Бурильные машины и оборудование

В зависимости от характера рабочих движений бурового инструмента различают машины: вращательного, ударно-вращательного и ударно-поворотного механического бурения.При работе машины ударно-поворотного (ударно-канатного) бурения образование шпура или скважины производится периодическими ударами (частота ударов 50—60 в минуту) свободно падающего с высоты до 1 м бурового инструмента (долото с ударной штангой) массой до 3000 кг, который после каждого подъема поворачивается вокруг своей оси на угол 20—40° для более равномерного разрушения грунта в забое и получения каналов круглой формы. Во время бурения в скважину заливают воду. Разрушенный грунт в смеси с водой (шлам) периодически выдается на дневную поверхность с помощью полого цилиндра (желонки).Машины ударно-поворотного бурения могут бурить только вертикальные скважины диаметром до 250 мм на глубину до 500 м. Вследствие малой производительности (10—20 м скважины в смену) и высокой энергоемкости (мощность электродвигателя 25—32 кВт) такие станки в настоящее время почти не применяются.Более производительными являются станки ударно-вращательного бурения, рабочему органу которых (долоту или коронке) для разрушения грунта в забое скважины сообщаются одновременно непрерывное вращательное движение и ударное действие от двух независимо работающих механизмов: механического вращателя (цилиндрический редуктор с электроприводом), расположенного на поверхности, и погружного пневмоударни-ка (пневматического молотка), входящего в скважину вслед за буровым инструментом и наносящего удары по его хвостовику. Буровой инструмент изготовляется из высококачественной стали и армируется пластинками из твердого сплава. Оптимальная скорость вращения бурового инструмента выбирается такой, чтобы каждый удар долота наносился по новому месту дна ствола скважины. Эвакуация буровой мелочи из скважины на дневную поверхность, а также охлаждение пневмоударника и бурового инструмента производятся струей отработанного сжатого воздуха или потоком нагнетаемой в скважину воды.Станки ударно-вращательного бурения предназначены для проходки шпуров и скважин диаметром 75—150 мм на глубину до 30—50 м в скальных грунтах и имеют производительность от 20 до 70 м скважины в смену. Недостатком таких станков является потребность в сжатом воздухе. Наибольшее распространение в строительстве получили простые по конструкции и высокопроизводительные машины вращательного бурения, разрушающие грунт (породу) в забое скважины или шпура с помощью непрерывно вращающегося бурового инструмента (резцов, шарошечного долота), которому сообщается определенное осевое усилие подачи. Под действием осевого усилия буровой инструмент внедряется в грунт, а при своем вращении скалывает его по всему поперечному сечению забоя. Основными элементами бурильного оборудования таких машин являются: рабочий орган — бур в виде штанги с буровым инструментом на нижнем конце, одно-или двух-шпиндельный вращатель (цилиндрический редуктор с механическим, гидравлическим или электрическим приводом), направляющая рама, механизм подачи -бура в забой и устройство для удаления буровой мелочи из забоя. Бурильное оборудование обычно монтируется на базе серийных грузовых автомобилей, пневмоко-лесных и гусеничных тракторов, а также входит в комплект сменного рабочего оборудования одноковшовых строительных экскаваторов. У самоходных машин на гусеничном ходу бурильное оборудование может навешиваться спереди, сзади и сбоку тягача, на пневмоколесном — только сзади базовой машины. Устойчивость самоходных бурильных машин при работе обеспечивается выносными гидравлическими опорами. Некоторые типы самоходных бурильных машин оснащаются несколькими (от двух до четырех) раздельно или совместно действующими вращателями с индивидуальным приводом от гидравлических или электрических двигателей. Многошпиндельные бурильные машины, обеспечивающие одновременное бурение нескольких шпуров с одной позиции широко применяются при сооружении траншей линейных коммуникаций буро-взрывным способом. Межцентровое расстояние буров таких машин может быть переменным, что позволяет использовать одну и ту же машину для получения траншей различного профиля. Машины, предназначенные для бурения наклонных шпуров и скважин оборудуются дополнительным гидравлическим механизмом для изменения угла наклона направляющей рамы.Для проходки шпуров и скважин в талых и мерзлых грунтах с ограниченным содержанием твердых включений используются винтовые (шнековые) буры (рис. 9. 1, а), снабженные резцами 1, армированными твердым сплавом. Шнековая транспортирующая поверхность штанг 2 буров служит для эвакуации разрушенного грунта к устью скважины (шпура). Штанги буров для проходки шпуров обычно изготовляют из витой ромбической стали, для бурения скважин — из трубы, к которой приваривается винтовая спираль из полосовой стали. Подача винтового бура на забой может осуществляться двумя способами — под действием силы тяжести вращателя (применяется редко) и принудительно с помощью напорного механизма (канатный полиспаст с ручным или механическим приводом, гидравлический цилиндр двустороннего действия, гидроцилиндр с мультипликаторным полиспастом и т. п.).

Рис. 9. 1. Рабочие органы машины вращательного бурения:

41.Оборудования для гидромеханизации. Гидромеханизация -способ разрушения и транспортирования грунтов при помощи воды под давлением. Осуществляется:

1.гидромоторами: выбрасывают струю воды под давлением и со скоростью, которая разрушает грунт

2.землесосами и земснарядами, которые разрушают грунт под водой механическими средствами, а затем всасывают размельченный

грунт с водой(пульпу) и транспортируют ее.

Гидромонитор состоит из гидравлического насоса, трубопроводов и гидромонитора.

Земснаряд-рлавучее устройство, к которому подвешен грунтоприемник, всасывающий грунт при помощи землесоса.Для облегчения

всасывания грунт измельчается гидромонитором.

Чтобы всасываемые частицы пульпы не оседали на трубопроводе, они должны находиться во взвешанном состоянии, для этого

скорость потока должна быть не меньше опред.величин:

(пески 10-12 м/с; суглинки и супеси 18-26; глины 30-35).

Производительность земснаряда зависит от консистенции пульпы(отношение объема грунта к объему воды):

П=KV m3/c (метры куб в с), где К-коэф., зависящий от продолжительности работы установки, объема воды, необх.для разработки

грунта, длины транспортирования грунта. V-скорость.