Вращательное бурение

При вращательном бурении буровой инструмент непрерывно вращается и одновременно опускается. При этом наконечник бура под влиянием нагрузки, действующей вдоль оси, погружается в породу и скалывает ее. Вращательное бурение имеет ряд преимуществ по сравнению с ударно-канатным: производительность его в 3—4 раза выше, стоимость работ ниже, проходка возможна не только вертикальных, но и наклонных скважин. Для бурения неглубоких скважин и шпуров применяют самоходные станки и электросверла. Глубокие скважины больших диаметров бурят колонковыми и роторными станками.

Вращательное бурениеЭлектросверла применяют при бурении мягких горных пород, мерзлых грунтов, а некоторые конструкции для бурения твердых пород.

Колонковое бурение станками типа КА-2М-300 и КАМ-500 применяется для получения глубоких скважин (300 и 500 м) в породах различной крепости как сплошным забоем,-т. е. разрушением породы штангой с резцом, так и для проходки с отбором неразрушенной породы — керна. Набор для получения керна состоит из переводника, служащего для присоединения к буровой штанге, колонковой трубы с кольцевой коронкой и керноотрывателя. При вращении штанги коронка под давлением рычага врезается в породу, образуя кольцевое пространство около керна. После проходки на необходимую глубину штанга вместе с колонкой и заключенным в ней керном поднимается лебедкой на поверхность. При отборе керна в очень твердых породах бурение производят дробовыми коронками. Скважины промывают глинистым раствором, который, смешиваясь с частицами разрушенной породы (при бурении сплошным забоем), выносит ее на поверхность по кольцевому пространству между штангой и стенками скважины. Буровая грязь, проходя через систему лотков, освобождается от твердых частиц, а вода поступает в резервуар, откуда нагнетается насосом в скважину. Глинистый раствор также охлаждает резец и заполняет поры в стенках скважины, делая их устойчивыми без обсадных труб.

Роторное бурение является разновидностью вращательного. Станки роторного бурения, смонтированные на автомобилях или прицепах, чаще всего служат для бурения скважин водоснабжения начальным диаметром 298—450 мм и глубиной 150—1200 м.

В комплект входят мачты, образующие вышку, с которой ведут бурение, и оборудование для промывки скважин глинистым раствором. Эти станки используют также при бурении скважин с отбором керна. Для бурения применяют трубы с наконечниками режущего типа в породах мягких и средней твердости, шарошечного типа — в породах твердых и очень твердых. Шарошки, вращаясь свободно на опорах, перекатываются по забою и своими зубьями разрушают породу.

Схема рабочей площадки, подготавливаемой для бурения скважины глубиной 220 м. Площадку планируют для обеспечения стока атмосферных вод и глинистого раствора, отрывают котлован для амбара с отстойником глинистого раствора и шурф для опускания долота, подводят водопровод и электроэнергию.

Ударно-вращательное бурение позволяет делать скважины в породах большой крепости. Особенность его состоит в том, что ударное действие и вращение бурового инструмента выполняются двумя независимо работающими механизмами — вращателем и пневмо-ударником. При бурении скважин диаметром 100—106мм и глубиной до 30 м вращатель, находящийся на станине и состоящий из электродвигателя и планетарного редуктора, приводит во вращение буровую штангу и пневмоударник, входящие в грунт. Бурение пневмоударником, поступающим в скважину вслед за буровым инструментом, увеличивает силу удара, благодаря чему скорость бурения по мере углубления скважины резко не снижается. Давление на забой регулируют противовесом, пользуясь лебедкой. Буровая мелочь выносится из скважины струей отработанного воздуха или потоком нагнетаемой в скважину воды и поступает в обеспыливатель. Для охлаждения пневмоударника и бурового инструмента применяют сжатый воздух или воду, поступающие к пневмоударнику по буровым штангам, к которым присоединен гибкий шланг. Электроэнергия к двигателю подается по кабелю.

К ручному бурению прибегают при небольшом объеме работ для устройства шпуров и неглубоких скважин диаметром до 600 мм при исследовании грунтов, закреплении их и взрывании пород. Ручной бур представляет собой штангу, в верхней части которой укрепляется горизонтальный хомут для вращения штанги или поднятия ее, чтобы нанести удар по породе, а к нижней части штанги привинчивают наконечники, форма которых зависит от прочности буримой породы (ложкообразный, спиральный, тарелочный, винтовой и др.). Для бурения в песке, насыщенном водой, плывуне, разжиженной глине применяют желонку.

Вибрационное бурение основано на погружении бурового инструмента под воздействием частых колебаний вибратора (до 2500 кол/мин), закрепляемого на буровой штанге, который приводится в действие электродвигателем или двигателем внутреннего сгорания. Механический вибробур Д-1-10 пригоден для бурения скважин в мягких грунтах на глубину 10 ж с начальным диаметром 108 мм. Он состоит из металлической треноги, "трубчатой штанги, ручной или приводной лебедки, вибратора и бензинового двигателя, энергия которого передается вибратору при помощи гибкого вала. Рабочий инструмент состоит из ударной гильзы и желонки. Гильза представляет собой отрезок трубы длиной 0,4—0,6 м, нижняя часть ее заострена.