Презентация "§ 1. КЛАССИФИКАЦИЯ БУРИЛЬНЫХ МАШИН И СПОСОБОВ БУРЕНИЯ" – проект, доклад

БУРИЛЬНЫЕ МАШИНЫ

§ 1. КЛАССИФИКАЦИЯ БУРИЛЬНЫХ МАШИН И СПОСОБОВ БУРЕНИЯ

По назначению бурильные машины делятся на машины для : Образования шпуров* по углю и горным породам , Проведения скважин** различного назначения: - разведочных, - вентиляционных, - дренажных, -дегазационных и др. *Углубление (глубиной до 5 м при диаметре до 75 мм) в горной породе, бетоне для зарядов при взрывных работах. Шпур большего диаметра – скважина**, Длиной более 5 м — глубокая скважина.

Бурильные машины

По способу разрушения горной породы

По роду потребляемой энергии

1.1. Ударно-поворотное бурение

Клиновидный инструмент => кратковременная, значительная ударная нагрузка Fyд по оси. При этом малы: - Осевое усилие прижатия инструмента, - Крутящий момент .

α = 90 ÷120° – угол заострения бура

После удара инструмент отскакивает от забоя и поворачивается механизмом на β (10—20°). => Разрушение породы (борозды1-1, 2-2, 3-3) глубиной h и скалывание ее под действием горизонтальной составляющей F6

1.2. Вращательное бурение

Резец (осевое усилие подачи Fос и крутящий момент МКР ) движется поступательно , отделяя по винтовой линии срез толщиной h. Ударные нагрузки отсутствуют. Разрушение: резанием, смятием и раздавливанием.

«+»: Непрерывность => производительность; разрушение породы крупным срезом => пылеобразования и удельных энергозатрат; Отсутствие вибрации. «-»: ограниченная по крепости пород область. Ручные и телескопные сверла, Бурильные станки, Длинноходовые бурильные машины, Буросбоечные и буро-шнековые машины.

1.3. Ударно-вращательное бурение

Разрушение породы происходит под действием: большой ударной нагрузки Fуд, передаваемой клиновидному инструменту (долоту), постоянно прижатому к забою с относительно небольшим осевым усилием Fоc при непрерывном вращении инструмента под воздействием небольшого крутящего момента Мкр.

Реализуется в буровых агрегатах, применяемых в рудной промышленности при бурении скважин Ø 85—150 мм и глубиной до 70 м в крепких и абразивных породах

1.4. Вращательно-ударное бурение

Разрушение породы происходит под воздействием значительных по величине : - Осевой нагрузки Foc, - Ударной нагрузки Fyд, - Крутящего момента МКР. При таком сочетании усилий: - основная часть энергии затрачивается на разрушение породы резанием; - ударная нагрузка увеличивает глубину внедрения резца.

Реализуется, в основном, на тяжелых бурильных машинах для шпуров и скважин Ø до 100 мм.

2.1. Огневой (термический)

Из физических - получил наибольшее распространение. Для прожигания скважин Ø до 300 мм и глубиной до 30 м. Разрушение породы происходит за счет термонапряжений, возникающих при ее нагреве высокотемпературными газовыми струями (2000—2500 °С), со скоростью до 2000 м/с. Под действием этих напряжений тонкий слой породы растрескивается => под механическим воздействием газовых струй => разрушается на мелкие частицы, => которые транспортируются из скважин парогазовой смесью. Наиболее эффективная область применения: -породы, имеющие кремнистое основание, -породы с низким коэффициентом теплопроводности, которые растрескиваются раньше, чем начинается их плавление.

2.2. Взрывной С помощью патронов или взрывчатых веществ: В настоящее время находится в стадии проверки.

2.3.Ультразвуковой

Совместное воздействие на горную породу: - высокочастотных ультразвуковых колебаний - на инструмент, кавитационный* эффект промывочной жидкости. Кавита́ция (лат. cavita — пустота) — процесс парообразования и последующей конденсации пузырьков пара, сопровождающийся гидравлическими ударами. 2.4. Гидравлический Струи воды Ø 0,8—1 мм, под высоким давлением до 200 МПа, со сверхзвуковой скоростью. 2.5. Электрогидравлический Высокое напряжение на контакты, расположенные в забое скважины, заполненной водой => Пробой межэлектродного промежутка => Образование газового канала в месте пробоя =>Давление в канале 600–1500 МПа => Разрушение породы. 2.3 - 2.5 находятся в стадии теоретических и экспериментальных исследований и в промышленности массово не применяются.

§2. МАШИНЫ УДАРНО-ПОВОРОТНОГО БУРЕНИЯ

В породах средней крепости и крепких машины ударно-поворотного бурения предназначены для бурения: - шпуров диаметром до 50 мм и глубиной до 5 м, - скважин диаметром до 150 мм.

Бурильные молотки классифицируют

Ручной пневматический перфоратор У26

Корпус ручного перфоратора ПР19, в свою очередь, состоит из головки 1, цилиндра 4 с направляющей втулкой 8 и патрона 9 с буродержателем11. Ударно-поворотный механизм служит для нанесения ударов по буровому инструменту и его поворота. Он состоит из поршня-ударника 7 с поворотной гайкой 13, поворотного винта 6 с храповым устройством 5, поворотной буксы 10 и кранбуксы 12. Воздухораспределительное устройство 3 предназначено для попеременной подачи сжатого воздуха в наружную или заднюю полость цилиндра перфоратора. Механизм управления смонтирован в головке перфоратора и состоит из пускового крана 14 с рукояткой. Устройство 2 служит для выноса буровой мелочи и подавления пыли. Сущность работы перфоратора заключается в том, что сжатый воздух с помощью воздухораспредели­тельного устройства подается попеременно в правую или левую полость цилиндра, обеспечивая возвратно-поступательное дви­жение поршню-ударнику 7. При движении вперед (рабочий ход) поршень-ударник наносит удар по буровому инструменту 15, а при обратном (холостом) ходе поворачивается на некоторый угол вокруг винта 6, поворачивая через буксу 10 и кранбуксу 12 буровой инструмент.

Рабочий инструмент (Буровые коронки)

Долотчатые коронки (а, б). Крестовые коронки ( в—д) . Коронки с опережающим лезвием (е) .

Тяжелый (1—3 т.) буровой снаряд 1 подвешенный на канате 2. Кривошипно-шатунный механизм 3 с помощью оттяжного блока 4 периодически поднимает и опускает буровой снаряд, который лезвием долота, имеющим форму клина, наносит удары по породе забоя. Привод всех механизмов через главный вал 5 от двигателя 6 с помощью муфт и шкивов. .

Конструктивная схема станка ударно-канатного бурения

§ 3. МАШИНЫ ВРАЩАТЕЛЬНОГО БУРЕНИЯ

Ручные сверла подразделяют

Ручное электрическое сверло СЭР.1

Ручное гидравлическое сверло СРГ-13

Ручное пневматическое сверло

Колонковое сверло

Для разведочных и взрывных скважин

Буросбоечная машина

1 - распорная стойка; 2 - патрон; 3 - герметизатор; 4 - забурник; 5 - расширитель хода; 6 - опорный фонарь; 7 - буровая штанга со шнеком; 8 - подхват.

Рабочий инструмент Витые или сплошные буровые штанги и резцы. Буровая штанга (а) состоит из хвостовика 1 , тела 2 , головки 3 с отверстием для закрепления резца 4 и крепежного штифта 5 Съемные буровые резцы (б—г): корпус 2, хвостовик 3, перья 1, заканчивающихся режущими лезвиями 5.

§4. УДАРНО-ВРАЩАТЕЛЬНОГО И ВРАЩАТЕЛЬНО-УДАРНОГО БУРЕНИЯ

Для бурения в породах средней крепости и крепких. Основано на объединении основных свойств ударного и вращательного воздействия на породу. Внедрение инструмента - под действием удара, скалывание (срезание) породы - за счет крутящего момента. По преобладанию затрат энергии на основное разрушение: -ударно-вращательное, -вращательно-ударное бурение. Ударно-вращательные. Погружной ударный механизм (пневмоударник) вместе с буровой коронкой - в скважине . Вращательно-ударные - ударный механизм вместе с вращателем - вне скважины.

4.1. Машины ударно-вращательного бурения

Буровая машина - погружной пневмоударник (в скважине), которому через штанги передаются вращение и подача от установленных вне скважины вращателя и податчика.

ИНСТРУМЕНТ В качестве бурового инструмента пневмоударников наибольшее распространение получили долотчатые, крестовые и трехлезвийные буровые коронки с опережающим лезвием

Пневмоударник П1-75 В цилиндре 2, перемещается поршень 3, в переднюю головку 5 вставлена буровая коронка 4, закрепляемая шпонкой 6, задняя головка 1. При холостом ходе поршня 3 сжатый воздух поступает через заднюю головку и каналы 12 в переднюю полость 13 цилиндра. Из задней полости 7 цилиндра в это же время происходит выхлоп по проточке 11 и выхлопным отверстиям 10. При рабочем ходе поршня впуск сжатого воздуха в заднюю полость цилиндра происходит по каналам 9, в то время как из передней полости происходит выхлоп. Продувка - отработанным воздухом через продувочный канал 8

4.2. Машины вращательно-ударного бурения

Применяются в основном для бурения шпуров и скважин при проведении выработок большого сечения. Основная отличительная черта - большой крутящий момент, развиваемый специальным вращателем, работающим независимо от ударного механизма, но смонтированным в одном корпусе.

Пневматическая машина вращательно-ударного бурения БУ1

Состав: пневматический двигатель 1, редуктор подачи 2, клапан 3, кран концевого выключателя 4, бурильная головка 5, подвижной люнет 6, распорный домкрат 7, буровая штанга 8 и буровая коронка 9. Бурильная головка 5 перемещается с помощью механизма подачи по направляющей балке и производит бурение, после чего автоматическим или вручную отводится в начальное положение Подвижной люнет 6 служит для поддержания прямолинейности штанги 8 в процессе бурения шпура.