Робочий інструмент машин обертального буріння

Для буріння шпурів при проведенні гірських виробок застосовують буровий інструмент із цільним буром або з таким, який складається з бурової штанги і змінного різця або бурової коронки, армовані твердим сплавом. Переваги знімних різців або бурових коронок у порівнянні із цільними бурами полягають у скороченні витрат на доставку бурів, економії бурової сталі, твердого сплаву і в спрощенні бурового господарства.

Відповідно до трьох способів буріння розрізняють буровий інструмент для обертального, ударного-поворотного й обертально-ударного буріння шпурів.

Буровий інструмент для обертального буріння ручними і колонковими свердлами складається зі знімних різців 1, бурової витої штанги 2 ромбічного перетину, що має на одному кінці хвостовик із конусом, а на іншому - головку з гніздом під хвостовик різця, і шпильки 3 для з'єднання різця з штангою.

Подвійний кут при вершині різця дорівнює 120˚, кут заточки 65˚.

Буровий інструмент для обертального буріння механічними бурильними машинами складається з знімного різця 1 і бурової штанги 2. Різець складається з корпуса 3, хвостовика 4 і пір'їн 5. Існують різці для буріння по вугіллю і по породі. У різцях для вугілля кути заточки лез менші за величиною, ніж в породних.

Розрізняють двохперові і трьохперові різці. Різці бувають діаметром 41, 44 і 60 мм.

Корпуси різців виготовляють із сталі У7, 30ХГСА або 35ХГСА і піддають термообробці. До них припаюють пластинки твердого сплаву ВК-6В, ВК-8В або ВК-15 із невеликим вміщуваним кобальту.

Різці для обертального буріння механічними бурильними машинами повинні: забезпечувати передачу осьових зусиль до 20 000 Н; мати достатньої величини перерізи вихідних отворів для подачі води (до 0, 25-0, 33 л/с) під тиском 0, 4-1, 0 МПа; мати для двохперового різця два отвори для води, а для трьохперового - три; мати обтічну зовнішню форму різця і місця з'єднання його з штангою для забезпечення вільного виходу шлама; мати достатньо міцне з'єднання пластинок твердого сплаву з корпусом різця на зсув не менше ніж 150 Н/мм²; забезпечувати щільне з'єднання різця з штангою без вібрацій і протікання промивальної рідини.

Двохперові різці широко застосовують при бурінні по вугіллю, у породах слабких і середньої міцності. При бурінні в більш міцних і тріщиноватих породах двохперові різці заклинюються, погано забурюються і викликають значні вібрації штанги і машини. Тому для буріння в цих умовах доцільно використовувати трьохперові різці, що не мають зазначених вад.

Існує декілька видів з'єднань різця зі штангою: конусне, різьбове, кулачкове з циліндричним хвостовиком і шплінтуванням.

12. 14. Машини уарного-обертального і обертально-ударного буріння класифікують за наступними ознаками:

за частотою ударів головки - з частотою ударів у секунду 84-116 і 42-67;

за енергіэю удару головки - з енергією удару до 50 і 60- 85 Дж;

за конструкцією приводу обертника - на одно-, двох- або трьохшвидкісні;

за конструкцією привода податчика - з автоматичним регулюванням осьового зусилля і без регулювання осьового зусилля.

Бурильна головка переміщається за допомогою податчика по направляючій балці і виконує буріння шпуру на задану глибину, після чого автоматичним або ручним вмиканням механізму подачі на зворотний хід відводиться в початкове положення.

Різання гірської породи при обертальному способі буріння відбувається, коли різець здійснює обертальний рух при постійній дії на інструмент осьового зусилля (тиску) Р, що викликає врізання інструмента в породу.

Ефективність обертального буріння, згенерованого машиною обертальної дії, визначається величиною осьового зусилля, що забезпечує вкорінення інструмента в породу на визначену глибину. Частіше осьове зусилля змінюється від 2, 5 до 20 кН, а частота обертання - від 1, 68 до 20 с .

З енергетичної точки зору обертальне буріння є достатньо досконалим процесом, але тільки при бурінні м'яких і середньої міцності неабразивних порід. При обертальному бурінні абразивних порід середньої міцності і міцних цей метод малоефективний внаслідок недостатньої величини осьових зусиль, що не забезпечує об'ємного руйнування породи, а призводить лише до поверхневого її руйнування від стирання, і внаслідок швидкого зношування і затуплення інструмента при збільшенні осьових зусиль.

обертальне буріння доцільно застосовувати при неабразивних породах з f< 8;

обертально-ударне буріння рекомендується в породах з f= 8-16;

Особливістю обертально-ударного способу буріння та ударно-обертального способу буріння є одночасна передача на породу руйнуючим інструментом, що що постійно обертається, крутного моменту, осьового статичного зусилля і періодичних ударних імпульсів, направлених по осі інструмента.

Різниця між ними полягає в тому, який з двох факторів -крутного моменту і ударного навантаження основний.

При обертально-ударному способі основна енергія втрачається на руйнування різанням крутним моментом, при значному зусиллі подачі, а ударне навантаження збільшує глибину вкорінення різця.

При ударно-обертальному способі буріння руйнування здійснюється під дією великого ударного навантаження, що передаеться долоту (різцю) при невеликій силі підтискування і невеликому крутному моменті, достатньому для зачищення шпура від породи і достатньому для зрізання невеликої частини породи, що слабко зв'язана з масивом.