CC BY
25
© Б.А. Каганов, 2003
УЛК 622.23.051
Б.А. Катанов
КОНСТРУКТИВНЫЕ СХЕМЫ РЕЖУШЕ-ШАРОШЕЧНЫХ ЛОЛОТ
На современном этапе развития буровой техники широко применяемые на горных предприятиях серийные шарошечные долота в значительной степени исчерпали свои возможности. Проведенные исследования в этой области показывают, что существенное увеличение скорости бурения может быть достигнуто при разработке и внедрении в практику бурения нового комбинированного бурового инструмента. Наиболее перспективным его видом следует считать режуще-шарошечные долота (РШД), которые позволяют в ряде случаев не только увеличить скорость бурения, но и стойкость инструмента, а также существенно повысить содержание крупных фракций в буровой мелочи. Кроме того, в этом случае оказывается возможным создать рациональную форму забоя скважины и использовать все преимущества режущих и шарошечных породоразрушающих элементов долота.
Конструктивно режуще-
шарошечные долота могут выполняться по различным схемам [1].
Так первоначально разработчики РШД, пытаясь сохранить долото трехшарошечным, выполняли корпус долота 1 (рис. 1) с глубокими пазами, в которых болтами 2 крепились съемные лапы 3 с шарошками 4. В центре долота между вершинами шарошек в конических отверстиях вставки 5 размещались съемные типовые резцы 6. К корпусу 1 приваривался хвостовик 7 с замковой резьбой. Однако подобная конструкция РШД оказалась неработоспособной, т.к. крепление лап с помощью болтов было недостаточно надежным, а интенсивную очистку забоя скважины не обеспечивал сжатый воздух поступающий через отверстия 8 диаметром 10-15 мм., преду-
смотренные в корпусе долота.
Резцы режущей части долота, выбуривая опережающую скважину, разгружали только вершины конусов шарошек и долото по существу оставалось трехшарошечным, т.к. основной объем породы при бурении скважины разрушали шарошки. Стремление разгрузить шарошки привело к созданию долота, изображенного на рис. 2.
Режущая часть этого долота была выполнена в виде резцов 1, расположенных на периферии и опирающихся через шайбу 2 на тарельчатые пружины 3, предварительное сжатие которых осуществлялось гайкой 4. Выбуривая опережающую кольцевую канавку, резцы существенно разгружали шарошки5, которые разрушали лишь керн, образующийся в центре. При этом износ резцов был чрезвычайно велик, и долото не оправдывало своего назначения.
В дальнейшем была предложена конструкция РШД (рис. 3), у которого к корпусу 1, выполненному заодно с присоединительным хвостовиком с конической резьбой, приваривались лапы 2 с шарошками 3. Резцы 4 были установлены в специальной державке 5, приваренной к концам удлиненных вставками 6 цапф (осей) шарошек, вершины которых были срезаны.
Резцы выступали над шарошками и выбуривали опережающую скважину. Недостатком РШД подобной конструкции были не только сложность и ненадежность размещения резцов на концах лап шарошек, но и
необходимость при его изготовлении разбирать опоры шарошек и производить механическую обработку последних, а также и жесткое закрепление всех породоразрушающих элементов при их непрерывном контакте с породой забоя.
При бурении (особенно перемежающихся по крепости пород) целесообразно, чтобы хотя бы один из породоразрушающих элементов был подвижным. Долото с подвижным режущим элементом было разработано Куз-ГТУ (рис. 4). В этом долоте в качестве режущих породоразрушающих элементов используются диски 1, установленные на осях в державках 2, опирающихся на тарельчатые пружины 3. Лапы 4 шарошек 5 приварены к корпусу 6, выполненному заодно с присоединительным хвостовиком.
При бурении слабых пород режущие диски, смещенные относительно шарошек, обрабатывают забой и долото работает как режущее. С увеличением крепости пород под действием возрастающего осевого усилия тарельчатые пружины сжимаются и в работу вступают шарошки, которые разрушают породу забоя совместно с режущими дисками.
В дальнейшем было установлено, что наиболее целесообразно режущий орган комбиниро-
снабжено
выполнять в виде двух независимых державок, ос
нащенных съемными типовыми резцами и опирающихся на
ругие элементы в
де резиновых
тизаторов.
Долото подобной конструкции ботано кафедрой горных машин и
комплексов КузГТУ [2] Шарошечный ган
го долота целесообразно формировать из двух лап с
ками с вооружением С или Т от серийных шарошечных долот.
Комбинированное долото может быть механизмом, позво-
лопасть к забою или отводить ее от него, что дает возможность долоту при необходимости работать или как режущее, или как шарошечное. Подобное долото разработано Иркутским государственным техническим университетом [3]. Основной недостаток такого варианта долота - сложность конструкции. Режуще-шарошечные долота являются принципиально новой техникой, не имеющей аналогов.
Испытания показали, что при бурении неабразивных пород режуще-шарошечные долота могут успешно заменить дорогостоящие и дефицитные шарошечные. Однако серийное изготовление комбинированных долот до сих пор не налажено, т.к. долотные заводы «Волга-бурмаш» и «Уралбурмаш» пока не желают этим заниматься.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Катаное Б.А. Развитие конструкций комбинированных режуще-шарошечных долот. Горные машины и автоматика, 2001, № 9, с. 9-12.
2. Катаное Б.А. Новая конструкция режуще-
шарошечного долота. Горная промышленность, 2001, № 3,
с. 53-54.
3. Техника, технология и опыт бурения скважин на карьерах / под ред. В.А. Перетолчина. - М.: Недра, 1993, 226 с.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -----------------------------------------------------------------------
Ка танов Борис Александрович - профессор, доктор технических наук, Кузбасский государственный технический университет.
Файл:
Каталог:
Шаблон:
Заголовок:
Содержание:
Автор:
Ключевые слова: Заметки:
Дата создания:
Число сохранений: Дата сохранения: Сохранил:
Полное время правки: Дата печати:
При последней печати страниц: слов: знаков:
КАТАН
G:\По работе в универе\2003г\Папки 2003\GIAB10~03 C:\Users\Таня\AppData\Roaming\Microsoft\Шаблоны\Normal.dotm УДК 622
Alexandre Katalov
13.08.2003 16:52:00 2
13.08.2003 16:52:00 Гитис Л.Х.
10 мин.
09.11.2008 17:23:00
3
889 (прибл.)
5 068 (прибл.)
