Станки шарошечного бурения

Станок 2СБШ-200-32(40;60) 2,3,6 поколений (рис. 9.24) предназначен для бурения вертикальных и наклонных скважин на карьерах в породах средней крепости и крепких. Ходовая часть станка состоит из несущей рамы, платформы с двумя передними и одним задним гидродомкратами и двух гусениц 7 с индивидуальными приводами. В передней части платформы установлен рабочий орган 5, смонтированный в мачте и осуществляющий основные операции бурового процесса: вращение и подачу бурового инструмента на забой, сборку и разборку бурового става. Вращательно-подающий механизм станка — патронного типа с нижним расположением вращателя. Мачта — сварная пространственная ферма, поднимающаяся в рабочее положение двумя гидродомкратами, может быть зафиксирована в наклонном положении для бурения. В нижней части мачты установлена коробка передач привода вращателя (рис. 9.25) с электродвигателем M1 постоянного тока. Выходная шестерня 6 коробки передач снабжена шестигранным отверстием, в котором перемещается пустотелый шестигранный шпиндель 5. Зажим штанги 7 осуществляется трехкулачковым гидропатроном 8. Подача бурового инструмента на забой осуществляется двумя напорными гидроцилиндрами 3, штоки которых закреплены в траверсе гидропатрона, перемещаемой по двум направляющим трубам. Последние одним концом закреплены в расточках коробки передач, другим — в кронштейнах мачты.

К передней плоскости мачты прикреплены направляющие швеллеры, по которым перемещается каретка вертлюга. При бурении через вертлюг сжатый воздух подводится к вращающимся штангам. Подъем става из скважины осуществляется с помощью каната 10 и лебедки 11.

Вращательно-подающий механизм (ВПМ) станка состоит из двигателя M1 постоянного тока который через двухскоростной редуктор, переключаемый рычагом 4, вращает полый шестигранный шпиндель 5, проходящий через ведущую шестерню 6 редуктора. Через внутреннее отверстие шпинделя проходит буровой став 7, который получает вращение от шпинделя через кулаки 8 гидропатрона 2. Патрон с помощью траверсы 9 и гидроцилиндров 3 перемещается на длину хода цилиндров (1м), передавая буровому ставу усилие подачи. Далее следуют разжатие кулаков и подъем патрона в исходное положение. Полное погружение, например 8-метровой штанги, может быть осуществлено за семь перехватов става. Маневровые подъем и опускание става осуществляются канатом 10 реверсивной тормозной лебедки, состоящей из асинхронного электродвигателя М2, трехступенчатого редуктора 11, барабана 12, блока 13 вертлюга и системы блоков 14—16, установленных на верхнем конце мачты.

Нижнее расположение вращателя позволяет снизить центр тяжести станка и увеличить его устойчивость при переездах с поднятой мачтой.

Кассетирующее устройство — секторного типа — крепится на кронштейнах впереди мачты и допускает размещение четырех штанг диаметром 180мм и длиной 8м каждая. Свинчивание и развинчивание бурового става механизированы и осуществляются с помощью гидроцилиндров через храповой механизм.

Гидросистема станка имеет поршневой насос, обслуживающий вспомогательные механизмы: гидроцилиндры подъема и опускания мачты, поворота кассеты, свинчивания штанг и гидродомкраты горизонтирования станка. Маслостанция с лопастным насосом обслуживает механизмы, обеспечивающие рабочие операции процесса бурения: непрерывную подачу бурового става на забой скважины, удержание зажима гидропатрона и подъем штанг на величину хода патрона в случае заклинивания става.

Пневмосистема станка работает от винтового компрессора 6ВКМ-25/8 подачей 0,417 м³/с. Давление воздуха во всех звеньях контролируется шестью манометрами и регулируется дистанционно из кабины машиниста.

Гидропатрон (рис.9.26) клинового типа устанавливают на верхнем круглом конце шестигранного полого шпинделя 1 и монтируют в расточке стальной траверсы 2, имеющей у основания четыре отверстия. Два отверстия, расположенных по центральной оси, служат для крепления штоков цилиндра подачи, а два, смещенных по отношению к оси,— для крепления бронзовых втулок-скользунов, предназначенных для прохода направляющих. Последние неподвижно закреплены на мачте и коробке передач. Снизу к траверсе привинчен корпус 3, в котором смонтирована опора шпинделя, состоящая из двух радиальных и двух упорных подшипников 4 и разъемного 5 колец. Опора сверху и снизу закрыта крышками с уплотнениями 6. Во внутренней расточке траверсы имеется гильза 7, в которой перемещается поршень 8 с уплотнительными кольцами 9. Полости между поршнем и гильзой снизу и сверху закрыты уплотнениями 10 и через каналы в верхнем 11 и нижнем 12 установочных кольцах соединены с гидросистемой станка. При подаче масла в верхнюю полость поршень начинает смещаться вниз и через гайку 13, сферический подпятник 14 и упорный шарикоподшипник 15 воздействует на планшайбу 16, надетую на верхний конец шпинделя и вращающуюся вместе с ним. Вместе с тем планшайба может скользить вдоль шпинделя и воздействовать своими скошенными пазами на сопряженные с ним скошенные поверхности трех кулаков 17. Последние проходят сквозь три отверстия в стенке шпинделя и осуществляют зажим штанги, передавая ей при этом осевое усилие и крутящий момент.

Очистка воздуха, поступающего из скважины, от продуктов разрушения осуществляется сухим методом в рукавных фильтрах.

Схема управления станком осуществляет два режима: «Ручные операции», позволяющие управлять главным электроприводом и гидросистемой при сборке и разборке бурового става, и «Бурение», обеспечивающее автоматический перехват патроном бурового става в процессе бурения скважины на глубину каждой штанги.

Кабина машиниста оборудована приборами, показывающими значение тока нагрузки электродвигателей, частоту вращения бурового става, усилие его подачи на забой и механическую скорость бурения.

Питание станка электроэнергией осуществляется от карьерной сети через передвижную понизительную трансформаторную подстанцию, от которой ток напряжением 380 В с помощью двух гибких кабелей подается через вводную коробку станка ко всем его потребителям, за исключением цепей освещения и отопления.

Модели 3СБШ-200-60 и 4СБШ-200-40 отличаются от 2СБШ-200-32 повышенной глубиной бурения и мощностью установленных электродвигателей, а также наличием тиристорного привода механизма вращателя (система ТП—Д), тиристорного управления приводом хода, кабельных барабанов и амортизаторов кабины машиниста, использованием электропривода вертлюга для одновременного свинчивания верхнего и нижнего концов буровой штанги при наращивании става; увеличенной подачей насоса гидропривода, что сокращает время холостого хода гидропатрона и горизонтирования станков.

Станок СБШ-250МНА-32(рис. 9.27)предназначен для бурения вертикальных и наклонных скважин в сухих и обводненных, а также трещиноватых породах, имеет высокий уровень механизации операций по сборке и разборке бурового става, позволяют автоматизацию режимов бурения и горизонтирования станка. К основным конструктивным особенностям станка относятся: непрерывная подача бурового става на всю длину (8 м) штанги, наличие верхнего привода вращения бурового става, воздушно- водяная система пылеподавления при бурении, высокий уровень механизации операций по сборке и разборке бурового става.

Все узлы рабочего органа смонтированы в мачте. Основные из них — вращательно-подающий механизм, кассета со штангами, механизм развинчивания штанг, верхний ключ с гидроприводом.

Мачта представляет собой сварную пространственную ферму, на верхней обвязке которой смонтирована опора блока механизма подачи, а на нижней установлены гидроцилиндры канат- но-поршневой системы подачи и механизма развинчивания штанг и верхний ключ. Вдоль мачты идут направляющие для каретки вращателя и натяжной каретки гирлянды. Заваливание мачты осуществляется двумя гидроцилиндрами. При работе станок горизонтируется тремя домкратами. В рабочих положениях мачта закрепляется специальным механизмом, расположенным на консолях машинного отделения.

Вращатель бурового става станка СБШ-250МНА-32 (рис. 9.28) состоит из фланцевого электродвигателя 11 постоянного тока, соединенного с редуктором 10, шинно-шлицевой муфты 3 опорного узла 8 и скользит по направляющим мачты вкладышами 4. К корпусу редуктора прикреплены каретки 9, концы которых соединены траверсой 7 и фланцем 1. На последнем смонтирован вентилятор 12 охлаждения двигателя. На цапфах опорного узла крепятся шарниры 5, служащие для передачи осевого усилия от канатов 6 и подъемного усилия от канатов 2.

Вращательно-подающий механизм шпиндельного типа (рис. 9.29) имеет канатно-поршневую подачу. Вращение от электродвигателя M1 постоянного тока через зубчатую муфту и шлицевой вал передается входному валу двухступенчатого редуктора 1. От выходного вала последнего вращение получает шинно-шлицевая муфта 2 служащая для предохранения электродвигателя и редуктора от вибрации. Через опорный узел 3 на вращающийся буровой снаряд 15—18 передается осевое усилие от нижних канатов механизма подачи, закрепленных на ползунах 4 опорного узла. Каретки 5 вращателя движутся по направляющим 6 мачты. Опорный узел 3, в свою очередь, может перемещаться относительно кареток.

Электродвигатель с редуктором и блоком 7 подвешен на канатах 8 и 9. Каретка вращателя через полиспастную систему соединена со штоком одного из гидроцилиндров подачи 10. Ниже опорного узла расположено сальниковое устройство для подачи водо-воздушной смеси в буровой став. Канатно-полиспастная система осуществляет непрерывную подачу вращателя на длину штанги (8м) при ходе поршня, равном 2м, и состоит из верхних 11 и нижних 12 канатов, концы которых соединены с кареткой вращателя. При движении штоков цилиндров вверх происходит натяжение нижних канатов и вращатель движется вниз. При опускании штоков натягиваются верхние канаты и происходит подъем вращателя. Натяжение канатов регулируется с помощью винтовых устройств 13 и 14.

Осевое давление долота на забой измеряется регулятором давления. При перегрузке двигателя вращателя происходит автоматическая разгрузка механизма подачи.

Подвод электроэнергии к двигателю вращателя и подача воздушно-водяной смеси для продувки скважины выполняются с помощью гибкой гирлянды, в которой объединены кабель, воздушный и водяной рукава.

Кассета секторного типа вмещает три штанги по 8 м.

Свинчивание и развинчивание штанг и шарошечного долота осуществляются шпинделем. Гидравлическая схема станка обеспечивает создание осевого усилия па долоте, перемещение бурового става, свинчивание и развинчивание штанг и долота, подвод и отвод штанг в кассету, разбор и наращивание бурового става, подъем и опускание мачты и горизонтирование станка на гидродомкратах.

Управляют механизмами станка с трех пультов, основной из которых расположен в кабине машиниста. С этого пульта ведется управление процессом бурения и технологическими операциями, связанными с бурением. Второй пульт расположен в нижней части мачты и предназначен для дублирования управления некоторыми операциями. С третьего, выносного пульта управляют механизмом хода станка.

Станок СБШ-320-36 (рис. 9.30) предназначен для бурения вертикальных скважин в породах с f < 18. Он смонтирован на гусеничном ходовом оборудовании с индивидуальным приводом тележек. При бурении станок устанавливается на четыре домкрата горизонтирования.

Машинное отделение станка разделено внутренней перегородкой на две части: в передней утепленной размещаются электрические шкафы управления, маслонасосная станция, блоки гидроаппаратуры, насосы для закачки воды в бак и орошения забоя и другое вспомогательное оборудование; в задней неутепленной— два винтовых компрессора. В нише хвостовой части станка находятся два кабельных барабана. С левой стороны станка расположена кабина машиниста, в которой имеются пульт управления, сиденье машиниста, обогреватель, шкафы и прочее оборудование. Кабина станка герметична и имеет противовибрационную защиту.

Воздушно-водяная смесь для очистки скважины к опорному узлу подается по двум резиновым рукавам. Последние вместе с электрическими проводами и рукавом для подачи масла в фиксатор буровой головки собраны в гирлянду, провисающую между головкой бурового снаряда и стояком, закрепленным на мачте. По затрубному пространству частицы породы поднимаются к устью скважины. Здесь воздушно-водяной поток со штыбом отдувается от устья скважины поперечным потоком воздуха, поступающего от двух вентиляторов, установленных на раме гусеничных тележек.

Мачта станка представляет собой прямоугольную сварную пространственную ферму, в средней части которой закреплена ось 1 заваливания мачты относительно каркаса машинного отделения. В мачте размещено основное буровое оборудование станка: лебедка механизма подачи 2 и вращатель 3 бурового снаряда, оборудование 4 для свинчивания и развинчивания става, кассета 5, стояк с гирляндой 6. На верхнем поясе мачты закреплены блоки 7 механизма подачи, а также грузовая электроталь. По боковым граням каркаса всей мачты расположены направляющие, в которых перемещается головка бурового снаряда.

ВПМ — шпиндельного типа — приводится от электродвигателя через редуктор (рис. 9.31), а подача става на забой производится с помощью двух канатных полиспастов от гидро- и электродвигателей через фрикционные лебедки.

Вращение бурового става осуществляется от двигателя M1 постоянного тока через двухступенчатый редуктор 1 и шинно-зубчатую муфту 2. Принципиальное устройство вращателя станка СБШ-320-36 аналогично устройству вращателя станка СБШ 250МНА-32. Осевое усилие до 0,6 МН на буровой став 3 передается через опорный узел 4 двумя канатами 5, образующими 5-кратные нижние полиспасты. Подвижные блоки 6 полиспастов установлены на раме опорного узла, а неподвижные блоки 7 закреплены на мачте. Канаты 5 огибают желобчатые барабаны 8 и 9 лебедок подачи и далее идут к неподвижным блокам 10, установленным на мачте, образуя 5-кратные полиспасты. Подвижные нижние блоки 11 закреплены на вращателе. При бурении вращатель опускается вслед за опорным узлом с сохранением между ними необходимого зазора. Лебедки подачи при бурении получают вращение от гидродвигателей М3, а при спуско-подъемных операциях — от электродвигателей М2. Одновременное включение двигателей исключается.

Гидравлическая система станка обеспечивает: подачу на забой бурового снаряда; свинчивание-развинчивание штанг и замену долота; управление кассетой при сборке и разборке бурового става; горизонтирование станка; подъем и заваливание мачты; натяжение гусеничных лент; управление тормозами лебедок подачи.

Станок СБШ-160-48 (рис. 9.32), имеет гидрофицированный привод всех основных механизмов. Рабочая жидкость в гидросистему подается от регулируемого аксиально-поршневого насоса. Вращение буровому ставу передается без редуктора от высокомоментного гидродвигателя. Механизм подачи бурового става на забой - реечный с приводом от гидромотора через раздаточную коробку (рис. 9.33). Вращательно-подающий механизм приводится от двух регулируемых высоко-моментных радиально-поршневых гидромоторов МР-2,5. Привод бурового става безредукторный от гидромотора, расположенного сверху механизма. Для снижения динамических нагрузок, передаваемых от бурового става гидромотору, шпиндель вращателя связан с вертлюгом посредством шинно-шлицевой муфты 6. Приводом подачи бурового става на забой служит гидромотор, расположенный сбоку вращательно-подающего механизма. Через соединительную муфту он связан с цилиндрическим зубчатым редуктором, состоящим из ведущей шестерни 5, зубчатых колес 10 и паразитной шестерни 9, обеспечивающей противоположное направление вращения шестерен 1, входящих в зацепление с рейками 2. Перемещение вращательно-подающего механизма осуществляется по направляющим 3 с помощью прижимных роликов 4.

Внутри мачты размещается сепаратор карусельного типа 11 с шестью буровыми штангами диаметром 133мм.

В нижней части мачты размещается люнет и механизм для развинчивания буровых штанг, состоящий из нижнего и верхнего гидравлических ключей. Фиксация подвески вращательно-подающего механизма при прекращении бурения и подачи инструмента на забой осуществляется посредствомстопорного устройства 7. Его выключение производится гидроцилиндром 8 при начале бурения. В нижней части мачты размещается люнет и механизм для развинчивания буровых штанг, состоящий из нижнего и верхнего гидравлических ключей. На внутренних боковых поверхностях мачты расположены зубчатые рейки, по которым перемещается вращательно- подающий механизм. Последний состоит из 2-х гидромоторов и планетарного редуктора, обеспечивает вращенияе и подачу бурового инструмента на забой при бурении и ускоренном спуске или подъеме бурового става на вспомогательных операциях при разборке бурового става. Вращатель и подающий механизм размещены в одном корпусе.

Конструкция бурового станка предусматривает возможность наклона буримой скважины в поперечной плоскости к продольной оси хода станка, что упрощает технологию бурения наклонных скважин при передвижении станка вдоль борта уступа. Разрушение породы на забое скважины может осуществляться шарошечным долотом или погружным пневмоударником в более крепких породах.

Технические характеристики станков шарошечного бурения

Таблица 9.3