Пневмоударники
ЦНИГРИ разработаны комплексы технических средств для ппсвмоударного бурения. Комплекс РП предназначен для бурения геологоразведочных скважин при разведке коренных месторождений твердых полезных ископаемых, комплекс КПР — для бурения на россыпных месторождениях полезных ископае- емых в районах многолетней мерзлоты. В комплексы входят пневмоударники, одинарные или двойные колонковые трубы, соответствующий породоразрушающий инструмент, шламовые трубы. Технические характеристики пневмоударников даны в табл. 10. На рис. 55 показан -колонковый снаряд комплекса КПР.
Глубина пневмоударного бурения достигает 300 м в сухих и 100 м в обводненных породах. Привод пневмоударников осуществляется от компрессоров, имеющих подачу до 10 м3/мин и давление сжатого воздуха до 0,7 МПа.
Пневмоударник РП-130 (рис. 56) состоит из воздухораспределительного устройства и ударного узла.
Цилиндр 11 с поршнем 12 имеет верхнюю и нижнюю камеры. В состав нижней камеры входит полость воздухопроводящей трубки 9, крышки клапана 7 и поршня 12.
Воздухораспределительный и ударный узлы расположены в корпусе 10, который в нижней части имеет шлицевую муфту 15, а в верхней — переходник 2. Между переходником 2 и крышкой клапана 4 имеются резиновые амортизационные кольца 5.
Крутящий момент передается от вращателя станка на породоразрушающий инструмент через колонну бурильных труб, переходник 2, корпус 10, шлицевые муфты 15 и втулку 16, переходник 18 и колонковую трубу.
Для предотвращения попадания в рабочие узлы пневмоударника шлама и воды служит обратный клапан, который состоит из плавающего стакана 19 и фиксирующей шайбы 20.
При транспортировке пневмоударника для предотвращения повреждений резьб переходники 2,. 18 имеют предохранительные пробку 1 и крышку 21.
Перед пуском пневмоударника, находящегося в скважине, поршень занимает крайне нижнее положение. Верхняя камера цилиндра сообщается с атмосферой через выхлопные отверстия а, кольцевой зазор между цилиндром и корпусом, отверстия во втулке и переходнике 18. Нижняя камера в это время закрыта. Сжатый воздух от компрессора через колонну бурильных труб подается в верхнюю камеру цилиндра и перемещает вниз правое крыло перекидного клапана 6, перекрывая доступ воздуха в верхнюю камеру и открывая канал, соединяющий трубку 9 и наклонные отверстия в поршне с нижней камерой. Далее поршень сжатым воздухом перемещается вверх и перекрывает выхлопные отверстия а. После того как откроются выхлопные окна б, давление в нижней камере падает, а в верхней — растет, благодаря чему в определенный момент клапан перекидывается и открывает доступ воздуха в верхнюю камеру, перекрывая его поступление в нижнюю. После этого под действием сжатого воздуха поршень начинает двигаться вниз и наносит в крайнем нижнем положении удар по хвостовику 14. В этот момент закрываются выхлопные отверстия б и открываются отверстия а. Давление в нижней камере растет, воздействует на левое крыло перекидного клапана, который занимает свое первоначальное положение. Далее цикл повторяется. Для более интенсивной продувки скважины и проведения спускоподъемных операций с одновременной подачей сжатого воздуха снаряд приподнимают над забоем. В это время колонковый
набор перемещает вниз переходник 18, шлицевую втулку н хвостовик, который выходит из муфты на 20—25 мм. При этом открываются отверстия в неподвижной нижней втулке 13 и соединяют нижнюю камеру цилиндра с кольцевым зазором, через который отводится выхлопной воздух. В результате этого обе камеры оказываются открытыми и работа пневмоударника прекращается.
В процессе бурения скважины сжатый воздух в пневмоударнике расширяется и выполняет механическую работу, благодаря чему его температура понижается. При остановленном пневмоударнике сжатый воздух попадает на забой скважины неохлажденным, что может привести в мерзлых породах к растеплению керна.
Для непрерывного охлаждения сжатого воздуха непосредственно в скважине разработан пневмоударник РП-130М. Благодаря некоторым конструктивным изменениям при подъеме пневмоударника над забоем скважины и подаче сжатого воздуха поршень продолжает осуществлять возвратно-поступательные движения, не нанося ударов по хвостовику. При этом пневмоударник будет работать только как холодильная камера. Пневмоударник РП-111 не имеет принципиальных отличий от РП-130.