РАЗРАБОТКА МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

 

Бурение скважин

 

 

Бурение скважин на карьерах осуществляется буровыми станками. По своему принципу действия они подразделяются на ударно-канатные, вращательные с резцовыми долотами, вращательные с шарошечными долотами, ударно-вращательные и термические.

 

Станки ударно-канатного бурения в настоящее время имеют наиболее широкое применение на карьерах при разработке крепких пород.

 

Ударно-канатный станок ( 13) состоит из опорной рамы 1, ходовой гусеничной тележки 2, двигателя 3, главного вала 4, лебедки 5, балансирной шестерни 6, шатуна 7, балансира 8, мачты 9, блоков — головного 10, желоночного 11 и направляющего 12, ба- лансирного ролика 13, канатного замка 14, муфты 15, штанги 16 и откидных домкратов 17.

 

Сущность бурения ударно-канатными станками заключается в следующем. К концу каната прикрепляется буровой снаряд, состоящий из долота, ударной штанги и канатного замка. Вес бурового снаряда составляет 500—2600 кг. Буровой снаряд заканчивается долотом. Во время работы станка он периодически поднимается на высоту 0,9—1 м и при падении наносит удары по забою скважины. Перед каждым ударом буровой снаряд поворачивается на некоторый угол. Поворот снаряда осуществляется благодаря наличию канатного замка.

 

Долото при ударно-канатном бурении имеет длину от 1,5 до 0,7 м. Диаметр долота составляет 0,75—0,80 диаметра головки долота. Вес долота при длине 1500 мм для скважин диаметром 150 и 300 мм равен соответственно 115 и 320 кг. Форма головки долота различная: зубильная (для крепких нетрещиноватых пород), крестовая (для трещиноватых пород) и фасонная.

 

Ударная штанга служит' для утяжеления долота. Она соединяется с долотом резьбовым креплением. Диаметр штанги составляет 0,65—0,80 диаметра головки долота, длина ее 4—10 м и вес от 400 до 2400 кг. К верхнему концу ударной штанги прикрепляется канатный замок.

 

При бурении в скважину подается вода, которая, перемешиваясь с буровой мелочью, образует шлам. Скважину периодически, по мере накопления шлама, очищают. Для этого буровой снаряд извлекают из скважины и в нее опускают желонку ( 14), прикрепленную к желоночному канату за дужку 1. Язык желонки 5, упираясь в забой скважины, поднимает клапан 3, находящийся на башмаке 4. При этом внутренняя полость трубы 2 заполняется шламом. Во время подъема желонки клапан опускается и не позволяет шламу вытекать. После выпуска шлама из желонки на поверхность операция повторяется.

 

Производительность станков в породах малой крепости составляет 25—35 м, в породах средней крепости 10—20 м, ив крепких породах 3—6 м в смену.

 

К недостаткам ударно-канатных станков следует отнести низкую скорость бурения скважин, наличие дополнительных операций (заправка долот, доставка воды, транспортировка долот). В настоящее время производство станков ударно-канатного бурения прекращено, и они по мере амортизации будут заменяться более производит ельными — вращательными, ударно-вращательными и термическими.

 

Станки вращательного бурения скважин со шнековым буровым инструментом предназначены для бурения вертикальных и наклонных скважин по углю и породам ниже средней крепости. Рабочим органом у них являются буровые штанги с резцами, армированными пластинками из твердого сплава. Буровые штанги изготовляются из труб диаметром 50—75 мм, на наружной поверхности которых закреплена в виде шнека стальная лента шириной 50—60 мм. Расстояние между витками шнека по вертикали (шаг витка) при бурении 110-лш скважин составляет 60—80 мМ, при бурении 150-мм скважин 120 мм. Длина буровых штанг колеблется от 2 до 3—4 м.

 

Резцы применяются в основном двухлопастные, а для трещиноватых пород — трехлопастные. Буровая мелочь выдается из скважины по спиралям вращательного шнека.

 

К достоинствам вращательных станков со шнековым буровым инструментом относятся: высокая производительность (в несколько раз большая, чем у ударно-канатных), простота обслуживания, меньшее число вспомогательных операций и возможность направленного бурения скважин.

 

Недостатками являются: ограниченная область применения (крепость пород не более /=5—6) и большой расход бурового инструмента, особенно при увеличенной крепости пород.

 

Сменная производительность вращательных станков достигает по углю 80—120 м и по породам ниже средней крепости 35—40 м. В породах средней крепости станки типа СВБ-2 имеют производительность в 1,5—2 раза выше, 'чем ударно-канатные, однако из-за высокого износа штанг и резцов применение их на бурении по крепким породам становится нецелесообразным.

 

Станки шарошечного бурения являются тоже вращательными, отличаются от шнековых буровым инструментом и способом удаления буровой мелочи. Шарошечные станки служат для бурения в крепких и средней крепости породах. Шарошечные* до1- лота ( 16) армируют зубками, изготовленными из твердого сплава. Средняя стойкость шарошечных долот для крепких и средней крепости пород колеблется от 100 до 1000 м.

 

Разрушение породы в забое скважины осуществляют зубки шарошек, которые под действием осевой нагрузки внедряются в породу и при вращении скалывают ее отдельные частицы.

 

Станок шарошечного бурения состоит из привода вращателя, вращателя с механизмом подачи, гусеничного хода, рамы станка, мачты и компрессора. Вращатель с механизмом подачи осуществляет вращение буровой штанги и трехшарошечного долота, а также создает осевую нагрузку на долото. В зависимости от диаметра скважины и крепости пород общее осевое усилие может колебаться в значительных пределах от 5—8 до 25—40 т.

 

Удаление буровой мелочи осуществляется сжатым воздухом от компрессора, находящегося на станке.

 

Шарошечные станки начали применяться недавно. Интенсивные конструкторские и экспериментальные работы, проводившиеся в последние годы, позволили создать ряд станков шарошечного бурения.

 

Скорость бурения станками с шарошечными долотами в 2—4 раза выше, чем ударно-канатными, при этом значительно сокращаются вспомогательные операции (отсутствует доставка воды, заправка и доставка долот)

 

Станки ударно-вращательного бурения (с погружными пневмоударниками) предназначены для бурения в крепких породах Разрушение пород осуществляется пневматическим молотком с коронкой, находящимся непосредственно у забоя скважины и наносящим удары по хвостовику коронки, а также вращением пневмоударника. Буровая мелочь удаляется отработанным воздухом Эгот способ удачно совмещает положительные стороны как вращательного, так и ударного бурения. Нанесение ударов и вращение долота осуществляются независимыми механизмами. Станки с погружными пневмоударниками могут бурить скважины как вертикальные, так к наклонные.

 

Ударно-вращательные буровые станки обеспечивают по сравнению с ударно-канатными более высокую скорость бурения, кроме того, они могут бурить скважины под любым углом наклона к горизонту.

 

Станки термического бурения применяют для прожигания скважин в крепких породах, имеющих кремнистое основание (гранит, железистые кварциты и др.), причем с увеличением крепости и монолитности пород скорость прожигания скважин увеличивается.

 

При термическом бурении применяется горелка реактивного типа, в которую подается смесь из керосина и кислорода. Из горелки газовая струч истекает на забой со сверхзвуковой скоростью с температурой до 2000— 2200 °С. Вода, подаваемая для охлаждения горелки, превращается в пар, который выносит продукты бурения на поверхность. Горелка в рабочем положении находится от дна скважины на расстоянии 100—125 мм.

 

Сконструированный институтом Гипрорудмаш станок термического бурения СБО ( 17) обеспечивает скорость бурения по железистым кварцитам до 20—25 м в смену, в то время как в этих же условиях скорость бурения ударно-канатными станками БС-1 равна 3—5 м в смену.

 

Станки термического бурения в настоящее время работают на железорудных карьерах горнообогатительных комбинатов Криворожского бассейна.

 

 

 

 Смотрите также:

 

БУРЕНИЕ СКВАЖИН. Станки вращательно-шарошечного бурения

Шарошечное бурение в подземных условиях осуществляете! с удалением буровой мелочи из скважин водой при широком изме нении режимов работы (осевого давления и скорости вращения станков. Для бурения применяют штыревые шарошечные долот...

 

БУРЕНИЕ. Бурение сплошным забоем и колонковое.

Артезианские скважины, скважины для цементации и др. сооружаются буровыми станками ударного бурения, работающими при помощи последовательно наращиваемых полых штанг, жестко связанных с долотом.

 

Бурение шпуров и скважин. Ударно-канатные буровые станки.

Ручными термобурами бурят шпуры диаметром 60 мм и глубиной 1,5... ...2 м; передвижными станками термического бурения — шпуры и скважины диаметром до 130 мм и глубиной до 20 м.
Шарошечные долота позволяют достичь высоких удельных давлений на забой, что...

 

БУРОВЫЕ РАБОТЫ. Основные способы бурения. Взрывобурение.

Станки шарошечного бурения получили наибольшее распространение для бурения скважин диаметром 190...320 мм и глубиной до 35 м в
Термическое бурение применяется только в исключительно труднобуримых кварцсодержащих скальных, а также в мерзлых грунтах.

 

Буровые разведочные скважины. Роторное и турбинное бурение

Буровые разведочные скважины. Бурение разведочных скважин является типичным, а для
буровая дробь, шарошечное долото и т. п. — можно подразделить на две существенно различные группы: 1)
Механическое бурение выполняют буровыми станками и машинами.

 

Установки для образования скважин

Станок УГБХ-150 используют для бурении свайных скважин в сухих н обводненных грунтах.
В качестве рабочего органа станка обычно применяется шарошечное долото.
Термический способ образования скважин основан на разрушении мерзлых грунтов...