Бурение скважин » Ремонт Строительство Интерьер

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Бурение скважин

05.12.2020

Для бурения скважин под анкерную крепь наряду с оборудованием, предназначенным для бурения взрывных шпуров и скважин, применяют специальные станки и машины. Выбор бурового оборудования определяется двумя критериями: максимальной производительностью бурения и обеспечением условий для надежного закрепления в скважине анкерной крепи. При установке бурового оборудования на манипуляторах самоходных машин вращательное бурение следует применять при коэффициенте крепости пород f<8. Хотя у машин вращательно-ударного действия скорость бурения в данных условиях в 1,5—2 раза выше, их применение, ввиду сложности, громоздкости и большой массы конструкций, приводит к увеличению затрат времени на вспомогательные и подготовительно-заключительные операции, что увеличивает общие затраты времени на бурение.

Машины вращательно-ударного действия при бурении пород с f = 8-15 имеют, преимущество по сравнению со сверлами как по скорости бурения, так и по износостойкости бурового инструмента; При коэффициенте крепости пород f больше 15 целесообразно- использовать машины ударно-поворотного действия, обеспечивающие в данных условиях снижение общей трудоемкости бурения скважин и лучшую стойкость инструмента.
Бурение скважин

Область применения различных типов буровых машин и зависимости скорости бурения от крепости пород при бурении на оптимальных режимах изображены на графике (рис. 21).

Продолжительность бурения каждой скважины под анкер зависит от глубины скважины, машинной скорости бурения и затрат времени на вспомогательные подготовительно-заключительные операции

где Elc — суммарная глубина скважин, см; tв — время на вспомогательные операции при бурении одной скважины, кин; iп.з — время на подготовительно-заключительные операции при бурении, мни; vб — скорость бурения, см/мин; t — число пробуренных скважин, под анкеры; zб — число бурильных машин.

Оптимальная скорость бурения скважин под анкеры (100—120 см/мин) достигается правильным выбором способа и режима бурения, а также рационального диаметра скважин (28—32 мм). За счет уменьшения диаметра скважинке 42 до 32 мм можно достичь повышение скорости бурения в 1,7—2,7 раза.

По. данным Г.И. Кравченко, при установке металлических анкеров в скважинах с конечным диаметром 28 мм вместо 44 мм, в зависимости от относительных затрат времени на бурение, обеспечивается повышение. производительности. труда всего процесса крепления в 1,2—1,6 раза.

Согласно единым спецификациям американского горного Конгресса номинальный диаметр скважин под, анкеры на угольных: шахтах США принят 35 мм. На рудниках Канады скважины под анкеры бурят диаметром 30,9 и 31,7 MM, а на шахтах ФРГ—30—32 мм. Для сокращения продолжительности вспомогательных и подготовительно-заключительных операций необходимо: устанавливать буровые машины на длинноходовых податчиках, оборудованных приспособлениями для забуривания; скорости перемещения манипуляторов следует принимать не менее 1—1,3 м/с, а маневровые скорости подачи буровых машин — 6—10 м/мин. В России специальных коронок для бурения скважин под анкерную. крепь не производят.

Для вращательного бурения скважин ручными и колонковыми сверлами Кузнецкий и Краснолучский машиностроительные заводы выпускают б типов резцов для бурения по углю и 4 типа для бурения по породе. Режущие кромки резцов армированы пластинами твердого сплава. ВК-4А, БК-8В и ВК-6В. Диаметр резцов 41—43 мм. Для бурения скважин под анкерную крепь по углю можно рекомендовать резцы диаметром 41—42 мм типа РУ-13м при бурении без промывки и РП-11 при бурении с промывкой, а по породе резцы типа БИ-742П и PB 42-2.

Для вращателыю-ударного бурения Кузнецкий шиностроительный завод выпускает трехпёрую буровую коронку диаметром 43 мм, армированную пластинами твердого сплава ВК-6В.

Для ударно-поворотного бурения выпускается ряд коронок долотчатого и крестового типа. Из них для бурения скважин под анкерную крепь можно применять долотчатые коронки типа КДА диаметром 36 мм высотой корпуса 60 мм и шириной пера 30 мм и долотчатые перфораторные коронки конструкции ВНИИТС типа БКПМ, выпускаемые диаметром 36 мм и 40 мм. Из коронок крестового типа следует применять KKA 32-19, KKA 36-22, KKB 32Д9 и KKB 36-22, выпускаемые Кузнецким машиностроительным заводом и благовещенским заводом «Амурский металлист».

За рубежом выпускают долотчатые буровые коронки, а также четырехпёрые и трехпёрые. Долотчатые коронки, выпускаемые в Японии, армированы твердосплавными пластинами толщиной 5, 6-и 7 мм при соответствующих диаметрах коронок 24—32, 22—36, и 29—30, мм. В Англии, Чехии, Германии коронки армируют пластинами толщиной 7 мм, а диапазон их диаметров колеблется от 30 до 34 мм.

Угол приострения твердосплавных лезвий составляет 90°—115°, а угол конусности головки 2°10'—3°30'. Преобладает конусное соединение коронок с буровыми штангами (угол конусности 2°23'). Четырехпёрые коронки находят преимущественное применение в США (52%), Великобритании (75%) и Японии (60%).

Для бурения скважин под анкерную крепь применяют коронки с Х-образным расположением разрушающих лезвий. Коронки диаметром 28—32 и 34—38 мм армируют четырьмя пластинами твердого сплава толщиной 5 и 6 мм.

В России для бурения скважин пневматическими, перфораторами и бурильными машинами вращательно-ударного действия выпускают буровые штанги шестигранного сечения размером 22 и 25 мм с центральной промывкой. Буровые штанги БШ-22 и БШ-25 изготовляют комплектами от 0,7 до 4,3 м с интервалами 0,3—0,9 м. Для вращательного бурения применяют буры типа БП, выпускаемые Томским- электромеханическим заводом им. В.В. Вахрушева.

За рубежом применяют буровые штанги, армированные пластинами твердого сплава, с ОДНИМ выпуклым или вогнутым лезвием либо с крестообразным их расположением. В последние ГОДЫ наметилась тенденция к увеличен по ширины и высоты твердосплавных пластин. Фирма «Пэдлой энд Вэнэйлбс» (Великобритания) армирует буры пластинами высотой- 19 мм и толщиной 11 мм, что соответственно на 4 и 2 мм больше, чем у применяемых ранее пластин фирмы «Сендвик Коромант».

Показатели прочности применяемых за рубежом цельных буров, армированных твердым сплавом, приведены в табл. 8.

При вращательном бурении скважин под анкеры в отечественной практике используют ручные электросверла СЭР-19м, ЭР 18Д-М, ЭРП 18Д-М, пневмосверла СР-ЗБ, колонковые электросверла СЭК-Г/При вращательно-ударном бурении применяют бурильные головки типа БГА-1 и 1100-1-1м, а при ударно-поворотном — телескопные и ручные перфораторы ПТ-36 ПР-30ЛУ и ПР-30ЛУС.

Бурение скважин под анкерную крепь с применением данных буровых машин, за исключением телескопных перфораторов, операция довольно тяжелая, трудоемкая и малопроизводительная. Поэтому проектными, исследовательскими организациями и горнодобывающими предприятиями страны разработан ряд станков специально предназначенных для бурения скважин под анкеры (табл. 9).


ПечорНИУИ разработал три типоразмера станков БСТ, получивших распространение на шахтах Печорского угольного бассейна. Стойка станка состоит из нижней и верхней выдвижных труб. В нижней части стойки находится механизм распора, состоящий из рукоятки, нары зубчатых колес, винта и гайки. Зубчатая пара смонтирована в стакане, застопоренном относительно стойки пальцем. В механизм подачи входят: ручная лебедка с рукояткой, редуктором и барабаном, блок и канат, связанный с кареткой, на которой установлено электросверло с буровой штангой. Храповое колесо и собачка предохраняют каретку от опускания вниз. Для направления буровой штанги установлен люнет. На станок при работе устанавливают пылеулавливающий колпак с эжекторным устройством и шлангами для подачи воды и удаления смоченного штыба.

Производительность труда проходчиков при применении станков БСТ в 4—5 раз выше, чем при бурении скважин ручным электросверлом. Станок может применяться при пологом и наклонном залегании пластов, малом, сечении непеременной высоте выработок, он прост в обслуживании и надежен в работе.

Переносной станок ПА-1 (рис. 22) состоит из ручногого электросверла с принудительной подачей и распорной винтовой стойки. Стойка может удлиняться с помощью двух сменных приставок. Электросверло имеет быстросъемное соединение со стойкой, что позволяет разделить станок на два транспортабельных узла с максимальной массой 39 кг. При бурении станок управляется дистанционно с помощью- выносной кнопки. Бурение-шпуров осуществляется с водяной промывкой. Кроме того, станок снабжен пылеулавливателем.

Буровой станок КР-2, разработанный КузНИУИ (рис. 23), конструктивно унифицирован со станком БСТ.

Опытная партия станков КР-2 работает на шахтах п/о Южкузбассуголь.

Широкое распространение в различных бассейнах страны получили реечные станки БСР треста Эстонсланец. Станок представляет собой колонку с реечным домкратом, на. которой установлена каретка с электросверлом. При нажатии на рычаг каретка подается вверх на величину шага зубчатой рейки, положение каретки фиксируется защелкой. При опускании электросверла защелка отводится, а рычаг поднимается вверх. Станок снабжен колпаком для пылеулавливания. Станок обслуживает один рабочий.

На ряде шахт п/о Воркутауголь станки БСР используются в качестве навесного оборудования на комбайне 4ПУ, что позволяет совмещать операции по бурению, скважин и оформлению забоя. Комбайн оборудован гидростойками, поджимающими к кровле верхняк при установке анкеров.

Передвижная машина для анкерования МАП-1 разработана ЦНИИподземмашем. Она предназначена для бурения скважин под анкеры в выработках площадью поперечного сечения от 3,5 до 6 и коэффициенте крепости пород f от 4 до 8: по шкале проф. М.М. Протодьяконова. Машина состоит из двухскростного электросверла, смонтированного на распорной винтовой стойке, снабженной двумя колесами с пневмошинами для перемещения по выработке. Электросверло имеет встроенную насосную станцию, обеспечивающую гидравлическую подачу инструмента с плавной регулировкой скорости и усилия подачи. Бурение с промывкой и наличие на машине шламоуловителя уменьшает пылеобразование и улучшает санитарно-гигиенические показатели. Применение навесного оборудования на проходческих машинах эффективно лишь в тoм cлyчae когда оно позволяет совмещать бурение скважин под анкеры с другими операциями проходческого цикла (выемка и погрузка горной массы, обуривание забоя). В этой связи заслуживает внимания опыт УкрНИИгидроугля, разработавшего гидравлическую установку для бурения скважин, при использовании которой в ткачестве навесного оборудования на нарезной машине БПМ совмещались во времени проведение и крепление горных выработок.

В настоящее время ВНИИгидроуглем разрабатывается навесное оборудование для бурения, скважин под анкеры на погрузочную машину МГПП-3А и комбайн ПК-3А.

При достаточном фронте работ, и возможности проведения маневров для бурения скважин под анкеры применяют специальные самоходные буровые установки.

Буровую каретку СБКН-2П конструкции НИПИГОРМАШ (рис. 24) используют на ряде рудников цветной металлургии для бурения скважин под анкеры. При этом податчик каретки перемонтируют в вертикальное положение. Каретка СБКН-2П может применяться в выработках высотой более 3,5 м, пройденных в крепких породах и рудах. Она снабжена двумя манипуляторами, обеспечивающими наклон податчиков во взаимно перпендикулярных плоскостях ±0,15°.

Автоподатчик автоматический, шагающий ход подачи 2200 мм. усилие подачи до 3 кН. В качестве буровых машин используют перфораторы ПТ-36. Привод хода пневматический, жесткая база 1350 мм, клиренс 180 мм, скорость хода до 3 км/ч. Длина машины 3,6 м, ширина 1,25 м, высота в транспортном положении 1,2 м. Применение каретки СБКН-2П позволило в 2,5—3 раза повысить производительность труда на бурении скважин под анкерную крепь.

Самоходная бурильная установка БУА-1с (рис. 25) конструкции ЦНИИподземмаша может найти некие при высоте выработок от 1,7 до 3,6 м и коэффициенте крепости пород до f=8.

Манипулятор установки снабжен механизмом для поворота бурильной машины и податчика в продольной и поперечной плоскостях. Все механизмы приводятся в действие гидроприводами, работа которых обеспечивается шестеренчатым насосом. Приводом насоса, служит электродвигатель. Кроме бурения скважин установкой производят подачу анкера в скважину и затяжку гайки. Установка БУА-1c прошла испытания на шахтах треста Эстонсланец. Производство установки и ее модификации БУА-1у намечено освоить на Горловском машиностроительном заводе.

За рубежом для бурения скважин и установки анкерной крепи серийно выпускают специальные машины на пневмошинном и гусеничном ходу. Наряду с этими машинами широко применяют переставные и перекаточные станки и Навесное оборудование.

Фирмой «Консолидейтед Пневматик» (Англия) выпускается свыше 8 типов переставных станков для бурения скважин и установки анкеров в породах различной крепости. Из них наиболее совершенны установки СР-327 II CP-525, обеспечивающие установку анкеров за 6—10 мин в породах малой крепости. Компания «Галис Мануфактуринг» (США) изготовляет электросверла для бурения скважин под анкеры, работающие от аккумуляторов. Сверла применяют в опасных местах и угольных забоях до проводки электроэнергии. Емкости батарей 648 А*ч достаточно на 1,5. смены работы. Для бурения скважин в крепких породах получили распространение перфораторы, устанавливаемые на телескопических колонках, пневмоподдержках и стойках. Из них широко известны перфоратор Драйдактор фирмы «Холмен» (Англия) и перфораторы фирмы «Джой» и «Ле-Рой» (США), применяемые на пластах малой и средней мощности. Перфоратор Супром фирмы «Фридрих Крупп» (ФРГ), установка MSL-20 фирмы «Гебрюдер-Белер» (ФРГ), смонтированная на гидростойке Вальцгиттер, а также бурильные молотки фирмы «Демаг» (ФРГ) на трехштоковой распорной колонке применяются в подготовительных выработках. Во многих странах применяют телескопные перфораторы фирмы «Атлас Копко» (Швеция) типа ВВД-45WR, ВВД-90, Фалкон ВBД-46WS и др. Буровые станки имеют массу не более 30—40 кг и, как правило; обслуживаются одним человеком.

Фирма «Атлас Копко» выпускает, также перекатную буровую установку типа Промек. 102, которая смонтирована на тележке с резиновыми колесами и легко перевозится одним человеком. Установка снабжена ценным автоподатчиком, на котором устанавливаются. молотки легкой или средней массы. Бурение может производиться под углами 90—45° в плоскости сечения и 30° вдоль оси штрека. Высота установки 3 м, ширина 1,4. м, масса 300 кг. Перекатные установки типа РТ-121 для бурения скважин и подъемник для установки анкеров выпускает также фирма «Алимак» (Швеция) (рис. 26).

При проведении. откаточных выработок для бурения скважин под анкеры в ряде случаев применяют навесное оборудование, установленное на погрузочной машине или буровой каретке. В ФРГ на погрузочной машине HL 180к установлен манипулятор фирмы Зальцгиттер с податчиком ВМК 50 TGR фирмы «Атлас Копко». Бурение осуществляется машиной вращательного действия. Pl 1/2 мощностью 2,9 кВт, с крутящим моментом на шпинделе 68 Нм, частотой вращения 250 об/мин и усилием подачи 5 кН. Скорость бурения скважин диаметром 28—32 мм составляет 1 м/мин.

Фирма «Фридрих Крупп» (ФРГ) выпускает манипулятор, с помощью которого можно бурить скважины и устанавливать штанги под любым углом, так как манипулятор позволяет обуривать, веер скважин в перечном сечении выработки, а вдоль оси выработки обеспечивает бурение под углом ± 30°.

Специальные самоходные машины наряду с бурением скважин выполняют операции по установке анкерной крепи, поэтому подробно их конструкции рассмотрены ниже. При установке буровых машин на манипуляторах самоходных машин целесообразно применять колонковые перфораторы и электросверла, а также машины вращательно-ударного действия. В зависимости от объемов крепления машины оснащают несколькими буровыми установками. На надежность закрепления в скважине анкерной крепи влияют: форма скважины, соответствие диаметров замка анкера и скважины, способ пылеподавления при бурении скважин.

Скважины, в которые устанавливают металлические анкеры, должны иметь правильную цилиндрическую форму, для обеспечения которой на автоподатчиках буровых машин нужно устанавливать направляющие втулки, обусловливающие вращение; буровых штанг вокруг геометрических центров. Коронки должны быть хорошо заправленными и правильно центрированными, иметь заданный диаметр и форму. При установке анкеров любой конструкции скважины должны быть тщательно очищены от буровой мелочи.

Установлено, что при бурении с промывкой полная очистка скважин достигается при соотношении жидкого к твердому в буровом шламе не менее 20, а при бурении. с сухим пылеулавливанием при вакууме не менее 32 кПа.

Неудовлетворительную очистку скважин получают при сухом улавливании буровой пыли исключительно за счет сил тяжести. Анкеры, установленные в такие скважины, имеют прочность закрепления на 25—40 % меньше, чем при установке в скважины с принудительной очисткой.

Прочность закрепления замков метaлличecкиx анкеров при правильно выдержанных размерах и хорошо очищенных от буровой мелочи скважинах несколько выше (10—12%) при сухом способе пылеулавливания. При установке железобетонных анкеров предпочтение следует отдать бурению с промывкой, так как при этом в начальный период после установки анкеров на 25—30 % увеличивается коэффициент сцепления раствора со стенками скважины.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: