Коронки для скальных (средних) пород – С.

Внедряться в породу и разрушать скальную породу резцу намного труднее, чем в мягких или полускальных породах.

а б в

Рис. 4

Из рисунка 20 а, где показана форма забоя при колонковом бурении в скальных породах, видно, что порода в месте, где на нее воздействует резец, находится в состоянии трехстороннего сжатия горным давлением. Внедриться в такую породу резцу по всей ширине забоя, особенно в ее крайних точках, где она как бы дополнительно удерживается боковыми стенками весьма трудно. Здесь уместно заметить, что любую прочную преграду легче разрушать по частям, чем сразу по всей поверхности. Представьте себе каменный блок и попробуйте, скажем, зубилом и молотком, выбить кусок камня из середины блока – очень трудно. А если бить с края камня, то кусок легко отколется. При ступенчатой форме забоя (рис. 20 б,) центральный резец, выступающий из торца на большую величину, хотя и с трудом, но проделывает канавку по центру забоя. Это ему удается, поскольку его ширина значительно меньше, чем ширина забоя, и он разрушает породу, отдаленную от стенок скважины. А вот последующим резцам разрушать оставшуюся часть породы забоя уже будет легче, поскольку имеется две свободные поверхности и порода легче скалывается (рис 20 в). Еще в тридцатые годы прошлого века М.М. Цукуровым была предложена простая коронка с пластинчатыми резцами, разрушающая породу по принципу ступенчатого забоя рис. 5.

Рис. 5

Коронка имела 4 крупных пластинчатых резца, два из которых, устанавливались вдоль вращения и два – поперек. Резцы, установленные вдоль вращения, выступали из торца коронки на 2,5 мм больше, чем поперечные резцы. Продольные резцы проделывали в забое узкую центральную канавку, а затем поперечные резцы разрушали всю остальную часть породы забоя. Потом заметили, что центральная часть поперечных резцов практически не используется, и зря расходуется дорогой твердый сплав. Тоже касается и задней части продольных резцов. В «СКБ Геотехника» (тогда ЦКБ, где работали в основном выпускники МГРИ) убрали лишние части резцов у коронки Цукурова и получили серию «мелкорезцовых» коронок типа «МР», потом ставшую серией коронок «СМ» и «СТ». Затем в результате экспериментальных и производственных исследований, для некоторых видов коронок МР резцы были наклонены с отрицательным углом наклона 25^о и повернуты относительно линии резанья на 10-15^о. Выпускалась, например, коронка МР6-НП (мелкорезцовая с наклонными и повернутыми резцами), потом она стала СМ1 и сейчас СМ4.

Из теории разрушения пород известно, что чем острее (меньше) угол резанья резцом породы – угол α, тем резец глубже внедряется в породу, но при этом он быстрее изнашивается и затупляется. И, наоборот, чем тупее (больше) угол резанья тем резец медленнее бурит, но зато и медленнее изнашивается и затупляется. Отсюда очевидно, что чем тверже и абразивнее порода, тем больше нужен угол резанья, что можно получить, устанавливая резцы с обратным наклоном (рис. 5 в). Поворот резца относительно линии вращения (рис. 22 д) во-первых увеличивает сопротивляемость резца ударным нагрузкам (удар будет «не в лоб, вскользь»), во вторых улучшает удаление разрушенной породы (она как бы соскальзывает с передней грани резца).

Рис. 6

Коронки типа СМ выпускаются трех разновидностей соответственно для пород средней крепости неабразивных – СМ4 (рис. 23 а), для пород чуть более крепких неабразивных – СМ5 (рис. 7 б), и для пород средней крепости малоабразивных - СМ6 (рис.7 в).

Коронка СМ-4 Коронка СМ-5 Коронка СМ-6

а б в

Рис. 6

В коронке СМ4 используются резцы квадратного сечения размером 4х4х10мм, расположенные в отельных зубках корпуса коронки, образованных вырезанными в корпусе промывочными окнами. Резцы наклонены и повернуты. Наклон с отрицательным углом замедляет износ режущей кромки резцов, а поворот увеличивает их сопротивляемость скалыванию, так как длина линии, по которой действует сила на резец, увеличивается, Кроме того, поворот резцов облегчает удаление сколотой (срезанной) породы, она как бы соскальзывает с резца. Для образования ступенчатого забоя резцы имеют разный выступ из торца корпуса – центральные на 4 мм., наружные на 2,5 мм., внутренние на 3,5 мм. В промывочных окнах (через одно) вертикально установлены дополнительные подрезные резцы, которые не участвуют в разрушении породы на забое, а калибруют стенки скважины. Коронка рекомендуется для бурения в монолитных, неабразивных породах V - VI категорий по буримости.

Коронка СМ5 предназначена для бурения в породах чуть прочнее, чем для коронки СМ4, т.е. для монолитных и слаботрещиноватых неабразивных пород V – VII категорий по буримости. Принцип расположения резцов и ступенчатого забоя тот же, что и у СМ4, но резцы меньшего размера 3х3х8 мм., что позволяет размещать их группой в одном зубке. Резцы установлены вертикально, (рис 6 б).

Коронка СМ6, (рис 6 в)отличается от коронки СМ5 только тем, сто ее резцы имеют отрицательный угол наклона, что слегка замедляет их износ и позволяет использовать их в тех же породах плюс малоабразивные

Коронки типа СТ предназначены для бурения в трещиноватых породах

IV - VI категорий по буримости СТ2 (старая) и СТ4 новая. В трещиноватых породах резцы, проходя через трещину, испытывают удары, и их выступающая часть может скалываться. Чтобы этого не происходило, резец в зубке устанавливается так, что его задняя сторона опирается на выступ корпуса коронки, рис7. Резцы размером 4х4 установлены наклонно, но в отличие от СМ4 ступенчатого забоя нет (по-видимому, считается, что трещиноватые породы итак скалываются), площадь забоя перекрывается двумя резцами, установленными раздельно в зубках в шахматном порядке.

Рис. 7

В последнее время была разработана коронка СМ9 с крупными клиновидными резцами, которая имея клиновую форму забоя и опору с задней части резца являются (также как СА-4, КТ-1) универсальной. Рис. 8.

Рис. 8