Строительные машины и оборудование, справочник





Машины для буровых работ

Категория:
   Путевые и дорожные машины


Машины для буровых работ

Буровые машины в строительстве применяют для образования отверстий в грунте, называемых шпурами при диаметре до 80 мм, скважинами при диаметре 250— 300 мм и ямами при диаметре до 2 м. В горном деле в шпуры и скважины закладывают взрывчатые вещества при разрыхлении мерзлых и скальных грунтов. В строительстве шпуры служат в качестве технологических отверстий в бетоне, а скважины — для установки свай, опор дорожных знаков, опор энергомагистралей и линий связи. Ямы больших диаметров предназначены для установки мачт линий электропередач или для установки блоков колодезных облицовок.

Глубина шпуров не превышает 6—8 м, скважин 25— 30 м и ям 4—6 м.

Скважины, образуемые для нужд нефтедобывающей промышленности, имеют глубину 3—5 км, а для геологоразведочных работ — до 11 км. Буровые работы в основном производят механическим способом. В горной промышленности на твердых породах применяют также термический способ бурения. Механическое бурение производится’буровыми станками ударно-канатного, ударно-вращательного и вращательного действия, а также бурильными молотками-перфораторами.



Станок ударно-канатного бурения (рис. 1,а) производит бурение посредством долота, закрепленного в ударной штанге, которая связана с канатным замком. Подъемный канат, огибая верхний блок мачты, балансирный ролик и направляющий блок, навивается на барабан лебедки. При включении барабана рабочий инструмент поднимается из скважины, а в процессе работы постепенно опускается, преодолевая силу затяжки тормоза. Балансирный ролик посредством балансира и шатуна фиксируется в определенном положении. При вращении кривошипа балансирный ролик совершает качательное движение. При движении балансирного ролика вниз долото со штангой поднимается вверх, а при подъеме — штанга падает вниз и внедряет долото в грунт. В процессе работы долото совершает поворотные движения благодаря свойству стального каната раскручиваться под нагрузкой-и скручиваться после снятия нагрузки. Этот эффект каната позволяет долоту наносить удары по грунту со смещением на некоторый угол, что улучшает процесс работы. Грунт из Скважины периодически удаляется желонкой, представляющей собой трубу с обратным клапаном в нижней части. Вследствие низкой производительности станки ударно-канатного бурения применяются редко.

Рис. 1. Станки для буровых работ
а — ударно-канатного действия; б — ударно-вращательного действия

Станок ударно-вращательного действия (см. рис. 1, б) сочетает в себе механизмы, позволяющие рабочему Инструменту одновременно выполнять два движения — ударное и вращательное. Вращательное движение передается от электродвигателя, а ударное — от пневмоударника. Станок предназначен для бурения скважин диаметром 100—105 мм и глубиной до 30 м. В этом станке электродвигатель, пневмоударник, буровые штанги, а также пусковая аппаратура, состоящая из магнитного пускателя и воздушного крана, смонтированы на станине. Станину изготовляют из двух параллельных труб диаметром 50 мм, жестко скрепленных между собой. В нижней части станины расположены регулировочные винты, обеспечивающие установку станка в вертикальной плоскости, а в верхней — укреплен блок ручной лебедки, посредством которой по трубам передвигаются салазки с механизмом вращения. Устойчивое состояние станка обеспечивается противовесом, а правильное направление ударника — хомутом. Электродвигатель вместе с планетарным редуктором обеспечивают частоту вращения ударника в пределах 22—25 об/мин. Электроэнергия к двигателю подается по кабелю; сжатый воздух к пневмоударнику поступает по буровым штангам через сальник, к которому присоединяется гибкий шланг 6 от воздухопровода. Пыль из скважины отводится по стальной трубе обеспыливателя и гофрированной трубе. На выходе пыль увлекается водяной струей и в виде пульпы направляется в водо» сточную канаву.

Ударно-поворотный принцип работы буровых станков используется также в бурильных молотках-перфораторах. Механизм молотка представляет собой цилиндр, внутри которого под действием сжатого воздуха совершает возвратно-поступательное движение поршень со штоком-ударником. При рабочем ходе вниз поршень со штоком наносят удар по рабочему инструменту, а при обратном (холостом) ходе поршень и бур поворачиваются на угол около 20°, что улучшает процесс разрушения породы.

В машинах вращательного действия буровой инструмент разрушает породу в скважине, непрерывно вращаясь с определенным осевым усилием и подачей на забой. Рабочий инструмент этих машин выполнен в виде спиральных сверл, резцов, трехшарошечных долот и т. п. Производительность станков вращательного бурения выше в 2—3 раза по сравнению со станками ударно-поворотного действия и в 5—6 раз по сравнению со станками ударно-канатного бурения. Для нужд строительства широко используются мобильные бурильно-крановые машины, смонтированные на шасси грузовых автомобилей или тракторов,

Бурильная машина, смонтированная на шасси грузового автомобиля, состоит из рабочего оборудования, системы привода и управления. Рабочим органом машины является бур, состоящий из штанги на нижнем конце которой укреплены две или более копающие лопасти с рыхлящим наконечником. Режущие кромки лопастей и наконечника наплавлены износостойкими сплавами. Во время работы одновременно с вращением штанга совершает осевое движение вниз с помощью гидроцилиндра. При подъеме штанги вверх разрыхленный грунт разбрасывается лопастями в стороны. За 3—5 приемов выкапывается яма глубиной 1,5— 1,8 м. Для копания ям различных диаметров машина снабжена сменными копающими лопастями. Движение на штангу от коробки отбора мощности передается посредством карданного вала, промежуточной передачи и редуктора вращения штанги. Управление машиной оператор производит от сиденья посредством рычагов. При передвижках с объекта на объект бур устанавливается в транспортное положение. На машине, кроме основного, имеется вспомогательное крановое оборудование, смонтированное на грузоподъемной мачте с приводом от подъемной лебедки. С помощью кранового оборудования опоры мачт или линий электропередачи устанавливаются в пробуренные скважины.

Кинематическая схема привода рабочего органа мобильной бурильно-крановой машины, смонтированной на базе автомобиля КрАЗ-257, показана на рис. 123,6. В отличие от других рабочее оборудование этой машины установлено на поворотном круге, обеспечивающим вращение на угол 90° в каждую сторону. Круг поворачивается с помощью цепи и двух гидроцилиндров. Подъем и опускание штанги и крюка осуществляются с помощью отдельных канатов 12 двухбарабанной лебедки. Оборудование данной установки позволяет бурить скважины в мерзлом грунте на глубину до 8 м. Штанга с .рабочим инструментом и наконечником вращается от редуктора коробки отбора мощности. На верху штанги имеется вертлюг, обеспечивающий вращательные движения штанги при осевой подаче на грунт. Над редуктором вращения размещен гидропатрон зажима и рабочей подачи штанги. При подаче жидкости в поршневую полость гидроцилиндра шток, выдергиваясь из цилиндра, прижимает к штанге четыре кулачка и создает дополнительное усилие на штангу. При подаче жидкости в штоковую полость кулачки освобождают штангу.

Рис. 2. Бурильно-крановые машины
а — рабочее оборудование на базе грузового автомобиля; б — кинематическая схема привода рабочего оборудования на базе КрАЗ-257

Рис. 3. Станок термического бурения:
а — принципиальная схема; б — конструкция горелки

При бурении зажатая в гидропатроне вращающаяся штанга подается вниз двумя гидроцилиндрами на всю длину их штоков. Затем гидропатрон освобождается от зажима штанги и штоки гидроцилиндров перемещаются вверх в следующую позицию; операция зажима и подачи штанги вниз повторяется.

Станки термического бурения представляют собой самоходные гусеничные установки, рабочим органом которых являются огнеструйные горелки. Установка состоит из горелки, вентилятора, системы питания и подъемной лебедки, обеспечивающей опускание горелки канатом по мере разработки скважины. В процессе работы термобур вращается в муфте с частотой вращения от 2 до 30 об/мин. Термический способ бурения основан на том, что при высокой температуре горные породы разрушаются. В горелку по гибкому шлангу одновременно подается топливо (керосин, бензин) из сосуда, кислород из баллона и вода из бака.

Топливо распыляется форсункой и сгорает в камере сгорания в чистом кислороде, при этом температура повышается до 3500 °С, а давление до 0,8—1 МПа (8—10 кгс/см2). Образовавшиеся в результате сгорания газы вырываются из отверстий сопла со скоростью 1800—2000 м/с и ударяются в забой, разрушая грунт. Температура на поверхности грунта достигает 1500—1800 °С. Вода, подаваемая в рубашку для охлаждения горелки, через радиальные отверстия выходит в скважину и испаряется. Образующаяся парогазовая смесь со скоростью 20—30 м/с выходит из скважины и выносит вместе с собой разрушенную породу. Частицы грунта отводятся от скважины направленным потоком воздуха, создаваемого вентилятором. Такие установки применяются для бурения скважин глубиной 15—20 м, диаметром 0,25—0,3 м. Скорость проходки скважин в твердых грунтах не превышает 2—11 м/ч.

В транспортном стоительстве буровые машины применяются при устройстве артезианских скважин водоснабжения, добыче каменных материалов в карьерах, сооружении железнодорожного пути и выполнении других работ. Преимущественно используются машины с механическим воздействием на разрушаемую горную породу — вращательного, ударно-вращательного и ударно-канатного действия.

Читать далее:

Категория: - Путевые и дорожные машины

Главная → Справочник → Статьи → Форум



Разделы

Строительные машины и оборудование
Для специальных земляных работ
Дорожно-строительные машины
Строительное оборудование
Асфальтоукладчики и катки
Большегрузные машины
Строительные машины, часть 2,
Дорожные машины, часть 2
Ремонтные машины
Ковшовые машины
Автогрейдеры
Экскаваторы
Бульдозеры
Скреперы
Грейдеры Эксплуатация строительных машин
Эксплуатация средств механизации
Эксплуатация погрузочных машин
Эксплуатация паровых машин
Эксплуатация экскаваторов
Эксплуатация подъемников
Эксплуатация кранов перегружателей
Эксплуатация кузовов машин
Крановщикам и стропальщикам
Ремонт строительных машин
Ремонт дорожных машин
Ремонт лесозаготовительных машин
Ремонт автомобилей КАмаЗ
Техническое обслуживание автомобилей
Очистка автомобилей при ремонте
Материалы и шины