Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Буровые машины в строительстве

Содержание

Введение 3

Область применения и способы бурения 4
Общая характеристика машин для буровых работ 6
Внутреннее устройство и принцип работы машин для буровых работ 8

Заключение 9

Список использованной литературы 11

Введение

В современном мире уже давно общепризнана необходимость подъема строительства на качественно новый уровень. Это становится возможным за счет последовательной индустриализации, существенного сокращения ручного труда, совершенствования структуры и организации строительного производства.

Одним из ведущих факторов в решении этой задачи, а также для сокращения себестоимости и сроков строительства, повышения производительности труда и общей эффективности строительного производства является комплексная механизация строительно-монтажных работ. Широкому внедрению комплексной механизации и автоматизации в строительное производство способствует насыщение строительства необходимым количеством высокопроизводительных машин, освоение производства ряда новых типов машин, расширение технологических возможностей средств механизации и совершенствование организации их эффективного использования.

Непрерывный количественный и качественный рост строительства требует дальнейшего сокращения трудоемкости, сроков строительно-монтажных работ, повышения эффективности капиталовложений и производительности труда, успешное решение которых может быть обеспечено усовершенствованием технологии и организации работ, внедрением поточных методов производства, повышением эффективности использования существующего машинного парка строительства, созданием и внедрением новых, более совершенных и производительных строительных машин и оборудования, широкой комплексной механизацией и автоматизацией тяжелых и трудоемких технологических процессов, улучшением условий труда.

Особое внимание в последние годы приковано к бурению и буровой технике, посредством которой решаются многие задачи в строительстве, инженерно-геологических изысканиях, дорожных работах, бурении на нефть и газ, а также во многом другом.

Бурение развивалось и специализировалось применительно к трём основным областям техники: наиболее глубокие скважины (несколько км) бурятся на нефть и газ, менее глубокие (сотни м) для поисков и разведки твёрдых полезных ископаемых, скважины и шпуры глубиной от нескольких м до десятков м бурят для размещения зарядов взрывчатых веществ (главным образом в горном деле и строительстве).

Бурение – это процесс разрушения грунта с образованием в грунтовом массиве цилиндрических полостей и выносом из них продуктов разрушения на поверхность. При диаметре до 75 мм и глубине до 9 м полости называют шпурами, при больших размерах – скважинами. В строительстве бурение осуществляют для проведения инженерно-геологических изысканий, при разработке грунтов взрывом, при водоснабжении и водопонижении, для установки столбов, дорожных знаков и надолб, устройства буронабивных свай и т.п

Область применения бурения

Область применения бурения многогранна: поиски и разведка полезных ископаемых; изучение свойств горных пород; добыча жидких, газообразных и твёрдых (при выщелачивании и выплавлении) полезных ископаемых через эксплуатационные скважины; производство взрывных работ; выемка твёрдых полезных ископаемых; искусственное закрепление горных пород (замораживание, битумизация, цементация и др.); осушение обводнённых месторождений полезных ископаемых и заболоченных районов; вскрытие месторождений; прокладка подземных коммуникаций: сооружение свайных фундаментов и др.

По характеру разрушения породы, применяемые способы бурения делятся на:

-механические - буровой инструмент непосредственно воздействует на горную породу, разрушая её, и

-немеханические - разрушение происходит без непосредственного контакта с породой источника воздействия на неё (термическое, взрывное и др.).

Механические способы бурения подразделяют на:

-вращательные

-ударные

-вращательно-ударные

-ударно-вращательные.

При вращательном бурении порода разрушается за счёт вращения прижатого к забою инструмента. В зависимости от прочности породы при вращательном бурении применяют буровой породоразрушающий инструмент режущего типа (Долото буровое и Коронка буровая); алмазный буровой инструмент; дробовые коронки, разрушающие породу при помощи дроби (Дробовое бурение).

Ударные способы бурения разделяются на: ударное бурение или ударно-поворотное (бурение перфораторами, в том числе погружными, ударно-канатное, штанговое и т.п., при которых поворот инструмента производится в момент между ударами инструмента по забою);

ударно-вращательное (погружными пневмо-и гидроударниками, а также бурение перфораторами с независимым вращением и т.п.), при котором удары наносятся по непрерывно вращающемуся инструменту; вращательно-ударное, при котором породоразрущающий буровой инструмент находится под большим осевым давлением в постоянном контакте с породой и разрушает её за счёт вращательного движения по забою и периодически наносимых по нему ударов.

Разрушение пород забоя скважины производится по всей его площади (бурение сплошным забоем) или по кольцевому пространству с извлечением керна (колонковое бурение). Удаление продуктов разрушения бывает периодическое с помощью желонки и непрерывное шнеками, витыми штангами или путём подачи на забой газа, жидкости или раствора (Глинистый раствор).

Также бурение подразделяют:

-по типу бурового инструмента (шнековое, штанговое, алмазное, шарошечное и т.д.);

-по типу буровой машины (перфораторное, пневмоударное, турбинное и т.д.),

-по методу проведения скважин (наклонное, кустовое и т.д.).

Технические средства бурения состоят в основном из буровых машин (буровых установок) и породоразрушающего инструмента.

Из немеханических (физических) способов практическое применение нашел лишь термический способ, реализованный в станках термического бурения. Остальные способы бурения находятся в стадии теоретических разработок и экспериментов.

Общая характеристика машин для буровых работ

Бурением называют процесс образования земляной выемки обычно круглого поперечного сечения путем разрушения грунта в ее лобовой части и извлечения на поверхность продуктов разрушения.

В зависимости от ориентации подачи рабочего органа на забой различают вертикальное, горизонтальное и наклонное бурение. Вертикальные выемки глубиной, соизмеримой с размерами поперечного сечения, называют ямами. В ямы устанавливают столбы дорожных знаков, надолб и ограждений, железобетонные опоры линий электропередачи и связи и прочее. Выемки большой глубины по сравнению с размерами поперечных сечений называют скважинами (вертикальные колодезные скважины, горизонтальные скважины для бестраншейной прокладки труб под насыпями дорог и т. д). Скважины с малыми размерами поперечных сечений, используемые для закладки в них взрывчатых веществ при разработке прочных грунтов и горных пород взрывом, называют шпурами.

Для образования ям и вертикальных или наклонных скважин применяют бурильно-крановые машины, на которых кроме бурового рабочего оборудования монтируют крановое оборудование для установки в ямы столбов, надолб, опускания в скважины свай, блоков колодезных облицовок и т. п. Из-за рассредоточенности строительных объектов и необходимости в связи с этим частого перебазирования бурильно-крановое оборудование монтируют на автомобилях, тракторах или специальных самоходных шасси.

Горизонтальные скважины под насыпями шоссейных и железных дорог разрабатывают полустационарными установками горизонтального бурения в комплекте с обслуживающими их грузоподъемными машинами (обычно трубоукладчиками) и экскаваторами для перегрузки вынутого из скважины грунта в отвал или транспортные средства. По окончании работ буровое оборудование демонтируют и перевозят на новый строительный объект.

Для бурения шпуров при разработке прочных грунтов и горных пород взрывом в строительстве применяют самоходные буровые установки на базе пневмоколесных и гусеничных тракторов. Перечисленные машины и оборудование реализуют вращательный или ударно-вращательный способы

бурения, наряду с которыми известны также другие способы (ударный, термический), применяемые в горных работах.

Отечественная промышленность выпускает бурильно-крановые машины на базе автомобилей, пневмоколесных и гусеничных тракторов для бурения ям и скважин диаметром 0,3...0,8 и глубиной 3 м (на тракторной базе) и до 8 м (на автомобильной базе). Для разработки выемок различного диаметра машины комплектуют сменным буровым оборудованием.

Эксплуатационная скорость бурения скважин в грунтах немерзлого состояния без каменистых включений составляет в среднем 0,6... 1.4 м/мин в зависимости от диаметра и глубины скважины. При разработке мерзлых грунтов эта скорость снижается в 3 раза. Процесс бурения грунтов — наиболее энергоемкий способ их разработки. На бурение 1 м3 грунта немерзлого состояние затрачивается на порядок больше энергии чем на разработку одноковшовыми экскаваторами. В меньшей мере эти машины уступают одноковшовым экскаваторам по удельной материалоемкости (в среднем в 1,5...3 раза).

Однако для полной оценки бурильно-крановых машин по технико-эксплуатационным показателям следует учитывать, что для отрывки ям и скважин эти машины пока что являются единственно возможными технически и экономически обоснованными средствами. Лишь в отдельных случаях при разработке выемок больших поперечных сечений в грунтах немерзлого состояния возможно использовать одноковшовые экскаваторы с грейферным рабочим оборудованием, энергоемкость которого несколько ниже, чем у бурильных машин.

3. Внутреннее устройство и принцип работы машин для буровых работ

Буровое оборудование рассматриваемых машин включает забурник или рыхлящую головку и две или более копающие лопасти, жестко закрепленные на конце граненой штанги. Последняя проходит через полую цапфу редуктора-вращателя, которым она приводится во вращательное относительно своей оси движение. При небольшой глубине бурения штангу перемещают в осевом направлении (на забой) гидроцилиндром, установленным на редукторе-вращателе, для чего ее верхний конец соединяют со штоком гидроцилиндра. При большой глубине бурения штангу перемещают перехватами четырехкулачковым патроном помощью двух гидроцилиндров. По исчерпанию хода штоков патрон разжимают, поднимают вверх и снова зажимают на штанге.

Для подъема рабочего оборудования над землей при одноцилиндровом напоре используют тот же гидравлический цилиндр, а при двухцилиндровом напоре — лебедку, канат которой закрепляется на вертлюге буровой штанги и навивается на барабан. Второй барабан этой лебедки предназначен для выполнения грузоподъемных операций при установке в пробуренные скважины свай и столбов. Для тех же целей на машинах с одноцилиндровым напором применяют грузовую лебедку и мачту. Обычно основное и вспомогательное рабочее оборудование размещают сзади шасси базовой машины. Его установку в требуемое положение бурения в плане выполняют путем соответствующих маневровых движений машины. У отдельных моделей рабочее оборудование располагают на поворотной платформе или сбоку шасси, чем предопределяется большая точность его установки в рабочее положение. Для повышения устойчивости машины при бурении базовое шасси или раму рабочего оборудования устанавливают на выносные опоры (гидравлические или винтовые). Отдельные модели бурильно-крановых машин оборудуют также бульдозерным отвалом для планирования рабочей площадки перед установкой машины и для засыпки ям по завершению монтажных работ.

Заключение

Рассматривая перспективы развития буровых работ, можно утверждать, что преобладающим способом бурения шпуров и скважин по-прежнему будет механический. Ввиду роста объемов добычи полезных ископаемых будут возрастать и объемы бурения, что, естественно, требует дальнейшего совершенствования способов и средств бурения.

Опыт ведения буровзрывных работ показал, что с ростом крепости и абразивности пород значительно возрастает трудоемкость их бурения и дробления. Установлено, что с увеличением крепости пород скорость механического бурения снижается, в то же время при термическом воздействии на породу наблюдается обратная картина, т. е. с ростом крепости возрастает и скорость бурения. Это и обусловливает основное направление в поисках эффективных средств и устройств, реализующих принцип теплового воздействия на породу. Конкретные варианты реализации этого принципа имеют большое разнообразие, так как все зависит от принятой схемы контакта источника (генератора) тепла и породы.

В настоящее время разработаны следующие принципиально новые схемы теплового воздействия на породу для ее разрушения:

- контактная передача теплового поля от генератора непосредственно горной породе (использование тепловых потерь при трении от контактного воздействия инструмента на породу, разрушение с помощью термита, электронагревательный бур, атомный бур);

- свободная передача теплового поля от генератора горной породе (электродуговой бур);

- воздействие на породу высокотемпературной струей газов (кислородное копье, огневое бурение, плазматрон);

- воздействие лучистой энергии оптической области, основанное на ее поглощении горной породой и последующем переходе в тепловую (бипараболоидный генератор, эллипсоидный генератор);

- разрушение горных пород с помощью частиц высокой энергии (электронов, фотонов), основанное на том, что при про-

- вождении этими частицами горной породы их кинетическая энергия в результате торможения переходит в тепловую (бур на базе вакуумной электронно-лучевой трубки, лазерный бур);

- контактная передача преобразуемой энергии породе и ее разрушение при электрическом пробое (импульсный высоковольтный разрядник, высокочастотный контактный нагрев);

- разрушение пород в переменном электромагнитном поле (конденсаторные устройства, магнетрон, одновитковый или спиральный индуктор).

Перспективность применения того или иного способа бурения целесообразно рассматривать с позиций обеспечения высокой производительности бурения.

Список использованной литературы

Кирсанов А.Н., Зиненко В.П., Кардыш В.Г. Буровые машины и механизмы. – М: Недра, 1981. – 448 с. – учебник.

Рябчиков С.Я. Буровые машины и механизмы. - Томск: Изд. ТПУ, 1999. – 108 с. – учебное пособие.

Рябчиков С.Я. Проектирование буровых машин и механизмов. – Томск: Изд. ТПУ, 2008.- 114 с. – учебное пособие.

Козловский Е.А., Дьяков А.Д., Петров Л.А. Механизация и оптимизация процессов бурения разведочных скважин. – М.: Недра, 1980.–349 с.

В.М., Гиверц В.Л., Рябов М.Н., Галай Н.В.; Под ред. В.М. Помазана. - Строительные машины и основы их автоматизацииПомазан М.: Агропромиздат, 1992.

Волков С.А., Сулакшин С.С., Андреев М.М., Буровое дело, М., 1965;