Бурильные установки

В состав переносной бурильной установки входят перфоратор и один из следующих механизмов: пневмоподдержка, распорная колонка, податчик.

Пневмоподдержка может быть изготовлена в механических мастерских рудника с параметрами:

- ход поршня — 800, 1000, 1300 мм;

- подъемное усилие — 1500±100 Н;

- масса — 17, 20, 22 кг.

Суммарный ресурс поддержек должен быть не менее 1500 ч. Конструкция поддержки должна обеспечивать работу при давлении воздуха 0,4—0,7 МПа и при установке ее под углом к оси перфоратора от 0 до 65° и не должна допускать самопроизвольного включения и отключения.

Распорные колонки предназначены для установки на них колонковых перфораторов. Винтовая распорная колонка изготавливается в виде трубы, у которой с одной стороны имеется неподвижная шарнирно закрепленная пята, с другой — выдвижная винтовая пята, благодаря которым раскрепляется колонка в горной выработке (забое).

Податчики предназначаются для возвратно-поступательного перемещения перфораторов и создания осевого усилия на забой.

К самоходным бурильным установкам, применяемым для бурения шпуров диаметром 36—42 мм и глубиной до 4,5 м, относятся установки СБКН-2м, СБКН-2п, БК-2Д, БК-ЗД, СБУ-2М и СБУ-2К. Они выпускаются на гусеничном, колесно-рельсовом и пневмоколесном ходу. Оснащаются бурильными машинами (перфораторами) ПК-50, ПК-60, ПК-75, а также гидравлическими бурильными машинами.

Перфораторы данного типа — мощные машины, требующие для производительной работы больших усилий подачи на забой, что обеспечивается применением мощных податчиков.

Государственным стандартом предусмотрено шесть типоразмеров перфораторов серии ПК: ПК-50, ПК-60, ПК-75, ПК-120, ПК-150 и ПК-175. Цифры в условном обозначении перфораторов ПК характеризуют их допустимую массу.

Машины ПК-60 и ПК-75 по ряду показателей превосходят технический уровень лучших зарубежных аналогов. Основное их преимущество — возможность получения высоких скоростей бурения за счет развиваемой ударной мощности.

Конструкция станков для бурения скважин должна обеспечивать: надежное закрепление станка по направлению бурения; подачу бурового инструмента на забой с регулируемым усилием; удержание става буровых штанг при разработке; вписание в минимальные размеры горных выработок.

Наибольшее распространение из выпускаемых буровых станков с погружными пневмоударниками для подземных работ получили полуавтоматические агрегаты HKP-100M, соответствующие типоразмеру БП.100Н по стандарту. Заводом горнорудного оборудования «Коммунист» (г. Кривой Рог) проведена модернизация станков типа HKP-100М, и в настоящее время они выпускаются следующих модификаций: НКР100МА, HKP100MBА, НКР100МПА и НКР100МПВА.

Работа буровых станков с погружными пневмоударниками основана на принципе ударно-вращательного бурения, при котором ударный механизм расположен непосредственно в скважине, а его вращение и подача энергоносителя осуществляются специальным станком через став штанг.

Буровой станок НКР100М (рис. 6.4) является несамоходным и для транспортирования по горным выработкам имеет салазки 10 с роликом.

Установка станка на рабочем месте и закрепление его в направлении бурения осуществляется при помощи одной или двух стоечных колонок 4, большинство деталей которых унифицировано.

Для подъема станка и изменения высоты его закрепления на колонке используется ручная лебедка 3, входящая в комплект оборудования станка.

Основными узлами станка являются редуктор 11 с пневмозахватом, подающий патрон 1 и податчик 5. Привод станка осуществляется электро- или пневмодвигателем 9, который крепится к редуктору.

Разрушение горных пород производится пневмоударником 8, который крепится к ставу буровых штанг 7, проходящих через пневмозахваты редуктора 11 и подающего патрона 1.

Буровые штанги 7 изготавливают из труб, снабженных специальной конической резьбой, обеспечивающей быстрое и надежное их соединение и разборку. Штанги являются также трубопроводом для подвода к пневмоударнику 8 воздушно-водяной смеси.

Подающий патрон представляет собой подвижной одноступенчатый редуктор с пневмозажимом и служит для подачи и вращения бурового инструмента. Патрон перемешается по двум цилиндрическим направляющим с помощью пневмоподатчиков 5, количество которых зависит от глубины бурения. Буровые станки НКР100МА и НКР100МПА оборудованы двумя податчиками, а станки НКР100МВА и НКР100МПВА имеют по четыре пневматических податчика.

Все операции по подаче и извлечению става штанг при работе станка осуществляются автоматически путем последовательных перехватов зажимных устройств подающего патрона и редуктора с пневмозахватом. Автоматизация перехватов обеспечивается специальной системой воздухораспределения, содержащей пульт управления с золотниками и концевыми клапанами прямого и обратного хода.

Управление работой станка осуществляется с общего пульта управления 2, расположенного с правой стороны станка. Пусковой кран имеет три положения. В среднем положении кран закрыт и цилиндры пневматического податчика соединяются с атмосферой только при нажатии на концевые клапаны. В этом режиме станок работает автоматически. Поворачивая пусковой кран, можно автоматически перебрасывать золотники и дублировать работу концевых клапанов, перехватывая буровой став при любом промежуточном положении подающего патрона.

При бурении нисходящих скважин, когда вес става штанг превышает оптимальное усилие подачи на пневмоударник, податчики включаются в режим «бурение с противодавлением» и создают усилия, противоположные направлению движения штанг.

Ручной режим работы станка позволяет раздельно управлять двигателем 9, податчиками 5, пневмоударником 8 и шламоотводом 6.

Пылеподавление обеспечивается устройством для приготовления воздушно-водяной смеси и шламоотводом.

Основным рабочим органом бурового станка HKP является пневмоударник. Он представляет собой бесклапанную машину ударного действия. Во время работы находится в буримой скважине. Пневмоударник проще перфоратора, имеет значительно меньше деталей. Работает на воздушно-водяной смеси, потенциальная энергия которой в пневмоударнике преобразуется в кинетическую энергию поршня и затем в виде ударных импульсов передается через коронку на забой для разрушения породы.

Пневмоударники делятся на два типа: ПП — для подземных горных работ (энергоноситель — воздушно-водяная смесь или сжатый воздух); П — для открытых горных работ (энергоноситель — сжатый воздух).

Воздушно-водяная смесь приготовляется в самом станке. С помощью эжектора в струю сжатого воздуха подается в распыленном состоянии вода. Образующаяся воздушно-водяная смесь по ставу штанг подается в пневмоударник, а затем после выхлопа орошает забой скважины и выносит из нее буровой шлам.

В качестве главных параметров, входящих в условное обозначение пневмоударника, приняты диаметр буримой скважины (мм) и ударная мощность (кВт).

Заводами горного машиностроения серийно выпускаются погружные пневмоударники М-48, М-29Т, П1-75, П-125, М-32К и др. Наибольшее распространение получил пневмоударник П1-75 Старооскольского механического завода, который применяется в станках типа НКР100МА.

Основным рабочим органом пневмоударника (рис. 6.5) является поршень 3, который кроме нанесения ударов по коронке 6 выполняет функции воздухораспределителя. С одной стороны цилиндра 2 устанавливается переходник 1, который имеет специальную резьбу для соединения с буровой штангой, а с другой — головка 5. Коронка вставляется в головку 5 и фиксируется от выпадения шпонкой 4.

У пневмоударника П1-75 увеличен объем передней и полости по сравнению с задней, что резко снижает противодавление на поршень при рабочем ходе и обеспечивает большой запас кинетической энергии при обратном ходе. На половине обратного хода происходит впуск сжатого воздуха в заднюю полость цилиндра. При подходе поршня к крайнему положению в задней полости образуется воздушный буфер, давление в котором повышается до 0,8—1 МПа. Это обеспечивает значительное ускорение поршня при прямом ходе и увеличивает энергию удара по коронке.

Для предохранения пневмоударника от холостых ударов, когда коронка не прижата к забою, предусмотрена блокировка. Поршень перемещает коронку вперед, и она выходит из головки 5 в крайнее переднее положение на длину паза под шпонку. Когда поршень останавливается в крайнем переднем положении, воздушно-водяная смесь, непрерывно поступая в заднюю полость цилиндра, выходит через выхлопные окна в скважину и производит ее очистку. Этим приемом пользуются для периодической энергичной продувки скважины, особенно при бурении нисходящих скважин.

Буровые камеры для станков типа HKP100MA должны быть высотой не менее 2 м при бурении горизонтальных скважин, 3—3,5 м — при бурении восходящих (нисходящих) скважин при ширине соответственно 3—3,5 и 2—2,5 м.

Организация работ по бурению скважин станками типа HKP100МА следующая.

В соответствии с паспортом буровзрывных работ маркшейдер определяет в забое места устьев скважин и основную линию для отсчета углов в горизонтальной плоскости.

Углы в вертикальной плоскости устанавливаются бурильщиком с помощью угломера по заданным величинам.

Для уменьшения отклонения скважин от проектного направления распорная колонка станка должна точно устанавливаться вертикально в обеих взаимно перпендикулярных плоскостях с помощью отвеса и горного компаса. Разрабатываются также и технические средства повышения точности бурения.

Два человека обслуживают обычно два или три станка и лишь в виде исключения — один станок, если этот станок расположен в удаленном забое.