Тема 1 Способы разрушения горных пород рабочими органами горных машин

– Физико-механические свойства горных пород.

Сопротивление разработке и устойчивость горных пород как основания, на котором стоит горная машина, определяются их физико-механическими свойствами.

Под физическим свойством породы понимают её специфическое поведение (ответную реакцию) при воздействии на неё определенных физических полей или тел. Численно каждое физическое свойство породы оценивается одним или несколькими параметрами (показателями, характеристиками), являющихся количественной мерой свойства.

Свойства пород, проявляющиеся при воздействии на них конкретных инструментов и механизмов и соответствующие им характеристики называют горнотехнологическими.

Физико-механическими свойствами горной породы называют совокупность свойств описывающих её поведение в процессе разработки, из которых к физическим относят плотность, пористость, связность, липкость, пластичность, тепло- и электропроводность и другие, а к механическим — крепость, твердость, сопротивление вдавливанию, абразивность, разрыхляемость и другие, т. е. свойства, определяющие поведение горной породы в процессе деформации.

Свойства пород изменяются в широких пределах, поэтому принято объединять породы в группы и категории с определенным диапазоном свойств и характеристик.

Применительно к открытой разработке все горные породы подразделяют на группы: скальные и полускальные в естественном их состоянии; разрушенные (искусственно или естественно) скальные и полускальные; плотные, мягкие (связные) и сыпучие.

Известно более ста свойств и параметров горных пород. Для систематизации, исследования и классификации пород, а также для выбора, оценки и расчета основных горно-технологических процессов выделили базовые свойства и соответствующие им параметры.

Плотностные свойства:

1.Объемная масса – масса единицы объема горной породы в её естественном состоянии;

2.Пористость – относительный объем всех пор, заключенный в единице объема породы.

Механические свойства:

3.Предел прочности при сжатии – критическое значение одноосного сжимающего напряжения, при котором происходит разрушение породы;

4.Предел прочности при растяжении – критическое значение одноосного растягивающего напряжения, при котором происходит разрушение породы;

5.Модуль продольной упругости (модуль Юнга) – коэффициент пропорциональности между действующим нормальным напряжением и соответствующей ему продольной упругой деформацией;

6.Коэффициент относительных поперечных деформаций (коэффициент Пуассона) – коэффициент пропорциональности между упругими продольными и поперечными деформациями при одноосном нормальном напряжении.

Тепловые свойства:

7.Коэффициент теплопроводности – количество тепла, проходящего в единицу времени через единицу сечения в направлении, перпендикулярном к сечению при перепаде температур на 1ºК на единицу расстояния;

8.Удельная теплоемкость – количество тепла, необходимое для повышения температуры 1 кг вещества на 1ºК;

9.Коэффициент линейного теплового расширения – относительное удлинение тела при нагреве его на 1ºК.

Электромагнитные свойства:

10.Удельное электрическое сопротивление – величина обратная силе тока, проходящего через 1м² площади образца, при напряженности электрического поля в образце, равной 1В/м;

11.Относительная диэлектрическая проницаемость – коэффициент, показывающий, во сколько раз уменьшается напряженность электрического поля при нахождении в нем породы;

12.Относительная магнитная проницаемость – коэффициент, показывающий, во сколько раз магнитная индукция поля в данном магнетике изменяется при помещении образца в поле в вакууме.

Механические свойства:

13.Крепость – сопротивление горной породы общему разрушению.

14.Твердость – способность породы оказывать сопротивление проникновению в нее другого, более твердого тела, не испытывающего при этом каких-либо остаточных деформаций.

15.Связность определяется сцеплением отдельных частиц по роды между собой и характеризует ее способность сопротивляться их разделению.

16.Абразивность – способность горной породы интенсивно изнашивать разрушающий ее инструмент.

17.Трещиноватость – наличие в горных породах трещин, образуемых при разрыве внутренних связей в породном массиве.

– Классификация горных пород по трудности разработки и бурения.

В качестве физико-механической основы сопоставления горных пород по трудности их разработки академиком В.В. Ржевским рекомендован относительный показатель трудности разрушения породы П_р, который может быть определен по следующей зависимости

П_р= 0,5·К_тр(σ_сж+ σ_сдв+ σ_раст)+0,5·γ,

Где К_тр коэффициент трещиноватости горных пород (0,05…1,0); σ_сж =(34…450); σ_сдв=(0,01…75); σ_раст=(0,0…43)- соответственно пределы прочности горных пород на сжатие, сдвиг и растяжение, МПа; γ- плотность породы, т/м³.

Все горные породы, подвергаемые разрушению механическим способом, с точки зрения трудности разрушения делятся на пять классов:

I класс — легкоразрушаемые (П_р =1…5);

II класс-средней разрушаемости (П_р =5…10);

III класс — трудноразрушаемые (П_р = 10…15);

IV класс —весьма трудноразрушаемые (П_р =15…20);

V класс — исключительно трудноразрушаемые (П_р =20…25).

Породы с П_р >25 относятся к внекатегорным.

В зависимости от трудности разрушения пород установлена классификация горных пород, состоящая из девяти групп, пять из которых разрабатываются без применения буровзрывных работ. Для каждой группы пород профессорами Н. Г. Домбровским и Ю. И. Беляковым были экспериментально установлены коэффициенты сопротивления копанию K_f (МПа) основными видами экскавационного оборудования.

– Определение коэффициентов сопротивления копанию

Для одноковшовых экскаваторов величину K_f в массиве для невскрытых горизонтов проф. Ю. И. Беляков рекомендует определять по зависимости

г де С_м — прочность породы в массиве; μ_э — коэффициент, учитывающий разницу во вместимости Е (м³) ковша ( μ_э изменяется от 1,1 до 0,7 при вместимостях ковшей Е от 2 до 20 м³).

где К_Р — коэффициент разрыхления; S — глубина внедрения зубьев ковша, м; d_cp — средний линейный размер куска, м; f – коэффициент крепости породы.

– Характеристика буримости горных пород

Эффективность бурения взрывных скважин определяется скоростью бурения, которая зависит от способности породы разрушаться под воздействием бурового инструмента (основной фактор); его вида и формы, а также способа, усилия и скорости его воздействия на забой скважины; диаметра, скважины и в ряде случаев от ее глубины; способа, скорости и тщательности удаления из забоя скважины буровой мелочи, препятствующей разрушению по роды.

Все перечисленные факторы определяют технологические параметры буровых станков.

Для сопоставления пород по буримости (механическим спо собом) по аналогии с коэффициентом сопротивления копанию введен относительный показатель трудности бурения породы П_б

П_б= 0,07∙(σ_сж+ σ_сдв)+0,7γ

Все горные породы при механических способах бурения по аналогии с показателем П_р (см. формулу 1.1) и в соответствии с величиной П_б -подразделяются по буримости на пять классов:

I класс — легкобуримые (П_б=1…5);

II класс — средней бури мости (П_б = 5…10);

III класс — труднобуримые (П_б =10…15);

IV класс — весьма труднобуримые (П_б = 15…20);

V класс — исключительно труднобуримые (П_б = 20…25).

Породы с показателем П_б>25 относятся к внекатегорным. Удельное сопротивление горной породы разрушению при бурении шарошечным и шнекобуровым способами может быть оценено по среднему приведенному пределу прочности породы при разрушении механическим способом бурения σ_м.б. (МПа)

– Характеристика буримости горных пород

Разработка горных пород и углей начинается с их разрушения и может осуществляться следующими способами:

механическим, когда рабочие органы сосредоточенным силовым воздействием рабочего инструмента (как правило, кли нообразной формы) непосредственно отделяют породу от мас сива. Энергоемкость способа (расход энергии на единицу объ--ема разрушенной породы) в зависимости от крепости породы, типа, размеров и крупности рабочего органа составляет 0,72— 6,12 МДж/м³;

гидравлическим, когда порода отделяется от массива напорной струей воды, подаваемой из гидромонитора, или когда порода со дна водоема вместе с водой всасывается земснарядом. Энергоемкость разрушения породы напорной струей составляет 1,44—14,4 МДж/м³, а при работе земснаряда она в 1,5—2 раза меньше (без учета транспортирования);

взрывным, когда породы разрушаются под давлением газов, выделяемых при воспламенении взрывчатых веществ. Энергоемкость только бурения 1 м взрывной скважины составляет 14,4—36 МДж/м³.

Применяют и комбинированные способы разрушения, например когда основное рыхление породы производится рыхлителем; а окончательное рыхление и захват разрушенной породы осуществляются механической лопатой, погрузчиком, скрепером, бульдозером или земснарядом.

Наибольшее распространение получил механический способ разрушения породы — до 85 % всего объема горных и земляных работ.

Механический способ разрушения прочных пород при малой (до 5 м/с) скорости силового воздействия называется статическим, тогда как вибрационное, ударное, высокоскоростное и импульсное разрушения — динамическими.

– Копание и резание горных пород.

Большинство горных машин производит разрушение массива последовательным отделением стружки. Перемещение срезан ной породы по рабочему органу, а также скопления породы перед ним вызывают в ряде случаев значительные усилия со противления на рабочем органе, подчас более высокие, чем собственно от разрушения.

Копание — процесс отделения породы от массива (или от штабеля) — включает в себя резание, перемещение отделенной породы по рабочему органу (в частности, в ковшах экскаваторов) и трение рабочего органа о породу.

Резание — процесс отделения стружки от массива режу щей частью рабочего органа.

Рабочий орган перемещается чаще всего в двух направлениях. Одно из них — главное движение, при котором происходит отделение стружки, а другое, при котором изменяется толщина(ширина) стружки, является движением подачи. Скорость по дачи значительно меньше скорости главного движения, а соотношение этих двух скоростей определяет траекторию движения рабочего органа.

В одних случаях лезвие рабочего органа сначала перемещается в глубь горной породы, а затем движется вперед для отделения стружки (струг, скрепер, бульдозер), а в других — эти два перемещения осуществляются в течение всего процесса резания или большей его части (экскаваторы, бурильные машины). Усилия и рациональные режимы чаще подбираются экспериментальным путем.

Различают следующие условия резания: блокированное, полусвободное (полублокированное) и свободное.

При блокированном резании режущая часть рабочего органа разрушает породу передней и двумя боковыми режущими кромками, при полусвободном — передней и одной боковыми режущими кромками, при свободном — только передней режущей кромкой. Величина сопротивлений на рабочем органе при резании зависит от того, в каких условиях осуществляется резание. На практике чаще всего осуществляется полусвободное резание.

При отделении стружки от массива возникают следующие со противления.

1 . В направлении по касательной к траектории главного движения рабочего органа действует сила

где Р_Р, Р_Т и Р_п — составляющие касательной силы сопротивления копанию; Р_Р — сила сопротивления внедрению передней грани рабочего органа в породу, зависящая от ширины и толщины стружки, геометрии рабочего инструмента и категории породы. Силу Р_р принято оценивать по величине коэффициента сопротивления породы резанию K_f и площади стружки

t и b—соответственно толщина и ширина стружки; Р_т — сила сопротивления трению рабочего органа о по роду; возрастает с ростом усилия подачи, необходимого для заглубления (особенно затупленного) рабочего органа в по роду; Р_п — сила сопротивления от перемещения по роды вдоль или поперек грани рабочего органа или от перемещения (волочения) призмы породы впереди рабочего органа, а также сопротивления от заполнения рабочего органа породой.

В зависимости от вида и состояния породы, а также угла резания отделяемая клиновидной частью режущего органа стружка имеет различную форму. В пластичных по родах острые кромки отделяют сливные стружки, поступающие в ковш в виде неразделенного на входе потока. С увеличением крепости породы, а также угла резания и затупления кромок возрастает степень дробления стружки, а проходимость ее в ковш ухудшается. И наконец, в малосвязных сыпучих породах разрушенная при резании часть стружки (небольшая в связных породах) или вся стружка (в малосвязных породах) образует перед рабочим органом призму волочения, величина которой зависит от траектории движения.

При существенном наклоне траектории (более 45°) призма сползает в ковш, образуя «шапку» при отрыве рабочего органа от забоя. При горизонтальной траектории в малосвязных сухих и взорванных породах объем призмы волочения может достигать 0,5Е (Е-объем или вместимость рабочего органа), а в связных крепких породах до (0,15…0,2) Е. По достижении предельных для данных условий размеров призмы излишек по роды из последней будет уходить в валики, образующиеся сбоку от рабочего органа. Работа, расходуемая на перемещение породы в призме волочения, как правило, теряется, так как При подъеме ковша призма волочения остается в забое.

Величина силы Р₀₁ и относительная величина трех ее составляющих зависят от крепости горной породы и конструкции ковша. С увеличением крепости горной породы абсолютная ве личина силы возрастает, в то время как силы Р_т и Р_п увеличиваются незначительно, что и вызывает уменьшение их относительной величины. Более благоприятные условия работы ковша лопаты (большой наклон траектории ковша к горизонту при его подъеме) способствуют значительному уменьшению величины силы Р_п по сравнению с ее значением при работе драглайна.

В направлении, нормальном к траектории, действует Р₀₂ – сила сопротивления внедрению режущего лезвия рабочего органа в породу (эквивалентна усилию подачи), направленная либо в сторону рабочего органа, либо в сторону массива.

В зависимости от типа машины (конструкции рабочего органа, величины площадки затупления лезвия, траектории и других факторов) нормальную реакцию со стороны породы Р₀₂ определяют из выражения

где К₁ =0,14…0,95 — коэффициент пропорциональности (большие значения для более затупленного инструмента и более твердых пород).

Полное усилие сопротивления копанию на ковше Р₀₁ складывается из касательной к траектории составляющей сопротивления горной породы разрушению P₀₁ и нормальной его составляющей Р₀₂. Последняя, будучи направлен ной от массива, равна нормальной составляющей напорного уси лия. При ее направленности в сторону массива породы сила Р₀₂ способствует заглублению рабочего органа. Выглубление ковша наблюдается при отделении сравнительно тонких стружек затупленными зубьями (режущими кромками), а также при углах резания больше 60°, заглубление — при отделении толстых стружек, срезаемых острой кромкой при небольших углах резания.

При рациональной форме режущей кромки и однородных пластичных породах сила Р₀₂ не превышает (0,1…0,15) Р₀₁ Сила сопротивления Р₀₂ может возрастать в 1,5—2 раза и более по отношению к P₀₁ при работе в плохо взорванных скальных забоях и затупленной режущей кромке.

Затупление и износ режущего инструмента оказывают самостоятельное влияние на сопротивление пород разрушению. Даже допускаемый нормативами износ режущего инструмента может вызвать увеличение сопротивления сил копанию в 1,5—2 раза. Сила сопротивления внедрению изношенного инструмента в по роду замедленно возрастает с увеличением толщины среза и не равна нулю при практически нулевой его толщине. Накладываясь на силу основных сопротивлений внедрению ножа, дополнительная сила вызывает значительное увеличение силы сопротивления копанию P₀₁ и существенно изменяет нормальную со ставляющую Р₀₂.

– Влияние геометрии режущей кромки и параметров процесса экскавации на величину силы сопротивления копанию

К параметрам процесса относятся: скорость движения рабочего органа, размеры стружки и ее рас положение по отношению к предыдущей, характер воздействия рабочего органа на породу — статический или динамический.

Режущий инструмент имеет следующие геометрические параметры: угол заострения зубьев δ – угол между передней и задней гранями режущей кромки; угол резания γ – угол, образованный передней гранью и траекторией движения режущей кромки по забою; задний угол α – угол, образованный задней гранью инструмента и траекторией его движения по забою.

Кинематические геометрические параметры зуба определяют взаимное положение его рабочих граней и поверхности забоя в процессе резания при перемещении зуба в пространстве с некоторой скоростью.

В общем случае зуб в процессе работы может перемещаться под действием скоростей резания V_р, подачи V_n и бокового перемещения V₆ в трех взаимно перпендикулярных направлениях.

При работе горных машин скорости V_п и V₆ значительно меньше скорости V_p,, однако их следует принимать в расчет. Угол резания γ оказывает значительное влияние на сопротивление породы резанию. Так, увеличение угла резания от 40 до 60° удваивает лобовые сопротивления внедрению зуба. С другой стороны, чрезмерное уменьшение угла резания (менее 30°) может сопровождаться ростом сопротивления, особенно при резании вдоль напластования горных пород.

Угол заострения δ режущей кромки и зубьев, учитывая из нос инструмента, не следует принимать менее 20° для пластичных грунтов и 22—25° — для тяжелых каменистых пород. Задний угол α рекомендуется выдерживать в пределах 5—8°. Угол резания γ обычно составляет 30—40°.

Для уменьшения общих сопротивлений внедрению ковша в породу считается целесообразным исключать из участия в резании боковые стенки ковша, для чего надо либо отодвигать их от средней части и наклонять назад под углом 30—40°, либо далеко выдвигать переднюю режущую кромку (зубья).

Зубья увеличивают удельную нагрузку на породу в 2…2,5 раза, что облегчает процесс ее разрушения. Вылет зубьев желательно иметь, как можно меньшим с тем, чтобы обеспечить им необходимую прочность. При плоской режущей кромке в плотных горных породах острые зубья способствуют снижению общего сопротивления копанию на 8—15 %, а снижению сопротивления резанию — на 10—25 % по сравнению с зубьями, затупленными в. результате износа.

Для увеличения контактной нагрузки на породу ширину зубьев делают возможно меньшей. Нагрузка на 1 см ширины зуба не должна превышать 7—8 кН. Расстояние между зубьями берут равным 1,2—1,25 их ширины. Уменьшение этого расстояния вызывает увеличение суммарной ширины зубьев, а следовательно, и сопротивления горной породы экскавации. В то же время увеличение расстояния между зубьями вызывает износ кромки ковша между ними, так как целики породы между зубьями не скалываются, а их разрушает козырек, ковша. Износ зуба происходит по его задней грани. Допустимая степень износа зуба оговаривается заводскими инструкциями по эксплуатации.

Влияние скорости копания. Скорость копания, не превышающая 4—5 м/с, практически не сказывается на среднем сопротивлении копанию. Однако при скорости копания свыше 5 м/с скорость образования линейной деформации в ряде горных пород становится соизмеримой со скоростью движения инструмента, что вызывает повышение сопротивления разрушению породы. Влияние скорости резания становится особенно заметным при больших углах резания.

В расчетных формулах можно не учитывать влияния скорости резания, так как пределы ее изменения в современных горных машинах пока относительно невелики и вносимая при этом погрешность будет незначительна, во всяком случае меньше по грешности, появляющейся вследствие структурной неоднородности горной породы.

Влияние размеров (вместимости) ковша и параметров стружки. С ростом размеров, а следовательно, и вместимости ковша сопротивление копанию при работе в породах средней крепости и крепких падает независимо от типа породы, за исключением взорванной скалы, где это усилие практически не изменяется для ковша любой вместимости, если соблюдено постоянное соотношение между шириной ковша и крупностью куска.

Толщина t и ширина в стружки влияют на абсолютную величину силы сопротивления и на сопротивление породы экскавации.

Тема . Общие сведения о буровых машинах

– Состояние буровой техники и направление в создании буровых станков

В общей технологии открытых горных работ при разработке месторождений, сложенных скальными породами, буровзрывные работы являются одним из основных производственных процессов.

Цель бурения — создание в породном массиве скважин или шпуров. Бурение представляет собой трудоемкий и дорогостоящий процесс. Стоимость производства буровых работ на открытых разработках колеблется в пределах от 16 до 36 % общей стоимости выемки 1 т горной массы. От качества рыхления горной массы зависят производительность погрузочного и транспортного оборудования, их долговечность и эффективность эксплуатации.

Наибольшее распространение на открытых горных работах получил шарошечный способ бурения. Этим способом выполняется до 82,5 % всех объемов бурения, тогда как вращательным способом с резцовыми коронками — около 15,7% и ударным методом — до 1 %. Остальные 0,8 % приходятся на термический и постепенно исчезающий ударно-канатный. Перспективные планы развития отечественной буровой техники предусматривают создание станков шарошечного бурения диаметром до 400мм; дальнейшее совершенствование автоматизации управления режимами бурения и вспомогательными операциями; увеличение скорости спуско-подъемных операций; осуществление бурения скважин глубиной до 18—24 м без наращивания буровых штанг; разработку стабилизаторов и амортизаторов; освоение новых типов шарошечных долот и дополни тельных устройств к ним и более интенсивное применение многоцелевых станков, на которых могут быть использованы раз личные способы бурения (станки комбинированного бурения).

Как показывает отечественный и зарубежный опыт, с ростом вместимости ковша и параметров экскаватора целесообразно увеличивать диаметр взрывных скважин и их сетку.

Станки для бурения взрывных скважин на открытых горных работах, выпускаются трех типов (11 типоразмеров) для механического бурения и одного типа (одного типоразмера) для термического бурения.

Основные параметры буровых станков — диаметр, глубина и угол наклона пробуриваемой скважины — характеризуют возможность геометрического расположения последней на уступе с целью размещения в ней взрывчатого вещества, получения оптимальной степени дробления горной массы, а также задан ной геометрии развала.

Типоразмеры станков, определяемые главным параметром — диаметром бурения и предусмотрены для бурения скважин диаметрами 100, 125, 160, 200, 250, 320 и 400мм.

Станки для бурения взрывных скважин на открытых горных работах, должны изготовляться следующих типов и параметров:

С БШ — станки вращательного бурения шарошечными долотами (шарошечного бурения) — пяти типоразмеров с номинальными диаметрами бурения от 160 до 400мм при f=6…18;

СВР — станки вращательного бурения резцовыми коронками двух типоразмеров с номинальными диаметрами бурения 125 и 160 мм при f=2…5;

СБУ — станки ударно-вращательного бурения погружными пневмоударниками (пневмоударного бурения) — четырех типоразмеров с номинальными диаметрами бурения от 100 до 200мм при f=8…18.

В условное обозначение станка входят его тип, диаметр бурения в миллиметрах и глубина скважины в метрах, например станка СБШ-250-32.

–Классификация буровых машин

Буровые машины, применяемые на открытых разработках, классифицируются по:

- способу разрушения горной породы;

- способу приложения силовой нагрузки к буровому инстру менту;

- способу удаления продуктов разрушения от забоя скважины;

- роду потребляемой энергии;

- способу расположения скважины;

- назначению.

По способу разрушения горной породы буровые машины подразделяются на осуществляющие механические и физические способы разрушения. К первым относят: машины ударно-вращательного и вращательного бурения шарошечными и резцовыми долотами, производящие разрушение горной по роды инструментом в соответствии с прикладываемыми к нему силовыми нагрузками; ко вторым: машины термического, взрыв ного, гидравлического, электрогидравлического и ультразвукового бурения, воздействующие на горную породу через жидкую и газообразную среду.

По способу приложения силовой нагрузки к буровому инструменту буровые машины подразделяют следующим образом.

Машины ударного бурения осуществляют последовательные удары по забою инструментом. Постоянно приложенное осевое усилие при этом может вообще отсутствовать (станки ударно-канатного типа) или быть незначительным, но достаточным для удержания машины от отскока после удара по забою и обеспечения ее подачи по мере углубления скважины (перфораторы). Перед каждым следующим ударом (в момент отскока) инструмент поворачивается на не который угол (в ударно-канатных станках — благодаря упругим силам закручивания каната, в перфораторах — благодаря храповому механизму и геликоидальной паре), обеспечивая таким образом разрушение породы по всей площади забоя. Для поворота инструмента требуется небольшой крутящий момент (в силу чего эти машины, как правило, не имеют автономного вращателя).

Машины ударно-вращательного бурения имеют такой же механизм разрушения, как машины ударного бурения. Отличие состоит лишь в том, что при ударно-вращательном бурении инструмент непрерывно вращается вокруг своей оси, в то время как при ударном — вращение (поворот) инструмента происходит только в паузах между ударами. По рода разрушается в основном при внедрении лезвия инструмента под действием удара. Благодаря вращению инструмента производится срезание породы, оставшейся в гребешках после удара. Если коронку не поворачивать, то после нескольких ударов поверхность соприкосновения лезвия с разрушенной породой настолько увеличится, что внедрение лезвия и разрушение горной породы прекратятся.

При ударно-вращательном бурении большая часть энергии расходуется на создание ударной нагрузки, меньшая — на вращение инструмента: осевое усилие прикладывается к инструменту только для нейтрализации сил отдачи, действующих на него в момент удара. Характерные признаки ударно-вращательного способа — большая ударная нагрузка, малые крутящий момент и осевое усилие. Ударно-вращательный способ бурения применяется по крепким, очень крепким и абразивным породам.

Машины вращательного бурения шарошечными долотами осуществляют последовательные удары зубьями (штырями) шарошки по забою, перекатывающейся внутри скважины за счет непрерывного вращения штанги со значительным моментом (тем большим, чем меньше крепость буримой породы) и при постоянном значительном осевом усилии подачи, необходимом для внедрения зубьев шарошки в по роду. Внешне бурение протекает как вращательное. Однако зубья шарошки имеют кратковременный (ударный) контакт с забоем, в силу чего отсутствует фаза резания, для вращательного бурения с использованием инструмента режущего типа.

Машины вращательного бурения резцовыми коронками осуществляют непрерывное срезание и скалывание породы коронкой, ось вращения которой совпадает с осью скважины. Одновременно коронка подается на забой вдоль оси скважины со значительным усилием. Каждый резец коронки при бурении перемещается по винтовой линии, срезая и скалывая породу передней гранью. Вращательное бурение применяют только по слабым углям и породам средней и ниже средней крепости. При крепких породах режущие кромки коронки не способны скалывать стружку значительной толщины и разрушают породу истиранием. При этих условиях работы резцы из металлокерамических, твердых сплавов быстро изнашиваются и скорость бурения падает. Производительно бурить скважины по крепким породам вращательным способам можно алмазными коронками (алмазное бурение), однако ввиду высокой стоимости и дефицитности алмазов (в том числе и искусственных) алмазные коронки используют только в специальных случаях.

Существуют два вида вращательного бурения: сплошное и колонковое. В последнем случае коронка разрушает горную породу только в пределах кольцевой щели, а в середине остается керн, выдаваемый из скважины крупными кусками. При колонковом бурении поверхность контакта коронки с породой меньше и при той же силе подачи давления выше, чем при сплошном разбуривании. Вследствие этого бурение с керном успешно применяется и по породам большой крепости. Однако потери времени на подъем керна снижают среднюю скорость бурения, в связи с чем такой способ бурения на карьерах применяют только для проведения разведочных скважин.

По способу удаления продуктов разрушения от забоя буровые машины подразделяют на машины: с не прерывным удалением, осуществляемым сжатым воздухом или воздушно-водяной смесью (при шарошечном и пневмо-ударном, а в отдельных случаях и при вращательном бурении); парогазовой смесью (при термическом бурении) либо витыми штангами (шнеками) с одновременной подачей и сжатого воздуха, либо только шнеками (при вращательном бурении); с периодическим удалением шламовой смеси из скважины либо с помощью желонок (при ударноканатном способе буре ния), либо с помощью желонок, заполняемых буровой мелочью продувкой скважины сжатым воздухом (при бурении глубоких скважин погружными пневмоударниками больших диаметров — 400—700 мм).

По роду потребляемой энергии буровые станки делят на электрические, тепловые (дизельные), пневматические и гидравлические.

Буровые машины с электроприводом получают питание для сетевого двигателя от линий электропередач.

К тепловым относятся станки, работающие с приводом от дизеля.

К буровым станкам с пневматическим (гидравлическим) при водом относят машины, получающие питание от автономных пневматических (гидравлических) сетей или компрессорных (насосных) станций.

По способу расположения скважины станки под разделяют на станки для бурения вертикальных, наклонных и горизонтальных скважин.

По назначению буровые машины делятся на машины для бурения шпуров и небольших скважин (сверла ручные, а также колонковые и бурильные молотки) и для бурения скважин среднего и большого диаметра (буровые станки).