Буровые станки для открытых работ

В последние годы на крупных карьерах бурение взрывных скважин производят преимущественно станками вращательного действия. Эти станки позволяют бурить в таконитах за один проход скважины диаметром до 431 мм, глубиной 20 м. Широко применяют буровое оборудование с автоматическим управлением основными операциями. С помощью подобных установок даже самые крепкие породы удается бурить со скоростью 9,1—15,24 м/ч. Фирмы-изготовители буровых станков утверждают, что недавно внедренная автоматизация позволяет снизить расходы на эксплуатацию и текущий ремонт станков и повысить коэффициент их готовности, снизив, таким образом, общие издержки на 1 т обуриваемой горной массы.

Крупнейшими изготовителями таких станков являются фирмы «Бьюсайрус Эри», «Гарднер-Денвер» «Марион Пауер Шавел». Всего же буровые станки в настоящее время выпускают 12 фирм-изготовителей. Из 48 различных видов буровых станков, характеристика которых приведена в табл. 75, 60% внедрены за последние пять лет. Среди новых моделей буровых станков есть небольшие станки, используемые для бурения скважин диаметром до 229 мм. К категории суперстанков относят такие, которые имеют диаметр долота более 445 мм и развивают осевую нагрузку 578 кН.

Стоимость малых буровых станков изменяется от 185 до 230 тыс. долл., крупных — от 210 до 620 тыс. долл., а категории «супер» — от 675 до 900 тыс. долл.

Шведская компания «Атлас Копко» выпускает четыре модели буровых станков серии Ротамек с диаметром долота от 130 до 251 мм и осевым давлением от 132 до 222 кН,

Станки модели 60-R и 61-R фирмы «Бьюсайрус Эри» обеспечивают бурение скважин диаметром до 445 мм и глубиной до 20 м за один проход. Осевая нагрузка на долото достигает 579 кН. Примечательной является конструкция мачты, изготовленная из пустотелых стальных элементов прямоугольного сечения со сварной стальной обшивкой и обладающая сопротивлением кручению в 100 раз большим, чем обычные мачты решетчатой конструкции. Мачта по всем четырем углам усилена приваренными стальными пластинами, образующими жесткую конструкцию U-образного сечения. Ротор движется по направляющим, облицованным тефлоном для снижения трения, а конструкция тяговой цепи способствует уравновешиванию и саморегулированию рессорных салазок ротора. На пульте управления смонтировано устройство управления скоростью вращения и скоростью бурения. Управляющее устройство снабжено дополнительными блоками автоматического регулирования подачи воды, контроля заданной глубины бурения, после которой разрешается увеличивать частоту вращения, и автоматического подъема долота при достижении заданной глубины скважины. При бурении скважин глубиной 15 м за один проход угол наклона мачты может составлять 30° от вертикали. Для бурения скважин глубиной 18,3 или 20 м за один проход возможна установка мачты, отклоняющейся на 15° от вертикали. Могут поставляться по желанию заказчика компрессоры модели 19L с водяным охлаждением производительностью 50 м м3/мин.

Компания «Чикаго Пневматик Тул» изготовляет различные буровые станки, самыми популярными среди которых являются T 650-SS, Т-700 и С-700. В новых конструкциях этих станков независимые агрегаты оснащены одновинтовыми компрессорами, обеспечивающими постоянство рабочего давления, что увеличивает срок службы подшипников и снижает трение и рабочую температуру.

Для станков фирмы «Давей/Рассел оупен пит эквипмент» характерны высокая подвижность и сравнительно большая скорость бурения. Первая объясняется тем, что стандартно изготовленный буровой станок монтируется на автомашине Форд или на любом другом грузовике, вторая обеспечивает высокую частоту вращения, развивающую большой крутящий момент.

Фирма «Дрилтич» при производстве буровых станков руководствуется двумя принципами: специализацией и высокой надежностью несущих узлов — платформы и мачты. Последняя состоит из труб сварной конструкции, которая обеспечивает длительную и надежную работу станков. Кроме того, все станки имеют кассетный запас буровых штанг, который резко сокращает время на их наращивание.

Одними из самых универсальных и современных являются буровые станки фирмы «Гарднер-Денвер», которые бурят скважины диаметром от 130 до 445 мм на глубину около 20 м за один проход. Станки снабжены стандартными компрессорами производительностью 42 мЗ/мин при давлении 399,3 кПа. Станками этой фирмы допускается бурение наклонных скважин. Один станок может бурить скважины долотьями четырех диаметров. Сменные по диаметру штанги обеспечивают лучшую аэродинамику при удалении буровой мелочи из скважины.

Буровые станки, изготавливаемые фирмой «Ингерсолл-Рэнд Ко.», делятся на два класса: станки с верхним приводом, к которым относят модели Т-4, Т-5 на колесном ходу и DM-45, DM-50 и DM-100 на гусеничном и роторные, способные бурить скважины глубиной до 20 м за один проход DM-35SP. В станках первого класса уникальной является система подачи сжатого воздуха, в станках второго класса низкий центр тяжести позволяет преодолевать большой уклон, равный 50%, что намного превышает возможности любого другого станка. Станки модели DM-6 обеспечивают бурение скважин диаметром до 270 мм и снабжены компрессором производительностью до 40 м3/мин. Станки обеспечивают осевую нагрузку 402,1 кН при вращающем моменте 11,7*10в3 H*м и могут преодолевать подъемы до 30°. В зависимости от буримости пород осевая нагрузка регулируется автоматически. Частота вращения долота изменяется от 0 до 1,7 с-1. При этом сохраняется полный вращающий момент на всех скоростях.

Фирма выпускает ряд станков для бурения взрывных скважин меньшего диаметра, включая станок с ротором Дамка Дипхолер. Три станка могут бурить за один проход скважины диаметром от 70 до 200 мм, глубиной от 12,2 до 18,3 м. С помощью ротора с механическим приводом вращающий момент передается непосредственно квадратной штанге: вперед — для бурения, назад — для подъема долота. Мачта изготовлена из сварных стальных труб.

Мачта не подвергается скручивающим усилиям, так как механизм вращения расположен в основании станка. Два гидравлических цилиндра, управляемые из кабины, обеспечивают подъем и опускание мачты. Производительность осевого компрессора изменяется от 7,1 м3/мин для меньшей модели станка и до 12,7 м3/мин для наиболее крупной модели.

Станки модели М-4 и М-5 фирмы «Марион Пауср Шавел» обеспечивают бурение взрывных скважин диаметром 229 и 445 мм на глубину до 16,8 м за один проход. Гусеницы хода с гидроприводом и независимым управлением имеют большую маневренность. Независимые двигатели каждой гусеницы взаимозаменяемы двигателем подъемной лебедки. В двигателе ходовой части для удержания станка на больших уклонах используется двухдисковый тормоз, включаемый с помощью внутренних пружин и освобождаемый с помощью воздушной трубки.

Фирма «Марион» предлагает упрощенную автоматическую систему управления, с помощью которой регулируют усилие подачи на забой, давление воздуха для продувки скважины и вращающий момент. Необходимо только выбрать на панели управления интервал значений для каждой переменной. Оператор может изменить программу в процессе бурения в соответствии с изменяющимися условиями.

Большинство фирм-изготовителей буровых станков считают, что использование автоматического управления снижает расходы на эксплуатацию и ремонт, повышает коэффициент готовности станков, снижая при этом общие затраты на 1 т обуренной породы. Насколько распространенным будет автоматическое управление зависит от простоты ухода за полупроводниковой аппаратурой.

Станки фирмы «Портадрилл Инк.» имеют дизельный привод Катерпиллер 3406Т мощностью 242 кВт. Бур опускается с помощью двух гидравлических цилиндров двойного действия. Станки снабжены одноступенчатыми, двухвинтовыми компрессорами производительностью 21 м3/мин при давлении 832,5 кПа. Станки выполнены на колесном и гусеничном ходу и управляются дистанционно из полностью звукоизолированной кабины машиниста.

Конструкции буровых станков фирмы «Рид Тул» характеризуются уникальным расположением агрегатов и узлов по периметру платформы. Они доступны для замены и ремонта либо снаружи, либо из центра платформы. Такое расположение обеспечивает станку большую устойчивость и он может перемещаться на небольшое расстояние даже с поднятой мачтой.

Отделение «Роббинс» компании «Джой» выпускает девять буровых станков, для бурения скважин диаметром от 171 до 381 мм. Самым новым является станок RR-15Е, который бурит скважины диаметром 311—381 мм. Имеющееся на станке устройство позволяет быстро опускать и поднимать мачту из кабины машиниста.

Характерной особенностью фирмы «Шрамм Инк.» является то, что все выпускаемые ею станки имеют одинаковый диаметр долота 200 мм. Бур с вертикальным перемещением имеет три скорости вращения при передаточном числе 18:1. Для повышения расхода сжатого воздуха при необходимости на станках используют двухступенчатый компрессор Шрамм 12/24,5, обеспечивающий производительность 12 м3/мин при давлении 2402,6 кПа.

Отделение «Ле Рои» фирмы «Дрессер Индастриес» выпускает буровой станок модели LHD155 е гидроприводом на гусеничном ходу. Ударник совершает более 2000 ударов в минуту. Скорость бурения гидравлических станков на 50% больше скорости бурения пневматических станков, и при их работе образуется меньше шума, поскольку отсутствует выхлоп воздуха. Для удаления буровой мелочи используется небольшой компрессор производительностью 5 мЗ/мин.

Механизм вращения станка развивает от 0 до 150 оборотов в минуту. Для бурения используют буровые штанги диаметром 44 мм. Гидравлическая система приводится в действие от четырехцилиндрового дизельного двигателя с воздушным охлаждением.