Зависимости при бурении пневмоударниками

ПНЕВМОУДАРНЫЕ РАСШИРИТЕЛИ

Методические указания к лабораторной работе
по курсу “Горные машины и комплексы подземных горных работ” для студентов спец. 1701

Магнитогорск 2002

Составители: ст.преп. В.С. Великанов

Асп. Гуров М. Ю.

Пневмоударные расширители: Методические указания к лабораторным работам по курсу “ Горные машины и комплексы подземных горных работ” для студентов спец. 1701. Магнитогорск. МГТУ, 2002. 6с.

В методических указаниях рассмотрены основные типы и конструкция пневмоударные расширители..

Рецензент:

Лабораторная работа №6

Пневмоударные расширители

Цель работы: Рассмотреть принцип работы пневмоударных расширителей, изучить кинематические схемы.

Пневмоударные расширители

Пневмоударные расширители применяют для получения скважин большого диаметра. Первоначально бурят скважину диаметром 105—160 мм. Затем с помощью расширителя скважины доводят до нужных размеров. Расширение производят как сверху вниз, так и снизу вверх. Расширение снизу вверх более эффективно бла­годаря лучшей очистке забоя скважины. В то же время обслужи­вание процесса расширения усложняется, так как инструмент на­ходится на противоположном конце скважины.

Различают расширители одинарные и групповые. Одинарные расширители получают силовой импульс от одного пневмоударника на всю поверхность обрабатываемого забоя. Групповые расшири­тели состоят из нескольких пневмоударников. Одинарные расши­рители могут иметь самостоятельное вооружение или оснащаться серийно выпускаемыми долотами.

Рис. 1. Групповой пневмоударный рас­ширитель

фирмы «Ингерсол Рэнд»:

1 - штанга; 2- воздухораспределительная го­ловка; 3- пневмоударник;

4- кронштейн; 5- долото; 6- несущий патрубок с направляющим стержнем

На рис.1. показан групповой расширитель фирмы «Ингерсол Рэнд», состоящий из двух пневмоударников. Пневмоударники кре­пят к траверсе, через которую сжатый воздух поступает из сети по буровой штанге. Имеются расширители, состоящие из девяти пневмоударников, которые позволяют бурить скважины диамет­ром до 762 мм. Недостатком таких расширителей является асин­хронная (произвольная) работа ударных механизмов, что является источником поперечных вибраций. В СО АН СССР создан па­раметрический ряд расширителей скважин: РС200, РС250, РС280, РС330 (авторы Н. Л. Беляев, Н. Н. Есин, Г. Н. Суксов); здесь цифра указывает диаметр расширенной скважины.

Расширитель скважин типа PC состоит из трех ударных меха­низмов, размещенных в общем корпусе (рис. 2.). Его конструктивной особенностью является наличие общего клапана, через который сжатый воздух поступает одновременно во все пневмоударники, а также эксцентричное расположение осей цилинд­ров и буровых долот. Указанное решение позволяет увеличить диа­метр цилиндров, а следовательно, и мощность ударных меха­низмов.

Рис. 2. Групповой расширитель скважин PC:

1 — передний фонарь; 2 — долото; 3 — корпус;

4 — ударник; 5 — клапан; 6 — виброизолятор;

7 — задний фонарь; 8 — переходник; 9 — вы­хлопное окно

Техническая характеристика расширителей типа PC приведена ниже.

Зависимости при бурении пневмоударниками

Многочисленные исследования влияния частоты вращения буро­вого снаряда на производительность бурения показывают, что наи­более рациональные частоты вращения для крепких пород состав­ляют 0,4—0,8 с^-1 и для слабых пород 1,2—1,5 с^-1. Причиной цик­лического изменения скорости бурения являются периодически по­вторяющиеся оптимальные условия разрушения горной породы. Эти условия создаются при определенном соотношении числа уда­ров поршня за один оборот инструмента.

Промышленность выпускает сейчас станки с частотой враще­ния 1,2 с^-1.

Большое влияние на производительность установок оказывает осевое усилие. Установлено, что для бурения крепких пород осе­вое усилие следует поддерживать из расчета диаметра долота 7,5—15 Н/мм, для абразивных пород средней крепости 20— 30 Н/мм и для слабо абразивных пород 50—70 Н/мм.

Очень важно выдержать правильный зазор между диаметром пневмоударника и диаметром долота. При малом зазоре между стенкой скважины и корпусом затрудняется вынос бурового шлама, повышается сопротивление движению воздуха, а при большом зазоре увеличивается объем породы, подлежащий разрушению. Рекомендуется, чтобы отношение диаметра долота к диаметру корпуса пневмоударника находилось в пределах 1,15—1,25. Ско­рость бурения с увеличением глубины скважины уменьшается. Причиной этого является падение давления воздуха у пневмоудар­ника и возрастание противодавления отработанного воздуха, кото­рый движется по зазору между стенкой скважины и буровой штангой.

У станка НКР100М скорость бурения на глубине скважины 50м снижается на 10 % от первоначальной скорости.

С увеличением давления сжатого воздуха в сети скорость бу­рения пневмоударниками возрастает, как и при бурении перфораторами.

За рубежом фирма «Мишн» выпускает пневмоударники для ра­боты на давлении 1,7 МПа. Сравнивали работу пневмоударника серии 250 при давлении 0,7—1,7 МПа. Скорость бурения при этом возрастает в два раза, а проходка на долото—в три раза. Фирма «Ингерсол Рэнд» выпускает пневмоударники для работы на дав­лении 0,7; 0,8 и 1,7 МПа.

Производительность пневмоударников СОР42 и СОР62 при бу­рении по гранитам возрастает со 150 до 520 мм/мин при увеличе­нии давления сжатого воздуха с 0,6 до 1,8 МПа; расход воздуха при этом возрастает с 6,9 до 21 м³/ мин.

Существенным средством повышения производительности буре­ния пневмоударниками является также применение регуляторов осевого усилия. Как показали испытания, они позволяют увеличить механическую скорость бурения на 15—20 % и одновременно сни­зить расход долот.