Вращательные и ударные буровые станки: краткий обзор техники

2015-02-15

Наследие советской эпохи

На сегодняшний день одним из основных условий эффективности работы бурового оборудования выступает универсальность, благодаря которой можно проводить работы по инсталляции буронабивных свай во всех видах грунта при помощи только одного станка. Таким образом, большинство используемых станков бурят грунт методом вращения либо ударным способом, бурение производится, применяя обратную промывку скважины. Данные станки могут работать как на двигателе внутреннего сгорания, так и на электрическом двигателе.

А какие буровые станки разрабатывались и использовались в Советском Союзе? Несмотря на прошедшие годы, конструкторские разработки того времени до сих пор не теряют своей актуальности. Поэтому, было бы крайне интересно рассмотреть основные модели установок, разрабатывавшихся в то время.

Вращательные и ударные буровые станки, производимые на территории Советского Союза (стран СНГ)

Буровые станки СО, сконструированные в проектно-конструкторском отделе Киевского института Гидропроект, дают возможность осуществлять бурение методом вращения в грунтах невысокой влажности и сухих грунтах. При этом не используются крепления стенок. Также они задействуются в грунтах, обводненных глинистым раствором. Работа станков обеспечивается шнековыми колоннами либо ковшовыми бурами. Бурение производится циклами.

Буровая установка СО-2

Ее основным предназначением является производство буронабивных свай, в которых расширено основание без обсадных труб. Установка включает два базовых элемента: экскаватор Э-1252 (альтернативой может служить гусеничный кран необходимой грузоподъемности), на который крепится стойка, и навесное оборудование для бурения, которое соединяется со стойкой (выглядит как каретка с электропроводом). Телескопическая шнековая колонная для бурения, снабженная очистителем и инструментов для бурения, крепится в выходному валу электропровода. Колонная имеет две секции, и располагающаяся снизу снабжена по всей длине лопастями.

Расширение скважины осуществляется не буровым механизмом, а при помощи установки расширителя цикличного действия, который включает бадью с откидывающимся дном и раздвижными ножами.

Буровая установка СО-1200/2000

Главной целью является установка буронабивных свай, имеющих широкое основание, и без использования обсадных труб.

Аналогично установке СО-2, в ее состав входят экскаватор Э-1252 (со стойкой), рабочий орган бурения, закрепленный на стойке и снабженный электроприводом (каретка, зафиксированная на телескопической колонне). Электропривод соединяется с ковшом, подвешивается блоком на канате, поднимаемым экскаватором.

Для рыхления грунта в забое скважины на днище бурового ковша установлены ножи для разрыхления. Обработанный грунт затем перемещается в окна забора в днище, закрытые заслонками.

Устройство буровой колонны СО-1200/2000

• Включает три секции. Внутренняя крепится к каретке, которая соединяется с направляющими стойками. Наружная крепится к приводу. В результате, при бурении скважины на высоте стойки секции установлены в сложенном положении. Если бурение производится на большей глубине, секции сразу выдвигаются, а во время подъема заходят одна в другую.
• Электропривод сделан как моторный редуктор, снабженный двухступенчатой передачей, которая располагается в герметически закрытом колоколе.
• В колоколе снизу предусмотрены отверстия, предназначенные для прохода жидкости, когда привод опускается в водное пространство либо в раствор глины. Одновременно с погружением жидкость в колоколе доходит до заданного уровня, и это гарантирует, что редуктор и электропривод не затонут.

Буровая установка СО-1200

Целью создания является установка буронабивных свай с расширенным основанием, без использования обсадных труб. Для того чтобы устье скважины не обрушилось, используется кондуктор с обсадным патрубком.

В состав агрегата входит основной механизм – кран МКГ-25 (либо ДЭК-251). На его крюк подвешивается рабочий орган, сделанный как буровая штанга. Снизу фиксируется электрический привод, снабженный ковшом для бурения.

Стабилизация электропривода во время действия бурового момента обеспечивается закрепленным мобильным кожухом со шпонками и кареткой, которая передвигается по ним и по корпусу кожуха. Каретка сделана с выступами на торцах, которые действуют совместно с выступами на обсадном патрубке, который соединяется с кондуктором, закрепляемым сверху от устья скважины.

В качестве рабочего органа механизма выступает ковшовый бур, снабженный откидным днищем. В процессе бурения скважины, если встречаются участки твердых пород, используется либо ударное молото, либо грейфер.

Данная установка качественно отличается тем, что можно без проблем подвесить рабочий орган на крюке. Таким образом, базовой машиной может стать кран различной грузоподъемности. Помимо этого, создается возможность проходки скважины при любом положении крана.

Три рассмотренные буровые установки выпускались в Можайске (экспериментальное объединение Гидроспецстрой совместно с Днепровским механическим заводом). Проект курировался Министерством энергетики и электрификации Советского Союза.

Буровой станок СП-45

Конструкция данного станка была разработана на основе требований, разработанных ВНИИСтройдормашем Советского Союза. Станок имеет своей целью проходку скважин с использованием протекции обсадных труб. Буронабивные сваи устанавливаются почти во всех видах грунтов, включая и самые твердые.

Рабочими органами станка для бурения являются обсадная труба, сопровождаемая специальной режущей коронкой, предназначенной для рыхления определенного в разработку грунта. Сюда же входит одноканатный грейфер (либо плывунный клапан), при помощи которого разрабатывается грунт внутри скважины, и долота для того, чтобы можно было проходить скальные породы. Помимо этого, буровой станок снабжен уширителями, бетонолитной трубой и контейнерами, предназначенными для бетона.

Буровой станок включает следующие базовые узлы:

• платформа и ходовая часть с механизмами;
• центрующая платформа;
• центрирующая каретка;
• хомут;
• мачта;
• гидравлический механизм возвратно-вращательного движения обсадных труб;
• аутригеры;
• гидравлический механизм зажима обсадных труб.

Обсадные трубы погружаются при помощи механизма, от которого поступают возвратно-вращательные движения. Направление движения трубы производится хомутом центрирующей платформы, а также при задействуя центрирующую каретку.

Рассматриваемые буровые станки выходили серийно. Производство осуществлялось Заводом «Рабочий металлист», расположенным в Костроме.

Буровой станок МБС-1.7

Данный станок для бурения, за счет устройства буронабивных свай с более широким основанием, имел возможность быть применимым в любых грунтах, в том числе твердых и самых размытых. Стенки укреплены глинистым раствором. Производство осуществлялось опытно-экспериментальным заводом, находящимся в Одинцово.

Технические характеристики МБС-1.7

• Устье скважины укрепляется при помощи инвентарного обсадного патрубка (2-5 метров);
• Базовым механизмом выступает кран-экскаватор Э-1258Б, снабженный консольной площадкой с ротор-вращателем. Через него идет телескопическая квадратная штанга, на котором закрепляется рабочий орган (ковш, шнековый бур, уширитель);
• Через установленную дополнительную стрелу к грейферной лебедке подвешен долото либо грейфер (рабочий орган для бурения). Станок может разворачиваться на угол 180°.
• Грунт рыхлится ковшовым буром, на который закреплены режущие ножи, зафиксированные на откидном днище ковша. Ковш выходит на поверхность по мере того, как он наполняется.

Главной особенностью рассматриваемого станка состоит в принудительной подаче рабочего органа и способности быстро переходит от одного типа бурения к другому.

Буровые станки ударного бурения УКС и БС

Данные станки предназначены для устройства буронабивных свай в самые разные виды грунтов, включая и скальные. Это – станки ударно-канатного бурения. Защита от обрушения осуществляется за счет глинистого раствора, обсадных труб и избыточного давления воды.

Ударно-канатное бурение осуществляется с помощью желонок и долот разных конструкций. Желонки удаляют из скважины разрыхленный грунт.

Задействуя данные станки, можно устанавливать буронабивные скважины диаметром полтора метра.

Станки выпускались на Заводе тяжелого машиностроения в Бузулуке.

Помимо ранее рассмотренных станков выпускались такие буровые станки как БТС-2, УРБ-ЗАМ, СБУ-300-ЗИВ, УГБХ-150, КАМ-500 и некоторые другие, содержащие ряд модификаций и усовершенствований.

Буровые станки, действующие методом вращательного и ударного бурения, широко применялись во многих странах, в том числе США и Западной Европы.