Борщевский С.В. Галечко С.Ю. Исследование динамики бурового инструмента вращательно-буровых машин

ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИНАМИКИ ПОВЕДЕНИЯ БУРОВОГО ИНСТРУМЕНТА ВРАЩАТЕЛЬНО - БУРОВЫХ МАШИН

Источник: Бурение. Сб. научных трудов студ. - Донецк: ДонНТУ, 2006. - 42 с.

УДК 622.257.2:622.233.016.25

Галечко С.Ю., студент гр.Ш-02, ДонНТУ Научный руководитель - доц.Борщевский С.В.

В шахтном строительстве при проведении горных выработок приходиться применять буровзрывную технологию из-за большой прочности вмещающих горных пород и невозможности применения проходческих комбайнов по целому ряду причин. Использование же вращательно-ударного бурения, согласно нашего анализа хронометражных карт станции НИС-15, нередко приводит к авариям и травматизму.
Одной из наиболее вероятных причин высокой аварийности при бурении являются динамические колебания, исследования которых проводились в условиях шахты «Румянцева» Г'ОАО «Трест Горловскуглестрой» на буровой установке СБМ-Зу, имеющей наибольшее распространение на шахтах.
Исследования проводились при различных режимах бурения и компоновки бурового става.
В результате приведенных исследований было установлено, что вся система вращательного бурения (буровая машина, став, исполнительный орган, угольный забой, стенки скважины) должна рассматриваться как единый динамический комплекс. При этом исполнительный орган, получая энергию по буровому ставу от привода, благодаря упругости передающего элемента, сам в некоторой степени регулирует ее реализацию в зависимости от характера контактного взаимодействия с забоем. Было установлено, что даже в случае сравнительно однородного массива вращение исполнительного органа сопровождается значительными крутильными колебаниями. Амплитуда и частота колебаний зависят в первую очередь от параметров бурового става и режима бурения.
Большую роль на динамичность поведения исполнительного органа оказывает установка на буровом ставе опорных фонарей. Как показали исследования, наличие опорных фонарей приводит к резкому (в 2...3 раза) повышению динамического характера работы исполнительного органа. 11ри этом возникающие в буровых штангах напряжения носят знакопеременный характер, что при длительной работе неизбежно должно приводить к усталостным явлениям в материале штанг.
При отсутствии опорных фонарей буровой став под влиянием прикладываемых к нему нагрузок деформируется, приобретая форму спирали. В таких условиях демпфирующие свойства става возрастают, что приводит к существенному снижению динамичности работы исполнительного органа. С другой стороны, как показали исследования, изгиб бурового става по спирали приводит к резкому возрастанию сил сопротивления. За счет распора става в скважине передача крутящего момента сопровождается значительными потерями, вследствие чего для обеспечения нормального режима работы исполнительного органа требуется приложение к буровому ставу мощности в 2...3 раза большей, чем требуемая для разрушения массива.
Таким образом, проведенные исследование показали, что обеспечение высокой надежности и эффективности бурения длинных восстающих скважин не может быть достигнуто машинами вращательно-штангового типа. Поэтому в настоящее время необходимо сосредоточить особое внимание на работах по изысканию работоспособных конструкций буровых установок с двигателями внутри скважины или других конструктивных решений.

На главную