Дәріс тақырыбы. Кіріспе дәріс. Шпурлар мен ұңғымаларды бұрғылау әдістері.

Қатты жыныс массивтерін жарылыс күшімен қопару үшін оның ішіне шпур немесе ұңғыма бұрғылайды. Сол жасанды теспелерге ЖЗ оқтамалары салынып белгіленген тәртіппен, талап етілетін нәтижені алу үшін аттырылады. Бұрғылау процесі забойдағы жынысты бұрғылау аспабымен қопару мен оны шпур немесе ұңғымадан шығарып тазалаудан тұрады.

Шпурлар мен ұңғымаларды бұрғылау үшін әртүрлі бұрғылар мен балғалар, бұрғылау арбалары, бұрғылау станоктары мен қондырғылары қолданылады. Кез келген бұрғылау әдісі мына негізгі операцияларды орындаумен байланысты: жұмысты бастау үшін бұрғылау қондырғысын дайындау; ұңғымаларды бұрғылау және тазалау; қабылданған тереңдікті қамтамасыз ету үшін бұрғыны жалғап өсіру және жұмыс біткеннен кейін оны қайта бұзу; жарамсыз бұрғы аспаптарын ауыстыру және машинаны жаңа бұрғылау нүктесіне жақындату, т.б.

Қазіргі кезде бұрғылаудың бірнеше түрі қолданылады: айналмалы бұрғылау; соққылап бұрғылау; соқпа-айналымды және айналсоқ бұрғылау (механикалық бұрғылау әдістері); от арқылы және комбинациялы бұрғылау, сонымен қатар электрлі импульсті бұрғылау.

Айналмалы бұрғылау кезінде аспап өз осьінде айналады және оның осьі шпур немесе ұңғыма осьімен сәйкес келіп, бір уақытта забойға аздаған күшпен итеріп отырады. Соның әсерінен жыныстар қопарылып, жыныс қалдықтары теспе ішінен бұрғы қалақтары көмегімен сумен жуыла отырып немесе ауа үрлеу арқылы сыртқа шығарылады.

Соққылы бұрғылау кезінде соққы бөлшегінің көмегімен аспап забойға соққы жасап, жүзінің жұмысы арқасында жынысты қопарады. Әрбір соққыдан кейін бұрғы аспабы сәл бұрыш жасап айналады. Соққылап бұрғылаудың төмендегі түрлерін атауға болады.

Соққылап-бұрып бұрғылау. Бұрғылаудың бұл түрінде аспап соққы арасында балғаға орнатылған бұрғыш қондырғы көмегімен бұрылып отырады.

Соқпа-айналымды бұрғылау. Бұл әдісте бұрғылау жұмысы айналысқа тәуелсіз пневмосоққы және бұрғылау балғасы көмегімен орындалады. Яғни үзіліссіз айналып тұрған бұрғыны соғып отырады. Мұнда жыныстар әрбір соққының күшімен қопарылады.

Айналсоқ бұрғылау. Мұнда да үзіліссіз өз осьінде айналып тұрған бұрғыны соғып отрады, бірақ мұндағы соққы күші алдыңғы әдістегіден 10 есе артық болады. Әрбір соққыдан кейін бұрғы жынысқа еніп, содан кейін бұрғы айналған кезде жыныс қопарылады.

Шарқашаулармен бұрғылау – соққылап бұрғылау әдісіне жатады. Мұнда шарқашаулары забойдағы жынысқа үйкеліп, оны қопарады.

От арқылы бұрғылау кезінде жыныстар 2000 м/с жылдамдықпен горелкадан шыққан, температурасы 20000⁰С-тан асатын жанған газ ағынынан қатты қызып қопарылады.

Ұңғымаларды жару арқылы бұрғылаған кезде жыныстар забойға орналастырылған ЖЗ оқтамаларының кезекпен атылуы әсерінен қопарылады. Мұның екі әдісі бар: оқшанды (патронды) – сұйық немес қатты ЖЗ оқшандарының жарылыс соққысының көмегімен; ағынды – мұнда забой жоғарысынан сұйық ЖЗ компоненттері беріліп, забойда сұйық тегіс оқтама пайда болады. Оны тұтандырғыш тамшыларын шашу арқылы қоздырады (калий және натрийдің электрлі ерітінділері).

Электрлі импульсті бұрғылау кезінде ұңғыма забойдағы жыныстар жоғары вольтті (200 кВ дейін) кернеу күшінің әсерінен қопарылады. Бұл әдісте қысқа тұйықты қоздыру үшін әртүрлі сұйықтықтарды қолдануға болады. Сонымен қатар, комбинациялы бұрғылағанда забойға бір уақытта бұрғы аспабы және от күшімен әсер етіп жыныстарды бұзады. Бірақ бұл әдіс тау-кен өндірісіне әлі толық қолданылмайды.

Шпурларды айналмалы бұрғылау. Айналмалы бұрғылау әдісі диаметрі 50 мм дейін, тереңдігі 5 м шпурларды бұрғылау үшін бекемдік коэффициенті f≤6 жыныстарда қолданылады.

Айналмалы бұрғылау машиналары бос жыныстарда соққылау машиналарына қарағанда аз дыбыс шығарып, жоғары өнімділік көрсетеді және шаңдану дәрежесі де төмен болады. Тұтынатын қуаты бойынша олар пневматикалық, электрлі және гидравликалық, ал қуаты мен орнату әдісі бойынша – қолдық және ұстын (колонкалық) болып бөлінеді.

Шпурларды соққылы бұрғылау әдісі. Шпурларды соққылы бұрғылау, пневматикалық бұрғылау балғаларымен іске асырылады. Олардың массалары жеңіл, сыртқы өлшемдері ықшам және қызметі қарапайым болып келеді. Сонымен қатар, ол кез келген бекемдіктегі жыныстарды тиімді бұрғылай алады. Уатқыш балғалары қолдық, телескопты және ұстындық (колонкалық) болып бөлінеді.

Бұрғылау балғалары жерасты қазбаларында, үлкен емес карьерлерде шпурларды бұрғылау немесе үлкен кесектерді қопару жұмыстарында қолданылады. Жеңіл және орташа бұрғылау балғалары пневмоұстағышқа орнатылады, ал ауырлары − бұрғылау арбаларының манипуляторларына немесе ұстынға орнатылады.

Бұрғылау балғаларының бұрғылайтын аспабы біркелкі немесе құрастырмалы бұрғыдан және бұрғытәжден (коронка) тұрады (1.7-сурет). Біркелкі бұрғы, бір жағы жыныс қопаратын, екінші жағы бұрғылау балғасына киілетін болат өзек түрінде болады. Құрастырмалы бұрғылар қарнақтан (штанга) және бұрғытәжден (коронка) тұрады. Бұрғытәждер қарнаққа бұрандалы және конусты бекітіледі. Бұрғытәждердің айқыш және қашау пішіндері көп кездеседі. Қашау тәрізді бұрғытәждер монолитті жыныстарды бұрғылағанда тиімді. Айқыш пішінді бұрғытәждер жарықшақты жыныстарда шпурлар мен ұңғымаларды бұрғылауға қолданылады. Бұрғытәждерді жеті типті өлшемде шығарады: 28, 32, 36, 40, 43, 46, 52 мм.

Ұңғымаларды айналмалы бұрғылау. Ашық карьерлерде бекемдік коэффициенті f≤6 жыныстарда диаметрі 110–160 мм тік және көлбеу ұңғымаларды айналмалы бұрғылау кескіштермен, үгітілген жынысты қарнақ-шнектермен сыртқа шығару арқылы іске асырылады.

Мұндай жағдайда, қолданылатын станоктардың жүріс бөлігі шынжыр табанды болып келеді. Олар тік және көлбеу ұңғымаларды бекемдігі f≤6–8 жыныстарда бұрғылауды қамтамасыз етеді. Себебі, забойға үлкен осьтік күш беретін ауыр айналмалы салмаққа ие. Бұл станокті қолдану кезіндегі көп еңбекті талап ететін күрделі операциялардың бірі − шнекті бұрғылау құбырын құрастыру және қайта бұзу.

Батырма пневмосоққылағыштармен ұңғымаларды бұрғылау. Бұрғылаудың бұл әдісі жерасты кен өндірісі және өнімділігі орташа карьерлерде диаметрі 85–200 мм тік және көлбеу ұңғымаларды бұрғылау кезінде кеңінен қолданылады. Батырма пневмосоққылы станоктарды үш түрге бөледі: жеңіл (диаметрі 85–125 мм ұңғымалар үшін); орташа (диаметрі 160 мм ұңғымалар үшін); ауыр (диаметрі ≥200 мм ұңғымалар үшін). Сонымен қатар, АҚШ-тың «Интерсол Рэнд» фирмасының диаметрі 850 мм дейінгі ұңғымаларды бұрғылайтын батырма пневмосоққылы станоктарын атауға болады.

Ашық карьерлерде пневмосоққылы бұрғылау станоктарының үш типті өлшемдері қолданылады: СБУ–125, СБУ–160 және СБУ–200.

Ұңғымаларды шарқашаулармен бұрғылау. Бұрғылаудың бұл әдісі – карьерлерде диаметрі 160–320 мм атқылама ұңғымаларды бұрғылаудың кең тараған, әрі тиімді әдістерінің бірі. Жерасты кен өндірісінде шарқашаулы бұрғылау әдісі негізінен диаметрі 45–190 мм ұңғымаларды бұрғылау үшін қолданылады.

Шарқашау дегеніміз – кертеш оське бекітілген, шар тірегінде айналатын үш қалақтан тұратын жыныс қопаратын құрал. Шарқашау конус тәрізді және оның бетінде бірнеше қатар тістер орналасады. Қашау − үлкен осьтік күштемемен айналған кезде оның тістері забойға үйкеліп, жынысты қопарады. Егер шар мен тістері бір материалдан жасалған болса, онда қашауды тісті, ал тістері қатты құйма материалдан жасалып орнатылатын болса, найзалы (штырлі) деп аталады (1.12-сурет).

Негізгі әдебиет: 1. [5-48]; 2. [5-27]; 3 (1т.) [53-108].

Қосымша әдебиет: 1. [3-7].

Бақылау сұрақтары:

1. Таужыныстарын айналмалы бұрғылау қалай іске асырылады.

2. Таужыныстарын соққылап бұрғылау қалай іске асырылады.

3. Таужыныстарын соққылап-бұрып бұрғылаудың жұмыс істеу принципін түсіндіріңіз.

4. Таужыныстарын соқпа-айналымды бұрғылау қалай іске асырылады.

5. Таужыныстарын айналсоқ әдіспен қалай бұрғылауға болады.

6. Ұңғымаларды шарқашаулармен бұрғылау қалай іске асырылады.