НОВАЯ КОНСТРУКЦИЯ РЕЖУЩЕ-ШАРОШЕЧНОГО ДОЛОТА

Ре­зуль­та­ты про­ве­ден­ных ис­сле­до­ва­ний и про­из­вод­ст­вен­ных ис­пы­та­ний по­ка­зы­ва­ют, что на­и­бо­лее пер­спек­тив­ным ви­дом бу­ро­вых до­лот сле­ду­ет счи­тать ком­би­ни­ро­ван­ные ре­жу­ще-ша­ро­шеч­ные до­ло­та (РШД) [1, 2, 3], ана­ло­ги ко­то­рых в за­ру­беж­ной прак­ти­ке от­сут­ст­ву­ют.

При бу­ре­нии не­аб­ра­зив­ных по­род эти до­ло­та мо­гут ус­пеш­но за­ме­нить до­ро­го­сто­я­щие и де­фи­цит­ные ша­ро­шеч­ные до­ло­та.

Кон­ст­рук­тив­но ре­жу­ще-ша­ро­шеч­ные до­ло­та мо­гут вы­пол­нять­ся по раз­лич­ным схе­мам, ко­то­рые от­ли­ча­ют­ся друг от дру­га вза­им­ным рас­по­ло­же­ни­ем ре­жу­щих ор­га­нов и ша­ро­шек на до­ло­те [4]. На­и­бо­лее ра­ци­о­наль­ны РШД, име­ю­щие ре­жу­щие ло­па­с­ти, рас­по­ло­жен­ные меж­ду ша­рош­ка­ми. Эти ло­па­с­ти мо­гут быть не­по­движ­ны­ми от­но­си­тель­но кор­пу­са и же­ст­ко на нем за­фик­си­ро­ван­ны­ми или опи­рать­ся на уп­ру­гий эле­мент, что поз­во­ля­ет им сме­щать­ся в осе­вом на­прав­ле­нии. В ка­че­ст­ве уп­ру­го­го эле­мен­та в боль­шин­ст­ве пред­ло­жен­ных кон­ст­рук­ций ис­поль­зу­ют­ся пру­жи­ны раз­лич­ных ти­пов. В этом слу­чае ре­жу­щий эле­мент, опи­ра­ю­щий­ся на пру­жи­ну, вы­пол­ня­ет­ся как еди­ное це­лое и со­дер­жит две ло­па­с­ти со сплош­ны­ми ре­жу­щи­ми кром­ка­ми или пре­ры­ви­с­ты­ми, об­ра­зо­ван­ны­ми съем­ны­ми рез­ца­ми.

Од­на­ко, с точ­ки зре­ния эф­фек­тив­но­с­ти раз­ру­ше­ния по­ро­ды и для по­вы­ше­ния из­но­со­стой­ко­с­ти до­ло­та, це­ле­со­об­раз­но ос­на­щать РШД дву­мя не­за­ви­си­мы­ми ре­жу­щи­ми эле­мен­та­ми.

Та­кой эле­мент мо­жет быть вы­пол­нен как дер­жав­ка, на ко­то­рой ус­та­нав­ли­ва­ют­ся съем­ные рез­цы, снаб­жен­ные хво­с­то­ви­ком, опи­ра­ю­щим­ся на уп­ру­гий амор­ти­за­тор. При этом на­и­бо­лее ра­ци­о­наль­но ис­поль­зо­вать ре­зи­но­вые амор­ти­за­то­ры, по­ме­ща­е­мые в от­вер­стия, в ко­то­рые вхо­дят хво­с­то­ви­ки ре­жу­щих ча­с­тей до­ло­та.

Ре­зи­но­вые амор­ти­за­то­ры, на ко­то­рые опи­ра­ют­ся хво­с­то­ви­ки, мож­но вы­пол­нить как ци­лин­д­ры с от­вер­сти­ем в цен­т­ре, по­ме­щен­ные в ме­тал­ли­че­с­кие ста­ка­ны. При од­но­ос­ном сжа­тии та­кой эле­мент при­об­ре­та­ет боч­ко­об­раз­ную фор­му. При этом с мо­мен­та ка­са­ния его бо­ко­вой по­верх­но­с­тью сте­нок ста­ка­на про­яв­ля­ет­ся эф­фект объ­ем­но­го сжа­тия, же­ст­кость сжи­ма­е­мо­го эле­мен­та рез­ко воз­ра­с­та­ет, и он ог­ра­ни­чи­ва­ет даль­ней­шее пе­ре­ме­ще­ние хво­с­то­ви­ка, иг­рая роль бу­фер­но­го ус­т­рой­ст­ва.

При цик­ли­че­с­кой на­груз­ке, име­ю­щей ме­с­то при бу­ре­нии, воз­мо­жен на­грев амор­ти­за­то­ра. Кро­ме то­го, на­гре­ва­ет­ся и при­мы­ка­ю­щий к не­му кор­пус до­ло­та. Теп­ло­об­ра­зо­ва­ние ус­ко­ря­ет фи­зи­ко-ме­ха­ни­че­с­кие и хи­ми­че­с­кие про­цес­сы в ре­зи­но­вом амор­ти­за­то­ре и сни­жа­ет его проч­ность. Для боль­шин­ст­ва ре­зин по­рог тем­пе­ра­тур­ной ус­той­чи­во­с­ти 80–100°С, по­это­му не­об­хо­ди­мо пре­ду­с­ма­т­ри­вать ох­лаж­де­ние ста­ка­нов, в ко­то­рых ус­та­нов­ле­ны амор­ти­за­то­ры. Ох­лаж­де­ние соб­ст­вен­но до­ло­та осу­ще­ств­ля­ет­ся сжа­тым воз­ду­хом, под­во­ди­мым к за­бою сква­жи­ны для очи­ст­ки от бу­ро­вой ме­ло­чи.

По­движ­ные ре­жу­щие ор­га­ны до­ло­та ра­ци­о­наль­но ос­на­щать съем­ны­ми ти­по­вы­ми рез­ца­ми РК-8Б или РБ-224.

Рез­цы по ме­ре из­но­са мо­гут за­ме­нять­ся но­вы­ми или пе­ре­за­та­чи­вать­ся. Это уве­ли­чи­ва­ет срок служ­бы до­ло­та и умень­ша­ет рас­хо­ды на ин­ст­ру­мент.

Ла­пы с ша­рош­ка­ми мож­но ис­поль­зо­вать от се­рий­ных ша­ро­шеч­ных до­лот с во­ору­же­ни­ем ти­па С или Т, ко­то­рые при­ва­ри­ва­ют­ся к кор­пу­су до­ло­та. При этом вслед­ст­вие не­точ­но­с­ти ме­ха­ни­че­с­кой об­ра­бот­ки и сбор­ки воз­мож­на не­точ­ная ус­та­нов­ка ша­ро­шек, в ре­зуль­та­те че­го они бу­дут не­рав­но­мер­но на­гру­же­ны, по­это­му ла­пы до­ло­та долж­ны со­би­рать­ся на кон­дук­то­ре.

С уче­том из­ло­жен­но­го, на ка­фе­д­ре гор­ных ма­шин и ком­плек­сов КузГ­ТУ бы­ло спро­ек­ти­ро­ва­но, из­го­тов­ле­но и ис­пы­та­но ре­жу­ще-ша­ро­шеч­ное до­ло­то, пред­став­лен­ное на ри­сун­ке. Оно пред­став­ля­ет со­бой двух­ша­ро­шеч­ное до­ло­то, име­ю­щее кор­пус 2, вы­пол­нен­ный за­од­но с хво­с­то­ви­ком 1, снаб­жен­ным стан­дарт­ной ко­ни­че­с­кой резь­бой. К кор­пу­су при­ва­ре­ны ла­пы 3 с ша­рош­ка­ми 4. В ста­ка­нах 5, так­же при­ва­рен­ных к кор­пу­су, раз­ме­ще­ны по­движ­ные дер­жав­ки 6, опи­ра­ю­щи­е­ся на амор­ти­за­то­ры из ре­зи­ны. На дер­жав­ках, яв­ля­ю­щих­ся ре­жу­щи­ми ор­га­на­ми, за­фик­си­ро­ва­ны съем­ные рез­цы 7.

При бу­ре­нии сла­бых по­род до­ло­то ра­бо­та­ет как ре­жу­щее. С уве­ли­че­ни­ем их кре­по­с­ти амор­ти­за­то­ры сжи­ма­ют­ся под дей­ст­ви­ем осе­во­го уси­лия, и в ра­бо­ту всту­па­ют ша­рош­ки. Раз­ру­ше­ние по­ро­ды при этом про­ис­хо­дит под дей­ст­ви­ем ком­би­ни­ро­ван­но­го воз­дей­ст­вия ре­жу­ще­го и ша­ро­шеч­но­го ин­ст­ру­мен­та.

Как по­ка­зал опыт кон­ст­ру­и­ро­ва­ния и про­ве­ден­ные ис­пы­та­ния до­лот, ком­би­на­ция в них ре­жу­щих и ша­ро­шеч­ных ор­га­нов поз­во­ля­ет при бу­ре­нии сква­жин по хруп­ким по­ро­дам сред­ней кре­по­с­ти (с f=5–6) на 15–20% сни­зить энер­го­ем­кость про­цес­са раз­ру­ше­ния.

Про­ве­ден­ные на пред­при­я­ти­ях срав­ни­тель­ные ис­пы­та­ния до­лот [3] по­ка­зы­ва­ют, что РШД име­ют су­ще­ст­вен­ные пре­иму­ще­ст­ва пе­ред се­рий­ны­ми ша­ро­шеч­ны­ми до­ло­та­ми.

Ком­би­ни­ро­ван­ный бу­ро­вой ин­ст­ру­мент мо­жет быть при­ме­нен на стан­ках вра­ща­тель­но­го (ша­ро­шеч­но­го) бу­ре­ния, вы­пу­с­ка­е­мых про­мы­ш­лен­но­с­тью, и дол­жен най­ти ши­ро­кое при­ме­не­ние. Од­на­ко се­рий­ное из­го­тов­ле­ние ком­би­ни­ро­ван­ных до­лот до сих пор не на­ла­же­но и тре­бу­ет ин­ве­с­ти­ций на ор­га­ни­за­цию их про­из­вод­ст­ва.    


ЛИТЕРАТУРА:

1. Б.А.Ка­та­нов, М.С.Са­фо­хин. Ин­ст­ру­мент для бу­ре­ния взрыв­ных сква­жин на ка­рь­е­рах. - М.:Не­дра, 1989.-173 с.

2. Б.А.Ка­та­нов. Ком­би­ни­ро­ван­ные ре­жу­ще-ша­ро­шеч­ные до­ло­та//Уголь. - 2000. - № 9. - c. 31–32.

3. Н.Н.Стра­бы­кин. Тех­ни­ка бу­ре­ния взрыв­ных сква­жин в мерз­лых по­ро­дах. - М.: Не­дра, 1989. - 172 с.

4. А.С.Те­ле­шов, Б.Ф.Брю­хов. Клас­си­фи­ка­ция схем ком­би­ни­ро­ван­но­го бу­ро­во­го ин­ст­ру­мен­та для уголь­ных раз­ре­зов//Уголь. - 1973. - № 1.- c. 31–33.

Журнал "Горная Промышленность" №3 2001