3.1.2. Выбор алмазных коронок

Алмазные коронки применяются в породах VI -XII категорий по буримости.

В настоящее время в зависимости от расположения объемных алмазов вы­пускают следующие коронки:

• однослойные - с расположением объемных алмазов в один слой;

• импрегнированные - объемные алмазы расположены без определенного порядка по всему рабочему объему матрицы;

• зубчатые - режущая кромка зуба армируется по поверхности крупными полированными алмазами, кроме того, вершина каждого зуба армирована по все­му объему импрегнированными алмазами с зернистостью 120 - 200 шт/кар.

Конструкция алмазных коронок показана на рис.7. Каждая коронка на кор­пусе имеет индекс.

Индекс коронки состоит из трех частей.

I часть обозначает тип коронки. Первые две цифры от 01 до 99 показывают порядковый номер конструкции коронки. Конструкция определяется формой тор­ца и промывочной системой коронки. После первых цифр стоит буква, показы­вающая расположение объемных алмазов в коронке:

А -однослойные;

И - по всему рабочему объему матрицы (импрегнированные коронки).

После буквы, показывающей расположение объемных алмазов, стоит циф­ра, которая указывает твердость матрицы:

3 нормальная матрица 20 - 25 IIRC.

4 - твёрдая матрица 30 - 35 HRC,

3 нормальная матрица 20 - 25 IIRC.

4 - твёрдая матрица 30 - 35 HRC,

3 – нормальная матрица 20 – 25 HRC;

4 – твёрдая матрица 30 – 35 HRC;

5 – очень твёрдая матрица 50 – 55 HRC;

Рис. 7. Конструкции алмазных коронок:

а) – однослойных; б) – импрегнированных; 1,2 – объемные алмазы; 3 – подрезные алмазы; 4 – матрица

II часть индекса характеризует качество и зернистость алмазов в коронке. Буквой индекса указывается сорт объёмных алмазов, затем цифрой - минималь­- ное число алмазных зёрен данной фракции, буквой - сорт подрезных алмазов и цифрой - их зернистость.

III часть индекса составляет заводской номер коронки, товарный знак заво-­ да-изготовителя; цифры 1, 2, 3, 4 указывают квартал изготовления коронки.

Пример обозначения стандартной коронки: 01A3 Д60К40 № 71083 АИ 3 -конструкция коронки 01, однослойная с нормальной матрицей. Объёмные алмазы - дробленные зернистостью 60 - 90 шт/кар, подрезные алмазы – овализированные зернистостью 40 - 60 шт/кар. Заводской номер 71083, изготовлен на Кабардино-Балкарском заводе алмазного института (КБЗАИ) в третьем квартале

Пример обозначения специализированной коронки КДТ - 4А (И) - коронка двойной трубы, четвёртого типа, однослойная, импрегнированная.

Крупность алмазов.

Величина алмазов в коронке определяет производительность бурения и ра­ботоспособность коронки. В бурении величину алмазов - зернистость - принято оценивать в штуках, приходящихся на один карат.

В породах средней твёрдости (IV - VII категорий по буримости) наилучшие результаты показывают зубчатые коронки (рис. 7, в), армированные алмазами зернистостью от 2 - 5 до 10-20 шт/кар; в твердых породах (VII - IX категорий по буримости) целесообразно использовать однослойные коронки (рис. 7, а), арми­рованные алмазами зернистостью от 20 - 30 до 60 - 90 шт/кар; в очень твёрдых породах (X - XII категорий по буримости) - импрегнированные коронки (рис. 7, б) с алмазами зернистостью от 120 до 400 шт/кар. Импрегнированные коронки относятся к самозатачивающемуся породоразрушающему инструменту, так как при изнашивании одного слоя алмазов в работу вступают алмазы следующего слоя.

Износостойкость матрицы коронки.

Матрица служит для закрепления в ней алмазов, отвода тепла, возникающе­го в процессе бурения, а также для обеспечения своевременного обнажения ре­жущих элементов (алмазов) при бурении. В процессе бурения частицы шлама разбуриваемой породы истирают материал матрицы, в результате чего алмазы об­нажаются.

В твердых абразивных породах частицы шлама интенсивно истирают мате­риал матрицы и излишне обнажают алмазы, что может привести к растрескива­нию, скалыванию и выпадению алмазов из матрицы. В малоабразивных породах частицы шлама почти не истирают материал твердой матрицы и не обнажают ал­мазы. При недостаточном обнажении алмазы не внедряются в породу и не разру­шают ее.

Необходимая степень обнажения алмазов достигается применением матриц различной твердости. Для бурения в твердых монолитных породах малой абразивности используют матрицы 3 (с нормальной твердостью); для бурения в плот­ных монолитных, а также трещиноватых породах средней абразивности и абра­зивных - твердые матрицы 4; для бурения в весьма абразивных горных породах, разрушенных и трещиноватых - очень твердые матрицы 5.

В табл. 7 приведены типы алмазных коронок для пород различной катего­рии и степени трещиноватости в зависимости от типа колонковой трубы.

Таблица 7

Алмазные коронки и колонковые трубы дли бурения горных пород различной буримости

Группа горных пород по тре- щинова- тости

Ступень трещи-новато-сти гор-ных пород

Удель-ная кус-кова-тость керна, шт/м

Категория пород по буримости

Тол- щина матри- цы корон- ки, мм

Рекомен- дуемый тип колонко- вой трубы

VI-VII

VIII-IX

IX-X

XI-XII

I

Моно- литные и сла- ботре- щино- ватые

0-10

Зуб- чатые 15А3, 16А3

Тонкостенные

АКС

АКС и ИКС

ИКС

8,5-10

Одинарная

Стандартные

01А3, 01А4, 04А3, 07А3, А4ДП

02И3, 02И4, А4ДП

02И3, 02И4, 03И5, И4ДП

7,5-10

Одинарная или ТДН (В)-1

Специализированные стандартные

КУТ, КУТВ, 18А3

КУТ, КУТИ, 19И3Г

КУТИ, 19И3Г

7,5-9

Двойная типа УТ

II

Средне- трещи- новатые

11-30

Стандартные

И4ДП

И4ДП

7,5-10

Одинарная

Толстостенные

14А3

14А3

10,5-12

Одинарная

Специализированные стандартные

10А3

10А3, 11И3

11И3

9,0-12

Двойная ТДН (В)-2

III

Силь- нотре- щино- ватые

>30

Специализированные толстостенные

КТД-4А

КТД-4А, КТД-4И

КТД-4И

12,5-15

Двойная ТДН-4

КТДО

КТДО

10-15

Двойная типа ТДНО

ДЭА

ДЭА, ДЭИ

ДЭИ

14,5-17

Двойная эжекторная