2. Выбор бурового станка

Принимаем станок вращательного (шарошечного) бурения

СБШ-250-32 диаметром скважины 250 мм и глубиной до 32 м в породах с коэффициентом крепости f = 9.

Инструмент: шарошечное долото серии «ТЗ».

Станки вращательного (шарошечного) бурения предназначены для бурения вертикальных и наклонных скважин диаметром 160400 мм и глубиной до 32 м в породах с коэффициентом крепости f = 618. Ими производится около 70% объема буровых работ на карьерах. Основные их достоинства: высокая производительность (20150 м/смену); непрерывность процесса бурения; возможность полной автоматизации процесса бурения. Недостатки: большая масса станка; малая стойкость долот в труднобуримых породах. По массе т и развиваемому осевому усилию Р_ос станки шарошечного бурения подразделяют на:

• легкие СБШ-160-48, т  40 т, Р_ос  200 кН, диаметр скважины d = = 150200 мм;

• средние СБШ-200 (5 моделей) и СБШ-250 (6 моделей), т  60 т, Р_ос   350 кН, d = 200270 мм;

• тяжелые СБШ-320-36 и СБШ-400 (2 модели), т  120 т, Р_ос  700 кН, d = 300-400 мм.

3. Режимы бурения и расчет их основных параметров

3.1 Расчет параметров шарошечного бурения

Потребное осевое усилие (усилие подачи), Н, с достаточной для инженерных расчётов точностью может быть определено по эмпирической зависимости

Р_ос  (6…7)10⁴f∙D6∙10⁴∙9∙0,250=135000 Н=135 кН

где D - диаметр долота, м.

Частота вращения шарошечного долота обычно принимается равной 80...150 мин^-1, иногда 300 мин^-1. Меньшие значения принимаются для крепких пород и больших диаметров долот, а большие значения частот вращения - для средней крепости пород и меньших значений диаметра (табл. 2.2).

С увеличением частоты вращения бурового става скорость бурения повышается, но вместе с этим возрастает износ долота.

Скорость бурения V_Б, м/мин, определяется по одной из нижеприведённых эмпирических формул:

Крутящий момент М, Нм, для преодоления сил сопротивления при скалывании породы штырями шарошечного долота с учетом сил трения в подшипниках шарошек и бурового става о стенки скважины определится из выражения

где _ск -32МПа - предел прочности породы на скалывание

К_тр  1.15 - коэффициент, учитывающий трение в подшипниках шарошек и бурового става о стенки скважин;

К_ск  0.5 - коэффициент, учитывающий уменьшение скорости бурения из-за неполного скалывания породы между зубьями

Мощность N, Вт, двигателя вращателя:

N=M∙ω∙η=715,5∙15,7∙0,65^-1=17,3 кВт

где  - угловая скорость вращения долота, рад/с;

 = 0.65^-1 - КПД передачи трансмиссии вращателя.

Расход воздуха W_в, м³/мин, на продувку скважины от буровой мелочи зависит от объема выбуриваемой породы V_n, м³/мин., и удельного расхода  воздуха, потребного на 1 м³ буровой мелочи:

W_в=V_n∙ε=15∙π∙D²∙V_б.max∙ε=15∙3,14∙0,250²∙0,14∙150=61,8 м³∕мин

где V_Бmах – 0,14 максимальная механическая скорость бурения, м/мин;

D– 0,250 диаметр скважины, м;

 - удельный расход воздуха, равный 80...150 м³/м³.