БУРОВЫЕ СТАНКИ С ПНЕВМОУДАРНИКАМИ.

Лекция № 8.

1. Машины с погружными пневмоударниками

На рудниках получили распространение станки ударно-вращательного бурения с погружными пневмоударниками (БП) для бурения глубоких (до 50 м) скважин в породах средней крепости и крепких. Наибольшее распространение получили станки типа НКР (НКР-100МА, НКР-100МПА) оборудованные вращательным и подающим механизмами и погружным пневмоударником. Станки в конструктивном отношении выполняются обычно аналогично станкам вращательного бурения с пневматической подачей и при соответствующих режимах работы могут использовать­ся для бурения разведочных скважин резцовыми и алмазными корон­ками.

Основная особенность буровых машин с погружными пнев­моударниками заключается в том, что ударное действие и враще­ние осуществлены двумя независимо работающими механизма­ми. Наличие ударного механизма в пневмоударнике исключает передачу удара поршня через колонну штанг, что исключает снижение механической скорости бурения с увеличением глуби­ны скважины. Вращение и подача става штанг осуществляется непрерывно от вращателя с податчиком. В качестве привода вращателя используются электродвигатели или пневмодвигатели, что позволяет плавно регулировать частоту вращения бурово­го става от 0 до 2.5 с-¹.

К машинам с погружными пневмоударниками относятся полуавтоматические буровые станки типа НКР и самоходные буровые станки для подземных разработок СБП-155/320, СБСП-56/320 и БП-160С (ГОСТ 26698-85). Станок НКР предназначен для бурения скважин в любом направлении по рудам и породам средней крепости, включая крепкие, диаметром 105-110мм и глубиной до 50 м.

Полуавтоматический буровой станок НКР-100МА (главные конструкторы П. М. Емельянов и Э. Г. Чернилов) по­зволяет бурить скважины диаметром 85—105 мм, глубиной до 50 м. Двухшарнирное установочное приспособление станка позво­ляет бурить скважины в любом направлении.

Рисунок.1. Буровой станок НКР-100МА:

1—подающий патрон; 2 - пульт управления; 3 - ручная лебедка; 4 - распорная ко­лонка; 5-подающий цилиндр; 6-оградительный щиток; 7 - буровой став- 8—пневмоударник; 9 — электродвигатель; 10 — салазки с роликом; 11 — редуктор

При применении станка НКР-100МА механизируются спуск и подъем бурового става, развинчивание резьбовых соединений штанг. Буровые штанги диаметром 63,5 мм имеют большие проходные сечения для сжатого воздуха, что обеспечивает повышенную производительность, вследствие малого падения давления в бу­ровом ставе.

Рисунок 2. Принципиальная схема конструкции станка НКР — 100:

1-редуктор с пневмозахватами; 2-буровая штанга; 3-погружной пневмоударник; 4-двигатель; 5—пневмоподатчик; 6-подающий патрон; 7-муфта для подвода сжатого воздуха

Буровой станок НКР100МА (рис.2.) состоит из редуктора с пневмозахватами, подающего патрона с двумя пневмодатчика-ми, двигателя, бурового става, пневмоударника, распорной колон­ки. Пневмозахват удерживает и вращает буровой став, когда подающий патрон производит перезахват штанги. Подающий патрон предназначен для подачи и вращения бурового инструмен­та во время бурения или при выдаче его из скважины. При необходимости бурить глубокие восстающие скважины устанав­ливают два дополнительных подающих цилиндра (НКР-100МВА и НКР-100МПВА).

Распорная колонка служит для установки станка в рабочей камере и закрепления его для бурения скважин в нужном направлении. Применяют колонки для горизонтального и верти­кального бурения, которые различаются длиной трубной стойки.

Буровой став из отдельных свинченных между собой штанг (длиной 1.2 м каждая) предназначен для подачи пневмоударника в скважину, подвода к нему сжатого воздуха и крутящего момента.

Таблица 1. Техническая характеристика станков НКР-100

Для бурения станок НКР100МА устанавливают в камеры. Го­ризонтальные и слабонаклонные скважины бурят из камер высо­той 2,2 м и сечением 2,8х2,8 м. При бурении вертикальных сква­жин высота камеры должна быть 2,5—2,9 м. Если скважины бу­рят из выработок большой высоты, то колонка может быть уста­новлена горизонтально. Перед началом работ кровля и стенки буровой камеры должны быть тщательно обобраны и при необ­ходимости закреплены. После этого в камеру подводят электро­энергию, сжатый воздух и воду. В буровую камеру необхо­димо подавать воздух для проветривания в количестве не менее 6 м³/мин. Отработанный шлам необходимо удалять из камеры по канавкам или через дренажную скважину. Очень важно, чтобы грязь при работе не попадала внутрь штанг и в клапан пневмоударника. Штанги устанавливают на чистые стеллажи в верти­кальном положении. Свечи при подъеме инструмента размещают на специальных подставках. После замены, бурового инструмента буровой снаряд вновь вводят в скважину. Когда конец штанг подойдет к подающему патрону, спуск снаряда прекращают, на­ращивают новую свечу и снова продолжают спуск. Операцию повторяют до тех пор, пока пневмоударник не дойдет до забоя. После спуска штанг навертывают муфту, включают агрегат и продолжают бурение.

При ударно-вращательном бурении буровой машиной явля­ется погружной пневмоударник. Пневмоударники изготовляются двух типов: с индексом П для открытых горных работ и с индексом ПП для подземных горных работ. Цифра, стоящая за буквами, указывает на диаметр скважины в миллиметрах, а следующая за ними — ударную мощность в киловаттах.

По ГОСТ 13879-73 погружные пневмоударники выпускают­ся четырех основных типоразмеров соответственно для бурения скважин диаметром 105, 125, 160 и 200 мм с ударной мощностью не менее 2.2; 3.1; 4.3 и 5.8 кВт при давлении сжатого воздуха 0.5 МПа. Технические характеристики пневмоударников приведены в табл. 2.

Таблица 2. Техническая характеристика пневмоударников

Конструкция и принцип работы пневмоударника следующие (рис 3): он состоит из цилиндра 2, в котором перемещается поршень 3, передней головки 5, буровой коронки 4, закрепленной шпонкой 6 в головке, и переходника 1. Воздухораспределение в пневмоударниках осуществляется так же, как в перфораторах. В пневмоударнике ПП-105-2.2 применено самораспределение сжа­того воздуха поршнем. При холостом ходе поршня 3 сжатый воздух поступает через переходник и каналы 12 в камеру обратного хода 13 цилиндра. Из камеры прямого хода 7 в это время происходит выхлоп по проточке 11 и отверстиям 10. При рабочем ходе поршня выпуск сжатого воздуха в полость 7 происходит по каналам 9, в то время как из полости 13 происходит выхлоп.

Продувка скважины осуществляется отработанным возду­хом через продувочный канал 8.

Рисунок 3. Пневмоударник ПП-105-2,2

Применительно к горным условиям рудников на Лениногорском полиметаллическом комбинате был создан буровой станок ЛПС-ЗА (главный конструктор С. П. Юшко), который предназначен для бурения скважин диаметром 150 мм на глубину до 35 м в любом направлении.

1. Самоходные буровые станки с пневмоударниками

Самоходные буровые станки предназначены для бурения скважин диаметром 155 мм с последующим расширением до 320 мм. Расширяют скважины с помощью расширителя как снизу вверх, так и сверху вниз.

Выпускается станок СБП-155/320 для буре­ния скважин диаметром 155 мм с последующим расширением до 320 мм. Станок смонтирован на ходовом устройстве, имеющем две бортовые передачи. Каждая передача имеет свой привод, состоящий из пневмодвигателя ДАР-14 и червячной пере­дачи. При необходимости буксировки станка колеса могут быть отсоединены от привода, в этом случае они свободно вращаются. В передней части станка есть кронштейн, на котором установлена рама податчика. Податчик поворачивается вокруг продольной оси станка на 360°, чем обеспечивается возможность бурения полного веера скважин. Податчик гидравлический, с удвоителем хода. Вращатель станка имеет двухступенчатый редуктор и два пнев­модвигателя ДАР-5.

В нижней части станка установлены гидрозажим и шламоуловитель. Гидроключ в средней части податчика применяется для страгивания резьбы при разборке бурового става. Штанги на станке диаметром 114 мм обеспечивают жесткость снаряда, бла­годаря чему скважины имеют минимальное отклонение.

Перед бурением скважины раму станка раскрепляют с по­мощью четырех домкратов. В транспортное положение податчик переводят с помощью цилиндра подъема. Высота станка 1500 мм.

Первоначально станком бурят пилотную скважину, диаметром 155 мм, а затем она проходится с помощью расширителя и получает диаметр 320 мм. Рас­ширяют скважины как снизу вверх (рис. 4, а), так и сверху вниз (рис. 4, б).

Рисунок 4. Схемы расширения скважин станком СБП-155/320

Горная промышленность вы­двинула требование создания станка для бурения скважин по кругу. Это связано с необходи­мостью проходить восстающие выработки взрывным способом без присутствия людей в забое. Первоначально бурят скважину в центре восстающего большого диаметра, а затем по кругам с различным радиусом—сква­жины меньшего диаметра. С этой целью спроектирован станок СБСП-56/320 (главный конструк­тор М. Г. Панков). Центральную скважину бурят в две стадии: вначале—диаметром 155 мм, а затем—диаметром 320 мм. Бу­рение производят с помощью пневмоударника. Отбойные скважины бурят радиально по контуру выработки. Параллельность бурения обеспечивается шарнирным устройством.

Во ВНИПИрудмаше (г. Кривой Рог) спроектирован стаж 1БП-160, а НИПИгормашем (г. Свердловск) —станки БП-100С БП-160С (ГОСТ 26698—85).

Фирма «Ингерсол Рэнд» выпустила серию станков (СММ-1 СММ-2) для бурения скважин диаметром до 165 мм. С применением расширителей диаметр скважин увеличивают до 378 м. Оба станка сходны по конструкции. Станок СММ-1 позволяет бурить скважины диаметром 101—165 мм, глубиной до 180 мм. При этом применяются пневмоударники, работающие при давлении до 2,4 МПа.

За рубежом погружные пневмоударники выпускаются в Швеции, США, Франции, Канаде, Японии, Великобритании, Бельгии. Фирма «Ингерсолл Рэнд» (США) производит пневмоу­дарники ДНД-09, ДНД-15, ДНД-350, ДНД-380, ДНД-130 для бурения скважин диаметром 85-762 мм.

Особенностью пневмоударников зарубежных фирм являет­ся применение повышенного давления сжатого воздуха от 0,7 до 3.4 МПа. В пневмоударниках применяется схема воздухо-распределения «золотник на поршне».

Ведущими зарубежными фирмами, выпускающими станки с погружными пневмоударниками, являются американская фирма «Ингерсолл Рэнд» и шведская фирма «Атлас Копко». Фирма «Ингерсолл Рэнд» выпускает станки серии (СММ-1 и СММ-2) для бурения скважин диаметром до 378 мм и глубиной до 180 м.