Лекции по "Геологии"

 

 

 

 

Буровые станки Серии ROC известной шведской фирмы Атлас Копко. Принцип бурения: использование погружных пневмоударников

 

 

 

 

Основные технические  параметры станков шарошечного  бурения

 

Таблица 5

Параметры	Классы и основные модели станков
	Легкие	Средние			Тяжелые
	СБШ - 200	2СБШ -200- 40	3СБШ – 200- 60	СБШ- 250 -32МН	СБШ – 250 – 55	СБШ – 320 – 36
Диаметр долота – шарошки (dс), мм	190, 214	214, 243	214, 243	243, 269	243, 269	320
Глубина бурения, м, не более	24	40	60	32	55	36
Длина буровой штанги, м	8	8	12	8	10	17,5
Осевое давление, кН, не более	22	300	300	300	296	600
Максималь. Вращение долота, с-1	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,1
Ходовое оборудован.	гусенич.	гусенич.	гусенич.	гусенич.	гусенич.	гусенич.
Масса станка (Мс), т	45	54	64	66	85	110
Габариты станка в рабочем положении, м			10,1 х 5,3 х 18,4	9,2 х 5,45 х 15.3	11,2 х 5,24 х 17,73	12,5 х 5,45 х 25,2

 

Буровой станок вращательного бурения СБШ – 250 МНА

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Станок буровой термического расширения скважин в породах крепостью 12 СБТ – 400 МНР

Технические характеристики

 

Диаметр расширяемой  скважины условный, мм	250
Диаметр котлового  расширения, мм	450
Глубина скважины, м	19
Угол наклона  скважины к вертикали, град	0
Габаритные размеры, мм
а) с поднятой мачтой	8800х5000х23200
б) с опущенной мачтой	22500х5000х7000
Масса, кг	62000

 

Техническая характеристика станков типа СБУ

Таблица 6

Показатели	Модели
	СБУ-100Г-35	СБУ-100П-35	СБУ-100Н-35	СБУ-125А-32	СБУ-125-52
Диаметр скважины, мм	105, 125	105, 125	105	100, 125	125, 160
Глубина скважины, м, не менее	35	35	35	32	52
Диаметр штанги, мм	83	83	83	89	108
Длина штанги, м	9,5	9,5	9,5	2.93	4,25
Масса штанги	10	10	10	32,5	42,5
Число штанг в комплекте  или кассете	30	30	30	8	14
Направление бурения  к вертикали, градус.	0, 15, 30	0, 15, 30	0, 15, 30	0, 15, 30	0 – 45
Пневмоударник	ПС – 105С; П - 125	ПС – 105С; П - 125	ПС – 105С	П - 125	П – 125
Установленная мощность, кВт	24	24	24	40	90
Частота вращения бурового става, мин -1	46	46	46	22.5, 45	31-62, 62-90, 90 – 135
Предел усилия подачи, кН, не менее (при Р = 0,5 МПа): вверх/вниз	6/8,5	6/8,5	6/8,5	25/25	50/70
Тип ходовой части	Гусеничный	Пневмоколесный	Салазки	Гусеничный	Гусеничный
Габариты станка в  транспортном положении, м	4,0х2,3х2,4	4,0х2,3х2,4	2,62х1.0х1,08	4,2х3,02х7,1	5,5х3.2х2.1
Масса станка, т	5	4	2,5	9	13.5

 

• Станок буровой СБУ-100ГА-50

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Термическое бурение скважин используется в крепких, как правило в кварцсодержащих, монолитных породах с крепостью 20. Разрушение породы происходит в результате практически мгновенного нагрева поверхностного тонкого слоя ее в забое скважины от высокотемпературной (до 3200^о С) струи газов, выходящей из сопла горелки рабочего инструмента со сверхзвуковой скоростью (около 2000м/с). В результате термических напряжений от расширения порода разрушается и отделяется от массива. Выносятся разрушенные куски породы струей газов.

Для создания высокой температуры  используется горючее – керосин  или дизельное топливо; окислители – кислород, азотная кислота или  сжатый воздух. Горючее и окислители из баков, смонтированных на станке, подаются под давлением по трубопроводам через штангу к горелке, где они смешиваются в камере сгорания. При кислородном окислителе горелка имеет два или три сопла, при воздушном окислителе – одно. Охлаждение горелки и пылеподавление осуществляется водой.

Бурение штанги производится без наращивания  штанги, поэтому станок термического бурения имеет высокую мачту. Стойкость горелки составляет 80 – 120 м.

Режим термического бурения зависит  от температуры и скорости истечения газов, частоты вращения горелки, которая составляет обычно 10 – 20 мин^-1, и расстояния между соплами горелки и забоем скважины. Современные станки имеют автоматическую систему регулирования режима бурения, т.е. автоматическое поддержание оптимального расстояния между забоем и горелкой и регулирования соотношения рабочих компонентов для создания оптимальных параметров струи.

Станки термического бурения позволяют  бурить скважины разнообразной формы  с расширением  в любой плоскости, с изменением режима бурения и применением горелок со специальной геометрией.

Скорость бурения зависит от свойств массива и режимов  бурения и достигает 10 – 12 м/ч.

На 1 м скважины требуется 50 – 70 м³ кислорода и 15 – 20 кг керосина, что является дорогим процессом и основным недостатком бурения.

Эффективным является комбинированное  применение термического и механического  способов разрушения, конструктивно  используемых в двух вариантах.

1.Шарошечное или ударно-вращательное  бурение скважин малым диаметром,  которые затем расширяются огневой горелкой, смонтированной на станке.

2. Конструкция станка  предусматривает применение в  буровом инструменте горелки,  которая предназначена для нагрева  породы, и шарошки, которая легче  разрушает породу, находящуюся после  нагрева в термическом напряжении.

Кроме рассмотренных  способов существует ударно-поворотное бурение (ударно-канатное). В настоящее время оно используется крайне редко, в основном для прохождения скважин в насыпном грунте, состоящим из различной породы и мусора (куски бетона и прочее). Бурение такими станками трудоемкий и низкопроизводительный процесс.

Принцип работы заключается  в том, что тяжелый (1200 – 2800 кг) буровой  снаряд, подвешенный на канате, ритмично поднимается на высоту 1 – 1,2 м и  свободно опускается. При ударе долото снаряда разрушает породу в забое. В момент подъема канат раскручивается, поворачивая буровой снаряд на некоторый угол, а в момент контакта с породой свободно провисающий канат вновь скручивается, поворачивая концевое крепление в замке буровой штанги.

Для удаления буровой  мелочи в скважину периодически подается вода, образующаяся вместе с продуктами бурения шлам, который вычерпывается  желонкой.

Режим работы станка регулируется высотой подъема бурового станка и периодичности доставки воды.

Организация буровых работ

Организация буровых работ должна обеспечить максимальную эффективность  работы буровых станков и взаимную увязку бурения с другими процессами в карьере.

Обуриванию намеченного к взрыву блока предшествует планировка площадки, которая должна быть горизонтальной и обеспечивать маневры бурового станка, а сам буровой станок обеспечен электроэнергией. Планировка осуществляется бульдозером. В зимнее время рабочая площадка должна быть очищена от снега.

На планируемый к взрыву блок составляется паспорт, в котором указывается номер блока, количество и номера скважин, расстояние между скважинами в ряду и между рядами, глубина каждой скважины, количество ВВ, высота забойки.

Разметку скважин осуществляет маркшейдерская служба. Фактическую  глубину скважин и соответствие проекту контролирует машинист бурового станка. Контроль за процессом бурения производит горный (буровой) мастер.

При бурении первого ряда к бровке уступа скважин, управление станком  осуществляется дистанционно, а ось  бурового станка должна быть перпендикулярна бровке уступа.

Режимы бурения и другие данные заносятся в буровой журнал станка, который должен находиться в кабине машиниста. Данные о сдаче приемке  смены и техническом состоянии  бурового станка отмечаются в журнале  сдачи приемке смен и журнале осмотра (технического состояния) станка.

Производительность  буровых работ. Производительность буровых работ зависит от производительности бурового станка, подготовительно-заключительных операций, и простоев. Как и у любого оборудования у буровых станков различают паспортную производительность, техническую и эксплуатационную.

Паспортная производительность указывается  в паспорте и обычно заключается  в скорости бурения (м/час).

Техническая производительность бурового станка (м/смену) определяется из выражения

                                          Q_{б. тех.} =                       ,

 

 

где Т_см – продолжительность смены, мин; Т_п.з - продолжительность подготовительно-заключительных операций и регламентируемых перерывов в смене, мин., t_б – время бурения (основное и вспомогательное) 1 м скважины, мин. (обычно определяется хрономеражом или берется из паспорта бурового станка).

На практике производительность ниже вследствие не регламентированных остановок, износа бурового станка и бурового инструмента, изменчивости массива буримых пород. Поэтому сменная производительность может быть определена по следующей формуле:

 

 

 

где k_c – коэффициент чистого рабочего времени в течении смены (обычно k_с = 0,7 – 0,85).

Кроме внутрисменных простоев имеются еще целосменные простой буровых станков. Причинами этих, в основном организационных простоев (до 15 – 20 % общего годового фонда времени) являются плановые и внеплановые ремонты и перегоны станков, отсутствие фронта работ и т. д. В целом потери рабочего времени в течение года достигают 35 %. С учетом различных вспомогательных работ коэффициент производительного использования буровых станков на карьерах составляет  от 0.35 до 0.4 до 0.55 -–0,6.

Исходя из этого эксплуатационная годовая производительность бурового станка (в м/год) может быть определена по формуле:

 

                                                                                                    

 

 

где N_с.к. – число календарных или рабочих смен;

k_ч - коэффициент чистого времени в течение года (k_ч = 0,35 – 0,60).

Парк буровых  станков для карьера

Количество буровых станков  определяется как для карьера  в целом, так и для выемочно-погрузочного оборудования (экскаватора, погрузчика). Последнее целесообразней. Так как производительность комплекса технологического потока зависит от работы выемочно- погрузочной машины, и для обеспечения ее ГМ необходима строгая увязка работы с ней буровых станков. К тому же на больших карьерах выбор и расчет количества буровых станков для каждого экскаватора позволяет более полно учесть свойства массива разрабатываемой экскаватором зоны.