Файл: Реферат Буровые установки с погружным пнемоударником Выполнил студент гр. Гм19 Алексеев В. В.docx

Рис.4. Податчик постоянной длины с гибким тяговым органом и приводом от гидравлического цилиндра: 1- звездочка, 2 - натяжной барабан, 3 - бурильная головка, 4 - салазки, 5 - промежуточный люнет, 6 - рама, 7 - цепь (или канат), 8 - гидроцилиндр.

Податчик постоянной длины с гибким тяговым органом и приводом от гидравлического цилиндра (рис. 4), на переднем конце которого закреплена звездочка, огибаемая цепью, конец которой закрепляется на салазках бурильной головки.

При подаче масла в поршневую полость корпус цилиндра начинает двигаться вперед, подавая бурильную головку вперед с удвоенной скоростью. Вместе с корпусом цилиндра двигаются промежуточный люнет и натяжной барабан. При обратном ходе рабочая жидкость податчика поступает в штоковую полость гидроцилиндра, и корпус цилиндра с помощью цепи, огибающей звездочку, возвращает подвижные части в исходное положение.



Рис.5. Схема телескопного податчика: 1- нижняя направляющая балка, 2 - верхняя направляющая балка, 3 - бурильная головка, 4 - люнет, 5 - люнет, 6 - фиксатор

Телескопный податчик состоит из двух направляющих балок: нижней и верхней. В процессе бурения бурильная головка перемещается по верхней балке. Суммарный ход подачи складывается из хода подачи головки по верхней балке и хода верхней балки по нижней. При бурении укороченных шпуров верхнюю балку соединяют с нижней фиксатором и длинную буровую штангу заменяют укороченной. Оба люнета жестко соединены каждый со своей балкой. Имеются аналогичные конструкции телескопических податчиков с винтовым, цепным и гидравлическим приводами.


Рис.6. Схема телескопного гидравлического податчика: 1- верхняя направляющая балка, 2 - нижняя направляющая балка, 3 - гидроцилиндр.

Манипуляторы бурильных установок

Важный элемент бурильной установки - манипулятор, который предназначен для перемещения бурильной головки с податчиком в пространстве и ее фиксации в нужных точках для бурения шпуров. Основными элементами современных манипуляторов являются: основание, стрела и позиционер. Основание служит для крепления манипулятора к раме установки. Стрела позволяет устанавливать бурильную машину в различные части забоя выработки. Позиционер служит для крепления бурильной машины на манипуляторе, придания ей нужного направления при бурении, а также для раскрепления ее в забое.

---

В качестве привода манипуляторов служат гидравлические цилиндры, пневматические цилиндры или двигатели с червячными редукторами и винтами. Неоспоримыми преимуществами гидроприводов являются быстрота действия, жесткость установки элементов манипулятора и малые размеры.

К манипуляторам предъявляются следующие требования: высокие скорости перемещения; надежное закрепление бурильной головки в положении для бурения; обеспечение автоматического сохранения параллельности податчика в процессе манипуляций; возможность бурения наклонных шпуров под различными углами, определяемыми технологическими требованиями, и оконтуривающих шпуров с минимальными углами наклона (до 5°) к оси выработки.

Манипуляторы обеспечивают следующие движения бурильной машины:

перемещение по горизонтали;- перемещение по вертикали;- изменение угловой координаты оси инструмента в вертикальной плоскости (наклон бурильной машины);

изменение угловой координаты оси инструмента в горизонтальной плоскости (поворот бурильной машины);

перемещение бурильной машины на забой (надвигание и распор);

вращение бурильной машины, при котором она обращается к стенке выработки своим наименьшим габаритом, с целью максимального приближения оси шпура к контуру выработки.

Эти движения обеспечивают приводы манипуляторов, которые делятся на четыре группы: приводы надвигания (движение бурильной машины на забой), поворота, наклона и вращения.

Известно большое число конструктивных схем манипуляторов и их исполнений.

По технологическим свойствам манипуляторы подразделяют на специализированные и универсальные.

Специализированные манипуляторы - предназначают для бурения в ограниченной зоне. Они имеют меньшее число приводов и проще по конструкции. Их применяют для обуривания фронтальных забоев, главным образом, при проведении выработок.

Универсальные манипуляторы - имеют большее число приводов и позволяют их применять при фронтально-радиальном расположении шпуров.

Для управления манипуляторами и необходимой координации перемещения бурильной машины в систему входят механические и гидравлические кинематические связи.


Рис.7. Механическая схема управления приводами: 1 - кронштейн, 2,3,4,6 - элементы параллелограмма, 5 - податчик, 7 - привод.

---

Механические связи наиболее просто осуществляют по схеме параллелограмма (рис. 7). На кронштейне 1 крепится параллелограмм из элементов 2, 3, 4 и 6. При работе привода 7 элемент 5 перемещается параллельно своему первоначальному положению.



Рис.8. Гидравлическая схема управления приводами: 1 - кронштейн, 2 - пилот-цилиндр, 3 - штоковая полость цилиндра, 4 - поршневая полость цилиндра, 5 - стрела, 6 - штоковая полость исполнительного цилиндра, 7 - исполнительный цилиндр, 8 - поршневая полость исполнительного цилиндра, 9 - податчик, 10 - звено, 11 - гидроцилиндр, 12 привод вращения стрелы.

При телескопической стреле такая схема неприемлема, нужна схема с гидравлическими связями.

На рис. 8 показана схема манипулятора, состоящего из кронштейна 1, с которым шарнирно соединена стрела 5, связанная звеном 10 с податчиком 9. Вращение стрелы осуществляется приводом 12. При опускании стрелы 5 с помощью гидроцилиндра 11 масло из штоковой плоскости 3 пилот-цилиндра 2 протекает в штоковую полость 6 исполнительного цилиндра 7, а из поршневой полости 4 - в полость 8. При такой схеме сохраняется параллельность податчика.

Описанная выше схема может работать и без пилот-цилиндра. В этом случае гидравлическая связь осуществляется последовательным соединением штоковых полостей цилиндров подъема стрелы и наклона податчика. Необходимым условием для соблюдения параллельности движения податчика является соответствие размеров цилиндра наклона податчика размерам цилиндра подъема стрелы.


Рис.9. Привод вращения манипулятора: 1 - гидроцилиндр, 2 - плунжер с рейкой, 3 - шестерня.

Приводы вращения современных манипуляторов выполняют по различным схемам, каждая из которых имеет свои особенности. Широко распространена схема (рис. 9), используемая в бурильных установках среднего и большого размеров. Вращение стрелы манипулятора производится гидравлическим цилиндром. При осевом перемещении плунжера вращается колесо и передает момент на стрелу с позиционером.

Бурильные головки ударно-вращательного и вращательно-ударного действия

Машины ударно-вращательного и вращательно-ударного бурения предназначены для бурения скважин в породах средней крепости и крепких. Бурение этими машинами основано на комбинированном способе разрушения породы, объединяющем основные свойства ударного и вращательного бурения. При этом буровой инструмент в породу внедряется в основном под действием удара, а лучшему скалыванию породы способствует значительный крутящий момент, непрерывно прикладываемый к буровому инструменту мощным вращателем. Вследствие этого в этих режимах появляется возможность значительно уменьшить усилие подачи по сравнению с вращательным способом, что уменьшает истирание бурового инструмента. Кроме того,

---

увеличивается скорость бурения, по сравнению с ударным способом. Машины ударно-вращательного и вращательно-ударного бурения состоят из независимо работающих ударного и вращательного механизмов, смонтированных соответственно в одном корпусе или в разных.

Основная отличительная особенность машин ударно-вращательного действия - наличие специально сконструированного погружного ударного механизма - пневмоударника, перемещаемого в скважине вместе с буровой коронкой и обеспечивающего ей внедрение в породу, в основном, за счет ударов, в то время как у машин вращательно-ударного бурения ударный механизм остается вместе с вращателем вне скважины и выполняет вспомогательную функцию по отношению к основному - вращательному механизму.

В большинстве ударно-вращательных и вращательно-ударных буровых машин ударные механизмы используют пневматическую энергию, а вращательные и подающие - пневматическую, электрическую или гидравлическую. Основные преимущества ударно-вращательных буровых машин - сохранение энергии удара на буровой коронке независимо от глубины скважины и возможность приложения к буровому инструменту большого крутящего момента. У машин ударно-вращательного бурения, которые обычно применяют для бурения глубоких эксплуатационных и разведочных скважин, ударным механизмом служит погружной пневмоударник, которому через штанги передаются крутящий момент и усилие подачи на забой.

Погружные пневмоударники по принципу работы аналогичны перфораторам, но выполняются без встроенного поворотного устройства, вращаются вместе со ставом штанг, вынесенным вращателем, и работают на воздушно-водяной смеси, что значительно упрощает их конструкцию.

Воздухораспределение в пневмоударниках осуществляется с помощью кольцевых клапанов, как и в пневматических перфораторах, и с помощью золотников по схеме "золотник на поршне".

Вращение пневмоударника и подача его на забой могут осуществляться вращателями и податчиками различного типа.

За рубежом погружные пневмоударники выпускаются в Бельгии, Великобритании, Канаде, США, Франции, ФРГ, Японии. Особенности пневмоударников зарубежных фирм - применение повышенного давления сжатого воздуха и золотникового воздухораспределения по схеме "золотник на поршне".

Машины вращательно-ударного бурения применяются в основном при проведении выработок большого сечения для бурения шпуров и скважин и по принципу действия аналогичны тяжелым колонковым перфораторам с независимым вращением бурового инструмента. Необходимо отметить, что в последние годы в СССР и за рубежом наблюдается стремление использовать машины вращательно-ударного действия и для бурения эксплуатационных скважин. Основная отличительная черта этих машин - большой крутящий момент, развиваемый так же как и у машин ударно-вращательного бурения специальным вращателем, не зависящим от ударного механизма.

---

Бурильная машина вращательно-ударного действия, состоящая из вращательного и ударного механизмов, скомпонованных в одном корпусе, называется бурильной головкой.

Головка БГА-1М состоит из шестеренного пневмодвигателя с редуктором и ударного узла. Вращатель, осуществляющий независимое вращение бура, состоит из пневмодвигателя и трех пар зубчатых колес, передающих крутящий момент с помощью шпинделя хвостовику. Мощность шестеренного двигателя составляет 1,2 кВт, передаточное число редуктора 34,4.

Вода на забой скважины подается через муфту боковой, промывки 9, хвостовик 10 и буровые штанги.

Конструктивная схема бурильной головки БГА-1М используется фирмой «Тарднер Денвер» (США) для своих перфораторов Р-1000 и Р-2000.

Буровой инструмент машин вращательно-ударного бурения состоит из буровых штанг диаметром 30-32 мм и буровых коронок. В отличие от перфораторного бурения коронки, предназначенные для вращательно-ударного бурения, имеют несимметричную заточку. При этом для бурения мягких и ниже средней крепости пород передний угол заточки лезвия принимается 10-15°, для крепких пород - 20-25°. Угол заточки задней грани составляет 45-60°.

Для армирования коронок используют пластинки металлокерамического твердого сплава ВК8В, ВК10КС и ВК11В.

При разработке месторождений полезных ископаемых широко используются взрывные скважины, бурение которых осуществляется в основном буровыми станками с погружными пневмоударниками. Использование энергии удара позволяет передавать забою скважины значительные по величине силовые нагрузки, приводящие к деструкции горной породы.

Историческая разработка способна бурения с погруженными пневмоударниками началась еще в 1939 году. А с 1949 года на подземных рудниках в СССР уже начинается испытание станков, работающих по принципу пневмоударного бурения.

Пневмоударное бурение считается наиболее эффективным способом бурения скавжин диаметром 150-190 мм в крепких породах и, поэтому, уже с шестидесятых годов ХХ столетия погружные оно стало активно применяться в зарубежной и отечественной практике.

Ударный способ обладает наименьшей эноргоемкостью разрушения пород средней и высокой крепости, позволяет снизить энэргозатрааты прм производстве работ, дает возможность применения более легких станков, отличающихся высокой производительностью, надежностью, а также простой обслуживания. Конструкция погружного пневмоударника обеспечивает наилучшую предачу энергии удара на забой, позволяет увеличить скорость бурения и глубину скважины. Сжатый воздух используется как энергоноситель и очистной агент, что делает технологию бурения более рациональной. Важно отметить, что скорость бурения не зависит от глубины скважины. Эти обстоятельства, а также простота и относительная дешевизна погружных пневмоударников, делает привлекательным применение таких машин, как в подземных условиях, так и на открытых горных, позволяет успешно конкурировать с другими видами бурового оборудования.

---