Шнековое бурение

Технология шнекового бурения состоит в образовании взрывных скважин коронками режущего типа (резцами) (рис 3.3) под воздействием усилия подачи рабочего инструмента на забой скважины и вращения бурового става.

Рисунок 3.3 - Породоразрушающий инструмент для шнекового бурения:
а — спиральное лолото для рыхлых пород; б — долото для плотных пород;
в — долото для слабых скальных пород (угля);

Передача резцу крутящего момента и усилия подачи, а также удаления буровой мелочи из забоя обеспечивается шнековыми штангами с ребордами винтовой формы (рис. 3.4).

Рисунок 3.4 - Буровые шнеки

Основными технологическими операциями шнекового бурения скважины являются:

• собственно бурение;
• наращивание и разборка бурового става, состоящего из отдельных штанг.

Усилие подачи на резец осуществляется как под действием массы вращателя и бурового става (станок СБР-125), так и принудительно (СБР-160). Передвижение станка - шагающее устройство (СБР-125) или гусеничный ход.

Штанга представляет металлическую трубу, на которую по винтовой линии наварены металлические полосы, образующие шнек. Стойкость штанг составляет 1000-4000 м. Для лучшей очистки скважин от буровой мелочи по центральной трубе может подаваться сжатый воздух, что обеспечивает шнеко-пневматическую очистку.

Режим шнекового бурения характеризуется:

• усилиями подачи;
• частотой вращения бурового инструмента;
• эффективностью удаления продуктов разрушения.
• 

Зависимость между скоростью бурения V_б и усилием подачи Р_о характеризуется зонами (рис. 3.5):

• 1 - истирания;
• 2 - переходная;
• 3 - объемного разрушения;
• 4 - падения скорости.

Для пород различной буримости зависимость V_б = f(Р_о) в зоне объемного разрушения остается линейной, изменяется только угол α.

Рисунок 3.5 - Зависимость V_б = f(Р_о)

Скорость бурения зависит от частоты вращения n бурового става (рис. 3.6). Кроме того от частоты вращения бурового става зависит эффективность удаления буровой мелочи, необходимо превышение критической частоты вращения, которая составляет 60-70 об/мин.

Рисунок 3.6 - Зависимость скорости бурения от частоты вращения n бурового става

Частота вращения и усилие подачи ограничиваются в трещиноватых полускальных породах прочностью резцов, а в плотных породах - необходимостью удаления продуктов разрушения из скважины. Предельно допустимая частота вращения по интенсивности износа бурового инструмента и транспортирования буровой мелочи из скважины составляет 220...250 об/мин. У выпускаемых станков шнекового бурения частота вращения бурового става изменяется от 80 до 248 об/мин.

Техническая скорость шнекового бурения (м/ч) приближенно может быть определена по формуле:

,

3.1

где Р_о - усилие подачи, кН;
n - частота вращения бурового става, об/с;
d - диаметр резца, м;
П_б - показатель трудности бурения породы.

Бурение скважин режущими долотами получило широкое распространение на разрезах как на угольных, так и на вскрышных уступах. Так станки вращательного бурения СВБ-2М и СБР-160, рассчитанные на бурение скважин диаметром 160 мм, составляют около 60% от общего числа станков.

Таблица 3.2 - Техническая характеристика СВБ-2М и СБР-160