Пневмогусеничные вездеходы НАМИ (ч. 2)
НАМИ-С-3, НАМИ-С-4, НАМИ-0106, НАМИ-СЗМУ
Коробки передач грузовых автомобилей
Секреты «долголетия» ходовой части гусеничных машин (ч. 5)
Оценка характера износа ходового механизма и типичные повреждения
 1
Когда тянуть, а когда и толкать (ч.1)
Конструкции тягово-сцепных устройств
Диметиловый эфир (ч.4)
Надежды конструкторов, водителей и экологов
Как правильно смонтировать гидромолот на экскаватор
Подвеска (адаптер) гидромолота
 1
Получение кубовидного щебня на отечественном оборудовании
Обзор дробилок отечественного производства
Экономика шин, или Экономия на шинах
Практические советы
В моде только «автоматы»
Коробки передач для коммерческого транспорта
 1
О приемах против «ломов» (ч.1)
АКП (автоматические коробки передач) с гидротрансформатором
Работаем на фронтальном колесном погрузчике
Практические рекомендации по эксплуатации фронтальных колесных погрузчиков
Современные фильтры для тяжелой техники (ч. 4)
Фильтры гидравлической жидкости

Альтернативный метод бурения. Ручной термобуровой инструмент

Н. Артюх

В процессе сооружения в грунте шпура или шурфа цилиндрической формы обычно применяется ручной буровой инструмент. По характеру разрушения грунта ручной буровой инструмент подразделяется следующим образом:

(Фото 1.) Бурение термобуром шпура в граните

• механический (вращательный и ударно-вращательный);

• немеханический (термический, взрывной, плазменный и др.).

В этой статье мы расскажем о термическом способе бурения, суть которого заключается в том, что разрушение и последующий отрыв (откол) мелких чешуек от разрабатываемого массива происходит за счет термических напряжений, возникающих при интенсивном нагреве слоя грунта. Термобуровой инструмент (термобур) – устройство для направленного разрушения грунтов, конструктивно он представляет собой прямоточную горелку реактивного типа, из сопла которой со сверхзвуковой скоростью истекает высокотемпературная газовая струя, получаемая при сгорании в камере смеси бензина или дизельного топлива со сжатым воздухом.

(Фото 2.) Фрагмент шпура, пробуренного термобуром в мерзлом грунте

В комплект поставки инструмента входят термобур, электрические провода с кнопкой включения свечи зажигания, шланг (металлорукав подачи окислителя), фитинги для подключения этого шланга к выхлопному тракту машины или компрессорной станции, топливный насос, топливопроводный шланг для подачи топлива в камеру сгорания.

Комплект дополняют такие принадлежности, как цанговый зажим с предохранительным клапаном, который отрегулирован по противодавлению отработавших газов выпускного тракта машины, и манометр для контроля на выпуске из выпускного коллектора.
Источником воздуха для термобура служат отработавшие газы от силовых установок на базе дизельных двигателей либо сжатый воздух от компрессорных станций. В случае питания инструмента окислителем – остаточным кислородом, входящим в состав отработавших газов, применяется специальная или транспортная техника, оснащенная силовыми установками ЯМЗ-238, ЯМЗ-236, КамАЗ-740 и им подобными по расходу отработавших газов.

Термобуровой инструмент применяют в самых разных отраслях народного хозяйства. Он незаменим для механизации бурения шпуров в мерзлых и скальных грунтах при проведении буровзрывных работ (фото 1, 2), проходки вертикальных и горизонтальных шпуров и шурфов в ледовых покровах (фото 3, 4) и может применяться для установки знаков, указателей, столбов ограждений, анкеров, опор линий связи и контактной сети (фото 5), разупрочнения мерзлых грунтов (фото 6), оттаивания локальных объемов слежавшегося, мерзлого грунта или смерзшихся дорожно-строительных материалов.

(Фото 3.) Шпуры, пробуренные с применением термобура в леднике с содержанием грунта и скальными породами во время спасательных работ в 2002 г. (Кармадонское ущелье)

Иногда его используют для нагрева элементов металлоконструкций при их правке и ремонте, а также обогрева замерзших водопроводных и канализационных сетей в коммунальном хозяйстве и т. п.

Из преимуществ термобура по сравнению с другим ручным инструментом механического принципа действия отметим следующие:

• высокая скорость газовой струи, до 450 м/с, с температурой от 500 до 1200 К;

• компактность;

(Фото 4.) Ледник, сошедший с горы Колка

• сравнительно небольшая масса;

• мобильность;

• эргономичность;

• позволяет бурить шпуры под любым углом к горизонту;

• приводится в работу от компрессорных станций или от отработавших газов силовых установок специальной и транспортной техники;

• инструмент адаптирован ко всем климатическим зонам и к традиционным источникам топлива (керосин и дизельное топливо любой марки).
Использование термобура особенно эффективно в экстремальных условиях Крайнего Севера и близких к ним условиях Забайкалья и Дальнего Востока.

(Фото 5.) Бурение шпура на железнодорожной станции с приводом термобура от пневмосистемы тепловоза

При опытной эксплуатации первой серийной партии термобуров на базе строительных организаций (Газспецстрой в 2002 г./, 46-я мехколонна РАО ЕЭС, РАО «РЖД» в 2003 г.), работающих в условиях тяжелых вечномерзлых грунтов с прочностью от 100 до 400 ударов ударника ДорНИИ, при температуре окружающей среды до –45 °С, они показали высокую производительность и надежность.

Запуск термобура при любых погодных условиях осуществлялся быстро и без отказов. Скорость бурения при использовании в качестве окислителя остаточного кислорода отработавших газов и при оптимальном для каждого грунта режиме работы двигателя составляла от 6 м погонной длины в 1 ч (сухая вечномерзлая глина) до 27 м погонной длины в 1 ч (влагонасыщеная супесь сезонного промерзания).

Наибольшая скорость бурения была достигнута при оптимальном режиме работы двигателя: при работе в сухих мерзлых глинах и частоте вращения коленчатого вала 1000 мин-1, противодавление 0,12 МПа. При работе в других грунтах, в том числе влагонасыщенных мерзлых, частота вращения 1400 мин-1, противодавление 0,16 МПа. Подробные данные о достигнутой скорости бурения в зависимости от характера разрушаемой среды приведены в табл. 1.
При подаче воздуха от компрессорных станций по сравнению с питанием остаточным кислородом отработавших газов скорость бурения возрастает на 20...25%.

(Фото 6.) Бурение термобуром шурфа под опору контактной сети

Опытная эксплуатация первых серийных комплектов термобура показала, что недостатков в его конструкции и системе питания не обнаружено. Теплонапряженные детали термобура (камера сгорания, калибратор, сопло) оставались без видимых изменений.

Чтобы оценить эффективность применения термобура, необходимо сравнить его параметры с такими же данными для инструмента, который строительные организации обычно используют при разработке шпуров и шурфов, например, отбойных молотков с приводом от компрессорных станций, электросверл и электромолотков с питанием от инженерных станций. Электро- и пневмоперфораторы в мерзлых грунтах (шпур диаметром до 30 мм) не применяют, поскольку буровая коронка и внутренняя полость буровой штанги забиваются грунтом, а значит, не происходит выноса буримого грунта из забоя шпура на поверхность.

(Фото 7.) Фрагмент бурения асфальтобетона

В табл. 2 содержатся сравнительные данные эффективности применения строительными организациями средств механизации разработки мерзлого грунта (вечномерзлый песок, супесь и суглинок с примесью гравия и гальки 10...20% по объему).

Как показывают данные, эффективность применения термобура при разработке вечномерзлого грунта более оправдана по трудозатратам. Несмотря на высокую эффективность применения термобура при разработке мерзлых грунтов, нельзя не учитывать избирательность этого инструмента в отношении бурения горных и рукотворных пород.

Более крепкие и плотные породы – граниты, железистые кварциты, роговики, базальты и проч. – хорошо бурятся при скорости проходки до 10 м погонной длины в 1 ч, а при разрушении менее крепких, как правило, «нетермобуримых» пород, к которым относятся известняки, доломиты, различные типы сланцев, скорость бурения составляет 1...3 м погонной длины в 1 ч.

Информация предоставлена Конструкторским бюро ЗАО «Коминвест-АКМТ»




Н. Артюх Основные Средства 11'2005 7 марта 2006

Комментарии (0)