Зависимость процесса бурения от взаимодействия коронки с породой
Исходя из представленного выше характера взаимодействия коронки с породой, можно сделать следующие выводы: нормальный процесс бурения ограничен с одной стороны величинами углубок, определяющими начало процесса микрорезания (порог заполирования); с другой — величинами углубок, обеспечивающими нормируемый износ алмазов (порог повышенного износа).
Таким образом, процесс бурения характеризуется углубкой за оборот коронки; этот показатель является критерием, отражающим ход процесса, а также комплексным показателем, связанным со свойствами горных пород, конструкцией коронки и параметрами режима бурения:
δ = 16,67 VМех / N, мм/об,
Где VМех — механическая скорость, м/ч; N — частота вращения, мин-1.
Характер изменения углубки показывает зависимость соотношения темпов роста n и Vмех. Выделяются три основные тенденции изменения δ: Уменьшается, если темп роста n опережает темп роста Vмех. Частота вращения и осевая нагрузка не обеспечивают соответствующего внедрения алмазов в породу. Взаимодействующая пара «коронка — порода» стремится к стационарному режиму — режиму заполирования; увеличивается, если темп роста Vмех опережает темп роста n. Происходит это при так называемом «силовом» методе бурения, когда эффективность бурения достигается в основном за счет все более увеличивающегося внедрения резцов в породу при возрастании осевой нагрузки. При этом под секторами коронки образуется все большее количество шлама, межконтактный зазор между поверхностью коронки и породой забоя соответственно все более уменьшается. В попытке найти выход шлам начинает интенсивно изнашивать матрицу и алмазы, увеличивается объемная температура. В результате при дальнейшем увеличении осевой нагрузки наступает падение Vмех износ коронки резко возрастает, не обеспечивается достаточное внедрение алмазов в породу; постоянна, когда темпы роста Vмех и n одинаковы или их значения находятся в постоянном соответствии, т. е. когда для данных условий найдено оптимальное значение углубки и интенсификации процесса разрушения горной породы и происходит за счет прогрессирующей скорости снятия разрушаемых слоев породы (интенсивный метод). Под секторами коронки, поскольку величина внедрения алмазов в породу постоянна, образуется одно и то же количество шлама, межконтактный зазор не изменяется, что обеспечивает благоприятные условия для выноса продуктов износа и работы коронки в целом. Относительно постоянная величина внедрения алмазов в породу поддерживается осевой нагрузкой, изменение которой обусловлено увеличивающейся площадью контакта алмазов вследствие образования на них площадок износа.
Разработка режима высокооборотного алмазного бурения
Основные принципы разработки технологии высокооборотного бурения определяются требованиями отраслевой методики.