Этот способ бурения вертикальных и наклонных скважин применяется на карьерах небольшой и средней производственной мощности в основном при разработке крупноблочных трудновзрываемых пород. Простота конструкции и обслуживания, небольшая масса и высокая маневренность создают предпосылки для широкого применения буровых станков с погружными пневмоударниками на открытых горных работах.
Техническая характеристика станков с погружными пневмоударниками для бурения скважин диаметром 105—125 мм и глубиной 22 м, приведена ниже. Для этих станков используются следующие типы пневмоударников: М-1900УК» П-105 и ГЫ25. Известны зарубежные станки для бурения погружными пневмоударниками скважин диаметром до 850 мм.
 |
Все станки самоходные на пневмоколесном и гусеничном ходу.
Государственным стандартом установлены три типоразмера станков пневмоударного бурения: СБУ-125, СБУ-160 и СБУ-200. Станки СБУ-160 и СБУ-200 должны иметь собственную компрессорную установку, а подача сжатого воздуха к станку СБУ-125 предусмотрена от передвижного компрессора. Для обеспечения нормальных санитарно-гигиенических условий труда пневмоударники на станках работают на воздушно-водяной смеси или для очистки запыленного воздуха на станках устанавливаются тканевые рукавные фильтры.
Буровой станок 1СБУ-125, разработанный НИПИгормашем, представляет собой самоходную установку на гусеничном ходу с кабиной для бурильщика (рис. 2.10). Сменная производитель-
ность станка в породах с f = 10-12 достигает 26 м. В качестве рабочего органа станков применяются погружные пневмоударники с бесклапанным (рис. 2.11) и клапанным (рис, 2.12) воздухораспределением. Техническая характеристика погружных пневмоударников приведена в табл. 2.2.
Поршень-ударник в пневмоударнике совершает поступательно-возвратные движения под действием давления сжатой воздушно-водяной смеси и наносит удары по хвостовику долота с частотой 1500 ударов в минуту и более.
В качестве породоразрушающего инструмента при пневмоударном бурении применяют долота трехперые с опережающим лезвием и крестовые (рис. 2.13, а), армированные стандартными пластинками твердого сплава ВК-ПВ, ВК-15.
В настоящее время в СССР и за рубежом создаются погружные пневмоударники с тяжелыми и длинными поршнями-ударниками с частотой до 1000 ударов в минуту с большой энергией единичного удара (15—25 Дж на 1 см диаметра долота). Эти пневмоударники эффективно бурят породы при использовании долот, армированных цилиндрическими вставками твердого сплава со сферической рабочей поверхностью (рис. 2.13, б), которые выдерживают повышенные энергии единичного удара. Создаются за рубежом и в СССР погружные пневмоударники, работающие на повышенном давлении сжатого воздуха до 1,8 МПа. При этом используются дополнительные компрессоры, повышающие давление воздуха от 0,5 до 1,8 МПа. Экспериментальные работы показали, что при этом наблюдается пропорциональный давлению воздуха рост чистой скорости бурения. Применение таких станков и пневмоударников будет эффективно при высококачественном буровом инструменте.
Механизм и закономерности разрушения породы при бурении погружными пневмоударниками те же, что и при работе бурильных молотков, но имеют некоторые отличия в связи с особенностями их конструкции. В связи с тем, что энергия удара пневмоударника на единицу длины лезвия в среднем в 2 раза ниже, чем у бурильного молотка, объем разрушения также существенно ниже, поэтому долота пневмоударников больше изнашиваются на единицу длины пробуренной скважины. Для увеличения энергии удара на лезвие и, следовательно, скорости бурения, разница между диаметрами цилиндра и долота пневмоударника должна быть минимальной. Геометрические размеры поршня-ударника и долота выбираются примерно одинаковой длины, а форма — по возможности цилиндрической с плавными переходами, что обеспечивает большую эффективность разрушения породы.
С увеличением осевого усилия улучшаются условия передачи энергии и эффективность разрушения породы. Большие осевые усилия в то же время приводят к увеличению абразивного износа лезвий.
Кроме того, с увеличением осевого усилия возрастают сила трения долота о породу и потери энергии удара в шпоночном узле соединения долота с цилиндром пневмоударника. Поэтому изменение скорости бурения с увеличением осевого усилия для пневмоударников со шпоночным соединением долота имеет максимум.
В пневмоударниках со шлицевыми соединениями долота, а также с круглыми шпонками такого уменьшения скорости бурения при увеличении осевого усилия не наблюдается. Рекомендуется с увеличением коэффициента крепости пород с 4 до 16 для погружных пневмоударников типа М-32К и М-48 увеличивать
осевое усилие рос с 1 до 4 кН, частоту вращения я снижать со 120 до 45 мин -1, а давление воздуха р увеличивать с 0,4 до 0,7 МПа (рис. 2.14).
