 |
Рисунок 2.6 – Переносный мотобур
|
|
|
|
Рисунок 2. 6 – Переносный мотобур
1 — каретка; 2— вращатель; 3 — подкос; 4 — ведущая звездочка; 5 — рукоятка ведущей звездочки; 6 — направляющая стойка; 7— ведомая звездочка; 8 — опорная балка; 9 — стопор для крепления стойки мотобура
Рисунок 2. 7 – Мотобур КМ-10
Средняя производительность мотобура в смену в песчано-глинистых грунтах составляет около 40—50 м. Обслуживает мотобур бригада из двух человек.
Значительная группа установок шнекового бурения смонтирована на самоходной гусеничной базе. Широкое применение они получили при сейсмических работах, поисках, инженерно-геологичёских и гидрогеологических изысканиях (рисунок 2. 8).
Для этой группы установок характерно использование подвижного трех-четырехскоростного (70—460 об/мин) вращателя с рабочим ходом подачи 1300—3250 мм, с усилием подачи вверх до 100 кН. Привод подачи осуществляется от гидроцилиндров. Осуществление спускоподъемных операций предусматривается, как правило, механизмом подачи, но скорости подъема невелики. Некоторые установки имеют возможность осуществлять спускоподъемные операции лебедкой (УШБ-ТМ и ШАК-4) или канатным подъемником (УШ-2Т) на больших скоростях и свечами длиной 3-4-6 м.
Привод всех установок этой группы осуществлен от ходового двигателя.
Установки обычно обслуживают два человека: бурильщик (он же шофер) и буровой рабочий.
Проходка за 1 ч чистого бурения по породам: I категории составляет 75 м; II—40 м; 111—21, 4 м; IV — 10—14 м.
Производительность бурения в значительной степени зависит от того, производится бурение сплошным забоем или с отбором образцов породы. При отборе керна производительность шнекового бурения значительно снижается.
|
|
|
Рисунок 2. 8 – Установка шнекового бурения УШ-2Т
2. 4 Вибрационное (виброударное) бурение
Под вибрационным бурением понимается способ, при котором процесс бурения осуществляется путем передачи породоразрушающему инструменту вибрационных или виброударных нагрузок, совмещаемых с осевым усилием, которое создается весом инструмента и вибропогружателя.
Вибрационный способ может быть использован только для бурения нескальных (мягких и рыхлых) пород. Вибровращательное бурение, при котором помимо вибрационного и осевого усилия породоразрушающему инструменту передается и крутящий момент (т. е. вращение), позволяет производить разрушение и крепких пород.
Различают две разновидности вибрационного бурения (вибробурения):
чисто вибрационное и виброударное. В первом случае инструменту сообщают синусоидальные колебания, во втором—ударные импульсы высокой частоты.
1 - виброзонд; 2 – колонна бурильная; 3 — вибромолот; 4 — ролик на вершине мачты; 5 - канат; 6 - лебедка; 7 – электрокабель
Рисунок 2. 9 – Принципиальная схема виброударного бурения
При вибрационном бурении разрушение мягких пород (песков, супесей, суглинков, глин) в зоне контакта с породоразрушающим инструментом происходит за счет механического воздействия, чему способствует разжижение пород при вибрации; при виброударном бурении разрушение происходит путем дробления и вытеснения породы. В настоящее время чаще используется виброударное бурение.
Основоположником вибробурения в отечественной практике является Д. Д. Баркан. Значительный вклад в развитие техники и технологии вибробурения внесли Б. М. Ребрик, М. Г. Ефремов и др.
Принципиальная схема виброударного бурения представлена на рисунке 2. 9.
На рисунке 2. 10 представлена схема вибропогружателей для бурения. На рисунке 2. 10, а показан простейший двухвальный вибратор. От электродвигателя / при помощи клиновых ремней 2 вращение передается одному из валов. Валы связаны между собой шестеренным синхронизатором. На каждом валу закреплены дебалансы 3. Валы с дебалансами и синхронизатором размещены в корпусе, на котором закреплен электродвигатель 1, В нижней части корпуса имеется переходник 5, с помощью которого вибратор присоединяется к бурильным трубам. К канату вибратор подвешивается с помощью металлической или канатной серьги (на рис. 2. 10, а не показана).
|
|
|
Дебалансы (или эксцентрично расположенные грузы), вращаясь в противоположные стороны, синфазно с равной угловой скоростью генерируют центробежные силы, горизонтальные составляющие которых (F1) взаимно уравновешиваются, а вертикальные (F2) — складываются.
а — вибратор; 1 — электродвигатель; 2 — кли-ноременная передача; 3 —дебалансы; 4 — корпус; 5 — переводник на погружаемую трубу; б —вибромолот; 1 — два электродвигателя с дебалансами; 2 — ударная плита; 3 — боек; 4 — пружина; 5 — наковальня; 6 — наголовник (ограничитель); 7 — погружаемая труба
Рисунок 2. 10 – Схема вибропогружателей для бурения скважин
Суммарная вертикальная сила изменяется по гармоническому (синусоидальному) закону. Она и возбуждает колебания вибратора и бурового снаряда.
Величина максимального возмущающего усилия определяется по формуле
Fmax = mω 2 ε (2. 2)
где m—суммарная масса дебалансов, кгс2/см;
ω —угловая скорость, с-1;
ε — смещение центра тяжести дебалансов относительно оси вращения (эксцентриситет), см.
Эффективность вибрационного бурения в значительной степени зависит от массы вибропогружателя, момента эксцентриков, частоты и амплитуды колебаний. С возрастанием амплитуды скорость вибробурения увеличивается.
По мере увеличения глубины скважин возрастает масса инструмента и, кроме того, увеличивается его упругость. За счет этого амплитуда колебаний породоразрушающего инструмента существенно снижается. Поэтому глубина бурения поверхностными вибраторами не превышает 25—30 м.
Вибромолот (рисунок 2. 10, б) представляет собой тот же вибратор, в колебательную систему которого введен ограничитель колебаний (наголовник с наковальней). С ограничителем вибратор вообще не связан или связан с помощью пружин и стяжных болтов. Вследствие наличия ограничителя колебания корпуса вибратора сопровождаются ударами бойка по наковальне ограничителя, который жестко присоединяется к погружаемому (или извлекаемому) элементу.
|
|
|
В качестве вибратора на вибромолоте нередко используют два электродвигателя, закрепленных на ударной плите и несущих на обоих концах валов дебалансы.
Известно большое количество различных вибраторов и вибромолотов, используемых для бурения скважин или погружения и извлечения обсадных труб. Вибромеханизмы различаются между собой по параметрам, конструктивному исполнению и весовым характеристикам.
Подавляющее большинство вибраторов выполняется по конструктивной схеме, показанной на рисунке 2. 10. В некоторых вибраторах привод осуществляется от двигателя внутреннего сгорания; нередко двигатель на корпусе устанавливается на пружинах.
На рисунке 2. 11 представлен вибратор (беспружинный вибромолот) ВГ-8. Этот вибратор имеет центральное проходное отверстие и может закрепляться с помощью зажимного патрона в любом месте погружаемой обсадной трубы.
Из других конструкций известны вибраторы с приводом посредством гибкого вала от двигателя внутреннего сгорания.
Вибромолоты обладают большей погружающей способностью, чем вибраторы, однако они сложны по конструкции и менее надежны в работе.
В качестве породоразрушающего инструмента при вибрационном бурении применяются виброзонд, грунтонос и виброжелонка (рисунке 2. 12).
Виброзонды изготовляют из труб длиной 1, 5—3, 0 м, по длине которых вырезают два продольных окна. Ширина прорези зависит от свойств пород, в которых применяют виброзонд, и тем больше, чем плотнее и вязче грунт. Для рыхлых грунтов (супеси, пески) ширина прорези уменьшается. Назначение прорези в виброзонде—очистка зонда от породы.
1 — подвеска; 2 — электродвигатели; 3 — клиноременная передача; 4 — корпус вибромеханизма (эксцентриков); 5 — виброударный патрон; 6 — зажимный патрон (для захвата обсадных труб)
|
|
|
