Классификация способов бурения

                                      Классификация способов бурения

Процесс образования цилиндрических полостей (выработок) в горной породе но-

сит название бурения. Цилиндрическую горную выработку диаметром до 75 мм и глуби-

ной до 5 м называют шпуром; выработку диаметром более 75 мм при глубине до 5 м или

любого диаметра при глубине более 5 м называют скважиной.

              Способы бурения шпуров и скважин можно подразделить на два вида. К первому

виду относят механические способы бурения, ко второму – теплофизические способы (огневой, термомеханический, электромеханический).

При механическом бурении разрушение породы на забое шпура или скважины осуществляют внедрением в породу под действием механических усилий твердых тел –

коронок, при этом кристаллографическая структура разрушенных пород не меняется.

По характеру работы инструмента в забое и приложению силовых нагрузок механическое бурение можно разделить на следующие четыре способа: вращательный, ударный (ударно-поворотный), вращательно-ударный и ударно-вращательный.

Если механизм вращения бурового инструмента и ударный механизм совмещены в одном корпусе, то такие машины носят название перфораторов.

Механизм вращения приводится в действие благодаря энергии поршня при обратном его ходе. Такой принцип построения бурильной машины реализован в перфораторах с геликоидальной парой. Эти машины относят к классу машин ударно-поворотного действия. Перфораторы, у которых вращение инструмента производится с помощью отдельного двигателя с редуктором, носят название перфораторов с независимым враще-

нием бура.

По роду подводимой энергии бурильные машины подразделяют на пневматические, гидравлические и электрические.

Удаление буровой мелочи из шпуров и скважин при бурении производится сжатым воздухом, водой или вакуумом. Поэтому подразделяют бурение с продувкой, промывкой и бурение с пылеотсосом.

При бурении шпуров (скважин) с продувкой применяют пылеулавливающие устройства. Бурить без пылеулавливания запрещается.

Промывка у перфораторов может быть центральной или боковой; при центральной промывке вода подается к буру через бурильную машину по специальной трубке, которая проходит по центру перфоратора и заходит в хвостовик бура, а при боковой- в бур через муфту, которая встраивается в переднюю часть бурильной машины.

Электрические сверла

Машины для бурения шпуров резцами в соединении с витыми штангами называют сверлами.

По виду применяемой энергии сверла подразделяют на электрические и пневматические.

Электросверла подразделяют на ручные и колонковые. Колонковые электросверла имеют механическую или гидравлическую подачу. Все электросверла выпускают во взрывобезопасном  исполнении. Наибольшее распространение получили ручные электросверла, которые применяют для бурения шпуров глубиной 1,5-3 м  по углю и слабым породам с f =3 (cланцы, каменная соль). Диаметр шпуров 40-50 мм. Ручные электросверла выпускают массой 12-24 кг, частота вращения шпинделя 300 – 700 об/мин. Мощность электродвигателя не превышает 1,6 кВт. При бурении ручным электросверлом подача инструмента на забой осуществляется рабочим вручную, величина усилия подачи при этом составляет 200 – 250 Н (20 – 25 кг). Скорость бурения 0,2 –1 м/мин.

Ручное электросверло работает при напряжении не более 127 в и питается электроэнергией от шахтного трансформатора.

Электросверло СЭР –19 

В корпус из силумина запрессован статор электродвигателя 1. Обмотка статора пропитана асфальтовым лаком, а затем покрыта сверху масляным покровным лаком или эмалью, чтобы получить изоляцию более маслостойкой и этим удлинить межремонтный период работы электросверла. Вращение электродвигателя передается шпинделю 2 от редуктора 3 при нажатии на кнопочный выключатель 4.

Охлаждение сверла осуществляется вентилятором 5. Гибкий кабель подключается к сверлу посредство  м муфты 6.

При нажатии кнопки 4 сверла замыкается цепь катушки магнитного пускателя, сердечник которого втягиваясь производит включение двигателя электросверла. Напряжение цепи управления 24 в.

Электросверла ЭРП-20 и СРП-1

Имеет принудительную подачу, что увеличивает производительность бурения и облегчает труд бурильщика. Сверло предназначено для бурения шпуров по крепким углям и нетвердым породам.

Редуктор представляет собой две пары зубчатых колес, передающих вращение шпинделю. Роторное зубчатое колесо 1 сцепляется с зубчатым колесом 2, которое насажено на валик с зубчатым колесом 3. С этим зубчатым колесом сцепляется  зубчатое колесо 4, передающее вращение шпинделю, в который вставляется хвостовик бура.

Одновременно шпиндель соединен с барабаном, посредством зубчатого колеса 5, на который наматывается трос диаметром 8 мм. На конце троса имеется крючок, который зацепляется за распорную стойку. При наматывании троса на барабан происходит равномерная подача сверла на забой. Усилие подачи от 0 до 450 кг.

Колонковые электросверла

Отличаются от ручных наличием приспособления для их установки, повышенной мощностью двигателя и механической подачей бура.

Колонковое сверло состоит из двигателя 1, распорной колонки 2, редуктора 3, механизма подачи 4, сообщающего штанге 5 поступательное движение на забой.

Колонковые электросверла имеют массу 80 – 130 кг, мощность электродвигателя 2 – 4,8 кВт, частоту вращения шпинделя 100 – 420 об/мин, усилие подачи 6-16 кН (600 – 1600 кг) Колонковые электросверла устанавливают также на манипуляторах, укрепленных на породопогрузочных машинах.

Электросверла по сравнению с перфораторами имеют следующие преимущества: более высокий  к.п.д. (70 –75% по сравнению с 10 – 15% у перфораторов); более простой способ подачи энергии; лучшие условия труда бурильщика ( отсутствие сотрясений, меньшее пылеобразование). Однако быстрый износ бурового инструмента ограничивает применение электросверл.

Буровой инструмент для электрических сверл

Буровой инструмент для ручных и колонковых электросверл состоит из бурильной штанги и резца. Резец может быть съемным или выполнен заодно со штангой.                 

Бурильная штанга служит для передачи осевого усилия и крутящего момента от шпинделя машины резцу и одновременно для выноса по виткам спирали раздробленной породы.

Бурильные штанги для вращательного бурения делают из витой ромбической или полосовой стали.

Витые бурильные штанги ромбического профиля обладают большим сопротивлением продольному изгибу и крутящим моментом, чем штанги прямоугольного сечения, и поэтому являются более прочными.

Длину бурильных штанг устанавливают в соответствии с глубиной шпуров, например 1,0 ; 1,9; и 2,8 м при бурении шпуров глубиной 2,5 м.