МОДЕРНИЗИРОВАННЫЙ БУРОВОЙ СТАНОК СБШ-250

В настоящее время одним из основных технологических процессов открытой добычи полезного ископаемого является бурение взрывных скважин с помощью самоходного оборудования. До 70 % всех объемов работ приходится на шарошечный способ бурения, который на открытых горных выработках является самым распространенным. Именно поэтому эффективность всего технологического процесса горного производства напрямую зависит от технического состояния шарошечного бурового оборудования.

Бурение может осуществляться буровыми станками различных типов отечественного и зарубежного производства, поэтому, на сегодняшний день, является актуальным вопрос выбора наиболее эффективного типа станка и повышение его производительности.

На горных предприятиях России и в странах СНГ наиболее широко используются шарошечные буровые станки СБШ 250 (рис. 1). Несмотря на значительный опыт производства и эксплуатации машин данного типоразмера, многие отечественные станки отстают от мирового уровня технического развития бурового оборудования.

Станок способен работать в любых погодных условиях [2].

Рисунок 1. Машина буровая шарошечная СБШ-250 МНА-32

Вследствие нерациональной технической политики при создании новых машин производители долгое время ориентировались лишь на дальнейшую модернизацию уже имеющихся конструкций без существенных качественных изменений. В итоге существующий в настоящее время парк буровых станков физически и морально устарел.

Таким образом, использование различных технических средств интенсификации бурения и снижении вибрации бурового става и станка в целом, то есть повышение скорости бурения автоматизацией контроля режимных параметров есть основные направления совер­шенствования станков СБШ 250 [3].

В связи с этим, представляет большой интерес разработка техни­ческих средств, которые позволяют повысить производительность отечественных станков шарошечного бурения при снижении вибрации бурового става и сoхранении стойкости породоразрушающего инструмента.

Существенным фактором, огра­ничивающим выбор режимов бурения, на сегодняшний день, является вибрация бурового става как и всего станка в целом. Одной из основных причин вредных вибраций, которые сопровождают работу станков шарошечного бурения и умень­шают срок службы его узлов, а также существенно осложняют условия работы операторов станков, являются низкочастотные продольные колебания бурового става, которые возникают при работе шарошечного долота [1].

Вибрация, возникающая при бурении станком СБШ, является не только одним из основных факторов ограничивающих скорость бурения, но и негативно воздействует на человека.

Результаты обследования рабочих, занятых в сфере горного производства, показали, что вибрация, возникающая на рабочем месте при работе буровых станков и другого технологического оборудования, зачастую значительно превышают допустимые нормы. Следствием этого является возникновение у рабочих вибрационной болезни [5].

На СБШ могут применяться следующие устройства, снижающие вибрацию, передаваемую от бурового става на станок [6] (рис. 2).

Рисунок 2. Компоновочные схемы установки технических средств снижения вибрации СБШ

1. Установка пневмо-гидро аккумуляторов (схема А) на нагнета­тельной магистрали цилиндра подачи [4, 6, 7].
2. Наддолотный амортизатор между долотом и штангой.
3. Демпфирующий узел (схема Б) между вращателем и буровым ставом.
4. Демпфирующий узел между канатом и гидроцилиндром подачи (схема В).

При этом установка на станке эффективного устройства по снижению вибрации бурового става предполагает установку, также, и погружного пневмоударника (ППУ или НПУ) для повышения скорости бурения при работе по крепким, трещиноватым породам [1].

В работах Б.Н. Кутузова [4] отмечается, что для снижения вибраций, возникающих на станках при работе на повышенных частотах вращения и во время проходки трещино­ватых пород, рекомендуется применять забойные (наддолотные) амортизаторы. На рис. 3 [4, 8] представлены результаты замеров вибрации на экспериментальном стенде с использованием наддолотного амортизатора и без него. Анализ результатов отработки шарошечных долот с амортизатором и без него показывает, что в зависимости от свойств пород работоспо­собность долот возрастает на 19‑40 %.

Известны различные способы повышения производительности станков шарошечного бурения: использование комбинированного породоразрушающего инструмента; новых высокотехнологичных шарошечных долот зарубежных фирм; применение магнитострик­ционных генераторов, устанавливаемых над шарошечным долотом и другие [8].

Рисунок 3. Запись параметров вибрации при бурении по волнистому забою: а- без использования наддолотного ударнка; б- с использованием наддолотного ударника

Анализ результатов экспериментальных и теоретических исследо­ваний показал, что при использовании НПУ для интенсификации процесса бурения скважин увеличение скорости бурения от его воздействия не зависит от режимов работы бурового станка. На этом основании можно утверждать, что основными факторами влияющими на увеличение скорости бурения скважин станками с НПУ являются технические характеристики пневмоударников.

Представленные выше требования к принципиально новым буро­вым станкам пока не реализованы, и отечественная промышленность продолжает выпуск серийных станков шарошечного бурения. Поэтому повышение производительности, выпускаемых сегодня серийных станков шарошечного бурения, представляет большой интерес. Необходимо дальнейшее изучение режимов работы СБШ, их влияния на скорость бурения скважин, а также теоретические и экспери­ментальные исследования по использованию различных технических средств, позволяющих повышать скорость бурения. Эти исследования позволят разработать рекомендации по выбору рациональных режимов работы СБШ со средствами интенсификации процесса бурения.

Список литературы:

1. Бабицкий В.И. Теория виброударных систем. / М., Наука, 1978.
2. Ветюков М.М., Юнгмейстер Д.А. “Расчет продольной устойчивости вращающегося бурового става” // Горные машины и автоматика, 2004, № 8, с. 46‑48.
3. Загривный Э.А. Динамические модели и устойчивость подсистемы “исполни­тельный орган-забой” горной машины. Автореф. дис. докт. техн. наук. - СПб: СПбГГИ, 1996.
4. Лукашов К.А. Обоснование рациональных режимов работы станка шаро­шечного бурения с наддолотным ударником для условий ОАО «Апатит». Автореф. дис. канд. тех. наук. - Спб, 2004.
5. Подерни Р.Ю. Механическое оборудование карьеров: Учебник для вузов. - 7-ое изд., перераб. и доп.- М.: Издательство «Майнинг Медиа Групп», 2011, 640 с.
6. Юнгмейстер Д.А., Горшков Л.К., Пивнев В.А. и др. “Модернизация ударных буровых механизмов” – СПБ.: Политехника-сервис, 2012. - 149 с.