работа на буровом станке свб-2м, машинист буровой установки. буровой станок свб-2м. Учебное пособие для машинистов бурового станка свб 2М

• Название: Учебное пособие для машинистов бурового станка свб 2М
• Анкор: работа на буровом станке свб-2м, машинист буровой установки
• Дата: 23.01.2020
• Размер: 7.61 Mb.
• Имя файла: буровой станок свб-2м.docx
• Тип: Учебное пособие; #105456
• страница: 20 из 30

1.7 Технологическая характеристика и режим термического бурения

Термическое бурение скважин осуществляется самоходными огнеструйными буровыми станками, имеющими вращающийся термобур с горелкой. Вращением термобура достигается периодическое нагревание всей площади забоя скважины.

Разрушение породы при огневом бурении происходит в результате действия напряжений, обусловленных резким перепадом температур в различных слоях породы, а также в результате механического воздействия высокоскоростных газовых струй, фазовых изменений минералов, составляющих породу. Так, кварц при температуре около 500 градусов переходит в другие кристаллические модификации со значительным изменением объема. При этом с поверхности отслаиваются чешуйки породы, которые подхватываются потоком раскаленных газов и выносятся из скважины.

Высокотемпературные огневые газовые струи образуются в небольшой по объему камере огнеструйной горелки в результате сжигания высококалорийного топлива и газообразного окислителя (керосин, бензин, дизельное топливо - сжатый воздух, кислород). Продукты сгорания через сопло горелки истекают со сверхзвуковой скоростью и направляются на забой. Охлаждение горелки осуществляется водой.

Горелки бывают одно-(сжатый воздух), двух- и трехсопловые (кислород). Для бурения скважин диаметром 220-250 мм применяется станок СБТМ-20.

Основные технологические операции термического бурения:

       зажигание горелки;

       собственно бурение, заключающееся в подаче вращающегося термобура на забой скважины;

       расширение при бурении нижней части скважины (при создании котловой полости) или по всей длине заряжаемой ее части;

       очистка скважины.

При термическом бурении хорошо разрушается ограниченное количество пород, в основном кварцесодержащих. Поэтому его самостоятельное применение неэффективно. При термическом расширении зарядной части скважины, ранее пробуренной шарошечным или другим механическим способом, скорость терморазрушения породы возрастает в 5-10 раз и таким образом, увеличивается число терморазрушаемых пород.

Для расширения скважин до 300-350 мм применяют те же горелки, что и для бурения, а до 400-500 мм - специальные расширители.

Для расширения скважины после достижения проектной глубины опускается до нужной отметки термобур, где он фиксируется в течении 3-5 мин для формирования вруба, а затем начинают передвигать вверх в процессе расширения. После расширения термобур опускают вниз для очистки скважины. Время очистки 10-15 мин.

Термическое бурение шпуров глубиной 1-1.5 м и диаметром 50-60 мм производится ручными термобурами. Горючее - бензин, окислитель - сжатый воздух, подаваемый под давлением 0.5-0.6 МПа от передвижного компрессора. Горелки малого диаметра также используются для термического разрушения негабаритов, резания каменных блоков и обработки их поверхности.

Режим термического бурения характеризуется:

       температурой газового потока;

       скоростью газового потока.

Регулируется режим бурения частотой вращения и скоростью подачи на забой термобура. Тепловые потоки, создаваемые горелками, достигают 700-1200 КДж/м² в сек, скорость 1600-2000 м/с, температура 3200 градусов (кислород) и 1800-2000 градусов (сжатый воздух).

Оптимальный режим терморазрушения характеризуется минимальными затратами энергии при высокой скорости бурения, что соответствует разрушению пород путем “шелушения”. Оптимальная частота вращения термобура при различных свойствах горных пород составляет 15-30 об/мин.

Предотвратить плавление породы возможно посредством прерывистого ее нагревания при периодическом действии на забой горелки с эксцентрическим расположением вращающейся горелки и выбором оптимального расстояния горелки от забоя (если меньше оптимального - плавление породы, больше - резкое падение скорости бурения и увеличение диаметра скважины).

Техническая скорость бурения для пород 2-го класса по термобуримости (термобуримые породы) составляет (м/ч):

(1.7)

где  q - удельный тепловой поток, поступающий из горелки на породу Дж/(м² .сек);

при использовании: кислорода q = (5-5.7).10⁶ Дж/(м2.сек); воздуха q=(2.8-4.65).10⁶ Дж/(м2.сек). 

1.8. Станки и инструмент комбинированного бурения

Создание комбинированных буровых станков вызвано необходимостью значительного повышения скорости бурения при сложноструктурных вскрышных породах с переслаиванием слабых, вязких и крепких пород. В этих условиях узкоспециализированные буровые станки (шнековые или шарошечные) не обеспечивают высоких показателей. Такие условия особенно характерны для угольных разрезов.

К настоящему времени разработаны станки комбинированного бурения 2СБР-125 и СБШК-200, которые рассчитаны на применение различных типов бурового инструмента и способов очистки скважин.

Буровой станок 2СБР-125 предназначен для направленного бурения скважин на угольных разрезах, карьерах нерудных ископаемых и в строительстве.

Бурение может осуществляться:

       режущим инструментом со шнековой и воздушношнековой выдачей буровой мелочи по углю и породам с σ_сж < 60 МПа;

       шарошечными долотами с продувкой скважин воздухом в породах с прочностью до 100 МПа;

       режуще-ударным инструментом с продувкой в породах с σ_сж от 60 до 120 МПа.

Станок гидрофицирован, оборудован компрессорной станцией и системой пылеулавливания с трехступенчатой очисткой. Основные и вспомогательные процессы полностью механизированы. Штанги имеют замковое (безрезьбовое) соединение. Гидравлические приводы вращателя и механизма подачи обеспечивают плавное регулирование и выбор рациональных режимов бурения в различных горно-геологических условиях. Механизация операций по сборке и разборке бурового става обеспечивает возможность обслуживания станка одним машинистом.

Буровой станок СБШК-200 (опытный образец) предназначен для бурения вертикальных и наклонных скважин при отработке сложноструктурных вскрышных уступов:

       режущими долотами диаметром 214 мм;

       шарошечными долотами диаметром 190 мм;

       режуще-ударным инструментом диаметром 216 мм.

В зависимости от свойств пород и вида бурового инструмента используются шнековый, пневматический и пневмошнековый способы удаления буровой мелочи из скважины.

Особенностью станка является наличие гидравлических приводов хода, вращателя и механизмов подачи и спускоподъемных операций, что обеспечивает плавное управление рабочими режимами, уменьшение размеров и масс механизмов, снижение динамических нагрузок и вибраций.

1.9 Вспомогательные работы при бурении

Процесс бурения связан с выполнением ряда вспомогательных работ:

       подготовка рабочих мест буровых станков (площадок уступов);

       подготовка самих станков и вспомогательного оборудования к бурению скважин;

       бесперебойное обеспечение станков электроэнергией, материалами, буровым инструментом;

       учет и обеспечение сохранности пробуренных скважин;

       перегоны станков;

       ремонт станков;

       наращивание и перестройка линий электропередач;

       перемещение силового кабеля.

Подготовка площадок уступов к бурению заключается в:

       освобождении их от оборудования (перенос транспортных коммуникаций, линий электропередач, трансформаторных подстанций и др.);

       планировке и очистке от снега (выравнивании навалов породы, засыпке углублений, ликвидации возвышений);

       устройстве дорог для перемещения станков.

Эти работы выполняются с применением бульдозеров и вспомогательного бурового оборудования (бурильных молотков, пневмоударных станков).

После подготовки площадок уступов к бурению производят:

       маркшейдерскую съемку подготовленных площадок;

       вынос проектных отметок расположения скважин на местность;

       подвод энергии (сжатого воздуха, воды);

       перемещение станков на обуриваемый блок уступа;

       подключение станков к трансформаторным подстанциям;

       подготовка станков к работе (подъем мачт, подключение воздушных магистралей, замена бурового инструмента и др.).

Буровой инструмент, материалы и запасные части доставляют на железнодорожных платформах или автомашинах, оборудованных кранами. При концентрации на небольшой площади нескольких буровых станков целесообразно оборудовать простейшие передвижные мастерские, служащие также для хранения инструмента, смазочных материалов и мелких запчастей, для обогрева и отдыха рабочих.

При вынесении проекта обуривания на местность у точек расположения скважин проставляются их номера и проектная глубина. Фактическую глубину скважины определяет машинист станка и выборочно - горный мастер. Дополнительный контроль выполняют взрывники перед зарядкой скважин. Допустимые отклонения параметров сетки и глубины скважин составляют не более 0.3 м.

Длительность сохранения скважин ограничена. Со временем уменьшается их фактическая их глубина из-за обрушения стенок скважин, снежных заносов, наездов автомашин и бульдозеров, сотрясения и др.

Особенно интенсивно обрушение стенок наклонных скважин. В среднетрещиноватых породах оно происходит в первые 5-10 дней, а в сильнотрещиноватых породах нарастает со временем. Особенно опасно оплывание скважин в вечно мерзлых глинистых породах в летний период.

Время повторного разбуривания поврежденных скважин достигает 5-6% календарного времени работы буровых станков.

Для уменьшения объема повторного бурения необходимо максимально сокращать переходящий остаток не взорванных скважин.

В зимний период в устьях скважин могут возникать ледяные и снежные пробки глубиной до 2-3 м, поэтому необходимо плотно закрывать устья скважин. Для удобства отыскания скважин в период снежных заносов необходимо выставлять сигнальные вешки.

 Производительность буровых станков

При работе станков, помимо собственно бурения, производятся также вспомогательные операции:

       опускание и подъем бурового става;

       наращивание и разборка бурового става;

       очистка скважины;

       замена бурового инструмента;

       перемещение станка между скважинами и установка его;

       перенос кабеля и др.

Время, затрачиваемое на выполнение этих операций, зависит от:

       вида бурения;

       кинематической схемы станка;

       длины штанг;

       уровня механизации наращивания и разборки бурового става и смены коронок (долот);

       расстояния между скважинами;

       и других факторов.

С достаточной точностью суммарное удельное время выполнения основных (бурение) и всех вспомогательных операций, приходящееся на 1 м пробуренной скважины, можно считать постоянным для принятой модели бурового станка при определенном показателе трудности бурения породы П_б. В этом случае сменная производительность бурового станка (м/смену) без учета внеплановых простоев определится по формуле:

(1.8)

где Т_s, Т_pz и Т_p - продолжительность соответственно смены, подготовительно-заключительных операций и регламентированных перерывов в смене, ч, Т_pz + Т_p = 0.5...1.0 ч;

t_о и t_v - соответственно основное и вспомогательное время на бурение 1 м скважины, ч;

(1.9)

V_b - техническая скорость бурения скважины, определяемая конкретно для каждого вида бурения и модели станка.

Вспомогательное время t_v устанавливается путем измерения продолжительности всех вспомогательных операций при бурении скважины определенным станком. В приближенных расчетах оно может приниматься по материалам технического нормирования:

       шнековое бурение - при П_б = 1-5 t_v = 1.5-4.5 мин;

       шарошечное бурение - t_v = 2-4 мин;

       пневмоударное бурение - при П_б = 6-25 t_v = 4-8 мин.

Чистое время работы станка в течение смены Т_R (ч)

(1.10)

где    n - число скважин, пробуренных за смену;

L_i - глубина i-й скважины, м.

Продолжительность смены (ч)

Тs > ТR + Тpz + Тр, Тs - (ТR + Тpz + Тр) = Тps ,

(1.11)

где    Т_ps - общее время внутрисменных простоев бурового станка, ч.

Практически Т_ps = (0.15-0.23)Т_s, то есть ежесменные простои каждого станка достигают 0.9-1.3 часа.

Причины простоев:

       аварийные остановки и ремонты (до 35%);

       внеплановые отключения электроэнергии;

       сверхнормативные затраты времени на технологические операции.

Длительность простоев зависит от:

       совершенства конструкции;

       кинематической схемы станка;

       степени соответствия комплектующего оборудования условиям эксплуатации;

       уровня трудовой дисциплины и квалификации персонала;

       организации самого процесса бурения.

Кроме внутрисменных имеются еще целосменные простои буровых станков. Причинами этих в основном организационных простоев (до 15-20% общего годового фонда времени) являются:

       плановые и внеплановые ремонты и перегоны станков;

       отсутствие экипажей;

       перерывы при взрывных работах;

       отсутствие фронта работы и др.

Таким образом, в целом потери рабочего времени составляют до 35%. С учетом различных вспомогательных работ коэффициент производительного использования буровых станков на карьерах составляет от 0.35 до 0.60.