Станок ударно канатного бурения

Станок ударно канатного бурения

БС-3 предназначен для бурения вертикальных скважин в обсадной трубе O500-1200мм, глубиной бурения до 250 метров в грунтах различного состава: от песчаных и глинистых до скальных и вечномерзлых.
Область применения БС-3 – бурение скважин для устройства свайных фундаментов при мостостроении, гражданском и промышленном строительстве, прокладке инженерных коммуникаций, линий электропередач, создание водопонижающих и заверочных скважин в гидрогеологии.

Технические характеристики:

Диаметр скважины 450-1200 мм
Глубина бурения до 250 м
Величина хода бурового инструмента 700-810-960-1070 мм
Частота ударов бурового инструмента 0,66. 0,83 с-1
Масса бурового инструмента 3,5+0,3 т
Техническая производительность 1,0 м/ч
Удельное давление на грунт 0,9 кг/см 2
Мощность электродвигателя главного привода 90 кВт
Вес станка 34,725 т

Габариты станка:

Транспортное положение
Длина 10 500 мм
Ширина 3 200 мм
Высота 3 800 мм
Рабочее положение
Длина 8 050 мм
Ширина 4 000 мм
Высота 14 500 мм

Назначение бурового станка ударно-канатного бурения БС-3 – бурение вертикальных скважин диаметром до 1,2 м. и глубиной до 250 метров в грунтах различного состава: от песчаных и глинистых до скальных и вечномерзлых. Область применения БС-3 – бурение скважин для устройства свайных фундаментов при мостостроении, гражданском и промышленном строительстве, прокладке инженерных коммуникаций, линий электропередач, создание водопонижающих и заверочных скважин в гидрогеологии.

Бурение скважин происходит за счет разрушения породы тяжелым буровым снарядом, который циклически поднимается на высоту до 1 метра, а затем падает под собственным весом. Снаряд подвешен на канате, который раскручивается при вытягивании и создает естественное вращение снаряда. Это помогает более эффективному разрушению породы. Частота ударов меняется в диапазоне 40-48 ударов в минуту за счет тиристорных преобразователей и зависит от крепости грунта. Высокая энергия удара, частота и вращение снаряда обеспечивают высокую производительность БС-3. Так, при бурении скальных и вечномерзлых грунтов, скорость бурения составляет от 40 до 70-ти см. в час.

Забуривание происходит с применением обсадной трубы, которая исключает обрушение и задает направление снаряду. Осаживание трубы проходит с помощью обсадника – круглой литой плиты, по которой снарядом наносят легкие удары. После осадки части трубы к ней приваривается другая, и процесс бурения возобновляется. Глубина осадки зависит от рыхлости грунта и обычно составляет от 8 до 15 метров.

Бурение происходит с добавлением воды в скважину, а удаление измельченной породы в виде шлама производится желонированием. Желоночная лебедка поднимает и опускает желонку, а шлам сливается на лоток.
Бурение контролируют двое: буровой мастер и его помощник. Все механизмы БС-3 оснащены электроприводом, причем наибольшая потребляемая мощность не превышает 100 кВт. В полевых условиях БС-3 запитывается от передвижной дизельной электростанции на пневматическом ходу, или даже на прицепной тележке либо санях, которую, передвигаясь, может тянуть за собой сам станок.
БС-3 легко передвигается по пересеченной местности как с поднятой, так и с уложенной мачтой, преодолевает неглубокие ручьи, заболоченные участки и подъемы крутизной до 20-ти градусов и при этом может буксировать, помимо электростанции, бытовой вагончик для рабочих, либо контейнер с инструментами.

БС-3 – это самоходная установка на гусеничном ходу. На его основной раме находятся мачта, ударный механизм, инструментальная и желоночная лебедки, главный вал, гидростанция, электрощитовая и кабина с системой управления.

Гусеничный ход оснащен парой электроприводов, отсюда высокая маневренность станка. Скорость движения – до 1 км/ч – позволяет перемещать станок на расстояние 10-12 км в течение дня. Вес гусеничного хода – 11 тонн. Это способствует устойчивости при движении с поднятой мачтой.
Горизонтирование БС-3 происходит при помощи 4-х гидродомкратов на раме станка. Их работу обеспечивает гидростанция с системой распределительных клапанов. Гидростанция оборудована электроподогревом, рабочее давление в системе не превышает 16 атмосфер.
Подьем мачты в рабочее положение также происходит с помощью гидроцилиндров. На мачте находится передвижная каретка с люнетом, который центрует снаряд, а также головной блок с резиновыми амортизаторами, что снижают ударные нагрузки на конструкции станка при работе.

Буровой снаряд, подвешенный на мачте, состоит из литого крестообразного долота, штанги и замка, который крепит канат к снаряду.

Ударный механизм, поднимающий буровой снаряд, состоит из кривошипно-шатунного и балансирного механизмов, которые натягивают и поддерживают канат, сохраняя амплитуду движения снаряда.

Инструментальная лебедка регулирует натяжение каната, подъем и опускание снаряда в скважине.

Главный вал с тремя фрикционными муфтами включения и выключения лебедок и ударного механизма обеспечивает их работу.

Привод главного вала – асинхронный двигатель мощностью 90 кВт с регулируемой частотой вращения. Управление механизмами происходит с помощью электрического блока управления, а также рычажной системы из 5 рычагов: 3 из них включают фрикционные муфты, а 2 – управляют тормозами лебедок. Блок управления и рычаги расположены в кабине с утепленными стенками, триплексными стеклопакетами и электропечкой.

Электрическая система обеспечивает не только работу механизмов, но и гидростанции, освещения, подогрев масла гидросистемы и воды в термоемкости, используемой для удаления шлама.
Чистый вес БС-3 – 28 тонн, в полной комплектации – 32,5 тонны.

Габариты станка позволяют транспортировать его на трейлере и на железнодорожной платформе.
Предприятие «Амурский металлист», более сорока лет выпускающее буровые станки ударно-канатного бурения, постоянно совершенствует и модернизирует БС-3.
БС-3 оснащен гидравликой и системой регулирования частоты ударов, что обеспечивает наивысшую производительность в бурении скважин большого диаметра в породах повышенной крепости от 8 до 18 единиц шкалы Протодьяконова.

Читайте также:  Как выглядит лаватера фото

Высокие технические характеристики, надежность, простота эксплуатации и ремонтопригодность, невысокая стоимость обеспечили заслуженную репутацию БС-3 в среде буровиков-профессионалов России и ближнего зарубежья.

Среди постоянных заказчиков нашего бурового оборудования такие предприятия, как: дочерние компании ЗАО «Мостострой-9» в Восточной Сибири, различные подразделения ОАО ГМК «Норильский никель» в Заполярье, ЗАО НПО «Спецмост» и ОАО «Дальмостострой» в Хабаровском крае, ОАО «Спецстрой» и ООО «Мостостроитель» в Якутии, филиалы ОАО «СК Мост» и ГК «Петропавловск» в Амурской области, ООО «Югстройсервис» и ООО «Домос» в ЮФО, ЗАО «Трансмост» в Украине и многие другие.

Как показывает практика, БС-3 может служить в самых неблагоприятных и тяжелых климатических условиях несколько десятилетий. Сегодня на строительстве железной дороги Улак-Эльга мостовики используют как наши станки, приобретенные еще во времена СССР, так и БС-3, произведенные в последние годы. Импортная буровая техника вращательного бурения на Эльге не справляется с задачей и проходит только мягкие породы, не спасают даже частые замены буровых коронок.
И в итоге завершает бурение скважины наш буровой станок БС-3, уверенно проходя прочный плагиогранит.

Возможно изготовление отдельных узлов и деталей

Станки ударно-канатного бурения широко применяются для бурения разведочных скважин на россыпях по породам любой крепости на глубину до 300 м. На карьерах при бурении крепких горных пород их вытеснили станки ударно-вращательного бурения погружными пневмоударниками и станки шарошечного бурения. Основной недостаток ударно-канатных станков – малая частота ударов (40 – 50 в минуту), ограничивающая их производительность. Увеличить частоту ударов невозможно, так как продолжительность падения бурового снаряда зависит от высоты его подъема, ускорения свободного падения и сопротивления шлама.

Техническая характеристика станков ударно-канатного бурения

(завод-изготовитель — Оротуканский завод горного оборудования)

Показатели Марка станка
БУ-20-3 БУ-20-2УШ УКС-22М
Наибольшая глубина бурения, м
Наибольший диаметр бурения, мм
Высота подъема бурового снаряда над забоем, мм: Наибольшая
Наименьшая
Способ передвижения Самоходный на гусеницах Прицеп
Масса станка без канатов и бурового снаряда, т 12,5 11,4 7,6

Станок ударно-канатного бурения (см. рис.1.6.) содержит рабочий буровой инструмент 1, закрепленный на канате 2. Канат огибает головной блок 3, оттяжной блок 4, направляющий блок 5 и намотан на барабан лебедки 6. Оттяжной блок 4 установлен на балансире 7. Вращение от главного вала 8 станка передается кривошипу 9. Палец 10 кривошипа шарнирно соединен с шатуном 11, на другом конце которого шарнирно закреплен балансир 7.

При вращении кривошипа шатун 11 передвигает оттяжной блок 4 по дуге, радиус которой равен длине балансира 7. При нижнем положении пальца 10 кривошипа 9 и оттяжного блока 4 долото будет приподнято над забоем. При перемещении пальца кривошипа и оттяжного блока в верхнее положение долото в конце хода ударится о забой. Во время подъема происходит поворот бурового инструмента на некоторый угол за счет раскручивания каната, что обеспечивает получение скважины круглого сечения.

Рис. 1.6. Схема станка ударно-канатного бурения.

1 – буровой инструмент; 2 – канат; 3 – головной блок; 4 – оттяжной блок;

5 – направляющий блок; 6 – барабан лебедки; 7 – балансир; 8 – главный вал; 9 – кривошип; 10 – палец; 11 – шатун; 12 – амортизатор; 13 – мачта;

14 – желонка; 15 – желоночный барабан; 16 – ролик; 17 – тормоз.

Буровая лебедка (см. рис.1.7.) состоит из приводного вала 1, опирающегося на опоры качения, установленные на стойках рамы. На валу на подшипниках смонтирован барабан 2 с намотанным на него тросом 3. Вращение от приводного вала 1 передается на барабан 2 через фрикционную муфту 4. Рукоятью 5, связанной с кулачками 6, управляют фрикционной муфтой, а рукоятью 7 – тормозом 8. Для обеспечения подъема бурового снаряда рукоять 5 устанавливают в такое положение, при котором кулачки 6 соединяют между собой диски фрикционной муфты. В результате этого вращение через фрикционную муфту передается от приводного вала барабану 2 и происходит наматывание троса на барабан. Для экстренной остановки барабана рукоятью 7 приводят в действие тормоз 8.

Рис.1.7. Фрикционная лебедка

1 – приводной вал; 2 – барабан; 3 – трос; 4 – фрикционная муфта;

5 – рукоять управления муфтой; 6 – кулачки;

7 – рукоять управления тормозом; 8 – тормоз.

Рабочий буровой инструмент делится на основной и вспомогательный. К основному относятся долото и канатный замок. Соединенные вместе они образуют буровой снаряд. Вспомогательный буровой инструмент состоит из желóнки для извлечения бурового шлама из скважины и специальных долот для исправления скважины.

Применяют несколько типов долот. Основные из них: плоские, крестовые, двутавровые и округляющие (см. рис. 1.8.).

Рис.1.8. Типы долот

а — плоское; б – двутавровое;

в – крестовое; г – округляющее.

Плоские долота предназначены для проходки монолитных пород без твердых включений. Их выпускают диаметром от 148 до 695 мм. Масса долот от 42 до 520 кг.

Читайте также:  Металл изделия из металла

Двутавровые долота предназначены для проходки вязких пород. Их лезвия имеют выступающие в обе стороны борта, обеспечивающие лучшую обработку стенок скважины. Выпускают их диаметром 148 – 850 мм, масса 42 — 630 кг.

Крестовые долота применяют для проходки твердых трещиноватых пород, а также валунно-галечных отложений. Диаметр этих долот 148 – 595 мм, масса 66 – 980 кг.

Округляющие долота используют для проходки твердых трещиноватых пород и валунно-галечных отложений, а также для выравнивания стенок скважины. Диаметр выпускаемых долот 148 – 695 мм, масса 85 – 1400 кг.

После углубления скважины на 0,3 – 0,6 м, при бурении крепких пород, и на 1,0 – 1,5 м при бурении слабых пород, когда долото начнет вязнуть в разрушенной породе и скорость бурения упадет, буровой снаряд поднимают из скважины и в нее опускают на канате желонку (см. рис.1.9.).

1 – корпус; 2 – башмак; 3 – клапан;

Желонка представляет собой полый цилиндр с клапаном на нижнем конце. Если забой находится в сухих породах, то в скважину наливают воду в таком количестве, чтобы образовался столб воды высотой, равной длине желонки. После спуска желонки от главного вала станка включают желоночный

барабан для подъема желонки на высоту 0,5 – 0,7 м, а затем сбрасывают желонку в скважину, производя ею 10 – 15 ударов по забою. Под действием этих ударов суспензия из разрушенной породы и воды, приподнимая клапан, заполняет желонку. Заполнение желонки происходит по закону сообщающихся сосудов. При этом одним сосудом является буровая скважина, а другим сосудом – желонка. Для разгрузки желонки ее опускают вертикально на шток 4 и клапан 3 открывается. Произведя два-три спуско-подъема желонки, забой очищают от разрушенной породы и вновь спускают буровой снаряд, включают ударный механизм и продолжают углубление забоя.

Перед бурением скважины станок устанавливается горизонтально и закрепляется домкратами. При бурении крепких пород буровой инструмент подвешивается таким образом, чтобы он на несколько сантиметров не доходил до забоя. Это расстояние проходится за счет сжатия амортизатора. Амортизатор состоит из набора резиновых дисков и металлических прокладок. Он ослабляет ударную нагрузку, передаваемую на мачту и балансир. В мягких породах навеска бурового инструмента над забоем не производится, так как глубина внедрения бывает достаточной для сжатия амортизатора.

Наиболее доступный и простой способ бурения скважины является так называемое ударно-канатное бурение. Основная его особенность – это возможность производства операций без использования тяжелой специальной техники. В этом случае также можно в самые короткие сроки осуществлять монтаж буровой установки.

Применение технологии ударно-канатного бурения

Ударно-канатный способ – это самый простой и наиболее распространенный способ бурения, который дает уникальную возможность осуществлять вскрытие поверхностных водоносных пластов. Интересно, что требуемое оборудование можно сделать даже своими руками.

1 Назначение и краткое описание технологии

Интересно, что этот способ бурения использовался еще в древние времена. Первые упоминания о ней с легкостью можно найти даже в трудах самого Конфуция. Но сегодня, чтобы начать работать, нужно иметь немного различных приспособлений. В этом случае вам понадобится такой инструмент:

Данная технология предполагает, что основной инструмент – это забивной стакан, который представляет собой своеобразный отрезок трубы, сделанной из стали. Она скошена вовнутрь и имеет снизу режущую кромку, которая отличается очень высокими показателями прочности. У забивного стакана сверху есть так называемая наковальня, по которой штангой производятся удары.

Лебедка выполняет функцию опускания и подъема забивного стакана. Порода, попадающая в стакан, за счет силы трения удерживается в нем. Ударная штанга используется для того, чтобы максимально глубоко проникнуть в грунт, поэтому её с силой бросают на наковальню. После того, как стакан полностью заполнится грунтом, его поднимают наверх и тщательно очищают.

Процесс бурения скважины по ударно-канатной технологии

Такой процесс повторяется до тех пор, пока скважина будет иметь необходимую глубину. Как можно понять, данная технология не сложная, поэтому буровая установка своими руками – это реальная возможность сэкономить достаточно много денежных средств.
к меню ↑

1.1 Плюсы и минусы

Естественно, что ударно канатное бурение скважин имеет ряд как положительных, так и отрицательных сторон, поэтому постараемся в них разобраться.

Этот метод бурения имеет такие достоинства:

  1. Во время бурения можно взять раздельные образцы (пробы) из водоносного слоя грунта.
  2. Возможность осуществления бурильных скважинных работ во время больших начальных диаметров, которые могут достигать 500-та миллиметров и более.
  3. Можно создавать скважины в самые короткие сроки, то есть сразу после того, как завершатся бурильные работы.
  4. Водоносные горизонты благодаря использованию на практике этой техники, не засоряются, сохраняют такой же вид, как и до того, когда начинает использоваться буровая установка.
  5. Возможность успешного проведения бурильных работ в так называемых галечниково-валунных прослойках. Кроме того в породах, которые легко впитывают различные промывочные жидкости.
  6. Не нужно обеспечивать установку водой и раствором из глины, поэтому инструмент не так сильно засоряется.
  7. Гарантия того, что будет произведено качественное и быстрое вскрытие с дальнейшим опробованием водоносного пласта.
Читайте также:  Хоппер ковш штукатурный пневматический

Как видно, эта технология имеет много больших плюсов, поэтому стоит задуматься над тем, как сделанная своими руками буровая установка сослужит вам хорошую службу.

Теперь можно перейти к немногочисленным минусам, которые имеет этот способ бурения:

Мобильная буровая установка УАЗ УКБ-60

  1. Осуществление исключительно вертикального бурения.
  2. Во время создания глубоких скважин могут возникнуть определенные проблемы.
  3. В некоторых грунтах песчаного типа бурить таким способом вообще невозможно (здесь даже специальный инструмент не поможет).
  4. К самому большому недостатку относят низкую скорость бурения.

1.2 Применяемое оборудование

Теперь стоит немного остановиться над тем, какой нужен инструмент, когда применяется ударно-канатный метод для бурения, тем более, если есть желание сделать скважину своими руками. Долото (обычно применяют долото PDC) – это главный рабочий инструмент, который выполняет функцию разрушения породы. Для того, чтобы извлечь разрушенную породу на поверхность используется так называемая буровая желонка. Ножницы являются составным элементом бурового снаряда, штанга нужна для ударов. Кроме того, требуется канатный замок, и, конечно, канат.

Установку и сборку бурового снаряда производят со вспомогательным инструментом. Сюда входят разнообразные ключи, в том числе гаечные и рожковые, отвертки и затяжные трещотки. Кроме того, эта технология требует использования специального оборудования, которое нужно для работы с обсадными трубами – хомуты, снаряды, забивные головки и башмак.

Если говорить о перечне, то буровые станки для осуществления качественных работ с применением ударно-канатного способа бывают различных типов (если сравнивать с роторным способом). Но многие специалисты советуют использовать комбинированный способ бурения, когда роторная технология сочетается с обратной промывкой и ударно-канатным способом.

Чаще всего, комбинированный метод используется в США. Они удачно сочетают ударно-канатный и вращательный способ осуществления бурильных работ, а также можно производить обратную промывку. Важно помнить, что цена комбинированных устройств намного больше стоимости стандартных простых бурильных конструкций, поэтому для того, чтобы быстрее окупить это оборудование нужно выполнять очень большие объемы работ.

Именно по этой причине небольшие компании их не применяют. Но если вы хотите сделать скважину своими руками, то такой способ может заинтересовать.
к меню ↑

1.3 Особенности проведения работ (видео)

2 Этапы работы

Важно помнить, что бурение с применением забивных стаканов чаще всего используют во время работы на не сыпучих и сравнительно мягких породах. Поэтому на сыпучих грунтах использование данной разновидности бурения не рекомендуют.

Причина проста – в сыпучих породах частицы имеют недостаточную силу связи друг с другом, из-за чего для того, чтобы удержаться внутри корпуса забивного стакана им попросту не хватает силы трения, поэтому он во время выхода из забоя стает пустым, а сыпучий грунт забивает тело скважины.

Здесь может помочь только желонка, которая применяется при бурении скважины на сыпучих грунтах. В нижней части конструкции желонка есть специальный клапан, открывающийся во время врезания желонка в породу, в результате чего открывается свободное продвижение для сыпучего вещества.

Когда желонку поднимают наверх, клапан под весом захваченной породы в свою очередь закрывается и таким образом возникает препятствие для высыпания грунта. После того, как желонка поднимается на поверхность и освобождается от породы, процесс повторяется по новому кругу.

Если вы начали бурить скважину с помощью ударно-канатного способа на каменистых и твердых породах, то лучше всего использовать специальное буровое долото, которое выполняет функцию желонка или забивного стакана. Именно ударное действие долота гарантирует разрушение каменистых и твердых грунтов, они быстро измельчаются и превращаются в достаточно мелкие частицы. С применением желонки они в дальнейшем без проблем извлекаются наверх со дна новой скважины.

Очень важно во время осуществления бурения ударно-канатным методом придерживаться основных этапов работы. Самым главным этапом является сборка и точная установка конструкции в требуемом месте. Если все сделать правильно, особенно своими руками, то никаких трудностей во время создания новой скважины возникнуть не должно.

Если вы начали бурить на сыпучем грунте, или на породах с его прослойками, то нужно следить, чтобы скважина не засыпалась грунтом. В этом случае нужно внутрь скважины установить специальные стальные обсадные трубы. Здесь важно, чтобы первой отрезок используемой трубы был с небольшим расширительным конусным башмаком.

Обсадные трубы при этом должны иметь больший диаметр, чем диаметр самого забивного стакана. Это даст возможность последнему свободно перемещаться в скважине. Интересно, что во время опускания обсадных труб в скважину своими руками, которое осуществляется с помощью не очень сильных ударов или просто под собственным весом, из-за своего большего диаметра они попросту срезают часть грунта со стенок скважины.

Стоит помнить, что использование ударно-канатного способа бурения можно значительно облегчить, так как все требуемые в этом случае детали вполне реально изготовить самостоятельно, еще и в домашних условиях. Специальные глубокие познания в этой сфере вам не потребуются, главное – это иметь желание.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector