Книги по строительству и ремонту

Строительные машины и их эксплуатация

Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

Буровые работы заключаются в образовании в грунте шпуров и скважин (отверстий) разнообразных диаметров (от нескольких сантиметров до метра и более), разной глубины и различного назначения.

Наиболее часто буровые работы выполняют при рыхлении мерзлого грунта и скальных пород взрывным способом, а также при установке опор, линий электропередачи, связи и контактной сети, сооружении набивных свай и т. д.

Различают следующие способы бурения: ударное, ударно-вращательное, вращательное и термическое. Выбор способа производства буровых работ и необходимого инструмента зависит от свойств грунта и горных пород, а также от габаритов скважины.

Станки ударно-канатного бурения. При ударно-канатном бурении скважин для взрывных работ в карьерах (239, а) применяют буровой снаряд, состоящий из долота 1, ударной штанги 2 и канатного замка 3, подвешенного на канате 4, переброшенном через головной ролик 5 мачты 12 станка.

Канат огибает снизу оттяжной ролик 7 балансира 6 станка и, проходя через вспомогательный ролик 8, наматывается на инструментальный барабан И.

При вращении ударного вала приходит в движение кривошип 10, который через шатун 9 сообщает колебательное движение балансиру 6. При нижнем положении оттяжного ролика 7 буровой снаряд в скважине поднимается над забоем, при достижении верхнего положения он быстро падает в скважину, внедряется в горную породу и разрушает ее. По мере углубления скважины канат с инструментального барабана свивают на необходимую величину. Круглая форма сечения скважины получается за счет поворота долота во время его подъема над забоем. Поворот долота происходит в канатном замке благодаря свойству стальных канатов раскручиваться под нагрузкой и вновь скручиваться, как только нагрузка исчезает. Для обеспечения свободного падения бурового снаряда на забой подъем оттяжного ролика 7 балансира станка происходит быстрее, чем его опускание. Это достигается соответствующим расположением оси вращения кривошипами по отношению к балансиру станка.

Производительность бурения зависит от следующего: веса бурового инструмента; высоты его подъема над забоем и скорости падения; .формы и качества заправки лезвия долота; крепости и абразивности пород, в которых бурят скважину; числа ударов долота о забой в единицу времени; количества шлама в забое.

Очистку забоя скважины от буровой мелочи (шлама) выполняют специальным инструментом — желонкой — через определенные промежутки времени.

При бурении пород средней твердости и вязких применяют долота с однодолотчатой головкой. Долота с крестовой головкой применяются при бурении твердых трещиноватых пород и валунно-галечных отложений. Высота подъема долота при бурении скважин обычно 0,9—1,1 м, число ударов 50—60 в 1 мин.

Показанный на 239, б буровой станок состоит из следующих основных узлов: главного вала 21, который передает вращение от электродвигателя 23 всем рабочим механизмам станка; инструментального барабана 24, служащего для подъема и опускания бурового снаряда; ударного механизма 25, преобразующего вращательное движение кривошипного вала 15 в возвратно-поступательное движение бурового снаряда; желоночных 16 и талевых 17 барабанов, предназначенных для спуска и подъема желонки при чистке скважины и для опускания и подъема обсадных труб; станины станка 18 на пневмоколесах 22 и 19 с установленными на ней механизмами; мачты; механизма управления и магнитного пускателя.

На решетчатой мачте станка смонтирована консольная кран-балка 13, используемая для подъема частей бурового снаряда  при   монтаже и" демонтаже. Станок буксируется грузовым автомобилем или трактором, для чего имеется прицепное устройство 20. При работе станок опирается на домкраты 14.

Ударно-канатные станки имеют невысокие показатели, однако они все еще находят применение при бурении скважин.

Станки шарошечного бурения предназначены для проходки скважин диаметром 150—350 мм, глубиной до 50 м.

Дробление породы выполняют режущим инструментом с вращательным движением — шарошкой, укрепляемой на буровой штанге.

На 240 показан буровой станок БТС-150, смонтированный на гусеничном тракторе С-100. При бурении крепких горных пород станок работает,как шарошечный, при проходке скважин в мягких и мерзлых грунтах шарошка заменяется штангой-шнеком.

Буровое навесное оборудование установлено на решетчатой раме. Оно состоит из буровой рамы 1 с двумя гидроцилиндрами, верхней 2 и нижней 3 траверсами и ротора 4, приводимого во вращение от вала отбора мощности через коробку передач 5 и карданный вал 6. Через штангу-вращатель 7 ротор приводит во вращение буровой став 8 со скоростью 60 или 125 обIмин. Верхний конец штанги крепится в опорном подшипнике.

Гидравлическая система, осуществляющая подачу бурового инструмента на забой, состоит из насоса, маслораспределителя, бака и маслопроводов.

Для выравнивания станка перед началом бурения служат гидравлические домкраты 9, а для закрепления в рабочем положении буровой рамы предназначены выдвижные штанги.

При шнековом бурении буровой снаряд состоит из отдельных шнеков, соединяемых муфтами с замковой, резьбой, при бурении шарошечным инструментом — из труб с приваренными муфтами с такой же резьбой. В этом случае шлам из скважин удаляется сжатым воздухом, подаваемым в полость штанги вращателя, который охлаждает при этом долота. Расход сжатого воздуха на станок составляет 5—9 м3/мин. Станки шнекового бурения применяются для рытья отверстий цилиндрической формы под опоры линий электропередачи и сзязи, при производстве свайных работ.

Универсальная бурильно-крановая машина (241) бурит отверстия в грунте и устанавливает опоры линий электропередачи и связи в пробуренные отверстия. Машина состоит из базовой автомашины, на которой установлены рама, коробка отбора мощности, раздаточный редуктор, ротор, бурильная система со штангой и гидроцилиндром подачи. Привод отдельных механизмов осуществлен карданными валами. Для устойчивости во время работы и разгрузки заднего моста машина оснащена двумя домкратами.

Все механизмы машины приводятся в действие от двигателя автомобиля через коробку отбора мощности.

Бурильное устройство машины состоит из: гидравлического цилиндра подачи; втулочно-роликовой цепи; двухроликового головного блока; концевого выключателя, фиксатора и стальной трубы с отверстиями, внутри которой перемещается квадратная штанга с вертлюгом. Машина имеет набор буров диаметром 0,3; 0,5; 0,8 и 1 м. Буры двухзаходные со съемными ножами и откидными клапанами для удерживания срезанного грунта при подъеме бура. Режущие кромки буров армированы твердым сплавом.

Для работы в мерзлых грунтах применяется шнековый бур диаметром 185 мм, длиной 780 мм с шагом 115 мм. Шнек выполнен из стального стержня диаметром 63 мм, к которому приварена стальная спиральная лента шириной 61 мм. На нижнем конце бура закреплен резец треугольной формы, нижние кромки которого армированы пластинками твердого сплава ВК-15. Такой бур обеспечивает бурение в грунте при глубине промерзания до 1,45 м. Максимальная глубина котлована в талом грунте 3 м.

Машина обеспечивает бурение котлованов под углом до 20° «на себя» и до 5° «от себя» в плоскости продольной оси автомашины. При вертикальном положении бурильной системы максимальная грузоподъемность на крюке столбостава 2,5 т, а на буре 7,5 т. Машина позволяет устанавливать опоры длиной до 12 м.

Оборудование термического бурения (242). При бурении крепких горных пород термическим способом их разрушение является результатом высокотемпературного нагрева, вызывающего значительные местные напряжения в отдельных слоях породы или грунта. Рабочим инструментом термобура является реактивная горелка, к которой подводятся керосин и кислород или сжатый воздух, а иногда и вода. При сжигании керосина в камере сгорания, куда подается кислород, образуются продукты сгорания — газы, температура которых может достигать 3200° С. Разрушенная вследствие деформации под воздействием высокой температуры горная порода в виде мелких частиц   выбрасывается   из скважины газами, выходящими из горелки со сверхзвуковой скоростью. Для охлаждения камеры сгорания и сопла горелки   в   некоторых конструкциях используется вода. При выходе из охлаждающей рубашки в виде пара она вместе с продуктами горения участвует в освобождении скважины от разрушенной горной породы.

Бестраншейная прокладка труб и кабелей применяется при пересечениях линий железных и шоссейных дорог, а также в городском строительстве для прокладки труб и кабелей поперек улицы без остановки движения и при реконструкции подземных коммуникаций на территории действующих предприятий.

Способы проходки горизонтальных скважин разделяются на два вида: спосд,б прдзсодки без удаления грунта (преимущественно неболь!Ш1х_диаметров) и с удалением грунта^.

Образование отверстия без удаления грунта происходит за счет уплотнения вытесняемого грунта вокруг образуемого отверстия прокалыванием или продавливанием.

Пневмопробойник представляет собой пневматическую машину ударного действия, перемещающуюся в грунте путем самозабивания.

Рабочий   орган   пневмопробойника  (243)  имеет форму гладкого цилиндра с заостренным оголовком. В хвостовой части пневмо-пробойника находится штуцер, к которому      присоединяется      гибкий шланг для подвода сжатого воздуха от компрессора. Выхлоп отработанного воздуха происходит через отверстия в-корпусе в заднем торце цилиндра.

Внутри корпуса имеется поршень-ударник, который под воздействием сжатого воздуха совершает возвратно-поступательные движения. При движении вперед поршень ударяет в передний внутренний торец корпуса, забивая его в грунт.

В случаях, когда надо получить скважину с диаметром большим, чем диаметр корпуса пневмопробойника, к нему прикрепляется расширитель, имеющий форму кругового или овального конуса.

Проходки скважин диаметром 200—250 м в грунтах III категории целесообразно производить в два приема: вначале меньшего диаметра, а затем повторно с расширителем до нужного размера.

Техническая характеристика пневмопробойника: диаметр скважин 135—250 мм, длина скважины до 50 м, длина пневмопробойника 1500 мм, вес (без шлангов) 80 кг, нормальное давление воздуха 6 KFJCM2, расход воздуха 3 м3/мин.

Установки для горизонтального бурения с удалением грунта применяются для образования больших отверстий диаметром 250—1000 мм.

Режущей частью рабочего органа установки (244) является рыхлитель 3, приводимый во вращение от электродвигателя через редуктор 2. Привод рыхлителя смонтирован на выдвижной раме 5, перемещающейся по направляющим рельсам 4, приваренным к корпусу / рабочего органа. Корпус рабочего органа выполнен из трубы диаметром, равным диаметру прокладываемого трубопровода.

Ось рыхлителя по отношению к корпусу установлена эксцентрично, со смещением вверх, а диаметр ножей больше диаметра корпуса и прокладываемой трубы 15 для образования зазора между прокладываемой трубой и скважиной, что облегчает проталкивание трубы и рабочего органа.

Разрыхленный грунт извлекается ковшом (совком) 10, совершающим вдоль трубы возвратно-поступательное движение при помощи реверсивной лебедки 16 и двух канатов 6. Разгрузка грунта из совка происходит на выходе из трубы при помощи упора 11. Грунт выдается через отверстие толкателя 12, установленного у хвостовой части прокладываемой трубы.

Продвижение рабочего органа на забой производится лебедкой 9 и канатным полиспастом 14, неподвижный блок которого закреплен на стойке направляющей рамы 7, а подвижный — на раструбе 13 толкателя.

Управление установкой софедоточено на выносном пульте 8. Установку монтируют в котловане, заранее открытом, при помощи экскаватора. Производительность установки около 8 м в смену.