Портал о строительстве и ремонтных работах

Архивы за 16.10.2014

Основными рабочими органами бурового оборудования являются винтовой бур, ударно-поворотное и шарошечное долото. Винтовой бур (рис. 8.1, а) представляет собой штангу 1 с наваренной на ней винтовой спиралью 2, нижняя кромка которой оснащена резцами 3 из твердых сплавов. Ударно-поворотное долото (рис. 8.1, б) — это массивный цилин­дрический стержень 4, на торце которого имеется заостренная рабочая часть 5. Внутри долота просверлен канал 6 для прохождения воздуха или воды. При подаче воды через этот канал происходит ее смешивание с разработанной породой (образуется шлам), чем облегчается удаление породы из скважины.

Шарошечное долото (рис. 8.1, в) состоит из корпуса 7 с тремя лапа­ми 8. Конические шарошки 9 насажены на цапфах и удерживаются про­тив смещения штифтами. Внутри корпуса имеется центральный канал для продувки шарошек сжатым воздухом.

Рабочие органы бурового оборудования приводятся в движение специальными механизмами, монтируемыми на базе колесных и гусенич­ных тракторов, на шасси автомобиля либо являются сменным навесным оборудованием экскаватора или крана. Буровое оборудование в комп­лексе с базовым агрегатом (трактором, автомобилем, экскаватором или краном) образует буровую машину или буровую установку. Примене­ние той или иной буровой машины определяется физическими свой­ствами грунта, в котором производится бурение, диаметром и глубиной требуемых скважин и шпуров. На рис. 8.2 приведена схема наиболее мобильной буровой машины, смонтированной на шасси автомобиля.

Бурильная штанга 4 крепится к раме автомобиля / кронштейном 5 и в транспортном положении (на рисунке она показано пунктирной линией) опирается на упор 2. Для перевода штанги в рабочее положе­ние, показанное на рисунке, служит гидроцилиндр 3. Устойчивое положе­ние бурильной штанги фиксируется домкратом 6. В движение бур при­
водится от двигателя автомобиля, а опускается и поднимается с помощью канатного полиспаста с приводом от двух цилиндров.

Процесс бурения в строительстве применяется при выполнении различных работ: для закладки взрывчатых веществ при разрушении старых фундаментов, при инженерных изысканиях, при водоснабжении, устройстве свайных фундаментов. Бурение — это процесс образования цилиндрических полостей в грунте, бетоне, кирпиче вследствие разру­шения породы и извлечения ее из полости. Образованные бурением цилиндрические полости в зависимости от их диаметра подразделяют на шпуры и скважины. Шпур — полость диаметром до 75 мм, а скважина — полость диаметром более 75 мм.

8.1. Способы бурения и область их применения

Породы разрушаются рабочим органом (инструментом), приводи­мым в движение приводами буровых или ручных машин. Разрушенная порода (шлам) из нижней части полости (забоя) удаляется непосред­ственно рабочим органом, продувкой полости сжатым воздухом с про­мывкой водой и отсосом пыли.

Как конструкция рабочего органа, так и метод удаления шлама в значительной мере определяется способом бурения. Различают механи­ческий и физический способы бурения. К механическому относят вра­щательное, ударное и виброударное бурение, а к физическому — терми­ческое и гидравлическое.

Вращательное бурение основано на разрушении породы путем ее резания и истирания резцом рабочего органа (бура), имеющего одно­временно вращательное и поступательное движение вдоль оси скважи­ны. Скважины можно бурить в разных направлениях — вертикальном, горизонтальном и наклонном, что является достоинством способа. Этот способ характеризуется и высокой производительностью, так как про­цесс бурения происходит непрерывно.

Наиболее эффективен вращательный способ при бурении пород ниже средней прочности (<т < 150 МПа), поскольку при бурении более проч­ных пород кромка резца не в состоянии скалывать стружку значитель­ной толщины и разрушает породу истиранием. Резец быстро изнашива­ется, скорость бурения падает, а следовательно, уменьшается и производи­тельность.

Ударное бурение осуществляется подъемом и опусканием тяже­лого инструмента — бурового долота, которое, нанося удары по разраба­
тываемой породе, разрушает ее. После каждого удара долото поворачивает­ся на некоторый угол относительно своей оси, и новые удары постепенно разрушают породу по всему сечению скважины, придавая ей круглую фор­му. Твердые породы при таком способе бурения раскалываются и дробятся, а мягкие — режутся и сминаются. Использование удара позволяет созда­вать большие нагрузки в зоне контакта долота и породы, что способствует разрушению пород различной прочности. Однако при бурении пород ниже средней прочности ударное бурение уступает вращательному, и его целесо­образно применять для пород выше средней прочности (<х > 150 МПа).

Виброударное бурение сочетает ударное и вращательное. Поро­да разрушается вращающимся рабочим органом, одновременно соверша­ющим частые колебания вдоль своей вертикальной оси, чем достигается повышение скорости бурения. Как и ударное, виброударное бурение при­меняется при разработке прочных пород или при производстве работ в зимнее время.

Термическое бурение осуществляется огнеструйными горелками и высокотемпературными газовыми струями, воздействующими со сверх­звуковой скоростью на разрабатываемую породу. Порода при нагрева­нии расширяется и в результате возникновения напряжений растрески­вается и разрушается. Этот способ применяется при разработке проч­ных пород с высокими абразивными свойствами.

Гидравлическое бурение основано на использовании жидкости (воды), подаваемой в забой под давлением. Этот способ используется для бурения скважин в песчаных и глинистых грунтах. При бурении скальных пород этим способом используется энергия тонкой струи воды (0,8-1,0 мм), имеющей сверхзвуковую скорость при давлении около 200 МПа.