содержание   ..   140  141  142  143  144  145  146  147  148  149  ..

21.8. Проходка шурфов

Буровой инструмент для бурения шурфов

 При вращательном бурении шурфов наибольшее распространение получил шнековый бур. Он представляет собой вал, к которому по винтовоГг линии приварены одна или две лопасти, служащие для размещения разрушенной породы (рис. 21.22). К нижней кромке лопастей крепятся сменные ножи, разрушающие при вращении бура основной объем породы. На верхнем конце вала расположен переходник для соединения с буровой штангой, а на нижней— центрирующее долото. Наиболее эффективно порода разрушается в том случае, когда породоразрушающие элементы бура выполнены в виде зубчатых (с прерывистой кромкой) ножей, армированных твердым сплавом. Им армируется также и центрирующее долото, разрушающее центральную часть забоя.

На практике применяют двух- и однозаходные шнековые шурфобуры с шагом навивки лопастей 500—800 мм. Использование двухзаходных шурфобуров целесообразнее, поскольку они являются по сравнению с однозаходными более уравновешенной? системой, вследствие чего обеспечивается более точно заданное направление бурения и уменьшаются затраты энергии на преодоление сил трения бура о стенку шурфа. Во избежание запрессовки породы между лопастями число витков их должно» быть .наименьшим.

Самой трудоемкой операцией при бурении шурфа шнековым шурфобуром является его разгрузка. При проходке неглубоких шурфов в рыхлых породах шнековый бур можно освобождать от породы, используя действие центробежных сил при быстром

вращении бура ведущей штангой буровой установки. При бурении глубоких шурфов этот способ неприемлем, так как устье шурфа быстро загромождается породой. Малоэффективен он и при проходке по липким глинистым породам. Ручная разгрузка, к которой прибегают в последнем случае, характеризуется высокой трудоемкостью.

С увеличением глубины шурфа и появлением операции соединения и разъединения штанг скорость бурения шурфа резко падает. Необходимость разборки буровой колонны после каждого рейса устраняется при использовании «скользящих» буров, которые опускаются в шурф на канатах, перемещаясь по гладкой колонке штанг. Центрирующее долото при этом размещается непосредственно на нижней буровой штанге. В конструкции бура предусмотрено устройство, предотвращающее накручивание канатов на бурильные трубы.

Наряду со шнековыми в практике бурения шурфов широко применяются буры цилиндрические. Их преимущество перед другими конструкциями состоит, прежде всего, в том, что при оборудовании приемных окон в днище резиновыми клапанами они успешно применяются при проходке по рыхлым породам, ьасыщенным водой.

Цилиндрические буры имеют плоское или конусное днище. Оптимальный угол конусности днища составляет 120°. Обычно в днище бура имеется два окна, одна из радиальных кромок которых оборудована съемными ножами, такими же, как и у шнековых буров.

Разгрузка цилиндрического оура от породы является сложной операцией. В практике применялись конструкции буров с различными способами разгрузки, но наиболее приемлемым оказался способ, использованный в конструкции бура установки ЛБУ-50 (рис. 21.23).

Шурфобур ЛБУ-50 состоит из сборного цилиндрического корпуса, днища и центральной трубы. Наличие центральной трубы и специального устройства в верхней части бура обеспечило возможность подъема бура, заполненного породой, без разборки колонны бурильных труб.

В днище имеется два проходных окна, через которые бур заполняется породой. Разрушение породы осуществляется двумя съемными, размещенными наклонно у проходных окон ножами с прерывистой режущей кромкой.

Цилиндрический корпус состоит из четырех одинаковых секций, каждая из которых посажена на вертикальную ось, закреп-ленную в верхней части бура и в днище. При бурении все секции зафиксированы таким образом, что образуют цилиндрический корпус. При разгрузке бура на поверхности каждая секция цилиндра с помощью специального гидроключа поворачивается на 90°. При этом порода частично выталкивается из бура, а оставшаяся часть ее выгружается вручную. Объем работы по разгрузке бура вручную значительно возрастает при проходке по тяжелым глинистым породам.

Рис. 21.22. Шнековый бур

Рис. 21.23. Схема бура установки ЛБУ-50

Рис. 21.24. Схема бура установки УБСР-25

Дальнейшим развитием конструкции бура с гидрофициро-ванной разгрузкой является кассетный бур. Из двух проходных окон в днище бура порода поступает в две кассеты, каждая из которых представляет собой контейнер, ограниченный по бокам с одной стороны цилиндрической поверхностью, а с другой — диаметральной плоскостью.

Для разгрузки кассет после подъема бура на поверхность их поочередно снимают с него с помощью кран-балки установки, отводят в сторону к месту разгрузки, раскрывают и освобождают от породы. При наличии сменного комплекта кассет операцию разгрузки бура можно совместить с бурением.

В комплект бурового инструмента установки УБСР-25, наряду с грейфером и однолезвийным долотом, предназначенным для проходки по породам с включением валунов, входит цилиндрический бур, по конструкции являющийся кассетным. Кассета цилиндрической формы (рис. 21.24), имеющая центральную трубу, передовое долото и оснащенная основными ножами, вставляется в бур снизу и фиксируется. Проходка шурфа ведется с использованием двух основных технологических схем. По первой схеме бур опускается в шурф на буровых штангах, а по второй— на канате, причем на забое бур специальными стопорными устройствами фиксируется в обсадных трубах. Вращающий момент передается буру через обсадные трубы. Непосредственно под торцевой частью трубы забой разрушается с помощью фрезерного башмака.

Стремление облегчить операцию разгрузки бура и упростить его конструкцию привело к созданию в МГРИ дискового бура. Дисковый бур является модификацией скользящего бура. Он не имеет боковой цилиндрической поверхности, а порода в процессе углубки шурфа аккумулируется непосредственно на плоском днище, имеющем два проходных окна и ножи, располагаемые у окон под углом 45—75° в зависимости от свойств пересекаемых пород. Дисковый бур может эффективно применяться при проходке по ненасыщенным водой породам.

Представляет интерес конструкция колонкового бура для мягких пород, разработанная в МГРИ. Бур состоит из двух частей, расположенных одна над другой таким образом, что возможен поворот на некоторый угол одной части относительно другой. Вращающий момент передается через бурильные трубы верхней части бура. Разрушение породы при вращении бура производится двумя наклонными ножами, образующими кольце-вой забой. Большая часть породы поступает в бур в виде керна, а разрушенная ножами аккумулируется в кольцевом пространстве между стенкой бура и керном и частично размещается на керне сверху.

После прекращения углубки включается обратное вращение бура, вследствие чего верхняя его часть поворачивается относительно нижней. При этом с помощью специального устройства включаются расположенные в нижней части бура подрезные ножи. В рыхлых породах подрезка керна осуществляется в процессе поворота верхнего цилиндра относительно нижнего, а в крепких — постепенно при продолжающемся обратном вращении. После подрезки керн поднимается на поверхность в буре.

Для бурения шурфов в породах средней крепости в МГРИ был разработан и испытан колонковый бур, в конструкции которого для отрыва керна предусмотрена система гидроцилиндров. Штоки гидроцилиндров, оснащенные рабочими наконечниками, внедряются в керн и производят его откол. На поверхность керн поднимается на выдвинутых штоках.

содержание   ..   140  141  142  143  144  145  146  147  148  149  ..