Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

Длительное время одним из основных методов бурения неглубоких скважин в мягких и рыхлых породах яв­лялось вращательное бурение короткими рейсами с примене­нием спиральных и ложковых буров. Этим способом бурятся скважины диаметром 70-1500 мм на глубину до 50-100 м.

Механизм воздействия ложкового бура на забой бурящей­ся скважины заключается в следующем.

Ложковый бур (рис. 16.1, а) имеет режущее лезвие, на­правленное под углом к забою и внутреннюю полость для на­копления вещественной пробы. При вращении бура, срезае­мая порода по лезвию бура поступает во внутреннюю по­лость, накапливаясь в ней и уплотняясь. После наполнения бура при рейсовой углубке 0,5-1,0 м снаряд извлекается из скважины вместе с вещественной пробой.

Спиральный бур (16.1, б) представляет собой змеевик или шнек — одно — или двухзаходную ленточную спираль различ­ной ширины и толщины, навитую на несущем стальном стержне. В нижней части змеевика располагается породораз­рушающий инструмент в виде двух симметричных лезвий в виде спиралей. При скорости подачи на один оборот, равной шагу спирали змеевика (шнека), он ввинчивается в породу.

Частицы породы уплотняются в спиральном пространстве и прочно фиксируются на поверхности спирального бура (шне­ка) — проба породы извлекается вместе с буром.

Режущая часть спиральных буров имеет две основные раз­новидности. В первой модификации лопасти направлены к плоскости забоя под прямым углом и после внедрения в поро­ду осуществляют сдвиг верхнего слоя, равного глубине вне­дрения. В процессе углубки спиральная часть бура постоянно перемещается в разрушенной породной массе.

Вторая модификация шнековых буров имеет лезвие, на­правленное к забою под острым углом и осуществляющее срез слоя породы. В этом случае срезаемая порода скользит относительно лопасти бура и по ней поднимается вверх.

Бурение спиральными и ложковыми бурами осуществляет­ся при низких частотах вращения (5-10 об/мин) и поэтому называется еще медленно-вращательным бурением. Это по­зволяет использовать оборудование с небольшой приводной мощностью, обеспечивающей высокие значения крутящего момента.

Необходимая осевая нагрузка (Н) при бурении спиральны­ми и ложковыми бурами может быть определена по формуле

„ я

Р = —аат, 2

где Г> — диаметр скважины, мм; а — ширина лезвия бура, со­прикасающегося с забоем, мм; и — сопротивление породы внедрению, Н/мм2; т — число режущих лезвий.

Крутящий момент, необходимый для бурения ложковым или спиральным буром, складывается из момента Мр, расхо­дуемого на работу разрушения на забое и из момента сил трения Мгр.’

(16.2)

Мтр = —сам, 8

где И — диаметр скважины; Л — углубление за один оборот (0,5-2 см); с — сопротивление породы сдвигу; т — число лез­вий; / — коэффициент трения.

При углублении за один оборот более 2 см, а также при использовании буров диаметрами 145-195 мм и более необхо­димо учитывать момент, расходуемый на преодоление сил бо­кового трения.

(16.4)

где р — среднее удельное давление на поверхность бура.

Рабочий диапазон изменения в течение рейса величины крутящего момента на рабочем валу при медленно-вращатель­ном бурении изменяется от 1,5 до 6 кН м при расходе мощно­сти от 5 до 25 кВт.

Комментарии запрещены.