Станки ударно-канатного бурения

Станки ударно-канатного бурения широко применяются для бурения разведочных скважин на россыпях по породам любой крепости на глубину до 300 м. На карьерах при бурении крепких горных пород их вытеснили станки ударно-вращательного бурения погружными пневмоударниками и станки шарошечного бурения. Основной недостаток ударно-канатных станков – малая частота ударов (40 – 50 в минуту), ограничивающая их производительность. Увеличить частоту ударов невозможно, так как продолжительность падения бурового снаряда зависит от высоты его подъема, ускорения свободного падения и сопротивления шлама.

Таблица 1.2.

Техническая характеристика станков ударно-канатного бурения

(завод-изготовитель - Оротуканский завод горного оборудования)

Показатели	Марка станка
БУ-20-3	БУ-20-2УШ	УКС-22М
Наибольшая глубина бурения, м
Наибольший диаметр бурения, мм
Высота подъема бурового снаряда над забоем, мм: Наибольшая
Наименьшая
Способ передвижения	Самоходный на гусеницах	Прицеп
Масса станка без канатов и бурового снаряда, т	12,5	11,4	7,6

Станок ударно-канатного бурения (см. рис.1.6.) содержит рабочий буровой инструмент 1, закрепленный на канате 2. Канат огибает головной блок 3, оттяжной блок 4, направляющий блок 5 и намотан на барабан лебедки 6. Оттяжной блок 4 установлен на балансире 7. Вращение от главного вала 8 станка передается кривошипу 9. Палец 10 кривошипа шарнирно соединен с шатуном 11, на другом конце которого шарнирно закреплен балансир 7.

При вращении кривошипа шатун 11 передвигает оттяжной блок 4 по дуге, радиус которой равен длине балансира 7. При нижнем положении пальца 10 кривошипа 9 и оттяжного блока 4 долото будет приподнято над забоем. При перемещении пальца кривошипа и оттяжного блока в верхнее положение долото в конце хода ударится о забой. Во время подъема происходит поворот бурового инструмента на некоторый угол за счет раскручивания каната, что обеспечивает получение скважины круглого сечения.

Рис. 1.6. Схема станка ударно-канатного бурения.

1 – буровой инструмент; 2 – канат; 3 – головной блок; 4 – оттяжной блок;

5 – направляющий блок; 6 – барабан лебедки; 7 – балансир; 8 – главный вал; 9 – кривошип; 10 – палец; 11 – шатун; 12 – амортизатор; 13 – мачта;

14 – желонка; 15 – желоночный барабан; 16 – ролик; 17 – тормоз.

Буровая лебедка (см. рис.1.7.) состоит из приводного вала 1, опирающегося на опоры качения, установленные на стойках рамы. На валу на подшипниках смонтирован барабан 2 с намотанным на него тросом 3. Вращение от приводного вала 1 передается на барабан 2 через фрикционную муфту 4. Рукоятью 5, связанной с кулачками 6, управляют фрикционной муфтой, а рукоятью 7 – тормозом 8. Для обеспечения подъема бурового снаряда рукоять 5 устанавливают в такое положение, при котором кулачки 6 соединяют между собой диски фрикционной муфты. В результате этого вращение через фрикционную муфту передается от приводного вала барабану 2 и происходит наматывание троса на барабан. Для экстренной остановки барабана рукоятью 7 приводят в действие тормоз 8.

Рис.1.7. Фрикционная лебедка

1 – приводной вал; 2 – барабан; 3 – трос; 4 – фрикционная муфта;

5 – рукоять управления муфтой; 6 – кулачки;

7 – рукоять управления тормозом; 8 – тормоз.

Рабочий буровой инструмент делится на основной и вспомогательный. К основному относятся долото и канатный замок. Соединенные вместе они образуют буровой снаряд. Вспомогательный буровой инструмент состоит из желóнки для извлечения бурового шлама из скважины и специальных долот для исправления скважины.

Применяют несколько типов долот. Основные из них: плоские, крестовые, двутавровые и округляющие (см. рис. 1.8.).

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.