Геология \ Горные машины и комплексы

Исследование буровых долот с дисковыми и зубчато-дисковыми шарошками, страница 3

Преимущества долот типа БД проявляются не только при бурении мрамора, но и при  бурении лезниковского гранита на стенде. Бурение осуществлялось с осевой нагрузкой 80 кН и скоростью вращения 69 оборотов в минуту. Сравнительные данные опытного бурения показаны в табл. 2.1.

Как видно из табл. 2.1, показатели процесса разрушения гранита долотами типа БД (по скорости бурения и энергоемкости) намного выше, чем долотами с фрезерными зубьями, но время работы долота меньше.

Рис. 2.6. Изменение механической скорости бурения V в зависимости от осевой нагрузки Р при бурении мрамора: 1 – серийные шарошечные долота с фрезерованными зубьями типа 151Т; 2 – долото дисковое типа БД-151Т

Таблица 2.1

Средние показатели бурения гранита дисковыми долотами БД – 151 Т и шарошечными долотами с фрезерованными зубьями 151 Т

БД – 151 Т

151 Т

Время работы долота, мин.

Скорость бурения, м/ч

Крутящий момент на долоте, кГ.см

Удельная энергоемкость, кГс.м/см3

Время работы долота, мин.

Скорость бурения, м/ч

Крутящий момент на долоте, кГс.м

Удельная энергоемкость, кГс.м/см3

110

1,56

31

29

131,7

1,18

65

80

          Представляют значительный интерес результаты опытного бурения долотами типа БД взрывных скважин с продувкой воздухом. Испытание долота типа БД–214ТП, изготовленного на базе серийного долота К–214ТП (применялось в горнорудной промышленности), проводилось в Яблоневом карьере на уступе, который представлен твердыми окремнелыми доломитами с агрегатной твердостью (по Л.А. Шрейнеру) Рш = 300 кг/см2. Скважины глубиной 15 м бурили станком 2СБШ-200 при осевой нагрузке на долото 190 кН, скорости вращения бурового инструмента от 80 до 140 оборотов в минуту, расходе сжатого воздуха 10 м3/мин и давлении 1,3 кг/см2. Показатели бурения опытным долотом БД-214ТП сопоставлялись со средними показателями серийных долот К-214ТП. Эффективность работы долот БД-214ТП при разбуривании карбонатных пород выразилась в увеличении проходки на долото на 30 % (320 м против 250) и механической скорости бурения на 40 % (21 м/ч  против 15). Помимо этого, малая дисперсность шлама, характерная для процесса бурения долотом БД–214ТП, значительно уменьшает пылеобразование. Отдельные пропластки глин, встречавшиеся в процессе бурения  долотом БД-214ТП, также эффективно разбуриваались.

          Исследователи отмечают, что, как в стендовых, так и  промышленных условиях при бурении долотом типа БД наблюдается вынос из скважины крупных частиц шлама, независимо от глубины  бурения (0 – 2500 м) и вида промывочного (продувочного) агента. Этот факт в сочетании с высокими показателями бурения опытными долотами в промышленных условиях дает основание считать, что степень очистки забоя, разрушенного крупным сколом, по крайней мере,  не ухудшается. Более того, наблюдения исследователей, в частности Бингхема[1], показали: чем крупнее частицы выбуренной породы, тем легче они удаляются из забоя.

          Таким образом, дисковое вооружение буровых долот является прогрессивным, существенно изменяет характер разрушения горных пород в сторону их непрерывного раздавливания и силового резания с элементами крупного скола породы. При этом по сравнению с обычными шарошечными долотами (зубчатыми) достигаются следующие результаты:

- увеличиваются скорость бурения (до 45 %) и проходка на долото (до  30 %);

- снижаются удельная энергоемкость процесса разрушения горной породы  (примерно в 3 раза) и крутящий момент на долоте (в среднем в 2 раза);

- происходит эффективный вынос с забоя скважины крупных частиц буровой мелочи;

- при бурении с очисткой скважины сжатым воздухом значительно уменьшается запыленность воздуха, что оздоравливает условия труда бригады бурового станка;

- снижается динамичность работы бурового инструмента, что повышает надежность функционирования  бурового снаряда и станка;

- при определенных условиях бурения и конструкции дискового вооружения  возможно самозатачивание клиновидных резцов, что является дополнительным резервом повышения разрушающей способности и стойкости этих долот.

Отмеченные преимущества долот типа БД представляют значительный интерес для буровых работ на карьерах.

          Несмотря на положительные результаты, долота типа БД в промышленном бурении скважин в настоящее время не применяются, что можно объяснить (кроме консерватизма)  следующими причинами. Для эффективной работы в породах повышенной крепости необходимо увеличить износостойкость вооружения долот типа БД путем оснащения шарошек вставными кольцевыми венцами из твердых сплавов, как это показано на  рис. 2.7.

Рис. 2.7. Шарошка долота типа БД с закрепленными на ней вставными твердосплавными венцами

Предложенные способы крепления твердосплавных кольцевых венцов трудоемки, недостаточно надежны и  связаны с повышенным расходом твердого сплава.

          В конструкции долот типа БД сохраняется главный  недостаток конусных шарошечных долот – сложная многодетальная  и ненадежная опора шарошек. Без решения этих вопросов стойкость долот типа БД, предназначенных для бурения пород средней твердости и твердых, не может превышать стойкость хорошо освоенных шарошечных долот с фрезерованным и штыревым вооружением. В то же время дисковые шарошки типа БД признаются перспективными, как в качестве рабочих элементов исполнительных органов горных комбайнов, так и в качестве породоразрушающих элементов буровых инструментов.

Скачать файл