Выбор вида бурения, модели бурового станка и технологические расчёты процесса бурения скважин

Сначала определяем показатель трудности бурения

/>

/>МПа;

/>МПа;

/>МПа,

где σсж, σр, σсдв – соответственно пределы прочности на сжатие, растяжение и сдвиг;

γ=2,9 т/м3 – объёмный вес диабаза.

Данная порода по трудности бурения относится к III классу – труднобуримые (Пб=10,1÷15).

Рассмотрим существующие способы бурения:

Пневматические бурильные молотки — применяются для бурения шпуров диаметром 32-40 и 52-75 мм в скальных породах.

Станки шнекового бурения применяют для бурения вертикальных и наклонных скважин диаметром 125-160 мм и глубиной до 25 м в мягких породах с показателем бурения до 5.

Станки с погружными пневмоударниками применяются для бурения скважин диаметром 100-200 мм и глубиной до 30 м при разработке пород с показателем бурения от 5 до 20 и крепостью от 10 до 20. При производственной мощности до 4 млн. м³/год.

Термическое (огневое) бурение используется при бурении скважин диаметром 250-360 мм и глубиной до 22 м главным образом в весьма и исключительно труднобуримых породах. Успешно применяется в породах с показателем бурения от 10 до 15.

Станки вибрационного бурения находятся пока на стадии испытаний; их достоинства — относит небольшая масса, простой буровой инструмент и высокая производительность.

Станки шарошечного бурения в последнее время получили наибольшее распространение при бурении скважин с диаметром 160-320 мм и глубиной 35 м. Наиболее перспективны для бурения в породах с показателем трудности бурения от 6 до 15 и крепостью пород от 6 до 18. Достоинства: высокая производительность, непрерывность бурения и возможность его автоматизации.

Так как у меня порода имеет крепость 12 — 14 по М.М. Протодьяконову я выбираю буровой станок шарошечного бурения.

Буровой станок выбираем 2СБШ-200Н исходя из приблизительного соотношения между вместимостью ковша экскаватора ЭКГ-5 и диаметром скважины, а диаметр скважины равно dс=0,216 м.

Техническая характеристика станка 2СБШ-200Н:

Диаметр скважины – 216 мм;

Глубина бурения – 24 м;

Угол бурения к горизонту – 60°, 75°, 90°;

Установленная мощность электродвигателей – 300 кВт;

Частота вращения долота – 0,5-5 с-1;

Максимальное осевое усилие подачи на забой – 173 кН;

Скорость подачи/подъёма бурового снаряда – 0,017/0,12 м/с;

Скорость передвижения – 0,7 км/ч;

Расход воздуха на очистку скважин – 25 м3/мин;

Масса станка – 50 т.

Требуемое осевое усилие на долото диаметром D=216 мм для разрушения породы крепостью ƒ=12:

/>кН,

/>кН,

где k=6÷8 большие значения для более крупных долот.

Требуемый момент вращения долота:

/>Н*м />

где n=1,5 – показатель для удовлетворительной очистки скважины;

k1=10 – коэффициент зависящий от крепости буримой породы.

Мощность привода вращателя

/>кВт

/>кВт

где ηвр=0,85÷0,7 – КПД трансмиссии вращателя

nвр=1,5 с-1 – частота вращения долота.[9, стр. 144]

Мощность привода подачи

/>кВт,

где vпод=0,017 м/с – скорость подачи бурового става;

ηпод=0,5÷0,7 – КПД механизма подачи.

Теоретическая скорость шарошечного бурения

/>м/с

продолжение
--PAGE_BREAK--

/>м/с

где kск=0,5-0,3 – коэффициент, учитывающий уменьшение скорости бурения за счет неполного скола породы между зубьями (большее значение для менее плотных пород).

Формула для определения сменной производительности:

/>м/смену,

/>м/смену,

где kи.см.=0,8 – коэффициент использования сменного времени;

Тсм=8 ч – продолжительность смены;

/>/>ч – продолжительность основных операций, приходящаяся на 1 м скважины;

vт=10 м/ч – техническая скорость бурения, которая принимается 8-12 м/ч при Пб=10-12 [10, Таблица 2.5 ]

Тв=0,05 ч — продолжительность вспомогательных операций, приходящаяся на 1 м скважины, в расчётах для СБШ – 0,033-0,083 ч;

Формула для определения годовой производительности

/> м/год

/>м/год

где nсм=75 и Nмес=12 – соответственно среднее число рабочих смен в календарном месяце и число рабочих месяцев в году.

Рабочий парк буровых станков:

/>шт,

где Vгод=4500000 т – годовой объём горных работ;

qг.м=42,7 м3 — выход взорванной горной массы с 1 м скважины.

В резерв берем еще 1 буровой станок и окончательный парк составит 4 буровых станка.