Буровий станок – незамінний помічник при розробці твердих порід

Вилучити ресурси, приховані під товщею землі, непросто. Особливо, якщо ті лежать твердими, міцними масивами. Їх не візьме ні бульдозерний відвал, ні ківш екскаватора. Тут не обійтися без буровибухових робіт. Буріння також застосовують для видобутку рідких і газоподібних енергоносіїв: води, газу, нафти. Головний робочий агрегат при таких видах робіт – буровий станок, бурова установка, загальна назва – бурова машина.

Бурові машини класифікують:

• за способом монтажу – стаціонарні, мобільні;
• по розташуванню бурового каналу – вертикальний, похилий або горизонтальний;
• по приводу робочого інструмента – електричний, дизельний, гідравлічний (пневматичний).

Пробурений у ґрунті або гірничій породі канал, якщо його діаметр не перевищує 75 мм, а довжина 5 м, називають шпуром. Якщо показники більші, тоді це свердловина.

Як працюють бурові станки і установки

Класична бурова установка має складну конструкцію і велику масу. Найчастіше це машина для видобутку газу або нафти. Вона розміщується стаціонарно на суші або на плавучій морській платформі. Також буровими установками або станками називають агрегати, за допомогою яких бурять водяні свердловини або канали для вибухівки на кар’єрах.

Бурові станки і установки розділяють за способом:

• руйнування породи;
• навантаження на буровому інструменті;
• видалення зруйнованого матеріалу із зони буріння.

Руйнувати породу бурові станки можуть механічними або фізичними способами. У першому випадку застосовуються шарошечні і різцеві долота. У другому – інструменти термічної, вибухової, гідравлічної, електрогідравлічної і ультразвукової дії. У промисловості і будівництві превалює механічне буріння. Фізичні способи застосовуються рідко через те, що одні з них малоефективні, інші занадто енерговитратні.

Важливо, як буровий станок передає навантаження на робочий інструмент. Обертальний спосіб підходить для розробки матеріалів з малою і середньою міцністю. Різець обертається і притискається передньою гранню до породи, безперервно її зрізає, сколює.

Є два види обертального буріння – суцільне і колонкове. У першому випадку руйнується весь стовп матеріалу. У другому – тільки вузьке кільце навколо центрального керну. Керн виймають зі свердловини стовпчиками. Такий спосіб дозволяє бурити навіть тверді породи, проте застосовується рідко. Через те, що багато часу йде на підйом і вивантаження кернів, він сильно гальмує розробку.

При ударному бурінні, наприклад в ударно-канатних станках, долото завдає сильні удари. При кожному відскоку трохи повертається, і пройшовши коло, руйнує матеріал по всій площі вибою.

При ударно-обертальному способі інструмент обертається безперервно. Його застосовують для розробки міцних, дуже міцних і абразивних порід. Якщо превалює руйнування силою обертання, то це – обертально-ударне буріння. Інструмент постійно притиснутий до породи і обертається. А по його хвостовій частині наносяться удари. Цей спосіб найбільш ефективний для буріння похилих і горизонтальних свердловин.

При шарошечному способі, шарошка сильно притискається до дна забою і перекочується. При коченні зуби сколюють матеріал.

Промислові бурові станки постійно видаляють з каналу продукти руйнування. Для цього застосовуються шнеки або продування стисненим повітрям, повітряно-паровою сумішшю.

Якщо свердловина глибока, сотні метрів і більше, має великий діаметр (400-700 мм), продукти видаляють не постійно, а періодично – желонками – циліндричними “відрами” або за допомогою продувки стисненим повітрям.

Бурові станки на кар’єрах: вибір суто за потребою

Важливий фактор, який визначає, які вибрати бурові станки – ціна. Її можна порівняти з вартістю бульдозерів – від сотень тисяч до мільйонів гривень. Але важливіше – властивості породи, яку їм доведеться розробляти, і конкретні умови експлуатації.

На майданчику (уступі) кар’єра зазвичай бурять кілька свердловин для вибухівки. При цьому використовують мобільні машини на гусеничному шасі.

Ударно-канатні бурові станки на кар’єрах досить прості і порівняно недорогі. Але у них мала продуктивність через низьку частоту ударів (40-50 в хвилину).

Станки обертального буріння з шарошечними долотами призначені для функціонування у сухих, обводнених, тріщинуватих та монолітних породах як з низьким, так і з високим показником міцності. Вони можуть прокладати вертикальні і похилі свердловини.

Тверду породу добре розробляє буровий станок з занурювальним ударником. Він забезпечує високу швидкість проходки, маневреність, економічність.

Кар’єрний буровий станок повинен бути витривалим

На кар’єрах в основному використовують машини фірм Epiroc (раніше Atlas Copco), Sandvik Mining and Construction, Furukawa, Caterpillar. Нові бурові станки створюються з сучасних компонентів. Їх монтують на гусеничних платформах Caterpillar, Intertrack. Оснащують компресорами Atlas Copco, Gardner-Denver, Ingersoll- Rand, системами гідроприводу Denison, Mannesmann-Rexroth, Vickers, Vane, дизелями Caterpillar, Cummins, Komatsu, GM.

У кращих моделях станків основні приводи гідравлічні. Один двигун (дизель або електричний) призводить до роботи компресор і маслостанцію. Гідравліка механізує основні і допоміжні операції. Таке рішення знижує масу агрегату і полегшує регулювання.

Робота кар’єрів залежить від потреби в матеріалах, які ті виробляють. Тому часто носить сезонний характер. До початку робіт станки приводять у найпродуктивніший стан, потім весь сезон інтенсивно експлуатують.

Ремонт бурових станків у весняно-літній період зазвичай проводять у польових умовах. Фірми-виробники, як правило, пропонують свої системи контролю та управління роботою станків. При їх використанні кар’єрний буровий станок служить довше, менше зношується його привід і робочі інструменти.