Вращательный способ бурения(общая характеристика)

Рисунок

1. штанга(шпуры)

шнек(скважина)

2. резец

3. лезвие(армировано твёрдым сплавом)

Буровым инструментом вращательного способа бурения является резец(коронка) и штанга или шнек, соответственно для бурения шпуров и скважин. Штанга имеет витую поверхность, которая используется для удаления буровой мелочи из шпура. Для этой же цели используется шнек, который представляет собой стальную трубу с приваренной к ней по спирали стальной полосой, которая называется реборда. Буровой инструмент вращается вокруг своей оси и с усилием подаётся на забой скважины или шпура. Осевое усилие при бурение скважин составляет 10-70 кН и вращается 60-180 оборотов в минуту или 1-3 оборота в секунду. Разрушение породы происходит за счёт скалывания или срезания частиц породы забоя резцом. Скалывание или срезание происходит в зависимости от того, какая крепость породы и какое осевое усилие прикладывается к забою. Удаление продуктов разрушения производят механическим путём с помощью витых штанг или шнеков. Для бурения шпуров осевое усилие 3-15 кН и вращается 150-1000 оборотов в минуту.

Ударное(ударно-поворотное) бурение

Рисунок

1. штанга(шпуры)

2. буровая коронка

3. вращатель с электродвигателем

Буровым инструментом ударно-поворотного бурения является бур, который состоит из штанги и буровой коронки лезвия которой армированы твёрдым сплавом. Бур может быть либо сплошной, либо составной. Буровой инструмент(бур) наносит удар по забою и разрушает породу лезвием. После каждого удара штанга вместе с буровой коронкой поворачивается на некоторый угол, буровой инструмент поворачивается только в перерыве между ударами. За одну минуту наносится от 1670 до 2800 ударов, порода разрушается скалыванием. Данный способ в отличии от предыдущего применяется только для бурения шпуров.

Ударно-вращательное бурение

Рисунок

1. пневмоударник с буровой коронкой

2. штанги

3. лезвие

Буровым инструментом ударно-вращательного бурения являются погружные пневмоударники, снаряжённые буровой коронкой, которую называют долотами. Пневмоударник находится у забоя скважины. Пневмоударник вращается вместе с буровой коронкой через колонну штанг электродвигателем вращателя и независимо от этого вращения наносит удары коронкой по забою, порода разрушается скалыванием. Этот способ применятся только для бурения скважин.

Шарошечный(вращательно-ударный) способ бурения

Рисунок

1. лапа

2. шарошка

3. подшипник

4. зубья

Буровым инструментом вращательно-ударного способа бурения является шарошечное долото, которое состоит из 2-3 конической формы шарошек, имеющих зубья, которые вращаются на подшипниках и крепятся на лапах. Сама шарошка привинчивается к системе штанг, которые так же соединяются между собой. Трёхшарошечное долото которое бурит скважины диаметром 250 мм весит порядка 50-60 кг. На шарошечное долото через систему штанг подаётся очень большое осевое усилие 250-300 кН, а скорость вращения от 0,2 до 4 оборотов в секунду. Шарошечное долото вращается, а шарошки перекатываются по забою зубцами, разрушая породу. Этот способ, так же как и предыдущий, применяется только для бурения скважин.

Общая характеристика огневого бурения

Рисунок

1. форсунка

2. камера сгорания

3. сопло

4. раскаленные газы(t=2000 C, V=2000 м/с)

Буровым инструментом огневого бурения является горелка, которая работает на сжигании керосина в кислороде. Разрушение породы происходит за счёт возникающих в ней термических напряжений в следствии неравномерности нагревания потоками раскалённых газов. Вынос породы из скважины осуществляется раскалёнными газами и паром.

Способы бурения шпуров

Из всех рассмотренных нами способов шпуры бурятся двумя способами: 1. Вращательным бурением; 2. Ударно-поворотным бурением. Вращательное бурение шпуров осуществляется свёрлами которые в зависимости от потребляемой энергии делятся на: электрические, гидравлические и пневматические. По способу поддержания делятся на: ручные(массой до 16 кг) и колонковые. Колонковые свёрла устанавливаются на поддерживающих или распорных колонках.

Рисунок

Область применения вращательного бурения шпуров.

Бурение ручными свёрлами применяется в породах с коэффициентом крепости до двух, диаметром шпуров до 50 мм, глубиной до 4 метров. Вращательное бурение колонковыми свёрлами применяется в породах с коэффициентом крепости до шести, диаметром шпуров до 50 мм, глубиной до 5 метров.

Ударно-поворотное бурение шпуров бурильными молотками

Осуществляется с помощью пневматических бурильных молотков называемых перфораторами.

Рисунок

1. корпус(цилиндр)

2. поршень

3. бур

Этот способ бурении применяется при крепости породы более шести. Принцып работы: поршень ударник движется в цилиндре совершая возвратно поступательные движения. При рабочем ходе поршень наносит удар по хвостовику бура, частота ударов колеблется в пределах от 1670 до 2800 ударов в минуту. При холостом ходе поршень с помощью специального устройства поворачивается на некоторый угол поворачивая при этом с помощью муфты буровой инструмент, т.е. бур.

Сплошной бур: Составной бур:

Рисунок а и б Рисунок

Буровой инструмента для ударно-поворотного бурения шпуров состоит из сплошных или составных буров. Сплошной бур представляет собой стержень из буровой стали , имеющий с одного конца породоразрушающую головку 1, а с другой хвостовик 2 для установки в бурильном молотке. Составные буры состоят из стальной штанги 2 и съёмной буровой коронки 1, которая соединяется со штангой резьбовым соединением или конусным под углом примерно три градуса. Съёмная буровая коронка армируется твёрдым сплавом. Лёгкие модели перфораторов(до 20 кг) имеют аббревиатуру ПР(перфоратор ручной), а тяжёлые колонковые – ПК, П, КС.

Способы бурения скважин

Вращательный(шнековый) способ бурения скважин

Вращательное бурение применяется для бурения вертикальных и наклонных(до 60 градусов к горизонту) скважин на открытых горных работах в породах с коэффициентом крепости по Протодъяконову до 6 и диаметром скважин от 115 до 200 мм с удалением продуктов бурения шнеками. В настоящее время на открытых горных работах выпускаются станки имеющие марку СБР(станок буровой режущий). Особенности: основной недостаток это потеря метража скважин из-за невозможности её полной очистки. Помимо станков марки СБР, которые выпускаются промышленностью, применяются станки ранних выпуском СВБ-2М, БСН.

Бурение скважин станками с погруженными пневмоударникамии

(ударно-вращательное бурение)

Область применения данных станков: для создания вертикальных и наклонных скважин диаметром от 105 до 200 мм; в породах с коэффициентом крепости более 6 как на открытых, так и на подземных горных работах. На открытых горных работах станки имеют аббревиатуру СБУ(станок буровой ударный) и на подземных буровых работах НКР-100М. Основным недостатком этого способа бурения – снижение производительности при бурении глубоких скважин в обводнённых породах, а так же низкая стойкость коронок. А достоинством этого способа бурения скважин является независимость скорости бурения от угла наклона скважин(до 45 градусов). Станок НКР-100М устанавливают консольно на распорных колонках, им можно бурить веера скважин под разными углами.