Сведения из теории ударно-поворотного бурения шпуров (часть 1)

В геолого-разведочной практике применяются машины ударно-поворотного действия, в основном работающие на пневмоэнергии. Электрические бурильные машины по ряду причин широкого распространения не получили.
Пневматические бурильные машины используются при бурении.
Характер процесса внедрения лезвия бура в породу зависит от физико-механических свойств породы, состояния поверхности в забое шпура, от величины и формы инструмента и механических свойств материала, из которого изготовлен инструмент, мощности бурильной машины и режима ее работы.
Лезвие бура при внедрении должно преодолеть силы сцепления частиц породы ниже поверхности самого забоя и по поверхности цилиндра шпура (в стенках). Для внедрения лезвия в породу ниже поверхности забоя необходимо преодолеть сопротивление, соответствующее прочности породы, находящейся в условиях объемного напряженного состояния, при котором временное сопротивление, как известно, больше, чем при одноосном нагружении.
Дополнительно часть энергии при ударе затрачивается на преодоление сил трения между инструментом и кусочками отбитой породы и частично теряется на деформацию инструмента.
После каждого удара бур поворачивается вокруг своей оси на некоторый угол β. Для эффективной работы инструмента последующие удары бура следует производить по забою с таким углом поворота β, при котором горизонтальная составляющая силы удара инструмента, а также вращательный момент бура (холостого хода) преодолевали бы сопротивление сколу по плоскости сектора ВОВ1 и СОС1 (рис. 10) и по цилиндрической поверхности стенок шпура ВВ1 и СС1.

При повороте лезвия бура на 180° порода забоя шпура разрушается на глубину h0 за число ударов n=180/β.
Если число ударов в минуту равно n0, то углубление шпура (мм) в минуту будет nmin=h0n0/n, величины n0 и n даются в паспорте машины или определяются путем замеров на стенде, hmin можно определять замером при бурении, а h0 для каждой породы можно получить расчетом.
Угол β в существующих конструкциях перфораторов изменяется от 15 до 30°.