Способ вращательного бурения шпуров и скважин

Союз Советскик Социалистические Республиккун юСО хнический институт) СПОСОБ ВРАЩАТЕЛЬНОГО БУРЕНИЯ ШПУРО И СКВАЖИНосится к горно именно к спосо ния шпуров и с ах и грунтах.-вращательный а аособа являего приме" спольХовать ю не бонения, так какего можно ипри бурении пород крепость лее 16.Вибрационное бурение основано на использовании собственного веса бурового станка, который внедряется в грунт при непрерывном вращениитз и энакопеременной импульсной нагрузке, прикладываемой к оси бурового инструмента. Применяется способ прибурении скважин на поверхности.Колебательное бурение, включающее постоянную осевую нагрузку и поворот бурй в двух направлениях - по часовой и против часовой стрелки, предназначено для бурения скважин кругло" ескоиьтатуоб вра"кважин,ие подановреИзобретение отнпромышленности, авращательного бурежин в горных породИзвестен ударнособ бурения 1 .Недостатком данного спется ограниченная область го и некруглого сечения в условиях пород малой крепости.Способ бурения с прерывистым вращением инструмента состоит из постоянной осевой нагрузки и пульсирующего вращения режущего инструмента,при котором инструмент делает кратковременную остановку вращения после каждого оборота, в результате чего снимаются силы трения пород по передней грани резца и обеспечивается лучшая подача, В процессе бурения здесь резец находится в постоянном контакте с породой и рассчитан для примене ния в условиях пород крепостью 10- 12 и более. Наиболее близким по техни сущности и достигаемому резу к предлагаемому является спо щательного бурения шпуров и при котором осуществляют уси чи на режущий инструмент и о менно сообщают ему вращение 13 91292Недостатком этого способа является низкая скорость бурения пород крепостью более 8 из-за интенсивногонагрева и износа режущих кромок резца. 5Установлено, что стойкость резцовзависит от температуры его нагрева,До тех пор, пока резец еще острыйи режущие кромки его не достигли критической температуры (700-80 ф 3 С) он 10обеспечивает высокую скорость бурения. Но как только температура лезвий резца в приконтактной зоне достигает критических значений, резец"садится" и бурение становится неэффективным. Так, при бурении породс коэффициентом крепости 10-12 полноезатупление резца наблюдается на 5-6минуте работы,Основной причиной снижения стойкости резца при наличии высоких температур режущих кромок является выгорание кобальта и выкрашивание вольфрама из основы, Применение водянойпромывки шпуров частично способствует сохранению стойкости буровых резцов, но полностью водяная промывкане решает этой проблемы, Вода не всостоянии проникнуть в приконтактнуюзону резания, где возникает трение и ЗОтепло. Между контактной зоной (гдеформируется тепло) и охлаждающейструей жидкости находится прослоекводяного пара, который под большимдавлением отбрасывает воду и затрудняет теплообмен, А поскольку отводтепла происходит менее интенсивно,чем его поступление, то лезвия резцаперегреваются,Для того, чтобы вода могла служить источником охлаждения, необходимо в процессе бурения периодическиразрывать контакт резца с породой иобеспечить непосредственный контактрезца с водой,Цель изобретения - повышение эффективности бурения.Указанная цель достигается тем,что подачу инструмента на забой осуществляют импульсно. 50Подачу инструмента на забой осуществляют с частотой 5 раз в мин. спаузой 2 с.Таким образом, цель достигаетсяпериодическим снятием осевой нагрузки при непрерывном вращении инструмента в процессе бурения. В моментснятия осевой нагрузки подача инструмента прекращается, режущие кромкирезца выходят иэ своего эаглубления на поверхность забоя шпура и подвергаются охлаждению промывочнойжидкостью. Своевременное и полноеохлаждение режущих кромок способствует повышению стойкости резцов прибурении крепких пород, а, следовательно и повышению производительности бурения шпуров.Таким образом, сущность способабурения заключается в том, что резцупридают непрерывное вращение, а подачу инструмента периодически прекращают.На фиг. 1 - показано положениерезца в момент снятия стружки породы(осевая нагрузка Р0 и число оборотов вращения резца иО); на фиг,23 резец в момент прекращения подачи инструмента (Р 1 0, пО).В процессе снятия стружки породы1 лезвие 2 резца 3 находится в окружении объемно сжатых пород. Передняягрань резца прижата к срезаемомуслою, а задняя под действием осевойнагрузки ( Роперта на упруго деформированную плоскость среза 4, Возникающие в процессе бурения силы тренияпород по передней и задней гранямрезца вызывают нагрев режущих кромок(на чертеже этот участок режущихкромок затемнен), И если подачу инструмента в процессе бурения не прекращать, т.е, осуществлять бурениеобычным вращательным способом, торезец на своих режущих кромках будетнакапливать тепловую энергию, которая через 20-30 с от начала бурениядостигнет критического значения и вызовет ослабление победита 5 на данном участке, Струя промывочной жидкости 6, направленная под давлениемв тупик шпура, не охлаждает режущихкромок, поскольку режущие кромки, находятся в эаглублении в плотном контакте с породой 7,куда вода практически не может проникнуть, Другим препятствием в подаче воды к режущимкромкам резца является водяной пар,образующийся тут же в зоне формирования тепла,В данном способе бурения подача инструмента прерывистая. В момент прекращения подачи резец делает холостой пробег по открытой поверхности забоя шпура подвергаясь интенсив ному охлаждению водой.,Киштулинец Техред М, Рейвес Коррект Редак окшан Тираж 624Государственного комителам изобретений и открыМосква, Ж, Раушская аказ 1354/43 ВНИИПодписноа СССРийнаб., д. 4/5 130 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектна 5 912922 ЬНа фиг, 2 показан именно такойчоперации (замену затупившихся рез"момент, когда при снятии осевой наг" цов),руэки лезвия резца свободно опирают" Формула изобретенияся на поверхность забоя шпура, ох. Способ вращательного бурениялаждаясь водой. шпуров и скважин, при котором осуПроведенные эксперименты в шахтных ществляют усилие подачид чи на режущии,чусловиях показывают что ..стойкость инструмент и одновременно сообщаюти , о т л и ч а ю щ и й с ярезца зависит от соотношения времени ему вращен ебурения (1) и времени охлаждения тем, что, с целью повышения эр ц ( Х ) в холостом пробеге. Для 10 ности бурения, подачу инструментаения ффективобеспечения более высокой стойкости на забой осуществляют импульсно.резцов необходимо время бурения че, Способ и . 1,осо по п. , о т л и ч а юредовать с временем прекращения пода- щ и й с я тем, что подачу инструмен 1:5чи инструмента в соотношении 1 :: та на забой осуществляюХ ьяют с частотои:515 5 раэ в мин. с паузой 2 с.Применение способа вращательного Источсточники информации,бурения с прерывистой подачей инстру- принятые в о внимание при экспертиземента позволит повысить производи, Авторское свидетельство СССРтельность бурения и снизить стоимость У 186926, кл. Е 21 С 1/12 1965.б уровых работ за счет повышения стой в 2. Медведев И,ф, Режим бурениякости резцов и сокращения затрат вре- и выбор буровых машин, М., 1975,мени на выполнение вспомогательных с, 150-189 (прототип) .