laba_2

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ФГБОУ ВПО «Кузбасский государственный технический

университет имени Т. Ф. Горбачева»

Кафедра строительства подземных сооружений и шахт

Технология и безопасность взрывных работ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2

Выполнила:

студент гр. ГЭц-091

Бабунов Д. В.

Проверил:

Лебедев А.А.

Кемерово 2013

Технология разрушения горных пород бурением

Цель работы - изучение закономерностей разрушения гор­ных пород при различных способах бурения и особенностей при­меняемого бурового инструмента.

В настоящее время применяют три основных способа буре­ния горных пород: вращательный; ударно-поворотный; вращательно-ударный.

1. Разрушение горных пород при вращательном бурении

При этом способе бурения бурильная машина сообщает бу­ровому инструменту вращательное движение, а буровой резецпод действием осевой нагрузки (Р_ос) и крутящего момента (М_кр)(рис. 1.1.) срезает стружку по винтовой траектории.

1 - бурильная машина; 2 - механизм вращения; 3 - буровая

штанга; 4 - буровой резец

Рис. 1.1. Кинематическая схема действия бурового инструмента

при вращательном бурении

Геометрия резца характеризуется следующими параметра­ми:

1. Диаметр резцаd- расстояние между внешними точками основных режущих граней перьев.

2. Диаметр рассечки d₁- расстояние между внутренними точками вспомогательных режущих граней перьев.

3. Угол заточки - угол между передней и задней гранями резца, величина этого угла составляет 65-90".

4. Задний угол α- угол между плоскостью резания и задней гранью. Величина заднего угла составляет 10-20".

5. Угол резания - угол между передней гранью и плоско­стью резания, он равен сумме углов заточки и заднего:

(1)

Положительный передний угол имеют резцы для мягких по­род, отрицательный - для крепких пород. В геометрии резцов выполняется равенство

(2)

6. Передний угол β - угол между передней гранью и плоско­стью, перпендикулярной к плоскости резания. Передний угол может быть положительным, нулевым и отрицательным.

7. Угол рассечки - угол между вспомогательными режу­щими кромками перьев резца

8. Угол конусности корпуса резца - угол между боковой поверхностью корпуса резца и линией, параллельной оси резца,проходящей через внешнюю точку основных режущих кромок.

9. Угол при вершине резца - угол между основными ре­жущими кромками.

10. Угол наклона плоскости резания - угол между плоско­стью резания и горизонтальной линией:

)

где V_П- удельная подача бура за 1 оборот; V_Р - линейная ско­рость движения резца.

1 - корпус резца; 2 - перо резца; 3 - хвостовик;d- диаметр резца; d₁- диаметр рассечки; - угол конусности; - угол при вершине резца; - угол рассечки;Q- основные режущие кромки;E- вспомогательные режущие кромки.

Рис. 1.2. Общий вид резца

2. Разрушение горной породы при ударно-поворотном бурении.

При ударно-поворотном бурении по буровой штанге нано­сятся с определенной частотой удары ударником буровой маши­ны (рис. 2.1.), а после каждого удара при отскоке бурового инст­румента от забоя шпура механизм поворота поворачивает буро­вой инструмент на некоторый (оптимальный) угол поворота

При данном способе бурения буровые штанги изготавлива­ют из высоколегированной стали шестигранного или круглого сечения. Штанги имеют центральный осевой канал для подачи сжатого воздуха или воды с целью удаления бурового штыба из шпура.

. 1 - бурильная машина; 2 - ударный механизм; 3 - механизм поворота; 4 - буровая штанга; 5 - буровая коронка

Рис. 2.1. Кинематическая схема действия бурового инструмента при ударно-поворотном бурении

1 - корпус коронки; 2 - пластинка твердого сплава; 3 - гнездо для крепления со штангой; 4 - отверстие для промывочной жидкости;

Д - диаметр коронки;L- высота коронки;b- ширина коронки; R- радиус заточки;l_п - высота пластинки твердого сплава;

b_п - ширина пластинки; - угол заточки; - угол конусности.

Рис. 2.2.Геометрические параметры коронки долотчатого типа.

:

1 - зона тонкого измельчения породы; 2 - зона трещинообразования;

3-зона скола породы;

Рис. 2.3. Схема разрушения породы при ударно-поворотном бурении.

3. Разрушение горной породы при вращательно-ударном бурении.

Вращательно-ударное бурение отличается от ударно-поворотного бурения тем, что вместо механизма поворота в бу­рильной машине имеется механизм вращения (рис. 3.1.).

1 - бурильная машина; 2 - ударный механизм; 3 - механизм вращения;

4 - буровая штанга; 5 - буровая коронка

Рис. 3.1. Кинематическая схема действия бурового

инструмента при вращательно-ударном бурении.

Буровые штанги при вращательно-ударном бурении такие же, как и при ударно-поворотном бурении. Буровые коронки име­ют массивное тело, короткие перья с большим отрицательным пе­редним углом. У них отсутствуют вспомогательные режущие кромки, а диаметр рассечки не превышает 6 мм (рис. 3.2.).

Д - диаметр коронки;L- высота коронки;lx- высота хвостовика; - угол конусности. Рис. 3.2. Геометрические параметры буровой коронки для вращательно-ударного бурения. Таблица 3.1. Способ бурения	D	d1		α						R
Вращательное	42	11	70	20	70	10	110	5	140		0,16
Ударно-поворотное	38	bп= 13	lп= 15					3		113	b=29	110
Вращательно- ударное	42	L= 116	lх= 87				2	22			0,2

Таблица 3.2.

Усилие	Число	Заглубле-	толщин	Угол ,	Частота	Ско-
подачи	обо-	ние	щина	град	враще-	рость
Р, кг	ротов		струж-		ния ре-	буре-
	n	мм	ки, мм		зца n,об/мин	нияVб, м/мин
10	5	2	0,2	0,2	60	24
20	10	1	0,5	0,05	60	6
30	5	1	0,1	0,09	60	12
40	5	3	0,3	0,29	60	36
50	5	3	0,3	0,29	60	36

Толщина стружки определяется по формуле:

Угол наклона плоскости резания рассчитывается по формуле:

Исходя из толщины стружки, находим скорость бурения:

Вывод: При проведении данной работы следует сделать вывод, что при увеличении усилия подачи бурового инструмента скорость бурения увеличивается (прямая зависимость).

Vб, м/мин

P,кг

Рис 4.2 График зависимости скорости бурения от усилия подачи бурового инструмента.

10