5.1.4. Основы выбора параметров режима бурения твердосплавными коронками
Анализ влияния параметров режима на механическую скорость бурения твердосплавными коронками показывает, что основными из них являются осевая нагрузка на инструмент, частота вращения, число резцов, их расстановка и геометрия, а также прочностные свойства горных пород.
Бурение в стендовых условиях самозатачивающимися коронками [15] позволило получить модель влияния некоторых из названных факторов на механическую скорость бурения:
vм = 14,75+0,92 ω +1,75 Р +3,06n – 2,03pш +Рω , (5.27)
где Р – осевая нагрузка;
ω – частота вращения;
n – число резцов;
рш
– твердость горных пород.
Как следует из уравнения, на величину механической скорости бурения наиболее существенно влияет число резцов и твердость горной породы, далее по значимости идет осевая нагрузка и только затем частота вращения. При этом следует отметить, что и число резцов у коронки, и твердость породы, и осевая нагрузка – это факторы, задающие величину контактного напряжения, а соответственно, и режим разрушения породы.
Повышение частоты вращения выше оптимальных значений приводит к повышенному износу резцов коронки. В связи с этим рекомендован оптимальный режим бурения твердосплавными коронками при окружной скорости перемещения резца vp= 1,4-1,5 м/c. (рис. 5.15). Для коронок диаметром 46, 59, 76 , 93, 112, 132, 151 мм, с учетом допустимой окружной скорости, могут быть ориентировочно рекомендованы частоты вращения 500, 400, 300, 250, 200, 180 и 150 мин-1 [24].
При бурении трещиноватых, абразивных пород частота вращения снижается в сравнении с рекомендуемыми.
Осевая нагрузка рассчитывается исходя из оптимальных значений нагрузки на один резец [15]. В зависимости от твердости горных пород оптимальная удельная нагрузка на резец может изменяться от 0,4-0,5 кН при бурении мягких пород I, II категорий по буримости и до 1,0-1,2 кН при бурении горных пород VIII категории по буримости.
При бурении трещиноватых пород величины осевого усилия и частоты вращения несколько снижаются. В данном случае критериями уровня снижения осевого усилия и частоты вращения инструмента являются вибрация снаряда и ресурс бурового инструмента. То есть повышение вибрации требует поиска новых сочетаний значений осевого усилия и частоты вращения, при которых уровень вибрации будет допустимым. Снижение ресурса бурового инструмента также требует переоценки влияния параметров режима бурения на буримость горной породы. При этом бывает достаточно незначительной корректировки того или иного параметра для получения оптимальных условий разрушения горных пород.
Расход промывочной жидкости с повышением твердости буримых горных пород следует снижать, т.к. объем и размер, образующегося при бурении шлама будет снижаться.
Так, если при бурении горных пород I, II категории по буримости рекомендуется [15] подавать к забою 12-15 л/мин, то при бурении горных пород VII-VIII категории по буримости 7-12 л/мин.