Разрушение горных пород , инструменты для разрушения породы

3 — верхняя букса. 4 — буровой снаряд; 5 — поршень-ударник; 6 — нижняя букса; 7 — шарошки; 8 — лапы шарошки; 9 — инструмент дня ударно-вращательного бурения; 10 — наконечник инструмента; 11 — стенка общей скважины; 12 — стенка передовой скважиныЭтот снаряд имеет:три (иногда четыре) шарошки, разрушающих периферийную часть забоя;инструмент для ударно-вращательного способа бурения передовой скважины в центральной части забоя и выступающий из снаряда, опережая шарошки на 25...30 см;модернизированный специальный погружной пневмоударник (рис. 1.1).Таким образом, периферийная часть забоя разрушается шарошками при нагрузках Р0с, Л/кр, а его центральная часть (20...30 % от всей его площади) — буровым инструментом в режиме ударно-вращательного бурения при нагрузкахАуд,Проведены исследования этого способа бурения в лабораторных и натурных условиях при бурении скважин диаметром 300 мм. Получены весьма положительные результаты по скорости бурения и стойкости бурового снаряда.Однако по ряду объективных и субъективных обстоятельств завершающая стадия работ по внедрению этого способа бурения взрывных скважин на карьерах не проведена, хотя этот способ имеет хорошую перспективу, поскольку при применении этого способа возможно при обычных условиях существенно увеличить энергию удара для бурения передовой скважины. Для реализации этого способа необходимо установить рациональные значения всех режимных параметров при бурении скважин в породах разной крепости, т. е. согласовать для конкретной конструкции бурового снаряда процессы разрушения пород шарошками и инструментом ударно-вращательного бурения.Режуще-шарошечный способ. Используется серийный буровой станок типа СБШ-200 или СБШ-250. Изготавливаются специальные долота, имеющие две обычные шарошки, а между ними—два лезвия (пера), армированные твердосплавными зубьями. На долото действуют нагрузки Р0с,Мщ, и п. Разрушение пород в этом случае осуществляется:шарошками путем вдавливания, внедрения зубьев в породу на забое скважины;резцами путем скалывания выступов и «реек» породы на забое скважины.Очистка скважин от шлама осуществляется продувкой их воздухомЭтот способ вышел из стадии лабораторных исследований и опробован в натурных условиях на карьерах при бурении взрывных скважин в породах крепостью. Получены весьма положительные результаты по увеличению скорости бурения до двух раз, особенно в начальный период работы долота. Однако для этого типа долот не установлены рациональные параметры размещения зубьев для обоих видов разрушения пород. Причем для использованных конструкций долот оказалось, что их зубья, осуществляющие скол породы, довольно быстро затупляются и перестают оказывать положительный эффект задолго до выхода из строя шарошек.Поэтому создание долот такого типа с равностойким вооружением и установление значений соответствующих рациональных режимных параметров представляют несомненный практический интерес.Термошарошечный способ. Использовались станки комбинированного бурения СБШ-250К. Изготовлялись специальные шарошечные долота с разным расположением шарошек и горелок на долоте. Наилучшие результаты были получены при бурении только очень крепких окварцованных пород с симметричным размещением на долоте двух шарошек и двух горелок. Струи раскаленных газов последних направлялись в угловую зону скважин. Однако в этом, наилучшем, варианте себестоимость бурения была существенно больше, чем при чисто шарошечном бурении со всеми отрицательными эффектами, присущими огневому способу бурения.Термоударный способ. Выполнены лабораторные и стендовые исследования специальным станком и специальным буровым снарядом. На последнем, кроме твердосплавных зубьев, размещались еще и горелки. Так что зубья разрушали нагретую и частично растрескавшуюся породу со значительными сжимающими нагрузками в поверхностном слое породы. Принципиально предполагалось применить этот способ для бурения скважин в очень крепких окварцованных породах. Однако лабораторные и стендовые испытания положительных результатов не показали, поэтому этот способ дальше апробирования в стендовых условиях развития не получил как бесперспективный.Ударно-вращательный способ бурения взрывных скважин с ударным нагружением только бурового инструмента осуществляется буровыми снарядами, состоящими из погружных пневмо- или гидроударников и коронок. [3]В этом случае поршень-ударник осуществляет периодические удары по хвостовику коронок, длины которых составляют обычно 170...300 мм. Типичные конструкции погружного пневмоударника П-105 и соответствующей коронки КНШ-105У представлены на рис. 6.2 Характерной особенностью рассматриваемых буровых снарядов является то, что, во-первых, поршень-ударник в пневмоударнике имеет два участка разных по величине площади поперечного сечения: собственно поршень сечениемSiyaи шток сечением SуД. Как правило, SУД в 2 и более раз превышает Sуд, так что порядка 70 % всей энергии поршня ударника перед его ударом по коронке приходится на первый участок-поршень и не более 30 % на второй участок-шток.Во-вторых, буровая коронка также имеет 2 участка, существенно отличающиеся по величине площади поперечного сечения: это корпус сечениемS\K,армированный вставками твердого сплава—зубьями, и хвостовик сечением S2к, причем SiKв 3 иболее раз может быть меньше.Поэтому при ударе поршня по хвостовику коронки в последней сформируется упругая волна сжатия, распространяющаяся со скоростью С1 в сторону наконечника. Дойдя до корпуса коронки, эта волна сжатия частично пройдет в него и начнет осуществлять внедрение зубьев коронки в породу, а частично отразится от корпуса волной сжатия, распространяющейся по хвостовику в обратную сторону к штоку поршня ударникаЗаключениеПри исследовании процессов горных работ горные инженеры изучают поведение пород при бурении скважин, формировании устойчивых уступов на карьерах, проходке горных выработок, взрывном дроблении, механическом дроблении и измельчении на обогатительных фабриках.По некоторым оценкам, при добыче и переработке полезных ископаемых свыше 80 % энергии расходуется на процессы дробления и измельчения горных пород на обогатительных фабриках, а остальные энергозатраты приходятся на другие технологические процессы.Список использованной литературы1. Дмитриев А.П. Разрушение горных пород: Научные школы Московского горного. — М.: Издательство Московского государственного горного университета, 2006. — 80 с.2. Каркашадзе Г.Г. Механическое разрушение горных пород: Учеб.пособие для вузов. — М.: Издательство Московского государственного горного университета, 2004. — 222c.3. Крюков Г.М. Физика разрушения горных пород при бурении и взрывании. Разрушение горных пород при бурении: Учеб.пособие. — М.: Издательство Московского государственного горного университета, 2007. — 106 с.