Основные виды буровых станков: неизменные принципы и постоянное улучшение

Немного истории

Буровые станки и установки применяются уже несколько тысячелетий. Еще в каменном веке люди поняли, что вращательное движение при добывании огня можно использовать и для сверления. До сих пор исправно подают воду некоторые из скважин, просверленных в Египте более 2 тыс лет назад.

В шестисотых годах до нашей эры китайский философ Конфуций упоминал о скважинах глубиной до полукилометра. Их пробурили ударно-канатным способом. К бамбуковым шестам крепили тяжелые металлические зубила, на пеньковых канатах подвешивали над забоем и сбрасывали вниз. Долото дробило породу. Образовавшиеся частицы вымывали водой и узким ведром вычерпывали наверх. Этот метод работы изобрел древний инженер Ли-Пэн. Основные типы буровых станков и доныне используют такие способы работы.

Типы буровых станков определяют по методам бурения

По способам воздействия на грунт буровые машины подразделяются на: станки ударного действия; станки вращательного действия; станки ударно-вращательного действия.

Станок буровой ударный. Из названия видно, что для работы он использует удар. Сейчас существуют три модификации таких машин. Теперь ту, что разработал Ли-Пэн, приводит в действие мотор, а на буровом снаряде есть поворотный замок. Канат при подъеме натягивается и раскручивается, вращение передается снаряду массой от 1 до 3 т. При падении свободный канат сам собой закручивается, и поворотный замок фиксирует его в новом положении. Долото бьет по сектору забоя. При следующем подъеме снаряд снова вращается и наносит удар по другому сектору. Так предотвращается застревание. У ударно-канатного метода есть два существенных недостатка:

— из-за большой инерционности снаряда частота ударов низкая, а значит – малая производительность;

— поскольку долото подвешено на канате, агрегат бурит только вертикальные скважины.

Семейство станок буровой ударный включает еще два типа:

Гидроперфораторные. Их приводной механизм укреплен над землей. Он бьет по штанге, которая передает удар на долото. По мере углубления скважины штангу наращивают. Такой способ передачи энергии вносит ограничения: чем глубже уходит бур, тем длиннее и тяжелее штанга, возрастает инерционность, деформации. Гидроперфораторные установки бурят вертикальные и наклонные скважины диаметром до 150 мм.

Буровые станки и установки с пневмоударником – самые распространенные. По сути пневмоударник – это разновидность отбойного молотка. Такие машины высокопроизводительные, могут прокладывать вертикальные и наклонные скважины диаметром от 76 до 305 мм.

У станков вращательного действия на коронке есть режущие кромки – перья. При вращении бур срезает грунт и быстро углубляется. Но этот способ годится лишь для почв малой и средней твердости. На твердых коронка быстро стирается. 

В ряде моделей удары сочетаются с вращением коронки. Такие виды буровых станков называются ударно-вращательными. К этому типу можно отнести еще шарошечные, хотя они и не имеют пневмоударного механизма. Их рабочий орган – шарошка плотно прижимается к забою и быстро перекатывается. Зубья бьют по материалу, скалывают и дробят куски.

Более детально об обустройстве разных типов буровых станков читайте тут.

Карьерные буровые станки: в твердый камень, как в масло

Буровые станки для открытых горных работ в основном прокладывают скважины под взрывчатку. Среди самых распространенных – шведские машины Sandvik. О том, как зарекомендовал себя один из видов продукции этой компании – мобильные дробилки — читайте тут. 

Один из самых больших – 140-тонный Sandvik 1190E предназначен для вращательного и пневмоударного бурения. Может прокладывать скважины диаметром от 229 до 349 мм на глубину до 85 м. 

Карьерный буровой станок Smart Roc D60 может автоматически бурить и наращивать штанги. Отличается низким расходом топлива. Станок бурит скважины диаметром от 110 до 178 мм и глубиной до 56 м.

В создании карьерных буровых станков участвует множество фирм: Atlas Copko, Busyrus, Harnischfeger R&H, Sandvik Mining and Construction Driltech, Caterpillar, Intertrack, Gardner-Denver, Ingersoll-Rand, Denison, Mannesmann-Rexroth, Vickers, Vane, Cummins, Komatsu, GM. Они совершенствуют исполнительные механизмы, управление, привод агрегатов. Одно из направлений – гидрофикация приводов. Когда все механизмы через компрессор и маслонасосную станцию приводит один мотор, это уменьшает вес машины и облегчает регулировки.