Способы бурения шпуров и скважин. Вращательное бурение (часть 1)

Бурение шпуров при проведении выработок по крепким породам — одна из самых трудоемких операций, на которую приходится 25—40% общих трудовых затрат и до 60% стоимости проходческих работ.
Технологический процесс бурения шпуров представляет собой соединенные в неразрывное целое последовательное разрушение породы на забое шпура и удаление из него продуктов разрушения.
Все способы разрушения породы при бурении шпуров и скважин делят на механические и немеханические. Соответственно различают механические и немеханические способы бурения. Последние промышленного использования не получили.
На практике при проведении горных выработок применяют следующие механические способы бурения шпуров и скважин: вращательный, ударно-поворотный, ударно-вращательный, вращательно-ударный и шарошечный.
При вращательном бурении порода разрушается под действием осевой нагрузки и вращающего момента, передаваемого бурильной машиной породоразрушающему инструменту в виде резцов или шарошечных долот. При использовании резцов осевая нагрузка должна превышать сопротивление породы внедрению режущих лезвий, а вращающий момент — сопротивление сколу (сдвигу) участков породы, прилегающих к передним режущим граням резца. В результате непрерывного вращения под действием момента Мвр и поступательного перемещения под действием осевой нагрузки, или усилия подачи Рос, все точки породоразрушающего инструмента в пространстве движутся по винтовой траектории.
При вращательном бурении порода разрушается в одном из трех режимов: 1) усталостном; 2) поверхностном или 3) объемном. Режим разрушения зависит от соотношения между осевой нагрузкой Рос и прочностью породы на вдавливание. Условия разрушения для всех трех режимов могут быть записаны следующим образом:

где σв — предел прочности породы на вдавливание; S — площадь контакта инструмента с породой; k — коэффициент пропорциональности.

---