Технологические зависимости и показатели эффективности бурения резанием, страница 12

             Расчетные величины производительности станка РД-10 и стоимости бурения различными долотами в условиях Черногорского разреза  даны в табл. 3.4. В породах крепостью f = 6 – 7 бесспорно преимущество долот типа ДЗДШ. При бурении  наклонных скважин глубиной 40 м в породах с f_ср= 7,2,  когда значительны прослойки абразивных песчаников с f = 10 – 12, производительность ДЗДШ в 2 – 2,5 раза выше, но и стоимость бурения 1 м скважины на 40 – 45 % выше. Двукратный рост производительности ДЗДШ при  одинаковых удельных затратах  на бурение может быть достигнут при обеспечении стойкости этих долот  в породах с f = 8 – 10 порядка 150 – 160 м за счет применения рациональных режимов бурения и усиленного армирования вооружения зубчато-дисковых шарошек.

Таблица 3.4

Расчетные значения сменной производительности бурового станка РД-10 и стоимости бурения 1 м скважины на сложноструктурных блоках

Тип долота	Коэффициент крепости породы fср	Стойкость долота , м	Скорость бурения V,м/мин	Сменная  производительность станка П см	Затраты на бурение 1 м  скважины, руб
244.5-ОКПВ	9	2166	0,26	117	73,7
	6	4000	-	150(данные разреза)	55,1
ДЗДШ-244,5	6	6018	1,2	298	24,5
	9	80	0,68	224	106,3
	9 с включениями	120 (возможный ресурс)	0,68	224	81,3

Примечание: в расчете принято: Т_см = 720 мин; ; стоимость машиносмены 7000 рублей; стоимость шарошечного долота типа 244,5-0КПВ по прейскуранту 34000 руб; стоимость сменного комплекта зубчато-дисковых шарошек 6000 руб; параметр t_в = 1,1 (для станка РД-10 при глубине скважины 40 м).

       Результаты опытного бурения на Черногорском разрезе показали резкое снижение стойкости вооружения долот ДЗДШ при переходе на бурение наклонных скважин глубиной 40 м в крепких породах. Фактор наклона скважин усложняет процесс бурения.

       В случае бурения вертикальных скважин в осложненных условиях (глубина скважины 40 м и включения пород с f  10) вероятность биения бурового става резко снижается, поэтому можно применять скорость вращения долота около 100 – 120 об/мин, что обеспечит ускоренное вращение зубчато-дисковых шарошек и, как следствие, увеличение их стойкости. Следовательно, возможность экономически приемлемого бурения резанием пород крепостью f = 8 – 10 вполне реальна.

       Необходимо отметить, что в отличие от долот ДЗДШ режущие долота с постоянным контактом резцов при встрече с включениями пород с f > 8 теряют работоспособность после проходки 0,2 – 1 м.

3.4.2. Опытное бурение резанием крепких известняков

Значительный интерес представляет изучение процесса бурения резанием карбонатных пород (известняки, доломиты, мергели и т.д.), которые широко распространены в цементной и строительной промышленностях, а также в цветной металлургии. Породы карбонатной формации по классификации проф. М.М. Протодъяконова относятся к крепким и довольно крепким породам с коэффициентом крепости, преимущественно равным f = 6 – 12, в то же время являясь малоабразивными породами (по методике Кузнецова – Барона а = 0,1 – 10 мг, составляя в среднем 1,6 мг). Опытное бурение в таких условиях позволяет установить зависимость показателей работы долота (скорость проходки, износостойкость) от контактной прочности и крепости породы.

По данным работы [48] скорость бурения карбонатных пород режущими долотами со стационарными резцами типа РПМ-06 связаны контактной прочностью и коэффициентом крепости пород гиперболической зависимостью (рис. 3.13, кривая 1).

       Опытное бурение карбонатных пород шарошечными долотами режущего действия типа ДЗДШ-244,5 впервые было осуществлено на Мазульском известняковом руднике ОАО “Ачинский глиноземный комбинат” в 2002 – 2004 г.г. с использованием бурового станка СБШ-250МНА-32.

       Мазульское месторождение известняков характеризуется большой изменчивостью физико-механических свойств пород. В целом на карьере крепость пород, включая дайковые образования и брекчии, колеблется от f = 2,4 до f = 18,6 с преобладанием f = 4 – 12 (рис. 3.14). Прочность пород на растяжение колеблется от 5,6 до 11 – 12, в среднем около 8 МПа.

       Согласно исследованиям [49], теоретическим пределом целесообразного использования разрушения горных пород резцами являются горные породы с прочностью на растяжение . При больших значениях _р  значительное количество энергии (более 50 %)  будет тратиться на износ резцов, расход которых станет неоправданно высоким.

Рис. 3.13. Зависимость скоростей бурения карбонатных пород от контактной прочности Р_к  и коэффициента крепости f: 1 – долото диаметром 115 мм с резцами РПМ-06 при режиме n = 123 мин ^-1 и осевой нагрузке 1,4 кН/см; 2 – долото ДЗДШ-244,5 при n= 100 – 120 мин ^-1 и осевой нагрузке 7,8 кН/см

Рис. 3.14. Гистограмма прочности на сжатие пород Мазульского месторождения известняков по данным геологического изучения

Экспериментальное бурение резанием в предельных условиях (по фактору _р ) имеет принципиально важное значение.

       На рис. 3.15 и 3.16 представлены показатели бурения крепких известняков (f = 8 - 12) долотом ДЗДШ-244,5, изготовленным на ремонтной базе ОАО “Ачинский глиноземный комбинат”. Скорость вращения долота составляла 100 - 120 мин^-1, расход сжатого воздуха 32 м³/мин. Осевая нагрузка изменялась от 20 до 190 кН на первой скважине и от 80 до 190 кН на последующих третьей и четвертой скважинах. При бурении первых 2 – 3 м скважины скорость бурения достигала 2 – 3 м/мин вследствие нарушенности верхних слоев пород от взрывных работ. При таких больших скоростях бурения на первых метрах скважины наблюдалось периодическое зашламовывание забоя, давление сжатого воздуха резко  повышалось до 0,7 МПа, вследствие чего срабатывал предохранительный клапан. В тех же условиях при бурении шарошечными долотами такого явления не наблюдается.