Устройства для термореактивного бурения

При бурении крепких горных пород термическим способом их разрушение является результатом высокотемпературного нагрева, вызывающего значительные местные напряжения в отдельных слоях породы или грунта, в результате чего порода разрушается. В качестве горючего используется керосин или дизельное топливо. Сжигание происходит в присутствии кислорода, в результате чего образуются продукты сгорания с температурой выше 3000° С. Разрушенная вследствие деформации под воздействием высокой температуры горная порода в виде мелких частиц выбрасывается из скважины газами, выходящими из горелки со сверхзвуковой скоростью.
Для охлаждения камеры сгорания и сопла горелки в некоторых конструкциях используется вода. При выходе из охлаждающей рубашки в виде пара она вместе с продуктами горения-участвует в освобождении скважины от разрушенной горной породы.
Установка термореактивного бурения смонтирована на гусеничном или автомобильном ходу:1 На направляющей мачте смонтированы механизмы вращения и подъема бурового инструмента, а также оборудование для подвода компонентов горючей смеси. Рабочим органом станка является реактивная горелка, подвешенная к буровой штанге, в которой происходит сгорание горючей смеси и формирование струй продуктов сгорания. Основными частями горелки являются: корпус, камера сгорания, сопловой аппарат, коробка распределения горючего и воды, предохранительный башмак и форсунка. Горючая смесь поступает в камеру сгорания в виде тонкораспыленного топлива в смеси с газообразным кислородом. Образующиеся в камере сгорания продукты сгорания вылетают из сопел со скоростью 1500—2000 м/с, оказывая тепловое и механическое воздействие на породу.
Равномерное разрушение породы по всему забою достигается путем вращения инструмента с горелкой с частотой 6—30 мин в -1 степени и изменением скорости осевой подачи.
Производительность термореактивного бурения составляет 20—30 м скважины в смену, что больше шарошечного бурения в 1,5—2 раза и ударно-канатного в 5 раз.

Установки для горизонтального бурения и пробивания отверстий

В промышленном и городском строительстве часто бывает необходимо прокладывать подземные коммуникации поперек проездов, улиц или автомобильных и железнодорожных путей. В этом случае для того чтобы не останавливать движение, работы проводят без отрывки
траншей— методом безтраншейной прокладки труб (кабелей).
Способы проходки горизонтальных скважин разделяются на два вида: способ проходки с удалением грунта и без удаления грунта (преимущественно небольших диаметров).
Установки для горизонтального бурения с удалением грунта применяют для образования больших отверстий диаметром 250—1200 мм. Рабочим инструментом в большинстве случаев являются винтовой бур или вращающаяся режущая головка. Удаление грунта в первом случае выполняется винтовыми гребнями бура, а во втором — специальными совками.
Образование отверстий без удаления грунта происходит за счет уплотнения вытесняемого грунта вокруг образуемого отверстия забиванием цилиндрического стержня-пробойника.
Пневмопробойник представляет собой пневматическую машину ударного действия, перемещающуюся в грунте путем самозабивания.
Рабочий орган пневмопробойника имеет форму гладкого цилиндра с заостренным оголовком.
В хвостовой части пневмопробойника находится штуцер, к которому присоединяется гибкий рукав для подвода сжатого воздуха от компрессора. Выхлоп отработанного воздуха происходит через отверстия в корпусе в заднем торце цилиндра.
Внутри корпуса имеется поршень-ударник, который под воздействием сжатого воздуха совершает возвратно-поступательные движения. При движении вперед пор-шень ударяет в передний внутренний торец корпуса, забивая его в грунт.
В случаях когда надо получить скважину с диаметром, большим диаметра корпуса пневмопробойника, к нему прикрепляется расширитель, имеющий форму кругового или овального конуса.
Проходки скважин диаметром 200—250 м в грунтах III категории целесообразно производить в два приема: вначале меньшего диаметра, а затем повторно с расширителем до нужного размера.
Техническая характеристика пневмопробойника: диаметр скважин 135—250 мм, длина скважины до 50 м, длина пневмопробойника 1500 мм, масса (без рукавов) 80 кг, нормальное давление воздуха 0,6 МПа, расход воздуха 3 м3/мин.

Машины для бурения шпуров и скважин

Буровые машины для образования шпуров в мерзлых грунтах при рыхлении их взрывным способом изготовляются на базе колесных или гусеничных тракторов. Рабочим органом этих машин является составной винтовой бур (шнек) с резцами из твердых сплавов на торце. При вращении бурового инструмента происходит разрушение породы по дну шпура с одновременным его извлечением на поверхность. Привод рабочего инструмента осуществляется гидромоторами, электродвигателями или механической передачей от вала отбора мощности. Основными частями машины являются трактор,два винтовых бура и механизм привода рабочего инструмента.
Диаметр шурфов 60—100 мм, глубина до 2,5 м.
Буровая машина на базе автомобильного шасси имеет значительное преимущество перед другими буровыми машинами благодаря своей маневренности и универсальности. Такого типа машины широко применяют в строительстве, особенно линейном, и на рас-
сосредоточенных работах. Буровой инструмент на этих машинах приводится или от основного двигателя автомашины или же от дополнительного двигателя, устанавливаемого на раме шасси. Для устойчивости при работе машины оснащаются выносными опорами.
Универсальная буровая машина МПМ на базе шасси автомобиля КрАЗ-214Б обеспечивает бурение скважины диаметром 0,3, 0,4 и 0,65 м, глубиной до 6 м. Скорость проходки составляет от 8 до 10 м в 1 ч. При наличии в грунте определенных твердых включений винтовой бур заменяют долотом ударного действия.
Буровая машина БТС-150 смонтирована на базе гусеничного трактора Т-100 (Т-130). Бурение твердой и скальной породы машина выполняет шарошками, укрепленными на конце буровой штанги. При проходке скважин в мягких и мерзлых грунтах шарошка заменяется штангой-шнеком.

Общие сведения о буровых работах

В строительном производстве буровые работы выполняют при геологических изысканиях,, при установке опор средств связи и контактной сети, при взрывных работах, при сооружении свайных фундаментов (набивные сваи), при горизонтальной проходке и последующей прокладке коммуникаций и т. д. Бурение заключается в образовании в грунте цилиндрических скважин d>75мм и шпуров d<75 мм. Процесс бурения состоит из разрушения породы на дне скважины (шпура) и извлечения этой породы. Оборудование, применяемое для бурения, зависит от физических свойств грунта, в котором производится бурение, а также от размеров требуемых скважин, их диаметра и глубины. Бурение осуществляют механическим и физическим способами. Бурение механическим способом является наиболее распространенным, оно разделяется на: вращательное сплошным забоем, вращательное кольцевым забоем, ударное бурение, виброударное бурение. Бурение физическим способом осуществляется разными методами: внедряется термический метод, другие методы — электрогидравлический, взрывной пока находятся в стадии экспериментирования.