Самоходные буровые станки для подземных разработок

Прошел промышленные испытания станок СБП-155/320 для буре­ния скважин диаметром 155 мм с последующим расширением до 320 мм. Станок (рис. 2.1.) 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.

Рис. 2.1. Схема устройства станка СБП-155/320:

1 —гидрозажим; 2 — гидродомкрат; 3 — кронштейн; 4 — пульт управления гидравликой; 5—пульт управления пневмати­кой; 6 —пульт управления ходом; 7—вращатель; 8 —план-шайба; 9 —податчик

Особенностью вращателя является малая высота, благодаря параллельному расположению шпинделя и двигателей. Шестерня шпинделя выполнена фигурной, что дает возможность иметь мас­ляную ванну для шестерен, без уплотнительных манжет, при ко­нусообразном корпусе нижнего коренного подшипника. Во вращателе применены подшипники скольжения. Воздух в шпиндель по­дают через патрубок, который крепят к корпусу. Шпиндель вра­щателя оканчивается ниппелем, который имеет внешнюю правую и внутреннюю левую нарезки.

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.

Гидронасос, питающий гидросистему, установлен между борто­выми передачами. Управление гидросистемой осуществляют от двух гидрораспределителей Р75-ВЗ. Вдоль левой бортовой пере­дачи расположены три пневматических крана управления, с по­мощью которых производят подачу сжатого воздуха к пневмоударнику, двигателю вращателя и двигателю гидросистемы. Маслобак гидросистемы расположен внутри бортовых передач.

Управление ходовыми двигателями осуществляют двумя кра­нами, находящимися в задней части станка. Сжатый воздух, по­ступающий к исполнительным механизмам, проходит через авто­масленку. Станок обслуживает один человек.

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. 2.2, а), так и сверху вниз (рис. 2.2, б).

Рис. 2.2. 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 (рис. 2.3.).

Рис. 2.3. Схема устройства станка СБСП-56/320:

1 —пульт управления гидросистемой; 2— пульт управления ходом; 3— ходовая рама; 4 — кран подачи воздуха; 5— кулиса; 6 — стоика; 7 — шарнирное устройство; 8 —уста­новочная стойка; 9 — бурильная машина; 10 —пульт управления; 11 — масленка

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

Фирма «Ингерсол Рэнд» выпустила серию станков (СММ-1 и СММ-2) для бурения скважин диаметром до 165 мм. С примене­нием расширителей диаметр скважин увеличивают до 378 мм. 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.

Станок имеет гусеничный ход. Для горизонтирования его вы­вешивают на четырех домкратах. Гидрораспределители привода хода находятся в задней части машины. Рама податчика имеет коробчатое сечение. Для подъема податчика в рабочее положение и обратно имеются гидродомкраты двойной раздвижности. Податчик может наклоняться вправо и влево от вертикали на 45°. Угол наклона оси податчика контролируют индикатором. В нижней части податчика имеется центратор с гидрозахватом.

Вращатель получает крутящий момент от двух гидравлических двигателей. «Плавающий шпиндель» со шлицами защищает ше­стерни от ударов, возникающих в штангах при бурении. Враща­тель перемещается вдоль податчика с помощью гидроцилиндра двойной раздвижности. Гидронасос приводится в действие от малошумного поршневого двигателя. Имеется система, автомати­чески поддерживающая оптимальный режим бурения по всей глу­бине скважины.

Привод гусеничного хода гидравлический: имеется тормоз, ко­торый обеспечивает надежное положение станка на уклонах, что повышает безопасность работ.

Необходимость бурения скважин кругового веера заставила фирму сконструировать модель станка СММ-2 (рис. 2.4.). Осо­бенно эффективно бурить скважины снизу вверх, при этом ско­рость бурения увеличивается вдвое.

Рис. 2.4. Схема устройства станка СММ-2:

1 — пневмогенератор; 2 — смеситель; 3 — пульт управления; 4 — гусеничный ход; 5 —поворотный кронштейн; 6 — поворотный механизм;

7 — цилиндр надвига; 8 —вращатель: 9 — податчик;

10 — выносной пульт управления; 11 — центратор и гидроключ

Базой станка является гусеничный ход, имеющий клиренс 165 мм. Каждая гусеница имеет свой гидравлический привод мощностью 10,4 кВт. Гидронасос вращается пневматическим дви­гателем поршневого типа мощностью 12 кВт. Пневмодвигатель питается от сети при давлении 0,62 МПа. Уровень шума двигателя 98 ДБ. Гидронасос развивает давление до 22 МПа, тонкость очи­стки масла составляет 6 мкм. Скорость передвижения станка 1,2 км/ч.

В передней части станка установлен кронштейн, на котором укреплена ось податчика. Кронштейн имеет два гидроцилиндра перевода податчика из рабочего положения в транспортное. Он также несет на себе механизм поворота податчика вокруг гори­зонтальной оси, поворот совершается на 360°. Бурение «под себя» возможно осуществлять под углом 20°.

Рама податчика изготовлена из швеллеров. В верхней части рамы находится вращатель. Вращатель вдоль рамы перемещается гидравлическим цилиндром двойной раздвижности. Усилие подачи составляет 80 кН, что позволяет бурить скважины вниз глубиной до 180 м и вверх до 50 м. Скорость подачи варьирует от 0 до 0,35 м/с. Величина подачи 2083 мм.

В нижней части податчика установлен гидроключ, который удерживает став штанг при производстве спуско-подъемных опе­раций. Также имеется центратор, который позволяет придать точ­ное направление скважине при забуривании. Сзади рамы подат­чика установлен цилиндр, с помощью которого раму надвигают на почву и опирают на нее конический башмак. С боков рамы подат­чика установлены домкраты с ходом поршня 1,2 м, которые на­дежно раскрепляют раму податчика в кровлю выработки при бурении вниз. При бурении вверх места раскрепления ме­няются.

Шпиндель вращателя приводится в движение от гидродвига­теля переменной мощности (от 0 до 10,4 кВт). В сочетании крутя­щего момента и осевого усилия можно установить наиболее вы­годный режим бурения. Редуктор вращателя имеет передаточное отношение 5:1. Масса вращателя составляет 295 кг. Максималь­ный крутящий момент, развиваемый вращателем, равен 2170 Н×м. Частота вращения меняется от 0 до 1,4 с~¹. Во вращателе, благо­даря большому объему гидравлической жидкости, осуществлен «буферный эффект», который поглощает вибрацию, передаваемую от пневмоударника буровому ставу.

Снаружи шпинделя вращателя с помощью сжатого воздуха пе­ремещается замковая муфта. Последняя надвигается на лыски буровой штанги и блокирует шпиндель вращателя со штангой. Этим обеспечивается возможность отвинчивания нижнего конца штанги. Штанги имеют диаметр 89 мм и длину 1829 мм. Масса штанги 25 кг. Штанги этого размера предназначены для пневмоударника ДНД350К. Операции по бурению производят с вынос­ного пульта управления. В задней части станка размещены гидро­станция, пульт управления ходом и сидение оператора.

Фирма «Атлас Копко» (Швеция) выпускает станок ROC306, который позволяет бурить скважины диаметром 105—216 мм и глубиной до 100 м. При диаметре скважин до 140 мм возможно бурение на глубину 200 м. Скважины бурят сверху вниз. Угол на­клона скважин перпендикулярно к оси станка равен 42° вправо и 42° влево. Образуется сектор, равный 84°. При наибольшей пере­стройке стрелу можно наклонить под углом до 100° от вертикали. Вдоль оси станка «от себя» можно бурить вертикальные и гори­зонтальные скважины, т. е. под углом 90°. Скважины «под себя» имеют угол наклона до 45°.

Для облегчения наращивания и разборки бурового става на станке предусмотрено два захвата: один из них неподвижный и второй подвижный для страгивания резьбы.

Станки позволяют бурить скважины пневмоударниками при давлении сжатого воздуха до 2,4 МПа. Вращатель на станке пневматический, развивает крутящий момент 4000 Н×м. Он мо­жет работать как на высоком, так и на низком давлении.

Фирма «Мишн» в США для бурения скважин большого диа­метра выпускает станок «Мегаматик 6200-D», который позволяет бурить скважины диаметром 152—203 мм погружными пневмо­ударниками. Это один из самых мощных станков, выпускаемых за рубежом. Он имеет гусеничный ход. Для перемещения станка служит дизельный двигатель мощностью 32 кВт. Податчик цеп­ной, скорость подачи вращателя 0—0,25 м/с, величина подачи 2 м, усилие подачи 4,9 т. На вращателе установлены два гидродвига­теля, обеспечивающие крутящий момент 3420 Н×м при частоте вращения 0–0,7 с^-1.

Отличительной особенностью станка является применение шлицевой разъемной системы соединения штанг, что позволяет произ­водить спуско-подъемные операции без применения ключей.

Пневмоударник на станке применен типа «Мегадрилл». Станок получает воздух для пневмоударника от компрессорной станции при давлении 1,75 МПа. Компрессорная станция имеет два комп­рессора с подачей 22,6 м³/мин каждый. Мощность двигателя на компрессоре 32 кВт. Масса станции 2948 кг. Станция снабжена салазками для передвижения и во время работы вывешивается на домкратах.

Канадская фирма «Континиоуз Майнинг системе Лимитед» (КМЛ) выпускает для бурения скважин пневмоударниками два типа станков СД-90 и СД-360. Первый тип станков позволяет бу­рить скважины сверху вниз под углом ±45°. Второй тип станков приспособлен для бурения полного веера скважин. Оба типа вы­пускают на колесно-шинном ходу и оснащают дизельным электри­ческим приводом мощностью 19 кВт.

Податчик станков несет на себе вращатель, имеющий гидрав­лический привод и развивающий крутящий момент 7650 Н×м. Ча­стота вращения варьирует от 0 до 0,65 с^-1. Подача осуществля­ется гидроцилиндром двойной раздвижности. Величина подачи 1753 мм, скорость подачи до 0,37 м/с.

Сведения о станках, предназначенных для бурения скважин большого диаметра, приведены ниже.

Питание станков сжатым воздухом при давлении до 0,7 МПа производится от сети. Для получения высокого давления (до 2,4 МПа) применяют дожимные компрессоры, которые получают воздух от сети и повышают его до давления 1,8 или 2,4 МПа. До­жимные компрессоры имеют винтовое и поршневое исполнение, приводятся во вращение от электрических двигателей и устанав­ливаются непосредственно на месте бурения. Например, дожиматели фирмы «Ингерсол Рэнд» типа HIPAC при давлении воздуха 1,207; 1,379 и 1,724 МПа имеют подачу соответственно 24,6; 24,5 и 24,4 м³/мин.

Установленная мощность электрического двигателя 67 кВт. Масса дожимного компрессора 3153 кг. Компрессор устанавливают на салазках, на которых монтируют еще радиатор, маслоохлади­тель, ресивер. Размеры такой установки 5,1х2,4х1,7 м.

К станку подходит три рукава: один высокого давления, один нормального давления и водяной. Сжатый воздух высокого давле­ния подается только на пневмоударник. Все вспомогательные дви­гатели работают на нормальном давлении.

Средняя наработка на отказ станка СММ-2 составила 420 м, среднее время восстановления отказа 1,4 ч, трудоемкость восста­новления 3,5 ч. Для компрессора получены следующие показатели надежности: наработка на отказ 440 ч, время восстановления от­каза 3 ч, трудоемкость восстановления отказа 4,5 ч.

При работе станка было зафиксировано: содержание пыли в атмосфере 25 мг/м³, уровень шума 101ДБ, содержание масла в атмосфере находилось в пределах нормы.

3. Буровые станки с погружными пневмоударниками для открытых разработок

Бурение скважин на открытых разработках станками с погруж­ными пневмоударниками имеет ряд преимуществ. Основные из них следующие:

разрушение породы в процессе бурения производят ударным механизмом, не требующим большого давления на забой сква­жины, вследствие чего момент, необходимый для вращения инстру­мента, так же незначителен, что позволяет иметь станки малой массы и бурить скважины с минимальными искривлениями;

ударный механизм прост и надежен в работе;

скорость бурения мало зависит от глубины скважины;

бурение производят сравнительно недорогим инструментом;

станки просты по устройству и удобны в обслуживании.

В табл. 3.1 даны основные параметры станков ударно-враща­тельного бурения с погружными пневмоударниками.

Таблица 3.1.

ГОСТ 26698—85, по которому станки должны выпу­скаться с января 1989 г., регламентирует следующие показатели для станков типа СБУ.

Заводами выпускается серия станков для открытых разработок. Станок СБУ-100П позволяет бурить скважины диаметром 100 мм, глубиной 24 м. Крепость буримых пород 6—20. Станок имеет колесно-шинный ход. Рабочий орган состоит из пневмоударника, вращателя, податчика и механизма заваливания мачты. Си­стема сухого пылеулавливания обеспечивает надежное пылеподавление. Вариант станка на гусеничном ходу выпускают под маркой СБУ-100Г (рис. 3.1.).

Рис. 4.1. Общий вид бурового станка СБУ-100Г:

1 — приводная часть;. 2 — система пылеуда­ления; 3 — податчик;

4 — вращатель; 5 — гу­сеничный ход; 6 — дом­крат

Буровой станок СБУ-125-24 сконструирован НИПИгормашем. Он позволяет бурить скважины диаметром 105—125 мм на глубину 24 м. Станок состоит из ходовой части гусеничного типа, мачты, вращателя, бурового става, пневмоударника, кассетирующего устройства, механизма подачи, кабины с пультом управле­ния, гидросистемы, пневмосистемы, электрооборудования и системы пылеподавления. От двигателя имеется отбор мощности на маслонасосную станцию. Вращатель бурового става состоит из плане­тарного редуктора и двухскоростного двигателя. Кассета станка вмещает восемь штанг длиной по 3 м. В нижней части мачты имеются люнет и гидрозажимы. Для страгивания резьбы бурового става служит ключ с гидроцилиндром. Станок оборудован цепным автоподатчиком с червячным редуктором. Привод податчика пнев­матический.

Система сухого пылеулавливания состоит из циклона, четырех мультициклонов и матерчатого фильтра. Станок питается сжатым воздухом от передвижного ком­прессора. Станок модернизиро­ван и будет выпускаться под. маркой СБУ-125А-32 (главный конструктор С. М. Трофимов).

Рис. 3.2. Станок СБУ-125У-52

Более мощный станок СБУ-125У-52 (рис. 3.2.) позволяет бу­рить скважины глубиной до 52 м. Скважины диаметром 125 м бу­рят пневмоударниками, а диа­метром 160 мм—резцовыми ко­ронками. Станки указанных выше типов применяют на карье­рах малой мощности для от­бойки руды, экранирования взры­вов, отстройки бортов карьеров. Целесообразно их применение на карьерах по добыче строитель­ных материалов. Имеется переносной вариант этих станков СБУ-100Н (главный конструктор С. И. Леваков). Его применяют в местах, где применение само­ходных установок затруднено.