Технология производства буровых работ в строительстве.

Механический способ бурения

Технологический процесс механического бурения складывается из операций по разрушению породы, подаче ее на поверхность, обеспечению устойчивости стенок буровых выработок и вспомога­тельных операций. Грунт в забое разрушают резанием, истиранием, ударами, сколом и комбинированным воздействием (например, истиранием и ударом). Измельченный грунт транспортируют на поверхность двумя методами: гидравлическим, при котором грунт удаляют путем вымывания его водой, направляемой в выработку под давлением, и сухим, когда измельченный грунт удаляют сжатым воздухом или винтовым конвейером. Механическое бурение ведут тремя основными способами: вра­щательным, ударным и вибрационным. При вращательном способе бурения грунт забоя разрушают вращением бурового инструмента, при ударном способе — нанося удары по грунту буровым снарядом, при вибрационном — воздействием колебаний высокой частоты (до 2500 колебаний в 1 мин). В некоторых случаях для получения наибольшей эффективности при бурении пользуются комбинированными способами — ударно-вращательным или вибровращательным.

Ударный способ бурения

При ударном способе бурения разработку ведут сплошным забоем на полное сечение скважин глубиной до 250 м (с начальным диаметром 300 и конечным 150 мм). Сплошной забой применяют при бурении скважин для водоснабжения,- детальной разведки каменных материалов, иженерно-геологических исследований, при замораживании грунта, устройстве набивных свай и т. п.
Ударный способ бурения подразделяют на ударно-канатный, ударно-штанговый и ударно-вращательный. При ударно-канатном бурении буровой снаряд массой до 3 т падает с высоты более 1 м в забой скважины, развивая значительную силу удара. Станок ударно-канатного бурения (рис. VI,2) работает следующим образом. Через блок опорной мачты бурильного станака перекинут канат, проходящий под балансирным роликом и огибающий далее направляющий ролик. Канат закреплен на барабане лебедки. Балансирный ролик получает от кривошипно-шатунной передачи качательное движение, благодаря чему происходят периодические подъемы и падения бурового снаряда, состоящего из ударной штанги, канатного замка и долота. Долото может быть плоским, двутавровым, крестовым и округляющим. Изготовляют их из легированной стали. Во время бурения в скважину заливают воду, образующую с тонкоизмельченной породой шлам, который периодически вычерпывают полым цилиндром (желонкой) с клапаном на нижнем конце. Производительность станков ударно-канатного бурения до 30 м в смену. Ударно-штанговое бурение применяют, когда необходимо обеспечить минимальное вертикальное отклонение оси скважины. Буровой снаряд опускают в скважину на бурильных трубчатых штангах, соединенных между собой замками с конической резьбой. Подвешивают колонны бурильных штанг с помощью вертлюгов усиленной конструкции. Ударно-вращательным бурением устраивают шпуры и скважины в породах различной крепости.

Вибрационный способ бурения

Вибрационным способом бурят шпуры и скважины (диаметром до 125 мм и глубиной до 25 м) в мягких грунтах. При вибрационном способе бурения грунт под действием вибрирующего снаряда выделяет связную жидкость, а частицы грунта в зоне контакта с вибрирующими наконечниками переходят в подвижное состояние. При этом резко снижается сопротивляемость грунта сдвигу и буровой инструмент внедряется в породу. Методы образования каналов вибрационным бурением идентичны вибропогружению свай и шпунта. Скорость вибробурения довольно высокая. Например, в суглинистых почвах за несколько секунд можно пробурить шпур глубиной до 1 м. С увеличением глубины выработки вибрация бурового инструмента затухает, скорость проходки уменьшается, а на глубине 20...25 м проходка прекращается. Физические способы бурения

К основным физическим способам бурения относятся термичес­кий и гидравлический. При термическом способе бурения горные породы разрушаются высокотемпературным источником тепла — открытым пламенем. Ра­бочим органом станка термического бурения является термобур с огнеструйной горелкой, из которой со сверхзвуковой скоростью направляется на забой скважины газовая струя с высо­кой температурой. В камеру сгорания через форсунку подают смесь тонкораспыленного керосина с газообразным кислородом. Обра­зующиеся внутри камеры газообразные продукты горения с темпе­ратурой до 2000°С под действием давления внутри камеры выле­тают со скоростью около 2000 м/с через отверстия в днище горелки и действуют на забой скважины. С помощью воды горелку охлаж­дают и удаляют из скважины разрушенную породу.