§ 3. Машины вращательного бурения

При вращательном бурении разрушение горной породы проис­ходит спиральными слоями за счет постоянного сообщения буро­вому инструменту осевого усилия подачи и крутящего момента.

К машинам вращательного бурения относят: ручные и колон­ковые сверла, применяемые в основном для бурения шпуров по углю и породам ниже средней и средней крепости, станки для бу­рения разведочных и взрывных скважин по породам любой кре­пости и гезенкобурильные и сбоечные машины. Последние при­меняют для бурения подземных вертикальных и наклонных выра­боток диаметром 1000—1500 мм по мягким и средней крепости по­родам.

Современные ручные сверла подразделяют:

по способу подачи бурового инструмента на забой — на сверла с ручной и механической подачей;

по роду потребляемой энергии — на электрические (соответст­венно подаче типа ЭР или СЭР или ЭМ), пневматические (СПР и СПМ) и гидравлические (СГР);

по типу управления — на сверла с непосредственным управле­нием и дистанционным (Д).

Ручное электрическое сверло (рис. IV.38) состоит из электродви­гателя, редуктора, выключателя и механизма подачи (если он

имеется).

Сверла с принудительной подачей могут применяться как для работы непосредственно с рук, так и с установкой их на поддерж­ках или легких распорных колонках.

Принципиальное отличие ручных сверл с принудительной пода­чей от обычных заключается в устройстве дополнительного бара­бана, на который наматывается с определенным тяговым усилием трос, создающий усилие подачи сверла на забой. Например, в свер­ле СРП-2 барабан подачи 14 (см. рис. IV.38) приводится во вра­щение с помощью дополнительной червячной передачи 12 и ци­линдрической пары 10—11. Переключением шлицевой муфты 8 можно получить две скорости вращения шпинделя 9. Крутящий момент при этом будет передаваться от двигателя 1 через зубчатые передачи 2—3 и 5—4 или 2—3 и 7—6. Передаточное отношение редукторов подбирается с таким расчетом, чтобы частота вращения буровой штанги находилась в пределах 300—900 мин"¹.

В сверлах предусмотрена возможность замены зубчатых пере­дач 2—3 для изменения частоты вращения коронки. Одновременно с вращением вала шпинделя вращаются шестерни 10—11, которые через червячную передачу 12 подсоединяются к малым дискам фрик­ционной муфты 15. Барабан подачи 14 связан с большими дис­ками фрикционной муфты и предназначен для наматывания троса 13 с крюком 17. Вращением штурвала 16, оборудованного резьбо­вым соединением, можно через пружину изменять усилие, сжимаю­щее диски фрикционной муфты и тем самым регулировать вели­чины передаваемых крутящего момента и тягового усилия на тросе. Электродвигатели ручных горных сверл должны иметь малую массу при сравнительно большой мощности и быть взрывобезопас-ными для применения в шахтах, опасных по газу или пыли. На­пряжение тока электродвигателей составляет 127 В.

Колонковые сверла, как имеющие большую массу и значитель­ное усилие подачи, устанавливают на распорной колонке. Подача бурового инструмента на забой осуществляется выдвижением шпинделя неподвижного ^сверла.

Колонковые сверла подразделяют на два типа: с гидравличе­ской и механической подачей шпинделя. Они предназначены для бурения шпуров в углях и породах с коэффициентом крепости / < 8.

Для установки колонковых сверл используют колонки, кото­рые раскрепляются в выработке распорным винтом.

Механические вращательные бурильные машины являются очень тяжелыми, поэтому их устанавливают на гидравлических манипуляторах бурильных установок или погрузочных машин.

Буровые машины основаны на применении мощных буровых головок, выполняющих функции вращателя. Кроме того, приводы вращателя и податчика разделены, что дает возможность обеспе­чить независимость их работы и получить на исполнительном ор­гане большие крутящие моменты и осевые усилия, необходимые для бурения крепких пород.

В кинематической схеме длинноходового электрического сверла ДЭС4 (рис. IV.39) обозначены: вращатель / с электродвигателем 10, автоподатчик с люнетами 6 для поддержания буровых штанг 8 с резцом 9. Податчик крепится на манипуляторах с помощью крон­штейна 7 и состоит из рамы 4 с направляющими для каретки уд­воителя подачи 15, гидроцилиндров 2 подачи и 3 распора со што­ком 5, упирающимся в забой. Подача буровой головки и создание осевого усилия на буровой штанге осуществляются гидроцилин­дром 2, шарнирно прикрепленным к раме податчика и оборудо­ванным на конце штока двумя звездочками 13, входящими в за­цепление с двумя цепями 12 удвоителя хода подачи. Цепи обра­зуют замкнутый контур на каретке удвоителя подачи 15 и прикреп­лены с одной стороны к кронштейну 14 рамы податчика и с дру­гой стороны — к основанию 11 буровой головки. Такая кон-­

Рис. IV.38. Электрическое ручное сверло СРП2: а — кинематическая схема; б — общин вид

Рис. 1V.39. Кинематическая схема длинноходового элек­трического сверла ДЭС4

Рис. 1V.40. Рабочий инстру­мент машин вращательного бурения

струкция позволяет удваивать величину подачи по сравнению с ходом штока гидроцилиндра до 3,5 м при осевом усилии 10 кН. Скорость подачи при рабочем и холостом ходах достигает соответ­ственно 3,2 и 6 м/мин.

Рабочий инструмент. В качестве рабочего инструмента машин вращательного бурения применяют витые или сплошные буровые штанги и резцы. Буровая штанга состоит из хвостовика 1 (рис. IV.40, а), тела 2 буровой штанги, головки 3 с отверстием для закрепления резца 4 и крепежного штифта 5.

Съемные буровые резцы (рис. IV.40, б—г) состоят из корпуса 2, хвостовика 3 и перьев /, заканчивающихся режущими лезвиями. Буровые резцы двух основных типов: РУ (рис. IV.40, в) и РП (рис. IV.4), г) соответственно для бурения по углю и породе армируют пластинками 4 из твердого сплава ВК-6, ВК-8или ВК-8В.