3 Производительность буровых станков

Современные буровые станки являются машинами циклического действия, что обусловлено технологией ведения горных работ и их конструктивным исполнением. В течение смены время Т_с расходуется как на бурение скважины, так и на выполнение многочисленных вспомогательных операций: установку станка на заданной отметке, наращивание бурового става по мере углубления скважины, разборку бурового става, замену изношенного инструмента, перемещение станка к отметке следующей скважины. Принятая технология в значительной степени определяет эксплуатационную сменную производительность, м/смену:

(60)

где Т_с - продолжительность смены, мин;

К_И - коэффициент использования станка во времени смены, К_И = 0.60.8;

Т_п.з. - продолжительность подготовительно-заключительных операций, Т_п.з. = 3045мин;

t_б и t_в - удельные затраты времени на бурение и выполнение вспомогательных операций (на 1 м скважины) соответственно, мин/м.

В свою очередь величина t_б подсчитывается из выражения

(61)

где V_б - механическая скорость бурения, рассчитанная по одной из формул (32), (46)-(48), (57) для конкретного типа бурового станка.

Величина t_в может быть подсчитана из выражения

(62)

где t₁ - удельные затраты времени на переезд от скважины к скважине с учётом установки (горизонтирования) и снятия станка с домкратов (t₁ = 0.4... 1.5 мин/м);

t₂ - -"- на замену долота, мин/м;

t_з - -"- на подъём бурового става со скоростью маневровой подачи V_П.М. ,мин/м;

t₄ - -"- на перехват гидропатрона (для шпиндельной схемы подающего механизма t₄ = 0);

t₅ - -"- на сборку и разборку бурового става.

Таким образом, t_в можно представить выражением

, (63)

где t_nep - время на переезд от скважины к скважине с учётом установки и снятия с домкратов, мин;

t_з.д. - время замены долота (t_з.д. = 2...3 для шарошечных станков и 3…4 для станков шнекового бурения), мин;

L_д - стойкость долота, м;

Н - глубина скважины, м;

L - длина одной секции штанги, м;

t_k - время подвода и отвода кассеты, мин;

t_o.ш. - время отвинчивания штанги, мин;

t_О.В, t_П.В. - время соответственно, опускания и подъема вращателя или вертлюга, мин.

Для большинства современных буровых станков удельные затраты времени t_в на выполнение вспомогательных операций составляют 2 мин на 1 м скважины.

4 Определение нагрузки на рабочее

ОБОРУДОВАНИЕ И МОЩНОСТИ ПРИВОДОВ

ГЛАВНЫХ МЕХАНИЗМОВ ЭКСКАВАТОРОВ

4.1 Сопротивление резанию горных пород при их экскавации

Сопротивление резанию - способность горной породы сопротивляться механическому воздействию, вызывающему совокупность напряжений сжатия, растяжения и сдвига, преодоление которых завершается разрушением породы и отделением от массива кусков и слоев. Сопротивление породы резанию обычно характеризуется удельным сопротивлением чистому резанию , МН/м² , т.е. усилием, отнесенным к единице площади поперечного сечения вырезаемого пласта породы.

Величина изменяется в широких пределах, т. к. зависит от режима работы, параметров рабочего органа и физико-механических свойств породы (табл. 1.3 книги [2]).

В зависимости от трудности разрушения пород «Едиными нормами и расценками (ЕНиР)», принятыми в 1969 г., установлена классификация горных пород, состоящая из девяти групп, пять из которых разрабатываются без применения буровзрывных работ. Для каждой группы профессорами Н.Г. Домбровским и Ю.И. Беляковым были экспериментально установлены удельные сопротивления копанию , МН/м² основными видами экскаваци-онного оборудования.

Д

_э , (64)

ля одноковшовых экскаваторов величину удельных усилий при копании в массиве для невскрытых горизонтов Ю.И. Беляков рекомендует определять по зависимости . Так, для аргиллитов, алевролитов, песчаников и утлей для среза толщиной t = 0.25 м и шириной b = 2 м им установлена зависимость вида

где С_м - прочность породы в массиве по сцеплению (табл. 4.1), а более точные значения приведены в табл. 1.3 книги [2];

_э - коэффициент, учитывающий изменение вместимости ковша (изменяется от 1.1 до 0.7 при вместимостях ковша Е от 2 до 20 м³).

Таблица 4.1

Прочность породы по сцеплению в массиве

Порода	Коэффициент крепости f	Прочность породы, МН/м2
		в куске Ск	в массиве См
Мягкая	0.6 и менее	0.03 и менее	0.03 и менее
Плотная	1.6 ... 1.9	0.07 ...0.3	0.03 ...0.15
Полускальная	1.9... 6	0.3 ... 4	0.15 ... 0.8
Скальная	Более 6	Более 4	Более 0.8

Удельное сопротивление копанию взорванных пород (f  6) определяют по уравнению

(65)

где k_F - коэффициент разрыхления;

S - глубина снимаемой стружки, м;

D_ср - средний линейный размер куска, м.

Для роторных экскаваторов при выемке плотных и полускальных пород, а также крепких утлей величину k_F следует определять с учетом конкретных структурно-прочностных показателей пород в массиве по выражению

, (65)

где _ск и _сж - предел прочности породы на скалывание и сжатие, МНм², соответственно (табл. 1.4 книги [2] или прил. 3);

₂ - угол внутреннего трения.

Величину k_F можно также определить как функцию прочности породы в куске С_к (табл. 4.1) и теоретической производительности экскаватора Q_m с учетом максимально допустимого размера куска породы в экскавируемой массе из выражения

(67)

где А, В и D - коэффициенты, значения которых для d_cp  O.3, 0.3  d_cp  0.5 и 0.5  d_cp  0.7 м принимаются равными А = 0.5, 0.4 и 0.3; В = 0.15, 0.11 и 0.1; D = 40, 60 и 70 соответственно.