|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
|
|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
КАФЕДРА КОМПЛЕКСНОГО ОСВОЕНИЯ И ЭКОЛОГИИСтр 1 из 7Следующая ⇒
РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ КАФЕДРА КОМПЛЕКСНОГО ОСВОЕНИЯ И ЭКОЛОГИИ РОССЫПНЫХ И МОРСКИХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ЦЕНТР ДИСТАНЦИОННОГО ОБРАЗОВАНИЯ Н.Н. Клочков
Горные машины и оборудование Для разработки россыпных месторождений Часть 1 Буровые машины Учебное пособие для студентов специальности 09.05 “Открытые горные работы”
МОСКВА СОДЕРЖАНИЕ
Введение
При разработке россыпных месторождений буровые машины широко применяются для проходки разведочных и взрывных скважин, при разупрочнении горных пород, а также при выполнении некоторых горно-подготовительных и вспомогательных работ. Бурением скважин называется совокупность работ по проведению в горных породах выработок круглого сечения. Эти работы выполняются буровыми установками без доступа человека внутрь проводимой выработки. Элементами буровой скважины являются: - устье – начало скважины, т.е. место пересечения ее с земной поверхностью; - забой – дно буровой скважины, перемещающееся в результате воздействия породоразрушающего инструмента на породу; - стенки – боковые поверхности буровой скважины. Шпурá ми называются скважины малых размеров (диаметр от 30 до 60 мм, глубина до 5 м). Буровые машины, используемые на открытых горных разработках, классифицируют следующим образом: 1. Буровые машины ударного действия: · пневматические бурильные молотки – перфорá торы с зависимым вращателем бура; · станки ударно-канатного бурения. 2. Машины вращательного бурения: · станки вращательного бурения шарошечными долотами; · станки вращательного бурения резцовыми долотами. 3. Машины ударно-вращательного бурения: · станки с погружными пневмоударниками; · станки вибровращательного бурения.
Буровые машины ударного действия. Ударное бурение осуществляется за счет последовательного нанесения долотом ударов по забою. При этом вращательный момент во время удара к долоту не прикладывается. Перед каждым последующим ударом (в момент отскока) буровой инструмент поворачивается на некоторый угол, обеспечивая таким образом разрушение породы по всей площади забоя и скалывание целиков между следами соседних ударов. Эффективность разрушения породы при ударном бурении определяется следующими основными параметрами процесса: энергией единичного удара, частотой ударов и углом поворота бурового инструмента после каждого удара. Перфораторы Перфораторы подразделяются на три группы: - пневматические переносные (ГОСТ 10750-80), предназначенные для бурения шпуров диаметром 32 – 46 мм при глубине 1, 5 – 5, 0 м; эти перфораторы устанавливают на пневмоподдержки, распорные колонки или на переносные бурильные установки; - пневматические телескопные (ГОСТ 18098-79), предназначенные для бурения шпуров и скважин снизу вверх диаметром 38 – 85 мм и глубиной до 15 м; перфораторы устанавливаются на телескопическом податчике, который, выдвигаясь, осуществляет подачу перфоратора вверх во время бурения; - пневматические колонковые (ГОСТ 18092-79), используемые в качестве бурильных головок на машинах для бурения шпуров и скважин диаметром 40 – 85 мм при глубине бурения 5 – 50 м. При разработке россыпных месторождений используются перфораторы первой группы. В настоящее время в России производят перфораторы этого типа АООТ Пневматика г. Санкт-Петербург и Кыштымский машиностроительный завод (см.табл.1.1.). Таблица 1.1. Рис.1.8. Типы долот а - плоское; б – двутавровое; в – крестовое; г – округляющее.
Плоские долота предназначены для проходки монолитных пород без твердых включений. Их выпускают диаметром от 148 до 695 мм. Масса долот от 42 до 520 кг. Двутавровые долота предназначены для проходки вязких пород. Их лезвия имеют выступающие в обе стороны борта, обеспечивающие лучшую обработку стенок скважины. Выпускают их диаметром 148 – 850 мм, масса 42 - 630 кг. Крестовые долота применяют для проходки твердых трещиноватых пород, а также валунно-галечных отложений. Диаметр этих долот 148 – 595 мм, масса 66 – 980 кг. Округляющие долота используют для проходки твердых трещиноватых пород и валунно-галечных отложений, а также для выравнивания стенок скважины. Диаметр выпускаемых долот 148 – 695 мм, масса 85 – 1400 кг. После углубления скважины на 0, 3 – 0, 6 м, при бурении крепких пород, и на 1, 0 – 1, 5 м при бурении слабых пород, когда долото начнет вязнуть в разрушенной породе и скорость бурения упадет, буровой снаряд поднимают из скважины и в нее опускают на канате желонку (см. рис.1.9.).
Рис.1.9. Желонка 1 – корпус; 2 – башмак; 3 – клапан; 4 – шток. Желонка представляет собой полый цилиндр с клапаном на нижнем конце. Если забой находится в сухих породах, то в скважину наливают воду в таком количестве, чтобы образовался столб воды высотой, равной длине желонки. После спуска желонки от главного вала станка включают желоночный барабан для подъема желонки на высоту 0, 5 – 0, 7 м, а затем сбрасывают желонку в скважину, производя ею 10 – 15 ударов по забою. Под действием этих ударов суспензия из разрушенной породы и воды, приподнимая клапан, заполняет желонку. Заполнение желонки происходит по закону сообщающихся сосудов. При этом одним сосудом является буровая скважина, а другим сосудом – желонка. Для разгрузки желонки ее опускают вертикально на шток 4 и клапан 3 открывается. Произведя два-три спуско-подъема желонки, забой очищают от разрушенной породы и вновь спускают буровой снаряд, включают ударный механизм и продолжают углубление забоя. Перед бурением скважины станок устанавливается горизонтально и закрепляется домкратами. При бурении крепких пород буровой инструмент подвешивается таким образом, чтобы он на несколько сантиметров не доходил до забоя. Это расстояние проходится за счет сжатия амортизатора. Амортизатор состоит из набора резиновых дисков и металлических прокладок. Он ослабляет ударную нагрузку, передаваемую на мачту и балансир. В мягких породах навеска бурового инструмента над забоем не производится, так как глубина внедрения бывает достаточной для сжатия амортизатора. Пневмоударниками. Станки ударно-вращательного бурения предназначены для проходки вертикальных и наклонных скважин по крепким, очень крепким и абразивным породам с коэффициентом крепости f = 6 - 18. Таблица 3.1. Техническая характеристика станков ударно-вращательного бурения
Станок СБУ-125У-52 (см. рис.3.1.) на гусеничном ходу 1, балансирно связанным с рамой платформы 2, имеет мачту 3, вращатель 4, пневмоцилиндр 5 подачи бурового става и кассету 6 со штангами.
Рис. 3.1. Буровой станок СБУ-125У-52 1 – гусеничный ход; 2 – платформа; 3 – мачта; 4 – вращатель; 5 – пневмоцилиндр подачи; 6 – кассета; 7 – долото; 8 – пневмоударник; 9 – штанга; 10 – кабина; 11 – задний гидродомкрат; 12 – передний гидродомкрат; 13 – кузов. Разрушение породы на забое скважины осуществляется долотом 7, установленным в пневмоударнике 8, соединенном со штангой 9. Процессом бурения машинист управляет из кабины 10. Горизонтирование станка обеспечивается тремя гидродомкратами – одним задним 11 и двумя передними 12. В кузове 13 расположены маслостанция системы управления приводами и вспомогательные механизмы. Станки типа СБУ выпускаются с механизмами подачи двух видов – с пневмоцилиндром (см. рис.3.1.) и с пневмодвигателем (см. рис.3.2.).
Рис. 3.2. Кинематическая схема вращательно-подающего механизма станка СБУ-125-24 1 – электродвигатель; 2 – редуктор; 3 – буровой став; 4 – переходник; 5 – пневмоударник; 6 – долото; 7 – втулочно-роликовая цепь; 8 – звездочка; 9 – пневмодвигатель; 10 – редуктор; 11 – направляющие.
В последнем случае вращательно-подающий механизм состоит из электродвигателя 1, который сообщает вращение через редуктор 2 буровому ставу 3, переходнику 4, пневмоударнику 5 и долоту 6. Подающий механизм содержит две втулочно-роликовые цепи 7, концы которых крепятся к коромыслу вращателя. Привод цепи осуществляется звездочкой 8 от пневмодвигателя 9 через двухступенчатый редуктор 10. Буровой став перемещается вдоль мачты по направляющим 11 при включении двигателя 9. Комплект бурового инструмента для ударно-вращательного бурения состоит из буровых штанг, переходника, погружного пневмоударника и долота. Буровая штанга служит для передачи крутящего момента от вращателя к долоту и одновременно выполняет функции подачи сжатого воздуха к пневмоударнику и забою скважины. Переходник соединяет став буровых штанг с пневмоударником. Он имеет унифицированные со штангой муфту и ниппель и более короткую длину трубы. При ударно-вращательном бурении буровой машиной является погружной пневмоударник, в котором поршень совершает возвратно-поступательное движение и при рабочем ходе наносит удар по хвостовику бурового инструмента. Погружной пневмоударник выполняется без встроенного поворотного устройства и работает на сжатом воздухе или воздушно-водяной смеси. Вращение и подача пневмоударника на забой осуществляется через буровую штангу от установленных вне скважины вращателя и податчика. Выпускаются пневмоударники с бесклапанной и с клапанной (см. рис.3.3.) системами воздухораспределения.
Рис. 3.3. Пневмоударник с клапанной системой воздухораспределения. 1 – корпус; 2 – ударник; 3 – клапанная коробка; 4 – клапан; 5 – переходник; 6 – сетка; 7 – долото; 8 – шпонка; 9 – верхняя камера; 10 – нижняя камера; 11 - отверстие; 12, 13, 14, 15 – каналы. Корпус 1 пневмоударника представляет собой толстостенный цилиндр. Внутри корпуса находятся ударник 2 и клапанная коробка 3. Клапанная коробка имеет седла, между которыми движется клапан 4. Клапанная коробка прижимается к торцевой проточке корпуса с помощью переходника 5, который соединяется с буровой штангой. Внутрь переходника вставлена сетка 6 для очистки сжатого воздуха от посторонних примесей. В передней части пневмоударника находится долото 7, которое крепится в корпусе с помощью шпонки 8. Пневмоударник работает следующим образом. Сжатый воздух по буровой штанге поступает в переходник и затем через сетку проходит к клапанной коробке. Далее воздух под клапаном проходит в верхнюю камеру 9. Под действием давления сжатого воздуха ударник 2 начнет двигаться вниз. Воздух, находящийся в нижней камере 10, будет выходить через выхлопные отверстия 11 наружу. Ударник, пройдя нижней кромкой отверстия 11, начнет сжимать воздух, находящийся в нижней камере 10. Давление сжатого воздуха будет передаваться по каналам 12 и 13 на клапан 4. После того, как откроются выхлопные отверстия 11, клапан 4 перекинется в нижнее положение, а ударник, перемещаясь вниз, нанесет удар по долоту и начнет перемещаться вверх за счет отскока от долота и под действием сжатого воздуха, который после перекидки клапана поступает по каналам 12 и 13 в нижнюю камеру 10. При движении вверх ударник будет сжимать воздух, оставшийся в камере 9 и давление передастся на клапан 4. Когда ударник откроет отверстия 11, давление в канале 13 упадет почти до атмосферного и произойдет перекидка клапана в верхнее положение. Сжатый воздух при этом снова будет поступать в верхнюю камеру, и цикл повторится. Удаление буровой мелочи производится сжатым воздухом, который проходит по каналам 14 и 15 вдоль корпуса пневмоударника к забою скважины. Хвостовик долота закрепляют в пневмоударнике шпонкой или шариковым замком. Лыска на хвостовике позволяет долоту смещаться в осевом направлении, что необходимо для обеспечения запуска пневмоударника прижатием долота к забою и открытия каналов перемещения поршня. Долота с опережающим лезвием БК-155 (рис.3.4.а) применяют для забуривания скважины. Они состоят из головки 1 с опережающим лезвием 2 и тремя твердосплавными лезвиями 8 и хвостовика 3. Хвостовик служит для передачи импульса от пневмоударника и крутящего момента через твердосплавные лезвия к забою скважины. Наибольшее распространение имеют четырехперые Х-образные долота К-105КА и К-130К (см. рис.3.4.б) с осевым каналом 4 для продувки забоя скважины. При бурении погружными пневмоударниками также широко применяют долота типа КНШ (рис.3.4.в), армированные штырями 6 из карбида вольфрама со сферической рабочей поверхностью.
Рис. 3.4. Долота для ударно-вращательного бурения: а – БК-155; б – К105КА; в – КНШ-110 1 – головка; 2 – опережающее лезвие; 3 – хвостовик; 4 – осевой канал; 5 – лыска; 6 – штыри; 7 – шариковый замок; 8 – твердосплавное лезвие.
Для сохранения высокой скорости бурения штыри долота требуют периодической заточки. Рис. 3.7. Коронка-наконечник КВУБ-2 1 – твердосплавное лезвие; 2 – отверстие для выхода воды; 3 – резьбовой ниппель.
Станки вибровращательного бурения, используемые при разработке россыпных месторождений, изготавливает Магаданский механический завод.
Литература
1. Воздвиженский Б.И. Голубинцев О.Н., Новожилов А.А. Разведочное бурение. М.: Недра, 1979. 2. Грабчак Л.Г., Несмотряев В.И., Шендеров В.И., Кузовлев Б.Н. Горнопроходческие машины и комплексы. М.: Недра, 1990. 3. Кацман Ю.Е. Механизация горных работ. М.: МГГА, 1993. 4. Подэрни Р.Ю. Горные машины и комплексы для открытых горных работ. М.: МГГУ, 2001. 5. Потемкин С.В. Оттайка мерзлых пород. М.: Недра, 1991. 6. Рогизный В.Ф. Горные машины для бурения при подземной разработке месторождений. М.: МГГА, 1998. 7. Техника бурения при разработке месторождений полезных ископаемых /Иванов К.И. и др./М.: Недра, 1974. 8. Яхонтов Ю.А. Практические и лабораторные работы по дисциплине Эксплуатация и расчет горнопроходческих машин и механизмов. М.: МГГА, 1998. 9. Рахметов Ю.Д. Практические работы по разработке открытых месторождений южного Урала. Акъяр.: Китап, 2013. 10. Губайдуллин Г.Р. Техника бурения рассыпных месторождений. М.: РГГРУ, 2013. 11. Рахматуллин И. З. Техника разработки месторождения «Юбилейное» ООО «Башкирская медь». Акъяр, 2013. РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ КАФЕДРА КОМПЛЕКСНОГО ОСВОЕНИЯ И ЭКОЛОГИИ Популярное:
|
Последнее изменение этой страницы: 2017-03-11; Просмотров: 534; Нарушение авторского права страницы
