Буровой станок — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 18 мая 2014; проверки требуют 4 правки. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 18 мая 2014; проверки требуют 4 правки. У этого термина существуют и другие значения, см. Станок.

Станки на гусеничных тележках

Буровой станок — буровая машина, установ

ru.wikipedia.org

Глава 17. Бурильные машины

17.1. Способы бурения. Буровой инструмент

Бурение —это процесс разрушения грунта с образованием в фун­товом массиве цилиндрических полостей и выносом из них про­дуктов разрушения на поверхность. При диаметре до 75 мм и глуби­не до 9 м полости называют

шпурами,при больших размерах —скважинами.В строительстве бурение осуществляют для проведе­ния инженерно-геологических изысканий, при разработке фун­тов взрывом, при водоснабжении и водопонижении, для уста­новки столбов, дорожных знаков и надолб, устройства бурона- бивных свай и т.п.

Различают механическиеи физическиеспособы бурения. В боль­шинстве бурильных машин и оборудования реализованы механи­ческие способы бурения с вращательно-постунательным, ударно-

Рис. 17.1. Буровой инструмент:

а — лопастной бур; б — шнековый бур; в — шнековый бур-расширитель; г — трехшарошечное долото; д — зубильное долото; е — крестовое долото; ж — ударная

штанга; з — желонка »

вращательными ударнымдвижениями рабочего инструмента. В ка­честве рабочих органов для механического бурения применяют лопастные, шнековые и ковшовые буры, буры-расширители, трех- шарошечныеи ударные долота(рис. 17.1).

Лопастной бур(см. рис. 17.1, а)состоит из трубчатого остова 1 сдвумя копающими лопастями 6в виде двухзаходного винта, забурника 5и заслонок 2.Забурник направляет и удерживает бур на оси бурения. Заслонки, шарнирно прикрепленные к лопастям, препятствуют просыпанию грунта при его извлечении из скважи­ны. Бур крепят к нижнему концу граненой штанги. Для работы в мерзлых грунтах лопасти и забурник оснащают резцами, армиро­ванными твердосплавными пластинками 4.

У шнекового бура(см. рис. 17.1, б) остов длиннее, чем у ло­пастного. К нему приварена спираль 7из полосовой стали, обра­зующая шнек. В нижней части остова закреплены копающие лопа­сти

6и забурник 5.

Лопастной и шнековый буры разгружают после их извлече­ния из скважины вращением с повышенной скоростью, вслед­ствие чего находящиеся на их лопастях и шнековой спирали про­дукты бурения рассыпаются в стороны за счет центробежных сил.

Ковшовый бурпредставляет собой полый цилиндр с откидным дном и ножами в его нижнем торце. Срезаемый ножами грунт за­полняет внутреннюю полость бура через окна в его днище. После заполнения его извлекают из скважины и разгружают через откры­тое днище.

Буром-расширителем(см. рис. 17.1, в), закрепляемым на буро­вой штанге 1 в ее нижней части, расширяют полость скважины под пяту сваи. При вращении штанги ножи 9с рычагами 8опус­каются под действием собственного веса и срезают грунт, кото­рый ссыпается в ковш

10.Разгружают ковш, как описано выше. Качество зачистки забоя скважины влияет на несущую способ­ность буронабивной сваи, поэтому разрыхленный грунт в забое уплотняют специальными трамбовками.

Шарошечное долото(см. рис. 17.1, г)состоит из трех сваренных между собой лап, на концах которых на подшипниках качения установлены шарошки с углом наклона осей к центральной оси долота 50…60°. Шарошка представляет собой корпус из кованой стали с запрессованными в его тело твердосплавными зубками. При вращении штанги шарошкивращаются вокруг своих осей и относительно оси долота. Через пустотелую штангу и отверстия в корпусе долота ишарошках подают сжатый воздух от компрес­сорной установки для выноса на поверхность буровой мелочи.

Продукты бурения удаляют из скважины специальными инст­рументами, промывкой скважины водой, а также продувкой. В слу­чае промывки или продувки для работы в комплекте с буровой машиной применяют насосную или компрессорную установку, что повышает стоимость буровых работ. Для промывки скважины тре­буется большое количество воды, в связи с чем этот способ приме­няют, в основном, при работе вблизи водоемов. При этом, во избе­жание загрязнения рабочей площадки и создания обслуживающе­му персоналу нормальных рабочих условий, требуется принять меры по отводу от устья скважины водогрунтовой смеси. При продувке скважины воздухом в рабочей зоне бурильной машины образуется пылевое облако с большим содержанием абразивных частиц, вред­но влияющих на организм человека и способствующих быстрому абразивному износу шарниров машины, элементов ее гидроприво­да и других кинематических пар. Для защиты от вредного воздей­ствия пыли требуется принимать специальные меры, включая ин­дивидуальную защиту, например

респираторы.Очищать скважину от буровой мелочи продувкой допустимо лишь в случаях, когда невозможно использовать другие способы.

К физическим способам бурения относятся термический, уль­тразвуковой, электрогидравлический, высокочастотный и гидрав­лический. Из них практическое применение нашел лишь терми­ческий способ, реализованный в станках термического бурения. Остальные способы бурения находятся в стадии теоретических и экспериментальных разработок.

17.2. Машины и оборудование вращательно-поступательного

бурения

Бурильные машины с вращательно-поступательным движени­ем бурового инструмента изготавливают на базе грузовых автомо­билей, гусеничных и пневмоколесных тракторов. Кроме того, бу­ровое оборудование монтируют в качестве сменного рабочего обо­рудования на одноковшовых гидравлических экскаваторах, мало­габаритных погрузчиках с бортовым поворотом и других машинах.

Главным параметром бурильной машины является глубина бу­рения,по которой различают машины легкие, средниеи тяжелые с глубиной бурения соответственно до 5, 20 и свыше 20 м.

Легкие бурильно-крановые машиныприменяют для бурения сква­жин в однородных грунтах. Рабочее оборудование такой машины (рис. 17.2) на базе грузового автомобиля, состоящее из полой бу­рильной штанги 3с гидроцилиндром внутри нее, вращателя 5,приво­димого через механическую трансмиссию от двигателя базового авто­мобиля или от индивидуального гидромотора, граненой штанги 6, рабочего инструмента — лопастного 7 или шнекового бура, распо­лагают сзади базового автомобиля 1, закрепляя его шарнирно на

Рис. 17.2. Бурильно-крановая машина

раме последнего. Рабочее оборудование из транспортного положе­ния в рабочее и наоборот переводят гидравлическим цилиндром 2.

Для бурения скважины машину устанавливают на выносные опоры 8,гидравлическим цилиндром, находящимся внутри по­лой штанги, опускают бур на поверхность земли и включают вра­щатель. По мере заглубления бура в грунт и накопления на его лопастях (в случае лопастного бура) или на спирали шнека (при шнековом буре) разработанного грунта бур извлекают из скважи­ны и на повышенной скорости вращения освобождают его от про­дуктов разрушения, после чего бур снова опускают в скважину и повторяют процесс бурения до достижения требуемой глубины.

Для установки столбов в пробуренные скважины легкие бу­рильные машины оборудуют, кроме того, грузовой лебедкой с канатом, огибающем блоки на голове штанги и оканчивающимся крюковой подвеской 4.

В качестве базы средних бурильных машиниспользуют боль­шегрузные грузовые автомобили и гидравлические экскаваторы 4-й и 5-й размерной группы. Скважины бурят шнековыми и ков­шовыми бурами. Последние применяют преимущественно при бу­рении песчаных грунтов, укрепляя их стенки обсадными трубами.

Принципиальная схема установки рабочего оборудования на базо­вом автомобиле остается прежней. Обычно вращатель 10(рис. 17.3)

приводится в движение двумя гидромоторами 14и 15,один из ко­торых — 14—через зубчатую пару 12обеспечивает вращение буро­вой штанги 11на рабочей скорости, а второй — 15 —через зубча- 1ую пару 9 —вращение на повышенной скорости для освобожде­ния от продуктов бурения вынутого из скважины шнекового бура 13. В связи с необходимостью обеспечения значительного по длине хода буровой штанги прежняя схема напорного механизма оказы­вается непригодной. Для этого используют два гидроцилиндра 7, ус­тановленные симметрично по обе стороны буровой штанги, и рабо­тающие перехватом через четырех- кулачковый патрон 8,который ох­ватывает штангу и зажимает ее сво­ими кулачками. В таком положении соединенные штоками с патроном гидроцилиндры опускают буровую штангу до исчерпания полного хода их поршней, после чего кулачки разжимаются, гидроцилиндры под­нимают патрон вверх, где его ус­танавливают на штанге на новом месте. Гидроцилиндры используют только для напорного движения, а

пдяподъема штанги служит лебед­ка с барабаном 3, приводимым во вращение гидромотором 1 через встроенный в барабан планетарный редуктор 4.Второй конец навивае­мого на барабан каната 5 закреп- иен на вертлюге 6в верхней части буровой штанги. В поднятом поло­жении штанга удерживается тор­мозом 2.

Особенность работы с ковшо­вым буромзаключается в его от­личной от прежней разгрузке. Для выполнения этой операции бур необходимо отводить в сторону от скважины. С этой целью буровое оборудование устанавливают на поворотной части машины, в ча­стности, на гидравлическом экс­каваторе (рис. 17.4).

Рис. 17.4. Бурильная машина тяже­лого типа на базе одноковшового экскаватора:

] — мачта; 2— телескопическая штан­га; 3 — гидроцилиндр подачи; 4 — вращатель; 5 — ковшовый бур; 6 — механизм погружения и извлечения обсадных труб; 7 — лебедка

Рис. 17.5. Двухшпиндельная машина для бурения шпуров на базе пневмоко­лесного трактора (а) и кинематическая схема привода рабочего органа (б)

а

Рабочим органом машин для бурения шпуровпри разработке прочных грунтов взрывом служит одна или две буровые штанги 1 (рис. 17.5) с резцами или шарошечными долотами на конце. Со­ответственно различают одно-и двухшпиндельныебуровые маши­ны. Верхними гранеными концами штанги входят в полые цап­фы ведомых колес редукторов-вращателей 4и заклиниваются в них, образуя неподвижное соединение. Нижние концы штанг проходят через направляющие отверстия в нижней части рамы б. Редукторы вместе с приводными гидродвигателями 5 располага­ют на подвижной каретке 3, перемещаемой гидроцилиндром 2в направляющих рамы б. Последняя с помощью гидроцилиндров может быть установлена в вертикальное или наклонное рабочее положение либо уложена вдоль базового трактора в транспорт­ное положение. В случае применения пневмоколесного базового трактора для обеспечения устойчивой работы машины ее уста­навливают на выносные опоры 7. Для бурения шпуров машину устанавливают в рабочее положение, опускают подвижную ка­ретку до касания бурами земли и одновременным вращением штанг и их осевым перемещением разрабатывают скважины. Про­дукты бурения выносятся на поверхность сжатым воздухом от передвижного компрессора или спиральной лентой по длине бу­ровых штанг. При необходимости штангу периодически подни­мают над поверхностью земли и вращением освобождают от про­дуктов бурения.

17.3. Комплект машин и оборудования для образования горизонтальных скважин в насыпях шоссейных и железных дорог

Установки горизонтального бурения применяют для бурения го­ризонтальных скважин под шоссейными и железными дорогами для прокладки в них трубопроводов, подземных кабельных линий связи и электроснабжения. Эти работы выполняют из отрытого пе­ред насыпью приямка-траншеи (рис. 17.6). Его размеры должны бьггь достаточными для размещения в нем бурового оборудования и вспо­могательных средств. Для контроля за работой на последнем этапе бурения, а также для подготовки к протаскиванию в пробуренную скважину, например, рабочего трубопровода, кабелей такой же при­ямок роют с противоположной стороны насыпи. По мере разработ­ки скважины и удаления грунта в нее осаживают обсадную трубу 9, которая после окончания буровых работ остается в скважине.

Обсадную трубу 9укладывают в приямке на катучие опоры 11, а внутри нее располагают винтовой конвейер 10из отдельных се­кций с резцовой головкой 1 и забурником на переднем (перед обсадной трубой) конце. Тыльный конец вала винтового конвей­ера приводят во вращение силовой установкой 6,состоящей из ДВС и механических передач и укрепленной в задней части обсад­ной трубы хомутами 8.Напорное усилие обсадной трубе сообща­ют приводимой от того же двигателя лебедкой 5, смонтирован­ной на одной с ним раме 4,через полиспаст 3,неподвижные блоки которого укреплены на якоре 2,вкопанном в насыпь.

Скважину разрабатывают вращением резцовой головки с одно­временной подачей ее вместе с обсадной трубой на забой. Разрушен­ный резцовой головкой грунт поступает на винтовой конвейер, которым он перемещается в обсадной трубе к ее открытому торцу

и высыпается на дно траншеи, а из нее экскаватором — в отвал или в транспортное средство. Реактивный момент сил сопротивления фун­та разработке воспринимается обсадной трубой, которая по мере продвижения в скважину все больше защемляется фунтом. От воз­можного проворачивания относительно собственной оси, особенно в начальной стадии проходки, труба страхуется трубоукладч иком 7, удерживающим ее крюком за раму силовой установки.

Длина скважины составляет примерно 60 м. Длины же секций обсадной трубы и винтового конвейера значительно короче дли­ны скважины. Поэтому по мере продвижения трубы и конвейера в скважину их наращивают новыми секциями: трубу — сваркой, конвейер — соединительными муфтами.

В установках для бурения скважин больших поперечных сече­ний (диаметром 1720 мм) напорное усилие создают гидравличе­скими цилиндрами, упирающимися в щит, установленный у тыль­ной стенки приямка.

Скорости проходки скважины составляют от 15 (для скважин диа­метром до 630 мм) до 1,4 м/ч (при диаметре скважины 1720 мм), а усилия подачи — от 480 до 7200 кН соответственно. Описанное оборудование уникально по своему назначению. Оно позволяет проводить буровые работы без остановки движения по шоссейным и железным дорогам. Приведенные выше данные по скоростям про­ходки характеризуют только технические возможности этого обо­рудования, но не могут служить основанием для определения экс­плуатационной продолжительности буровых работ на переходе, в составе которых значительную часть занимают подготовительно- заключительные работы, а также простои различного характера.

Контрольные вопросы

1. Что такое бурение? Как называют земляные сооружения, образо­ванные бурением? Для чего в строительстве применяют бурение грун­тов? Перечислите способы бурения и охарактеризуйте их. Перечислите виды бурового инструмента. Как они устроены и каков принцип их рабо­ты? Какими способами удаляют продукты бурения из скважины? Оха­рактеризуйте их и приведите сравнительную оценку.

2. Какие машины служат базовыми для изготовления бурильных машин и навески на них бурового оборудования? Назовите главный параметр бу­рильных машин. Приведите их классификацию по этому параметру.

3. Для чего предназначены, как устроены и как работают бурильно- крановые машины на базе грузовых автомобилей, в том числе болыие- фузных? Каким рабочим инструментом их оснащают? Какие базовые машины используют для работы с ковшовым буром?

4. Как устроена и как работает машина для бурения шпуров?

5. Из каких машин состоит комплект для бурения горизонтальных скважин в насыпях шоссейных и железных дорог? Опишите последова­тельность операций бурения. Назовите скорости проходки горизонталь­ных скважин.

studfiles.net

БУРИЛЬНАЯ МАШИНА

Бурильная машина — машина, осуществляющая процесс бурения — горной выработки цилиндрической формы — скважины, шпура, способом разрушения горной породы. С целью разведки и добычи полезных ископаемых — нефти, угля, руды, а также соли. Самые древние буровые «инструменты» — долото и бамбуковые штанги — использовались 2 тыс. лет назад в Китае, при добыче соляных растворов, бурение было ручным и диаметр скважины составлял 15 см, ее глубина — 900 м. В России первые скважины также бурили для добычи соли в IX в., близ г. Старая Руса. В середине XIX в. бурили скважины для снабжения городов водой в Петербурге, Керчи, Казани, Москве.

Первая скважина в США была пробурена в 1806 г. также для добычи соли. Первые нефтяные скважины были пробурены в США в 1826 г., в Кентукки, и в России в 1864 г. на Северном Кавказе. Паровые машины появились на нефтяных промыслах в Баку в 1873 и в 1901 it., электродвигатели. Но совершенная и производительная буровая техника появилась только в XX в. Хотя буровые машины применялись и раньше. В 1861 г. Соммейе изобрел поршневой перфоратор, в конце XIX  в. появился молотковый перфоратор — бурильный молоток.

Современный бурильный молоток — машина для бурения шпуров или скважин. В основном это пневматическая машина. Самые первые бурильные машины были поршневыми в середине XIX  в. В ее конструкции бур двигался вместе с поршнем. В бурильной машине молоткового типа — породоразрушающая буровая коронка. При каждом обратном ходе поршня она поворачивается, и вращение передается буру через поворотный механизм. В бурильной машине с независимым вращением бур вращается от пневмодвигателя.

Воздухораспределительное устройство обеспечивает подачу порций воздуха в переднюю и заднюю полости цилиндра и регулирует движение поршня. Сжатый воздух удаляет из шпура разрушенную породу. Основные характеристики бурильного молотка — масса поршня, расход воздуха, скорость, энергия работы. Но высокочастотные бурильные молотки создают во время работы чрезмерный уровень шума, и поэтому для его уменьшения и вибрации используются специальные виброгасящие рукоятки.

Модификация бурильного молотка зависит в основном от вида его использования в работе.

Ручной бурильный молот (масса 10— 30 кг) бурильщик держит в руках, иногда устанавливает на пневмоподдержке.

Колонковый бурильный молоток (масса 50—70 кг) устанавливается на колонки с автоподатчиками или на буровые каретки. Телескопный бурильный молоток (масса 30—40 кг) используется для бурения шпуров.

Буровая каретка — машина для бурения шпуров и скважин. Она применяется в горизонтальных выработках. Имеет вид платформы на пневмоколесном, колесно-рельсовом или гусеничном ходу. На ней устанавливаются один или несколько автоподатчиков с установленными на них бурильными машинами — молотками. Для работы в вертикальных стволах шахт буровая каретка имеет вид рамы.

Бурошнековая машина — это буровая коронка на шнеке для бурения скважин большого диаметра в маломощных пластах полезного ископаемого — угля, соли. Осуществляет бурение породы, выдачу из скважины полезного ископаемого, погрузку его в транспортное средство. Такой механизированный процесс добычи существенно повышает производительность труда, отрабатывает полезное ископаемое из сложных пластов. Дальнейшее усовершенствование бурильной техники направлено на увеличение глубины скважин, скорости бурения, применение дистанционного управления.

Современные буровые установки могут удивить своими рабочими характеристиками и возможностями работы в самых различных условиях. Увидеть их можно, например, на http://www.mozbt.com/.

enciklopediya-tehniki.ru

Буровая машина | Журнал Популярная Механика

Горняки чем-то напоминают скульпторов: они отсекают от матушки-Земли все лишнее, чтобы оставить только самое ценное — полезные ископаемые. Приглашаем вас спуститься в шахту и занять место за пультом управления редчайшего аппарата — подземной буровой машины.

Только побывав в карьере или шахте и увидев все своими глазами, можно понять, с каким трудом достаются людям «дары» природы. Нам для этого пришлось облачиться в спецодежду и мощные резиновые сапоги по колено, повесить через плечо самоспасатели (устройство, вырабатывающее кислород, с загубником в высокотехнологичной переносной упаковке), надеть каски с фонарями и отправиться на Сафьяновский рудник, куда нас любезно пригласила Уральская горно-металлургическая компания. Сафьяновское месторождение считается весьма щедрым подарком природы: рудное тело здесь залегает на глубине всего нескольких метров от поверхности, а содержание меди в руде достигает внушительных… 2%. Да, это немало — на многих месторождениях приходится довольствоваться цифрами менее 1,5%.

Работая круглосуточно, горняки каждый день вывозят из карьера и подземного рудника более 4500 т сероватых «камней». Чтобы превратиться в чистый цветной металл, руда проходит десятки сложных технологических этапов на разных предприятиях. Ее дробят и измельчают, погружают в воду и сушат, переплавляют и перемешивают, на каждой стадии отделяя еще немного чистой меди от пустой породы и примесей. На одном из последних этапов медь фактически разбирается на отдельные ионы, растворяется в жидкости и собирается вновь с помощью электролиза.

Из той же руды получаются и другие ценные металлы: цинк, свинец, золото, серебро, селен, теллур, индий, галлий, германий, кадмий, висмут. Некоторые полезные вещества, например серная кислота, — побочные продукты производства меди. Выжать из добытой руды все соки — это целое искусство.

Работа в подземном руднике — ад для фотографа и рай для репортера. Здесь обитают механизмы, которых не встретишь при свете дня, и один из них — буровая машина Sandvik DL421, ради встречи с которой мы и спустились в шахту. Она весит 22 т, может бурить отверстия глубиной до 54 м под любым углом и умеет выполнять большую часть работы в беспилотном режиме. «Для нас это феррари», — улыбается наш проводник, заместитель главного инженера по подземным горным работам Дмитрий Данилов. «Видим, она красная», — соглашаемся мы.

Вентиляционная система, а также насосные станции для откачки воды — неотъемлемая часть любой шахты. Пока что шахта Сафьяновского рудника относительно неглубока, поэтому руду из нее вывозят на поверхность самосвалами. В более глубоких шахтах прямо на низких горизонтах устанавливают оборудование для дробления, а на поверхность измельченную руду доставляют с помощью специального лифта.

Подземный город

Чтобы понять, чем именно занимается в шахте столь продвинутая буровая машина, нужно освежить в памяти, как работает сам рудник. Рудное тело может залегать в толще породы на разной глубине и под разными углами. Оно может иметь любую форму (штоки, пласты, жилы) или вовсе представлять собой множество отдельных гнезд. Для простоты давайте представим себе вертикальный цилиндр.

«Револьверная» кассета буровой машины позволяет проходить скважины глубиной до 54 м, постепенно наращивая бур удлинительными штангами.

Сначала руду добывают открытым способом. Из карьера постепенно вынимают как руду, так и пустую породу. Борта карьера строятся уступами, что придает ему весьма узнаваемый облик. Глубина разработки открытым способом имеет свои пределы, которые установлены еще на стадии проектирования, и зависит от формы и глубины залегания рудного тела. К примеру, Сафьяновский карьер в настоящее время разросся до 900 м в диаметре, а его расчетная глубина составляет 265 м.

Для добычи руды с больших глубин строится шахта. Это целый подземный город, обстановкой напоминающий метро, а организацией движения — подземную парковку. «Этажи» в шахте называются горизонтами. Перемещаться между ними можно по наклонным каналам — съездам.

В Сафьяновском руднике горизонты строятся через каждые 20 м. Мы были на 60-м горизонте. Цифра указывает глубину относительно уровня моря. Правда, город Реж, в котором находится наш карьер, расположен на 200 м выше уровня моря, так что на самом деле мы спустились под землю на глубину 260 м.

Каналы проходят взрывным способом: буровая машина проделывает в породе горизонтальные скважины, в них закладывают взрывчатку. После взрыва обрушившуюся породу вывозят за пределы шахты. Стенки получившегося в результате тоннеля бетонируют, а местами даже усиливают арматурой. Создается прочная опалубка, защищающая канал от обрушения.

Весь фокус шахтных работ заключается в том, что человек ни при каких обстоятельствах не должен находиться в очистной камере, откуда, собственно, и достают руду. Поэтому алгоритм добычи выглядит следующим образом. На очередном горизонте описанным выше способом строится бетонированный горизонтальный канал — квершлаг, который считается капитальной горной выработкой. От него идет буровой орт — горная выработка, которая проходит прямо сквозь рудное тело. Ее не бетонируют, но закрепляют специальными шпурами. К концу бурового орта подходит буровая машина и бурит серию скважин, преимущественно вверх и в стороны.

Стоя на месте и поворачивая бур из стороны в сторону, машина может сделать несколько скважин в одной плоскости, так называемый веер. Отступив пару метров назад, она бурит новый веер. Когда сделано некоторое количество вееров, взрывники закладывают взрывчатку в каждую скважину.

1. Руль // 2. Ручка переключения скоростей. Вращением выбирается одна из трех скоростей, поворотом от себя или на себя — передний или задний ход // 3. Управление гидравлическими опорами шасси // 4. Приборы: обороты, уровень топлива, давление в гидравлических системах // 5. Управление положением перфоратора, а также высотой крыши и осветительными приборами // 6. Указатели поворота, звуковой сигнал, стояночный тормоз // 7. Управление катушками. Машина подключается к водопроводу и электрической системе, при этом кабели и шланги она возит с собой на моторизированных катушках // 8. Блок контрольных ламп и управления компрессорным оборудованием и системой смазки // 9. Аварийный выключатель // 10. Контрольная панель системы самодиагностики // 11. Педали газа и тормоза // 12. Камеры обзора.

После взрыва над буровым ортом образуется камера глубиной 20 м (до предыдущего горизонта), заполненная рудной горной массой. Заходить в нее нельзя, потому что там нет опалубки. Руду из камеры вынимает погрузочно-доставочная машина на радиоуправлении. Оператор управляет ею в зоне прямой видимости, но из безопасного места. Разумеется, на каждом горизонте вырабатывается множество таких камер.

11 метров — длина скромного грузового автомобиля без прицепа. Немного для машины, способной пробурить 54-метровую скважину в твердой скальной породе.

Буровая машина SANDVIK DL421

При собственной длине всего 11 м эта машина может пробурить скважину глубиной до 54 м. Это возможно благодаря револьверному механизму наращивания бура. В кассете, напоминающей барабан револьвера, хранится 29 «патронов» — двухметровых штанг с наружной резьбой с одной стороны и внутренней с другой. Еще одна штанга живет непосредственно на хвостовике перфоратора.

Пробурив скважину на глубину около 2 м, машина оставляет первую штангу внутри, отсоединяет перфоратор и отводит его назад, устанавливает между перфоратором и первой штангой новое звено и закручивает резьбу. Можно бурить дальше и при желании повторить эту операцию до 29 раз.

Бурение веера машина может проводить как в ручном, так и в полностью автоматическом режиме. Руководствуясь информацией от геологов, маркшейдер (горный инженер) составляет программу, определяющую, сколько скважин бурить, под какими углами и на какую глубину. Непосредственно в шахте он же ставит на стенах отметки для оператора обычной краской. Оператору остается лишь выставить машину (само шасси, а не бур) по отметкам с помощью встроенных лазерных указателей и запустить программу.

Статья «Крот-Микеланджело» опубликована в журнале «Популярная механика» (№12, Декабрь 2015).

www.popmech.ru

СБШ, СБУ, ударного, канатного, вращательного бурения

Содержание   

Буровые станки (БС) — самоходное либо стационарное оборудование, используемое для разработки скважин в нефтедобывающей промышленности, строительстве и водоснабжении. Существует 4 основных параметра, характеризирующих буровые станки — диаметр и глубина скважин, а также направленность (вертикальное/горизонтальное) и скорость бурения.

Буровая установка

В данной статье представлены установки для бурения скважин. Мы рассмотрим их разновидности, устройство и технические характеристики, а приведем обзор наиболее распространенных моделей оборудования.

Разновидности оборудования для бурения скважин

Основной характеристикой, в соответствии с которой классифицируется оборудование для разработки скважин, является принцип работы. Выделяют 5 основных способов бурения:

• вращательное;
• шнековое;
• ударное;
• шарошечное;
• ударно-вращательное.

Рассмотрим каждый из способов, а также применяемое для его реализации оборудование, более подробно.
к меню ↑

Станки вращательного (шнекового) бурения

Вращательное бурение осуществляется посредством разработки грунтовых масс вращающейся коронкой, которая с усилием подается вдоль оси скважины. Коронка состоит из нескольких режущих кромок — «перьев», которые контактируя с грунтом скалывают его, тем самым углубляясь вниз. Преимуществом данного способа является высокая скорость, недостатком — возможность применения лишь в почве средней и малой твердости.  При работе в твердых грунтах коронка не срезает, а стирает почву, что приводит к ускоренному износу резцов. Существуют специальные алмазные колонки, однако ввиду высокой стоимости такого оборудования их применение распространено крайне слабой.

Рассмотрим устройство станка вращательного бурения на примере распространенной модели СБР-160, который способен разрабатывать скважины диаметром 160-200 мм на глубину до 25 м. Схема данной машины представлена на изображении.

СБР-160

Все самоходные машины вращательного бурения базируются на  транспортной базе — гусеничной либо колесной. Модель СБР-160 обустроена на основе экскаватора Э-652А, в ней каждая из гусениц оснащена индивидуальным приводом, что значительно увеличивает проходимость машины.

Рабочий узел агрегата состоит из мачты, шнека и вращателя. Мачта представляет собой направляющую конструкцию, в которой смонтирован механизм подачи буровой колонны (шнека). Сам шнек может быть непрерывным либо секционным- пригодным к наращиванию.

Вращатель бурового станка — устройство, приводящее буровую колонну в действие. В СБР-160 вращатель состоит из асинхронного двигателя, патрона, муфты, редуктора и гидроцилиндра, посредством которого производится переключение скоростей. Технические характеристики данной модели предусматривают 4 скорости бурения — 250, 160, 125 и 80 об/мин.

БМ-811

Также в отечественной промышленности распространены следующие станки вращательного бурения:

• УРБ-2А — монтируется на шасси Урал-4320, ЗИЛ-131 либо АМАЗ-43114. Буровые станки серии УРБ-2А приводятся в действие непосредственно от двигателя базового транспорта, они комплектуются насосом типа НБ-50, компрессором для подачи бурового раствора КВ-10 либо 4ВУ1-5 (зависит от модели) и генератором БГ-16. Грузоподъемность штатной лебедки составляет 700 кг. Технические характеристики: диаметр бурения — до 190 мм, глубина — до 100 м;
• Атлас Копко DM-45 и DM-50 — агрегаты на гусеничном ходу, разрабатывают скважины диаметром 150-230 мм на глубину до 53 метров, способны развивать гидравлическое усилие на забой до 200 кН.
• СБР-160А и СБР-160Б — гусеничные станки, предназначенные для бурения горных пород с коэффициентом крепости 1-6. Диаметры бурения — 160, 180 и 200 мм. Модели отличаются между собой технической производительностью, у СБР-160А она составляет 60 м/ч, у СБР-160Б — 30 м/ч.

Среди оборудования от зарубежных производителей выделим станки вращательного бурения Sandvik, произведенные одноименным шведским концерном. В ассортименте компании представлены агрегаты для разработки скважин глубиной 27-45 м и диаметром до 311 мм.
к меню ↑

Шнековое бурение скважин станками типа ЛБУ 50 (видео)

к меню ↑

Станки ударного бурения

Установки для ударного бурения разрабатывают скважину посредством кратковременного воздействия на дно скважины специального инструмента, совершающего возвратно-поступательные движения. В зависимости от принципа работы все буровые станки данного типа делятся на 3 разновидности:

1. Станки ударно-канатного бурения.

Их устройство не предполагает наличия осевого усилия при подаче рабочего инструмента — боек падает на дно скважины под своем весом. Такое оборудование имеет достаточно низкую производительность, но при этом она крайне эффективна при разработке хрупких горных пород.

Рабочий инструмент таких станков имеет вес 1-3 тонны, он подвешивается на лебедке и поднимается посредством кривошипно-шатунного механизма на высоту 1-2 метров над забоем. В процессе разработки на дно скважины заливается вода, размягчающая породу.  Разрушенный грунт периодически удаляется с помощью желонки.

БС-3

Установки для ударно-канатного бурения бывают как крупногабаритные на гусеничном (БС-3) либо колесном ходу (БЖ-6), так и компактные (сборного типа) для разработки скважин на воду. Общим недостатком всех агрегатов является низкая производительность, так как скорость свободного падения рабочего инструмента непосредственно зависит от силы земного притяжения и количество ударов невозможно увеличить выше отметки 50-60 шт/мин.

2. Станки шарошечного бурения.

В таких агрегатах рабочим инструментом выступает шарошечное долото, осуществляющее дробяще-скалывающую разработку породы. Буровой колонне, на которой закреплено долото, сообщается не только возвратно-поступательное движение с большим усилием по отношению к дну забоя, но и вращательное движение.

Шарошечное долото

Такие установки используются для бурения всех типов грунтов — от мягких до особо твердых (включая горные породы), они способы разрабатывать скважины диаметром 72-400 мм. Среди отечественного оборудования выделим станок СБШ-200 (глубина — 30 м, диаметр 190-243 мм) и станок СБШ-250 (глубина — 40 м, диаметр — 214-270 мм). При разработке карьеров чаще всего используется буровой станок БТС 150 на базе гусеничного трактора Т-10М.

3. Станки ударно-вращательного бурения

Установки ударно-вращательного бурения отличаются от ударно-канатных и шарошечных агрегатов тем, что при разработке скважины их рабочий инструмент вращается не только в перерывах между ударами, а непрерывно. При этом забой углубляется за вхождения коронки в грунт в момент удара, а вращение обеспечивает очистку дна скважины от выработанной породы.

Основными признаками оборудования данного типа являются низкий крутящий момент и осевое усилие, при большой ударной нагрузке. Ударно-вращательное бурение демонстрирует максимальную производительность при работе на особо твердых и абразивных породах.

СБУ-125

Среди техники отечественного производства наиболее распространенными установки серии СБУ-125, способные разрабатывать вертикальные и наклонные скважины диаметром до 125 мм на глубину до 22 метров.  Все модели СБУ-125  обустроены на базе гусеничной углепогрузочной машины УП-3.
к меню ↑

Станки колонкового бурения

Установки колонкового бурения чаще всего применяются при исследовательских и строительных работах. Основным их отличием от шнекового и ударного оборудования является то, что выработка грунта осуществляется не по всему периметру скважины, и лишь по радиусу колонкового снаряда, который представляет собой круглую трубу с наваренными на торец твердосплавными режущими зубьями.

При работе внутренняя полость колонкового снаряда заполняется вырезанным грунтом, после чего снаряд поднимается на поверхность и его содержимое извлекается. Такое принцип работы позволяет получать цельную породу, необходимую для проведения геодезических испытаний.

СКБ-4100

Также по колонковому принципу действуют все агрегаты для бурения отверстий в монолитных конструкциях из железобетона. Их рабочий инструмент оснащен специальными алмазными резцами, эффективно вскрывающими материал повышенной твердости.

Среди распространенного оборудования для разработки геологоразведочных скважин выделим станок СКБ-4100 (диаметр до 46 мм, глубина до 700 м) и Атлас Копко С5 (50 мм, до 1000 м).

 Главная страница » Буровые установки

byreniepro.ru

Машины для буровых работ

Строительные машины и оборудование, справочник

Машины для буровых работ

Категория:

   Путевые и дорожные машины

Машины для буровых работ

Буровые машины в строительстве применяют для образования отверстий в грунте, называемых шпурами при диаметре до 80 мм, скважинами при диаметре 250— 300 мм и ямами при диаметре до 2 м. В горном деле в шпуры и скважины закладывают взрывчатые вещества при разрыхлении мерзлых и скальных грунтов. В строительстве шпуры служат в качестве технологических отверстий в бетоне, а скважины — для установки свай, опор дорожных знаков, опор энергомагистралей и линий связи. Ямы больших диаметров предназначены для установки мачт линий электропередач или для установки блоков колодезных облицовок.

Глубина шпуров не превышает 6—8 м, скважин 25— 30 м и ям 4—6 м.

Скважины, образуемые для нужд нефтедобывающей промышленности, имеют глубину 3—5 км, а для геологоразведочных работ — до 11 км. Буровые работы в основном производят механическим способом. В горной промышленности на твердых породах применяют также термический способ бурения. Механическое бурение производится’буровыми станками ударно-канатного, ударно-вращательного и вращательного действия, а также бурильными молотками-перфораторами.

Станок ударно-канатного бурения (рис. 1,а) производит бурение посредством долота, закрепленного в ударной штанге, которая связана с канатным замком. Подъемный канат, огибая верхний блок мачты, балансирный ролик и направляющий блок, навивается на барабан лебедки. При включении барабана рабочий инструмент поднимается из скважины, а в процессе работы постепенно опускается, преодолевая силу затяжки тормоза. Балансирный ролик посредством балансира и шатуна фиксируется в определенном положении. При вращении кривошипа балансирный ролик совершает качательное движение. При движении балансирного ролика вниз долото со штангой поднимается вверх, а при подъеме — штанга падает вниз и внедряет долото в грунт. В процессе работы долото совершает поворотные движения благодаря свойству стального каната раскручиваться под нагрузкой-и скручиваться после снятия нагрузки. Этот эффект каната позволяет долоту наносить удары по грунту со смещением на некоторый угол, что улучшает процесс работы. Грунт из Скважины периодически удаляется желонкой, представляющей собой трубу с обратным клапаном в нижней части. Вследствие низкой производительности станки ударно-канатного бурения применяются редко.

Рис. 1. Станки для буровых работ
а — ударно-канатного действия; б — ударно-вращательного действия

Станок ударно-вращательного действия (см. рис. 1, б) сочетает в себе механизмы, позволяющие рабочему Инструменту одновременно выполнять два движения — ударное и вращательное. Вращательное движение передается от электродвигателя, а ударное — от пневмоударника. Станок предназначен для бурения скважин диаметром 100—105 мм и глубиной до 30 м. В этом станке электродвигатель, пневмоударник, буровые штанги, а также пусковая аппаратура, состоящая из магнитного пускателя и воздушного крана, смонтированы на станине. Станину изготовляют из двух параллельных труб диаметром 50 мм, жестко скрепленных между собой. В нижней части станины расположены регулировочные винты, обеспечивающие установку станка в вертикальной плоскости, а в верхней — укреплен блок ручной лебедки, посредством которой по трубам передвигаются салазки с механизмом вращения. Устойчивое состояние станка обеспечивается противовесом, а правильное направление ударника — хомутом. Электродвигатель вместе с планетарным редуктором обеспечивают частоту вращения ударника в пределах 22—25 об/мин. Электроэнергия к двигателю подается по кабелю; сжатый воздух к пневмоударнику поступает по буровым штангам через сальник, к которому присоединяется гибкий шланг 6 от воздухопровода. Пыль из скважины отводится по стальной трубе обеспыливателя и гофрированной трубе. На выходе пыль увлекается водяной струей и в виде пульпы направляется в водо» сточную канаву.

Ударно-поворотный принцип работы буровых станков используется также в бурильных молотках-перфораторах. Механизм молотка представляет собой цилиндр, внутри которого под действием сжатого воздуха совершает возвратно-поступательное движение поршень со штоком-ударником. При рабочем ходе вниз поршень со штоком наносят удар по рабочему инструменту, а при обратном (холостом) ходе поршень и бур поворачиваются на угол около 20°, что улучшает процесс разрушения породы.

В машинах вращательного действия буровой инструмент разрушает породу в скважине, непрерывно вращаясь с определенным осевым усилием и подачей на забой. Рабочий инструмент этих машин выполнен в виде спиральных сверл, резцов, трехшарошечных долот и т. п. Производительность станков вращательного бурения выше в 2—3 раза по сравнению со станками ударно-поворотного действия и в 5—6 раз по сравнению со станками ударно-канатного бурения. Для нужд строительства широко используются мобильные бурильно-крановые машины, смонтированные на шасси грузовых автомобилей или тракторов,

Бурильная машина, смонтированная на шасси грузового автомобиля, состоит из рабочего оборудования, системы привода и управления. Рабочим органом машины является бур, состоящий из штанги на нижнем конце которой укреплены две или более копающие лопасти с рыхлящим наконечником. Режущие кромки лопастей и наконечника наплавлены износостойкими сплавами. Во время работы одновременно с вращением штанга совершает осевое движение вниз с помощью гидроцилиндра. При подъеме штанги вверх разрыхленный грунт разбрасывается лопастями в стороны. За 3—5 приемов выкапывается яма глубиной 1,5— 1,8 м. Для копания ям различных диаметров машина снабжена сменными копающими лопастями. Движение на штангу от коробки отбора мощности передается посредством карданного вала, промежуточной передачи и редуктора вращения штанги. Управление машиной оператор производит от сиденья посредством рычагов. При передвижках с объекта на объект бур устанавливается в транспортное положение. На машине, кроме основного, имеется вспомогательное крановое оборудование, смонтированное на грузоподъемной мачте с приводом от подъемной лебедки. С помощью кранового оборудования опоры мачт или линий электропередачи устанавливаются в пробуренные скважины.

Кинематическая схема привода рабочего органа мобильной бурильно-крановой машины, смонтированной на базе автомобиля КрАЗ-257, показана на рис. 123,6. В отличие от других рабочее оборудование этой машины установлено на поворотном круге, обеспечивающим вращение на угол 90° в каждую сторону. Круг поворачивается с помощью цепи и двух гидроцилиндров. Подъем и опускание штанги и крюка осуществляются с помощью отдельных канатов 12 двухбарабанной лебедки. Оборудование данной установки позволяет бурить скважины в мерзлом грунте на глубину до 8 м. Штанга с .рабочим инструментом и наконечником вращается от редуктора коробки отбора мощности. На верху штанги имеется вертлюг, обеспечивающий вращательные движения штанги при осевой подаче на грунт. Над редуктором вращения размещен гидропатрон зажима и рабочей подачи штанги. При подаче жидкости в поршневую полость гидроцилиндра шток, выдергиваясь из цилиндра, прижимает к штанге четыре кулачка и создает дополнительное усилие на штангу. При подаче жидкости в штоковую полость кулачки освобождают штангу.

Рис. 2. Бурильно-крановые машины
а — рабочее оборудование на базе грузового автомобиля; б — кинематическая схема привода рабочего оборудования на базе КрАЗ-257

Рис. 3. Станок термического бурения:
а — принципиальная схема; б — конструкция горелки

При бурении зажатая в гидропатроне вращающаяся штанга подается вниз двумя гидроцилиндрами на всю длину их штоков. Затем гидропатрон освобождается от зажима штанги и штоки гидроцилиндров перемещаются вверх в следующую позицию; операция зажима и подачи штанги вниз повторяется.

Станки термического бурения представляют собой самоходные гусеничные установки, рабочим органом которых являются огнеструйные горелки. Установка состоит из горелки, вентилятора, системы питания и подъемной лебедки, обеспечивающей опускание горелки канатом по мере разработки скважины. В процессе работы термобур вращается в муфте с частотой вращения от 2 до 30 об/мин. Термический способ бурения основан на том, что при высокой температуре горные породы разрушаются. В горелку по гибкому шлангу одновременно подается топливо (керосин, бензин) из сосуда, кислород из баллона и вода из бака.

Топливо распыляется форсункой и сгорает в камере сгорания в чистом кислороде, при этом температура повышается до 3500 °С, а давление до 0,8—1 МПа (8—10 кгс/см2). Образовавшиеся в результате сгорания газы вырываются из отверстий сопла со скоростью 1800—2000 м/с и ударяются в забой, разрушая грунт. Температура на поверхности грунта достигает 1500—1800 °С. Вода, подаваемая в рубашку для охлаждения горелки, через радиальные отверстия выходит в скважину и испаряется. Образующаяся парогазовая смесь со скоростью 20—30 м/с выходит из скважины и выносит вместе с собой разрушенную породу. Частицы грунта отводятся от скважины направленным потоком воздуха, создаваемого вентилятором. Такие установки применяются для бурения скважин глубиной 15—20 м, диаметром 0,25—0,3 м. Скорость проходки скважин в твердых грунтах не превышает 2—11 м/ч.

В транспортном стоительстве буровые машины применяются при устройстве артезианских скважин водоснабжения, добыче каменных материалов в карьерах, сооружении железнодорожного пути и выполнении других работ. Преимущественно используются машины с механическим воздействием на разрушаемую горную породу — вращательного, ударно-вращательного и ударно-канатного действия.

Реклама:

Читать далее: Машины для бестраншейной проходки грунта

Категория: – Путевые и дорожные машины

Главная → Справочник → Статьи → Форум

stroy-technics.ru

Шнеко-буровая машина

ШНЕКО-БУРОВАЯ МАШИНА (а. auger machine; н. Schneckenbohrmaschine, Spiralbohrer; ф. foreuse а tariere, tariere mecanisee; и. maquina de perforacion соn tornillo sin fin, instalacion de sondeo соn barrena heliсоidal) — горная машина для механизированной выемки угля методом бурения скважин. На открытых работах шнеко-буровую машину используют на пологих пластах с углом падения до 10-15°, мощностью 1,2-3 м. Технология выемки с помощью шнеко-буровой машины получила промышленное применение главным образом в США. В CCCP используются две конструкции этих машин — ШБ-1 и ШБ-2 соответственно с одним и двумя спаренными шнековыми ставами; последняя (рис. 1) имеет производительность 450-650 т/смену при диаметре бурового става 0,95 и 1,2 м и глубине бурения скважин 60-70 м. Достоинства шнеко-буровой машины: высокая производительность труда; относительно небольшие эксплуатационные расходы и небольшой объем горно-подготовительных работ: незначительные нарушения дневной поверхности; высокое качество добываемого угля; возможность разработки месторождения с небольшими запасами угля. Недостатки: сложность управления машиной и буровым ставом; относительно большие потери угля (до 50% и более) при работе без специальных средств, предусматривающих выемку межскважинных целиков; небольшая глубина бурения.

На подземных работах в CCCP используют шнеко-буровые машины типа БУГ (рис. 2), выпускаемые по заказам предприятий.

Область их применения — пологие пласты мощностью 0,55-0,75 м. Основные недостатки таких машин: значительные потери угля, малая глубина бурения (45-50 м), сложность обеспечения безопасности работ при значительной газоносности пластов. Шнеко-буровые машины на подземных работах не получили промышленного применения из-за малой производительности машин (до 100-150 т/сутки). В перспективе могут использоваться как вспомогательная горная техника для выемки погашаемых целиков, а также выполнения подобных работ под водоёмами, некоторыми сооружениями.

www.mining-enc.ru