Эксплуатационные испытания опытных образцов буровых станков сбу200м Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

УДК 622.242

В.Н. Плотников

ЗАО ННПП «Сибгормаш»

Эксплуатационные испытания опытных образцов буровых станков СБУ200М

Дается описание технических характеристик и опыт промышленного использования бурового станка для бурения скважин различного назначения

Буровой станок СБУ200М предназначен для бурения дегазационных и технических скважин по углю с включением породы и по породе крепостью /< 6 по шкале проф. М.М. Протодьяко-нова на угольных шахтах, опасных по газу и пыли, а также на выбросоопасных пластах (рисунок 1, таблица 1). Установка станка возможна в горизонтальных и наклонных выработках сечением не менее 3,7 м .

Проверка работоспособности опытных образцов буровых станков СБУ200М была проведена в ходе их эксплуатационных испытаний в ОАО «Шахта «Комсомолец» и ОАО «Шахта «Чертин-ская». На шахте «Комсомолец» в промежуточной печи лавы 1832-2 пласта Толмачевского в работе были испытаны два станка. Угол забуривания станками + 3 град, угол наклона выработки 2-6 град, влажность в выработке 86%, температура окружающей среды 16-18°С, газовыделение в при-забойное пространство 1,16 м3/ мин, в выработку 1,4 м3/мин.

На шахте «Чертинская» в вентиляционном штреке лавы 544 пласта 5 в работе был испытан один станок. Угол забуривания станком + 30 град, угол наклона выработки - 3-5 град.

Буровые станки разработаны и изготовлены в ОАО ННПП «Сибгормаш» (г. Новосибирск) по заказу ОАО «Компания «Кузбассуголь».

Рисунок 1 - Буровой станок СБУ200М

Таблица 1 - Техническая характеристика бурового станка СБУ200М

Параметр Величина

Общие данные

Глубина бурения, м До 250

Диаметр скважины, мм До 100

Угол наклона скважины, град 0-360

Производительность бурения, м/ч До 25

Диаметр бурильных труб, мм 42,0; 33,5

Длина бурильных труб, мм 1500

Станок

Скорость вращения шпинделя, об/мин 100-240

150-370

Максимальный крутящий момент на шпинделе, Нм 370

Максимальная скорость подачи, мм/мин:

при бурении 1500

маневровая (без вращения) 14000

Максимальное усилие подачи бурового инструмента, кН 20

Система подачи бурового инструмента Гидравлическая

Управление процессом бурения Ручное и автоматическое

Гидромотор

Тип Г15-25Р

Крутящий момент, Нм 136

Максимальное число оборотов, об/мин 695

Габариты станка, мм:

длина 918

ширина 615

высота 585

высота стоек 1800-2500

Масса станка, кг 490

Маслостанция

Насос пластинчатый двухпоточный:

тип НПЛ 125-16/6.3

производительность первой секции, л/мин 100

производительность второй секции, л/мин 12

давление, кгс/см2 63

Емкость маслобака, л:

общая 175

рабочая 150

Электродвигатель:

тип ВРП160М6

мощность, кВт 15

число оборотов в минуту 1000

напряжение, В 380/660

Габариты маслостанции:

длина 1155

высота 710

ширина 510

Масса маслостанции, кг (без масла) 493

Основной целью эксплуатационных испытаний бурового станка являлось получение объективной и достоверной информации о фактических значениях технических параметров и решение вопроса о целесообразности его постановки на производство.

В соответствии с основной целью в ходе эксплуатационных испытаний бурового станка решены следующие основные задачи:

- проверка удобства монтажа и демонтажа;

- определение основных фактических параметров при работе бурового станка;

- проверка соответствия бурового станка требованиям техники безопасности.

Бурение станками СБУ 200М на шахте «Комсомолец» велось с промежуточной печи лавы 1832-2 по углю, а на шахте «Чертинская» с вентиляционного штрека лавы 544 по породе. Операции по бурению выполняли двое рабочих: машинист бурового станка и помощник машиниста. Станок устанавливался в выработке на двух распорных стойках. Распор стоек осуществлялся винтами. Верхние винты имеют храповые механизмы. Для удобства бурения на станке установлен пульт управления, имеющий три рукоятки. Бурение производилось с промывкой забоя водой, которая подавалась из пожарного водопровода.

Для бурения станок снабжен буровыми штангами диаметром 42 мм и длиной 1500 мм. Станок позволяет вести бурение в форсированном режиме, благодаря усилию подачи, скорости спускоподъемных операций и точному регулированию давления на забой.

Основные технологические результаты эксплуатационных испытаний буровых станков СБУ 200М приведены в таблице 2.

При проведении энергетических измерений на шахте «Чертинская» регистрировались следующие параметры:

- потребляемая мощность электродвигателя;

- напряжение в электросети;

- скорость подачи штанги;

- давление в гидросистеме.

Таблица 2 - Основные технологические результаты

Исследуемые параметры Шахта «Комсомолец» Шахта «Чертинская»

Максимальная глубина бурения, м 70 90

Усилие подачи, кН 19,0 19,5

Крутящий момент, Нм 373 420

Техническая скорость бурения, м/мин 0,62 0,05

Наработка на отказ, ч 138 50

Усилие на пульте управления, Н 30,6 40,2

Температура нагрева рукояток управления, 0С 47 60

Измерения проводились при следующих режимах работы:

- пуск электродвигателя насоса;

- работа бурового станка на холостом ходу (вращение штанги без подачи);

- бурение.

Пуск электродвигателя насоса происходил за 0,33 с, падение напряжения в электросети составило 10% от номинального 660 В.

Результаты измерений потребляемой мощности приведены в таблице 3.

Таблица 3 - Результаты измерений потребляемой мощности

Режим работы Скорость подачи штанги за цикл Уп, м /мин Скорость вращения штанги Уш, об/мин Давление в гидросистеме Р, МПа Средняя потребляемая мощность N1, кВт Напряжение в сети и, В Удельный расход электроэнергии Эу, кВт-ч/м

Холостой ход без бурения - - - 3 657 -

Холостой ход с вращением - 361 4 6,2 657 -

Подача штанги на забой с вращением 1,8 - 4 7,4 636 -

Бурение 0,1130,119 354-352 5-6 17,8 632 2,5-2,7

При максимальной скорости подачи потребляемая мощность электродвигателя насосной станции составляет 17,8 кВт, что превышает номинальную на 18,7% (ЫНОМ - 15 кВт).

При проведении энергетических измерений на шахте «Комсомолец» получены следующие результаты. Запуск электродвигателя привода маслостанции происходит за 0,44 с при потребляемой мощности 26,5 кВт. Падение напряжения в электросети составило 7,6% от ип = 660 В.

Результаты измерений потребляемой мощности приведены в таблице 4.

Таблица 4 - Результаты измерений потребляемой мощности

Скорость по- Напряжение в Средняя по- Удельный

Режим работы дачи штанги за сети и, В требляемая расход элек-

цикл Уп, м/мин мощность Ы, троэнергии

кВт Эу, кВт-ч/м

Холостой ход - 673 2,5-2,8 -

Подача на забой без бурения 0,78-1,8 673 5.3 -

Бурение 0,62 673 9,3 0,25

Затраты времени на основные и вспомогательные операции при бурении скважин буровым станком СБУ 200М определялись путем хронометражных наблюдений и приведены в таблице 5.

Таблица 5 - Затраты времени на основные и вспомогательные операции

Наименование операции Время, мин

Шахта «Комсомолец» Шахта «Чертинская»

Бурение (штанга длиной 1,5 м) 2,25 32,0

Закручивание штанги 0,08 0,15

Закручивание сальника 0,5 0,55

Доставка штанги к станку 0,05 0,06

Замена штанги 0,3 0,4

Выдача штанги из скважины 0,4 0,4

Общее время операции 3,58 33,56

За время эксплуатационных испытаний в ОАО "Шахта Комсомолец" станками СБУ200М было пробурено 310 м скважин диаметром 100 мм по углю с коэффициентом крепости 1,5, а в ОАО «Шахта Чертинская» - 230 м скважин по породе с коэффициентом крепости 2-7.

В результате эксплуатационных испытаний установлено, что станки СБУ200М в целом работоспособны, но для повышения их надежности и срока службы необходимо провести работу по следующим направлениям:

- обеспечить защиту станка от попадания в него углепородного штыба и воды;

- обеспечить более высокую жесткость направляющих зажимов;

- усовершенствовать редуктор станка, домкраты подачи, патроны и гидросхему;

- расширить ассортимент комплектующих как за счет покупных изделий, так и вновь разработанных;

- разработать канатную лебедку с приводом от вращателя станка, позволяющую транспортировать станок по горным выработкам;

- расширить типоразмер распорных стоек;

- оснастить станок указателем угла наклона пробуриваемой скважины.