Масаев Ю.А., Першин В.В. Технология и безопасность взрывных работ в практических задачах

Подождите немного. Документ загружается.

Рис. 1.9. Схема разрушения породы при ударно-поворотном

бурении:

1 – зона тонкого измельчения породы; 2 – зона

трещинообразования; 3 – зона скола породы

2.3. Разрушение горной породы

при вращательно-ударном бурении

Вращательно-ударное бурение отличается от ударно-

поворотного бурения тем, что вместо механизма поворота в бу-

рильной машине имеется механизм вращения (рис. 1.10).

Рис. 1.10. Кинематическая схема действия бурового

инструмента при вращательно-ударном бурении:

1 – бурильная машина; 2 – ударный механизм; 3 – механизм

вращения; 4 – буровая штанга; 5 – буровая коронка

Буровые штанги при вращательно-ударном бурении такие

же, как и при ударно-поворотном бурении. Буровые коронки име-

ют массивное тело, короткие перья с большим отрицательным пе-

редним углом. У них отсутствуют вспомогательные режущие

кромки, а диаметр рассечки не превышает 6 мм (рис. 1.11).

Рис. 1.11. Геометрические параметры буровой коронки

для вращательно-ударного бурения:

Д – диаметр коронки; L – высота коронки; l

– высота хвостовика;

 – угол конусности

При этом виде бурения по непрерывно вращающемуся бу-

ровому инструменту наносятся с постоянной частотой удары. В

этом случае разрушение породы происходит как за счет скола

при внедрении буровой коронки в горную породу, так и за счет

среза стружки при ее вращении. При этом срез стружки происхо-

дит более эффективно, поскольку порода уже нарушена трещи-

нами за счет ударного действия инструмента (рис. 1.12, в).

Рис. 1.12. Формы плоскостей резания при различных

способах бурения:

а – при вращательном бурении; б – при ударном бурении;

в – при вращательно-ударном бурении

3. Методика выполнения работы

Выполняемая работа состоит из двух частей. В первой части

студенты изучают геометрические параметры буровых резцов и

коронок. Для этого каждому звену выдается комплект буровых

резцов и коронок с соответствующим измерительным инструмен-

том. Данные замеров приводят в табл. 1.6.

Вторая часть работы посвящена опытному исследованию

режимов вращательного и ударно-поворотного бурения на специ-

ально изготовленных образцах горной породы.

Таблица 1.6

Способ бурения D d

     



Вращательное

Ударное

Вращательно-

ударное

Исследование режимов бурения производится в копре,

представленном на рис. 1.13.

Для вращательного бурения образец породы средней крепо-

сти устанавливается в специальной обойме копра. На буровой

штанге закрепляется буровой резец 2, на направляющей 3 уста-

навливается груз 10 кг и производится забуривание шпура (13

оборота рукоятки 5). После забуривания замеряется контрольная

высота h. После замера контрольной высоты h производится один

полный оборот бурового инструмента.

Вновь замеряется высота h

. Подвигание за оборот составит

h  h

. Груз на направляющей увеличивается до 20, 30, 40, 50, 60,

70 кг. После каждого увеличения груза производится один пол-

ный поворот инструмента и замер контрольных высот h

, h

Данные заносят в табл. 1.7.

Таблица 1.7

Усилие

подачи

Р, кг

Число

обо-

ротов

Заглубле-

ние

 h

(n+1)

мм

Тол-

щина

струж-

ки ,

мм

Угол ,

град

Частота

враще-

ния ре-

зца n,

об/мин

Ско-

рость

буре-

ния V

м/мин

Рис. 1.13. Копер для опытного бурения:

1 – образец породы; 2 – буровой инструмент; 3 – направляющая;

4 – груз; 5 – рукоятка для вращения инструмента;

6 – обойма для образца породы; h – контрольная высота

Толщина стружки определяется по формуле

 

1





Угол наклона плоскости резания рассчитывается по формуле

 







1

arctgθ .

Исходя из толщины стружки находим скорость бурения:

nV τ2



После окончания бурения при всех усилиях подачи изучает-

ся форма забоя шпура и устанавливается оптимальный режим бу-

рения для данной породы.

При ударно-поворотном бурении в обойме копра закрепля-

ется образец крепкой породы. В качестве бурового инструмента

устанавливается долотчатая буровая коронка. Энергия удара

принимается 5070 и 100 Дж (груз 10 кг сбрасывается с высоты

50, 75 и 100 см).

При снятии первого слоя породы определяется оптималь-

ный угол поворота инструмента, при котором скалываются сек-

торы породы между соседними следами ударов, для чего угол по-

ворота между ударами принимается в 20, 30 и 40.

В последующем по 6 ударов наносятся при энергии удара

50, 75 и 100 Дж. После каждых 6 ударов производится замер кон-

трольной высоты h. Данные заносятся в табл. 1.8.

Толщина стружки  определяется как

 

1



Скорость бурения может быть определена по формуле

nV τ2

180



 .

Сравнением скоростей бурения при различных режимах оп-

ределяется оптимальный режим бурения.

Таблица 1.8

Энергия

удара, Дж

, град , мм

Количество

ударов n

уд/мин

Скорость

бурения V

м/мин

100

4. Содержание отчета

В отчете приводятся рисунки буровых коронок и резцов с

указанием их назначения и основных геометрических параметров

(табл. 1.6). Приводятся схемы разрушения породы при различных

способах бурения, определяются оптимальные режимы бурения

(табл. 1.8).

Вопросы для самоконтроля

1. Приведите классификацию способов разрушения горной по-

роды при бурении.

2. В чем заключается принцип разрушения горной породы при

вращательном бурении шпуров?

3. В чем состоят конструктивные особенности бурового инст-

румента для вращательного бурения?

4. Перечислите основные геометрические параметры буровых

резцов при вращательном бурении.

5. В связи с чем изменяется величина угла конусности в буро-

вых резцах?

6. В связи с чем имеют конструктивные отличия породные и

угольные буровые резцы?

7. В чем заключается роль вспомогательных режущих лезвий у

буровых резцов?

8. В чем заключается принцип разрушения горной породы при

ударно-поворотном бурении?

9. В чем состоят конструктивные особенности бурового инст-

румента для ударно-поворотного бурения?

10. Как удаляется из шпуров буровая мелочь при ударно-

поворотном бурении?

11. Какие модификации буровых коронок применяют при

ударно-поворотном бурении?