Опубликовано: 21 Июнь 2017 05:28:12

Буровые работы

Для закладки зарядов при взрывных работах и для понижения уровня грунтовых вод путем откачки воды с глубинных слоев производится бурение. Буровые скважины для этой цели бывают диаметром от 25 до 300 мм и глубиной от 1,00 до 50 м.

Бурение может производиться вручную или при помощи механизмов.

Ручное бурение является одной из самых трудоемких работ и может иметь место только при незначительных объемах работ или при отсутствии возможности механизировать эти работы.

Ручное бурение может производиться несколькими способами. Так, различают одноручное бурение, когда удары молотком наносятся по буру тем же рабочим, который держит бур; двуручное, в котором участвуют бурильщик и один или два молотобойца. При производстве бурения необходимо бур после каждого удара молота поворачивать на некоторый угол.

В мерзлых грунтах хорошие результаты в последнее время получены при применении паровой иглы, которая состоит из пустотелой железной трубки, соединенной шлангом с паровым котлом (давление около 5 aтm) и имеющей на рабочем конце особые резцы для облегчения проникания трубки в оттаивающий под действием пара грунт. Расход пара составлял в практике строительства канала Москва—Волга около 20 кг/час и скорость проходки — 0,5 м/мин.

Механическое бурение производится специальными механизмами: для бурения мелких скважин применяются перфораторы, для скважин глубокого бурения — станки канатного бурения.

Перфораторы по способу воздействия на породу делятся на две группы: ударного и вращательного действия.

Перфораторы первого рода работают путем частых ударов головки бура о породу и применяются в породах любой прочности.

В цилиндре перфоратора двигается поршень, снабженный ударником, который ударяет в хвост бура. Движение поршня осуществляется попеременным впуском и выпуском сжатого воздуха в цилиндр при помощи особых распределительных устройств.

Перфораторы вращательного действия работают сверлами и применяются в мягких породах.

По виду энергии, применяемой для приведения механизма в действие, различают перфораторы электрические и пневматические.

Пневматические инструменты имеют наиболее значительное распространение в строительстве и на производстве горных работ, несмотря на необходимость установки компрессоров и устройства специальной разводки сжатого воздуха для подачи его к перфораторам.

В СССР перфораторы изготовляются заводом «Пневматика». Характеристика главнейших типов этих перфораторов дана в табл. 37.

В связи с тяжелыми условиями работы буры быстро срабатываются, и время от времени их приходится восстанавливать путем обрубки затупленных головок и новой заправки их. В связи с этим расход стали на 1 пог.м бурения колеблется в пределах от 0,05 до 0,1 г в зависимости от прочности породы.

Для постоянного поддержания буров в надлежащем состоянии и периодической заправки их устраиваются специальные бурозаправочные мастерские. В последнее время в практике бурения начали находить применение буры со сменными головками и буры, наваренные твердыми сплавами. Оба эти мероприятия имеют целью упростить буровое хозяйство, понизить расход стали на бурение и сократить транспортные операции между участком работ и бурозаправочной мастерской, что при больших объемах работ дает значительную экономию средств.

Таблица. 37. Техническая характеристика перфораторов, изготовляемых в СССР.

Для приведения в действие пневматических перфораторов необходима подача сжатого воздуха от компрессоров. Различают стационарные и передвижные компрессорные установки. Последние, имеют применение при необходимости частых перебросок пневматического оборудования на строительных работах.

Передвижные компрессорные установки дают сжатие воздуха в 5—б am и имеют производительность от 2 до 9 м3 воздуха в 1 мин.

Стационарные компрессорные установки по сравнению с передвижными обладают большими мощностями и более экономичны. В качестве силовых установок для приведения в действие компрессоров применяются двигатели внутреннего сгорания и электромоторы.

Сжатый воздух передается от компрессоров к перфораторам по железным трубам диаметром от 30 до 400 мм Характерной особенностью этих трубопроводов является необходимость создания таких разъемных стыков, которые бы обеспечивали наименьшую утечку сжатого воздуха. Для присоединения ответвлений на главном трубопроводе ставятся специальные краны. Перфораторы присоединяются к главным трубопроводам резиновыми шлангами, что дает возможность перемещать перфораторы без перекладки основного трубопровода. Даже при самой тщательной укладке трубопровода не удается избежать утечки сжатого воздуха через стыки и через материал шлангов. Эти потери колеблются в пределах от 8 до 30% от общего количества воздуха, подаваемого трубопроводом. Кроме того потери в трубопроводе возникают вследствие охлаждения в нем сжатого воздуха (также 10—30%). При расчете мощности компрессора необходимо также учитывать потери сжатого воздуха, происходящие в самих перфораторах (вследствие износа их), — около 10% общего количества расходуемого воздуха. Должен быть учтен и дополнительный расход сжатого воздуха на продувание скважин при очистке их — еще около 4% от всего расхода воздуха на бурение.

При работе одновременно несколькими перфораторами нельзя рассчитывать потребность в сжатом воздухе путем простого суммирования, так как фактически не все перфораторы включаются в работу одновременно (часть их обычно оказывается выключенной для смены буров, для передвижки на новую позицию и т. д.). Поэтому при групповой работе перфораторов необходимо вводить в расчет потребности сжатого воздуха некоторый поправочный коэффициент согласно табл. 38.

Таблица. 38.

Пример. В забое работают 10 перфораторов. Каждый перфоратор расходует 2 м3/мин. Потери сжатого воздуха в трубопроводе: в соединениях — 15%; на охлаждение — 20%; потери в перфораторах — 5%; дополнительный расход на продувание скважины сжатым воздухом — 4%.

Находим по таблице поправочный коэффициент: k = 7,3 и определяем потребную производительность компрессорной установки:
Q = 1,15 х 1,20 х 1,05 х 1,04 х 7,3.2 = 22,05 м3/мин = 1 300 м3/час.

Станки глубокого (канатного) бурения применяются для бурения скважин диаметром 100 — 300 мм. Обычная глубина бурения при этом состав¬ляет 75 — 200 м.

Рис. 86. Станок глубокого (канатного) бурения.

Станок (рис. 86) состоит из деревянной или металлической рамы поставленной на колесный ход. На раме А укрепляются двигатель Б и стойки В и Г, которые поддерживают вышку Д (нерабочее положение). На раме смонтирована вся система управления и передачи.

Для работы станка вышка устанавливается в вертикальном положении и через верхний блок перекидывается канат, к которому прикрепляется рабочая ударная штанга с буровым наконечником. Канат может подниматься и опускаться при помощи механизма, изображенного на Puс. 87. и приводимого в движение от электромотора или двигателя внутреннего сгорания.

Puс. 87. Механизм для подъема и опускания каната.

Канат 1 от штанги через верхний блок проходит под подвижным шкивом 2 и, охватывая неподвижный шкив 3, наматывается на подъемный барабан лебедки 6. Шатун 4 соединен с кривошипом 5. При вращении кривошипа шатун вместе со шкивом 2 то опускается в положение, показанное пунктиром, то поднимается в прежнее положение, увлекая за собой и канат 1, вследствие чего штанга с буром то поднимается, то падает, ударяя по породе. Число ударов равно 50 — 60 в 1 мин. Высота подъема штанги при таком способе работы — 0,5 — 0,9 м. Станок обслуживается двумя рабочими. Вращение бура производится вручную. Вес и тип долот выбираются в зависимости от прочности породы. Для удаления из скважины размельченной породы в процессе работы станка в скважину подается время от времени вода, которая смешивается на дне скважины с частицами породы, отделяемой долотом, образуя грязь, периодически удаляемую из скважины желонками.