Машины термического бурения

Машины термического бурения Принцип термического бурения заключается в быстром и не­равномерном нагреве поверхностного слоя грунта скоростной струей высокотемпературных газов, что вызывает в нем значительные термические напряжения, под действием которых очередной поверхностный слой растрескивается и выдувается из скважины, обнажая для последующего разрушения новый слой грунта. Генератором высокотемпературной газовой струи является ре­активная горелка — термобур, в котором в качестве горючего применяется керосин или бензин, а в качестве окислителя — со­ответственно кислород или воздух. На рис. 3. изображена схема трехсоплового термобура, кре­пящегося в трубчатой штанге установки термического бурения. По штанге в кожух термобура подается вода для охлаждения, а по двум трубкам, проходящим внутри штанги, в форсунку по­ступают кислород под давлением 1,5—2 МПа и керосин под дав­лением 0,8—1,2 МПа. Из форсунки смесь тонкораспыленного керосина с кислородом впрыскивается в камеру сгорания. При сго­рании этой смеси образуются газообразные продукты, имеющие температуру до 2000—3000 °С и давление 2—4 МПа. Устрем­ляясь в сопловое отверстие, газовые струи достигают сверхзвуко­вой скорости (1500—2000 м/с), с которой они выбрасываются на забой, мгновенно нагревая тонкий поверхностный слой грунта до очень высокой температуры. Под действием этой температуры в результате быстрого и неравномерного расширения поверхность растрескивается (шелушится), и отскочившие от массива мелкие мечевидные частицы грунта выносятся из скважины продуктами горения и парами воды, подаваемой для охлаждения термобура. Температуру и скорость газовых струй регулируют таким обра­зом, чтобы избежать плавления породы, иначе энергоемкость процесса резко повысится, а скорость проходки снизится. Для обеспечения равномерного разрушения грунта по всему забою и формирования ровной боковой поверхности скважины штанга с термобуром вращается с частотой 6—30 об/мин и плавно пода­ется в скважину по мере ее проходки (рис. 4.). Машины термического бурения оборудуются на базе автомо­биля или трактора и имеют рабочий орган (термобур), заключен­ный в специальную направляющую (штангу), установленную на мачте, что позволяет одновременно вращать бур и углублять сква­жину. Вращение бура и его подача производятся индивидуаль­ными электро- или гидродвигателями. Для отсоса отработанных газов и пара устье скважины при бурении накрывается кожухом, соединенным с вентилятором. Каждая машина управляется из ка­бины машиниста, перед которым находятся приборы, показываю­щие расход керосина, кислорода, воздуха и воды, их давление в системе, давление в камере сгорания термобура и т. д. Управле­ние термобуром автоматизировано. Поскольку обеспечение кислородом машин, работающих в трас­совых условиях, представляет определенные трудности, при буре­нии не очень прочных пород (например, мерзлых грунтов) приме­няют бензин и воздух. В этом случае температура газовой струи несколько меньше. Зажигание горючей смеси в камере сгорания во всех случаях производится электрозапалом, включаемым ма­шинистом на пульте управления. Рис. 3. Термобур: Рис. 4. Головка термобура  1— башмак; 2 — сопловая крышка; 3--чехол;  4 — камера сгорания; 5 — уплотнение; 6 — форсунка; 7 — корпус форсунки; 8 — клапан  обратный; 9 — переходник-10 — штанга ^