Строительные машины и оборудование, справочник







Машины термического бурения

Категория:
   Машины для рыхления грунтов


Машины термического бурения

Разрушение горных пород термическим бурением происходит вследствие разности термических напряжений в соседних слоях и значительных напряжений в среде из-за неравномерного расширения отдельных кристаллов в анизотропных породах.

Для интенсивного и непрерывного разрушения породы большое значение имеет способ подвода тепла и его количество в единицу времени. При интенсивном и концентрированном подводе тепла к породе прогревается лишь ее незначительная толщина и ограниченная площадь. Высокая температура при малой теплопроводности породы создает в ней большие напряжения, вызывающие растрескивание поверхностного слоя на мелкие частицы. Поэтому основным требованием к термическому бурению является высокая температура в сочетании с большой скоростью истекающих газов. Важной предпосылкой нормального режима бурения является непрерывное и быстрое удаление отделившихся частиц породы. В противном случае воздушные участки, образующиеся между отколовшимися частицами и поверхностью забоя, будут задерживать прогрев новых слоев породы, а накапливаемое тепло может вызвать плавление породы и замедлить или совсем остановить бурение.

Образование трещин в грунте снижает напряжение сдвига в данном месте забоя, так как каждая из них ограничивает расстояние, на котором возможно появление сдвигающих напряжений. На участках между трещинами происходит отделение более мелких частиц породы — шелушение, и эффективность термического разрушения снижается.

При разрушении некоторых прочных грунтов содержащийся в них кислород выгорает, за счет чего повышается эффективность разрушения.

Скорость термического бурения зависит от скорости рабочих движений термобура (подачи, вращения) и от петрографических особенностей породы. С увеличением скорости подачи термобура скорость бурения сначала растет и, достигнув максимального значения, уменьшается; при этом хрупкое разрушение переходит в плавление. С увеличением частоты вращения термобура до некоторого предела процесс разрушения породы, как правило, улучшается, после чего скорость проходки падает.

Горелки, работающие на смеси распыленного керосина и кислорода, при расходе керосина 150 л/ч и кислорода 220 м3/ч позволяют бурить, например, в криворожских кварцитах скважины диаметррм 200—220 мм со скоростью 8—12 м/ч. Сменная производительность станка достигает 20—35 м. Недостатками бурения с помощью этих горелок являются большой расход кислорода и снижение скорости проходки в трещиноватых породах.

Горелки, работающие на смеси распыленного бензина и воздуха, иногда вдвое эффективнее керосинно-кислородных. Например, на кварцитах Бакальского месторождения эти горелки обеспечили бурение скважин диаметром 200—220 мм со скоростью 14—16 м/ч. Те и другие горелки охлаждаются водой, подаваемой в количестве 300—400 л/ч, или сжатым воздухом, подогретым до температуры 400—500° С, который поступает затем в камеру сгорания, повышая температуру выбрасываемых из сопел газов и увеличивая тепловой поток, создаваемый горелкой.

Еще более мощные тепловые потоки дают горелки, в которых в качестве окислителя используется азотная кислота. Скорость бурения станков с такими горелками достигает 15—25 м/ч при диаметре скважин 300—400 мм.

В горелках с воздушным окислителем (плазменных) тепловой поток образуется за счет нагрева воздуха, продуваемого через газовый разряд. Высокая внутрикамерная температура таких горелок в факеле газов снижается значительно быстрее, чем в горелках с горючим, поэтому требуется весьма точная фиксация расстояния от сопла горелки до забоя скважины.

Термическое разрушение пород производится также методом кислородного копья, сущность которого заключается в том, что по трубке, через которую пропущено несколько струн стальной проволоки, продувается кислород; при нагревании на конце трубки образуется факел горящего в кислороде железа.

К машинам термического бурения относится также и бульдозер с поворотно-взрывным устройством. От обычного он отличается наличием камеры сгорания, которая размещается внизу с тыльной стороны отвальной поверхности. На базовом тракторе дополнительно устанавливается компрессор, топливная и регулирующая аппаратура, обеспечивающая подачу топлива и сжатого воздуха в камеру сгорания, а также воспламенение образующейся горючей смеси бензина (или дизельного топлива) и воздуха с определенной повторяемостью (рис. 51).

Смесь воспламеняется запальной свечой. Процесс, происходящий поел е. воспламенения, подобен работе двигателя внутреннего сгорания. Грунт при этом выполняет функции поршня. Под действием газов высокого давления, проходящих после воспламенения смеси через отверстия в нижней части отвала, грунт отбрасывается от отвальной поверхности вверх и вперед и в меньшей степени — в стороны. Процесс работы камеры сгорания разделяется на 5 фаз.

Рис. 51. Схема работы бульдозера взрывного действия:
а, б, в, г, д — фазы работы; 1 — воздушный канал; 2 — топливопровод; 3 — камера сгорания; 4 — регулировочный клапан; 5 — отвал; 6 — регулировочный шток; 7 — выхлопная -камера; 8 — свеча.

В фазе а по мере удаления из камеры сгорания выхлопных газов низкого давления от предыдущего взрыва выступающая часть отвала внедряется в грунт перед машиной.

В фазе б продолжается внедрение отвала в грунт, а в камеру сгорания через впускной клапан поступает нагретый сжатый воздух; одновременно туда впрыскивается определенное (дозированное) количество топлива, при испарении которого образуется однородная горючая смесь.

В фазе в отвал полностью внедряется в грунт, распределительное устройство замыкает цепь катушки трансформатора зажигания, которая обеспечивает срабатывание запальной свечи и воспламенение смеси.

В фазе г по мере сгорания смеси давление внутри камеры сгорания быстро возрастает, после чего открывается выпускной клапан во взрывную камеру.
В фазе д после сгорания смеси выхлопные газы проходят через клапаны и прорези в отвальном щите и воздействуют на грунт, находящийся над выступающей частью взрывной камеры. После удаления выхлопных газов из камеры сгорания выпускные клапаны закрываются, и процесс повторяется.

Экспериментальная модель такого бульдозера с однокамерным взрывным устройством, созданная в США, испытывалась на разработке траншеи шириной 3,05 м и глубиной 1,52 м в грунтах средней крепости и обеспечила производительность 1500 м3/ч при скорости движения около 3,22 км/ч. При этом производительность обычного тяжелого бульдозера — 500 м3/ч.

С определенными допущениями к бурильным машинам можно отнести машины с винтовыми рабочими органами для разрушения грунтов отрывом, впервые предложенные Д. А. Лозовым. Рабочий орган специальной конструкции погружается в грунт способом завинчивания. Затем к нему прикладывается осевое усилие, направленное вверх нормально к поверхности разработки, в результате чего некоторый объем грунта отрывается от массива и разрушается.

Принципиальное устройство такого рабочего органа показано на рис. 52. На раме 10, навешенной на тягач, установлен механизм вращения штанги. Штанга заканчивается конической винтовой лопастью. Выще находится опорный элемент и шлицевое соединение. Посредством шарнирного устройства штанга соединена с напорным гидроцилиндром. Привод механизма вращения осуществляется от вала отбора мощности тягача. В трансмиссию введен маховик. При вращении винтовой лопасти в грунте возникают усилия, стремящиеся оторвать конусообразный объем грунта от массива. На основе этого принципа разработаны конструкции различных машин на базе тракторов Т-ШОМГП, экскаватора Э-153и т. д.

Рис. 52. Схема навесного обо-рудования с винтовым рабочим органом.

Кабелеукладчик снабжен комплектом сменных рабочих органов, состоящим из двух ножей для прокладки кабеля диаметром до 16 мм на глубину 0,9 м и 1,2 м и одного ножа для прокладки кабеля диаметром 26 мм на глубину 1,2 м. При прокладке кабелей на глубину 0,9 м тяга кабелеуклад-чика КУ-2 обеспечивается одним-двумя тракторами Т-100М.

Для прокладки кабелей сельской связи и радиофикации на глубину 0,8 м применяется легкий одноосный кабелеукладчик ЛКУ-61. Наэтом кабелеукладчике, как и на КУ-2, установлены три металлические катушки, тамбур и подъемный кран с ручной лебедкой.


Читать далее:

Категория: - Машины для рыхления грунтов





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