§ 4. Выбор типа бурового станка и расчет его производительности

Применяемое на карьерах буровое оборудование должно обе­спечивать высокую экономичность буровых работ, их безопасность, соответствовать условиям данного производства.

Решающее влияние при выборе бурового оборудования оказы­вают свойства буримых пород.

Ориентировочно установленная (в зависимости от крепости и других свойств горных пород) рациональная область применения различных типов буровых станков приведена ниже.

станки Крепость породы по

М. М. Протодьяконов

Вращательного (шнекового бурения) . . . f<6

Шарошечного бурения:

легкого типа f=6÷10

тяжелого типа f=10÷18

Огневого бурения f>14 (имеющие квар­- цевуюкварцевую основу) Ударно-вращательного бурения с

погружными пневмоударниками ........ f>14 (труднобуримые

огневым способом)

Сменную производительность бурового станка определяют по формуле

Р_см = Р_тТn, м/смену, (100)

где Р_т — техническая производительность бурового станка, м/мин;

Т — продолжительность рабочей смены, мин;

η — коэффициент использования станка во времени.

Техническую производительность бурового станка можно опре­делить из выражения

Р_т=L/T_b+t_n (101)

где L — длина скважины, м;

Т_б — время на бурение данной скважины, мин;

1_n — время на передвижку и установку станка для бурения

новой скважины (обычно 1_п = 10÷20 мин). Время на бурение одной скважины Т_б =t_b+ t_n + t_b, мин, (102)

где t_b -время собственно бурения, мин;

t_nз- время на подготовительно-заключительные операции, свя­занные с бурением данной скважины (установка обсадной трубы, забуривание скважин и т. п.); обычно t_пз⁼ 15÷30 мин;

t_в— время на вспомогательные операции (наращивание и раз­борка става штанг, смена изношенного инструмента, чистка скважины и т. п.), устанавливаемое для каждых конкретных условий на основании данных хронометражных наблюдений или опыта использования такого же стана в аналогичных условиях (ориентировочно t_в = 20 ÷ 40 мин). Время собственно бурения определяется длиной скважины и скоростью бурения:

tв = L/v_b, мин, (103) где и₆ — скорость бурения, м/мин.

При огневом бурении, когда вначале бурят скважину минималь­ного диаметра на полную глубину, а затем разбуривают нижнюю часть скважины,

t_b=L/v_b+L_n/v_p+t_bp.,, мин (104)

где L_n — длина разбуриваемой нижней части скважины, м;

V_р — скорость разбуривания, м/мин;

t_bp ^— время на образование вруба при разбуривании скважины (обычно t_bp = 5÷10 мин).

Скорость бурения V_б зависит от свойств буримой породы, спо­соба бурения, бурового инструмента, диаметра скважины и других условий бурения. В теории разрушения горных пород известны математические выражения, позволяющие рассчитать скорость бу­рения в зависимости от этих условий. Однако из-за сложности учета большого количества влияющих факторов возможны большие рас­хождения расчетной скорости с фактически достигнутой. Поэтому более надежным является экспериментальное определение скорости бурения в конкретных условиях. При ориентировочных расчетах можно воспользоваться данными, приведенными в табл. 12. 13 и 15.

Коэффициент использования станка во времени показывает, какую часть смены станок работает с учетом времени на переезды от скважины к скважине:

n=T-t_p/T (105)

где 1_Р — время регламентированных перерывов в работе (прием и сдача смены, осмотр и смазка станка и т. п.); обычно г_р = 50-^70 мин. После соответствующих подстановок и преобразований получим

P_cm=L(T-t_p)/t_b+t_nz+t_b+t_n м/смену. (106)

Необходимое количество буровых станков в карьере опреде­ляется по выражению

N=Qk_p/yP_cmn_cmn_cytV (107)

где Q — производительность карьера по скальной горной массе, т/год;

к_р — коэффициент, учитывающий необходимый резерв станков (к = 1,2 - 1,25);

у — объемный вес буримых горных пород, т/м³; n_См — число смен работы станков в сутки;

n сут — число рабочих дней в году;

V — выход горной массы с 1 м скважины, м³. При разработке пород средней и выше средней крепости для обеспечения нормальной работы одного экскаватора с ковшом ем­костью 4—4,6 м³ обычно необходимо один-два буровых станка.