны на быстрый впуск воздуха в рабочие пространства цилиндра, вследствие чего можно добиться получения очень коротких и частых ударов. Впу­ скной канал, сообщающийся с верхней частью цилиндра, открыва­ ется золотником при повороте рукоятки 13 на '/не оборота, при этом золотник 12 приподнимается и открывает канал 14. Этой же рукояткой можно регулировать и силу удара. Рукоятка 13 защи­ щена предохранительной скобой 15, препятствующей случайному

включению рукоятки. Однако при смене матриц или ножа для рубки стали, а также при других подготовительных операциях на

наковальню следует класть предохранительный чугунный брусок

и внимательно следить за тем, чтобы рукоятка не была случайно

включена, так как это может послужить причиной несчастного

случая.

Рукоятка служит также и для включения горизонтального мо­ лотка. Для этого ее нужно повернуть в направлении включения до отказа (упора). В этом случае крестовина остается опущенной и

прижатой к наковальне, а горизонтальный молоток начинает нано­ сить удары по головке бура, зажатой в матрицах.

Горизонтальный молоток устроен так же, как и обычный пнев­ матический перфоратор без автоматического поворота бура. Моло­

ток делает 800—1 000 уд/мин и установлен так, что его ось центрирована по зажимным матрицам 16 и 17. Молоток можно

передвигать в салазках, приближая или удаляя его от матриц в зависимости от диаметра заправляемой головки и размера набой­ ного штампа. В станке, кроме того, имеется пневматический про­ бойник для пробивания и расширения осевого канала в головке бура после ее заправки, а также продувной клапан для продувки бура. Техническая характеристика бурозаправочных станков при­ ведена в табл. 25.

Перед пуском станка необходимо на холостом ходу проверить работу золотника, т. е. своевременность открытия каналов для на­ правления воздуха в соответствии с передвижением рукоятки, а также исправность работы системы смазки.

При изготовлении новых или заправке старых буров на буроза­

правочных станках применяют следующие рабочие инструменты:

набойник, зажимные, калибровочные и формовочные матрицы,

пробойники, ножи для рубки стали (рис. 63).

139