CC BY
66
© В.И Клишин, Ю.С. Фокин, Д.И. Кокоулин, 2006
УДК 622.233, 621.01
В.И. Клишин, Ю.С. Фокин, Д.И. Кокоулин
БУРОВОЙ СТАНОК ДЛЯ СОЗДАНИЯ СКВАЖИН В ПРОЧНЫХ ГОРНЫХ ПОРОДАХ
Семинар № 20
~П азработка механизированными
-Я- комплексами мощных высокогазоносных пластов в условиях трудно-обрушаемых кровель как правило сопровождаются динамическими обрушениями горного массива, что наносит большой вред- опасен для людей, разрушает механизмы и горные выработки. Существующие методы разупрочнения труднообрушаемых кровель в большинстве случаев не дает положительных результатов. В ИГД СО РАН разработан новый способ разупрочнения труднооб-рушаемых кровель путем создания искусственных трещин, ориентированных параллельно напластованию при помощи направленного гидроразрыва породного массива.
Сущность способа заключается в создании на стенках скважин специальными устройствами, инициирующих щелей заданной формы, являющихся концентраторами напряжений, которые, при подаче в скважины жидкости под давлением, способствуют направленному щелеобразованию в кровле и, как следствие, ее разупрочнению [1]. Способ успешно используется на ряде шахт Кузбасса для посадки труднообрушае-мых кровель в очистных и подготовительных забоях.
Однако, для успешной реализации способа разупрочнения кровли необходимо бурение скважин 0 45 мм на глубину до 20 м по крепким породам.
Применяемый в настоящее время буровой станок БЖ-45, выпускаемый ОАО «Анжеромаш», по своим параметрам не предусмотрен для бурения скважин по крепким породам. Кроме того, его большой вес (200 кг) усложняет работу горнорабочих при его частом перемонтаже. Поэтому возникла необходимость создания легкого и малогабаритного бурового станка, способного бурить по породам крепостью до 14-16 ед. по шкале проф. М.М. Протодьяконова.
Такой станок был разработан в ИГД СО РАН (рис. 1). Возможность бурения по крепким породам разработанным станком объясняется введением в его конструкцию погружного пневмоударника, что при сохранении высокого крутящего момента обеспечивает более прогрессивный вращательно-ударный способ бурения.
Техническая характеристика бурового станка СБП (станок буровой породный)
Общие данные глубина бурения, м до 100
диаметр скважины, мм 45... 100
угол наклона скважины, град 0-180 производительность станка, м/час буровые штанги шестигранные,
Б = 25 мм соединение штанг резьба СП 20*4 крепость пород, ед. до 16
(по Протодьяконову М.М.)
Станок
Привод вращателя - мотор пневматический МЯУО50Б51190ФО Мощность привода, кВт 3,6
Скорость вращения, об/мин 2500 Крутящий момент, Нм 13,6
Скорость вращения штанги, об/мин
250
Крутящий момент на штанге, Нм 163 Усилие подачи, Н 7000
Подача бурового инструмента
пневмоцилиндры,
0 поршня 90 мм
Количество пневмоцилиндров, шт. 2 Буровой орган пневмоударник
энергия удара, Дж 12
частота удара, Гц 20
Рабочее давление воздуха, МПа 0,6 Расход воздуха, м3/мин 10,0
Скорость бурения, м/мин
- при бурении песчаника
1 = 6-8 2,5
і = 8-10 2,0
і = 14-16 0,8
Управление процессом бурения
ручное
Габариты станка, мм
а) длина 400
б) высота 1700
в) ширина 300
Масса станка без штанг и пульта
управления, кг 110
Станок (рис. 1) устанавливается в горной выработке (например, штреке) на двух раздвижных стойках 1, и распирается опорами 2 с помощью винтов. Неподвижные нижние стойки 1 соединяются жестко между собой кронштейнами 3 и 4. Одновременно, нижние стойки являются направляющими для редуктора - вращателя 5. На кронштейне 3 жестко закреплены два пневмоцилиндра 6, штоки которых проходят через отверстия в кронштейне 3 и при помощи пальцев (оси) диаметром 12 мм крепятся к коромыслу 7. Коромысло в свою очередь, шарнирно соединяется
двумя тягами 8 с корпусом редуктора -вращателя 5.
При втянутых штоках пневмоцилиндров редуктор - вращатель находится в нижнем положении. В переходник редуктора вставляется штанга 9. При включении пневмоцилиндров на выдвижение штоков тягами 8 через коромысло 7, начинает движение редуктор 5. По мере перемещения редуктора на забой штанга 9 проходит через отверстие в кронштейне 3 и коромысле 7. После этого выдвижение штоков прекращается, штанга рычагами 10 запирается на кронштейне 3. На конец штанги укрепляется погружной пневмоударник 11.
После этого рычагами 10 штанга 9 освобождается, включается на редуктор
- вращатель 1 и пневмоцилиндры 8 снова включаются на выдвижение штоков. При этом, буровой став вместе с редуктором - вращателем подается на забой, включается вневмоударник и производится бурение на оставшуюся длину штанги. После окончания бурения вращение штанги останавливается, прекращается подача воздуха в пневмоударник, штанга закрепляется на кронштейне рычагами 10.
Затем пневмоцилиндры переключаются на втягивание штока, редуктор -вращатель отделяется от штанги и устанавливается в нижнее исходное положение, после чего производится установка очередной штанги 9, которая одним концом вставляется в переходник редуктора, а другим закручивается на первой штанге и процесс бурения продолжается. По окончании бурения на полную глубину скважины, буровой став разбирается с помощью перехватывающего зажимного устройства на кронштейне 3 с рычагами 10.
Буровой станок СБП в 2005 г. был изготовлен и испытан на натурном стенде полигона ИГД СО РАН. Скважи-
ны бурились в граните крепостью 14 ед. по шкале проф. М.М. Протодъяконова.
В качестве бурового инструмента использовались резцы породные БИ-741.
В процессе испытаний было произведено сравнительное бурение скважин в одних и тех же условиях двумя станками:
- вращательным способом бурения;
- вращательно-ударным способом бурения.
Испытания показали, что скорость бурения скважин вращательно-удар-ным способом бурения, т. е. с применением погружного пневмоударника, вдвое превосходила скорость бурения вращательным способом. В целом стендовые испытания подтвердили работоспособность станка и возможность его применения для бурения скважин по крепким породам кровли в подземных условиях угольных шахт.
------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Клишин В.И. Адаптация механизированных крепей к условиям динамического нагружения.
- Новосибирск: Наука, 2002. - 200 с.
— Коротко об авторах ------------------------------------------------------------
Клишин Владимир Иванович - заведующий лабораторией подземной разработки угольных месторождений, доктор технических наук, заслуженный изобретатель РФ,
Фокин Юрий Серафимович - кандидат технических наук, старший научный сотрудник, Кокоулин Даньяр Иванович - кандидат технических наук, старший научный сотрудник,
ИГД СО РАН.
